(57)【要約】【課題】部品点数を増加させずに圧壊時の未塗工電極の短絡を確実に生じさせることが可能な蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置１では、ケース２と電極組立体３との間に導電板群Ｐが配置され、ケース２側の第１の導電板２１と電極組立体３側の第２の導電板２２との間に絶縁性を有する凸状のスペーサ２６が点在している。このスペーサ２６により、第１の導電板２１と第２の導電板２２とがスペーサ２６で形成される空隙をもって離間した状態となっており、丸棒等で圧壊を行うときにケース２側の第１の導電板２１が第２の導電板２２側に撓むことによって第１の導電板２１と第２の導電板２２との短絡を確実に生じさせることができる。この構成では、従来の樹脂製ネットなどの別部材を用いる必要がなく、部品点数の増加も回避できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に収容された電極組立体と、
前記ケースと前記電極組立体との間に配置された導電板群と、を備え、
前記電極組立体は、
正極及び負極と、
前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、を有し、
前記導電板群は、
前記ケース側に配置され、かつ前記正極及び前記負極の一方に電気的に接続された第１の導電板と、
前記電極組立体側に配置され、かつ前記正極及び前記負極の他方に電気的に接続された第２の導電板と、を有し、
前記第１の導電板と前記第２の導電板との間には、絶縁性を有する凸状のスペーサを複数有することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記凸状のスペーサは、前記第１の導電板と前記第２の導電板との間に点在していることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記スペーサは、前記第２の導電板から前記第１の導電板に向かって凸となるように前記第２の導電板に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記スペーサは、隣接するスペーサ間の間隔が略同等となるように千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記スペーサの先端部分は、Ｒ形状をなしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記蓄電装置が二次電池であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蓄電装置として、釘刺しや圧壊の際の安全性を確保するために、ケースの内部において電極組立体の外側に未塗工電極を配置したものがある。かかる蓄電装置では、釘刺しや圧壊の際に、正極に接続された未塗工電極と負極に接続された未塗工電極とが短絡することにより、蓄電装置の発熱が抑制されるようになっている。しかしながら、釘刺しの場合と圧壊の場合では力の加わり方が異なり、例えば丸棒のような部材での圧壊の場合には、電極組立体の正極及び負極が先に短絡してしまうことも生じ得る。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に記載の二次電池では、ケースと極板群との間に非導電性の樹脂製ネットが巻き付けられている。この樹脂製ネットにより、ケースと極板の最外層との間にスペースが形成され、圧壊が生じた場合にケースと極板の最外層とが最初に短絡するように構造的な担保がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５９９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の蓄電装置では、樹脂製のネットを用いることで部品点数が増加してしまうという問題がある。また、樹脂製のネットを巻き付けるには材料の柔軟性が必要であり、ネットに用いる材料の選択が制限されてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、部品点数を増加させずに圧壊時の未塗工電極の短絡を確実に生じさせることが可能な蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明に係る蓄電装置は、ケースと、ケース内に収容された電極組立体と、ケースと電極組立体との間に配置された導電板群と、を備え、電極組立体は、正極及び負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータと、を有し、導電板群は、ケース側に配置され、かつ正極及び負極の一方に電気的に接続された第１の導電板と、電極組立体側に配置され、かつ正極及び負極の他方に電気的に接続された第２の導電板と、を有し、第１の導電板と第２の導電板との間には、絶縁性を有する凸状のスペーサを複数有することを特徴としている。
【０００８】
この蓄電装置では、ケースと電極組立体との間に配置された導電板群において、ケース側の第１の導電板と電極組立体側の第２の導電板との間に絶縁性を有する凸状のスペーサが複数配置されている。このスペーサにより、第１の導電板と第２の導電板とがスペーサで形成される空隙をもって離間した状態となっており、丸棒等で圧壊を行うときにケース側の第１の導電板が第２の導電板側に撓むことによって第１の導電板と第２の導電板との短絡を確実に生じさせることができる。また、この蓄電装置では、従来の樹脂製ネットなどの別部材を用いる必要がなく、部品点数の増加も回避できる。
【０００９】
また、凸状のスペーサは、第１の導電板と第２の導電板との間に点在していることが好ましい。この場合、第１の導電板と第２の導電板との短絡をより確実に生じさせることができる。
【００１０】
また、スペーサは、第２の導電板から第１の導電板に向かって凸となるように第２の導電板に設けられていることが好ましい。この場合、ケース側の第１の導電板がより撓み易くなり、圧壊時に第１の導電板と第２の導電板との短絡をより確実に生じさせることができる。また、導電板の一方のみにスペーサを設けることにより、第１の導電板と第２の導電板との位置合わせが不要となる。
【００１１】
また、スペーサは、隣接するスペーサ間の間隔が略同等となるように千鳥状に配置されていることが好ましい。この場合、第１の導電板の撓み易さを位置によらずに均一化できる。
【００１２】
また、スペーサの先端部分は、Ｒ形状をなしていることが好ましい。この場合、第１の導電板の撓み時にスペーサの先端部分で第１の導電板が破れてしまうことを防止できる。
【００１３】
また、蓄電装置が二次電池であることが好ましい。本発明は、二次電池である蓄電装置に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る蓄電装置によれば、部品点数を増加させずに圧壊時の未塗工電極の短絡を確実に生じさせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る蓄電装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】第２の導電板の平面図である。
【図４】導電板群の断面図である。
【図５】圧壊時の導電板群の短絡の様子を示す断面図である。
【図６】変形例に係る導電板群を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る蓄電装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る蓄電装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示す蓄電装置１は、例えばリチウムイオン二次電池といった非水電解質二次電池として構成されている。
【００１８】
この蓄電装置１は、図１及び図２に示すように、例えば略直方体形状をなす中空のケース２と、ケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属によって形成され、ケース２の内部には、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液４が充填されている。ケース２の頂面には、正極端子５と負極端子６とが互いに離間して配置されている。正極端子５は、絶縁リング７を介してケース２の頂面に固定され、負極端子６は、絶縁リング８を介してケース２の頂面に固定されている。
【００１９】
電極組立体３は、図２に示すように、正極１１と、負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置された袋状のセパレータ１３とによって構成されている。電極組立体３では、セパレータ１３に正極１１が収容されており、この状態で正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介して交互に配置された状態となっている。
【００２０】
正極１１は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔１１ａと、金属箔１１ａの両面に形成された正極活物質層１１ｂとを有している。正極活物質層１１ｂは、正極活物質とバインダとを含んで形成されている。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。また、正極１１の上縁部には、正極端子５の位置に対応してタブ１１ｃが形成されている。タブ１１ｃは、正極１１の上縁部から上方に延び、導電部材１４を介して正極端子５に接続されている。
【００２１】
一方、負極１２は、例えば銅箔からなる金属箔１２ａと、金属箔１２ａの両面に形成された負極活物質層１２ｂとを有している。負極活物質層１２ｂは、負極活物質とバインダとを含んで形成されている。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。また、負極１２の上縁部には、負極端子６の位置に対応してタブ１２ｃが形成されている。タブ１２ｃは、負極１２の上縁部から上方に延び、導電部材１５を介して負極端子６に接続されている。
【００２２】
セパレータ１３は、図２に示すように、例えば袋状に形成され、内部に正極１１のみを収容している。セパレータ１３の形成材料としては、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、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又は不織布等が例示される。なお、セパレータ１３は、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。
【００２３】
ケース２の内部において、ケース２の内壁面と電極組立体３との間には、図２に示すように、正極１１及び負極１２とは別体の導電板群Ｐが更に配置されている。導電板群Ｐは、ケース２側に配置された第１の導電板２１と、電極組立体３側に配置された第２の導電板２２とによって構成されている。
【００２４】
第１の導電板２１は、シート状の未塗工電極２４によって構成され、例えば正極１１と電気的に接続されている。未塗工電極２４は、活物質層を有しておらず、例えば正極１１を構成する金属箔１１ａと同様に、アルミニウム箔によって形成されている。第２の導電板２２は、第１の導電板２１の未塗工電極２４と同様に、シート状の未塗工電極２５によって構成され、例えば負極１２と電気的に接続されている。未塗工電極２５は、活物質層を有しておらず、例えば負極１２を構成する金属箔１２ａと同様に、銅箔によって形成されている。
【００２５】
また、第２の導電板２２の一面側には、絶縁性を有する凸状のスペーサ２６が形成されている。スペーサ２６は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、といった耐電解液性を有する樹脂を凹版印刷法やインクジェット印刷法などを用いてパターン印刷することにより、第１の導電板２２の一面側に点在した状態となっている。本実施形態では、図３に示すように、隣接するスペーサ２６，２６間の間隔が略同等となるように千鳥状に配置されている。また、スペーサ２６は、図４に示すように、略半球状となっており、スペーサ２６の先端部分２６ａがＲ形状をなしている。
【００２６】
そして、第２の導電板２２は、スペーサ２６の先端部分２６ａが第１の導電板２１に当接するように配置され、第１の導電板２１と第２の導電板２２との間には、第２の導電板から前記第１の導電板に向かって凸となるようにスペーサ２６が介在している。これにより、スペーサ２６の高さで規定される空隙Ｓが形成され、スペーサ２６と空隙Ｓとによって第１の導電板２１と第２の導電板２２との間の電気的な絶縁が実現されている。スペーサ２６の高さは、蓄電装置１の通常の使用時に第１の導電板２１と第２の導電板２２との間の絶縁破壊が生じないように適宜設定される。また、隣り合うスペーサ２６，２６間の間隔は、圧壊時に用いられる丸棒等の直径よりも広くなるように適宜設定される。
【００２７】
以上説明したように、蓄電装置１では、ケース２と電極組立体３との間に配置された導電板群Ｐにおいて、ケース２側の第１の導電板２１と電極組立体３側の第２の導電板２２との間に絶縁性を有する凸状のスペーサ２６が点在している。このスペーサ２６により、第１の導電板２１と第２の導電板２２とがスペーサ２６で形成される空隙Ｓをもって離間した状態となっている。
【００２８】
この蓄電装置では、図５に示すように、例えば丸棒Ｖ等で圧壊を行うときに、ケース２の変形に伴い、スペーサ２６を支点としてケース２側の第１の導電板２１が第２の導電板２２側に撓むこととなる。したがって、丸棒Ｖの直下で第１の導電板２１が第２の導電板２２に接触し、第１の導電板２１と第２の導電板２２との短絡を確実に生じさせることができる。このようなスペーサ２６を用いた構成では、従来の樹脂製ネットなどの別部材を用いる必要がなく、部品点数の増加も回避できる。
【００２９】
また、蓄電装置１では、スペーサ２６が第２の導電板２２から第１の導電板２１に向かって凸となるように第２の導電板２２に設けられている。これにより、ケース２側の第１の導電板２１がより撓み易くなり、圧壊時に第１の導電板２１と第２の導電板２２との短絡をより確実に生じさせることができる。また、第２の導電板２２のみにスペーサ２６を設けることにより、導電板群Ｐをケース２に配置する際の第１の導電板２１と第２の導電板２２との位置合わせが不要となる。
【００３０】
また、蓄電装置１では、隣接するスペーサ２６，２６間の間隔が略同等となるようにスペーサ２６が千鳥状に配置されている。したがって、第１の導電板２１の撓み易さを位置によらずに均一化できる。また、スペーサ２６の先端部分２６ａがＲ形状をなしているので、第１の導電板２１の撓み時にスペーサ２６の先端部分２７ａによって第１の導電板２１が破れてしまうことを防止できる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、第２の導電板２２から第１の導電板２１に向かって凸となるように第２の導電板２２にスペーサ２６を設けているが、図６（ａ）に示すように、第１の導電板２１から第２の導電板２２に向かって凸となるように第１の導電板２１にスペーサ２７を設けてもよい。この場合、スペーサ２７の先端部分２７ａが第２の導電板２２に当接するように第１の導電板２１と第２の導電板２２とを配置すればよい。
【００３２】
また、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、第１の導電板２１にと第２の導電板２２の双方にスペーサを設けてもよい。この場合、図６（ｂ）に示すように、第１の導電板２１のスペーサ２７の先端部分２７ａと第２の導電板２２のスペーサ２６の先端部分２６ａとが当接するように第１の導電板２１と第２の導電板２２とを配置してもよく、図６（ｃ）に示すように、スペーサ２６とスペーサ２７とが互い違いとなるように第１の導電板２１と第２の導電板２２とを配置してもよい。また、ケース２、金属箔１１ａ、及び第１の導電板２１は、アルミニウム合金であってもよい。さらに、金属箔１２ａ及び第２の導電板２２は、銅合金であってもよい。
【００３３】
その他、上記実施形態では、導電板の一面側にスペーサを千鳥状に配置しているが、スペーサの配置形状は他の形状であってもよく、導電板の一面側に格子状に形成してもよく、ランダムな配置としてもよい。また、スペーサの先端形状はＲ形状に限られず、柱状や錘状といった形状であってもよい。また、スペーサは、導電板に面する両方の部分がＲ形状であってもよい。さらに、スペーサの形成材料は、樹脂に限られず、セラミックを用いてもよい。樹脂を用いる場合、第１の導電板２１が撓む際に破れが生じることを好適に防止できる。セラミックを用いる場合には、スペーサの長期信頼性を確保できる。
【００３４】
また、導電板の一端から他端まで延在する凸状のスペーサが複数配置されていてもよい。また、凸状のスペーサは、隣り合う２つのスペーサを頂点として略三角形が規定される位置に更にスペーサを有するように配置されていてもよい。この場合、隣り合う２つのスペーサは任意であってよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…蓄電装置、２…ケース、３…電極組立体、１１…正極、１２…負極、１３…セパレータ、２１…第１の導電板、２２…第２の導電板、２４…未塗工電極、２５…未塗工電極、２６…スペーサ、２６…先端部分、Ｐ…導電板群。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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