JP6274323B2 - 電流遮断装置を備えた蓄電装置 - Google Patents

電流遮断装置を備えた蓄電装置 Download PDF

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Description

本出願は、２０１４年９月１８日に出願された日本国特許出願第２０１４−１９０４２３号及び２０１４年１０月２０日に出願された日本国特許出願第２０１４−２１４０６７号に基づく優先権を主張する。それらの出願の全ての内容はこの明細書中に参照により援用される。本明細書は、電流遮断装置を備えた蓄電装置に関する技術を開示する。
蓄電装置には、蓄電装置が過充電され、あるいは、内部で短絡が発生したときに、ケース内の電極組立体とケースに設けられた電極端子とを接続する通電経路を遮断する電流遮断装置が備えられることがある。日本国特許公開公報第２０１０−２１２０３４号は、正極端子側に電流遮断装置を備える蓄電装置が記載されている。正極側の電極端子の筒部は、ガスケット、封口板、絶縁板、封口板タブにそれぞれ形成された穴内に挿入され、カシメられて固定されている。電流遮断装置は、封口板タブの下端に溶接された反転板と、反転板の下面の中央部にレーザ溶接された集電体とを備えている。反転板には、集電体のレーザ溶接個所の周囲の部分に環状の溝が形成されており、その厚さが薄くなっている。外装缶内の圧力が増加して所定値を超えると、反転板が反転して集電体が環状の溝の部分で破断する。これにより、反転板と集電体とが分離して、互いの電気的接続が遮断される。
この種の蓄電装置では、電流遮断装置の反転板と集電体とが分離したときに、電極端子とケースとの間に大きな電圧が印加されることがある。かかる場合、電極端子とケースとの間に電解液が存在すると、その電解液から導電性異物が生成して液絡し、再導通することがある。本明細書では、蓄電装置において、電流遮断時の電極端子とケースとの導通を防止可能な技術を提供する。
本明細書が開示する第１の蓄電装置は、ケースと、ケースに設けられる電極端子と、ケースに収容される電極組立体と、電極端子と電極組立体とを接続する通電経路を、ケース内の圧力が所定値を超えるときに遮断する電流遮断装置とを備える。電流遮断装置は、電極端子と電気的に接続された第１通電部材と、第１通電部材と対向して配置され、電極組立体と電気的に接続された第２通電部材と、第１通電部材と第２通電部材の間の外周縁に設けられた絶縁性の第１シール部材と、第１通電部材と第２通電部材と第１シール部材とを保持する絶縁性のカバーと、少なくともケースの端子設置面と電極端子とカバーによって囲まれた空間内に配置された絶縁性の第２シール部材と、を備える。第１通電部材と第２通電部材は、ケース内の圧力が所定値以下の時は互いに通電して通電経路の一部を形成する一方、ケース内の圧力が所定値を超えると互いに離間して通電経路を遮断する。第１シール部材は、第２通電部材と、カバーに接して、それぞれの接点を封止している。電極端子は、ケースの外側に突出する小径部と、ケースの内側に収容される大径部とを有している。カバーは、電極端子の大径部の上面とケースの端子設置面の下面の間に挟まれた上端部と、ケースの端子設置面の下面と離間するとともに電極端子の大径部の上面に沿って上端部から径方向内側に突出する突出部とを有している。第２シール部材は、ケースの端子設置面の下面と、カバーの突出部に接して、それぞれの接点を封止している。
上記の第１の蓄電装置では、電極端子の大径部の上面と第２シール部材との間に、絶縁性のカバーの突出部が延在している。第２シール部材は、その下面において、カバーの突出部に接し、この接点において封止している。このため、仮に、ケースの電極組立体側からの電解液が、カバーの上端部を超えて内側（径方向内側）に侵入し、ケースの端子設置面の下面とカバーの上端部と第２シール部材とで囲まれる空間内に侵入した場合であっても、突出部が存在することによって、電解液が電極端子に接触することが防止される。このため、電流遮断時に電極端子とケースとの間に大きな電圧が印加された場合に、電極端子とケースとが液洛することを防止できる。
また、本明細書が開示する第２の蓄電装置は、ケースと、ケースに設けられる電極端子と、ケースに収容される電極組立体と、電極端子と前記電極組立体とを接続する通電経路を、ケース内の圧力が所定値を超えるときに遮断する電流遮断装置とを備える。電流遮断装置は、電極端子と電気的に接続された第１通電部材と、第１通電部材と対向して配置され、電極組立体と電気的に接続された第２通電部材と、第１通電部材と第２通電部材の間の外周縁に設けられた絶縁性の第１シール部材と、第１通電部材と第２通電部材と第１シール部材とを保持する絶縁性のカバーと、少なくともケースの端子設置面とカバーによって囲まれた空間内に配置された絶縁性の第２シール部材と、を備える。第１通電部材と第２通電部材は、ケース内の圧力が所定値以下の時は互いに通電して通電経路の一部を形成する一方、ケース内の圧力が所定値を超えると互いに離間して通電経路を遮断する。第１シール部材は、第２通電部材と、カバーに接して、それぞれの接点を封止する。電極端子は、ケースの外側に突出する小径部と、ケースの内側に収容される大径部とを有している。カバーは、電極端子の大径部の上面とケースの端子設置面の下面の間に挟まれた上端部を有し、その上端部は、ケースの端子設置面と離間するとともに電極端子の大径部の上面に沿って径方向外側に伸びる延在部分と、その延在部分から突出しケースの端子設置面の下面まで伸びる先端部分とを有している。第２シール部材は、カバーの先端部分の径方向外側に配置され、ケースの端子設置面の下面と、カバーの前記延在部分の上面に接して、それぞれの接点を封止している。
上記の第２の蓄電装置では、電極端子の大径部の上面と第２シール部材との間に、絶縁性のカバーの延在部分が延在している。すなわち、第２シール部材は、その下面においてカバーの延在部分に接し、この接点において封止している。このため、仮に、ケースの電極組立体側からの電解液が、第２シール部材を超えて内側（径方向内側）に侵入し、ケースの端子設置面の下面とカバーの先端部分と第２シール部材とで囲まれる空間内に侵入した場合であっても、電極端子の上面がカバーの延在部分に覆われているため、電解液が電極端子に接触することが防止される。このため、電流遮断時に電極端子とケースとの間に大きな電圧が印加された場合に、電極端子とケースとが液洛することを防止できる。
実施例１の蓄電装置の断面図。 図１の負極端子および電流遮断装置の近傍を拡大して示す図。 比較例の蓄電装置の負極端子および電流遮断装置の近傍を拡大して示す図。 実施例２の蓄電装置の負極端子および電流遮断装置の近傍を拡大して示す図。 実施例３の蓄電装置の負極端子および電流遮断装置の近傍を拡大して示す図。 実施例２の変形例の蓄電装置における、電流遮断装置の第２シール部材の近傍を拡大して示す図。
本明細書が開示する第１の蓄電装置では、カバーの突出部は、貫通孔を通過してケースの外側の方向に伸び、貫通孔の周縁においてケースの端子設置面に係合する係合部を含んでいてもよい。このような構成によると、カバーの突出部が貫通孔に係合するため、ケースに対するカバーの位置ズレを防止することができる。
本明細書が開示する第２の蓄電装置では、電極端子の小径部には、ケースの外側の位置でナットが取り付けられていてもよい。この場合に、カバーの先端部分の外縁の位置は、電極端子の小径部に取り付けられたナットと、ケースの端子設置面との接触面の外縁の位置と同位置、もしくは前記接触面の外縁よりも内側の位置であってもよい。このような構成によると、ナットの締付力をカバーの先端部分で受けることができる。
本明細書が開示する第２の蓄電装置では、電極端子は、ケースの端子設置面に設けられた貫通孔に前記小径部が通過されることでケースの端子設置面に設置されていてもよい。この場合、カバーの先端部の内縁の位置は、貫通孔の周縁の位置と同位置、もしくは貫通孔の周縁よりも内側の位置であってもよい。このような構成によると、カバーの先端部分と端子設置面との接触面積が広がり、ナットの締付力をカバーの先端部分で効果的に受けることができる。
本明細書が開示する第１又は第２の蓄電装置では、大径部の下端部の外周にはテーパー面が形成されており、第１シール部材は、テーパー面に押圧されることで、第２通電部材とカバーに圧接して、それぞれの接点を封止していてもよい。このような構成によると、電極端子の大径部に形成したシール面によって、第１シール部材を位置決めすると共に、第１シール部材に圧縮力を作用させて、第２通電部材及びカバーとの各シール部をシールすることができる。
本明細書が開示する第１又は第２の蓄電装置では、大径部の下面と第２通電部材の間であって、第１シール部材の内側に配置される絶縁部材をさらに備えていてもよい。第１シール部材は、絶縁部材に押圧されることで、第２通電部材とカバーに圧接して、それぞれの接点を封止していてもよい。このような構成によると、第１シール部材の内側に配置された絶縁部材によって、第１シール部材を位置決めすると共に、第１シール部材に圧縮力を作用させて、第２通電部材及びカバーとの各シール部をシールすることができる。
（実施例１）
以下、実施例１の蓄電装置１００について説明する。蓄電装置１００は、二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池である。図１に示すように、蓄電装置１００は、ケース４と、電極組立体２と、電極端子としての負極端子３０及び正極端子１０と、電流遮断装置７０を備えている。ケース４は、金属製であり、略直方体形状である。ケース４の内部には、電極組立体２と電流遮断装置７０が収容されている。また、ケース４の内部には、電解液が収容されている。ケース４の上蓋４ａに、負極端子３０と正極端子１０が設置されている。ケース４の上蓋４ａには、その長手方向（図１のｘ方向）に対向する位置に、貫通孔４ｂ，４ｃが形成されている。負極端子３０が貫通孔４ｂを通過しており、正極端子１０が貫通孔４ｃを通過している。貫通孔４ｂには、絶縁性のガスケット４０が取り付けられている。貫通孔４ｃには、絶縁性のガスケット２０が取り付けられている。上蓋４ａは、ケース４の端子設置面の一例である。
負極端子３０は、リベットボルト３２と、ナット３４とを備えている。負極端子は、負極端子３０と負極配線との結線に用いられる外部ナット（図示省略）をさらに備えていてもよい。リベットボルト３２は、ケース４の貫通孔４ｂを通過してケース４の外側に突出する小径部３２ｂと、ケース４の内側に収容される大径部３２ａとを有している。ガスケット４０は、ｚ軸に沿って平面視すると環状であるとともに、その内縁が下方（ｚ軸の負方向）に伸びている。ガスケット４０は、ケース４の上蓋４ａの上方（ｚ軸の正方向）から下方（ｚ軸の負方向）に向かって、貫通孔４ｂに挿しこまれ、下方に伸びる内縁が貫通孔４ｂに係合する。小径部３２ｂの外径は、ガスケット４０の孔径および貫通孔４ｂの孔径より小さく、大径部３２ａの外径は、ガスケット４０の孔径および貫通孔４ｂの孔径より大きい。リベットボルト３２は、ケース４の上蓋４ａの下方から上方に向かって、ガスケット４０および貫通孔４ｂに小径部３２ｂが挿しこまれ、大径部３２ａが上蓋４ａの下面に係合した状態でケース４の内側に配置されている。
リベットボルト３２は、電流遮断装置７０及び接続部材７２を介して負極リード４４に電気的に接続されている。負極リード４４は、負極端子３０に対してケース４のｘ方向の中央側に配置されている。ケース４の上蓋４ａと負極リード４４との間に、ｘ方向に伸びる板状の絶縁部材４２が配置されており、負極リード４４は、絶縁部材４２によってケース４から絶縁されている。負極端子３０は、電流遮断装置７０、接続部材７２及び負極リード４４を介して、電極組立体２の負極電極と通電している。電流遮断装置７０については後述する。
正極端子１０は、リベットボルト１２と、ナット１４を備えている。正極端子１０は、正極端子１０と正極配線との結線に用いられる外部ナット（図示省略）をさらに備えていてもよい。
リベットボルト１２は、ケース４の貫通孔４ｃを通過してケース４の外側に突出する小径部と、ケース４の内側に収容される大径部とを有している。ガスケット２０は、ｚ軸に沿って平面視すると環状であるとともに、その内縁が下方（ｚ軸の負方向）に伸びている。ガスケット２０は、ケース４の上蓋４ａの上方（ｚ軸の正方向）から下方（ｚ軸の負方向）に向かって、貫通孔４ｃに挿しこまれ、下方に伸びる内縁が貫通孔４ｃに係合する。リベットボルト１２の小径部の外径は、ガスケット２０の孔径および貫通孔４ｃの孔径より小さく、大径部の外径は、ガスケット２０の孔径および貫通孔４ｃの孔径より大きい。リベットボルト１２は、ケース４の上蓋４ａの下方から上方に向かって、ガスケット２０および貫通孔４ｃに小径部が挿しこまれ、大径部が上蓋４ａの下面に係合した状態でケース４の内側に配置されている。正極リード２４は、正極端子１０に対してケース４のｘ方向の中央側に配置されている。リベットボルト１２は、接続部材を介して正極リード２４に電気的に接続されている。正極リード２４は、正極端子１０に対してケース４のｘ方向の中央側に配置されている。ケース４の上蓋４ａと正極リード２４との間に、ｘ方向に伸びる板状の絶縁部材２２が配置されており、正極リード２４は、絶縁部材２２によってケース４から絶縁されている。正極端子１０は、正極リード２４を介して、電極組立体２の正極電極と通電している。
（電極組立体）
電極組立体２は、正極電極と、負極電極と、正極電極と負極電極の間に介在しているセパレータを備えている。正極電極、負極電極及びセパレータの図示は省略する。負極電極は、負極集電体と、負極集電体上に形成されている負極活物質層を有する。負極電極は、その端部に負極集電タブ４６を有する。負極集電タブ４６には、負極活物質層が塗布されていない。負極集電タブ４６は、負極端子３０に対してケース４のｘ方向の中央側に配置されている。負極集電タブ４６の上部（上蓋４ａ側）は、ｙ軸の負方向に折り曲げられた状態で、負極リード４４に溶接によって固定されている。正極電極は、正極集電体と、正極集電体上に形成されている正極活物質層を有する。正極電極は、その端部に正極集電タブ２６を有する。正極集電タブ２６には、正極活物質層が塗布されていない。正極集電タブ２６は、正極端子１０に対してケース４のｘ方向の中央側に配置されている。正極集電タブ２６の上部（上蓋４ａ側）は、ｙ軸の負方向に折り曲げられた状態で、正極リード２４に溶接によって固定されている。なお、活物質層に含まれる材料（活物質、バインダ、導電助剤等）には特に制限がなく、公知の蓄電装置等の電極に用いられる材料を用いることができる。
ここで、正極集電体には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、ステンレス鋼又はそれらの複合材料もしくは合金を用いることができる。特に、アルミニウム又はアルミニウムを含む複合材料もしくは合金であることが好ましい。また、正極活物質には、リチウムイオンが侵入及び脱離可能な材料であればよく、Ｌｉ２ＭｎＯ３、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）０．３３Ｏ２、Ｌｉ(ＮｉＭｎ)０．５Ｏ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２、Ｌｉ２ＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４等を使用することができる。また、正極活物質としてリチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、あるいは、硫黄などを用いることもできる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。正極活物質は、必要に応じて導電材，結着剤等とともに正極集電体に塗布される。
一方、負極集電体としては、アルミニウム、ニッケル、銅（Ｃｕ）等、又はそれらの複合材料もしくは合金等を使用することができる。特に、銅又は銅を含む複合材料もしくは合金であることが好ましい。また、負極活物質としては、リチウムイオンが侵入及び脱離可能な材料を用いることができる。リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）等のアルカリ金属、アルカリ金属を含む遷移金属酸化物、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、高配向性グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料、シリコン単体又はシリコン含有合金又はシリコン含有酸化物を使用することができる。負極活物質は、必要に応じて導電材，結着剤等とともに負極集電体に塗布される。
なお、セパレータは、絶縁性を有する多孔質を用いることができる。セパレータとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、あるいは、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布または不織布を使用することができる。
また、電解液は、非水系の溶媒に支持塩（電解質）を溶解させた非水電解液であることが好ましい。非水系の溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等の鎖状エステルを含んでいる溶媒、酢酸エチル、プロピロン酸メチルなどの溶媒、又はこれらの混合液を使用することができる。また、支持塩（電解質）として、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６等を使用することができる。
（電流遮断装置）
図２を参照して、電流遮断装置７０について説明する。電流遮断装置７０は、負極端子３０の下方に固定され、接続部材７２および負極リード４４を介して、負極集電タブ（負極電極）４６に接続されている。なお、電流遮断装置７０は、正極電極と正極端子１０の間に接続してもよいし、負極電極と負極端子３０の間、及び、正極電極と正極端子１０の間の双方に接続してもよい。
図２に示すように電流遮断装置７０は、金属製の第１反転板８４と、金属製の破断板８８と、金属製の第２反転板９０と、絶縁性を有する保護板９３と、絶縁性を有するカバー９２を備えている。なお、リベットボルト３２の大径部３２ａと第２反転板９０が「第１通電部材」の一例であり、破断板８８が「第２通電部材」の一例である。カバー９２は、保護板９３と第１反転板８４と破断板８８と第２反転板９０を支持（保持）している。すなわち、カバー９２は、保護板９３の上端部と第１反転板８４と破断板８８と第２反転板９０に対して外側より嵌め込まれ、第１反転板８４と破断板８８と第２反転板９０を積層した状態で支持している。カバー９２は、外周部９２ａと、上端部９２ｂと、突出部９２ｃとを有している。外周部９２ａは、第１反転板８４と破断板８８と第２反転板９０に対して外側に位置し、第１反転板８４と破断板８８と第２反転板９０を積層した状態で支持している。上端部９２ｂは、外周部９２ａに連結して、大径部３２ａの上面とケース４の上蓋４ａの下面の間に挟まれた状態で、内側（リベットボルトの小径部３２ｂ側（径方向内側））に伸びている。突出部９２ｃは、上蓋４ａの下面と離間しており、大径部３２ａの上面に沿って上端部９２ｂから内側に伸びている。突出部９２ｃのｚ方向の厚みは、上端部９２ｂのｚ方向の厚みよりも薄く、突出部９２ｃの上面と上蓋４ａとの間に第２シール部材８１が挟まれている。突出部９２ｃの下面の形状は、リベットボルト３２の大径部３２ａの上面の形状に適合した形状であり、突出部９２ｃの下面と大径部３２ａの上面とは密接している。カバー９２の材料としては、電池分野で従来公知の、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の電解液と反応しない絶縁性の樹脂を好適に用いることができる。
カバー９２の外周面には、金属製の板材７８が取付けられている。具体的には、カバー９２が保護板９３の上端部、第１反転板８４、破断板８８、第２反転板９０、及びリベットボルト３２の大径部３２ａを上下から挟み込んだ状態で、板材７８がカバー９２の外周面にカシメられている。これにより、電流遮断装置７０がリベットボルト３２に取付けられている。別言すれば、第１反転板８４と破断板８８と第２反転板９０とリベットボルト３２の大径部３２ａがカバー９２に収容されている。なお、カバー９２及び板材７８の外周面には、周方向の一部において開口しており、この開口に接続部材７２が配置されている。これによって、カバー９２及び板材７８の内部に配置される破断板８８と負極リード４４とが接続部材７２を介して接続されている。
第２シール部材８１は、絶縁性であり、ケース４の上蓋４ａとリベットボルト３２の大径部３２ａとカバー９２によって囲まれた空間内に配置されている。第２シール部材８１は、上蓋４ａの下面と、カバー９２の突出部９２ｃの上面に圧接している。ガスケット４０の下端部４０ａは、上蓋４ａの下面から下方に向かってテーパー加工されており、そのテーパー面において第２シール部材８１に圧接している。これによって、第２シール部材８１と上蓋４ａの下面とは、互いの接点において封止されている。また、第２シール部材８１と突出部９２ｃの上面とは、互いの接点において封止されている。なお、正極端子１０側にも、同様に、ケース４の上蓋４ａとリベットボルト１２の大径部とカバーの間に、シール部材８５が設けられている。シール部材８５と上蓋４ａの下面とは、互いの接点において封止されている。また、シール部材８５とリベットボルト１２の大径部の上面とは、互いの接点において封止されている。
第１反転板８４は、円形状の板材であり、破断板８８の下方に配置されている。第１反転板８４の外周縁の下面は、全周に亘ってカバー９２に支持されている。また、第１反転板８４の上面には突部８６が設けられ、突部８６は第１反転板８４の中央に位置している。突部８６は、破断板８８に向かって上方に突出している。図２に示す状態で、突部８６と破断板８８の中央部８８ｂとの間には隙間が形成されている。保護板９３の上面は、第１反転板８４の下面に接しており、下面は、ケース４内の電極組立体２側の空間に晒されている。保護板９３は、第１反転板８４の突部８６の下方に開口９３ａを有しており、これによって、第１反転板８４の中央部の下面は、ケース４内の電極組立体２側の空間に晒されている。従って、第１反転板８４の下面にはケース４内の空間の圧力が作用し、第１反転板８４の上面には、第１反転板８４と破断板８８の間の空間９４の圧力が作用する。空間９４とケース４内の空間とはシールされているため、ケース４内の空間の圧力が高くなると、第１反転板８４の上面と下面に作用する圧力は相違することとなる。
破断板８８は、円形状の板材であり、第１反転板８４と第２反転板９０の間に配置されている。破断板８８の外周部の一部に接続部材７２が連結しており、破断板８８と接続部材７２とは一体に形成されている。破断板８８の下面の中央には溝部８８ａが形成されている。溝部８８ａは、底面視すると円形状に形成されている。また、図２に示すように、溝部８８ａの断面形状は上方に凸となる三角形状をしている。溝部８８ａが形成されることで、溝部８８ａが形成された位置における破断板８８の機械的強度は、溝部８８ａ以外の位置における破断板８８の機械的強度よりも低くされている。破断板８８は、溝部８８ａによって、溝部８８ａで囲まれた中央部８８ｂと、溝部８８ａの外周側に位置する外周部８８ｃに区分されている。中央部８８ｂの板厚は薄く、外周部８８ｃの板厚は厚くされている。
第２反転板９０は、円形状の板材であり、破断板８８の上方に配置されている。第２反転板９０の中央部は、図２に示す状態では下方に凸となり、また、破断板８８の中央部８８ｂに固定されている。第２反転板９０の外周部は、リベットボルト３２の大径部３２ａの下面に溶接されており、これによって、リベットボルト３２に電気的に接続されている。したがって、負極端子３０は、第２反転板９０、破断板８８、接続部材７２及び負極リード４４を介して電極組立体２に接続されている。第２反転板９０の上面とリベットボルト３２の下面の間には空間９８が形成され、空間９８はケース４内の空間からシールされている。第２反転板９０と破断板８８の間には、絶縁部材８２が配置されている。絶縁部材８２は、リング状の部材であり、第２反転板９０の外周部と破断板８８の外周部とに接触し、両者を絶縁している。
破断板８８とリベットボルト３２の大径部３２ａの下端の外周部との間には第１シール部材８３がさらに配置されている。第１シール部材８３は、断面円形のリング状の部材であり、絶縁部材８２の外側かつカバー９２の内側に配置されている。第１シール部材８３は、大径部３２ａ及び破断板８８の外周に沿って一巡している。リベットボルト３２の大径部３２ａの下端部は、下方に向かってテーパー加工されている。第１シール部材８３は、大径部３２ａのテーパー面に押圧されることで、カバー９２の内面、大径部３２ａのテーパー面、及び破断板８８の上面に圧接して、それぞれの接点を封止している。第１シール部材８３は、大径部３２ａと破断板８８との間の隙間を封止している。したがって、第２反転板９０とリベットボルト３２の下方で、かつ、破断板８８の上方に位置する空間は、第１シール部材８３によって内側の空間９６と、外側の空間（ケース４側の空間）とに分離されている。このため、絶縁部材８２は、第１シール部材８３より内側の空間内に配置されているということができる。
上述した蓄電装置１００においては、図２に示す状態では、負極端子３０と負極集電タブ４６（負極電極）が通電しており、正極端子１０と正極集電タブ２６（負極電極）が通電している。そのため、負極端子３０と正極端子１０の間が通電している。ケース４内の圧力が上昇して予め設定された所定値を超えると、破断板８８が溝部８８ａで破断し、破断板８８の外周部８８ｃと第２反転板９０の間の通電経路が遮断される。すなわち、ケース４内の圧力が上昇すると、第１反転板８４の下面に作用する圧力が上昇する。第１反転板８４の上面に作用する圧力（すなわち、空間９４の圧力）は、ケース４内の圧力上昇の影響を受けることはなく変化しない。このため、ケース４内の圧力が所定値を超えると、第１反転板８４が反転して、下方に凸な状態から上方に凸な状態に変化する。第１反転板８４が反転すると、第１反転板８４の突部８６が破断板８８の中央部８８ｂに衝突し、破断板８８が溝部８８ａで破断する。すると、第１反転板８４の変位に応じて第２反転板９０も反転し、第２反転板９０、破断板８８の中央部、及び第１反転板８４が上方に変位する。これによって、破断板８８と第２反転板を接続する通電経路が遮断され、電極組立体２と負極端子３０との間の通電が遮断される。
破断板８８が溝部８８ａで破断した状態となっても、負極端子３０は外部機器に接続されている。このため、負極端子３０とケース４の間に大きな電圧が印加されることがある。また、絶縁部材４２と板材７８との間や、カバー９２の上端部９２ｂと上蓋４ａとの間のシールが十分でない場合には、図２の矢印６７に示すように、ケース４内の電極組立体２側の電解液が、カバー９２の上端部９２ｂと上蓋４ａとの間を通過して、上端部９２ｂと第２シール部材８１との間に侵入する可能性がある。ここで、図３に示す比較例に係る電流遮断装置７０ａでは、本実施例の電流遮断装置７０と比較して、カバー９２に突出部９２ｃが設けられていない。このため、電解液が上述した経路で上端部９２ｂと第２シール部材８１との間に侵入すると、電解液がリベットボルト３２の大径部３２ａの上面に接触し、導電性異物が生成される虞がある。しかしながら、本実施例の電流遮断装置７０では、上端部９２ｂに連結し、第２シール部材８１の下面に接触する突出部９２ｃを有している。このため、仮に、電解液が上端部９２ｂと第２シール部材８１との間に侵入した場合においても、突出部９２ｃによって、電解液がリベットボルト３２の大径部３２ａの上面に接触することを防止できる。また、第２シール部材８１と突出部９２ｃの上面とは、互いの接点において封止されているため、上端部９２ｂと第２シール部材８１との間に侵入した電解液が、さらに内側の空間（リベットボルト３２の小径部３２ｂと、ガスケット４０の下端部４０ａと、第２シール部材８１との間の空間）に侵入することも防止できる。このため、リベットボルト３２とケース４との間に大きな電圧が印加されても、上端部９２ｂと第２シール部材８１との間に侵入した電解液から導電性異物が生成することが抑制される。その結果、リベットボルト３２とケース４とが液洛し、リベットボルト３２と破断板８８とが再び通電することを抑制することができる。
なお、ケース４内の電極組立体２側の電解液が、接続部材７２が挿しこまれているカバー９２の開口から、カバー９２内に侵入した場合には、第１シール部材８３によって、電解液のさらなる移動が防止される。このため、仮に、カバー９２の開口から、電解液が侵入した場合であっても、この電解液が、リベットボルト３２の大径部３２ａに到達することも防止できる。第１シール部材８３によって、リベットボルト３２と破断板８８との液洛を抑制することができる。
（実施例２）
次に、図４を参照して、実施例２の蓄電装置について説明する。以下では、実施例１と相違する点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成については、その詳細な説明を省略する。また、実施例１と同一の構成要素については、実施例１と同一の符号を付すことで、その説明を省略する。その他の実施例についても同様である。
図４に示すように、電流遮断装置７０ｂは、金属製の第１反転板８４と、金属製の第２反転板９０と、絶縁性を有する保護板９３と、絶縁性を有するカバー３９２を備えている。カバー３９２は、保護板９３と第１反転板８４と破断板８８と第２反転板９０を支持し、外周部３９２ａと、上端部（３９２ｄ，３９２ｅ）とを有している。外周部３９２ａは、第１反転板８４と破断板８８と第２反転板９０に対して外側に位置し、第１反転板８４と破断板８８と第２反転板９０を積層した状態で支持している。上端部（３９２ｄ，３９２ｅ）は、外周部３９２ａの上端に連結して、大径部３２ａの上面とケース４の上蓋４ａの下面の間に位置している。上端部（３９２ｄ，３９２ｅ）は、延在部分３９２ｄと、先端部分３９２ｅとを有している。延在部分３９２ｄは、大径部３２ａの上面に沿って、外周部３９２ａの上端から内側（リベットボルトの小径部３２ｂ側）に伸びている。先端部分３９２ｅは、延在部分３９２ｄの内側の端部に接合している。このため、延在部分３９２ｄは、先端部分３９２ｅから径方向外側に伸びているということができる。先端部分３９２ｅは、大径部３２ａの上面から上蓋４ａの下面に接するまで上方に突出している。延在部分３９２ｄのｚ方向の厚みは、先端部分３９２ｅのｚ方向の厚みよりも薄く、延在部分３９２ｄの上面と上蓋４ａとの間に第２シール部材８１が配置されている。延在部分３９２ｄおよび先端部分３９２ｅの下面の形状は、リベットボルト３２の大径部３２ａの上面の形状に適合した形状であり、延在部分３９２ｄおよび先端部分３９２ｅの下面と大径部３２ａの上面とは密接している。
第２シール部材８１は、絶縁性であり、ケース４の上蓋４ａとカバー３９２の延在部分３９２ｄによって囲まれた空間内に配置されている。すなわち、第２シール部材８１は、先端部分３９２ｅよりも外側（径方向外側）に配置されている。第２シール部材８１は、上蓋４ａの下面と、カバー３９２の延在部分３９２ｄの上面に圧接している。第２シール部材８１の外側は、ケース４の電極組立体２側の雰囲気に晒されているため、第２シール部材８１には、ケース４の電極組立体２側から内側（リベットボルト３２の軸側）に向かう方向の圧力が作用する。その一方、第２シール部材８１の内縁はカバー３９２の先端部分３９２ｅと当接し、第２シール部材８１の径方向内側への移動が規制される。このため、第２シール部材８１が上蓋４ａの下面及び延在部分３９２ｄの上面に押圧される。その結果、第２シール部材８１と上蓋４ａの下面とは、互いの接点において封止される。また、第２シール部材８１と延在部分３９２ｄの上面とは、互いの接点において封止される。
図３の比較例に係る電流遮断装置７０ａでは、第２シール部材８１は、上蓋４ａの下面と、大径部３２ａの上面に圧接している。ガスケット４０の下端部４０ａは、上蓋４ａの下面から下方に向かってテーパー加工されており、そのテーパー面において第２シール部材８１に圧接している。これによって、第２シール部材８１と上蓋４ａの下面とは、互いの接点において封止されている。また、第２シール部材８１と大径部３２ａの上面とは、互いの接点において封止されている。このように、第２シール部材８１を、カバー９２の内側（リベットボルト３２の軸側）に配置する場合には、第２シール部材８１をカバー９２に向かって外側に向かって押圧する必要があり、ガスケット４０の下端部４０ａをテーパー形状にする等の工夫が必要となる。電流遮断装置７０ｂでは、第２シール部材８１がケース４の電極組立体２側の雰囲気に晒されて内側（リベットボルト３２の軸側）に押圧され、第２シール部材８１の内側への移動がカバー３９２の先端部分３９２ｅで規制される。このため、第２シール部材８１がガスケット４０との接点において負荷を受ける必要はない。その結果、ガスケット４０の下端部４０ａを自由に設計することができ、例えば、図４に示すように、平坦形状等にすることもできる。
リベットボルト３２は、ボルト状であり、その小径部３２ｂには、ケース４の外側の位置でナット３４が取付けられている。ナット３４を小径部３２ｂに締結することで、リベットボルト３２を貫通孔４ｂに固定することができる。ナット３４は、図４に示すように、上下端部がテーパー加工されている。ｚ方向に沿って蓄電装置１００をｘｙ平面で平面視したときに、ナット３４の下面とガスケット４０の上面との接触面と、上蓋４ａと先端部分３９２ｅとの接触面とが重なる部分の面積が大きくなるほど、ナット３４を締結する際の締結力（軸力）を大きくすることができる。すなわち、ナット３４の締結力をカバー３９２の先端部分３９２ｅで受けることができ、その分だけナット３４の締結力を大きくすることができる。これによって、ナット３４が緩みにくくなり、確実に負極端子を上蓋４ａに固定することが可能になる。また、ナット３４の締結力を大きくすることで、負極端子３０のダウンサイジングが可能となるため、蓄電装置１００の設計の自由度が大きくなる。
なお、ナット３４を締結する際の締結力を大きくするためには、先端部分３９２ｅの外縁１９２の位置を、ナット３４の下面とガスケット４０の上面との接触面の外縁１３２の位置と同位置もしくは外縁１３２の位置よりも内側（リベットボルト３２の軸側）とすることが好ましい。図４の電流遮断装置７０ｂでは、第２シール部材８１は、先端部分３９２ｅよりも外側（リベットボルト３２の軸側とは反対側）に配置されているため、シール部材の外側に先端部分が配置されている場合と比較して、先端部分３９２ｅの外縁１９２の位置を、ナット３４の下面とガスケット４０の上面との接触面の外縁１３２の位置と同位置もしくは外縁１３２の位置よりも内側とすることが容易となる。
また、ナット３４を締結する際の締結力を大きくするためには、先端部分３９２ｅの内縁１９４の位置は、貫通孔４ｂの周縁１０４ａの位置と同位置、もしくは周縁１０４ａよりも外側（リベットボルト３２の軸とは反対側）の位置であることが好ましい。図４の電流遮断装置７０では、第２シール部材８１は、先端部分３９２ｅよりも外側に配置されているため、先端部分３９２ｅの内側に配置されている場合と比較して、先端部分３９２ｅの内縁１９４の位置を、貫通孔４ｂの周縁１０４ａの位置と同位置、もしくは周縁１０４ａよりも内側の位置とすることが容易となる。電流遮断装置７０ｂによれば、第２シール部材８１が、先端部分３９２ｅよりも外側に配置されていることによって、必要な締結力に応じて、先端部分３９２ｅの外縁１９２と内縁１９４の位置を自由に設計することができる。
これに対して、図３の電流遮断装置７０ａでは、カバー９２の内側（リベットボルト３２の軸側）に第２シール部材８１が配置されている。このため、図４の電流遮断装置７０ｂのカバー３９２の先端部分３９２ｅの内縁１９４の位置と比較して、カバー９２の上端部９２ｂの内縁６９４の位置は、外側（リベットボルト３２の軸とは反対側）に位置する。このため、図４に示す場合と比較して、カバー９２の上端部９２ｂの内縁６９４と、ナット３４の下面とガスケット４０の上面との接触面の外縁６３２の位置との間の距離は短くなる。すなわち、ｘｙ平面で平面視したときに、図４に示すナット３４の下面とガスケット４０の上面との接触面と、上蓋４ａと先端部分３９２ｅとの接触面とが重なる部分の面積は、図３に示すナット３４の下面とガスケット４０の上面との接触面と、上蓋４ａと上端部９２ｂとの接触面とが重なる部分の面積よりも大きく、より大きな締結力（軸力）を得ることができる。
実施例２の電流遮断装置７０ｂでは、第２シール部材８１と上蓋４ａの下面とは、互いの接点において封止されている。また、第２シール部材８１と延在部分３９２ｄの上面とは、互いの接点において封止されている。このため、仮に、電解液が第２シール部材８１の外側の、上蓋４ａと、板材７８と、延在部分３９２ｄとの間に侵入した場合においても、第２シール部材８１によって、電解液がさらに内側に侵入してリベットボルト３２と上蓋４ａと先端部分３９２ｅとの間の空間に到達することを防止できる。このため、本実施例の蓄電装置においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
（実施例３）
次に、図５を参照して、実施例３の蓄電装置について説明する。本実施例の蓄電装置では、第１シール部材８３は、破断板８８の上面と、カバー９２の内側面に当接するように配置されている一方、第１シール部材８３は大径部３２ａには当接していない。第１シール部材８３は、カバー９２の内側面に沿って一巡している。
本実施例では、大径部３２ａと破断板８８との間には、絶縁部材８７が配置されている。絶縁部材８７は、リング状の部材であり、大径部３２ａの下面と破断板８８の外周部８８ｃの上面とに接触し、両者を絶縁している。絶縁部材８７は、第１シール部材８３の内側に、第１シール部材８３をカバー９２側へ押圧するように配置されている。すなわち、絶縁部材８７の外径は、第１シール部材８３の内径よりも大きくされている。これによって、第１シール部材８３は、カバー９２の内側面及び破断板８８の上面に圧接され、それぞれの接点を封止している。
実施例３の蓄電装置では、接続部材７２が挿し込まれているカバー９２の開口から、カバー９２内に電解液が侵入した場合であっても、第１シール部材８３によって、電解液がリベットボルト３２の大径部３２ａに到達することを防止できる。このため、本実施例の蓄電装置においても、実施例１の蓄電装置１００と同様の作用効果を奏することができる。なお、本実施例に説明した構成は、実施例２の蓄電装置に用いられてもよい。
なお、上述した実施例で設けられる第１シール部材８９、第２シール部材８１の断面形状は図示にあるような略真円形状には限らない。例えば楕円形状や多角形状であってもよい。また、上述した実施例では、接続部材７２と破断板８８が一体で形成されていたが、接続部材７２と破断板８８が別部材で備えられていてもよい。
また、図４に示す実施例では、ガスケット４０が、貫通孔４ｂに挿し込まれて係合するものであったが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、カバー２９２の先端部分に、貫通孔４ｂを通過してケース４の上蓋４ａの内側から外側に向かって伸びる係合部２９２ｄが設けられている場合には、貫通孔４ｂに挿し込む部分を有さないガスケット２４２を実現することもできる。この場合、カバー２９２の係合部２９２ｄが、貫通孔４ｂの周縁において上蓋４ａに係合している。図６のガスケット２４２によれば、ケース４に接する側の面が平坦とできるため、負極端子３０を上蓋４ａに取り付ける工程が容易になる。
また、上述した実施例は、２枚の反転板８４，９０を備えた電流遮断装置７０であったが、電流遮断装置の構成はこのような例に限られない。例えば、電流遮断装置は、１枚の反転板と破断板により構成してもよい。すなわち、図２に示す実施例１の電流遮断装置と同様に、破断板と反転板（第２反転板に相当）とを備え、反転板にケース内の圧力が作用するように構成する。この電流遮断装置では、反転板の下面にケース内の圧力が作用し、反転板の上面と下面に作用する圧力の差圧が所定値を超えると、反転板が反転して破断板が破断する。このような電流遮断装置においても、図１に示す実施例と同様に破断板の外周部と反転板の外周部（リベットボルトの外周部）との間にシール部材を配置することで、反転板と破断板の液絡を防止することができる。実施例２及び実施例３についても同様である。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、第１反転板、及び第２反転板は、それぞれ、圧力を受けて変形するものであればよく、「反転」する構造のものに限られない。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (7)

  1. ケースと、
    前記ケースに設けられる電極端子と、
    前記ケースに収容される電極組立体と、
    前記電極端子と前記電極組立体とを接続する通電経路を、前記ケース内の圧力が所定値を超えるときに遮断する電流遮断装置とを備える蓄電装置であって、
    前記電流遮断装置は、
    前記電極端子と電気的に接続された第１通電部材と、
    前記第１通電部材と対向して配置され、前記電極組立体と電気的に接続された第２通電部材と、
    前記第１通電部材と前記第２通電部材の間の外周縁に設けられた絶縁性の第１シール部材と、
    前記第１通電部材と前記第２通電部材と前記第１シール部材とを保持する絶縁性のカバーと、
    少なくとも前記ケースの端子設置面と前記電極端子と前記カバーによって囲まれた空間内に配置された絶縁性の第２シール部材と、を備え、
    前記第１通電部材と前記第２通電部材は、前記ケース内の圧力が所定値以下の時は互いに通電して通電経路の一部を形成する一方、ケース内の圧力が所定値を超えると互いに離間して通電経路を遮断し、
    前記第１シール部材は、前記第２通電部材と、前記カバーに接して、それぞれの接点を封止し、
    前記電極端子は、前記ケースの外側に突出する小径部と、前記ケースの内側に収容される大径部とを有し、
    前記カバーは、前記電極端子の前記大径部の上面と前記ケースの端子設置面の下面の間に挟まれた上端部と、前記ケースの端子設置面の下面と離間するとともに前記電極端子の前記大径部の上面に沿って前記上端部から径方向内側に突出する突出部とを有し、
    前記第２シール部材は、前記ケースの端子設置面の下面と、前記カバーの前記突出部に接して、それぞれの接点を封止している、蓄電装置。
  2. ケースと、
    前記ケースに設けられる電極端子と、
    前記ケースに収容される電極組立体と、
    前記電極端子と前記電極組立体とを接続する通電経路を、前記ケース内の圧力が所定値を超えるときに遮断する電流遮断装置とを備える蓄電装置であって、
    前記電流遮断装置は、
    前記電極端子と電気的に接続された第１通電部材と、
    前記第１通電部材と対向して配置され、前記電極組立体と電気的に接続された第２通電部材と、
    前記第１通電部材と前記第２通電部材の間の外周縁に設けられた絶縁性の第１シール部材と、
    前記第１通電部材と前記第２通電部材と前記第１シール部材とを保持する絶縁性のカバーと、
    少なくとも前記ケースの端子設置面と前記カバーによって囲まれた空間内に配置された絶縁性の第２シール部材と、を備え、
    前記第１通電部材と前記第２通電部材は、前記ケース内の圧力が所定値以下の時は互いに通電して通電経路の一部を形成する一方、ケース内の圧力が所定値を超えると互いに離間して通電経路を遮断し、
    前記第１シール部材は、前記第２通電部材と、前記カバーに接して、それぞれの接点を封止し、
    前記電極端子は、前記ケースの外側に突出する小径部と、前記ケースの内側に収容される大径部とを有し、
    前記カバーは、前記電極端子の前記大径部の上面と前記ケースの端子設置面の下面の間に挟まれた上端部を有し、
    前記上端部は、前記ケースの端子設置面と離間するとともに前記電極端子の前記大径部の上面に沿って径方向外側に伸びる延在部分と、前記延在部分から突出し前記ケースの端子設置面の下面まで伸びる先端部分とを有し、
    前記第２シール部材は、前記カバーの先端部分の径方向外側に配置され、前記ケースの端子設置面の下面と、前記カバーの前記延在部分の上面に接して、それぞれの接点を封止している、蓄電装置。
  3. 前記電極端子の小径部には、前記ケースの外側の位置でナットが取り付けられており、
    前記カバーの先端部分の外縁の位置は、前記電極端子の小径部に取り付けられた前記ナットと、前記ケースの端子設置面との接触面の外縁の位置と同位置、もしくは前記接触面の外縁よりも内側の位置である、請求項２に記載の蓄電装置。
  4. 前記電極端子は、前記ケースの端子設置面に設けられた貫通孔に前記小径部が通過されることで前記ケースの端子設置面に設置されており、
    前記カバーの先端部分の内縁の位置は、前記貫通孔の周縁の位置と同位置、もしくは前記貫通孔の周縁よりも内側の位置である、請求項２または３に記載の蓄電装置。
  5. 前記カバーの先端部分は、前記貫通孔を通過して前記ケースの外側の方向に伸び、前記貫通孔の周縁において前記ケースの端子設置面に係合する係合部を含む、請求項４に記載の蓄電装置。
  6. 前記大径部の下端部の外周にはテーパー面が形成されており、
    前記第１シール部材は、前記テーパー面に押圧されることで、前記第２通電部材と、前記カバーに圧接して、それぞれの接点を封止している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  7. 前記大径部の下面と前記第２通電部材の間であって、前記第１シール部材の内側に配置される絶縁部材をさらに備えており、
    前記第１シール部材は、前記絶縁部材に押圧されることで、前記第２通電部材と、前記カバーに圧接して、それぞれの接点を封止している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置。

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