JP6680400B2 - 蓄電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、圧力開放弁を備える蓄電装置に関する。
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば、特許文献1に記載されるように、ケースに電極組立体と電解液が収容されており、ケースの壁部にはケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁が設けられている。
特許第4881409号
このような二次電池において、その評価試験の一つである釘刺し試験が行われると、釘によって正極電極と負極電極の間のセパレータが破断し、正極電極と負極電極とがケース内において短絡する。そして、短絡が発生すると、その短絡部の周辺では熱が発生し、短絡部の周辺で発生した熱によって電解液成分が分解され、ケース内にガスが発生する。すると、ケース内の圧力が上昇して圧力開放弁が開裂するが、圧力開放弁からケース外へガスが放出される際、高圧のガスによって電極の一部が削られ、そのままガスに乗ってケースの外部に飛び散る虞がある。
本発明の目的は、釘刺し試験時、開裂した圧力開放弁から電極の一部が飛散することを抑止できる蓄電装置を提供することにある。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、電解液と、前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、前記ケースは直方体状であり、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、当該短手方向に沿った前記ケース本体の開口幅より短く、前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成されていることを特徴とする蓄電装置。
これによれば、釘刺し試験時、ケースの正面視における中央に釘が刺さると、釘を介して異なる極性の電極がケース内において短絡する。短絡が生じると、その短絡部の周辺では熱が発生し、電解液成分が分解されてガスが発生する。ガスの発生により、蓄電装置内の圧力が上昇する。そして、ケースの内部圧力が圧力開放弁の開放圧に達すると、圧力開放弁が開裂し、ケース内のガスがケース外に放出される。
短絡部で発生した高圧のガスは、電極組立体の端面から三次元領域を通過して開裂した圧力開放弁に向かう。このとき、発生したガスの勢いによって電極の一部が剥ぎ取られる。正極導電部材、負極導電部材、及び遮蔽部材は、開裂した圧力開放弁と三次元領域の断面との間に介在し、その断面について、壁部の長手方向全体を覆う。このため、電極組立体外へ出たガスは、正極導電部材、負極導電部材及び遮蔽部材に衝突し、圧力開放弁に向かっていたガスの向きが変わり、圧力開放弁に向けたガス排出経路が長くなる。なお、壁部の短手方向に沿って流れたガスは、正極導電部材及び負極導電部材の表面を通過して圧力開放弁に向かう。この場合であっても、圧力開放弁に向けたガス排出経路が長くなる。その結果、ガスに含まれる電極の一部がガスから落下し、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の一部が飛散することが抑止される。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、異なる極性の電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、電解液と、前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有する蓄電装置であって、前記ケースは直方体状であり、前記電極組立体における前記電極の積層方向は前記壁部の短手方向であって、前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の全てを覆う被覆部を備えることを要旨とする。
これによれば、釘刺し試験時、ケースの正面視における中央に釘が刺さると、釘を介して異なる極性の電極がケース内において短絡する。短絡が生じると、その短絡部の周辺では熱が発生し、電解液成分が分解されてガスが発生する。ガスの発生により、蓄電装置内の圧力が上昇する。そして、ケースの内部圧力が圧力開放弁の開放圧に達すると、圧力開放弁が開裂し、ケース内のガスがケース外に放出される。
短絡部で発生した高圧のガスは、電極組立体の端面から三次元領域を通過して開裂した圧力開放弁に向かう。このとき、発生したガスの勢いによって電極の一部が剥ぎ取られる。被覆部は、開裂した圧力開放弁と三次元領域の断面との間に介在し、その断面の全面を覆う。このため、電極組立体外へ出たガスは被覆部に衝突し、圧力開放弁に向かっていたガスの向きが変わり、圧力開放弁に向けたガス排出経路が長くなる。その結果、ガスに含まれる電極の一部がガスから落下し、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の一部が飛散することが抑止される。
また、蓄電装置について、前記異なる極性の電極は正極電極と負極電極であり、前記正極電極及び前記負極電極は、それぞれタブを備えており、前記正極電極の前記タブは前記電極組立体の端面から突出した形状であり、前記正極電極の前記タブと接続された正極導電部材と、前記負極電極の前記タブと接続された負極導電部材とを備え、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されており、前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成されていてもよい。
これによれば、蓄電装置の既存の構成である各極性の導電部材を利用し、かつ遮蔽部材を追加することで被覆部を形成できる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿って配置される遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面のうち、前記圧力開放弁を囲む場所のいずれかに接触して前記遮蔽部と前記壁部とを隔てる間隔保持部を有する。
これによれば、遮蔽部が、ケース内で発生したガス圧を受けても、間隔保持部が壁部に接触して、遮蔽部と壁部とを隔てた状態を保持する。このため、電極組立体と壁部の間に遮蔽部材が介在する構成であっても、圧力開放弁へ向けたガスの流路を確保し、圧力開放弁からケース外へのガス排出機能を維持できる。
また、蓄電装置について、前記間隔保持部は、前記遮蔽部から立設された形状の複数の間隔保持棒であってもよい。
これによれば、隣り合う間隔保持棒同士の間にガスの流路を確保でき、圧力開放弁からケース外へのガス排出機能を維持できる。
また、蓄電装置について、前記間隔保持部は、前記遮蔽部から前記壁部に向けて立ち上がり、かつ前記遮蔽部の面方向に沿うガス経路に対し交差する面を有するリブであってもよい。
これによれば、電極組立体の端面から電極組立体外へ出たガスは、リブに沿って流れることでガス排出経路が長くなる。その結果、ガスに含まれる電極の一部がガスから落下し、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の一部が飛散することが抑止される。
また、蓄電装置について、前記リブは、前記壁部の長手方向に沿って延びる前記遮蔽部の一対の縁部から立設されていてもよい。
これによれば、釘刺し試験時、電極組立体は積層方向に膨張し、電極組立体の積層方向に沿ってガスが圧力開放弁に向けて流れる。このガスをリブに衝突させ、ガスに含まれる電極の一部をガスから落下させることができる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記壁部の短手方向に沿って延びる前記遮蔽部の縁部から前記壁部に向けて立設したリブをさらに備えていてもよい。
これによれば、電極組立体の積層方向に直交した方向からガスが圧力開放弁に向けて流れても、ガスをリブに衝突させ、ガスに含まれる電極の一部をガスから落下させることができる。その結果、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の一部が飛散することが抑止される。
また、蓄電装置について、前記壁部の短手方向に沿って延びる前記リブにガス通し孔を備えていてもよい。
これによれば、ガスがリブに衝突すると、ガスに含まれる電極の一部を落下させることができる。その一方でガスは、ガス通し孔を通過して、開裂した圧力開放弁からケース外に放出される。すなわち、ガス通し孔は、火花の原因となる電極の一部を篩い落とす機能を発揮する。その結果、電極の一部がガスと共にケース外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部と前記リブに繋がる補強リブを備えていてもよい。
これによれば、補強リブにより、遮蔽部及びリブを補強でき、ガスの衝突によって遮蔽部材が変形することを抑制できる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材を前記電極組立体側から前記壁部の内面に向けて見た場合、前記リブは前記遮蔽部の外形線で画定される面内に存在する。
これによれば、遮蔽部材は、該遮蔽部材を壁部に固定するためのフランジを、リブの外面から突出する形状に備えない。したがって、遮蔽部材を壁部に固定するためのフランジを備える場合と比べて、電極組立体の端面よりも壁部寄りの空間を広くでき、ケース内の圧力を上昇しにくくできる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記壁部の長手方向に中心軸線が延びる筒状であり、軸方向の一端側の開口にガス流入口を備えるとともに、軸方向他端側において前記圧力開放弁に開口したガス流出口を備え、前記遮蔽部材は、前記ガス流入口から前記ガス流出口までのガス経路上に位置する経路変更壁を備える。
これによれば、遮蔽部への衝突により向きを変えたガスは、ガス流入口から遮蔽部材内に流れ込む。ガスは、ガス流入口からガス流出口に至るガス経路上において、経路変更壁によってガスの流れる向きが変更され、遮蔽部材の壁面に衝突する。その後、ガスは、ガス流出口から遮蔽部材へ流出し、圧力開放弁からケース外へ放出される。
したがって、遮蔽部材に経路変更壁を設けたことにより、遮蔽部材にガスが衝突する回数を増やし、ガスに含まれる電極の一部をガスから落下させ、電極の一部がガスと共にケース外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記壁部の短手方向に沿って延びる前記リブを前記圧力開放弁から前記正極導電部材寄りに備え、前記壁部の長手方向及び面方向に沿って前記正極導電部材側から前記圧力開放弁に向かうガスの経路を正極側ガス排出経路とし、前記壁部の長手方向及び面方向に沿って前記負極導電部材側から前記圧力開放弁に向かうガスの経路を負極側ガス排出経路とした場合、前記正極側ガス排出経路において前記ガスに対して生じる流路抵抗は、前記負極側ガス排出経路において前記ガスに対して生じる流路抵抗より大きい。
これによれば、釘刺し試験時、ガスが正極側のタブ間を通過して正極導電部材に衝突した際、正極電極のタブ及び正極導電部材の少なくとも一方の一部が高温高圧のガスによって溶融したり、削り取られ、ガスに含まれる状態となっても、ガスをリブに衝突させることで、タブや正極導電部材の一部がケースの外へ排出されることを抑止できる。そして、正極側ガス排出経路の流路抵抗が大きい分、ガスは負極導電部材側に流れ、負極ガス排出経路を流れる。よって、負極ガス排出経路から圧力開放弁に向けてガスが流れやすく、ケース内の圧力が上昇することを抑制できる。
また、蓄電装置について、前記正極側ガス排出経路の流路断面積は、前記負極側ガス排出経路の流路断面積より小さい。
これによれば、各ガス排出経路は、電極組立体の端面と圧力開放弁とを繋ぐ経路であり、経路長に大きな差は生じない。このため、流路断面積の差によって、ガスの流れやすさが決定される。そして、正極側ガス排出経路の流路断面積が、負極側ガス排出経路の流路断面積より小さいため、ガスは負極側ガス排出経路に流れやすくなる。
また、蓄電装置について、前記壁部の短手方向に沿って延びる前記リブにおいて、前記遮蔽部からの突出端の位置は、前記正極導電部材を前記壁部寄りに越えた位置にある。
これによれば、釘刺し試験時、ガスが正極側のタブ間を通過して正極導電部材に衝突した際、正極導電部材の一部が高温高圧のガスによって溶融したり、削り取られても、そのガスをリブに衝突させ、ケースの外へ排出されることを抑止できる。
また、蓄電装置について、前記壁部の短手方向に沿って延びる前記リブの前記遮蔽部からの突出端は、前記壁部の内面から離間している。
これによれば、正極側ガス排出経路の流路抵抗を、負極側ガス排出経路の流路抵抗より大きく設定しつつも、正極側ガス排出経路を確保して正極導電部材側から出たガスを圧力開放弁からケース外へ排出でき、ケース内における過度な圧力上昇を抑止できる。
また、蓄電装置について、前記壁部の内面と前記電極組立体の端面との間に、前記壁部の長手方向に沿う前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材を備える。
これによれば、移動規制部材により、遮蔽部材の位置を維持して、三次元領域の断面を遮蔽部で覆った状態を維持できる。
また、蓄電装置について、前記正極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記タブを積層方向に集めたタブ群である。
これによれば、正極導電部材と負極のタブ群といった、ケース内に存在する部品で遮蔽部材の移動を規制できる。
また、蓄電装置について、前記正極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記負極導電部材である。
これによれば、正極導電部材と負極導電部材といった、ケース内に存在する部品で遮蔽部材の移動を規制できる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記壁部の外面から見て各極性の前記タブと重なり、かつ前記壁部の長手方向に沿って各タブを覆う邪魔板を備えていてもよい。
これによれば、積層方向に隣り合うタブ同士の間からガスが排出されたとき、そのガスを邪魔板に衝突させ、ガスに含まれる電極の一部をガスから落下させることができる。
また、蓄電装置について、前記正極導電部材及び前記負極導電部材のいずれか一方は、前記壁部の外面から見て前記壁部及び前記遮蔽部と重なる重合部を含む。
これによれば、釘刺し試験時に発生したガスは、遮蔽部への衝突により向きを変え、正極導電部材及び負極導電部材のいずれか一方の導電部材の重合部と遮蔽部との対向面の間を通過し、圧力開放弁に向かう。その結果、重合部により、高温のガスを壁部に接触させにくくすることができる。
また、蓄電装置について、前記一方の前記導電部材における前記重合部を前記圧力開放弁に向けて屈曲させた屈曲部を備える。
これによれば、釘刺し試験時に発生したガスは、遮蔽部への衝突により向きを変え、導電部材の重合部と遮蔽部との対向面の間を通過し、圧力開放弁に向かう。重合部は、屈曲部によって圧力開放弁に向かう形状となっているため、重合部に沿って流れるガスを圧力開放弁に向けて流すことができる。
また、蓄電装置について、前記壁部の長手方向における前記圧力開放弁の中心位置は、前記壁部の長手方向における前記正極電極と前記負極電極のタブ間の中心位置よりも前記負極導電部材寄りにある。
これによれば、釘刺し試験時、ガスが正極側のタブ間を通過して正極導電部材に衝突した際、正極電極のタブ及び正極導電部材の少なくとも一方の一部が高温高圧のガスによって溶融したり、削り取られ、ガスに含まれる状態となっても、ガスが壁部に衝突したりすることで、タブや正極導電部材の一部がケースの外へ排出されることを抑止できる。そして、圧力開放弁が負極導電部材寄りにあることから、正極導電部材側から圧力開放弁へ向けたガス排出経路が、負極導電部材側から圧力開放弁に向けたガス排出経路より長くなり、流路抵抗が大きくなる分、ガスは負極導電部材側に流れやすくなる。
また、蓄電装置について、前記壁部の長手方向における、前記正極電極のタブと前記リブとの間に隙間を有するとともに、前記隙間を前記壁部側から覆うガス衝突部材を備える。
これによれば、釘刺し試験時、発生したガスは、遮蔽部材のリブと正極電極のタブとの間の隙間を流れるため、正極電極のタブ間をガスが流れる場合と比べると、タブが溶融しにくい。また、隙間を流れたガスがガス衝突部材に衝突するため、この衝突により、タブや正極導電部材の一部がケースの外へ排出されることを抑止できる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記ケースの内面から離間している。
これによれば、遮蔽部材により、ガスに含まれる電極の一部をケース内に落下させつつも、遮蔽部材が圧力開放弁を塞ぐことがなく、圧力開放弁の作動が妨げられない。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に載置されている。
これによれば、三次元領域の断面から電極組立体外へ出たガスを、即座に遮蔽部に衝突させることができる。よって、圧力開放弁に向かっていたガスの向きを速やかに変え、圧力開放弁に向けたガス排出経路を速やかに長くすることができる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は金属製であってもよい。釘刺し試験時に発生した高温高圧のガスによって遮蔽部材が溶融することを抑制しやすくなる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は耐熱性を有してもよい。例えば、遮蔽部材を金属製とすると、ケースや電極との短絡抑制のために、遮蔽部材の表面に絶縁性樹脂やセラミックのコーティング等を施す必要があるが、耐熱性を持たせることで絶縁のためのコーティング作業が不要となる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材の内面は平坦面状である。これによれば、釘刺し試験時に発生したガスが遮蔽部材の内部において圧力開放弁に向けて流れやすい。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記壁部から延設されていてもよい。
これによれば、遮蔽部材を壁部に備えるため、蓄電装置の部品点数増加なく、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の一部が飛散することが抑止される。
本発明によれば、釘刺し試験時、開裂した圧力開放弁から電極の一部が飛散することを抑止できる。
第1の実施形態の二次電池を示す分解斜視図。 二次電池の外観を示す斜視図。 電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。 二次電池を示す平面図。 二次電池内を示す部分断面図。 釘刺し試験時の二次電池を示す部分破断正面図。 遮蔽部材の別例を示す部分断面図。 別例の二次電池を示す部分断面図。 別例の二次電池を示す平面図。 別例の二次電池を示す部分断面図。 遮蔽部材の別例を示す断面図。 遮蔽部材の別例を示す斜視図。 遮蔽部材の別例を示す斜視図。 別例の遮蔽部材を備えた二次電池を示す部分斜視図。 二次電池内を示す部分断面図。 ガス通し孔を第2リブに備える遮蔽部材を示す斜視図。 ガス通し孔を第2リブに備える遮蔽部材を示す断面図。 (a)及び(b)は補強リブを備える遮蔽部材を示す斜視図。 重合部を備える負極導電部材を示す部分断面図。 重合部及び屈曲部を備える負極導電部材を示す部分断面図。 別例の第1リブを備える遮蔽部材を示す平面図。 負極導電部材に支持された遮蔽部材を示す平面図。 負極導電部材に支持された遮蔽部材を備える二次電池を示す部分断面図。 (a)は経路変更壁を備える遮蔽部材を示す断面図、(b)は別例の遮蔽部材を示す斜視図。 蓋体をプレス加工して製造された遮蔽部材を示す部分断面図。 ラウンド形状の遮蔽部を備える遮蔽部材を示す部分断面図。 ケース用リブを備える二次電池を示す斜視図。 圧力開放弁を負極導電部材寄りにずらした二次電池を示す部分断面図。 円筒型の二次電池を示す断面図。 蓋体の内面に当接した第2リブを備える遮蔽部材を示す部分断面図。 別例の二次電池を示す平面図。 別例の二次電池を示す部分断面図。
(第1の実施形態)
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した第1の実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。
図1又は図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、ケース11を備える。二次電池10は、ケース11に収容された電極組立体12、及び図示しない電解液を備える。ケース11は、開口部13aを有するケース本体13と、ケース本体13の開口部13aを閉塞する蓋体14とを有する。
ケース本体13と蓋体14は、いずれもアルミニウム製である。ケース本体13は、矩形板状の底壁13bと、底壁13bの短側縁から突出した形状の短側壁13cと、底壁13bの長側縁から突出した形状の長側壁13dとを備える。ケース11は直方体状であり、ケース11に合わせて電極組立体12は直方体状である。二次電池10は角型のリチウムイオン電池である。
図3に示すように、電極組立体12は、矩形シート状の複数の正極電極21と矩形シート状の複数の負極電極31とを備える。正極電極21と負極電極31とは異なる極性の電極である。正極電極21は、正極金属箔(本実施形態ではアルミニウム箔)21aと、その正極金属箔21aの両面に存在する正極活物質層21bを備える。負極電極31は、負極金属箔(本実施形態では銅箔)31aと、その負極金属箔31aの両面に存在する負極活物質層31bを備える。電極組立体12は、複数の正極電極21と複数の負極電極31の間にセパレータ24を介在させて層状構造とした積層型である。セパレータ24は正極電極21と負極電極31を絶縁する。なお、電極組立体12の積層方向は、ケース11における蓋体14の短手方向である。
正極電極21は、正極電極21の一辺の一部から突出した形状のタブ25を有する。負極電極31は、負極電極31の一辺の一部から突出した形状のタブ35を有する。複数の正極のタブ25、及び複数の負極のタブ35は、正極電極21及び負極電極31が積層された状態で互いに重ならない。
図1又は図2に示すように、電極組立体12は、蓋体14の内面に対向したタブ側端面12bを備える。タブ側端面12bにおいて、電極組立体12の積層方向と同じ方向を短手方向とし、正極電極21、負極電極31、及びセパレータ24の一辺が延びる方向を長手方向とする。タブ25,35はタブ側端面12bから突出した形状である。したがって、正極電極21のタブ25は、正極金属箔21aの一部であり、負極電極31のタブ35は、負極金属箔31aの一部である。また、正極金属箔21aは負極金属箔31aよりも融点が低い。
二次電池10は、タブ側端面12bから突出した形状の正極のタブ群26を有する。正極のタブ群26は、全ての正極のタブ25を電極組立体12における積層方向の一端側に寄せ集め、積層して構成されている。二次電池10は、タブ側端面12bから突出した形状の負極のタブ群36を有する。負極のタブ群36は、全ての負極のタブ35を電極組立体12における積層方向の一端側に寄せ集め、積層して構成されている。
二次電池10は、正極導電部材41を備え、タブ側端面12bの長手方向一端側に配置されている。正極導電部材41は、正極金属箔21aと同じ材料製であり、本実施形態ではアルミニウム製である。正極導電部材41は、長手が蓋体14の長手方向に延びる矩形板状である。正極導電部材41は、タブ側端面12bの長手方向一端側において、タブ側端面12bを短手方向の全体に亘って覆う。正極導電部材41の長手方向一端側には正極のタブ群26が接合されている。正極導電部材41の長手方向他端側には正極端子42が接合されている。
二次電池10は負極導電部材51を備え、タブ側端面12bの長手方向他端側に配置されている。負極導電部材51は、負極金属箔31aと同じ材料製であり、本実施形態では銅製である。よって、正極導電部材41は負極導電部材51よりも融点が低い。負極導電部材51は、長手が蓋体14の長手方向に延びる矩形板状である。負極導電部材51は、タブ側端面12bの長手方向他端側において、タブ側端面12bを短手方向の全体に亘って覆う。負極導電部材51の長手方向一端側には負極のタブ群36が接合されている。負極導電部材51の長手方向他端側には負極端子52が接合されている。正極導電部材41及び負極導電部材51は、蓋体14の内面14aと、この内面14aに対峙した電極組立体12のタブ側端面12bとの間に配置されている。
正極導電部材41と負極導電部材51とは、タブ側端面12bの長手方向に沿って離れている。正極端子42及び負極端子52は、蓋体14を貫通してその一部がケース11外に露出している。また、正極端子42及び負極端子52には、ケース11から絶縁するためのリング状の絶縁部材17aがそれぞれ取り付けられている。
二次電池10は、圧力開放弁18を壁部としての蓋体14に備える。圧力開放弁18は、ケース11内の圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂する。圧力開放弁18の開裂により、ケース11内の圧力がケース11外に開放される。
圧力開放弁18の開放圧は、ケース11自体やケース本体13と蓋体14との接合部に亀裂や破断などが生じ得る前に開裂し得る圧力に設定されている。圧力開放弁18は、蓋体14の板厚よりも薄い薄板状の弁体19を有する。弁体19は、蓋体14の両面のうちケース11の外側に位置する外面14bに凹設された凹部20の底に位置しており、蓋体14と一体的に成形されている。
図4に示すように、圧力開放弁18は、蓋体14の長手方向の中央よりも正極端子42寄りに位置する。また、圧力開放弁18は、蓋体14の短手方向の中央に位置する。図5に示すように、圧力開放弁18の中心位置C1は、蓋体14の長手方向において正極電極21のタブ25(タブ群26)と負極電極31のタブ35(タブ群36)の中心位置C2よりも正極導電部材41側に位置している。蓋体14を外面14bから見て、圧力開放弁18は長孔状である。上述の正極導電部材41及び負極導電部材51は、タブ側端面12b及び蓋体14の長手方向において、圧力開放弁18よりも端寄りに配置され、圧力開放弁18を電極組立体12側から覆っていない。その一方で、正極導電部材41及び負極導電部材51は、蓋体14の外面14bから見て、タブ側端面12bのうち、長手方向の両端側の多くを覆っている。
図1、図4又は図5に示すように、二次電池10は、遮蔽部材60を備える。遮蔽部材60は、タブ側端面12bの長手方向における正極導電部材41と負極導電部材51の間に配置されている。また、遮蔽部材60は、蓋体14の内面14aとタブ側端面12bとの間の空間に配置され、タブ側端面12b上に載置されている。遮蔽部材60は、蓋体14の内面14a及びタブ側端面12bに対し固定されておらず、蓋体14と電極組立体12との間で若干移動可能である。遮蔽部材60は合成樹脂製であり、例えば、ポリイミド系といった耐熱樹脂製であるのが好ましい。このため、遮蔽部材60は、ケース11内において正極電位の部材と負極電位の部材とを短絡させない。
遮蔽部材60は、矩形板状の遮蔽部61を備える。遮蔽部61の長手は、蓋体14及びタブ側端面12bの長手方向に延びる。遮蔽部材60は、遮蔽部61の一対の長縁部から蓋体14に向けて立設した形状の第1リブ62を備える。第1リブ62は、蓋体14の長手方向に長手が延びる形状である。遮蔽部材60は、第2リブ63を備える。第2リブ63は、遮蔽部61の一対の短縁部のうち、正極導電部材41寄りの短縁部から蓋体14に向けて立設した形状である。一対の第1リブ62と第2リブ63とは互いに連結されている。
正極導電部材41の長手方向の一つの端面には、第2リブ63の外面が接触可能である。また、負極のタブ群36の側面には、遮蔽部61の端面が接触可能である。遮蔽部材60は、蓋体14及びタブ側端面12bの長手方向に僅かに移動すると、正極導電部材41又は負極のタブ群36に速やかに接触する。このため、遮蔽部材60は、蓋体14及びタブ側端面12bの長手方向への移動が規制されている。したがって、正極導電部材41及び負極のタブ群36は、蓋体14の長手方向への遮蔽部材60の移動を規制する移動規制部材として機能する。
ケース本体13の一方の長側壁13dの内面には、一方の第1リブ62の外面が接触可能であり、他方の長側壁13dの内面には、他方の第1リブ62の外面が接触可能である。遮蔽部材60は、ケース11の内面である各長側壁13dの内面から離間した状態にある。しかし、遮蔽部材60は、蓋体14及びタブ側端面12bの短手方向に僅かに移動すると、いずれかの長側壁13dに速やかに接触する。このため、遮蔽部材60は、蓋体14及びタブ側端面12bの短手方向への移動が規制されている。よって、遮蔽部材60は、タブ側端面12bに沿ういずれの方向への移動も規制されている。
蓋体14及びタブ側端面12bの長手方向における正極導電部材41と負極導電部材51の間に遮蔽部材60が存在する。蓋体14及びタブ側端面12bの長手方向における中央部であり、正極導電部材41と負極導電部材51と一対の長側壁13dとで囲まれた部分を、被覆領域Hとする。この被覆領域Hは遮蔽部材60によって覆われている。蓋体14の内面14aと、ケース本体13の底面とを最短距離で結ぶ直線の延びる方向を高さ方向とする。遮蔽部材60において、遮蔽部61におけるタブ側端面12bに載置される面を外面61aとし、蓋体14の内面14aと対向する面を内面61eとする。
図5に示すように、遮蔽部材60において、遮蔽部61からの第1リブ62の立設方向に沿う寸法のうち、遮蔽部61の外面61aからの第1リブ62の寸法を立設距離H1とする。また、遮蔽部材60において、遮蔽部61からの第2リブ63の立設方向に沿う寸法のうち、遮蔽部61の外面61aからの寸法を立設距離H2とする。第2リブ63の立設距離H2は、第1リブ62の立設距離H1より短い。よって、第1リブ62の遮蔽部61からの突出端は、蓋体14の内面14aにほぼ接触する位置にある。一方、第2リブ63の遮蔽部61からの突出端は、蓋体14の内面14aから離間している。これは、二次電池10に対する釘刺し試験時に発生したガスが、正極導電部材41側から圧力開放弁18に向けて流れ込むための流路を確保するためである。なお、第2リブ63の遮蔽部61からの突出端は、正極導電部材41よりも蓋体14寄りの位置にある。すなわち、第2リブ63の突出端の位置は、正極導電部材41を蓋体14寄りに越えた位置にある。
図4に示すように、タブ側端面12bに載置された遮蔽部材60において、一対の第1リブ62は、蓋体14の内面14aにおける圧力開放弁18を囲む場所のうち、蓋体14の短手方向における圧力開放弁18よりも外側に接触可能である。第2リブ63は、蓋体14の長手方向における圧力開放弁18よりも正極導電部材41寄りの外側に位置する。よって、第1リブ62及び第2リブ63は、蓋体14を外面14bから見て圧力開放弁18に重ならない位置にある。二次電池10が振動したりして電極組立体12が蓋体14側に向けて移動すると、遮蔽部材60も蓋体14に向けて移動し、第1リブ62が蓋体14の内面14aに接触する。この接触により、遮蔽部61と蓋体14とが隔てられている。よって、本実施形態では、第1リブ62が遮蔽部材60の間隔保持部を構成している。
また、電極組立体12側から蓋体14の内面14aに向けて遮蔽部材60を見た場合、第1リブ62及び第2リブ63は、遮蔽部61の外形線で画定される面内に存在する。すなわち、遮蔽部材60は、該遮蔽部材60を蓋体14に固定するために各リブ62,63の外面から突出する形状のフランジを備えず、各リブ62,63の外面は平坦面状である。
図2又は図6に示すように、ケース11の正面視において、2本の対角線が交差する位置を正面視の中央とする。この正面視の中央において、電極組立体12の積層方向の中心に位置する点を、中心点Pとする。
また、図2又は図5に示すように、タブ側端面12bの矩形状の外形線と、圧力開放弁18における弁体19の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域Rとする。
三次元領域Rは、タブ側端面12bの表面と、圧力開放弁18における弁体19の表面と、タブ側端面12bの外形線と弁体19の外形線とを最短距離で繋ぐ面とで囲まれる領域である。三次元領域Rは、タブ側端面12bから圧力開放弁18に向かうに従い窄まる形状であり、四角錐に似た形状である。圧力開放弁18は、蓋体14の長手方向における正極端子42寄りに位置する。このため、三次元領域Rは、蓋体14の長手方向における正極端子42側に傾いた形状である。
図5又は図6に示すように、三次元領域Rにおいて、タブ側端面12bに平行で、かつ正極導電部材41及び負極導電部材51の下面に沿う断面を断面Raとする。ここで、タブ側端面12bと蓋体14の内面14aとの間の空間に正極導電部材41、遮蔽部材60、及び負極導電部材51が配置され、それら正極導電部材41、遮蔽部材60及び負極導電部材51は、圧力開放弁18とタブ側端面12bとの間に介在している。そして、正極導電部材41及び負極導電部材51は、タブ側端面12bの長手方向の両端側の領域について、長手方向及び短手方向のほとんどを覆っている。また、遮蔽部材60は、タブ側端面12bにおいて正極導電部材41と負極導電部材51で挟まれた領域について、長手方向及び短手方向のほとんどを覆っている。したがって、蓋体14の外面14bから二次電池10を見た場合、正極導電部材41、遮蔽部材60、及び負極導電部材51は、タブ側端面12bのほとんどを覆っており、上述の断面Raの全面を覆っている。本実施形態では、正極導電部材41と、遮蔽部材60と、負極導電部材51とから、断面Raの全面を覆う被覆部55が構成されている。
次に、二次電池10の作用を記載する。
さて、図6に示すように、釘刺し試験を行うため、二次電池10の正面視でケース11の中央から電極組立体12の中心点Pに釘を刺すと、その釘は、電極組立体12を積層方向に貫通する。すると、釘を介して正極電極21と負極電極31の間のセパレータ24が破断又は溶融し、正極電極21と負極電極31とがケース11内において短絡する。
電極組立体12で短絡が生じると、その短絡部の周辺では熱が発生し、電解液成分が分解されてガスが発生する。ガスの発生により、二次電池10内の圧力上昇が生じる。ケース11の内圧が開放圧に達するまでは、ガスはタブ側端面12bから電極組立体12外に出る。そして、ケース11の内部圧力が圧力開放弁18の開放圧に達すると、圧力開放弁18の弁体19が開裂する。発生した高圧のガスは、矢印Yに示すように、タブ側端面12bの至る場所から開裂した圧力開放弁18に向けて流れ、圧力開放弁18からケース11外に放出される。
また、発生するガスの勢いによって各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部が剥ぎ取られる。このとき、三次元領域R内の断面Raは、被覆部55によって覆われている。このため、タブ側端面12bから圧力開放弁18に向かうガスは被覆部55における正極導電部材41、遮蔽部61及び負極導電部材51に衝突し、それらに沿って向きを変える。
被覆部55への衝突により向きを変え、さらに圧力開放弁18に向かうガスは、第1リブ62や第2リブ63に沿って上昇し、各リブ62,63の先端面と蓋体14の内面14aとの隙間を通って、圧力開放弁18に至る。
また、正極のタブ群26のタブ25間を通過したガスは、正極導電部材41側から遮蔽部61の内面61eを流れて圧力開放弁18に至る。負極のタブ群36のタブ35間を通過したガスは、負極導電部材51側から遮蔽部61の内面61eを流れて圧力開放弁18に至る。よって、ガスは、遮蔽部材60の内部において圧力開放弁18の周囲の至る所から圧力開放弁18に向けて流れる。したがって、ガス経路は、遮蔽部61の内面61eに沿った何れの位置にも存在する。本実施形態では、一対の第1リブ62の外面は、蓋体14の短手方向に沿って圧力開放弁18に向かうガス経路に対し直交した面であり、第2リブ63の外面は、蓋体14の長手方向に沿って圧力開放弁18に向かうガス経路に対し直交した面となる。
蓋体14の長手方向及び面方向に沿って圧力開放弁18にガスが向かう方向をガス排出方向とする。釘刺し試験時に発生したガスは、正極導電部材41側の第2リブ63を越えて圧力開放弁18に向かう正極側ガス排出経路を流れる。また、ガスは、負極導電部材51側から圧力開放弁18に向かう負極側ガス排出経路を流れる。
この場合、正極側ガス排出経路を流れるガスは、一対の第1リブ62と、第2リブ63と、蓋体14とで囲まれた流路を通過して、正極導電部材41側から圧力開放弁18に向けて流れる。
一方、負極側ガス排出経路を流れるガスは、一対の第1リブ62と、遮蔽部61と、蓋体14とで囲まれた流路を通過して、負極導電部材51側から圧力開放弁18に向けて流れる。その後、ガスは、開裂した圧力開放弁18からケース11外へ排出される。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)正極導電部材41、遮蔽部材60及び負極導電部材51で構成される被覆部55は、タブ側端面12bと圧力開放弁18を繋ぐ三次元領域Rのうち、タブ側端面12bに平行な断面Raの全面を覆っている。このため、釘刺し試験時、タブ側端面12bから電極組立体12外へ出て、開裂した圧力開放弁18へ直線的に向かうガスを被覆部55に衝突させ、ガスの流れる向きを、圧力開放弁18へ真っ直ぐに向かう経路から外し、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を長くすることができる。その結果、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をケース11内に落下させ、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。
(2)被覆部55は、蓋体14に固定された剛体である正極導電部材41及び負極導電部材51と、タブ側端面12bに載置された遮蔽部材60とで構成されている。このため、遮蔽部材60は、蓋体14には固定されていないが、遮蔽部材60の第1リブ62は、蓋体14の内面14aに接触して、遮蔽部61と蓋体14とを隔てた状態を維持し、両面の間隔を保持する。このため、タブ側端面12bと蓋体14の内面14aとの間に、被覆部55を構成する遮蔽部材60が配置された構成であっても、ガスの流路を確保し、圧力開放弁18からケース11外へのガス排出機能を維持できる。
(3)遮蔽部材60の一対の第1リブ62は、蓋体14の内面14aのうち、短手方向における圧力開放弁18の外側に接触する。このため、正極導電部材41及び負極導電部材51のように蓋体14に固定されていない遮蔽部材60であっても、ガスが衝突したときに第1リブ62が圧力開放弁18を塞ぐことが無い。
(4)遮蔽部材60の第1リブ62は、蓋体14の短手方向における圧力開放弁18の外側に位置する。釘刺し試験時、温度上昇によって電極組立体12は積層方向に膨張し、ガスは電極組立体12の積層方向の両側から圧力開放弁18に向けて流れる。よって、被覆部55において、圧力開放弁18の直下となる位置では、これらのガスを第1リブ62に衝突させ、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をガスから落下させることができる。
(5)遮蔽部材60は、蓋体14の短手方向に延びる第2リブ63を備える。このため、ガスが正極導電部材41に衝突した後、遮蔽部材60に向けて流れてきても、ガスを第2リブ63に衝突させ、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をガスから落下させることができる。
(6)第2リブ63は、遮蔽部材60における圧力開放弁18から正極導電部材41寄りに位置する。このため、アルミニウム製の正極導電部材41やタブ25の一部が高温高圧のガスによって溶融したり、削り取られたりしても、第2リブ63に衝突させることで、ケース11の外へ排出されることを抑止できる。
(7)遮蔽部材60は被覆部55を構成し、断面Raを覆いつつも、各第1リブ62の外面が長側壁13dの内面から離間した状態でタブ側端面12bに載置されている。これにより、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部を遮蔽部材60によってケース11内に落下させつつも、圧力開放弁18を遮蔽部材60が塞がず、圧力開放弁18の作動が妨げられることがない。
(8)遮蔽部材60は、タブ側端面12bに載置されている。このため、タブ側端面12b上から電極組立体12外へ出たガスを、即座に遮蔽部61に衝突させることができる。よって、タブ側端面12bから出て圧力開放弁18に向かっていたガスの向きを速やかに変え、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を速やかに長くすることができる。
(9)遮蔽部材60は耐熱樹脂製である。このため、釘刺し試験時に発生した高温のガスによって、遮蔽部材60が溶融することを抑制し、被覆部55を維持できる。
(10)遮蔽部材60は、遮蔽部61から立ち上がる第1リブ62を一対備える。このため、二次電池10が振動して電極組立体12が蓋体14に向けて移動しても、遮蔽部材60が蓋体14側に移動し、第1リブ62が蓋体14に当接する。このため、電極組立体12が蓋体14に衝突することを遮蔽部材60で回避して、電極組立体12が損傷することを抑制できる。
(11)正極導電部材41に近接した正極側ガス排出経路の流路抵抗は、負極導電部材51に近接した負極側ガス排出経路の流路抵抗より大きい。言い換えると、正極側ガス排出経路の流路断面積は、負極側ガス排出経路の流路断面積より小さい。このため、釘刺し試験時、被覆部55に衝突したガスが正極側のタブ群26の間を通過する際や、正極導電部材41に沿って流れる際、アルミニウム製のタブ25の一部や正極導電部材41の一部が高温高圧のガスによって溶融したり、削り取られても、第2リブ63に衝突させることで、ケース11の外へ排出されることを抑止できる。
そして、正極側ガス排出経路の流路抵抗が大きい(流路断面積が小さい)分、ガスは負極導電部材51側に流れやすい。ここで、負極側ガス排出経路の流路断面積は、正極側ガス排出経路の流路断面積より大きいため、負極側ガス排出経路から圧力開放弁18に向けてガスが流れやすく、ケース11内の圧力が上昇することを抑制できる。
(12)第2リブ63の遮蔽部61からの突出端は、正極導電部材41よりも蓋体14寄りの位置にある。このため、釘刺し試験時、ガスが正極側のタブ群26の間を通過して被覆部55の正極導電部材41に衝突し、アルミニウム製の正極導電部材41の一部が高温高圧のガスによって溶融したり、削り取られても、第2リブ63によって、ガスを第2リブ63に衝突させて、正極導電部材41の一部がケース11の外へ排出されることを抑止できる。
その一方で、第2リブ63の遮蔽部61からの突出端は、蓋体14の内面14aから離間している。このため、正極導電部材41に沿って圧力開放弁18に向けて流れるガスの経路を確保して、正極導電部材41側から出たガスを圧力開放弁18からケース11外へ排出でき、ケース11内における過度な圧力上昇を抑止できる。
(13)遮蔽部材60は耐熱樹脂製である。例えば、遮蔽部材60を金属製とすると、遮蔽部材60の表面に絶縁性樹脂やセラミックのコーティング等を施す必要があるが、耐熱樹脂製とすることで絶縁のためのコーティング作業が不要となる。
(14)正極電極21のタブ25は正極金属箔21aの一部であり、負極電極31のタブ35は負極金属箔31aの一部である。このため、正極電極21及び負極電極31を積層した時点で、正極電極21のタブ25を積層したタブ群26と、負極電極31のタブ35を積層したタブ群36との間に、被覆部55を構成する遮蔽部材60を配置できるスペースを確保できる。例えば、各電極21,31に対し、タブを別体で設ける場合のように、タブ間のスペースのサイズがばらつき、遮蔽部材60を配置できなくなる不具合が無くなる。
(15)遮蔽部材60の第1リブ62には板厚方向に貫通する孔が存在しない。このため、孔が存在する場合と比べると、第1リブ62の剛性を高めることができ、釘刺し試験時に発生したガスによって遮蔽部材60が蓋体14に向けて移動し、第1リブ62が蓋体14に当たっても第1リブ62が変形することを抑制できる。その結果として、遮蔽部材60を含む被覆部55の構造を維持できる。
(16)電極組立体12側から蓋体14の内面14aに向けて遮蔽部材60を見た場合、第1リブ62及び第2リブ63は、遮蔽部61の外形線で画定される面内に存在する。このため、遮蔽部材60は、該遮蔽部材60を蓋体14に固定するために各リブ62,63の外面から突出する形状のフランジを備えない。したがって、遮蔽部材60を蓋体14に固定するためのフランジを備える場合と比べて、タブ側端面12bより蓋体14寄りの空間を広くすることができる。
(17)正極導電部材41の長手方向の一端面には、第2リブ63の外面が接触可能である。また、折り曲げ状態にある負極のタブ群36の側面には、遮蔽部61の端面が接触可能である。このため、正極導電部材41と負極のタブ群36とにより、蓋体14の長手方向への遮蔽部材60の移動を規制できる。そして、正極導電部材41及び負極導電部材51は蓋体14に固定された剛体である。その結果、正極導電部材41と、負極導電部材51と、遮蔽部材60とで被覆部55を構成した状態を維持でき、被覆部55によって断面Raの全面を覆った状態を維持できる。
(18)遮蔽部材60の内面61eは平坦面状である。このため、釘刺し試験時、被覆部55に衝突した後、遮蔽部材60内に流れ込んだガスは圧力開放弁18に向けて流れやすい。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図7に示すように、実施形態や各形態において、遮蔽部材60は、第2リブ63を遮蔽部61の両方の短縁部に備える形状でもよい。このように構成した場合、ガスは、被覆部55の負極導電部材51に衝突した後、負極導電部材51に沿って圧力開放弁18に向かうが、このガスも第2リブ63に衝突させ、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をガスから落下させることができる。なお、負極導電部材51側に備える第2リブ63について、遮蔽部61の外面61aからの寸法である立設距離H2は、正極導電部材41側の第2リブ63の方が負極導電部材51側の第2リブ63より大きい(高い)のが好ましい。これは、正極側ガス排出経路の流路抵抗を、負極側ガス排出経路の流路抵抗より大きくする、言い換えると、正極側ガス排出経路の流路断面積を、負極側ガス排出経路の流路断面積より小さくするためである。
○ 実施形態や各形態において、遮蔽部材60は、第2リブ63を正極導電部材41側ではなく、負極導電部材51側の短縁部に備える形状でもよい。
○ 図8に示すように、実施形態や各形態において、圧力開放弁18の中心位置C1を、蓋体14の長手方向において正極電極21のタブ25(タブ群26)と負極電極31のタブ35(タブ群36)の中心位置C2よりも負極導電部材51側に位置させてもよい。
このように構成した場合、例えば、遮蔽部材60が第2リブ63を遮蔽部61の両方の短縁部に備え、両方の第2リブ63の立設距離H2を同じとした場合、正極側ガス排出経路は負極側ガス排出経路より長くなり、正極側ガス排出経路の流路抵抗が負極側ガス排出経路の流路抵抗より大きくなる。
そして、釘刺し試験時、ガスが正極側のタブ25間を通過して正極導電部材41に衝突した際、正極電極21のタブ25及び正極導電部材41の少なくとも一方の一部が高温高圧のガスによって溶融したり、削り取られ、ガスに含まれる状態となったとする。この場合、ガスは、圧力開放弁18からケース11外へ排出される前に蓋体14に衝突したりする。その結果、タブ25や正極導電部材41の一部が圧力開放弁18からケース11の外へ排出されることを抑止できる。
○ 正極電極21のタブ25(タブ群26)と負極電極31のタブ35(タブ群36)を、両方の第2リブ63の立設距離H2を同じとした二次電池10において、図9又は図10に示すように変更してもよい。
蓋体14の長手方向において、正極側のタブ群26の側面と、タブ群26に対向した第2リブ63の側面との間に隙間Sを設けてもよい。同様に、蓋体14の長手方向において、負極側のタブ群36の側面と、タブ群36に対向した第2リブ63の側面との間に隙間Sを設けてもよい。そして、隙間Sを蓋体14側から覆うように、正極導電部材41の先端部を配置し、正極導電部材41をガス衝突部材としてもよい。同様に、隙間Sを蓋体14側から覆うように、負極導電部材51の先端部を配置し、負極導電部材51をガス衝突部材としてもよい。
このように構成した場合、釘刺し試験時、発生したガスは、遮蔽部材60の第2リブ63と正極電極21のタブ25との間の隙間Sを流れるため、正極電極21のタブ25間をガスが流れる場合と比べると、タブ25が溶融しにくい。また、隙間Sを流れたガスが正極導電部材41に衝突するため、この衝突により、タブ25や正極導電部材41の一部がガスから落下し、圧力開放弁18からケース11の外へ排出されることを抑止できる。
負極側についても、遮蔽部材60の第2リブ63と負極電極31のタブ35との間の隙間Sを流れるため、負極電極31のタブ35間をガスが流れる場合と比べると、タブ35が溶融しにくい。また、隙間Sを流れたガスが負極導電部材51に衝突するため、この衝突により、タブ35や負極導電部材51の一部がガスから落下し、圧力開放弁18からケース11の外へ排出されることを抑止できる。
なお、図11に示すように、隙間Sを蓋体14側から覆うガス衝突部材を遮蔽部材60の第2リブ63から各タブ25,35に向けて突出させた突出部63bで形成してもよいし、図示しないが、導電部材41,51の先端部と第2リブ63の突出部63bの両方としてもよい。
また、ガス衝突部材は、隙間Sの全体を覆う必要はなく、各導電部材41,51の先端部や第2リブ63の突出部63bに極小な貫通孔が空いていてもよい。
なお、図9〜図11に示す形態において、圧力開放弁18の中心位置C1を、ケース本体13の長手方向において正極電極21のタブ25(タブ群26)と負極電極31のタブ35(タブ群36)の中心位置C2よりも正極導電部材41側に位置させてもよい。また、両方の第2リブ63の立設距離H2を異ならせてもよい。
○ 遮蔽部材60は、蓋体14の内面14aと遮蔽部61とを隔てて圧力開放弁18を閉塞しないようにする必要がある。このため、遮蔽部材60は、第1リブ62及び第2リブ63ではなく、間隔保持部としての間隔保持棒64を備える構成であってもよい。
図12に示すように、間隔保持棒64は、遮蔽部61の四隅から立設されている。そして、間隔保持棒64の立設方向の先端面は、蓋体14の内面14aのうち、圧力開放弁18を囲む四箇所に接触可能である。
このように構成した場合、ガスが圧力開放弁18に向けて上昇し、ガスが被覆部55を構成する遮蔽部61の外面61aに衝突しても、間隔保持棒64が蓋体14の内面14aに接触して、遮蔽部61と内面14aとを隔てた状態を維持し、圧力開放弁18が遮蔽部61によって閉塞されることを回避する。
また、隣り合う間隔保持棒64の間に流路が確保され、圧力開放弁18に向かうガスが遮断されることはない。
なお、間隔保持棒64の太さは、図12に示されるものより太くてもよい。このように構成した場合、釘刺し試験時に発生したガスによって間隔保持棒64が損傷することを抑制でき、遮蔽部61で圧力開放弁18を電極組立体12側から覆った状態を維持できる。
○ 実施形態や各形態において、第1リブ62及び第2リブ63の厚みを厚くして剛性を高めてもよい。このように構成した場合、釘刺し試験時に発生したガスによって第1リブ62及び第2リブ63が損傷を受けることを抑制できる。その結果として、第1リブ62により、遮蔽部61で圧力開放弁18を電極組立体12側から覆った状態を維持でき、また、第2リブ63により、正極側ガス排出経路の流路抵抗を負極側ガス排出経路の流路抵抗より大きくすることができるとともに、正極側ガス排出経路より流路断面積が大きい負極側ガス排出経路を確保できる。
○ 実施形態や各形態において、遮蔽部61の厚みを厚くして遮蔽部61の剛性を高めてもよい。このように構成した場合、釘刺し試験時に発生したガスによって遮蔽部61が損傷することを抑制でき、遮蔽部61で圧力開放弁18を電極組立体12側から覆った状態を維持できる。
○ 図13に示すように、実施形態や各形態において、遮蔽部材60は、遮蔽部61の両方の短側縁から、遮蔽部61の長手方向に沿って突出した邪魔板65を備える形状でもよい。邪魔板65は平板状である。
図14又は図15に示すように、各邪魔板65は、蓋体14の外面14bから見て各タブ25,35と重なり、かつ蓋体14の長手方向に沿って各タブ25,35を電極組立体12側から覆う。各邪魔板65は、被覆部55の正極導電部材41及び負極導電部材51よりもタブ側端面12b側に位置しているが、三次元領域Rの断面Raの一部を電極組立体12側から覆っている。よって、各邪魔板65も被覆部55を構成していると言える。
このように構成した場合、矢印Yに示すように、タブ側端面12bから出たガスや、各タブ群26,36において、積層方向に隣り合うタブ25,35同士の間からガスが出されたとき、そのガスを邪魔板65に衝突させる。すると、ガスの流れる向きを、圧力開放弁18へ真っ直ぐに向かう排出経路から外し、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を長くすることができる。その結果、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をケース11内に落下させ、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。
○ 図16又は図17に示すように、遮蔽部材60は、第2リブ63を遮蔽部61の両方の短縁部に備える場合、遮蔽部材60は、負極導電部材51側の第2リブ63を板厚方向に貫通する複数のガス通し孔63aを備える形状であってもよい。
このように構成した場合、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部が第2リブ63に衝突し、それらをガスから落下させることができる。その一方でガスは、ガス通し孔63aを通過させて圧力開放弁18からケース11外に放出できる。ガス通し孔63aは、火花の原因となる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部を篩い落とす機能を発揮する。その結果、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。なお、ガス通し孔63aの孔径は、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの大きさに合わせて適宜変更するのが好ましい。また、負極側ガス排出経路の流路抵抗が、正極側ガス排出経路の流路抵抗より小さい状態、言い換えると、負極側ガス排出経路の流路断面積が、正極側ガス排出経路の流路断面積が大きい状態を維持できるように、ガス通し孔63aの孔径を設定するのが好ましい。また、正極導電部材41側の第2リブ63にガス通し孔63aを設け、遮蔽部材60は、両方の第2リブ63にガス通し孔63aを備えていてもよい。
○ 実施形態や各形態において、図18(a)に示すように、遮蔽部材60は、遮蔽部61と第1リブ62に繋がる補強リブ74を、遮蔽部61の短手方向に延びる形状に備えていてもよい。
又は、図18(b)に示すように、遮蔽部材60は、遮蔽部61と第2リブ63に繋がる補強リブ75を、遮蔽部61の短手方向に延びる形状に備えていてもよい。
このように構成した場合、補強リブ74,75により遮蔽部材60を補強でき、ガスの衝突によって遮蔽部材60が変形することを抑制できる。
○ 実施形態や各形態において、図19に示すように、負極導電部材51は、タブ群36よりも正極導電部材41寄りに位置する重合部51aを備えていてもよい。重合部51aは、蓋体14の外面14bから見て蓋体14及び遮蔽部61と重なる部位である。負極導電部材51の長手方向の端面である重合部51aの先端面は、蓋体14を外面14bから見た場合に、圧力開放弁18の縁と重なる位置にあり、重合部51aは圧力開放弁18を電極組立体12側から覆っていない。なお、重合部51aは、正極導電部材41に設けてもよい。そして、重合部51aは、三次元領域Rの断面Raの一部を覆っており、被覆部55の一部を構成しているとも言える。
このように構成した場合、被覆部55に衝突し、負極導電部材51に沿って圧力開放弁18に向かうガスは、重合部51aと遮蔽部61との対向面の間を通過し、圧力開放弁18に向かう。その結果、重合部51aにより、高温のガスを蓋体14に接触させにくくすることができる。特に、負極導電部材51は銅製であり、耐熱性が高いため、ガスによって重合部51aが融けることなく、重合部51aにより蓋体14が溶融することも抑制できる。
○ 実施形態や各形態において、図20に示すように、負極導電部材51は、タブ群36よりも正極導電部材41寄りに位置する重合部51aを備えていてもよい。そして、重合部51aの先端が圧力開放弁18に近付くように、負極導電部材51は蓋体14に向けて屈曲させた屈曲部51bを備えていてもよい。屈曲部51bは、タブ群36と負極導電部材51との溶接部よりも正極導電部材41寄りの位置であれば、いずれの位置にあってもよい。また、重合部51aは圧力開放弁18を電極組立体12側から覆っていない。なお、重合部51a及び屈曲部51bを正極導電部材41に設けてもよい。そして、重合部51aは、三次元領域Rの断面Raの一部を覆っており、被覆部55の一部を構成しているとも言える。
このように構成した場合、被覆部55に衝突し、負極導電部材51に沿って圧力開放弁18に向かうガスは、重合部51aと遮蔽部61との対向面の間を通過し、かつ重合部51aの面に沿って圧力開放弁18に向かう。重合部51aの先端面が圧力開放弁18の縁に向くように配置されているため、重合部51aに沿って流れるガスを圧力開放弁18に向けて流すことができる。その結果、蓋体14における圧力開放弁18の周囲にガスが衝突することを抑制でき、蓋体14における圧力開放弁18の周囲が溶融することを抑制できる。
○ 実施形態や各形態において、遮蔽部材60の一対の第1リブ62は、遮蔽部61の各長縁部から立設されていなくてもよい。例えば、図21に示すように、遮蔽部61において、その短手方向に沿って互いに近付いた位置から各第1リブ62が立設されていてもよい。そして、蓋体14の外面14bから見て、各第1リブ62は、蓋体14の長手方向に沿って並設された正極導電部材41と負極導電部材51の間に位置していてもよい。
このように構成した場合、正極導電部材41の長手方向の一端面となる先端面には、両方の第1リブ62の長手方向の一端面が接触可能である。負極導電部材51の長手方向の一端面となる先端面には、両方の第1リブ62の長手方向の他端面が接触可能である。遮蔽部材60は、蓋体14の長手方向に僅かに移動すると、正極導電部材41又は負極導電部材51の先端面に速やかに接触する。このため、遮蔽部材60は、正極導電部材41と負極導電部材51との間においてタブ側端面12b及び蓋体14の長手方向への移動が規制され、被覆部55を構成した状態を維持している。したがって、正極導電部材41及び負極導電部材51は、タブ側端面12b及び蓋体14の長手方向への遮蔽部材60の移動を規制する移動規制部材である。
○ 実施形態や各形態において、タブ側端面12b及び蓋体14の長手方向への遮蔽部材60の移動を規制するため、第2リブ63を正極側のタブ群26の側面に接触させ、第1リブ62を負極側のタブ群36の側面に接触させてもよい。
○ 実施形態や各形態において、タブ側端面12b及び蓋体14の長手方向への遮蔽部材60の移動を規制するため、第2リブ63を正極側のタブ群26の側面に接触させ、第1リブ62を負極導電部材51の端面に接触させてもよい。
○ 実施形態や各形態において、図22又は図23に示すように、蓋体14を外面14bから見て、圧力開放弁18は負極導電部材51に重なる位置に配置され、遮蔽部材60は負極導電部材51に載置されていてもよい。また、正極導電部材41又は負極導電部材51(図22又は図23では負極導電部材51)は、タブ側端面12bの長手方向における正極のタブ群26と負極のタブ群36との間を覆う延設部56を備える。そして、正極導電部材41と負極導電部材51とで、三次元領域Rの断面Raの全面を覆う被覆部55が構成されている。
このように構成した場合、遮蔽部材60は、ガス経路に対し、交差する面を有するリブを備えていればよい。そして、第1リブ62及び第2リブ63は、遮蔽部61から蓋体14に向けて立ち上がり、かつ遮蔽部61の内面61eに沿うガス経路に対し交差する外面を有する。
釘刺し試験時に発生したガスは、正極導電部材41及び負極導電部材51で構成された被覆部55に衝突した後、負極導電部材51及び正極導電部材41に沿って圧力開放弁18に向けて流れた後、遮蔽部61の内面61eに沿うガス経路に沿って流れる。また、その他のガスは、第1リブ62や第2リブ63に衝突し、それら第1及び第2リブ62,63に沿って上昇し、各リブ62,63の先端面と蓋体14の内面14aとの隙間を通って、圧力開放弁18に至る。
よって、第1リブ62及び第2リブ63に対するガスの衝突により、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をケース11内に落下させ、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。なお、図示しないが、蓋体14を外面14bから見て、圧力開放弁18は正極導電部材41に重なる位置に配置され、正極導電部材41に載置されていてもよい。
○ 図24(a)に示すように、遮蔽部材66を四角筒状とし、遮蔽部材66の中心軸線Mがタブ側端面12b及び蓋体14の長手方向に延びる状態に、遮蔽部材66をタブ側端面12bに載置し、正極導電部材41と遮蔽部材66と負極導電部材51とで被覆部55を構成する。遮蔽部材66は、電極組立体12のタブ側端面12bに支持される底部に遮蔽部67を備える。遮蔽部材66は、軸方向の一端側(負極導電部材51側)にガス流入口66aを備える。また、遮蔽部材66は、蓋体14と対向する天板68において、軸方向他端側で圧力開放弁18に開口したガス流出口66bを備える。加えて、遮蔽部材66は、内部に経路変更壁66cを備える。経路変更壁66cは、天板68の内面から遮蔽部67に向けて突出した板状であり、経路変更壁66cの突出端と、遮蔽部67との間には隙間がある。なお、経路変更壁66cは、蓋体14の短手方向に長手が延びる形状である。
このように構成した場合、釘刺し試験時に発生したガスは、被覆部55に衝突する。その後、矢印Yに示すように、負極導電部材51に沿って圧力開放弁18に向かうガスは、ガス流入口66aから遮蔽部材66内に流れ込む。ガスは、圧力開放弁18に開口するガス流出口66bに向けて流れるが、遮蔽部材66の天板68に衝突した後、経路変更壁66cによって遮蔽部67に向かうようにガス経路が変更される。その後、ガスは、経路変更壁66cと遮蔽部67との間を流れてガス流出口66bから遮蔽部材66外へ流出する。そして、圧力開放弁18からケース11外へ放出される。
したがって、経路変更壁66cを設けたことにより、遮蔽部材66内では、ガスは天板68と遮蔽部67に衝突する。その結果、遮蔽部67や天板68に対するガスの衝突により、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をケース11内に落下させ、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。また、遮蔽部67や天板68に対するガスの衝突により、ガスの勢いを落として、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をガスから落下させることができる。
なお、図24(b)に示すように、経路変更壁66cは天板68ではなく、遮蔽部67の内面から立設され、経路変更壁66cの突出端と天板68との間、経路変更壁66cと両側の第1リブ62との間に隙間がある。このように構成した場合、ガス流入口66aから遮蔽部材66内に流入したガスを、天板68と遮蔽部67に加え、遮蔽部67と天板68を繋ぐ第1リブ62にも衝突させることができる。
○ 図25に示すように、実施形態や各形態において、蓋体14をプレス加工して蓋体14に一体の遮蔽部材69を設け、この遮蔽部材69を蓋体14の内面14aと、電極組立体12のタブ側端面12bとの間で、正極電極21と負極電極31を短絡させない状態に配置してもよい。なお、遮蔽部材69によって正極電極21と負極電極31を短絡させないために、遮蔽部材69の表面69aを絶縁性樹脂やセラミックのコーティングで覆う。
また、蓋体14に遮蔽部材69を形成することで蓋体14に開いた孔をシート状の弁体77で覆い、弁体77によって圧力開放弁78を設けてもよい。圧力開放弁78の開放圧は、ケース11自体やケース本体13と蓋体14との接合部に亀裂や破断などが生じ得る前に開裂し得る圧力に設定されている。
また、タブ側端面12b及び蓋体14の長手方向において、蓋体14に一体の遮蔽部材69と、負極導電部材51との間に、遮蔽部材60を配置し、タブ側端面12bに載置する。そして、正極導電部材41と、負極導電部材51と、蓋体14に一体の遮蔽部材69と、タブ側端面12bに載置された遮蔽部材60とで被覆部55を構成してもよい。
○ 図26に示すように、実施形態や各形態において、遮蔽部61は、周縁部から中央部に向かうに従い、タブ側端面12bに向かって緩やかに膨出するラウンド形状であってもよい。この場合、第1リブ62が蓋体14の内面14aに当接することで、遮蔽部材60が蓋体14の内面14aと、電極組立体12のタブ側端面12bとの間での変動が規制される。また、ラウンド形状は、図26に示す形状に限らず、遮蔽部61の周縁部から中央部に向かう全体に亘ってタブ側端面12bに向かって膨出する形状であってもよい。
このように構成した場合、釘刺し試験時、圧力開放弁18に向かうガスは、被覆部55における遮蔽部61の外面61aに衝突するが、遮蔽部61がラウンド形状であることから、遮蔽部61がガスによって変形することを抑制できる。
○ 実施形態や各形態において、図27に示すように、二次電池10は、ケース本体13の長側壁13dにケース用リブ73を備えていてもよい。ケース用リブ73は、長側壁13dの長手方向に長手が延びる矩形板状であり、長側壁13dの短手方向に複数ある。また、蓋体14を外面14bから見た場合、ケース用リブ73は、遮蔽部材60の第1リブ62に沿って配置されている。
このように構成した場合、釘刺し試験時、温度上昇によって電極組立体12は積層方向に膨張し、電極組立体12の膨張によってケース11が積層方向に広がるように変形しようとする。しかし、ケース用リブ73によって、ケース11の積層方向への変形を抑止することができる。その結果、遮蔽部材60の第1リブ62の外面と、長側壁13dの内面との間の隙間が広がりにくく、ガスが通過しにくくなる。
○ 実施形態において、図28に示すように、圧力開放弁18を実施形態よりも負極導電部材51寄りに配置してもよい。このように構成した場合、被覆部55における遮蔽部材60に衝突したガスは、衝突により向きを変え、負極導電部材51側に流れた後、遮蔽部61の端縁で屈曲して圧力開放弁18に向かう。このとき、圧力開放弁18が負極導電部材51寄りにあることから、遮蔽部61から圧力開放弁18に向かって屈曲したガスが、蓋体14に衝突しにくくなり、ガスの熱によって蓋体14が溶融することを抑制できる。
○ 図29に示すように、二次電池80は、円筒型であってもよい。二次電池80は、中空円柱状のケース81の内部に、帯状の正極電極82と帯状の負極電極83とがセパレータ84を介して積層し巻回された巻回型の電極組立体85を有する。ケース81は、金属製であり、軸方向一端部が閉鎖され他端部が開放された形状である。ケース81の内部には電解液が注入され、セパレータ84に含浸されている。また、二次電池80は、電極組立体85の軸方向両端に絶縁板86を備える。
二次電池80は、ケース81の開放端に、蓋体87と、この蓋体87の内側に設けられた圧力開放弁88と、を備える。圧力開放弁88は、蓋体87と電気的に接続されており、釘刺し試験時や、内部短絡などによりケース81内の圧力が開放圧に達した場合、圧力開放弁88のディスク板88aが開裂してケース81内の圧力をケース81外へ放出する。
また、二次電池80は、電極組立体85の中心に配置されたセンターピン90を備える。電極組立体85の正極電極82には正極リード91が接続され、負極電極83には負極リード92が接続されている。正極リード91は、一端が正極電極82に固定され、他端が圧力開放弁88に溶接されることにより蓋体87と電気的に接続されている。負極リード92は、一端が負極電極83に固定され、他端がケース81に溶接され、電気的に接続されている。
捲回型の二次電池80において、電極組立体85の軸方向の一端面の外形線と、圧力開放弁88の外形線とを繋ぐ三次元領域Rを備え、この三次元領域Rの断面Raの全面は上述の絶縁板86によって覆われている。よって、この形態では、絶縁板86が被覆部を構成している。
○ 遮蔽部材60は、金属製であってもよい。また、遮蔽部材60が金属製の場合、正極電位の部材(正極導電部材41や正極電極21)と、負極電位の部材(負極導電部材51や負極電極31)との間に絶縁性部材を介在させる。絶縁性部材は、電位を帯びた部材及び遮蔽部材60のいずれか一方に一体化させていてもよいし、両方に一体化されていてもよい。なお、絶縁性部材としては絶縁性樹脂やセラミックのコーティングが挙げられる。
又は、遮蔽部材60が金属製の場合、遮蔽部材60は、正極電位の部材(正極導電部材41や正極電極21)、及び負極電位の部材(負極導電部材51や負極電極31)のうち、いずれか一方に接触する場合は、他方には接触しない状態に配置される。
このように構成した場合、高温高圧のガスによって遮蔽部材60が溶融することを抑制しやすくなる。
○ 遮蔽部材60は、金属製であった場合、蓋体14や各導電部材41,51やその他の部材に対し溶接されて固定されていてもよい。このように構成した場合、溶接箇所に耐熱コートを施すのが好ましい。
○ 負極電極31のタブ35は、電極組立体12の端面のうち、圧力開放弁18のある蓋体14の内面14aに対向したタブ側端面12bとは異なる端面から突出した形状であってもよい。この場合、負極のタブ群36も、タブ側端面12bとは異なる端面に存在し、負極導電部材51も、タブ35の突出した端面から、正極のタブ25が突出したタブ側端面12bに至る屈曲した形状となる。このように構成した場合、被覆部55は、正極導電部材41と、遮蔽部材60と、負極導電部材51のうちタブ側端面12bに至る一部とで構成される。
○ 正極電極21のタブ25及び負極電極31のタブ35は、電極組立体12の端面のうち、圧力開放弁18のある蓋体14の内面14aに対向したタブ側端面12bとは異なる端面から突出した形状であってもよい。この場合、正極のタブ群26及び負極のタブ群36も、タブ側端面12bとは異なる端面に存在し、正極導電部材41及び負極導電部材51もタブ側端面12bとは異なる端面に存在する。
このように構成した場合、タブ側端面12bの全面を覆う形状に拡大された遮蔽部材60がタブ側端面12bに載置され、遮蔽部材60そのものにより、三次元領域Rの断面Raを覆う被覆部55が構成される。
○ 遮蔽部材60において、第1リブ62は、遮蔽部61の長縁部のうちの片方だけから立設されていてもよい。
○ 遮蔽部材60において、第2リブ63は無くてもよいし、第1リブ62も無くてもよい。
○ 実施形態や各形態において、図30に示すように、第2リブ63の遮蔽部61からの突出端は、蓋体14の内面14aに接触していてもよい。このように構成した場合、釘刺し試験時、ガス圧を受けて、遮蔽部材60がタブ側端面12b及び蓋体14の長手方向に沿って遮蔽部材60が移動したとしても、第2リブ63が蓋体14に接触していれば、被覆部55に衝突した後、正極導電部材41に沿って圧力開放弁18に向かうガスを第2リブ63に衝突させることができる。その結果、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をガスから落下させることができる。
○ 実施形態や各形態において、図31又は図32に示すように、蓋体14の長手方向に沿った遮蔽部材60の寸法を、蓋体14の長手方向に沿った圧力開放弁18の寸法と同じ又は僅かに大きくなるようにする。正極導電部材41及び負極導電部材51の短手方向への寸法は、一対の長側壁13dの対向面間の距離、すなわち蓋体14の短手方向への寸法であるケース本体13の開口幅より短い。
正極導電部材41と負極導電部材51と一対の長側壁13dとで囲まれた被覆領域Hは、実施形態より小さくなっている。そして、被覆領域Hは遮蔽部材60によって覆われている。なお、圧力開放弁18の中心位置C1は、正極電極21のタブ25(タブ群26)と負極電極31のタブ35(タブ群36)の中心位置C2とは異なる位置にある。
遮蔽部材60は、第2リブ63を遮蔽部61の両方の縁部に備える。正極導電部材41及び負極導電部材51は、タブ側端面12b及び蓋体14の長手方向において、圧力開放弁18よりも端寄りに配置され、圧力開放弁18を電極組立体12側から覆っていない。その一方で、正極導電部材41及び負極導電部材51は、蓋体14の外面14b側から見て、タブ側端面12bのうち、長手方向の両端側の多くを覆っている。また、正極導電部材41及び負極導電部材51は、蓋体14の外面14b側から見て、タブ側端面12bのうち、蓋体14の短手方向の中央部となる部位を覆っているが、短手方向の両端側を覆っていない。
正極のタブ群26及び負極のタブ群36は、実施形態よりも蓋体14の長手方向端寄りに配置されている。このため、正極側のタブ群26の側面と、タブ群26に対向した第2リブ63の側面との間に隙間Sが形成されている。同様に、蓋体14の長手方向において、負極側のタブ群36の側面と、タブ群36に対向した第2リブ63の側面との間に隙間Sが形成されている。そして、隙間Sを蓋体14側から覆うように、正極導電部材41の先端部を配置し、正極導電部材41をガス衝突部材とする。同様に、隙間Sを蓋体14側から覆うように、負極導電部材51の先端部を配置し、負極導電部材51をガス衝突部材とする。なお、隙間Sは、蓋体14の短手方向の中央部となる部位のみが正極導電部材41及び負極導電部材51の先端部によって覆われている。
なお、正極導電部材41の先端部を第2リブ63に当接又は近接させ、負極導電部材51の先端部を第2リブ63に当接又は近接させる。よって、第2リブ63は、蓋体14の長手方向への遮蔽部材60の移動を規制する移動規制部材として機能する。
そして、正極導電部材41、遮蔽部材60及び負極導電部材51は、タブ側端面12bに沿った三次元領域Rの断面の長手方向全てを覆っている。よって、正極導電部材41、遮蔽部材60及び負極導電部材51は、被覆部55として機能する。
なお、被覆部55は、タブ側端面12bに平行で、かつ一つの平面上に位置しない、正極導電部材41、遮蔽部材60及び負極導電部材51の下面によって、タブ側端面12bに沿った三次元領域Rの断面の長手方向全てをている。ただし、タブ側端面12bに沿った三次元領域Rの断面の長手方向全てを被覆部55で覆うことができれば、被覆部55を構成する正極導電部材41、遮蔽部材60及び負極導電部材51の下面は同じ高さに位置し、一つの平面上に位置していてもよい。
また、三次元領域Rの断面Raうち、蓋体14の短手方向の少なくとも片側は、正極導電部材41、遮蔽部材60及び負極導電部材51によって覆われていなくてもよい。要は、被覆部55は、三次元領域Rの断面Raのうち、蓋体14の短手方向の少なくとも中央部、特に、圧力開放弁18に対向する部分を覆っていればよい。
このように構成した場合、釘刺し試験時、発生したガスは、タブ側端面12bから電極組立体12外へ出て、開裂した圧力開放弁18へ向かう。蓋体14の長手方向においては、タブ側端面12bから出て圧力開放弁18へ直線的に向かうガスを、正極導電部材41、遮蔽部材60又は負極導電部材51に衝突させ、ガスの流れる向きを、圧力開放弁18へ真っ直ぐに向かう経路から外し、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を長くすることができる。
また、蓋体14の短手方向においては、正極導電部材41、遮蔽部材60又は負極導電部材51に衝突したガスが、蓋体14の短手方向に流れるが、この場合であっても、圧力開放弁18に向けて流れるガスを、圧力開放弁18へ真っ直ぐに向かう経路から外し、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を長くすることができる。その結果、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をケース11内に落下させ、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。
○ 樹脂製の遮蔽部材60は、タブ側端面12bに載置されず、接着や溶着等によって蓋体14の内面14aやその他の部材に接合されていてもよい。
○ セパレータ24は、正極電極21と負極電極31の間に1枚ずつ介装されるタイプでなくてもよく、例えば、正極電極21を収容した袋状セパレータであってもよい。
又は、セパレータは長尺状であり、つづら折りされることによって正極電極21と負極電極31の間に介在するタイプでもよい。
○ 蓄電装置は、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置であってもよい。
○ 実施形態や各形態では、二次電池10はリチウムイオン二次電池であったが、これに限られず、ニッケル水素等の他の二次電池であってもよい。要は、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
M…中心軸線、R…三次元領域、Ra…断面、10…蓄電装置としての二次電池、11…ケース、12…電極組立体、12b…端面としてのタブ側端面、14…壁部としての蓋体、14a…内面、14b…外面、18…圧力開放弁、21…電極としての正極電極、25,35…タブ、26…移動規制部材として機能するタブ群、31…電極としての負極電極、36…移動規制部材として機能するタブ群、41…移動規制部材として機能し、かつ被覆部を構成する正極導電部材、51…移動規制部材として機能し、かつ被覆部を構成する負極導電部材、51a…重合部、51b…屈曲部、55…被覆部、60,66…遮蔽部材、61…遮蔽部、62…間隔保持部を構成するリブとしての第1リブ、63…第2リブ、63a…ガス通し孔、64…間隔保持棒、65…邪魔板、66a…ガス流入口、66b…ガス流出口、66c…経路変更壁、74…補強リブ。

Claims (26)

  1. 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
    前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
    電解液と、
    前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
    前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
    前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
    前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
    前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
    前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
    前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され
    前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿って配置される遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面のうち、前記圧力開放弁を囲む場所のいずれかに接触して前記遮蔽部と前記壁部とを隔てる間隔保持部を有し、
    前記間隔保持部は、前記遮蔽部から立設された形状の複数の間隔保持棒であることを特徴とする蓄電装置。
  2. 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
    前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
    電解液と、
    前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
    前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
    前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
    前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
    前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
    前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
    前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され
    前記遮蔽部材は、前記壁部の長手方向に中心軸線が延びる筒状であり、軸方向の一端側の開口にガス流入口を備えるとともに、軸方向他端側において前記圧力開放弁に開口したガス流出口を備え、
    前記遮蔽部材は、前記ガス流入口から前記ガス流出口までのガス経路上に位置する経路変更壁を備えることを特徴とする蓄電装置。
  3. 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
    前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
    電解液と、
    前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
    前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
    前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
    前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
    前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
    前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
    前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され
    前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿って配置される遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面のうち、前記圧力開放弁を囲む場所のいずれかに接触して前記遮蔽部と前記壁部とを隔てる間隔保持部を有し、
    前記正極導電部材及び前記負極導電部材のいずれか一方は、前記壁部の外面から見て前記壁部及び前記遮蔽部と重なる重合部を含み、
    前記一方の導電部材における前記重合部を前記圧力開放弁に向けて屈曲させた屈曲部を備えることを特徴とする蓄電装置。
  4. 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
    前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
    電解液と、
    前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
    前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
    前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
    前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
    前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
    前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
    前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され
    前記壁部の内面と前記電極組立体の端面との間に、前記壁部の長手方向に沿う前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材を備えることを特徴とする蓄電装置。
  5. 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
    前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
    電解液と、
    前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
    前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
    前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
    前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
    前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
    前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
    前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され
    前記遮蔽部材は、前記ケースの内面から離間していることを特徴とする蓄電装置。
  6. 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
    前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
    電解液と、
    前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
    前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
    前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
    前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
    前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
    前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
    前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され
    前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に載置されていることを特徴とする蓄電装置。
  7. 前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿って配置される遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面のうち、前記圧力開放弁を囲む場所のいずれかに接触して前記遮蔽部と前記壁部とを隔てる間隔保持部を有する請求項4〜請求項6のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
  8. 前記間隔保持部は、前記遮蔽部から前記壁部に向けて立ち上がり、
    かつ前記遮蔽部の面方向に沿うガス経路に対し交差する面を有する第1リブである請求項3又は請求項7に記載の蓄電装置。
  9. 前記第1リブは、前記壁部の長手方向に沿って延びる前記遮蔽部の一対の縁部から立設されている請求項に記載の蓄電装置。
  10. 前記遮蔽部材は、前記壁部の短手方向に沿って延びる前記遮蔽部の縁部から前記壁部に向けて立設した第2リブをさらに備える請求項又は請求項に記載の蓄電装置。
  11. 前記第2リブはガス通し孔を備える請求項10に記載の蓄電装置。
  12. 前記遮蔽部と前記第1リブに繋がる補強リブを備える請求項〜請求項11のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
  13. 前記遮蔽部材を前記電極組立体側から前記壁部の内面に向けて見た場合、前記第1リブは前記遮蔽部の外形線で画定される面内に存在する請求項〜請求項12のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
  14. 前記遮蔽部材は、前第2リブを前記圧力開放弁から前記正極導電部材寄りに備え、前記壁部の長手方向及び面方向に沿って前記正極導電部材側から前記圧力開放弁に向かうガスの経路を正極側ガス排出経路とし、前記壁部の長手方向及び面方向に沿って前記負極導電部材側から前記圧力開放弁に向かうガスの経路を負極側ガス排出経路とした場合、前記正極側ガス排出経路において前記ガスに対して生じる流路抵抗は、前記負極側ガス排出経路において前記ガスに対して生じる流路抵抗より大きい請求項10又は請求項11に記載の蓄電装置。
  15. 前記正極側ガス排出経路の流路断面積は、前記負極側ガス排出経路の流路断面積より小さい請求項14に記載の蓄電装置。
  16. 第2リブにおいて、前記遮蔽部からの突出端の位置は、前記正極導電部材を前記壁部寄りに越えた位置にある請求項14又は請求項15に記載の蓄電装置。
  17. 第2リブの前記遮蔽部からの突出端は、前記壁部の内面から離間している請求項16に記載の蓄電装置。
  18. 前記正極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記負極電極の前記タブを積層方向に集めたタブ群である請求項に記載の蓄電装置。
  19. 前記正極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記負極導電部材である請求項に記載の蓄電装置。
  20. 前記遮蔽部材は、前記壁部の外面から見て各極性の前記タブと重なり、かつ前記壁部の長手方向に沿って各タブを覆う邪魔板を備える請求項1〜請求項19のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
  21. 前記壁部の長手方向における前記圧力開放弁の中心位置は、前記壁部の長手方向における前記正極電極と前記負極電極のタブ間の中心位置よりも前記負極導電部材寄りにある請求項1〜請求項20のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
  22. 前記壁部の長手方向における、前記正極電極のタブと前記第2リブとの間に隙間を有するとともに、前記隙間を前記壁部側から覆うガス衝突部材を備える請求項10、請求項11、及び請求項14〜請求項17のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
  23. 前記遮蔽部材は金属製である請求項1〜請求項22のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
  24. 前記遮蔽部材は耐熱性を有する請求項1〜請求項23のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
  25. 前記遮蔽部材の内面は平坦面状である請求項1〜請求項24のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
  26. 前記遮蔽部材は、前記壁部から延設されている請求項〜請求項25のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
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