(57)【要約】【課題】電池セル本体を組み立ててから取り付けることができる密閉型電池の圧力型電流遮断装置、及び密閉型電池を提供する。【解決手段】電池ケース１５の外部に配置される正極端子１１と電気的に接続されるケース６１と、電池ケース１５の内部に配置される下端子３１と電気的に接続される反転板６２と、を備え、電池ケース１５の内部の圧力上昇に応じて反転板６２が変形し、ケース６１と下端子３１とを電気的に遮断するリチウムイオン二次電池１００の圧力型電流遮断装置６０であって、電池ケース１５の外部に取り付けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケース外部に配置される外部端子と電気的に接続される導電部材と、前記電池ケース内部に配置される集電端子と電気的に接続される反転板と、を備え、電池ケース内部の圧力上昇に応じて前記反転板が変形し、前記導電部材と前記集電端子とを電気的に遮断する密閉型電池の圧力型電流遮断装置であって、
前記電池ケースの外部に取り付けられる、
密閉型電池の圧力型電流遮断装置。
【請求項２】
請求項１記載の密閉型電池の圧力型電流遮断装置であって、
前記電池ケースの蓋体に形成された嵌合部に取り付けられる、
密閉型電池の圧力型電流遮断装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の圧力型電流遮断装置が取り付けられた、密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池の圧力型電流遮断装置、及び密閉型電池の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉型電池とは、正極及び負極を備える電極体を電解液とともに電池ケース内に封入して構成されたものであって、例えばリチウムイオン二次電池等が良く知られている。密閉型電池では、過充電を検知して電流を遮断する電流遮断装置を設けることがある。このような電流遮断装置の一つとして、電池ケースの内部圧力が設定圧力より高くなった場合に物理的に電流を遮断する圧力型電流遮断装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示されるような従来の圧力型電流遮断装置では、電池ケースの外部端子と電気的に接続される導電部材と、電池ケース内部に配置される集電端子と電気的に接続される反転板と、を備え、電池ケース内部の圧力上昇に応じて反転板が変形し、導電部材と集電端子とを電気的に遮断する構成とされている。
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されるような従来の圧力型電流遮断装置では、圧力型電流遮断装置を構成する導電部材及び反転板が電池ケース内部に配置されるため、電池セル本体を組み立てる段階で電池セル本体の内部に圧力型電流遮断装置を取り付けなければならなかった。
【０００５】
このような電池セル本体を組み立てる段階で圧力型電流遮断装置を取り付ける製造方法では、圧力型電流遮断装置を設けるリチウムイオン二次電池と、圧力型電流遮断装置を設けないリチウムイオン二次電池とを、別の生産ラインで製造する必要があり、生産効率が悪かった。
【０００６】
また、圧力型電流遮断装置を構成する導電部材及び反転板が電池ケース内部に配置されるリチウムイオン二次電池では、電池ケース内部という狭い空間で圧力型電流遮断装置を組み立てる必要があり、組み立て作業性が悪かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０６６２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、電池セル本体を組み立ててから取り付けることができ、圧力型電流遮断装置及び密閉型電池を製造する際の作業性を向上できる、密閉型電池の圧力型電流遮断装置、及び密閉型電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、電池ケース外部に配置される外部端子と電気的に接続される導電部材と、前記電池ケース内部に配置される集電端子と電気的に接続される反転板と、を備え、電池ケース内部の圧力上昇に応じて前記反転板が変形し、前記導電部材と前記集電端子とを電気的に遮断する密閉型電池の圧力型電流遮断装置であって、前記電池ケースの外部に取り付けられるものである。
【００１１】
請求項２においては、請求項１記載の密閉型電池の圧力型電流遮断装置であって、前記電池ケースの蓋体に形成された嵌合部に取り付けられるものである。
【００１２】
請求項３においては、請求項１又は請求項２記載の圧力型電流遮断装置が取り付けられた密閉型電池である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の密閉型電池の圧力型電流遮断装置、及び密閉型電池によれば、電池セル本体を組み立ててから取り付けることができ、圧力型電流遮断装置及び密閉型電池を製造する際の作業性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】リチウムイオン二次電池の構成を示す模式図。
【図２】圧力型電流遮断装置の周囲構成を示す模式図。
【図３】リチウムイオン二次電池の製造方法の流れを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を用いて、リチウムイオン二次電池１００について説明する。
なお、図１では、リチウムイオン二次電池１００を断面視にて模式的に表している。
【００１６】
リチウムイオン二次電池１００は、本発明に係る密閉型電池の実施形態である。リチウムイオン二次電池１００は、電池ケース１５と、蓋体１６と、外部端子としての正極端子１１と、外部端子としての負極端子１２と、集電体としての捲回電極体５０と、を具備している。
【００１７】
電池ケース１５は、直方体形状の角型ケースに構成されている。電池ケース１５の内部には、扁平形状の捲回電極体５０及び電解液が収容されている。蓋体１６は、電池ケース１５の上部に開口される開口部を塞ぐように構成されている。蓋体１６には、外部端子としての正極端子１１と負極端子１２とが設けられている。正極端子１１及び負極端子１２の一部は蓋体１６の表面側に突出している。
【００１８】
集電体としての捲回電極体５０の幅方向の一側の端部には、正極集電体５１が露出している。一方、集電体としての捲回電極体５０の幅方向の他側の端部には、負極集電体５２が露出している。正極集電体５１には、集電端子としての下端子３１が接合されている。一方、負極集電体５２には、集電端子としての下端子３２が接合されている。
【００１９】
外部端子としての正極端子１１は、導電部材としての上端子２１、圧力型電流遮断装置６０、並びに集電端子としての下端子３１を介して、捲回電極体５０の正極集電体５１と電気的に接続されている。外部端子としての負極端子１２は、導電部材としての上端子２２、並びに集電端子としての下端子３２を介して、捲回電極体５０の負極集電体５２と電気的に接続されている。
【００２０】
図２を用いて、圧力型電流遮断装置６０について説明する。
なお、図２では、圧力型電流遮断装置６０の周囲構成を断面視にて模式的に表している。
【００２１】
圧力型電流遮断装置６０は、本発明の圧力型電流遮断装置の実施形態である。圧力型電流遮断装置６０は、リチウムイオン二次電池１００の電池ケース１５内の圧力が設定圧力より高くなった場合に電流を遮断する装置である。なお、本実施形態では、圧力型電流遮断装置６０はリチウムイオン二次電池１００の正極側に設けられているが、負極側に設けることも可能である。
【００２２】
圧力型電流遮断装置６０は、導電部材としてのケース６１と、反転板６２と、を備えている。以下、圧力型電流遮断装置６０（ケース６１及び反転板６２）も含めた圧力型電流遮断装置６０の周囲の構成について説明する。
【００２３】
導電部材としての上端子２１は、電池ケース１５及び蓋体１６の外部に配置され、正極端子１１と接合されて電気的に接続されているものである。（図１参照）。上端子２１は、銅を素材として形成され、正極端子１１と接合される部分から外側下方に延設された下部２１Ａと、下部２１Ａに形成される開口部２１Ｂと、を備えている。下部２１Ａの下面は、後述するケース６１の上面と当接している。開口部２１Ｂには、後述するケース６１の凸部６１Ａが嵌合され、開口部２１Ｂの内周面と凸部６１Ａの外周面とが溶接によって接合されている。
【００２４】
ケース６１は、電池ケース１５及び蓋体１６の外部に配置される上端子２１と電気的に接続されるものである。ケース６１は、銅を素材として形成され、下面側から見て中央部が上方に凹陥する凹陥形状に形成されている。ケース６１は、凹陥形状部分の略中央部に形成され上方に突出する凸部６１Ａと、凹陥形状部分の外周側に位置する縁部に形成される折り曲げ部６１Ｂと、を備えている。折り曲げ部６１Ｂは、ケース６１の外周縁部を内側に折り返して形成されている。
【００２５】
上述したように、ケース６１の凹陥形状部分の上面は、上端子２１の下部２１Ａの下面と当接している。ケース６１の凸部６１Ａは、上端子２１の開口部２１Ｂに嵌合され、開口部２１Ｂと凸部６１Ａとの嵌合部分が溶接によって接合されている。
【００２６】
ケース６１の折り曲げ部６１Ｂには、反転板６２の外周縁部が嵌合されている。折り曲げ部６１Ｂにおいては、上方に位置する上板部と下方に位置する下板部とが互いに対向しており、反転板６２の外周縁部は折り曲げ部６１Ｂの上板部と下板部との間に嵌合されている。
【００２７】
第一シール材７１は、反転板６２の外周縁部と折り曲げ部６１Ｂの上板部との間に介装されている。第一シール材７１は、反転板６２とケース６１の折り曲げ部６１Ｂとの嵌合部をシールするものである。
【００２８】
反転板６２は、電池ケース１５の内部に配置される下端子３１と電気的に接続されるものである。反転板６２は、銅を素材として形成され、略円盤形状に形成されている。反転板６２の略中央部分には、上面側が凹陥する部分となる凹部６２Ａが形成されている。反転板６２の凹部６２Ａには、円形状の切込みＣが形成されている。
【００２９】
上述したように、反転板６２の縁部は、第一シール材７１・７１を介してケース６１の折り曲げ部６１Ｂに嵌合されている。また、反転板６２の凹部６２Ａの略中央部は、後述する下端子３１の上端部３１Ｂに溶接によって接合されている。反転板６２の凹部６２Ａと下端子３１の上端部３１Ｂとの接合部は、蓋体１６に形成される開口部１６Ａに位置している。
【００３０】
ホルダ６３は、蓋体１６の下面に取り付けられ、下端子３１を電池ケース１５の内部で支持するものである。ホルダ６３は、樹脂を素材として形成され、略円盤形状に形成されている。ホルダ６３の内部には、下端子３１が挿通されている。
【００３１】
集電端子としての下端子３１は、電池ケース１５の内部にて、捲回電極体５０の正極集電体５１と接合されて電気的に接続されているものである（図１参照）。下端子３１は、銅を素材として形成され、略逆Ｌ字形状に形成されている。
【００３２】
下端子３１は、水平方向に延出する水平部３１Ａを備えており、水平部３１Ａの一側（先端側）には上端部３１Ｂが形成されている。水平部３１Ａは、その途中部を屈折して、一側（先端側）部分が他側（基端側）部分よりも一段上方に位置する形状に形成されており、上方に位置する一側（先端側）部分が上端部３１Ｂとして構成されている。
【００３３】
水平部３１Ａの他側（基端側）部分はホルダ６３に挿通されており、水平部３１Ａの一側（先端側）部分により構成される上端部３１Ｂは、ホルダ６３の上面に露出している。また、上端部３１Ｂは、蓋体１６の開口部１６Ａ内に位置している。
【００３４】
上述したように、下端子３１の上端部３１Ｂは、反転板６２の凹部６２Ａの略中央部に溶接によって接合されている。
【００３５】
押さえ部材６４・６４は、蓋体１６に取り付けられ、嵌合部６５・６５を形成するものである。押さえ部材６４・６４は、アルミを素材として形成され、蓋体１６に溶接によって接合されている。
【００３６】
嵌合部６５・６５は、押さえ部材６４と蓋体１６とによって形成され、圧力型電流遮断装置６０（ケース６１及び反転板６２）が取り付けられる空間である。嵌合部６５には、ケース６１の折り曲げ部６１Ｂが、第二シール材７２を介して嵌合されている。
【００３７】
第二シール材７２は、断面視にてコの字形状に形成されている。第二シール材７２により、電池ケース１５における、圧力型電流遮断装置６０よりも内部側と外部側との間がシールされている。
【００３８】
圧力型電流遮断装置６０の作用について説明する。
なお、図２に表される圧力型電流遮断装置６０の状態は、通常時（圧力型電流遮断装置６０が作動していない状態）であって、正極端子１１と、上端子２１と、ケース６１と、反転板６２と、下端子３２と、が電気的に接続されている状態である。
【００３９】
一方、電池ケース１５内の圧力が設定圧力より高くなると、圧力が、蓋体１６の開口部１６Ａを通じて、反転板６２の凹部６２Ａに内側から作用し、反転板６２の切込みＣの部分が破断して、反転板６２が外側へ変形する。すなわち、圧力型電流遮断装置６０が作動する。これにより、下端子３１と反転板６２とが電気的に遮断されることとなる。
【００４０】
図３を用いて、リチウムイオン二次電池の製造工程Ｓ１００について説明する。
なお、図３では、リチウムイオン二次電池の製造工程Ｓ１００の流れをフローチャートによって表している。
【００４１】
リチウムイオン二次電池の製造工程Ｓ１００は、本実施形態の圧力型電流遮断装置６０を備えたリチウムイオン二次電池１００を製造する工程である。
【００４２】
ステップＳ１１０では、電池セル本体（電池ケース１５、蓋体１６、下端子３１・３１及びホルダ６３・６３等）が組み立てられる。つまり、下端子３１・３１が挿通されたホルダ６３・６３を蓋体１６に取り付け、下端子３１・３１と捲回電極体５０の正極集電体５１及び負極集電体５２とを接合して、捲回電極体５０を蓋体１６に組み付ける。その後、蓋体１６に組み付けられた捲回電極体５０を電池ケース１５内に収容し、さらに電池ケース１５内に電解液を充填し、蓋体１６を電池ケース１５に接合して、電池ケース１５を密封する。
【００４３】
ステップＳ１２０では、第二シール材７２を、圧力型電流遮断装置６０の外周縁部（ケース６１の折り曲げ部６１Ｂ）に外側から取り付ける。
ステップＳ１３０では、第二シール材７２が取り付けられた圧力型電流遮断装置６０（ケース６１及び反転板６２）を、蓋体１６に載置する。この場合、圧力型電流遮断装置６０の外周縁部が、蓋体１６の嵌合部６５・６５（より正確には、蓋体１６に押さえ部材６４が接合されることによって嵌合部６５が構成される部分）に位置するように、圧力型電流遮断装置６０を載置する。
【００４４】
ステップＳ１４０では、押さえ部材６４・６４を溶接によって蓋体１６に接合する。また、反転板６２の凹部６２Ａと下端子３１の上端部３１Ｂとを、溶接によって接合する。
ステップＳ１５０では、上端子２１の開口部２１Ｂとケース６１の凸部６１Ａとを、溶接によって接合する。
このように、リチウムイオン二次電池１００は、電池セル本体を組み立てた後に、当該電池セル本体の外部に圧力型電流遮断装置６０を取り付けることにより製造される。
【００４５】
リチウムイオン二次電池１００の圧力型電流遮断装置６０の効果について説明する。
リチウムイオン二次電池１００の圧力型電流遮断装置６０によれば、電池セル本体（電池ケース１５、蓋体１６、下端子３１・３１及びホルダ６３・６３等）を組み立ててから、電池セル本体に圧力型電流遮断装置６０（ケース６１及び反転板６２）を取り付けることができる。
【００４６】
これにより、圧力型電流遮断装置６０を設けるリチウムイオン二次電池１００と、圧力型電流遮断装置６０を設けないリチウムイオン二次電池１００とを同一の生産ラインで製造することができる。また、従来のように圧力型電流遮断装置を電池ケース１５の内部という狭い空間で組み立てる必要がなく、圧力型電流遮断装置６０及びリチウムイオン二次電池１００を製造する際の作業性を向上できる。
【符号の説明】
【００４７】
１５        電池ケース
１６        蓋体
１１        正極端子（外部端子）
２１        上端子（導電部材）
３１        下端子（集電端子）
６０        圧力型電流遮断装置
６１        ケース
６２        反転板
６５        嵌合部
１００      リチウムイオン二次電池
Ｓ１００    リチウムイオン二次電池の製造工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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