JPWO2016185867A1 - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

電池蓋が捲回群側に変形しても開裂弁から安定してガスを排出することができる。本発明の角形二次電池１００は、電池缶１の開口部１１側に扁平捲回群３の湾曲面部３ａを配置し、開口部１１を開裂弁８１と注液口８２とを有する電池蓋８で密封する角形二次電池であって、少なくとも注液口８２と開裂弁８１との間で電池蓋８に配置され、開裂弁８１よりも湾曲面部３ａ側に対向面が位置する凸部５４Ａを有することを特徴とする。

Description

本発明は、ガス排出弁を有する角形二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池等の角形二次電池では、アルミニウム等の金属により形成された電池缶内に発電要素である捲回電極群が収納され、電解液が注入されている。電池缶は、周側面と底面を有し、上部の一面が開口されている。周側面は、通常、一対の幅広側面と、この幅広側面に連結された一対の幅狭側面とを有する断面矩形状に形成されている。電池缶の上部開口部は、捲回群が収容された後、正極および負極の外部端子が設けられた電池蓋により封口され、電池蓋の注液口から電池缶内に電解液が注入される。電池蓋は、正・負極外部端子とは絶縁されている。電池缶および電池蓋は、正極または負極とは電位が相違し、極性を持たない中性である。

電池蓋には、開裂弁が設けられている。開裂弁は、電池缶の内圧が増加した際に開裂することで電池缶内のガスを排出して内圧を減少させる。開裂弁によるガス排出を安定化させることで、電池の安全を高めることができる。ガス排出の安定化を目的として、例えば電池蓋及び開裂弁と捲回群との間に開裂弁を覆うようにガスの流路となる複数の開口部を有した絶縁体を設ける技術が提案されている（特許文献１）。

特開2013-025882号公報

上記特許文献１に示す技術の場合、電池蓋の変形が無い状態では、ガス発生時に安定してガス排出を行うことが出来る。しかしながら、電池蓋が捲回群側に変形した場合はガスの流路となる複数の開口部を有した絶縁体が捲回群に押し付けられて、ガスの流路となる複数の開口部のほとんどが捲回群によってふさがれてしまうので、ガスが流れなくなってしまう。また、特許文献１のガス排出安定化構造を有していない、通常の構成の電池においては、電池蓋が捲回群側に変形して電池蓋の開裂弁が捲回群に当接した場合に、捲回群によって開裂弁が塞がれてしまい、ガス排出ができない状態となってしまう。

このような電池蓋の変形は、例えば電池が蓋側から圧縮された場合に生じる。角形電池では、電池蓋の特に開裂弁や注液口周囲が変形しやすく、特に複数の電池が組み合わされたモジュールにおいては電池蓋の中央に備えられた開裂弁に対してガス排出用ダクトを接続するため、モジュールが事故等で変形した場合にはガス排出用ダクトを通じて電池蓋が変形する可能性が高い。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池蓋が捲回群側に変形しても開裂弁から安定してガスを排出することができる角形二次電池を提供することである。

上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、電池缶の開口部側に扁平捲回群の湾曲面部を配置し、前記開口部を開裂弁と注液口とを有する電池蓋で密封する角形二次電池であって、少なくとも前記注液口と前記開裂弁との間で前記電池蓋に配置され、前記開裂弁よりも前記湾曲面部側に対向面が位置する凸部を有することを特徴とする。

本発明によれば、電池蓋が捲回群側に変形したとしても、凸部の対向面が捲回群の湾曲面部に当接するので、開裂弁が捲回群によって塞がれてしまうのを防ぐことができる。したがって、扁平捲回群のガス噴出部分から開裂弁までのガス流路が確保され、開裂弁から安定してガスを排出することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

角形二次電池の外観斜視図。 角形二次電池の分解斜視図。 捲回電極群の分解斜視図。 実施例１における角形二次電池の内部構造を説明する斜視図。 実施例１における絶縁板の構造を説明する図。 実施例１における組電池へのガス排出用ダクトの組付状態を説明する図。 実施例２における絶縁板の構造を説明する図。 実施例３における絶縁板の構造を説明する図。 実施例４における絶縁板の構造を説明する図。 実施例５における電池蓋の構造を説明する図。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

［実施例１］
本実施例では、本発明を適用した角形二次電池１００の例を説明する。
図１は、角形二次電池の外観斜視図、図２は、角形二次電池の分解斜視図である。
角形二次電池１００は、金属製の電池缶１と電池蓋８を備える。電池缶１は、一対の長辺部と一対の短辺部とを有する長方形の底面１２と、底面１２の一対の長辺部に連続して相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面１３と、底面１２の一対の短辺部に連続して相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面１４とを有しており、底面１２に対向する上部には開口部１１が形成されている。

電池缶１内には、扁平状の捲回群３が収納され、電池缶１の開口部１１が電池蓋８によって密封されている。電池蓋８は、開口部１１を閉塞する大きさを有する平面視略長方形の平板形状を有しており、電池蓋８の周端縁が開口部１１の開口端縁に溶接される。電池蓋８には、外部端子である正極端子７Ａと、負極端子７Ｂが設けられており、正極端子７Ａと負極端子７Ｂを介して扁平捲回群３に充電され、また外部負荷に電力が供給される。正極端子７Ａと負極端子７Ｂは、電池蓋８の長手方向一方側と他方側に離れて配置されている。電池蓋８には、開裂弁８１が一体的に設けられている。開裂弁８１は、電池容器内の圧力が上昇すると、開裂して電池缶１内のガスが排出され、電池缶１内の圧力が低減される。これによって、角形二次電池１００の安全性が確保される。開裂弁８１は、電池蓋８の長手方向中央の位置に配置されている。

電池缶１内には、絶縁保護フィルム２を介して扁平捲回群３が収容されている。扁平捲回群３は、扁平状に捲回されているため、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲面部と、これら一対の湾曲面部の間に連続して形成される平坦面部とを有している。扁平捲回群３は、捲回軸方向が電池缶１の横幅方向に沿うように、一方の湾曲面部側から電池缶１内に挿入されて、他方の湾曲面部側が開口部１１側に配置される。

扁平捲回群３の正極金属箔露出部３４ｃは、正極集電板４Ａを介して正極端子７Ａと電気的に接続されている。また、扁平捲回群３の負極金属箔露出部３２ｃは、負極集電板４Ｂを介して負極端子７Ｂと電気的に接続されている。これにより、正極集電板４Ａおよび負極集電板４Ｂを介して扁平捲回群３から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板４Ａおよび負極集電板４Ｂを介して扁平捲回群３へ外部発電電力が供給され充電される。

正極集電板４Ａと負極集電板４Ｂ、及び、正極端子７Ａと負極端子７Ｂを、それぞれ電池蓋８から電気的に絶縁するために、ガスケット６および正極絶縁板５Ａ、負極絶縁板５Ｂが電池蓋８に設けられている。正極端子７Ａおよび正極集電板４Ａの形成素材としては、例えばアルミニウム合金が挙げられ、負極端子７Ｂおよび負極集電板４Ｂの形成素材としては、例えば銅合金が挙げられる。また、ガスケット６の形成素材としては、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材が挙げられる。

また、電池蓋８には、電池缶１内に電解液を注入するための注液口８２が設けられている。注液口８２は、正極端子７Ａと開裂弁８１の間に位置している。注液口８２は、電解液を電池缶１内に注入した後、注液栓８３により封止される。ここで、電池缶１内に注入される電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。

正極端子７Ａ、負極端子７Ｂは、外部に露出してバスバー等に溶接接合される矩形形状の端子頭部７１Ａ、７１Ｂを有している。端子頭部７１Ａ、７１Ｂの下面には軸部７３Ａ、７３Ｂがそれぞれ突出して設けられている。軸部７３Ａ、７３Ｂは、電池蓋８の開口部８Ａ、８Ｂに挿通されて正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂの正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂよりも電池缶１の内部側に突出し、先端がかしめられ、正極端子７Ａ、負極端子７Ｂと、正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂを電池蓋８に一体に固定している。正極端子７Ａと電池蓋８との間、及び負極端子７Ｂと電池蓋８との間には、それぞれガスケット６が介在されており、正極集電板４Ａと電池蓋８との間、及び負極集電板４Ｂと電池蓋８との間には、それぞれ正極絶縁板５Ａと負極絶縁板５Ｂが介在されている。

正極集電板４Ａ、負極集電板４Ｂは、電池蓋８の下面に対向して平行に配置される矩形板状の正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂと、正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂの側端で折曲されて、電池缶１の幅広側面１３に沿って底面１２側に向かって延出し、捲回群３の正極金属箔露出部３４ｃ、負極金属箔露出部３２ｃに接続される正極側接続端部４２Ａ、負極側接続端部４２Ｂを有している。正極集電板基部４１Ａ、負極集電板基部４１Ｂには、軸部７３Ａ、７３Ｂが挿通される正極側開口穴４３Ａ、負極側開口穴４３Ｂがそれぞれ形成されている。

扁平捲回群３の扁平面に沿う方向でかつ扁平捲回群３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として扁平捲回群３の周囲には絶縁保護フィルム２が巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、扁平捲回群３の扁平面と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として巻き付けることができる長さを有している。

図３は、実施例１における捲回群の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
扁平捲回群３は、負極電極３２と正極電極３４を間にセパレータ３３、３５を介して扁平状に捲回することによって構成されている。捲回群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外側にセパレータ３３、３５が捲回される。セパレータ３３、３５は、正極電極３４と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。

負極電極３２の負極合剤層３２ｂが塗布された部分は、正極電極３４の正極合剤層３４ｂが塗布された部分よりも幅方向に大きく、これにより正極合剤層３４ｂが塗布された部分は、必ず負極合剤層３２ｂが塗布された部分に挟まれるように構成されている。正極金属箔露出部３４ｃ、負極金属箔露出部３２ｃは、平面部分で束ねられて溶接等により接続される。尚、セパレータ３３、３５は幅方向で負極合剤層３２ｂが塗布された部分よりも広いが、正極金属箔露出部３４ｃ、負極金属箔露出部３２ｃで端部の金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。

正極電極３４は、正極金属箔の両面に正極活物質合剤を塗工した正極合剤層３４ｂを有し、正極金属箔の幅方向一方側の端部には、正極活物質合剤を塗工しない正極金属箔露出部３４ｃが設けられている。負極電極３２は、負極金属箔の両面に負極活物質合剤を塗工した負極合剤層３２ｂを有し、負極金属箔の幅方向他方側の端部には、負極活物質合剤を塗工しない負極金属箔露出部３２ｃが設けられている。正極金属箔露出部３４ｃと負極金属箔露出部３２ｃは、金属箔の箔表面が露出した領域であり、捲回軸方向の一方側と他方側の位置に配置されるように捲回される。

負極電極３２に関しては、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔（負極金属箔）の両面に溶接部（負極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ７０μｍの負極電極３２を得た。

尚、本実施例では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ_２等）、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。

正極電極３４に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練した正極合剤を作製した。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極金属箔）の両面に溶接部（正極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、アルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ９０μｍの正極電極３４を得た。

また、本実施例では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。

また、本実施例では、正極電極、負極電極における塗工部の結着材としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。また、軸芯としては例えば、正極金属箔、負極金属箔、セパレータ３３、３５のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。

図４は、実施例１における角形二次電池の内部構造を説明する斜視図、図５は、実施例１における絶縁板の構造を説明する図である。図５（ａ）は、正極絶縁板と負極絶縁板の斜視図、図５（ｂ）は、図１のＡ−Ａ線断面図である。

正極絶縁板５Ａおよび負極絶縁板５Ｂは、電池蓋８の開裂弁８１の方向に向かって延伸された形状となっており、扁平捲回群３の湾曲面部３ａに対面する凸部５４Ａ、５５Ａ、５４Ｂを有している。正極絶縁板５Ａは、図４に示すように、電池蓋８と正極集電板４Ａの間に基端が介在され、電池蓋８に沿って電池蓋８の長手方向中央に向かって延伸し、先端が開裂弁１０に隣接する位置に配置されている。そして、負極絶縁板５Ｂは、電池蓋８と負極集電板４Ｂの間に基端が介在され、電池蓋８に沿って電池蓋８の長手方向中央に向かって延伸し、先端が開裂弁８１に隣接する位置に配置されている。

正極絶縁板５Ａは、図５（ａ）に示すように、電池蓋８に沿って延びる長方形の平板部５１Ａを有している。平板部５１Ａには、正極端子７Ａの軸部７３Ａを挿通させるための端子用開口部５２Ａと、電池蓋８の注液口８２に連通する注液用開口部５３Ａが形成されている。そして、正極絶縁板５Ａには、本発明の特徴的な構成である凸部５４Ａ、５５Ａが設けられている。

負極絶縁板５Ｂは、電池蓋８に沿って延びる長方形の平板部５１Ｂを有している。平板部５１Ｂには、図５（ａ）に示すように、負極端子７Ｂの軸部７３Ｂが貫通するための端子用開口部５２Ｂが形成されている。そして、負極絶縁板５Ｂには、本発明の特徴的な構成である凸部５４Ｂが設けられている。

凸部５４Ａ、５５Ａ、５４Ｂは、正極集電板４Ａと電池蓋８との間の間に設けられた絶縁部材である正極絶縁板５Ａ、および負極集電板４Ｂと電池蓋８との間に設けられた絶縁部材である負極絶縁板５Ｂの一部であり、平板部５１Ａ、５１Ｂに一体に設けられている。凸部５４Ａ、５５Ａ、５４Ｂは、平板部５１Ａ、５１Ｂから突出しており、湾曲面部３ａに対向する対向面が開裂弁８１よりも湾曲面部３ａ側に位置している。本実施例では、凸部５４Ａ、５５Ａ、５４Ｂは、電池蓋８が変形する前の通常状態においてすでに湾曲面部３ａに当接している構成となっているが、かかる通常状態では所定の間隙を有して対向する構成としてもよい。

凸部５４Ａ、５５Ａ、５４Ｂは、対向面の幅が扁平捲回群３の厚さよりも小さくなっている。そして、本実施例では、互いに同じ突出高さと幅を有している。凸部５４Ａ、５５Ａ、５４Ｂは、周囲より出っ張った部分がある状態のみを指すのではなく、凹みを有するものなど高い部分と低い部分との高低差があり、扁平捲回群３に当接したときにガスの流路となる空間を有することができる形状を指す。

凸部５４Ａは、図４に示すように、開裂弁８１と注液口８２との間の位置で開裂弁８１の側方に隣接して位置するように、注液用開口部５３Ａよりも平板部５１Ａの先端側に設けられている。そして、凸部５５Ａは、注液口８２と正極集電板４Ａとの間に位置するように、注液用開口部５３Ａと端子用開口部５２Ａとの間の位置に設けられている。凸部５４Ｂは、負極集電板４Ｂと開裂弁８１との間の位置で開裂弁８１の側方に隣接して位置するように、平板部５１Ｂの先端と端子用開口部５２Ｂとの間に亘って設けられている。

上述のように、凸部５４Ａ、５５Ａ、５４Ｂは、扁平捲回群３の湾曲面部３ａに対向して配置されており、特に、正極絶縁板５Ａの凸部５４Ａと負極絶縁板５Ｂの凸部５４Ｂは、開裂弁８１の両側の隣接した位置にそれぞれ配置されている。したがって、例えば角形二次電池１００に衝撃が加えられて、電池蓋８が扁平捲回群３側に変形したとしても、電池蓋８が扁平捲回群３と当接して開裂弁８１が扁平捲回群３によって閉塞されてしまうのを防ぐことができる。したがって、電池缶１内のガスが開裂弁８１に至るまでのガス流路を開裂弁８１の両側に確保して、開裂弁８１からガスを安定して排出させることができる。

また、凸部５５Ａは、正極集電板４Ａの正極集電板基部４１Ａに隣接する位置に基端が配置されているので、電池蓋８が扁平捲回群３側に変形したとしても、正極集電板基部４１Ａと扁平捲回群３の湾曲面部３ａとのクリアランスを保つことができる。したがって、正極集電板４Ａの正極集電板基部４１Ａが扁平捲回群３に当たることで発生する短絡事象の発生を抑制することができる。

正極絶縁板５Ａおよび負極絶縁板５Ｂの材質は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル等の樹脂であり、電池蓋８と扁平捲回群３の間で突っ張るため、高剛性のものが好ましい。

なお、本実施例では、開裂弁８１の両側に凸部５４Ａ、５４Ｂを設けて、開裂弁８１の両側に流路を確保する場合を例に説明したが、電池蓋８の変形時に開裂弁８１への流路を確保できれば良いので、開裂弁８１の片側に隣接した位置にのみ設けても良い。電池蓋８は、注液口８２の部分の剛性が低下して変形しやすくなっているので、凸部を開裂弁８１のいずれか一方側に設ける場合には、注液口８２が設けられている側、すなわち、本実施例では開裂弁８１の正極側に隣接した位置に凸部５４Ａを設けることが好ましい。

また、本実施例では、正極絶縁板５Ａの凸部５４Ａ、５５Ａと平板部５１Ａ、および、負極絶縁板５Ｂと凸部５４Ｂは、それぞれ一体部品であるが、凸部と平板部は別体の部品であっても良い。別体の部品である場合、材質の自由度を高くすることができ、凸部分にあたる部品の材質は金属（例えばアルミニウム）であっても良く、剛性の高いものを選択することが出来る。別部品である場合、凸部分にあたる部品は材質が樹脂であれば例えば一体成形、金属であれば溶接などで電池蓋８に配置される。

図６は、実施例１における組電池へのガス排出用ダクトの組付状態を説明する図であり、図６(ａ)は、全体斜視図、図６(ｂ)は、ガス排出用ダクトの配置イメージを示す正面図である。

本発明が適用される角形二次電池１００を複数組み合わせてなる組電池のモジュールは、角形二次電池１００の開裂弁８１から排出されたガスを安全に指定の場所に排出するためにガス排出用ダクト１０１を有している。ガス排出用ダクト１０１には、高温のガスに耐える耐熱性の高い材質のものとして、例えば鉄などの金属製のものを用いることが多い。金属製のガス排出用ダクト１０１は、樹脂製のものと比較して剛性が高いので、例えば車両に搭載されたモジュールが事故等で変形した場合には、ガス排出用ダクト１０１を通じて電池蓋８が押され、電池蓋８が扁平捲回群３側に変形する可能性がある。

そのような変形が生じた場合、電池蓋８のガス排出用ダクト１０１が当接するダクト当接部が大きく変形することになる。本発明では、電池蓋８の少なくともガス排出用ダクト１０１が当接するダクト当接部の裏側に、正極絶縁板５Ａおよび負極絶縁板５Ｂの凸部５４Ａ、５４Ｂを配置しているので、電池蓋８の開裂弁８１が扁平捲回群３に当接して塞がれるのを防ぐことができ、電池缶１内部のガスを効果的に排出するための流路を確保することができる。

［実施例２］
図７は、実施例２における絶縁板の構造を説明する図である。なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。本実施例において特徴的なことは、正極側の絶縁板と負極側の絶縁板を一つの部品で一体に形成したことである。開裂弁８１の両側に設けられた凸部５４Ａ、５４Ｂは、絶縁板２０５を介して互いに接続されて連設されている。

絶縁板２０５は、電池蓋８の下面に対向して平行に配置される長方形の平板部２５１を有している。平板部２５１は、電池蓋８と正極集電板４Ａの間に一方端部が介在され、他方端部が電池蓋８と負極集電板４Ｂの間に介在される。そして、平板部２５１の長手方向中央位置には、電池蓋８の開裂弁８１に連通する開裂弁用開口部２５３Ｂが形成されている。絶縁板２０５には、凸部５４Ａ、５４Ｂ、５５Ａが設けられている。凸部５４Ａと凸部５４Ｂは、開裂弁８１の両側の隣接した位置に配置されるように、開裂弁用開口部２５３Ｂを間に介して一方側と他方側に分かれて設けられている。

本実施例によれば、実施例１の構成のように絶縁板を正極側と負極側に分けた二つの部品とするのではなく、一体とした一つの部品で構成するので、実施例１の構成よりも部品点数を削減でき、組み立て性に優れる、という効果を有する。そして、実施例１と同様に、例えば角形二次電池１００に衝撃が加えられて電池蓋８が扁平捲回群３側に変形したとしても、電池蓋８の開裂弁８１が扁平捲回群３と当接して閉塞されてしまうのを防ぐことができ、電池缶１内のガスが開裂弁８１に至るまでのガス流路を開裂弁８１の両側に確保して、開裂弁８１からガスを安定して排出させることができる。

絶縁板の材質は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル等の樹脂であり、電池蓋８と扁平捲回群３の間で突っ張るため、高剛性のものが好ましい。

また、本実施例では、絶縁板２０５の凸部５４Ａ、５４Ｂ、５５Ａと平板部２５１は、一体の部品であるが、別体の部品で構成しても良い。別体の部品とすることによって、材質の自由度を高くすることができ、例えば凸部５４Ａ、５４Ｂ、５５Ａを構成する部品の材質は金属（例えばアルミニウム）であっても良く、剛性の高いものを選択することが出来る。別部品である場合、凸部を構成する部品は、材質が樹脂であれば一体成形など、金属であれば溶接などで電池蓋８に配置される。

［実施例３］
図８は、実施例３における絶縁板の構造を説明する図である。なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。本実施例において特徴的なことは、凸部を平行に複数本設けたことである。

本実施例では、絶縁板を正極絶縁板３０５Ａと負極絶縁板３０５Ｂの二つの部品によって構成した場合を代表して説明するが、実施例２のように、絶縁板を一つの部品によって構成した場合についても適用することができる。

正極絶縁板３０５Ａは、電池蓋８と正極集電板４Ａの間に基端が介在され、電池蓋８の下面に沿って電池蓋８の長手方向中央に向かって延伸し、先端が開裂弁１０に隣接する位置に配置される。そして、負極絶縁板３０５Ｂは、電池蓋８と負極集電板４Ｂの間に基端が介在され、電池蓋８の下面に沿って電池蓋８の長手方向中央に向かって延伸し、先端が開裂弁８１に隣接する位置に配置される。

正極絶縁板３０５Ａと負極絶縁板３０５Ｂには、凸部３５４Ａ、３５５Ａ、３５４Ｂが一体に設けられている。凸部３５４Ａ、３５５Ａ、３５４Ｂは、平板部５１Ａ、５１Ｂからそれぞれ扁平捲回群３の湾曲面部３ａに向かって突出して設けられており、湾曲面部３ａに対向する対向面が開裂弁８１よりも湾曲面部３ａ側に位置している。本実施例では、凸部３５４Ａ、３５５Ａ、３５４Ｂは、電池蓋８が変形する前の通常状態においてすでに湾曲面部３ａに当接している構成となっているが、かかる通常状態では所定の間隙を有して対向する構成としてもよい。

凸部３５４Ａは、開裂弁８１と注液口８２との間の位置で開裂弁８１の側方に隣接して位置するように、注液用開口部５３Ａよりも平板部５１Ａの先端側に設けられている。そして、凸部３５５Ａは、注液口８２と正極集電板４Ａとの間に位置するように、注液用開口部５３Ａと端子用開口部５２Ａとの間の位置に設けられている。凸部３５４Ｂは、負極集電板４Ｂと開裂弁８１との間の位置で開裂弁８１の側方に隣接して位置するように、平板部５１Ｂの先端と端子用開口部５２Ｂとの間に亘って設けられている。

凸部３５４Ａ、３５５Ａ、３５４Ｂは、図８（ｂ）に示すように、対向面の幅が扁平捲回群３の厚さよりも小さくなっている。そして、正極絶縁板３０５Ａの短手方向および負極絶縁板３０５Ｂの短手方向に所定間隔をおいて複数本設けられている。凸部３５４Ａ、３５５Ａ、３５４Ｂは、本実施例では、互いに同じ突出高さと幅を有している。

例えば実施例１のように凸部が１本のみの場合に、より大きく電池蓋８が変形すると、凸部が扁平捲回群３の湾曲面部３ａに食い込んでしまい、変形した扁平捲回群３によってガス排出流路が狭められてしまう可能性がある。しかしながら、食い込みを防止するために対向面を大きくすると、扁平捲回群３の湾曲面部３ａと電池蓋８との間に形成される空間の断面積が狭くなり、ガス排出流路が狭くなってしまう。

これに対して、本実施例では、凸部３５４Ａ、３５５Ａ、３５４Ｂを、正極絶縁板３０５Ａの短手方向および負極絶縁板３０５Ｂの短手方向に所定間隔をおいて複数本設けているので、これら凸部３５４Ａ、３５５Ａ、３５４Ｂが扁平捲回群３に食い込むのを抑制でき、ガス排出流路が狭められてしまうのを防ぐことができる。凸部３５４Ａ、３５５Ａ、３５４Ｂは、平行に延在する複数本の間にガスを通過させて開裂弁８１に至るまでのガス流路を確保し、開裂弁８１からガスを安定して排出させることができる。凸部３５４Ａ、３５５Ａ、３５４Ｂの本数や配置間隔は、扁平捲回群３への食い込みを抑制し、かつ、ガス排出流路を確保できるものであればよく、本実施例の構成に限定されるものではない。

［実施例４］
図９は、実施例４における絶縁板の構造を説明する図である。なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。本実施例において特徴的なことは、凸部の対向面と平板部との間に空間を設けたことである。

本実施例では、絶縁板を正極絶縁板４０５Ａと負極絶縁板４０５Ｂの二つの部品によって構成した場合を代表して説明するが、実施例２のように、絶縁板を一つの部品によって構成した場合についても適用することができる。

正極絶縁板４０５Ａは、電池蓋８と正極集電板４Ａの間に基端が介在され、電池蓋８の下面に沿って電池蓋８の長手方向中央に向かって延伸し、先端が開裂弁８１に隣接する位置に配置される。そして、負極絶縁板４０５Ｂは、電池蓋８と負極集電板４Ｂの間に基端が介在され、電池蓋８の下面に沿って電池蓋８の長手方向中央に向かって延伸し、先端が開裂弁８１に隣接する位置に配置される。

正極絶縁板４０５Ａと負極絶縁板４０５Ｂには、凸部４５４Ａ、４５５Ａ、４５４Ｂが一体に設けられている。凸部４５４Ａ、４５５Ａ、４５４Ｂは、平板部５１Ａ、５１Ｂからそれぞれ扁平捲回群３の湾曲面部３ａに向かって突出して設けられており、湾曲面部３ａに対向する対向面が開裂弁８１よりも湾曲面部３ａ側に位置している。本実施例では、凸部４５４Ａ、４５５Ａ、４５４Ｂは、電池蓋８が変形する前の通常状態においてすでに湾曲面部３ａに当接している構成となっているが、かかる通常状態では所定の間隙を有して対向する構成としてもよい。

凸部４５４Ａは、開裂弁８１と注液口８２との間の位置で開裂弁８１の側方に隣接して位置するように、注液用開口部５３Ａよりも平板部５１Ａの先端側に設けられている。そして、凸部４５５Ａは、注液口８２と正極集電板４Ａとの間に位置するように、注液用開口部５３Ａと端子用開口部５２Ａとの間の位置に設けられている。凸部４５４Ｂは、負極集電板４Ｂと開裂弁８１との間の位置で開裂弁８１の側方に隣接して位置するように、平板部５１Ｂの先端と端子用開口部５２Ｂとの間に亘って設けられている。

凸部４５４Ａ、４５５Ａ、４５４Ｂには、正極絶縁板４０５Ａおよび負極絶縁板４０５Ｂの長手方向に沿って延在して長手方向一方側の端面と長手方向他方側の端面との間を連通する連通路４５６Ａ、４５７Ａ、４５６Ｂが形成されている。連通路４５６Ａ、４５７Ａ、４５６Ｂは、正極絶縁板４０５Ａ、負極絶縁板４０５Ｂを金型成形する際に、平板部５１Ａ、５１Ｂ側から凸部４５４Ａ、４５５Ａ、４５４Ｂ内に突出して配置されるオス型によって形成される。

連通路４５６Ａ、４５７Ａ、４５６Ｂによって、凸部４５４Ａ、４５５Ａ、４５４Ｂの各対向面と平板部５１Ａ、５１Ｂとの間には空間を有している。かかる空間は、電池蓋８の開裂弁８１と扁平捲回群３の湾曲面部３ａとの間に形成される空間と、電池缶１の幅狭側面１４と扁平捲回群３の捲回軸方向の端面との間に形成される空間とを繋いでいる。この空間は、電池蓋８の変形によって捲回群３により狭められてしまうことがなく、ガス排出流路を確保することができ、開裂弁８１からガスを安定して排出させることができる。

例えば実施例１、２の構成では、より大きく電池蓋８が変形すると凸部５４Ａ、５５Ａ、５４Ｂが捲回群３に食い込んでしまい、変形した捲回群３により電池蓋８との間のガス排出流路が狭められてしまうおそれがある。これに対して、本実施例では、凸部４５４Ａ、４５５Ａ、４５４Ｂの連通路４５６Ａ、４５７Ａ、４５６Ｂによって空間が確保され、電池缶１内における開裂弁８１までのガス流路が確保される。

［実施例５］
図１０は、実施例５における電池蓋の構造を説明する図である。なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。本実施例において特徴的なことは、凸部を電池蓋に設けたことである。

本実施例では、不図示の正極絶縁板は、正極集電板基部４１Ａと電池蓋８との間に介在される大きさを有し、負極絶縁板は、負極集電板基部４１Ｂと電池蓋８との間に介在される大きさを有する。

電池蓋８には凸部５５４Ａ、５５５Ａ、５５４Ｂが一体に設けられている。凸部５５４Ａ、５５５Ａ、５５４Ｂは、電池蓋８の下面５５１から扁平捲回群３の湾曲面部３ａに向かって突出して設けられており、湾曲面部３ａに対向する対向面が開裂弁８１よりも湾曲面部３ａ側に位置している。本実施例では、凸部５５４Ａ、５５５Ａ、５５４Ｂは、電池蓋８が変形する前の通常状態においてすでに湾曲面部３ａに当接している構成となっているが、かかる通常状態では所定の間隙を有して対向する構成としてもよい。

凸部５５４Ａは、開裂弁８１の側方に隣接して位置するように開裂弁８１と注液口８２との間に設けられている。そして、凸部５５５Ａは、注液口８２と開口部８Ａとの間の位置に設けられている。凸部５５４Ｂは、開裂弁８１の側方に隣接して位置するように、開裂弁８１と開口部８Ｂの間の位置に設けられている。

上述のように、凸部５５４Ａ、５５５Ａ、５５４Ｂは、扁平捲回群３の湾曲面部３ａに対向して配置されており、特に、正極絶縁板５Ａの凸部５５４Ａと負極絶縁板５Ｂの凸部５５４Ｂは、開裂弁８１の両側の隣接した位置にそれぞれ配置されている。したがって、例えば角形二次電池１００に衝撃が加えられて、電池蓋８が扁平捲回群３側に変形したとしても、電池蓋８が扁平捲回群３と当接して開裂弁８１が扁平捲回群３によって閉塞されてしまうのを防ぐことができる。したがって、電池缶１内のガスが開裂弁８１に至るまでのガス流路を確保して、開裂弁８１からガスを安定して排出させることができる。

本実施例によれば、上述の各実施例のように凸部を有する部品を配置して電池蓋８に凸部を配置する場合と比べて、電池蓋８に凸部５５４Ａ、５５５Ａ、５５４Ｂを成形するだけでよく、簡単に凸部を配置することが出来る。また、凸部を別途設ける場合と比較して部品点数を減らすことができ、組み立て易さを向上できる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００ 角形二次電池
１０１ ガス排出用ダクト
１ 電池缶
３ 扁平捲回群
３ａ 湾曲面部
８ 電池蓋
１１ 開口部
５４Ａ、５４Ｂ、５５Ａ 凸部
８１ 開裂弁
８２ 注液口

Claims (10)

1. 電池缶の開口部側に扁平捲回群の湾曲面部を配置し、前記開口部を開裂弁と注液口とを有する電池蓋で密封する角形二次電池であって、
   少なくとも前記注液口と前記開裂弁との間で前記電池蓋に配置され、前記開裂弁よりも前記湾曲面部側に対向面が位置する凸部を有する角形二次電池。
2. 前記対向面の幅は、前記扁平捲回群の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
3. 前記凸部は、開裂弁の両側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
4. 前記開裂弁の両側に設けられた凸部は、互いに接続されて連設されることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
5. 前記凸部は、前記電池蓋の一部であることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
6. 前記凸部は、前記電池蓋とは別体であることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
7. 前記凸部は、金属で構成されることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
8. 前記凸部は、前記扁平捲回群と接続される集電板と前記電池蓋との間に設けられた絶縁部材の一部であることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
9. 前記凸部の対向面と前記電池蓋との間には空間を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の角形二次電池。
10. 扁平捲回群の湾曲面部が開口部側に位置するように当該扁平捲回群を収納する電池缶と、前記開口部を塞ぎ開裂弁が設けられた電池蓋を有する角形二次電池であって、
    前記電池蓋の前記開裂弁の周囲には、ガス排出用ダクトが当接するダクト当接部を有し、
    前記ダクト当接部と前記湾曲面部との間には、前記開裂弁よりも前記湾曲面部側に対向面が位置する凸部が設けられていることを特徴とする角形二次電池。

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