JP5790602B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の内部における電流経路を遮断する電流遮断機構を備えた二次電池である。

特許文献１では、二次電池の内部に電流遮断機構を設けている。ここで、二次電池の過充電に伴って二次電池の内圧が上昇したとき、電流遮断機構に含まれる金属板が変形することにより、電流経路が遮断される。電流遮断機構は、電極端子（正極端子又は負極端子）と接続されているため、電流遮断機構が作動すると、電極端子を介して、二次電池を充放電することができなくなる。

特開２０１０−１５７４５１号公報

電流遮断機構によって電流経路が遮断された後では、二次電池に蓄えられた電気エネルギを電極端子から取り出すことができない。すなわち、電極端子を介して、二次電池を放電させることができない。上述したように、二次電池の過充電によって、電流遮断機構が作動するため、二次電池には、多くの電気エネルギが蓄えられたままとなってしまう。

本発明である二次電池は、発電要素と、発電要素を収容し、導電性を有する電池ケースと、電池ケースに収容された電流遮断機構と、を有する。発電要素は、充放電に応じた化学反応が行われる反応領域を含んでおり、電池ケースの内部には、反応領域と、反応領域と電気的に接続される電流経路とが設けられている。ここで、電流遮断機構は、発電要素と電気的に接続される電流経路を遮断する。

電池ケースは、電池ケースの強度を低下させる形状に形成された脆弱部を有しており、脆弱部に対応した電池ケースの外面は、電池ケースよりも剛性の低い絶縁体で覆われている。また、脆弱部は、発電要素と電気的に接続される補助端子による電池ケースの貫通を許容するとともに、電池ケースを貫通した補助端子を、反応領域を除いた電池ケース内の電流経路であって、電流遮断機構よりも反応領域側に位置する電流経路に接触させる位置に設けられている。ここで、例えば、電池ケースの一部を切り欠くことにより、脆弱部を形成することができる。

電池ケースは、脆弱部を有しているため、例えば、工具を用いて、脆弱部に外力を与えることにより、脆弱部を破断させることができる。電流遮断機構が作動したときには、発電要素に電気エネルギが蓄えられたままとなり、二次電池を放電させることができなくなってしまう。ここで、脆弱部を破断させると、導電性を有する補助端子を電池ケース内の電流経路に接触させることができる。

脆弱部は、電池ケースを貫通した補助端子を、電流遮断機構よりも反応領域側に位置する電流経路に接触させる位置に設けられているため、脆弱部を破断させると、この電流経路に対して補助端子を接触させることができる。このため、補助端子と接触する電流経路は、電流遮断機構が作動した後であっても、発電要素と電気的に接続されることになる。したがって、補助端子を電流経路に接触させることにより、補助端子を用いて、発電要素を放電させることができ、発電要素に電気エネルギが蓄えられたままとなることを防止できる。

ここで、脆弱部が形成された部分における電池ケースの外面は、絶縁体で覆われている。このため、脆弱部を破断させて、補助端子を電池ケースの内部に突き刺すときには、補助端子および電池ケースの間に、絶縁体を位置させることができる。補助端子および電池ケースは、導電性を有しているため、補助端子および電池ケースの間に絶縁体を位置させることにより、補助端子および電池ケースを絶縁状態としながら、補助端子を用いて、発電要素を放電させることができる。

電池ケースの外面には、発電要素と電気的に接続される外部電極端子を設けることができる。この場合には、電池ケースおよび外部電極端子の間に、絶縁体を配置することができる。ここで、絶縁体を用いることにより、外部電極端子を保持することができる。電池ケースおよび外部電極端子の間に絶縁体を配置すれば、電池ケースおよび外部電極端子を絶縁状態に維持できるとともに、上述したように、補助端子を電池ケースの内部に突き刺すときに、補助端子および電池ケースを絶縁状態とすることができる。

電池ケースの内部には、発電要素および外部電極端子を電気的に接続するための内部電極端子を設けることができる。内部電極端子は、上述した電池ケースの内部に設けられる電流経路の一部となる。ここで、電池ケースに形成される脆弱部は、電池ケースを貫通した補助端子を内部電極端子に接触させる位置に設けることができる。この場合には、脆弱部を破断させたときに、補助端子を内部電極端子に接触させることができる。

脆弱部は、電池ケースの内面および外面のうち、少なくとも一方に設けることができる。電池ケースの内面とは、発電要素の側を向く面であり、電池ケースの外面とは、絶縁体と接触する面である。電池ケースの外面に脆弱部を設けておけば、脆弱部を把握しやすくなり、脆弱部を破断させやすくなる。ここで、脆弱部は、絶縁体によって覆われることになるが、絶縁体に外力を与えて、絶縁体を変形させることにより、脆弱部の位置を確認することができる。

脆弱部は、電池ケースの角部に設けることができる。電池ケースの外面には、外部電極端子などが設けられるが、電池ケースの角部に脆弱部を設けておけば、外部電極端子などと干渉することなく、脆弱部を破断させやすくなる。

電池ケースに脆弱部を設けるだけでなく、絶縁体にも脆弱部を設けることができる。具体的には、電池ケースの脆弱部と重なり合う位置において、絶縁体に脆弱部を設けることができる。絶縁体の脆弱部は、絶縁体の強度を低下させる形状に形成されている。例えば、絶縁体の一部を切り欠くことにより、絶縁体に脆弱部を形成することができる。

絶縁体のうち、電池ケースと接触する面とは反対側の面において、脆弱部を設けることができる。すなわち、絶縁体のうち、二次電池の外側に露出した面（外面）に脆弱部を設けることができる。絶縁体の外面に脆弱部を設けることにより、絶縁体に設けられた脆弱部や、電池ケースに設けられた脆弱部の位置を把握しやすくなる。

絶縁体の脆弱部の幅は、電池ケースの脆弱部の幅よりも狭くすることができる。絶縁体および電池ケースにおける脆弱部を破断させたとき、電池ケースの脆弱部で形成される開口部（いわゆる破断部分）は、絶縁体の脆弱部で形成される開口部（いわゆる破断部分）よりも広がりやすくなる。これにより、電池ケースに形成される開口部（破断部分）の内側に、絶縁体を位置させやすくなり、補助端子および電池ケースの絶縁状態を確保しやすくなる。

電池ケースは、密閉状態で発電要素を収容することができる。この場合において、電流遮断機構としては、電池ケースの内圧が上昇することに応じて変形し、電流経路を遮断する弁を用いることができる。なお、電流遮断機構としては、上述した弁の他にも、例えば、ヒューズを用いることができる。

二次電池の外観図である。 二次電池の内部構造を示す図である。 発電要素の展開図である。 発電要素の外観図である。 電流遮断弁が作動していないときの二次電池の一部の構成を示す図である。 電流遮断弁が作動しているときの二次電池の一部の構造を示す図である。 図５および図６に示す領域Ａの拡大図である。 補助端子を用いて発電要素を放電するときの図を示す。 実施例１の変形例において、電池ケースおよび絶縁体の断面図である。 実施例１の変形例において、凹部を形成する位置を説明する図である。 実施例１の変形例において、補助端子を用いて発電要素を放電するときの図である。 実施例２において、円筒型の二次電池の内部構造を示す概略図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本実施例である二次電池の外観図である。図２は、二次電池の内部構造を示す概略図である。二次電池１としては、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池が用いられる。二次電池１は、例えば、車両を走行させる動力源として用いることができる。

具体的には、二次電池１の電力をモータ・ジェネレータに供給することにより、モータ・ジェネレータは、車両を走行させるための運動エネルギを生成することができる。二次電池１を車両に搭載するときには、複数の二次電池１を電気的に接続して組電池を構成し、組電池を車両に搭載することができる。

二次電池１は、電池ケース１０と、電池ケース１０に収容された発電要素３０とを有する。電池ケース１０は、ケース本体１１および蓋１２を有しており、アルミニウムなどの金属で形成することができる。

ケース本体１１は、発電要素３０をケース本体１１に組み込むための開口部を有しており、蓋１２は、ケース本体１１の開口部を塞いでいる。蓋１２は、溶接などによってケース本体１１に固定されており、電池ケース１０の内部は、密閉状態となっている。電池ケース１０の内部には、発電要素３０の他にも、電解液が収容されている。電池ケース１０は、直方体に沿った形状に形成されており、二次電池１は、いわゆる角型の電池である。

蓋１２には、弁１３が設けられている。例えば、蓋１２に彫刻を施すことにより、弁１３を形成することができる。弁１３は、電池ケース１０の内部で発生したガスを、電池ケース１０の外部に排出するために用いられる。電池ケース１０の内部でガスが発生して、電池ケース１０の内圧が上昇すると、弁１３は、閉じ状態から開き状態に変化する。弁１３を閉じ状態から開き状態に変化させるときの圧力（弁１３の作動圧）は、電池ケース１０の耐圧性能などを考慮して、適宜設定することができる。

蓋１２には、注液孔１４が設けられており、注液孔１４は、電池ケース１０の内部に電解液を注入するために用いられる。栓１５は、注液孔１４を塞いでいる。二次電池１を製造するときには、発電要素３０をケース本体１１に組み込んだ後に、ケース本体１１に蓋１２を固定する。次に、注液孔１４から電池ケース１０の内部に電解液を注入し、電解液を注入した後に、注液孔１４が栓１５によって塞がれる。弁１３および栓１５（注液孔１４）は、負極端子（電極端子）２１および正極端子（電極端子）２２の間に設けられている。

負極端子２１および正極端子２２は、蓋１２に固定されている。ここで、負極端子２１および蓋１２の間には、絶縁体が配置されており、負極端子２１および蓋１２は、絶縁状態となっている。また、正極端子２２および蓋１２の間には、絶縁体が配置されており、正極端子２２および蓋１２は、絶縁状態となっている。

負極端子２１および正極端子２２は、電池ケース１０の外側に位置する部分と、電池ケース１０の内側に位置する部分とを有する。負極タブ（内部電極端子に相当する）２３は、電池ケース１０に収容されており、負極タブ２３の一端側が負極端子２１に接続され、負極タブ２３の他端側が発電要素３０に接続されている。本実施例では、負極端子２１および負極タブ２３が別体で構成されているが、一体的に構成することもできる。

正極タブ（内部電極端子に相当する）２４は、電池ケース１０に収容されており、正極タブ２４の一端側が正極端子２２に接続され、正極タブ２４の他端側が発電要素３０に接続されている。本実施例では、正極端子２２および正極タブ２４が別体で構成されているが、一体的に構成することもできる。

図３は、発電要素３０の一部を展開した図である。発電要素３０は、充放電を行う要素である。発電要素３０は、負極板３１、正極板３２およびセパレータ３３を有する。

負極板３１は、集電板３１ａおよび負極活物質層３１ｂを有する。負極活物質層３１ｂは、集電板３１ａの表面に形成されているとともに、集電板３１ａの両面に形成されている。負極活物質層３１ｂは、集電板３１ａの一部の領域に形成されており、負極板３１の一端では、集電板３１ａが露出している。負極活物質層３１ｂは、負極活物質、導電材、バインダーなどを含んでいる。

二次電池１としてリチウムイオン二次電池を用いるとき、負極活物質としては、例えば、カーボンを用いることができる。また、集電板３１ａは、例えば、銅で形成することができる。

正極板３２は、集電板３２ａおよび正極活物質層３２ｂを有する。正極活物質層３２ｂは、集電板３２ａの表面に形成されているとともに、集電板３２ａの両面に形成されている。正極活物質層３２ｂは、集電板３２ａの一部の領域に形成されており、正極板３２の一端では、集電板３２ａが露出している。図３に示すように、集電板３２ａが露出している部分は、集電板３１ａが露出している部分に対して反対側に位置している。正極活物質層３２ｂは、正極活物質、導電材、バインダーなどを含んでいる。

二次電池１としてリチウムイオン二次電池を用いるとき、正極活物質としては、例えば、LiCoO₂，LiMn₂O₄，LiNiO₂，LiFePO₄，Li₂FePO₄F，LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂又は、Li(Li_aNi_xMn_yCo_z)O₂を用いることができる。また、集電板３２ａは、例えば、アルミニウムで形成することができる。

セパレータ３３は、負極板３１および正極板３２の間に配置されるようになっており、負極活物質層３１ｂおよび正極活物質層３２ｂに接触する。電解液は、セパレータ３３、負極活物質層３１ｂおよび正極活物質層３２ｂに、しみ込んでいる。

図３に示すように、負極板３１、正極板３２およびセパレータ３３を積層して積層体を構成し、積層体を巻くことにより、図４に示す発電要素３０が構成される。図４に示す軸Ｘは、積層体を巻くときの軸を示している。図４（図２）に示す領域Ｒは、負極活物質層３１ｂおよび正極活物質層３２ｂがセパレータ３３を挟んで対向する領域（反応領域という）である。反応領域Ｒでは、二次電池１（発電要素３０）の充放電に応じて、反応物質が負極板３１および正極板３２の間で移動する。

例えば、リチウムイオン二次電池としての二次電池１を放電するとき、負極活物質層３１ｂでは、リチウムイオン（反応物質）および電子を放出する化学反応が行われる。また、正極活物質層３２ｂでは、リチウムイオンおよび電子を吸収する化学反応が行われる。ここで、リチウムイオンは、セパレータ３３を介して、負極活物質層３１ｂから正極活物質層３２ｂに移動する。

リチウムイオン二次電池としての二次電池１を充電するとき、負極活物質層３１ｂでは、リチウムイオンおよび電子を吸収する化学反応が行われる。また、正極活物質層３２ｂでは、リチウムイオンおよび電子を放出する化学反応が行われる。ここで、リチウムイオンは、セパレータ３３を介して、正極活物質層３２ｂから負極活物質層３１ｂに移動する。

図４に示すように、軸Ｘが延びる方向における発電要素３０の一端では、負極板３１（特に、集電板３１ａ）だけが巻かれており、集電板３１ａが巻かれた部分には、図２に示すように、負極タブ２３が溶接される。負極タブ２３は、集電板３１ａの材料と同じ材料で形成することができる。これにより、負極タブ２３および集電板３１ａを容易に溶接することができる。ここで、集電板３１ａだけが巻かれた部分は、反応領域Ｒと電気的に接続される電流経路の一部となる。

軸Ｘが延びる方向における発電要素３０の他端では、正極板３２（特に、集電板３２ａ）だけが巻かれており、集電板３２ａが巻かれた部分には、図２に示すように、正極タブ２４が溶接される。正極タブ２４は、集電板３２ａの材料と同じ材料で形成することができる。これにより、正極タブ２４および集電板３２ａを容易に溶接することができる。負極タブ２３や正極タブ２４を発電要素３０と接続する方法は、溶接以外の方法であってもよい。ここで、集電板３２ａだけが巻かれた部分は、反応領域Ｒと電気的に接続される電流経路の一部となる。

二次電池１の過充電によって、二次電池１（電池ケース１０）の内部では、ガスが発生することがある。このガスは、例えば、電解液の熱分解によって発生する。電池ケース１０の内部は密閉状態であるため、ガスの発生によって、電池ケース１０の内圧が上昇する。

ここで、二次電池１は、電流遮断弁（電流遮断機構に相当する）を有する。電流遮断弁は、電池ケース１０の内圧が上昇したときに作動して、二次電池１の充放電に用いられる電流経路を遮断する。ガスの発生に応じて、電流遮断弁を作動させることにより、発電要素３０に電流が流れ続けてしまうことを抑制することができる。

電流遮断弁の構造について、図５を用いて説明する。図５は、二次電池１の一部の構造を示す断面図である。

負極端子２１は、端子本体（外部電極端子に相当する）２１１と、端子台座（絶縁体に相当する）２１２と、端子リード（外部電極端子に相当する）２１３と、固定部材２１４とを有する。端子本体２１１は、負荷と電気的に接続されたり、他の二次電池１と電気的に接続されたりする。複数の二次電池１を用いて組電池を構成するとき、端子本体２１１には、バスバーが接続される。バスバーは、複数の二次電池１を直列又は並列に接続するために用いられる。

端子本体２１１は、端子台座２１２に取り付けられており、端子台座２１２は、蓋１２に固定されている。端子台座２１２は、樹脂などの絶縁材料で形成されている。絶縁材料としては、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂を用いることができる。端子リード２１３の一端は、端子本体２１１に接続されており、端子リード２１３の他端は、固定部材２１４に接続されている。

端子リード２１３は、金属などの導電性材料で形成されている。端子リード２１３および蓋１２の間には、絶縁材料で形成された端子台座２１２が位置しており、端子リード２１３および蓋１２は、絶縁状態となっている。固定部材２１４は、金属などの導電性材料で形成されており、蓋１２、端子台座２１２および端子リード２１３を貫通している。電池ケース１０の内部において、蓋１２の内壁面および固定部材２１４の間には、絶縁体が配置されており。固定部材２１４および蓋１２は、絶縁状態となっている。

電池ケース１０の外側に位置する固定部材２１４の一部は、端子リード２１３と接続されている。固定部材２１４および端子リード２１３の接続方法としては、例えば、カシメを用いることができる。電池ケース１０の内側に位置する固定部材２１４の一部は、電流遮断弁２５と接続されている。固定部材２１４および電流遮断弁２５の接続方法としては、例えば、溶接を用いることができる。

電流遮断弁２５は、金属などの導電性材料で形成されており、曲げ部２５ａを有する。曲げ部２５ａは、負極タブ２３と接続されている。曲げ部２５ａおよび負極タブ２３の接続方法としては、例えば、溶接を用いることができる。

二次電池１の充放電を行うときには、図５の点線で示す電流経路（一例）に沿って電流が流れる。例えば、二次電池１を充電するときには、負極タブ２３、電流遮断弁２５、固定部材２１４、端子リード２１３、端子本体２１１の順に電流（充電電流）が流れる。二次電池１を放電するときには、充電電流が流れる方向と逆の方向に電流（放電電流）が流れる。すなわち、端子本体２１１、端子リード２１３、固定部材２１４、電流遮断弁２５、負極タブ２３の順に、電流が流れる。電流遮断弁２５は、二次電池１の充放電を行うときの電流経路の一部となる。

二次電池１の過充電によって、電池ケース１０の内部でガスが発生すると、電池ケース１０の内圧が上昇する。これにより、図６に示すように、電流遮断弁２５に圧力Ｐが作用する。圧力Ｐは、電流遮断弁２５を蓋１２の側に向かって押し込む力である。電流遮断弁２５に圧力Ｐが作用すると、電流遮断弁２５の変形によって、電流遮断弁２５および負極タブ２３の接続部分が破断し、電流遮断弁２５（曲げ部２５ａ）が負極タブ２３から離れる。

電流遮断弁２５は、図６に示す状態に変化すると、図６に示す状態に維持される。すなわち、電流遮断弁２５は、図５に示す状態（導通状態）から、図６に示す状態（電流遮断状態）に不可逆的に変化する。これにより、電流経路を遮断した状態に維持し続けることができる。電流遮断弁２５を作動させるときの圧力Ｐは、電池ケース１０の耐圧性能などを考慮して、適宜設定することができる。

電流遮断弁２５および負極タブ２３は、二次電池１の充放電を行うときの電流経路となるため、電流遮断弁２５が負極タブ２３から離れることにより、二次電池１の充放電が行われなくなる。二次電池１を充放電させないことにより、二次電池１の過充電が進行することを阻止でき、電池ケース１０の内圧が更に上昇することを抑制できる。

電流遮断弁２５が作動した後は、負極端子２１を用いて、二次電池１を放電することができない。電流遮断弁２５が作動するときは、二次電池１が過充電状態となっているため、発電要素３０には、多くの電気エネルギが蓄えられたままとなってしまう。

本実施例では、後述するように、補助端子を用いることにより、発電要素３０に蓄えられた電気エネルギを、二次電池１の外部に出力することができる。すなわち、補助端子を用いて、二次電池１（発電要素３０）を放電することができる。この構成について、具体的に説明する。

図５および図６に示すように、蓋１２の一端部では、端子台座２１２の一部が端子リード２１３によって覆われていなく、露出している。図７には、図５および図６に示す領域Ａの拡大図を示している。

位置Ｌにおいて、端子台座２１２の上面には、言い換えれば、二次電池１の外側に露出する端子台座２１２の外面には、凹部（脆弱部に相当する）２１２ａが形成されている。凹部２１２ａは、端子台座２１２を貫通していない。また、位置Ｌにおいて、蓋１２には、凹部（脆弱部に相当する）１２ａが形成されている。凹部１２ａは、蓋１２のうち、端子台座２１２と接触する面に形成されている。

凹部１２ａは、蓋１２を貫通していない。凹部１２ａ，２１２ａは、位置Ｌにおいて、互いに対応して形成されている。具体的には、凹部１２ａは、位置Ｌにおいて、凹部２１２ａの下方に形成されている。凹部１２ａの幅Ｗ１は、凹部２１２ａの幅Ｗ２よりも広くなっている。

凹部２１２ａを形成することにより、凹部２１２ａが形成された位置Ｌにおいて、端子台座２１２の強度を低下させることができる。すなわち、位置Ｌにおける端子台座２１２の強度は、他の位置における端子台座２１２の強度よりも低くなっている。

また、凹部１２ａを形成することにより、凹部１２ａが形成された位置Ｌにおいて、蓋１２の強度を低下させることができる。すなわち、位置Ｌにおける蓋１２の強度は、他の位置における蓋１２の強度よりも低くなっている。ここで、蓋１２には、弁１３が形成されているが、凹部１２ａの強度は、弁１３の強度よりも高くなっている。

上述したように、弁１３は、電池ケース１０の内部で発生したガスを電池ケース１０の外部に排出するために用いられる。ここで、凹部１２ａの強度が弁１３の強度よりも低いと、ガスの発生によって電池ケース１０の内圧が上昇したときに、弁１３が閉じ状態から開き状態に変化する前に、凹部１２ａが閉じ状態から開き状態に変化してしまうおそれがある。このため、電池ケース１０の内部で発生したガスを弁１３から排出させるために、凹部１２ａの強度は、弁１３の強度よりも高いことが好ましい。

本実施例では、蓋１２の凹部１２ａが端子台座２１２によって覆われている。端子台座２１２は、弾性変形することができる材料で形成されているため、蓋１２の凹部１２ａに過度の負荷がかかることを抑制することができる。蓋１２は、金属で形成されており、端子台座２１２よりも剛性が高い。このため、蓋１２の凹部１２ａを二次電池１の外側に露出させておくと、凹部１２ａに過度の負荷がかかりやすくなってしまうおそれがある。

本実施例では、凹部１２ａが端子台座２１２によって覆われていることにより、凹部１２ａに外力が作用することがあっても、端子台座２１２の弾性変形によって外力を吸収することができる。これにより、凹部１２ａに過度の負荷がかかることを抑制できる。

本実施例では、凹部２１２ａ，１２ａが図７に示す位置に形成されているが、これに限るものではない。すなわち、位置Ｌにおいて、端子台座２１２や蓋１２の強度を低下させることができればよい。例えば、蓋１２のうち、電池ケース１０の内側を向く内壁面に、凹部１２ａを形成することができる。ここで、凹部１２ａは、蓋１２の外壁面および内壁面のうち、少なくとも一方に形成されていればよい。

また、端子台座２１２のうち、蓋１２と接触する面に、凹部２１２ａを形成することができる。この場合には、二次電池１の外側から凹部２１２ａを確認することができないため、端子台座２１２の外面のうち、凹部２１２ａに対応した位置に目印を形成しておくことができる。目印を形成しておくことにより、凹部２１２ａの位置を確認することができる。目印は、二次電池１の外部から視認できるものであればよく、例えば、特定の形状を有するシールを目印として用いることができる。

ここで、図７に示すように、端子台座２１２のうち、二次電池１の外側に露出する外面に、凹部２１２ａを形成しておけば、凹部２１２ａを用いて、後述する補助端子の先端を位置決めしやすくなる。すなわち、補助端子の先端を凹部２１２ａに接触させることにより、補助端子の先端を位置Ｌに合わせることができる。なお、凹部２１２ａは、端子台座２１２の外面および、蓋１２と接触する端子台座２１２の面のうち、少なくとも一方に形成されていればよい。

一方、凹部２１２ａ，１２ａの形状は、図７に示す形状に限るものではない。すなわち、位置Ｌにおいて、端子台座２１２や蓋１２の強度を低下させることができればよく、この範囲内において、凹部２１２ａ，１２ａの形状を適宜設定することができる。

また、本実施例では、端子台座２１２および蓋１２のそれぞれに、凹部２１２ａ，１２ａを形成しているが、これに限るものではない。少なくとも蓋１２に凹部１２ａが形成されていればよい。蓋１２の強度は、端子台座２１２の強度よりも高いため、蓋１２の強度を低下させることが好ましい。端子台座２１２は、樹脂などで形成され、蓋１２よりも強度が低くなりやすいため、端子台座２１２に凹部２１２ａを形成しなくてもよい。

電流遮断弁２５が作動した後には、図８に示すように、二次電池１の位置Ｌにおいて、補助端子４０を突き刺すことができる。図８に示すように、補助端子４０は、端子台座２１２（凹部２１２ａ）および蓋１２（凹部１２ａ）を貫通しており、補助端子４０の先端部が電池ケース１０の内側に位置している。そして、補助端子４０の先端は、負極タブ２３と接触している。

補助端子４０は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、既存の部品（釘など）を補助端子４０として用いることができる。負極タブ２３と接触した補助端子４０と、正極端子２２とを負荷（図示せず）に接続すれば、発電要素３０を放電させることができる。図８には、補助端子４０を用いて発電要素３０を放電したときの電流経路を点線で示している。

補助端子４０は、負極タブ２３のうち、電流遮断弁２５との接続部分よりも発電要素３０の側に位置する領域と接触する。ここで、補助端子４０を二次電池１に突き刺したときに、補助端子４０が負極タブ２３と接触できるように、凹部２１２ａ，１２ａの位置を予め設定しておけばよい。

電流遮断弁２５が作動していても、上述したように、補助端子４０を負極タブ２３に接触させることにより、補助端子４０を発電要素３０と電気的に接続することができる。これにより、発電要素３０に蓄えられた電気エネルギを取り出すことができる。

補助端子４０と接続される負荷は、発電要素３０の電力を消費させるものであればよい。発電要素３０を放電させるときには、負荷としての抵抗体に対して、単に電流を流すことができる。また、負荷として電子機器を用い、発電要素３０の電力を用いて、電子機器を動作させることができる。

補助端子４０を用いて発電要素３０を放電させることにより、発電要素３０に電気エネルギが蓄えられたままの状態で二次電池１が放置され続けることを防止できる。また、発電要素３０の電力を用いて電子機器を動作させれば、発電要素３０に蓄えられた電気エネルギを有効利用することができる。

上述したように、端子台座２１２に凹部２１２ａを形成するとともに、蓋１２に凹部１２ａを形成することにより、凹部２１２ａ，１２ａにおいて、端子台座２１２および蓋１２の強度を低下させることができる。これにより、端子台座２１２および蓋１２に対して、補助端子４０を容易に貫通させることができる。

凹部２１２ａ，１２ａ（特に、凹部１２ａ）を形成せずに、端子台座２１２および蓋１２に補助端子４０を押し付けると、電池ケース１０において、意図しない変形を発生させてしまうおそれがある。また、電池ケース１０の所定の位置Ｌにおいて、補助端子４０を貫通させにくくなってしまう。本実施例によれば、凹部２１２ａ，１２ａ（特に、凹部１２ａ）を用いることにより、電池ケース１０を所定の位置Ｌで変形させやすくなり、所定の位置Ｌで補助端子４０を貫通させることができる。

本実施例によれば、電池ケース１０の外側から補助端子４０を押し込むときに、補助端子４０の先端を凹部２１２ａに合わせることができ、所定の位置Ｌにおいて、補助端子４０を容易に貫通させることができる。また、補助端子４０を位置Ｌに位置決めしやすくすることにより、補助端子４０の先端を負極タブ２３に容易に接触させることができる。

図２に示すように、負極タブ２３は、発電要素３０のうち、集電板３１ａだけが巻かれた領域に沿って配置されている。そして、補助端子４０が突き刺さる位置Ｌは、集電板３１ａだけが巻かれた領域の上方に位置することになる。このため、補助端子４０が負極タブ２３を貫通したとしても、補助端子４０の先端は、発電要素３０のうち、集電板３１ａだけが巻かれた領域に接触することになる。

ここで、本実施例では、補助端子４０の先端を負極タブ２３に接触させているが、これに限るものではない。すなわち、補助端子４０の先端が、負極タブ２３を貫通して、集電板３１ａに接触してもよい。

発電要素３０のうち、反応領域Ｒに対応した外周面は、セパレータ３３によって覆われているため、反応領域Ｒに対応した発電要素３０の外周面に補助端子４０を接触させても、発電要素３０を放電させにくくなる。また、補助端子４０を押し込む力によっては、補助端子４０によって、発電要素３０の反応領域Ｒに過度の負荷を与えてしまうおそれがある。発電要素３０の反応領域Ｒに過度の負荷を与えてしまうと、発電要素３０を放電させ難くなってしまうことがある。

本実施例によれば、上述したように、発電要素３０のうち、集電板３１ａだけが巻かれた領域に、補助端子４０が接触するため、発電要素３０の反応領域Ｒに過度の負荷を与えてしまうこともない。

補助端子４０を負極タブ２３と接続するとき、蓋１２および補助端子４０の間には、図８に示すように、絶縁材料で形成された端子台座２１２が位置することになる。補助端子４０を負極タブ２３と接続するときには、電池ケース１０の外側から内側に向かって、補助端子４０を突き刺すことになる。

ここで、端子台座２１２は、蓋１２よりも電池ケース１０の外側に配置されており、補助端子４０を電池ケース１０に突き刺したときには、補助端子４０および蓋１２の間に、端子台座２１２が位置しやすくなる。これにより、補助端子４０および蓋１２を絶縁状態にしながら、発電要素３０を放電することができる。

本実施例では、図７に示すように、凹部１２ａの幅Ｗ１が凹部２１２ａの幅Ｗ２よりも広くなっている。これにより、補助端子４０が凹部２１２ａ，１２ａを貫通したときに、凹部１２ａに形成される開口の幅を、凹部２１２ａに形成される開口の幅よりも広げることができる。このように構成すれば、補助端子４０および蓋１２の間に、端子台座２１２を位置させやすくなり、補助端子４０および蓋１２を絶縁状態にしやすい。

補助端子４０を位置Ｌに取り付けるようにすれば、補助端子４０を用いた発電要素３０の放電を容易に行うことができる。補助端子４０が取り付けられる位置Ｌは、電池ケース１０の上面であって、電池ケース１０の角部に位置している。これにより、補助端子４０を電池ケース１０に容易に突き刺すことができる。

負極端子２１および正極端子２２の間に位置する領域に、補助端子４０を突き刺すようにすると、補助端子４０が電極端子２１，２２と干渉しやすくなり、補助端子４０を突き刺し難くなる。そこで、本実施例のように、電池ケース１０の角部において、補助端子４０を突き刺すようにすれば、補助端子４０が電極端子２１，２２と干渉し難くなり、補助端子４０を電池ケース１０に突き刺しやすくなる。

ここで、複数の二次電池１を所定方向に並べて一体化させることにより、組電池を構成することがある。具体的には、一対のエンドプレートを用いて、所定方向に並べられた複数の二次電池１を挟み、所定方向に延びる拘束部材の両端を一対のエンドプレートに固定することにより、組電池を構成することができる。

この場合において、位置Ｌは、組電池の角部に位置しているため、組電池を分解することなく、電流遮断弁２５が作動した二次電池１に対して、補助端子４０を容易に突き刺すことができる。組電池を分解しないとき、組電池の上面には、二次電池１の数だけ電極端子２１，２２が位置していることになる。ここで、電極端子２１，２２の間に位置する領域に、補助端子４０を突き刺すようにすると、電極端子２１，２２との干渉によって、特定の二次電池１に対して補助端子４０を突き刺し難くなってしまう。

本実施例では、上述したように、電池ケース１０の角部に補助端子４０を突き刺すようにしているため、組電池を分解しなくても、特定の二次電池１に対して補助端子４０を容易に突き刺すことができる。

本実施例では、負極端子２１に対して、電流遮断弁２５を設けているが、正極端子２２に対して、電流遮断弁２５を設けることもできる。正極端子２２は、負極端子２１と同様の構造を有しているため、正極端子２２に電流遮断弁２５を設けるときにも、本実施例と同様の構造とすることができる。電流遮断弁２５は、負極端子２１および正極端子２２のうち、少なくとも一方に設けられていればよい。

本実施例では、電流経路を遮断する機構（電流遮断機構）として、電流遮断弁２５を用いているが、これに限るものではない。電流遮断機構は、負極端子２１（又は正極端子２２）と、発電要素３０との間の電流経路を遮断することができればよい。このため、電流遮断弁２５を用いる代わりに、ヒューズなどを用いて、電流経路を遮断することができる。例えば、二次電池１の過充電を検出したときに、ヒューズに電流を流して、ヒューズを溶断させることができる。

本実施例では、補助端子４０が蓋１２を貫通しているが、これに限るものではない。具体的には、補助端子４０がケース本体１１を貫通してもよい。この構成について、図９を用いて説明する。図９は、二次電池１の一部の構成を示す図である。

図９に示すように、ケース本体１１には、凹部１１ａが形成されている。ここで、凹部１１ａは、ケース本体１１のうち、集電板３１ａだけが巻かれた領域と対向する領域に設けられている。言い換えれば、集電板３１ａだけが巻かれた領域と隣り合う位置に、凹部１１ａが形成されている。

ケース本体１１は、直方体に沿って形成されているため、集電板３１ａだけが巻かれた領域と対向する面としては、２つの面が存在する。具体的には、凹部１１ａは、図１０に示す領域Ｂ１，Ｂ２のいずれかに設けることができる。

また、図９に示すように、ケース本体１１の凹部１１ａは、絶縁体５１によって覆われており、絶縁体５１には、凹部５１ａが形成されている。絶縁体５１は、ケース本体１１の外面に固定されている。ここで、凹部１１ａ，５１ａは、ケース本体１１および絶縁体５１の厚さ方向において、並んで配置されている。なお、凹部５１ａは、省略することができる。また、凹部１１ａ，５１ａを形成する位置や、凹部１１ａ，５１ａの形状は、適宜設定することができる。

ケース本体１１に凹部１１ａを形成し、凹部１１ａを絶縁体５１によって覆うことにより、本実施例と同様の効果を得ることができる。図９に示す構成では、補助端子４０が絶縁体５１およびケース本体１１を貫通して、発電要素３０の集電板３１ａに接触することになる。なお、凹部１１ａを形成する位置によっては、補助端子４０が負極タブ２３に接触することになる。

これにより、補助端子４０を用いて、発電要素３０を放電させることができる。また、補助端子４０がケース本体１１を貫通しているとき、補助端子４０およびケース本体１１の間には、絶縁体５１が位置することになるため、補助端子４０およびケース本体１１を絶縁状態とすることができる。

本実施例では、補助端子４０が突き刺さる位置Ｌにおいて、絶縁材料で形成された端子台座２１２が蓋１２を覆っているが、これに限るものではない。具体的には、図１１に示すように、補助端子４０が突き刺さる位置Ｌにおいて、蓋１２が端子台座２１２によって覆われていなく、露出していてもよい。この場合には、補助端子４０として、導電部４１の外面を絶縁部４２で覆ったものを用いることができる。ここで、補助端子４０の先端では、導電部４１が露出している。

導電部４１は、導電性を有する材料で形成されており、導電部４１を負極タブ２３に接触させることにより、発電要素３０を放電させることができる。絶縁部４２は、絶縁性を有する材料で形成されている。補助端子４０を電池ケース１０に突き刺したとき、導電部４１および蓋１２の間には、絶縁部４２が位置することになるため、導電部４１および蓋１２を絶縁状態とすることができる。

本発明の実施例２である二次電池について説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

実施例１では、二次電池１として、角型の電池を用いているが、本実施例では、二次電池１として、円筒型の電池を用いている。円筒型電池の構成を図１２に示す。

電池ケース１０には、発電要素３０が収容されており、電池ケース１０は、ケース本体１１および蓋１２を有する。発電要素３０のうち、集電板３１ａだけが巻かれた領域は、負極タブ２３を介して、ケース本体１１と電気的に接続されている。ここで、ケース本体１１は、二次電池１の負極端子として用いられる。

発電要素３０のうち、集電板３２ａだけが巻かれた領域は、正極タブ２４を介して、電流遮断弁２５と電気的に接続されている。電流遮断弁２５は、蓋１２と電気的に接続されており、蓋１２は、二次電池１の正極端子として用いられる。蓋１２およびケース本体１１は、例えば、カシメ処理によって互いに固定することができる。また、蓋１２およびケース本体１１の間には、絶縁体が配置されており、蓋１２およびケース本体１１は、絶縁状態となっている。

本実施例では、ケース本体１１のうち、集電板３２ａだけが巻かれた領域と対向する領域Ｃにおいて、凹部を形成することができる。領域Ｃは、集電板３２ａだけが巻かれた領域と隣り合っている。ここで、図９に示す構造と同様に、ケース本体１１に凹部１１ａを形成することができる。また、凹部１１ａは、絶縁体５１によって覆うことができる。絶縁体５１には、図９に示す構造と同様に、凹部５１ａを形成することもできるし、凹部５１ａを省略することもできる。

１：二次電池、１０：電池ケース、１１：ケース本体、１２：蓋、１２ａ：凹部、
１３：弁、１４：注液孔、１５：栓、２１：負極端子、２２：正極端子、
３０：発電要素、３１：負極板、３１ａ：集電板、３１ｂ：負極活物質層、
３２：正極板、３２ａ：集電板、３２ｂ：正極活物質層、３３：セパレータ、
２１１：端子本体、２１２：端子台座、２１２ａ：凹部、２１３：端子リード、
２１４：固定部材、２５：電流遮断弁、２５ａ：曲げ部、４０：補助端子、
４１：導電部、４２：絶縁部

Claims (9)

1. 充放電に応じた化学反応が行われる反応領域を含む発電要素と、
   前記発電要素を収容し、導電性を有する電池ケースと、
   前記電池ケースに収容され、前記発電要素と電気的に接続される電流経路を遮断する電流遮断機構と、を有し、
   前記電池ケースが、前記電池ケースの強度を低下させる形状に形成された脆弱部を有するとともに、前記脆弱部に対応した前記電池ケースの外面が、前記電池ケースよりも剛性の低い絶縁体で覆われており、
   前記脆弱部は、前記発電要素と電気的に接続される補助端子による前記電池ケースの貫通を許容するとともに、前記電池ケースを貫通した前記補助端子を、前記反応領域を除いた前記電池ケース内の電流経路であって、前記電流遮断機構よりも前記反応領域側に位置する電流経路に接触させる位置に設けられていることを特徴とする二次電池。
2. 前記電池ケースの外面に設けられ、前記発電要素と電気的に接続される外部電極端子を有し、
   前記絶縁体は、前記電池ケースおよび前記外部電極端子の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
3. 前記電池ケースに収容され、前記発電要素および前記外部電極端子を電気的に接続するための内部電極端子を有しており、
   前記脆弱部は、前記電池ケースを貫通した前記補助端子を前記内部電極端子に接触させる位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
4. 前記脆弱部は、前記絶縁体と接触する前記電池ケースの外面に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の二次電池。
5. 前記脆弱部は、前記電池ケースの角部に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の二次電池。
6. 前記絶縁体は、前記電池ケースの前記脆弱部と重なり合う位置において、前記絶縁体の強度を低下させる形状に形成された脆弱部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の二次電池。
7. 前記絶縁体は、前記電池ケースと接触する面とは反対側の面において、前記脆弱部を有することを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
8. 前記絶縁体の前記脆弱部の幅は、前記電池ケースの前記脆弱部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項６又は７に記載の二次電池。
9. 前記電池ケースは、密閉状態で前記発電要素を収容しており、
   前記電流遮断機構は、前記電池ケースの内圧が上昇することに応じて変形し、前記電流経路を遮断する弁を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の二次電池。

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