(57)【要約】      （修正有）【課題】衝撃を受けても開裂し難い一方、電池の内圧に応じて安全且つ容易に開裂する開裂溝の構成を得る。【解決手段】電極体及び電解液が封入された電池ケースの側面に開裂溝が形成された密閉型電池において、落下等による衝撃を受けても開裂しにくく、安全且つより確実に開裂する開裂溝の構成を得る。密閉型電池１は、内部に電極体３０及び電解液が封入される柱状の電池ケース２を備える。電池ケース２の平面部１３に、電池ケース２が内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケース２の平面部１３に形成される稜線（Ｌ）に対して交差する開裂線を構成する開裂溝４１を形成する。開裂線は、側面視で、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部４２と、該第１湾曲部４２の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部４３とが交互に接続された曲線である。第１湾曲部４２及び第２湾曲部４３の少なくとも一方は、稜線（Ｌ）に対して交差している。【選択図】図３
2014029865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電極体及び電解液が封入される柱状の電池ケースを備え、
前記電池ケースの側面には、前記電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケースの側面に形成される稜線に対して交差する開裂線を構成する開裂溝が形成されていて、
前記開裂線は、前記電池ケースの側面を法線方向から見て、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して１８０度の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とを一つずつ組み合わせてなる曲線のみからなり、
前記第１湾曲部の一端側は、前記第２湾曲部の一端側と接続されていて、
前記第１湾曲部及び前記第２湾曲部の少なくとも一方は、前記稜線に対して交差している、密閉型電池。
【請求項２】
内部に電極体及び電解液が封入される柱状の電池ケースを備え、
前記電池ケースの側面には、前記電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケースの側面に形成される稜線に対して交差する開裂線を構成する開裂溝が形成されていて、
前記開裂線は、前記電池ケースの側面を法線方向から見て、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とを一つずつ組み合わせてなる曲線のみからなり、
前記第１湾曲部の一端側は、前記第２湾曲部の一端側と接続されていて、
前記第１湾曲部及び前記第２湾曲部の少なくとも一方は、前記稜線に対して交差し、
前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とが、同じ半径を有する半円状に形成されている、密閉型電池。
【請求項３】
前記第１湾曲部の突方向と前記第２湾曲部の突方向とは、１８０度異なる、請求項２に記載の密閉型電池。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の密閉型電池において、
前記開裂溝は、前記電池ケースにおける対向する一対の側面にそれぞれ形成されている、密閉型電池。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の密閉型電池において、
前記電池ケースは、長方形の短辺が円弧状に形成された底面を有し且つ内部に前記電極体及び前記電解液を収納可能な空間を有する柱状体である、密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極体及び電解液が封入される電池ケースの側面に、該電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝が形成された密閉型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電池ケースの側面に、該電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝が形成された密閉型電池が知られている。このような密閉型電池では、例えば特許第４１６６０２８号公報に開示されるように、電池ケースの側面上で、且つ、該電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に形成される凸部稜線（稜線）と交差する位置に、開裂溝が形成されている。これにより、電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなると該電池ケースの変形によって開裂溝が開裂するため、電池ケース内のガス等を外部へ逃すことができる。
【発明の開示】
【０００３】
ところで、前記特許第４１６６０２８号公報の構成のように、電池ケースの側面に開裂溝を設ける構成の場合、電池の落下等の際に電池ケースが受ける衝撃によって開裂溝が開裂する可能性がある。そうすると、電池ケース内の電解液が漏れ出す可能性がある。
【０００４】
これに対し、開裂溝によって構成される開裂線の形状を、電池の落下等の際に開裂しにくい形状にすることが考えられる。しかしながら、開裂線をそのような形状にすると、電池ケース内の圧力が閾値以上になっても該開裂溝が開裂しにくい場合がある。
【０００５】
また、電池ケース内からガスを効率良く排出させるためには、開裂溝が開裂した場合に可能な限り開口部分が大きくなるような形状の開裂線が好ましい。しかしながら、開口を大きくするために、開裂する部分の面積を大きくすると、開裂した部分が電池ケース内の電極体に接触して短絡を生じたり、電池ケースを覆う外装フィルムに損傷を与えたりする可能性がある。
【０００６】
そのため、電極体及び電解液が封入された電池ケースの側面に開裂溝が形成された密閉型電池において、落下等による衝撃を受けても開裂しにくい一方、電池ケースの内圧に応じて安全且つ容易に開裂する開裂溝の構成を得る。
【０００７】
本発明の一実施形態にかかる密閉型電池は、内部に電極体及び電解液が封入される柱状の電池ケースを備え、前記電池ケースの側面には、前記電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケースの側面に形成される稜線に対して交差する開裂線を構成する開裂溝が形成されていて、前記開裂線は、前記電池ケースの側面を法線方向から見て、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とを交互に接続してなる曲線であり、前記第１湾曲部及び前記第２湾曲部の少なくとも一方は、前記稜線に対して交差している（第１の構成）。
【０００８】
以上の構成では、開裂溝によって構成される開裂線は曲線であるため、開裂線が直線の場合に比べて開裂溝が開裂しやすくなる。また、前記開裂線は、電池ケースの側面を法線方向から見て、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とを有しているため、単なる円弧状の開裂線に比べて開裂溝が開裂しやすい。
【０００９】
また、開裂線を上述のような形状にすることで、電池ケースに加わった衝撃によって開裂溝に開裂が生じにくい。すなわち、開裂溝が直線の場合、直線の延長線方向から外部衝撃が加わると、開裂溝に一気に開裂が生じる可能性があるが、上述の構成にすることで、特定の方向からの外部衝撃によって開裂が生じるのを抑制することができる。したがって、上述の構成により、電池ケースに加わる衝撃によって開裂溝が開裂して電池内部の電解液が漏れ出すのを防止することができる。
【００１０】
さらに、上述のように、第１湾曲部と第２湾曲部とを組み合わせて開裂線を構成することにより、該開裂線に沿って開裂溝が開裂すると、第１湾曲部によって形成される突部と第２湾曲部によって形成される突部とがそれぞれ電池ケースの外方に向かって突出する。これにより、開裂溝の開裂によって形成される開口を大きくすることができ、電池内部のガス等を開裂部分から外部に効率良く排出することができる。しかも、上述の構成によって、開裂溝の開裂によって形成される突部が電池ケースの外方に位置付けられるため、開裂部分において電池内部と電池ケースとの間で短絡が生じるのを防止できる。
【００１１】
また、上述のように、第１湾曲部と第２湾曲部とを組み合わせて開裂線を構成することにより、該開裂線と同じ長さを有する円弧状の開裂線を設けた場合に比べて、開裂によって形成される突部の大きさを小さくすることができる。これにより、開裂によって形成された突部によって電池内部と電池ケースとの間で短絡が生じるのをより確実に防止できるとともに、前記突部によって電池ケースを覆う外装フィルム等が損傷を受けるのを防止できる。
【００１２】
前記第１の構成において、前記開裂線は、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とを一つずつ組み合わせてなるのが好ましい（第２の構成）。
【００１３】
こうすることで、シンプルな形状（例えばＳ字状）の開裂線を構成する開裂溝によって、電池ケースが変形した際に開裂溝をより容易に開裂させることができるとともに、該開裂溝の開裂によって大きな開口を容易に形成することができる。
【００１４】
前記第１または第２の構成において、前記第１湾曲部は、前記開裂線と交差する前記稜線の基端側に位置する前記電池ケースの端部に向かって、突状に湾曲していて、前記開裂溝は、前記第１湾曲部が前記稜線上に位置するように、前記電池ケースの側面に形成されているのが好ましい（第３の構成）。
【００１５】
これにより、稜線上で電池ケースの端部により近い位置に、第１湾曲部の突部が位置するため、稜線上に位置する第１湾曲部が、電池ケースの変形によって開裂を生じ易くなる。すなわち、電池ケースの変形に伴い、稜線は該電池ケースの端部の周辺から生じるため、第１湾曲部を該端部側に向かって突状に湾曲した形状とすることで、該第１湾曲部を電池ケースの変形初期で開裂させることができる。よって、電池ケースの変形によって、開裂溝をより確実に開裂させることができる。
【００１６】
前記第１から第３の構成のうちいずれか一つの構成において、前記開裂溝は、前記電池ケースにおける対向する一対の側面にそれぞれ形成されているのが好ましい（第４の構成）。
【００１７】
こうすることで、電池ケースの変形によって、一対の側面にそれぞれ形成された開裂溝の一方が開裂する。これにより、電池ケースの内圧が閾値を超えて一方の側面に形成された開裂溝が開裂しない場合であっても、他方の側面に形成された開裂溝が開裂するため、電池ケースの内圧上昇をより確実に防止できる。
【００１８】
前記第４の構成において、前記一対の側面のうち一方の側面に形成される開裂線は、該一方の側面の法線方向から見て、該一方の側面において前記電池ケースの幅方向の一側に形成される稜線と交差するとともに、該電池ケースにおける軸線方向の一側の端部に位置し、前記一対の側面のうち他方の側面に形成される開裂線は、前記一方の側面の法線方向から見て、前記他方の側面において前記電池ケースの幅方向の他側に形成される稜線と交差するとともに、該電池ケースにおける軸線方向の他側の端部に位置する（第５の構成）。
【００１９】
こうすることで、一対の側面にそれぞれ形成される開裂溝は、電池ケースを一方の側面の法線方向から見て、該電池ケースの対角位置に設けられる。これにより、電池ケースの側面における幅方向及び上下方向に強度的なバラツキがあって、該側面における幅方向及び上下方向の変形にバラツキがあった場合でも、一対の側面にそれぞれ形成された開裂溝のうちの一方の開裂溝が開裂する。よって、電池ケースの内圧上昇をさらに確実に防止できる。
【００２０】
前記第１から第５の構成のうちいずれか一つの構成において、前記電池ケースは、長方形の短辺が円弧状に形成された底面を有し且つ内部に前記電極体及び前記電解液を収納可能な空間を有する柱状体であるのが好ましい（第６の構成）。
【００２１】
このような形状の電池ケースでは、側面が角のない滑らかな曲面であるため、電池ケースが膨らんでも、六面体の電池ケースに比べて端部での引張力が小さい。そうすると、開裂溝にかかる力も小さくなるため、直線状の開裂溝の場合には開裂溝が開裂してもその開口は小さくなる。これに対し、開裂溝を前記第１の構成のような形状にすることで、従来の構成に比べて、開裂溝の開裂による開口を大きくすることができる。
【００２２】
本発明の一実施形態にかかる密閉型電池によれば、電池ケースの側面に、稜線に対して交差するとともに、側面視で９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲した第１湾曲部及び第２湾曲部が交互に接続された開裂線を構成するように、開裂溝を設けた。これにより、落下等による衝撃によって開裂するのを防止する一方、電池ケースの内圧に応じて安全且つ容易に開裂する開裂溝の構成を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る密閉型電池の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る密閉型電池の概略構成を示す側面図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る密閉型電池のベント動作状態を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図６は、Ｓ字状の開裂線の計算モデルの一部を示す図である。
【図７】図７は、直線状の開裂線の計算モデルの一部を示す図である。
【図８】図８は、円弧状の開裂線の計算モデルの一部を示す図である。
【図９】図９は、開裂溝の残厚と作動圧との関係を計算及び実験によりそれぞれ求めた結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、各形状の開裂線における作動圧の計算結果を示す図である。
【図１１】図１１は、平面部の底面側に開裂溝を形成した場合の密閉型電池の概略構成を示す側面図である。
【図１２】図１２は、実施形態１の変形例１に係る密閉型電池の図３相当図である。
【図１３】図１３は、実施形態２に係る密閉型電池の概略構成を示す側面図である。
【図１４】図１４は、実施形態２に係る密閉型電池の図４相当図である。
【図１５】図１５は、その他の実施形態に係る密閉型電池の概略構成を示す側面図である。
【図１６】図１６は、その他の実施形態に係る密閉型電池の概略構成を示す側面図である。
【図１７】図１７は、その他の実施形態に係る密閉型電池の概略構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２５】
＜実施形態１＞
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る密閉型電池１の概略構成を示す斜視図である。この密閉形電池１は、有底筒状の外装缶１０と、該外装缶１０の開口を覆う蓋板２０と、該外装缶１０内に収納される電極体３０とを備えている。外装缶１０に蓋板２０を取り付けることによって、内部に空間を有する柱状の電池ケース２が構成される。なお、この電池ケース２内には、電極体３０以外に、非水電解液（以下、単に電解液という）も封入されている。
【００２６】
電極体３０は、それぞれシート状に形成された正極３１及び負極３２を、例えば両者の間及び該負極３２の下側にセパレータ３３がそれぞれ位置するように重ね合わせた状態で、図２に示すように渦巻状に巻回することによって形成された巻回電極体である。電極体３０は、正極３１、負極３２及びセパレータ３３を重ね合わせた状態で巻回した後、押しつぶして扁平状に形成される。
【００２７】
ここで、図２では、電極体３０の外周側の数層分しか図示していない。しかしながら、この図２では電極体３０の内周側部分の図示を省略しているだけであり、当然のことながら、電極体３０の内周側にも正極３１、負極３２及びセパレータ３３が存在する。また、図２では、蓋板２０の電池内方に配置される絶縁体等の記載も省略している。
【００２８】
正極３１は、正極活物質を含有する正極活物質層を、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、正極３１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む正極合剤を、アルミニウム箔などからなる正極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ２Ｏ４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。また、正極活物質は、上述の物質に限られない。
【００２９】
負極３２は、負極活物質を含有する負極活物質層を、銅等の金属箔製の負極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、負極３２は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む負極合剤を、銅箔などからなる負極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。負極活物質は、上述の物質に限られない。
【００３０】
また、電極体３０の正極３１には正極リード３４が接続されている一方、負極３２には負極リード３５が接続されている。これにより、正極リード３４及び負極リード３５が、
電極体３０の外部に引き出されている。そして、この正極リード３４の先端側は、蓋板２０に接続されている。一方、負極リード３５の先端側は、後述するように、リード板２７を介して負極端子２２に接続されている。
【００３１】
外装缶１０は、アルミニウム合金製の有底筒状部材であり、蓋板２０とともに電池ケース２を構成する。外装缶１０は、図１に示すように、長方形の短辺側が円弧状に形成された底面１１を有する有底筒状の部材である。詳しくは、外装缶１０は、底面１１と、滑らかな曲面を有する扁平筒状の側壁１２とを備えている。この側壁１２は、対向する一対の平面部１３（側面）と、該平面部１３同士を接続する一対の半円筒部１４とを有する。外装缶１０は、底面１１の短辺方向に対応する厚み方向の寸法が、底面１１の長辺方向に対応する幅方向よりも小さくなる（例えば、厚みが幅の１／１０程度になる）ように、扁平形状に形成されている。また、この外装缶１０は、後述するように正極リード３４に接続される蓋板２０と接合されているため、密閉型電池１の正極端子も兼ねている。
【００３２】
図２に示すように、外装缶１０の内側の底部には、該外装缶１０を介して電極体３０の正極３１と負極３２との間で短絡が発生するのを防止するためのポリエチレンシートからなる絶縁体１５が配置されている。上述の電極体３０は、該絶縁体１５上に一方の端部が位置付けられるように配置されている。
【００３３】
蓋板２０は、外装缶１０の開口部を覆うように、該外装缶１０の開口部に溶接によって接合されている。この蓋板２０は、外装缶１０と同様、アルミニウム合金製の部材からなり、該外装缶１０の開口部の内側に嵌合可能なように長方形の短辺側が円弧状に形成されている。また、蓋板２０には、その長手方向の中央部分に貫通孔が形成されている。この貫通孔内には、ポリプロピレン製の絶縁パッキング２１及びステンレス鋼製の負極端子２２が挿通されている。具体的には、概略柱状の負極端子２２が挿通された概略円筒状の絶縁パッキング２１が該貫通孔の周縁部に嵌合されている。負極端子２２は、円柱状の軸部の両端に平面部がそれぞれ一体形成された構成を有している。負極端子２２は、平面部が外部に露出する一方、該軸部が絶縁パッキング２１内に位置付けられるように、該絶縁パッキング２１に対して配置されている。この負極端子２２には、ステンレス鋼製のリード板２７が接続されている。これにより、負極端子２２は、リード板２７及び負極リード３５を介して、電極体３０の負極３２に電気的に接続されている。なお、リード板２７と蓋板２０との間には、絶縁体２６が配置されている。
【００３４】
蓋板２０には、負極端子２２と並んで電解液の注入口２４が形成されている。注入口２４は、平面視で略円形状に形成されている。また、注入口２４は、蓋板２０の厚み方向に径が２段階で変化するように小径部及び大径部を有している。この注入口２４は、該注入口２４の径の変化に対応して段状に形成された封止栓２５によって封止されている。そして、封止栓２５と注入口２４の周縁部との間に隙間が生じないように、該封止栓２５の大径部側の底面外周部と注入口２４の周縁部とはレーザー溶接によって接合されている。
【００３５】
（ベント）
図１及び図３に示すように、外装缶１０の側面には、ベント２３を構成する開裂溝４１が形成されている。詳しくは、外装缶１０の側壁１２のうち密閉型電池１の幅方向に延びる平面部１３に、略Ｓ字状の開裂線を構成する開裂溝４１が形成されている。この開裂溝４１は、電池ケース２内の圧力が閾値よりも大きくなると、開裂するように構成されている。
【００３６】
開裂溝４１は、外装缶１０の側面視で、側面外方（一方向）に向かって突状に湾曲する第１湾曲部４２と、該側面外方とは反対方向である側面内方に向かって突状に湾曲する第２湾曲部４３とを有している。この実施形態では、第１湾曲部４２の突方向（凸部分の突
出方向、以下同じ。）と第２湾曲部４３の突方向とは、１８０度異なる。この開裂溝４１は、この開裂溝４１は、第１湾曲部４２の一端側に第２湾曲部４３の一端側が接続されることによって、上述のように略Ｓ字状の開裂線を構成している。すなわち、開裂溝４１によって形成される開裂線は、曲線のみによって構成されている。なお、本実施形態では、第１湾曲部４２と第２湾曲部４３とが、ほぼ同じ半径を有する半円状に形成されている。
【００３７】
上述のように、開裂溝４１を、第１湾曲部４２及び第２湾曲部４３を有する略Ｓ字状に形成することで、詳しくは後述するように、開裂線を直線または円弧状に形成する場合に比べて、電池ケース２の内圧に応じて開裂しやすくなる。
【００３８】
また、開裂溝４１を略Ｓ字状に形成することで、同じ長さの開裂溝を直線または円弧状に形成する場合に比べて、開裂溝４１を狭い範囲内に形成することができる。特に、開裂溝が直線の場合、直線の延長線方向から外部衝撃が加わると、開裂溝に一気に開裂が生じる可能性があるが、上述の構成の場合には、特定の方向からの外部衝撃によって開裂が生じるのを抑制することができる。したがって、開裂溝４１は、落下等による衝撃が電池ケース２に加わっても開裂しにくい。
【００３９】
また、本実施形態では、開裂溝４１は、平面部１３の他の部分よりも薄肉に形成されている。例えば、開裂溝４１は、外装缶１０をプレス成形する際に、該外装缶１０とともにプレスによって形成される。これにより、プレス加工によって開裂溝４１の周辺部分で加工硬化が生じることから、該開裂溝４１の周辺部分の強度向上を図れる。したがって、密閉型電池１に落下等による衝撃が加わった場合でも、その衝撃によって開裂溝４１が開裂するのを抑制することができる。
【００４０】
開裂溝４１は、図３に示すように、密閉型電池１の内部短絡などによる内部圧力の上昇に伴って電池ケース２が膨らんだ場合に外装缶１０に形成される稜線Ｌ上に、設けられている。具体的には、本実施形態の場合、開裂溝４１は、第１湾曲部４２が稜線Ｌと交差するように、外装缶１０の平面部１３に設けられている。しかも、開裂溝４１は、第１湾曲部４２が、稜線Ｌの基端側に位置する電池ケース２の角部（端部）に向かって突状に湾曲するように、平面部１３に設けられている。
【００４１】
ここで、稜線Ｌは、電池ケース２が膨らんだ際に、該電池ケース２の外周部分（本実施形態のような形状の電池ケース２の場合には、４隅部分）に引っ張られて外装缶１０の平面部１３の一部が盛り上がることにより形成される。そのため、稜線Ｌは、図３に示すように、電池ケース２の側面視で、該電池ケース２の４隅から内方に向かって延びるように形成される。なお、図３では、稜線Ｌが電池ケース２の４隅から内方に向かって延びる直線状に形成されているが、上述のように電池ケース２が膨らんで外装缶１０の平面部１３に形成される盛り上がり部分が稜線になるので、稜線Ｌの形状は曲線であってもよく、また、稜線Ｌ同士が繋がっていてもよい。
【００４２】
稜線Ｌは、外装缶１０において、電池ケース２が膨らんだ際に外装缶１０に作用する応力が大きくなる部分であるため、上述のように、稜線Ｌに交差するように開裂溝４１を設けることにより、外装缶１０の変形に伴って開裂溝４１が容易に開裂する。具体的には、電池ケース２が膨らむと、外装缶１０の平面部１３は、稜線Ｌに沿って引っ張られるため、該平面部１３において強度の弱い開裂溝４１で開裂する。
【００４３】
特に、上述のように、開裂溝４１を、第１湾曲部４２が稜線Ｌの基端側に位置する電池ケース２の角部に向かって突状に湾曲するように、平面部１３に設けることで、該第１湾曲部４２の突部を電池ケース２の角部により近い位置に位置付けることができる。稜線Ｌは、電池ケース２の変形に伴い、該電池ケース２の角部の周辺から生じるため、稜線Ｌ上
に位置する第１湾曲部４２を、電池ケース２の変形初期で開裂させることができる。
【００４４】
このように、開裂溝４１の稜線Ｌと交差する部分で開裂が生じると、開裂は該開裂溝４１に沿って進行する。これにより、開裂溝４１全体が開裂する。この開裂溝４１の開裂によって、図４に示すように、半円状の舌部４４，４５が形成される。
【００４５】
詳しくは、電池ケース２内の圧力が閾値よりも大きくなって該電池ケース２の変形によって開裂溝４１が開裂すると、図４に示すように、該開裂溝４１の第１湾曲部４２及び第２湾曲部４３によって、舌部４４，４５がそれぞれ形成される。すなわち、これらの舌部４４，４５は、開裂溝４１の第１湾曲部４２及び第２湾曲部４３に対応した形状（本実施形態の場合には半円状）に形成される。
【００４６】
このとき、図５に示すように、外装缶１０の平面部１３は、開裂溝４１の開裂によって、舌部４４，４５が他の部分に対して浮いた状態となり、隙間４６が形成される。すなわち、開裂溝４１の開裂によって外装缶１０の平面部１３に切れ込みが入ると、該外装缶１０の隅に引っ張られる稜線Ｌ上の部分では、該隅に近い部分が外方へ引っ張られて舌部４４，４５が側壁１２の他の部分に対して持ち上げられる（図中の白抜き矢印）。これらの舌部４４，４５と平面部１３の他の部分との間に形成される隙間４６から、電池ケース２内に溜まったガス等が外部へ排出される。すなわち、開裂溝４１を含む平面部１３の一部がベント２３として機能する。
【００４７】
上述の構成により、舌部４４，４５が持ち上げられる分、開裂線が直線状の場合に比べて、開裂部分の開口面積を大きくすることができ、電池ケース２内のガス等を外部へ効率良く排出することができる。
【００４８】
しかも、開裂溝４１の開裂によって形成される舌部４４，４５は、電池ケース２の外方に向かって突出するため、該舌部４４，４５が電池ケース２内の電極体３０と接触して短絡を生じるのを防止できる。
【００４９】
また、上述の構成の場合には、開裂溝４１と同じ長さの開裂溝を、半円状の開裂線を描くように設けた場合に比べて、開裂によって形成される舌部の大きさが小さくなるため、舌部が電池ケース２の側壁１２を覆う外装フィルム（図示省略）に損傷を与えるのを防止できる。
【００５０】
（ベントの形状の違いによる影響）
次に、略Ｓ字状の開裂線を描くように開裂溝４１を形成した場合に得られる効果を、計算結果等を用いて説明する。なお、比較のために、他の形状の開裂線を描くように開裂溝を設けた場合についても計算を行った。
【００５１】
図６〜図８に、計算で用いたモデルの一部を模式的に示す。図６は、略Ｓ字状の開裂線を描くように開裂溝４１を形成した計算モデルを示す。図７は、直線状の開裂線を描くように開裂溝５１を形成した計算モデルを示す。図８は、円弧状の開裂線を描くように開裂溝６１を形成した計算モデルを示す。これらの図６〜図８に示すように、以下の計算において、開裂溝４１，５１，６１は、電池ケース２の平面部１３における底面１１側及び半円筒部１４側からそれぞれ同じ距離（図中ではＸ）に位置するように設けられている。
【００５２】
なお、略Ｓ字状の開裂溝４１及び円弧状の開裂溝６１は、それぞれ、図における縦方向と横方向の寸法（図中ではＹ）がほぼ同じで、且つ、開裂溝４１，６１同士の縦横のサイズもほぼ同サイズになるように形成されている。また、直線状の開裂溝５１は、直線の長さ（図中ではＹ）が、略Ｓ字状の開裂溝４１及び円弧状の開裂溝６１における縦方向及び
横方向の寸法とほぼ同じになるように形成されている。
【００５３】
以下の計算では、構造解析ソフトウェアであるＬＳ−ＤＹＮＡ（登録商標）を用いた。また、計算において開裂溝が開裂したかどうか（ベントが作動したかどうか）の判定は、延性破断の判定に用いられる以下の式を用いた。
【００５４】
【数１】
2014029865.tif 000003
【００５５】
ここで、ａ，ｂは材料試験結果から求められる材料パラメータであり、σｍは平均応力を、σは相当応力を、εは相当歪みを、ｄεは相当歪みの増分を、それぞれ示す。
【００５６】
上記式においてＩの値が１を超えた場合に、開裂溝で破断が始まっているものとして、そのときの電池ケースの内圧を作動圧とした。また、今回の計算では、ａを０．３とし、ｂを０．１４とした。
【００５７】
まず、今回用いる上述の計算方法の妥当性を確認するために、図７に示すように直線状に開裂溝５１を形成した場合において、上述の計算方法によって求めた結果（計算結果）と実際に開裂溝を開裂させた場合の結果（実測結果）とを比較した。その比較結果を図９に示す。なお、図９には、開裂溝の残りの厚み（残厚）を変化させた場合の開裂溝の作動圧の実測結果（図中の三角、正方形及び菱形のマーク）及び計算結果（図中の実線）を示す。電池ケースのサイズは、幅５１ｍｍ、高さ４７ｍｍ及び厚み５．１ｍｍとし、ケースの肉厚を０．３ｍｍとした。また、実際に開裂溝を開裂させる場合には、電池ケース内に開裂溝が開裂するまで空気を注入し、開裂した際の電池ケースの内圧を作動圧とした。
【００５８】
図９に示すように、実測結果と計算結果とで作動圧がほぼ一致しているとともに、実測結果において開裂溝の残厚が０．２ｍｍよりも大きくなると開裂溝の作動圧が急激に上昇する傾向も、計算によって模擬することができている。よって、今回の計算方法により、実際の状態を模擬可能であるため、図６〜図８に示す開裂溝４１，５１，６１の作動圧を計算によって評価する。
【００５９】
図１０に、開裂線が、それぞれ、Ｓ字状の場合（図６）、直線状の場合（図７）及び円弧状の場合（図８）の作動圧の計算結果を示す。なお、図１０に示す結果は、図６〜図８において、Ｘが５ｍｍで且つＹが１０ｍｍの場合の計算結果である。また、図１０では、円弧状の開裂線を、図８に示すように電池ケース２の平面部１３の外方に向かって突状に湾曲させた場合（図１０において外向き）と、電池ケース２の平面部１３の内方に向かって突状に湾曲させた場合（図１０において内向き）とで、それぞれ計算した結果を示す。なお、電池ケースのサイズは、幅５１ｍｍ、高さ４７ｍｍ及び厚み５．１ｍｍとし、ケースの肉厚を０．３ｍｍとした。
【００６０】
図１０に示すように、直線状及び円弧状のいずれの形状の開裂線よりも、本実施形態のＳ字状の開裂線の方が、作動圧が低い。したがって、本実施形態におけるＳ字状の開裂線は、直線及び円弧状の開裂線よりも電池ケースの内圧に応じて開裂しやすい。
【００６１】
なお、この実施形態では、開裂溝４１を、電池ケース２の平面部１３における蓋板２０
側に形成しているが、この限りではなく、図１１に示すように、電池ケース２の平面部１３における底面１１側に設けてもよい。また、この実施形態では、開裂溝４１を、平面部１３の法線方向から見て、左側に形成しているが、この限りではなく、右側に形成してもよい。
【００６２】
（実施形態１の効果）
以上より、本実施形態では、密閉型電池１における電池ケース２の平面部１３に、側面視で一方向に向かって突状に湾曲する第１湾曲部４２と該一方向とは反対方向に突状に湾曲する第２湾曲部４３とを有する開裂溝４１を設けた。この開裂溝４１は、第１湾曲部４２が平面部１３の稜線Ｌ上に位置付けられるように、平面部１３に設けられる。これにより、平面部１３には、開裂溝４１によって略Ｓ字状の開裂線が形成される。このように略Ｓ字状の開裂線を電池ケース２の平面部１３に設けることにより、開裂溝４１は、直線状及び円弧状の開裂線を設ける場合に比べて、電池ケース２の内圧に応じて開裂しやすい。よって、上述の構成により、ベントとしての機能向上を図れる。
【００６３】
また、上述のように電池ケース２の平面部１３に略Ｓ字状の開裂線を形成することで、密閉型電池１の落下等によって電池ケース２に衝撃が加わった場合に、開裂溝４１で開裂が生じにくくすることができる。
【００６４】
さらに、開裂溝４１を、第１湾曲部４２が稜線Ｌの基端側に位置する電池ケース２の角部に向かって突状に湾曲するように、平面部１３に設けることで、電池ケース２の変形初期で開裂溝４１を開裂させることができる。これにより、開裂溝４１をより確実に開裂させることができる。
【００６５】
また、上述の構成により、開裂溝４１が開裂した場合には、該開裂溝４１が直線状に形成されている場合などに比べて大きな隙間４６を形成することができ、密閉型電池１の電池ケース２内からガス等を外部に効率良く排出することができる。
【００６６】
さらに、上述の構成により、開裂溝４１が開裂した際に形成される舌部４４，４５は、電池ケース２の外方に突出するため、該舌部４４，４５が電池ケース２内の電極体３０に接触して短絡を生じるのを防止できる。しかも、上述のように略Ｓ字状の開裂線を形成するように開裂溝４１を設けることで、円弧状の開裂線を形成するように開裂溝を設けた場合に比べて、開裂溝の開裂によって生じる舌部の大きさを小さくすることができる。これにより、上述の構成は、円弧状の開裂線を形成する場合に比べて、電池ケースを覆う外装フィルムに損傷を与えにくくなる。
【００６７】
本実施形態における密閉型電池１の電池ケース２は、長方形の短辺側が円弧状の底面を有する柱状であり、六面体の電池ケースに比べて電池ケースが膨らんだ際の角部での引張力が小さくなる構成である。しかしながら、上述のような構成の開裂溝４１を形成することで、該開裂溝４１を容易に開裂させることができる。
【００６８】
（実施形態１の変形例１）
図１２に、実施形態１の変形例１に係る密閉型電池７１の概略構成を示す。この変形例１では、電池ケース２の一対の平面部１３にそれぞれ開裂溝４１を設けた点で、実施形態１の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６９】
図１２に示すように、電池ケース２の一対の平面部１３のうち一方の平面部１３（図の手前側の平面部１３）には、該平面部１３における底面側（軸線方向の一側）で、且つ、該平面部１３を法線方向から見て左側（幅方向の一側）に、開裂溝４１が形成されている
（図中の実線）。また、他方の平面部１３（図の奥側の平面部１３）にも、該平面部１３における蓋板２０側（軸線方向の他側）で、且つ、前記一方の平面部１３を法線方向から見て右側（幅方向の他側）に、開裂溝４１が形成されている（図中の破線）。すなわち、電池ケース２には、他方の平面部１３において、一方の平面部１３に形成された開裂溝４１の位置に対して該平面部１３の法線方向から見て左右逆側で且つ上下逆側の位置に、開裂溝４１が形成されている。
【００７０】
各開裂溝４１は、第１湾曲部４２が稜線Ｌ上に位置するとともに、該第１湾曲部４２が該稜線Ｌの基端側に位置する電池ケース２の角部分に向かって突状になるように、平面部１３に設けられている。
【００７１】
よって、図１２に示すように、本変形例の場合、一対の平面部１３にそれぞれ形成される開裂溝４１は、電池ケース２を一方の平面部１３の法線方向から見て、電池ケース２の蓋板２０側及び底面１１側にそれぞれ位置付けられるとともに、該電池ケース２の左右に位置する稜線Ｌにそれぞれ交差している。これにより、電池ケース２における蓋板２０側と底面１１側との強度の違い及び該電池ケース２における幅方向の強度の違い等に起因して、一対の平面部１３の変形にバラツキが生じた場合でも、２つの開裂溝４１のうち一方が開裂することにより、ベントの機能を確保することができる。
【００７２】
図１２では、一方の平面部１３における底面１１側且つ左側に開裂溝４１を形成して、他方の平面部１３における蓋板２０側且つ右側に開裂溝４１を形成している。しかしながら、一方の平面部１３における底面１１側且つ右側に開裂溝４１を形成して、他方の平面部１３における蓋板２０側且つ左側に開裂溝４１を形成してもよい。
【００７３】
＜実施形態２＞
図１３に、実施形態２にかかる密閉型電池８１の概略構成を示す。この実施形態では、密閉型電池８１の電池ケース２に設けられる開裂溝８２が３つの湾曲部８３〜８５を有している点で実施形態１とは異なる。なお、以下の説明において、実施形態１と同一の構成及び機能を有する部分には実施形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
具体的には、開裂溝８２は、外装缶１０の側面視で側面外方（一方向）に向かって突状に湾曲する第１湾曲部８３及び第３湾曲部８５と、側面外方とは反対方向である側面内方に向かって突状に湾曲する第２湾曲部８４とを備えている。開裂溝８２は、第２湾曲部８４の両端部にそれぞれ第１湾曲部８３及び第３湾曲部８５が繋がった、全体として概略Ｍ字状の形状を有している。この実施形態でも、実施形態１と同様、第１〜第３湾曲部８３〜８５は、ほぼ同じ直径を有する半円状に形成されている。
【００７５】
開裂溝８２は、第１湾曲部８３が稜線Ｌ上に位置するように設けられている。したがって、電池ケース２内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に、稜線Ｌ上に位置する第１湾曲部８３で開裂が生じた後、第２及び第３湾曲部８４，８５に開裂が進行する。
【００７６】
図１４に示すように、開裂溝８２が開裂すると、第１〜第３湾曲部８３〜８５によってそれぞれ舌部８６〜８８が形成される。これらの舌部８６〜８８は、電池ケース２の外方に向かって突出している。これにより、開裂部分には、隙間８９が形成される。この隙間８９は、開裂溝８２の開裂によって形成される舌部８６〜８８が電池ケース２の外方に向かって突出するため、開裂溝を直線状に形成した場合等に比べて開口面積が大きくなる。また、上述のように舌部８６〜８８が電池ケース２の外方に向かって突出することで、開裂部分が密閉型電池１の内部と接触しないため、短絡等が生じるのを防止できる。
【００７７】
また、上述の実施形態１と同様、開裂溝８２は、外装缶１０をプレス成形する際に、該
外装缶１０とともにプレスによって形成される。これにより、プレス加工に伴う加工硬化によって開裂溝８２の周辺部分の強度向上を図れる。したがって、密閉型電池１に落下等による衝撃が加わった場合でも、その衝撃によって開裂溝８２が開裂するのを抑制することができる。
【００７８】
（実施形態２の効果）
以上より、この実施形態では、外装缶１０の側壁１２の平面部１３に、第１〜第３湾曲部８３〜８５を有する概略Ｍ字状の開裂溝８２を設けた。これにより、開裂溝８２が開裂した際の開裂部分の開口面積をより大きくすることができ、電池ケース２内のガス等を外部に効率良く排出することができる。
【００７９】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【００８０】
前記実施形態１では、開裂溝４１を、第１湾曲部４２が稜線Ｌ上に位置するように設けている。しかしながら、開裂溝４１を、第２湾曲部４３が稜線Ｌ上に位置するように設けてもよい。
【００８１】
前記実施形態２では、開裂溝８２を、第１湾曲部８３が稜線Ｌ上に位置するように設けている。しかしながら、開裂溝８２を、第２湾曲部８４または第３湾曲部８５が稜線Ｌ上に位置するように設けてもよい。
【００８２】
また、上述の実施形態１，２の構成に限らず、開裂溝４１，８２の一部が稜線Ｌ上に位置すれば、該開裂溝４１，８２を外装缶１０の平面部１３のどの位置に設けてもよいし、該開裂溝４１，８２によって構成される開裂線の向きも上述の実施形態１，２の向きに限定されない。
【００８３】
前記実施形態１では、開裂溝４１が２つの湾曲部４２，４３を有していて、前記実施形態２では、開裂溝８２が３つの湾曲部８３〜８５を有している。しかしながら、開裂溝は４つ以上の湾曲部を有していてもよい。その場合でも、反対方向に突状に湾曲する湾曲部が交互に接続された開裂線を形成するように開裂溝を設ける。
【００８４】
前記実施形態１では、電池ケースを、幅５１ｍｍ、高さ４７ｍｍ及び厚み５．１ｍｍとし、ケースの肉厚を０．３ｍｍとしているが、この限りではなく、幅２０〜６０ｍｍ、高さ３０〜１００ｍｍ、厚み３〜１０ｍｍ及び肉厚０．１５〜０．５ｍｍの寸法を有する電池ケースであればよい。
【００８５】
前記各実施形態では、開裂溝４１，８２を構成する第１湾曲部４２，８３と第２湾曲部４３，８４と第３湾曲部８５とがほぼ同じ直径を有する円弧状に形成されている。しかしながら、各湾曲部を異なる大きさにしてもよいし、各湾曲部を、円弧状ではなく、楕円の一部のような形状など、他の曲線としてもよい。
【００８６】
前記各実施形態では、開裂溝４１，８２をプレス加工によって形成している。しかしながら、開裂溝４１，８２をレーザー加工や切削加工等によって形成してもよい。
【００８７】
前記各実施形態では、開裂溝４１，８２を連続した溝によって構成している。しかしながら、図１５に示すように、開裂溝を複数に分断して、独立した複数の溝部９１によって構成してもよい。この場合には、図３に示す開裂溝４１の形状になるように、複数の溝部
９１を並べて設ければよい。このような構成では、溝部９１が開裂した後、溝部９１同士の間の部分が開裂し、開裂溝全体が開裂する。すなわち、開裂溝が連続していないので、密閉型電池１が落下等による衝撃を受けた場合でも、開裂溝全体が開裂するのを防止できる。したがって、この構成により、落下等による衝撃に対して開裂溝を開裂しにくくすることができる。なお、図１５には、開裂溝４１を複数の溝部９１によって構成した場合を示しているが、他の形状の開裂溝を、複数の溝部によって構成してもよい。
【００８８】
前記各実施形態では、開裂溝４１は、外装缶１０の側面視で、側面外方に向かって突状に湾曲する第１湾曲部４２と、該側面外方とは反対方向である側面内方に向かって突状に湾曲する第２湾曲部４３とを有する。しかしながら、図１６に示すように、電池ケース２の平面部１３に設ける開裂溝１０１を、第１湾曲部１０２の突方向（二点鎖線の矢印）と第２湾曲部１０３の突方向（二点鎖線の矢印）とが略９０度の角度を有する形状としてもよい。また、図１７に示すように、電池ケース２の平面部１３に設ける開裂溝１１１を、第１湾曲部１１２の突方向（二点鎖線の矢印）と第２湾曲部１１３の突方向（二点鎖線の矢印）とが９０度よりも大きい角度を有する形状（例えば１３５度）としてもよい。すなわち、開裂溝は、第１湾曲部の突方向と第２湾曲部の突方向とが９０度以上の角度を有していれば、どのような形状であってもよい。なお、第１湾曲部の突方向と第２湾曲部の突方向とが反対方向、すなわち、第１湾曲部の突方向に対して第２湾曲部の突方向が９０度よりも大きい角度をなすのがより好ましい。
【００８９】
前記各実施形態では、密閉型電池１の電池ケース２を、長方形の短辺側が円弧状に形成された底面を有する柱状としている。しかしながら、電池ケースの形状は、六面体など他の形状であってもよい。
【００９０】
前記各実施形態では、密閉型電池１をリチウムイオン電池として構成している。しかしながら、密閉型電池１はリチウムイオン電池以外の電池であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、開裂溝が電池ケースの側面に形成される密閉型電池に利用可能である。
【図１】
2014029865.tif 000004
【図２】
2014029865.tif 000005
【図３】
2014029865.tif 000006
【図４】
2014029865.tif 000007
【図５】
2014029865.tif 000008
【図６】
2014029865.tif 000009
【図７】
2014029865.tif 000010
【図８】
2014029865.tif 000011
【図９】
2014029865.tif 000012
【図１０】
2014029865.tif 000013
【図１１】
2014029865.tif 000014
【図１２】
2014029865.tif 000015
【図１３】
2014029865.tif 000016
【図１４】
2014029865.tif 000017
【図１５】
2014029865.tif 000018
【図１６】
2014029865.tif 000019
【図１７】
2014029865.tif 000020