JP5578372B2 - 密閉型電池 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型電池に関し、詳しくはケース内圧が異常に上昇した際に電流を遮断する機構を備えた密閉型電池に関する。

近年、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池その他の二次電池は、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいはパソコンおよび携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。このような二次電池の典型的な構造の一つとして、正極および負極をケース内に密閉してなる密閉構造の電池（密閉型電池）が挙げられる。この種の電池を充電処理する際に、例えば充電対象電池が不良電池であった場合や、充電装置が故障し、誤作動を起こした場合、電池に通常以上の電流が供給されて過充電状態に陥ることが想定される。かかる場合、電池反応が急速に進行して電池が過熱状態になる、電池ケースの内部でガスが発生し、ケース内圧が過剰に上昇してケースが変形する等の問題が生じる虞がある。そこで、このような問題を未然に防止するため、過熱状態やケース内圧の上昇等の異常を検知した場合に電流を遮断する機構（電流遮断機構）を設けた電池が提案されている。この種の従来技術として特許文献１が挙げられる。

しかし、上述の電流遮断機構が作動した場合、電池は通電（放電）ができなくなる。そのため、電池は電位（エネルギー）を持ち続けることとなり、そのままでは解体作業や輸送作業を安全に行うことができない虞があった。そのような問題に対処するために、電流遮断機構が作動した後に別途放電を行い得る構成を備えた電池が、特許文献２に提案されている。

特開２０１０−１５７４５１号公報 特開２００４−２７３１３９号公報

本発明の目的は、上述の従来技術と異なり、一度作動した電流遮断機構に対して外力を付与することで再び放電可能となる密閉型電池を提供することである。

上記目的を実現するべく、本発明により、正負の電極と該電極を収容するケースとを備え、該電極の少なくとも一方と該ケース外部に露出する外部端子とを導通する導電経路が形成された密閉型電池が提供される。この密閉型電池は、前記導電経路の一部を構成し、かつ前記ケース内外のガス流通を遮断する導電性遮断弁を備えており、前記導電性遮断弁は、前記ケース内圧が上昇したときに、少なくともその一部が移動することで前記導電経路を分断するものであり、かつ該導電性遮断弁の少なくとも一部が移動した状態において、該ケース外からの力を該導電性遮断弁に付与することで、少なくともその一部が移動して該導電経路を再接続するものであり、前記ケース外から力を付与して前記導電性遮断弁の少なくとも一部を移動させる際に、前記導電経路の再接続をアシストするアシスト部材をさらに備える。

かかる構成の密閉型電池によると、電池ケース外からの力を導電性遮断弁に付与することで、ケース内圧の上昇によって分断された導電経路を再接続して導通を再開することができる。また、密閉型電池は、ケース外から力を付与して導電性遮断弁の少なくとも一部を移動させる際に、導電経路の再接続をアシストするアシスト部材をさらに備えるので、導電経路の再接続がしやすい。このようにして導通が再開された密閉型電池は、再び放電を行うことができ、放電が完了した後、解体作業や輸送作業を安全に行うことができる。また、電流遮断機構作動後の電圧の測定が可能となり、例えば放電が完全に完了したことを確認することができ、あるいは再利用可能かどうかの判断を行うことができる。したがって、本発明によると、一度作動した電流遮断機構に対して外力を付与することで再び放電可能となる密閉型電池を提供することができる。

ここで開示される密閉型電池の好適な一態様では、前記導電性遮断弁に対して前記ケース内方に配置され、前記導電経路の一部を構成する接続部材をさらに備え、前記導電性遮断弁は、前記ケース内方に突出し、前記接続部材と接触する突出部と、該突出部の周囲にて該接続部材と所定の間隔で離間する平坦部とを有し、前記導電性遮断弁は、前記ケース内圧が上昇したときに、前記突出部が該ケース外方に向かって移動することで前記接続部材と離れ、かつ該突出部が移動した状態において、該ケース外からの力を該導電性遮断弁に付与することで、該突出部が該ケース内方に向かって移動して該接続部材と再接触するものであり、前記アシスト部材が、前記導電性遮断弁の平坦部と前記接続部材との間に配置されるスペーサである。これによって、ケース内圧の上昇によって、ケース外方に向かって移動し、接続部材と離れた導電性遮断弁の突出部に対し、ケース外から力を付与してケース内方に向かって移動させることで、導電性遮断弁と接続部材とを再接触させることができる。そして、かかる再接触の際、アシスト部材が、導電性遮断弁の平坦部と接続部材との間でスペーサとして機能することで導電経路の再接続をアシストするので、導電経路の再接続がしやすい。

ここで開示される密閉型電池の好適な一態様では、前記アシスト部材が、前記突出部の外側面の少なくとも一部を囲むように前記導電性遮断弁の平坦部または前記接続部材に固定された凸体である。また、前記導電性遮断弁は、その外縁が前記ケース内に固定されており、前記導電性遮断弁の平坦部と前記接続部材との間隔をＣ、前記凸体の高さをＦ、該導電性遮断弁の固定端から前記突出部の側壁までの距離をＢ、該凸体の側壁と該突出部の側壁までの最短距離をＥとしたときに、式：
（Ｃ−Ｆ）／（Ｂ−Ｅ）≦Ｃ／Ｂ
を満たすことが好ましい。つまり、導電性遮断弁の平坦部と接続部材との間隔Ｃと、凸体の高さＦとの差が小さくなるほど、導電性遮断弁の平坦部と接続部材との間隔Ｃに占める凸体の高さＦの割合が大きくなるため、凸体が、導電性遮断弁の突出部のケース内方への移動を規制しやすくなり、導電性遮断弁と接続部材とが導電経路を再接続する位置にて再接触しやすい。また、凸体の側壁と突出部の側壁までの最短距離Ｅが小さい、すなわち突出部と凸体とが近接するほど、凸体が、導電性遮断弁の突出部のケース内方への移動を規制しやすくなり、導電性遮断弁と接続部材とが導電経路を再接続する位置にて再接触しやすい。さらに、導電性遮断弁の固定端から突出部の側壁までの距離Ｂが、導電性遮断弁の平坦部と接続部材との間隔Ｃより大きくなるほど、導電性遮断弁が移動するときに、導電性遮断弁の固定端からみた平坦部の角度の変化が小さく済むため、凸体が、導電性遮断弁の突出部のケース内方への移動を規制しやすくなり、導電性遮断弁と接続部材とが導電経路を再接続する位置にて再接触しやすい。なお、導電性遮断弁の固定端とは、導電性遮断弁の外縁を固定するケースの内縁端部のことをいい、導電性遮断弁がケース外方または内方に移動する際の支点となる箇所のことをいう。

ここで開示される密閉型電池の好適な一態様では、前記導電性遮断弁の平坦部と前記接続部材との間隔Ｃより前記凸体の高さＦが小さく、前記凸体の頂部は、前記接続部材または前記導電性遮断弁の平坦部に当接したときに面接触するように斜面が形成されている。これによって、凸体と接続部材または導電性遮断弁の平坦部との接触が円滑になされ、接触による衝撃が緩和される。

また、本発明によると、ここで開示されるいずれかに記載の密閉型電池を備える車両が提供される。かかる密閉型電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用の電源として好適に使用され得る。

一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の概略斜視図である。 図１のII−II断面における電流遮断／再接続機構を拡大して示す模式断面図であって、リチウムイオン二次電池の導電経路分断前の状態を示す図である。 図２の導電性遮断弁近傍をさらに拡大した模式断面図である。 図２の電流遮断／再接続機構の動作を説明するための部分拡大図であって、（ａ）は導電経路分断前の状態を示す図であり、（ｂ）は導電経路分断後の状態を示す図であり、（ｃ）は導電経路を再接続した状態を示す図である。 図３に対応する図であって、導電性遮断弁がケース内方に移動しすぎた状態を示す模式断面図である。 一実施形態に係る車両の側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明による一実施形態を説明する。なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は、必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。

ここで開示される密閉型電池に係る好適な一実施形態として、リチウムイオン二次電池を例にして説明するが、本発明の適用対象をかかる電池に限定することを意図したものではない。本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス一般を指す用語であって、一次電池および二次電池を含む概念である。また、「二次電池」とは、リチウムイオン二次電池、金属リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池（すなわち化学電池）のほか、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（すなわち物理電池）を包含する。ここに開示される技術は、典型的には密閉型の二次電池に好ましく適用される。

図１は、一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の概略斜視図であり、図２は、図１のII−II断面における電流遮断／再接続機構を拡大して示す模式断面図であって、リチウムイオン二次電池の導電経路分断前の状態を示す図であり、図３は、図２の導電性遮断弁近傍をさらに拡大した模式断面図である。

図１に示すように、リチウムイオン二次電池１０は、従来の一般的なリチウムイオン二次電池と同様、典型的には所定の電池構成材料（正負それぞれの集電体に活物質が保持された正極および負極、セパレータ等）を具備する捲回電極体（図示せず）が適当な電解液（図示せず）とともにケース２０に収容された構成を有する。なお、この実施形態では、リチウムイオン二次電池１０は角型電池であるが、電池の形状は角型に限定されず、円柱形状であってもよい。また、上記電池構成材料、電極体および電解液の構成は本発明を特徴付けるものではないので、ここでは特に説明しないが、当業者の技術常識に基づき、目的や用途に応じて適切なものを採用し得ることは言うまでもない。

ケース２０は、開口部を有するケース本体２１と、その開口部を塞ぐ蓋体２２とを備える。ケース２０を構成する材質としては、この実施形態ではアルミニウムを用いているが、これに限定されず、従来のリチウムイオン二次電池で使用されるものと同様の材質のものを使用することができ、スチール等の金属材料、あるいはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いてもよい。

ケース本体２１は、上記捲回電極体（図示せず）の軸方向の一端が開口した直方体箱形状に形成されている。なお、ケース本体２１の形状はこれに限定されるものではなく、電極体（図示せず）を収容し得る形状であればよく、例えば円筒形状（すなわち有底円筒形状）に形成されたものであってもよい。蓋体２２は、長方形板状体であり、電極体（図示せず）の正極（図示せず）と電気的に接続する正極外部端子１５と、負極（図示せず）と電気的に接続する負極外部端子１６とがその上面（ケース２０の外部）に露出するように設けられている。蓋体２２にはまた、電解液（図示せず）を注入する注液口１７と安全弁１８とが設けられている。

ケース２０の内部には、ケース内圧の上昇により作動する電流遮断／再接続機構が設けられている。ここで、電流遮断／再接続機構は、ケース内圧が上昇することによって導電経路を分断するように構成された電流遮断機構と、ケース外から力を付与することによって、分断された導電経路を再接続して導通を再開するように構成された電流再接続機構とを兼ね備えるものである。電流遮断機構と電流再接続機構とは同一のものではないが、その一部の構成や部材が重複することはあり得る。すなわち、電流遮断／再接続機構は、例えばリチウムイオン二次電池１０の過充電によりケース２０の内部でガスが発生し、ケース内圧が上昇した場合に、正極外部端子１５から正極（図示せず）に至る導電経路を分断することで充電電流を遮断し得るように構成されている。かかる構成は電流遮断機構ともいう。電流遮断／再接続機構はまた、ケース２０外から力を付与することによって、一度分断された導電経路を再接続して充放電（導通）を再開し得るように構成されている。かかる構成は電流再接続機構ともいう。この実施形態では、電流遮断／再接続機構は、蓋体２２に固定した正極外部端子１５と正極（図示せず）との間に設けられているが、これに限定されず、電流遮断／再接続機構を構成する一部（例えば、後述する連絡孔が形成された部分）を正極外部端子１５と正極（図示せず）との間から離れて構成することもできる。なお、電流遮断／再接続機構は、正極側、負極側のいずれに設けられていてもよく、それらの両方に設けられていてもよい。電流遮断／再接続機構を負極の導電経路に適用する場合の構成および方法は、正極の場合と基本的に同様であるので、ここでは説明は繰り返さない。

図２に示すように、電流遮断／再接続機構は、正極（図示せず）と電気的に接続し、正極集電端子として機能する接続部材３２と、接続部材３２と電気的に接続する導電性遮断弁（以下、遮断弁ともいう。）３４と、遮断弁３４と電気的に接続し、ケース２０内外を連通するリベット３５とから構成されている。接続部材３２、遮断弁３４およびリベット３５は、ケース２０内方から順に配置されており、いずれも金属製の導電部材（図中、斜線を付した部材）である。すなわち、これらの部材は、正極（図示せず）とケース２０外部に露出する正極外部端子１５とを導通する導電経路の役割を果たしており、それぞれ導電経路の一部を構成している。かかる導電経路を介してリチウムイオン二次電池１０の充放電が行われる。

図２および図３に示すように、接続部材３２は、板形状を有する部分（板状部）を備え、この板状部には、遮断弁３４と接続する接続部３３が形成されている。接続部３３は、接続部材３２の板状部より薄厚の板形状を有し、その中央には円形状の開口であるガス流通口３７が形成されている。この実施形態では、接続部３３は、その外縁が接続部材３２の本体部分（板状部）に連続するように一体形成されたものであるが、これに限定されず、例えば接続部材３２の板状部に孔を形成し、この孔を覆うように、ガス流通口３７が形成された接続板を固定し、この接続板を接続部３３としてもよい。また、接続部３３の下面には、Ｖ字状に切り欠かれたノッチ３８が形成されている。ノッチ３８は、ノッチ３８形成面の反対側の面に接合された後述する突出部４０の接合縁（突出部４０の頂面の外縁）に沿うように形成されている。なお、接続部材３２の形状は、板状部を有するものに限定されるものではない。例えば棒状体や直方体を基本構造とするものであってもよい。

遮断弁３４は、接続部材３２に対してケース２０外方に配置されており、ケース２０内外のガス流通を遮断する。詳しくは、ケース２０内は密閉構造を有するため、ケース２０内外のガス流通は基本的に不可能であるが、接続部材３２に形成されたガス流通口３７からガス流通が可能な構成となっている。遮断弁３４は、このガス流通口３７をケース２０外方から封止するように配置されており、この封止によってケース２０内外のガス流通を遮断するとともに、接続部材３２と電気的に接続している。この実施形態では、遮断弁３４には、ケース２０内方（図３の下方）に突出する突出部４０が形成されており、この突出部４０の頂面（下面）がガス流通口３７を封止し、かつ接続部材３２の接続部３３と溶接によって接合されている。また、突出部４０の周囲には、接続部材３２と所定の間隔で離間する平坦部４１が形成されており、その外縁が、リベット３５に溶接によって接合されている。なお、接続部材３２と遮断弁３４との接合は溶接に限定されない。また、遮断弁３４とリベット３５とは、接合されてなくてもよく、遮断弁３４の外縁の下に、遮断弁３４とリベット３５との当接を補助する非金属製の当接補助部材を別途配置する等して遮断弁３４とリベット３５とが当接するように構成し、両者が電気的に接続したものであってもよい。

遮断弁３４は、突出部４０が接続部材３２と離れてケース２０外方に向かって移動できるように構成されており、この移動によって導電経路は遮断弁３４と接続部材３２との間で分断されるように構成されている。遮断弁３４はまた、上述のようにケース２０外方に向かって移動した状態において、ケース２０外からの力を付与することで、ケース２０内方に向かって移動できるように構成されており、この移動によって導電経路を再接続することができる。なお、遮断弁３４は、この実施形態のようにそのほぼ全体がケース２０外方または内方に移動するものに限定されるものではなく、遮断弁自体またはその一部が変形することにより導電経路を分断し、再接続するものであってもよい。そのような遮断弁の一例としては、ケース内方に湾曲した部分が、ケース内圧の上昇によってケース外方に反転し、再度ケース内方に反転するように構成された反転板が挙げられる。また、上述した遮断弁３４と接続部材３２との分離は、遮断弁３４がケース２０外方に移動する際に、接続部材３２の接続部３３が、例えば上述のノッチ３８を起点に破断し、接続部３３の一部が接合した遮断弁３４と、接続部３３の残部（接続部材３２と電気的に接続している部分）とが分離するものであってもよい。このような態様も、導電経路の分断、さらには遮断弁３４と接続部材３２との分離に包含される。

遮断弁３４のケース２０内方（図２の下方）側の平坦部４１には、突出部４０外側面を囲むようにアシスト部材として凸体４２が固定されている。このアシスト部材（凸体４２）は、ケース内圧の上昇によってケース２０外方に向かって移動し、接続部材３２と離れた遮断弁３４に対し、ケース２０外から力を付与してケース２０内方に向かって移動させる際に、導電経路の再接続をアシストするものであり、遮断弁３４の平坦部４１と接続部材３２との間に配置されることで、遮断弁３４がケース２０内方に移動しすぎることを規制するスペーサとして機能する。この実施形態では、アシスト部材（凸体４２）は樹脂製であるが、その材質は特に限定されず、金属製のものを用いてもよい。したがって遮断弁３４への固定手段も特に限定されず、溶接、接着固定等の公知の固定手段を適宜採用し得る。アシスト部材は、例えば遮断弁３４を構成する部材の一部をケース２０内方に突出するように折り曲げることによって形成したものであってもよい。アシスト部材はまた、遮断弁３４ではなく接続部材３２に固定されたものであってもよく、遮断弁３４および接続部材３２のいずれにも固定されず、遮断弁３４と接続部材３２との間に移動可能に配置されたものであってもよい。

また、アシスト部材である凸体４２は、図３に示すように、遮断弁３４の平坦部４１と接続部材３２との間隔をＣ、凸体４２の高さをＦ、遮断弁３４の固定端から突出部４０の側壁までの距離をＢ、凸体４２の側壁と突出部４０の側壁までの最短距離をＥとしたときに、式：
（Ｃ−Ｆ）／（Ｂ−Ｅ）≦Ｃ／Ｂ
を満たすように構成されていることが、導電経路を再接続しやすいという点で好ましい。この実施形態においては、凸体４２の高さＦは、遮断弁３４の平坦部４１から下方（図３の下）に延びた凸体４２の頂部までの高さであり、遮断弁３４の固定端は、遮断弁３４の外縁が、リベット３５に接合されたリベット３５の内縁端部である。また、凸体４２の高さＦは、遮断弁３４の平坦部４１と接続部材３２との間隔Ｃの０．１倍以上であることが好ましく、０．３倍以上（例えば０．５倍以上、典型的には０．９８倍以上１倍以下）であることがより好ましい。さらに、凸体４２の側壁と突出部４０の側壁までの最短距離Ｅは、遮断弁３４の固定端から突出部４０の側壁までの距離Ｂの０．８倍以下であることが好ましく、０．５倍以下（例えば０．２倍以下、典型的には０．０２倍以下）であることがより好ましい。さらに、凸体４２の高さＦが、遮断弁３４の平坦部４１と接続部材３２との間隔Ｃの０．９８倍以上である場合、凸体４２の側壁と突出部４０の側壁までの最短距離Ｅが、遮断弁３４の固定端から突出部４０の側壁までの距離Ｂの０．８倍以下であることがより好ましく、上記Ｆが上記Ｃの０．５倍以上である場合、上記Ｅが上記Ｂの０．５倍以下であることがより好ましく、上記Ｆが上記Ｃの０．３倍以上である場合、上記Ｅが上記Ｂの０．２倍以下であることがより好ましく、上記Ｆが上記Ｃの０．１倍以上である場合、上記Ｅが上記Ｂの０．０２倍以下であることがより好ましい。

凸体４２の高さＦが、遮断弁３４の平坦部４１と接続部材３２との間隔Ｃより小さい場合、凸体４２の頂部には、ケース内圧の上昇によってケース２０外方に向かって移動し、接続部材３２と離れた遮断弁３４に対し、ケース２０外から力を付与してケース２０内方に向かって移動させた際に、接続部材３２に当接したときに面接触するように斜面が形成されていることが好ましい。これによって、凸体４２と接続部材３２との再接触による衝撃が緩和される。

リベット３５は、蓋体２２に形成された穿孔に嵌合されており、ケース２０内外に連通している。リベット３５のケース２０内方には、遮断弁３４のケース２０外方側に空間を形成するために断面コ字状の凹部空間が形成されており、その凹部空間の内周側端部に遮断弁３４の外縁が接続されている。また、リベット３５には、ケース２０内外を連通する連絡孔５０が形成されており、この連絡孔５０は、ケース２０外と遮断弁３４とを直線的に連通している。リベット３５の外周面は、正極外部端子１５と当接しており、両者は電気的に接続している。なお、リベット３５は単一の部材から構成されていてもよく、複数の部材を嵌合することによって形成したものであってもよい。また、連絡孔５０は、遮断弁３４に通じるものであればよく、リベット３５に形成したものに限定されない。例えばケース２０および／またはケース２０に取り付けられた部材に形成したものであってもよい。

リベット３５には、連絡孔５０のケース２０外側の開口を封止する封止体としてキャップ６０が公知の接着剤によって固着されている。キャップ６０は樹脂製シートであり、例えば突起を突き刺す等の外力を付与することによって破断可能である。なお、キャップ６０のケース２０外側表面の中央近傍には、上述の外力によってキャップ６０を破断し、または孔を形成しやすいように凹部が形成されていることが好ましい。上記封止体（キャップ６０）の材質や厚さは、上述の外力によって破断可能な範囲で適宜選定してよく特に限定されない。この実施形態では、厚さ約０．５ｍｍのポリイミド樹脂シートを用いている。また、封止体（キャップ６０）は、上述の外力によっては破断しない程度の強度を有し、着脱自在に固着されたものであってもよく、かかる場合、封止体（キャップ６０）を取り外した後、ケース外から力を付与してもよい。このように構成されたリチウムイオン二次電池１０は、ケース２０外からの力を電流遮断／再接続機構の遮断弁３４に付与することができる。なお、上記封止体は本発明の実施にあたってはなくてもよい。

次に、この実施形態に係るリチウムイオン二次電池における導電経路の分断と、分断された導電経路の再接続と、それによるリチウムイオン二次電池の放電方法について説明する。

図４は、図２の電流遮断／再接続機構の動作を説明するための部分拡大図であって、（ａ）は導電経路分断前の状態を示す図であり、（ｂ）は導電経路分断後の状態を示す図であり、（ｃ）は導電経路を再接続した状態を示す図であり、図５は、図３に対応する図であって、導電性遮断弁がケース内方に移動しすぎた状態を示す模式断面図である。

図４の（ａ）に示す状態にあるリチウムイオン二次電池１０は、例えば過充電によりケース２０の内部でガスが発生し、ケース内圧が上昇した場合に、正極外部端子１５と正極（図示せず）との間に設けられた電流遮断／再接続機構の電流遮断機構が作動し、正極外部端子１５から正極（図示せず）に至る導電経路が分断される。詳しくは、リチウムイオン二次電池１０のケース２０内は、上述したように密閉構造を有し、ケース２０内外のガス流通は基本的に不可能であるが、接続部材３２のガス流通口３７からガス流通が可能な構成となっている。遮断弁３４の突出部４０は、ケース２０外方からガス流通口３７を封止するように接続部３３と接合されており、これによって、遮断弁３４は、ケース２０内外のガス流通を遮断するとともに、接続部材３２と電気的に接続している。かかる構成において、ケース内圧が上昇した場合、ケース２０内の圧力はガス流通口３７を封止する遮断弁３４をケース２０外方に押し上げる。つまり、図４の（ｂ）に示すように、遮断弁３４は、ケース２０内方からのガス圧（図４の（ｂ）中、矢印で示すもの）によってケース２０外方に向かって移動し、その結果、遮断弁３４の突出部４０は、接続部材３２と離れ、導電経路は分断される。このとき、接続部材３２の接続部３３は、その下面に形成されたノッチ３８を起点にして破断、分離し、遮断弁３４と接合した一部（分離体）は、遮断弁３４と接合した状態でケース２０外方に向かって移動し、接続部３３の残部は、接続部材３２の本体部分とともに当初の位置に留まる。

このようにして電流遮断機構が作動した場合、従来の電池は通電（放電）ができなかった。しかし、この実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０は、ケース２０外からの力を電流遮断／再接続機構の導電経路を再接続可能とする部位に付与できるように構成されているため、ケース２０外から力を付与することによって、一度分断された導電経路を再接続して導通を再開することができる。すなわち、電流遮断／再接続機構の電流再接続機構の作動である。この機構の作動について、以下説明する。

導電経路を再接続するにあたって、ケース２０外から力を付与する。まず、キャップ６０に対して適当な外力を付与することで、キャップ６０の中央近傍に孔を形成する。この孔およびリベット３５の連絡孔５０を介して、ケース２０外方に押し上げられて接続部材３２と離れた状態にある遮断弁３４に対して、外力を付与し、遮断弁３４の突出部４０をケース２０内方に向かって移動させる。ここで、凸体４２のようなアシスト部材が設けられていない場合、導電経路を再接続する際の付与外力が大きすぎると、図５に示すように、遮断弁３４の突出部４０は、ケース内圧上昇前の当初の位置よりケース２０内方に移動し、導電経路の再接続がなされないという不都合の発生が想定される。そのため、付与外力の大きさを適切な範囲に設定する等、導電経路の再接続には注意を要する。しかし、この実施形態のリチウムイオン二次電池１０は、上述のような不都合は生じず、それに対する注意は不要である。すなわち、付与外力が大きすぎた場合であっても、図４の（ｃ）に示すように、遮断弁３４の平坦部４１に形成された凸体４２が、接続部材３２と遮断弁３４との間でスペーサとして機能し、遮断弁３４の突出部４０と接続部材３２との再接続をアシストする。これによって、遮断弁３４の突出部４０と接続部材３２とが当初の位置近傍にて確実に再接触し、導電経路が再接続し、電池の導通が再開する。このようにして導通が再開されたリチウムイオン二次電池１０は、再び放電を行うことができる。なお、ケース２０外から力を付与するものとしては、絶縁棒等の突起や、Ｎ_２ガス等のガスの注入が挙げられる。

このようにして構築されたリチウムイオン二次電池１０は、一度作動した電流遮断機構に対して外力を付与することで再び放電可能となるので、各種用途向けの二次電池として利用可能である。例えば、図６に示すように、リチウムイオン二次電池１０は、自動車等の車両１に搭載され、車両１を駆動するモータ等の駆動源用の電源として好適に利用することができる。したがって、本発明は、上記リチウムイオン二次電池（典型的には複数直列接続してなる組電池）１０を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）１を提供することができる。

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。

＜試験例＞
図２および図３に示すような上記実施形態に係る電流遮断／再接続機構であって、遮断弁３４の平坦部４１と接続部材３２との間隔Ｃが０．９ｍｍであり、遮断弁３４の固定端から突出部４０の側壁までの距離Ｂが７．８５ｍｍであり、遮断弁の厚さが０．１５ｍｍであり、凸体４２の高さＦと、凸体４２の側壁と突出部４０の側壁までの最短距離Ｅとを下記のように変更させた電流遮断／再接続機構を備えるリチウムイオン二次電池１０を構築した。すなわち、凸体４２の高さＦを上記Ｃに対して１０％（０．１０Ｃ）、３０％（０．３０Ｃ）、５０％（０．５０Ｃ）、９８％（０．９８Ｃ）にそれぞれ変更し、凸体４２の側壁と突出部４０の側壁までの最短距離Ｅを上記Ｂに対して２％（０．０２Ｂ）、２０％（０．２０Ｂ）、５０％（０．５０Ｂ）、８０％（０．８０Ｂ）にそれぞれ変更したものを構築した。なお、リチウムイオン二次電池１０に備えられている正極を構成する活物質として、従来公知のニッケル、コバルトおよびマンガンを含む三元系リチウム遷移金属酸化物を用い、負極を構成する活物質としてグラファイトを用いた。得られたリチウムイオン二次電池１０の各々を過充電状態にして電流遮断機構を作動させ、導電経路を分断した。次いで、リチウムイオン二次電池１０のリベット３５の連絡孔５０を封止するキャップ６０に孔を開け、ケース外から力を付与するものとして直径１ｍｍ程度の絶縁棒を連絡孔５０に挿通させた。この絶縁棒を、ケース２０外方に押し上げられて接続部材３２と離れた状態にある遮断弁３４に当接させて、遮断弁３４をケース２０内方に向かって移動させた。これらのリチウムイオン二次電池につき、遮断弁３４をケース２０内方に向かって移動させた後の通電の可否を電圧計により電圧を測定することで判定した。通電が可能であったものを○、通電ができなかったものを×として記録した。結果を表１に示す。

表１に示されるように、上記実施形態の構成を備えるリチウムイオン二次電池において、凸体の高さＦが大きくなるほど導電経路の再接続が確実になされ、通電する傾向が認められた。また、凸体の側壁と突出部の側壁までの最短距離Ｅが小さくなるほど導電経路の再接続が確実になされ、通電されやすい傾向が認められた。さらに、通電を達成した例はいずれも、遮断弁の平坦部と接続部材との間隔Ｃ、遮断弁の固定端から突出部の側壁までの距離Ｂ、凸体の高さＦ、および凸体の側壁と突出部の側壁までの最短距離Ｅの関係が、式：（Ｃ−Ｆ）／（Ｂ−Ｅ）≦Ｃ／Ｂを満たすものであった。したがって、上記実施形態の構成でアシスト部材を設計する場合には、予め上記式を満たすようにすることが、ケース外から力を付与して遮断弁を移動させる際に、導電経路の再接続を好適にアシストする観点から望ましいと考えられる。なお、上記式を満たすアシスト部材は、上記実施形態の構成（形状、配置等）に基づくものであるため、上記実施形態に基づかない構成のアシスト部材、例えば導電性遮断弁が湾曲部分を有する反転板であるような電池に適用されるアシスト部材については、その形状、配置等を適切に変更することにより導電経路の再接続を充分にアシストするものを設計することができるのは勿論のことである。

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれ得る。

１ 車両
１０ リチウムイオン二次電池
１５ 正極外部端子
１６ 負極外部端子
１７ 注液口
１８ 安全弁
２０ ケース
２１ ケース本体
２２ 蓋体
３２ 接続部材
３３ 接続部
３４ （導電性）遮断弁
３５ リベット
３７ ガス流通口
３８ ノッチ
４０ 突出部
４１ 平坦部
４２ 凸体（アシスト部材）
５０ 連絡孔
６０ キャップ（封止体）

Claims (5)

1. 正負の電極と該電極を収容するケースとを備え、該電極の少なくとも一方と該ケース外部に露出する外部端子とを導通する導電経路が形成された密閉型電池であって、
   前記導電経路の一部を構成し、かつ前記ケース内外のガス流通を遮断する導電性遮断弁を備えており、
   前記導電性遮断弁は、前記ケース内圧が上昇したときに、少なくともその一部が移動することで前記導電経路を分断するものであり、かつ該導電性遮断弁の少なくとも一部が移動した状態において、該ケース外からの力を該導電性遮断弁に付与することで、少なくともその一部が移動して該導電経路を再接続するものであり、
   前記ケース外から力を付与して前記導電性遮断弁の少なくとも一部を移動させる際に、前記導電経路の再接続をアシストするアシスト部材をさらに備え、
   前記導電性遮断弁に対して前記ケース内方に配置され、前記導電経路の一部を構成する接続部材をさらに備え、
   前記導電性遮断弁は、
   前記ケース内方に突出し、前記接続部材と接触する突出部と、該突出部の周囲にて該接続部材と所定の間隔で離間する平坦部とを有し、
   前記導電性遮断弁は、
   前記ケース内圧が上昇したときに、前記突出部が該ケース外方に向かって移動することで前記接続部材と離れ、かつ該突出部が移動した状態において、該ケース外からの力を該導電性遮断弁に付与することで、該突出部が該ケース内方に向かって移動して該接続部材と再接触するものであり、
   前記アシスト部材は、前記導電性遮断弁の平坦部と前記接続部材との間に配置されるスペーサである、密閉型電池。
2. 前記アシスト部材が、前記突出部の外側面の少なくとも一部を囲むように前記導電性遮断弁の平坦部または前記接続部材に固定された凸体である、請求項１に記載の密閉型電池。
3. 前記導電性遮断弁は、その外縁が前記ケース内に固定されており、
   前記導電性遮断弁の平坦部と前記接続部材との間隔をＣ、前記凸体の高さをＦ、該導電性遮断弁の固定端から前記突出部の側壁までの距離をＢ、該凸体の側壁と該突出部の側壁までの最短距離をＥとしたときに、式：
   （Ｃ−Ｆ）／（Ｂ−Ｅ）≦Ｃ／Ｂ
   を満たす、請求項２に記載の密閉型電池。
4. 前記導電性遮断弁の平坦部と前記接続部材との間隔Ｃより前記凸体の高さＦが小さく、
   前記凸体の頂部は、前記接続部材または前記導電性遮断弁の平坦部に当接したときに面接触するように斜面が形成されている、請求項２または３に記載の密閉型電池。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の密閉型電池を備える車両。

Images