(57)【要約】【課題】本発明は角形二次電池において電池のエネルギー効率の低下を招くことなく、電流遮断することを目的としている。【解決手段】本発明の角形二次電池１は、扁平状の電極群３と、電極群３を収容する角形の電池缶１１と、電池缶１１の開口部１１ａを封口する電池蓋２１と、電池蓋２１に設けられて電極群３に電気的に接続される正極端子５１を有する。正極端子５１は、電池蓋２１に開口する開口穴２１ａに挿通される軸部５２ｂと、軸部５２ｂの電池外側に開口する外穴部５２ｃと、軸部５２ｂの電池内側に開口する内穴部５２ｄを有しており、ダイアフラム５２ｆが外穴部５２ｃと内穴部５２ｄとの間に介在されて設けられている。【選択図】図６
2014096225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平状の電極体と、該電極体を収容する角形の電池缶と、該電池缶の開口部を封口する電池蓋と、該電池蓋に設けられて前記電極体に電気的に接続される電極端子と、を有する角形二次電池であって、
前記電極端子は、
前記電池蓋に開口する開口穴に挿通される軸部と、
該軸部の電池外側に開口する外穴部と、
前記軸部の電池内側に開口する内穴部と、
前記外穴部と前記内穴部との間に介在されて電池内部の圧力上昇により変形して前記電極体との間の電気的接続を遮断するダイアフラムと、
を有することを特徴とする角形二次電池。
【請求項２】
前記ダイアフラムは、前記軸部に一体に成形されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項３】
前記ダイアフラムは、前記内穴部の内壁部から電池内側に向かって移行するにしたがって漸次縮径するドーム形状を有し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。
【請求項４】
前記ダイアフラムは、
内穴部の内壁面から電池内側に向かって突出して断面が直線状となる第１傾斜部と、該第１傾斜部の端部で折曲されて断面が直線状となる第２傾斜部とを有することを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記第１傾斜部は、前記内穴部の中心軸に対して０°よりも大きく４５°よりも小さい傾斜角度を有し、
前記第２傾斜角度は、第１傾斜部に対して１８０°よりも大きな傾斜角度を有することを特徴とする請求項４に記載の角形二次電池。
【請求項６】
前記ダイアフラムは、前記第１傾斜部の方が前記第２傾斜部よりも厚さが厚いことを特徴とする請求項５に記載の角形二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用途等に使用される角形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車等の動力源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の開発が進められている。車載用途としては体積効率のよい角形二次電池があり、電池ケースの上面を覆うキャッププレートと、前記キャッププレートの上部に絶縁されるように結合される正極部材と、排気孔が形成されており、前記キャッププレートと正極部材とに形成された貫通孔を貫通することにより、前記キャッププレート及び正極部材を係合するリベット突起を有し、前記正極部材と電気的に接続されるリベット部材と、前記排気孔が密閉されるよう前記リベット部材の下端に結合される安全部材と、前記安全部材の下端と結合され、前記電池ケース内に納まる電極組立体の正極タブと連結される正極タブ固定部材とを含み、前記電池ケースの内部の圧力上昇により前記安全部材が前記正極タブ固定部材から脱離しながら破壊される構造が開示されている(特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１-１６２４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のキャップ組立体は、リベット部材の下端であるリベット突起に安全部材が結合された構造を有している。安全部材は、キャッププレートから離れる側である電池の内部中心側の位置に配置されている。したがって、電池ケースの内部空間が安全部材によって狭められており、その分だけ電極組立体の大きさを小さくしなければならず、電池容量が小さくなり、エネルギー効率の低下を招いていた。
【０００５】
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、エネルギー効率の低下を招くことなく、所定条件下で確実に電流遮断を行うことができる角形二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、扁平状の電極体と、該電極体を収容する角形の電池缶と、該電池缶の開口部を封口する電池蓋と、該電池蓋に設けられて前記電極体に電気的に接続される電極端子と、を有する角形二次電池であって、前記電極端子は、前記電池蓋に開口する開口穴に挿通される軸部と、該軸部の電池外側に開口する外穴部と、前記軸部の電池内側に開口する内穴部と、前記外穴部と前記内穴部との間に介在されて電池内部の圧力上昇により変形して前記電極体との間の電気的接続を遮断するダイアフラムとを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明の角形二次電池によれば、電池内部に突出するダイアフラムの突出量を小さくすることができ、電極体の配置スペースを狭めることなく、内圧上昇により確実に安定して電流経路を遮断することができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】角形二次電池の外観斜視図。
【図２】角形二次電池の分解斜視図。
【図３】蓋組立体の分解斜視図。
【図４】電極体の分解斜視図。
【図５】角形二次電池の断面図。
【図６】蓋組立体の部分断面図。
【図７】第１実施の形態における電流遮断機構の部分断面図。
【図８】第１実施の形態における電流遮断機構の部分断面図。
【図９】第１実施の形態における他の実施例を示す部分断面図
【図１０】接続端子の製造工程を説明する図。
【図１１】第２実施の形態における電流遮断機構の部分断面図。
【図１２】第２実施の形態における電流遮断機構の部分断面図。
【図１３】第３実施の形態における電流遮断機構の部分断面図。
【図１４】第３実施の形態における電流遮断機構の部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の角形二次電池は、扁平状の電極体と、該電極体を収容する角形の電池缶と、該電池缶の開口部を封口する電池蓋と、該電池蓋に設けられて前記電極体に電気的に接続される電極端子とを有する角形二次電池であって、前記電極端子は、前記電池蓋に開口する開口穴に挿通される軸部と、該軸部の電池外側に開口する外穴部と、前記軸部の電池内側に開口する内穴部と、前記外穴部と前記内穴部との間に介在されて電池内部の圧力上昇により変形して前記電極体との間の電気的接続を遮断するダイアフラムとを有することを特徴としている。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、角形二次電池の例として、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動源として用いられる角形のリチウムイオン二次電池の場合について説明する。
【００１１】
［第１実施の形態］
図１は、本実施の形態に係わる角形二次電池の外観斜視図、図２は、図１に示される角形二次電池の分解斜視図、図３は、図２に示される蓋組立体４の分解斜視図である。
【００１２】
角形二次電池１は、図１及び図２に示すように、電池容器２内に電極群３を収容した構成を有している。電池容器２は、開口部１１ａを有する電池缶１１と、電池缶１１の開口部１１ａを封口する電池蓋２１とを有する。電極群３は、正極板３３と負極板３１との間にセパレータ３２、３４を介在させて重ね合わせた状態で扁平状に捲回し、テープ３５で固定した構造である。電極群３は、正極集電板５４、負極集電板６４と共にその外側から絶縁シート（図示せず）によって覆われた状態で電池缶１１内に挿入される。
【００１３】
電池缶１１及び電池蓋２１は、共にアルミニウム合金で製作されており、電池蓋２１は、レーザ溶接によって電池缶１１に接合されて開口部１１ａを封口する。電池蓋２１には、正極端子５１と負極端子６１が配設されており、蓋組立体４が構成されている。そして、電池蓋２１には、正極端子５１および負極端子６１の他に、電池容器２内の圧力が所定値よりも上昇すると開放されて電池容器２内のガスを排出するガス排出弁７１と、電池容器２内に電解液を注入するための注液口７２が設けられている。注液口７２は、電解液の注液後に、注液栓７３によって閉塞され、注液栓７３をレーザ溶接により電池蓋２１に接合することによって封口される。
【００１４】
正極端子５１と負極端子６１は、長方形を有する電池蓋２１の外側で且つ長辺に沿った方向の一方側と他方側の互いに離れた位置に配置されている。正極端子５１は、アルミニウム合金で製作され、負極端子６１は、銅合金で製作されている。正極端子５１と負極端子６１は、電池蓋２１の外側に配置される外部端子５２、６２と、電池缶１１の内部に配置されて外部端子５２、６２に電気的に接続される集電板５４、６４とを有している。
【００１５】
正極外部端子５２は、図３に示すように、電池蓋２１の外側にガスケット２６および第１の正極絶縁体２２が介在され、電池蓋２１の内側にワッシャ４１および第２の正極絶縁体２４が介在されており、電池蓋２１から電気的に絶縁されている。正極外部端子５２は、軸部５２ｂを、第１の正極絶縁体２２、ガスケット２６、電池蓋２１の開口穴２１ａ、ワッシャ４１、第２の正極絶縁体２４に挿通して、軸部５２ｂの先端を外径側に折り曲げて拡径するかしめ加工をすることでこれらの介在部品を電池蓋２１に一体に固定している（図６（ａ）を参照）。
【００１６】
負極端子６１の負極外部端子６２は、電池蓋２１の外側にガスケット２７、および第１の負極絶縁体２３が介在され、電池蓋２１の内側に第２の負極絶縁体２５が介在されており、電池蓋２１から電気的に絶縁されている。そして、負極集電板６４に電気的に接続されている。負極外部端子６２は、軸部６２ｂを、第１の負極絶縁体２３、ガスケット２７、電池蓋２１の開口穴２１ｂ、第２の負極絶縁体２５、負極集電板６４に挿通して、軸部６２ｂの先端を外径側に折り曲げて拡径するかしめ加工をすることでこれらの介在部品と負極集電板６４を電池蓋２１に一体に固定している（図６（ｂ）を参照）。
【００１７】
正極集電板５４と負極集電板６４は、電池蓋２１の内側に沿って長辺方向に延在する基部５４ａ、６４ａと、基部５４ａ、６４ａの各長辺でそれぞれ折曲されて電池缶１１の底部ＰＢに向かって延出する一対の接合片５４ｂ、６４ｂを有している。各接合片５４ｂ、６４ｂは、電極群３の捲回軸方向両端部に設けられている正極板３３、負極板３１に溶接により接合される。溶接方法としては、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接等を用いることができる。
【００１８】
電極群３は、正極集電板５４の接合片５４ｂと負極集電板６４の接合片６４ｂとの間に配置されて両端が支持されており、蓋組立体４および電極群３によって発電要素組立体５が構成されている。
【００１９】
図４は、図２に示された電極群３の詳細を示し、一部を展開した状態の外観斜視図である。
電極群３は、セパレータ３４、負極板３１、セパレータ３２、正極板３３の順に重ねて扁平状に捲回することによって構成される。電極群３は、図４に示すように、最外周の電極板が負極板３１であり、さらにその外側にセパレータ３４が捲回される。セパレータ３２、３４は、正極板３３と負極板３１を絶縁する役割を有している。負極板３１の負極塗工部３１ａは、正極板３３の正極塗工部３３ａよりも幅方向に大きく、これにより正極塗工部３３ａは、必ず負極塗工部３１ａに挟まれるように構成されている。
【００２０】
正極未塗工部３３ｂ、負極未塗工部３１ｂは、平面部分で束ねられて溶接等により正負極外部端子５２、６２につながる各極の集電板５４、６４に接続される。尚、セパレータ３２、３４は、幅方向で負極塗工部３１ａよりも広いが、正極未塗工部３３ｂ、負極未塗工部３１ｂで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。
【００２１】
正極板３３は、正極集電体である正極電極箔の両面に正極活物質合剤を塗布した正極塗工部３３ａを有し、正極電極箔の幅方向一方側の端部には、正極活物質合剤を塗布しない正極未塗工部（箔露出部）３３ｂが設けられている。
【００２２】
負極板３１は、負極集電体である負極電極箔の両面に負極活物質合剤を塗布した負極塗工部３１ａを有し、正極電極箔の幅方向他方側の端部には、負極活物質合剤を塗布しない負極未塗工部（箔露出部）３１ｂが設けられている。正極未塗工部３３ｂと負極未塗工部３１ｂは、電極箔の金属面が露出した領域であり、図４に示すように、捲回軸方向一方側と他方側の位置に配置されるように捲回される。
【００２３】
負極板３１においては、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（負極電極箔）の両面に集電部（負極未塗工部３１ｂ）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ７０μｍの負極板３１を得た。
【００２４】
なお、本実施の形態では、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等でよく、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。しかし、いずれの炭素質材料でもリチウムイオンの吸蔵により、負極活物質塗布部は膨張する。
【００２５】
正極板３３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ＬｉＭｎ２Ｏ４）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（正極電極箔）の両面に無地の集電部（正極未塗工部３３ｂ）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ９０μｍの正極板３３を得た。
【００２６】
また、本実施の形態では、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。
【００２７】
また、本実施の形態では、正極板３３、負極板３１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。
【００２８】
図５は、角形二次電池の断面図、図６は、蓋組立体の部分断面図、図７、図８は、本実施の形態における電流遮断機構の部分断面図である。図６（ａ）には、図５に示す蓋組立体４の正極端子５１の部分断面図、図６（ｂ）には負極端子６１の部分断面図を示す。また、図７には、図６に示す正極側端子構造部の電流遮断機構が作動する前の状態を示し、図８には、電流遮断機構が作動した後の状態を示す。
【００２９】
角形二次電池１には、内圧の上昇により電流を遮断する電流遮断機構が設けられている。電流遮断機構は、本実施の形態では、正極端子５１の正極外部端子５２から正極集電板５４までの電流経路に設けられている。
【００３０】
正極外部端子５２は、電池蓋２１の外側である上面に沿って配置される平板状の本体部５２ａと、本体部５２ａを貫通して正極端子ボルト５３を挿通支持するボルト挿通孔５２ｐと、本体部５２ａから突出して電池蓋２１の開口穴２１ａに挿通される軸部５２ｂを有している。
【００３１】
軸部５２ｂには、図６に示すように、電池外側に開口する外穴部５２ｃと、電池内側に開口する内穴部５２ｄと、外穴部５２ｃと内穴部５２ｄとの間に介在されて電池内部の圧力上昇により変形して電極群３との間の電気的接続を遮断するダイアフラム５２ｆが設けられている。外穴部５２ｃと内穴部５２ｄは、互いに同一径を有しており、電池蓋２１に直交する方向で且つ互いに同軸上に配置されるように軸部５２ｂの中心に沿って形成されている。
【００３２】
ダイアフラム５２ｆは、電池容器２の内圧が予め設定された上限値よりも上昇した場合に、電池容器２の外部との圧力差により、その突出高さが低くなる方向である電池外側に向かって移動するように変形して、正極集電板５４の薄肉部５４ｃを破断させ、導電板５４との接合部５４ｄを正極集電板５４の基部５４ａから分離して、電流経路を遮断する（例えば、図８を参照）。
【００３３】
ダイアフラム５２ｆは、内穴部５２ｄの内壁面に設けられており、内穴部５２ｄの軸方向に沿って電池内側の方向に向かって移行するにしたがって、内穴部５２ｄの中心に向かって漸次縮径するドーム形状を有している。したがって、小さなスペースでダイアフラム５２ｆの表面積を大きくとることができ、電池内圧が上昇したときに変形しやすくすることができ、低圧で確実な電流遮断が可能になる。
【００３４】
ダイアフラム５２ｆは、図７に示すように、内穴部５２ｄの内壁面から内穴部５２ｄの中心軸に直交する方向に突出するリング状のリード部５２ｇと、リード部５２ｇから電池内側に向かって折曲されて断面が直線状となる第１傾斜部５２ｈと、第１傾斜部５２ｈの端部で折曲されて第１傾斜部５２ｈと異なる角度を有する断面が直線状となる第２傾斜部５２ｉとを有する立体形状を有している。そして、ダイアフラム５２ｆの頂部５２ｊは、かしめ部５２ｅよりも電池内側に突出している。
【００３５】
ダイアフラム５２ｆの第１傾斜部５２ｈは、内穴部５２ｄの内壁面との角度θ１が０°よりも大きく４５°よりも小さい角度に設定されている（０°＜θ１＜４５°）。そして、第２傾斜部５２ｉは、第１傾斜部５２ｈとの外角である角度θ２が１８０°よりも大きい角度に設定されている。ダイアフラム５２ｆは、電池内圧の上昇により、図８に示すように、第１傾斜部５２ｈと第２傾斜部５２ｉとの接続部が径方向外側に開く方向に移動し、第２傾斜部５２ｉが反転して、頂部５２ｊが内穴部５２ｄの中心軸方向に沿って電池外側に向かって移動する方向に変形する。
【００３６】
ダイアフラム５２ｆは、角度θ１を０°よりも大きく４５°よりも小さい角度とし、且つ角度θ２を１８０°よりも大きい角度に設定することにより、電池内圧の上昇時に第１傾斜部５２ｈと第２傾斜部５２ｉとの接続部を径方向外側に開く方向に積極的に移動させて、第２傾斜部５２ｉを電池外側に向かって移動する方向に変形させ易くすることができる。したがって、内穴部５２ｄの内径が小さくても、内圧の上昇により図７に示す接続位置から図８に示す破断位置まで確実に変形させることができる。
【００３７】
第１の正極絶縁体２２は、図３および図６に示すように、正極外部端子５２の本体部５２ａと電池蓋２１の上面との間に介在される絶縁性の板状部材からなり、電池蓋２１の開口部２１ａに連通して正極外部端子５２の軸部５２ｂを挿通するための開口部２２ａ（図３を参照）を有している。
【００３８】
ガスケット２６は、電池蓋２１の開口部２１ａに挿入されて正極外部端子５２の軸部５２ｂと電池蓋２１との間を絶縁しかつシールする。ワッシャ４１は、電池蓋２１との間に第２の正極絶縁体２４を介在させた状態で電池蓋２１の下面に沿って配置されており、開口部４１ａから電池内部に突出する正極外部端子５２の軸部５２ｂの先端を径方向外側に拡げてかしめることにより、電池蓋２１から絶縁された状態で電池蓋２１に一体に固定されている。ワッシャ４１の下面には、正極外部端子５２の軸部５２ｂのかしめ部５２ｅが突出しており、軸部５２ｂの内穴部５２ｄが開口している。
【００３９】
第２の正極絶縁体２４は、電池蓋２１の下面に沿って配置される絶縁性の板状部材からなり、電池蓋２１とワッシャ４１との間、および、電池蓋２１と正極集電板５４との間に介在されて、これらの間を絶縁する。第２の正極絶縁体２４は、所定の板厚を有しており、電池蓋２１の開口部２１ａに連通して正極外部端子５２の軸部５２ｂが挿通される貫通孔２４ａが設けられている。第２の正極絶縁体２４は、かしめ部５２ｅによって、ワッシャ４１と共に電池蓋２１に一体にかしめ固定されている。
【００４０】
第２の正極絶縁体２４には、内穴部５２ｄに連通しかつワッシャ４１とかしめ部５２ｅが収容される凹部２４ｃが設けられている。凹部２４ｃは、第２の正極絶縁体２４の下面に凹設されており、電池内側の他の空間部分と連通している。
【００４１】
正極集電板５４は、第２の絶縁体２４に取り付けられて固定されている。正極集電板５４は、図３に示すように、基部５４ａに複数の支持穴５４ｆが互いに所定間隔をおいて配置されるように貫通して形成されている。基部５４ａは、一対の長辺に沿って電池蓋２１から離反する方向に折り曲げて形成された一対のエッジを有しており、平面形状を保つように剛性の向上が図られている。正極集電板５４の一対の接合片５４ｂは、各エッジに連続して突出するように設けられている。正極集電板５４は、第２の絶縁体２４の下面に突設された凸部２４ｂを基部５４ａの各支持穴５４ｆに挿入して、凸部２４ｂの先端を熱溶着することにより、第２の絶縁体２４に接合されて一体に固定されている。
【００４２】
正極集電板５４には、ダイアフラム５２ｆの頂部５２ｊに接合される接合部５４ｄが設けられている。接合部５４ｄは、その周囲に脆弱部５４ｅが設けられており、電池内圧の上昇によりダイアフラム５２ｆが変形した場合に、脆弱部５４ｅで断絶されて、基部５４ａから接合部５４ｄを分離できるようになっている。脆弱部５４ｅは、接合部５４ｄの周囲を囲むように周溝を設けることによって構成されている。そして、本実施の形態では、その周溝内にさらに薄肉部５４ｃを設けており、電池内圧の上昇時に、より確実に破断させるようにしている。
【００４３】
脆弱部５４ｅと薄肉部５４ｃは、電池容器２の内圧上昇によるダイアフラム５２ｆの変形に伴い、電池外側に引っ張る方向の力が作用した際に破断する一方、走行中の振動などの通常の使用環境下では破断しない強度となるように、その寸法形状等が設定されている。
【００４４】
ダイアフラム５２ｆは、正極外部端子５２の軸部５２ｂ内に一体に形成されており、先行技術文献１のように溶接する必要がない。したがって、溶接不良は発生せず、高い密閉性を有し、電池容器２の内圧上昇時に確実にダイアフラム５２ｆを変形させることができる。そして、従来は必要であった溶接工程を省略することができ、作業工程の簡略化による製造コストの削減を図ることができる。なお、ダイアフラム５２ｆの中央部５２ｊと正極集電板５４の接合部５４ｄとの接合は、レーザ溶接により行われるが、その他に、抵抗溶接、超音波溶接なども可能である。
【００４５】
図９は、本実施の形態における他の実施例を説明する図である。図中の破線は、正極側端子構造部の電流遮断構造が作動する前の状態を示し、図中の実線は、電流遮断構造が作動した後の状態を示す。
【００４６】
図７に示す実施例では、脆弱部５４ｅに、さらに薄肉部５４ｃを設ける場合について説明したが、図９に示すように、薄肉部５４ｃを設ける代わりに、ダイアフラム５２ｆの頂部５２ｊと接合部５４ｄとの接合力を溶接により調整して、接合部５４ｄで破断させて分離させてもよい。
【００４７】
また、溶接により接合力を調整すると共に、脆弱部５４ｅに薄肉部５４ｃ（図７参照）を設けて、より弱い力で接合部５４ｄが破断し、さらに強い力が加えられた場合に薄肉部５４ｃが破断する構成としてもよい。このように正極外部端子５２と正極集電板５４との間を破断させて分離する力を二段階に設定することにより、電池内圧の上昇時に確実に電流を遮断することができる。
【００４８】
上記した電流遮断構造によれば、非正常的な電池内圧の上昇によって正極外部端子５２のダイアフラム５２ｆが変形することによって、正極集電板５４の脆弱部５４ｅを破断させて、正極集電板５４の基部５４ａから接合部５４ｄを分離させ、正極外部端子５２と正極集電板５４との間の電気的接続を遮断し、電池内の密閉性を破壊することなく電池の非正常的な作動を停止させることができる。
【００４９】
図１０は、正極外部端子の製造工程を説明する図である。
正極外部端子５２は、平板状のブランク材８１を圧造加工することによって製造される。まず、図中(a)、(b)に示すように、ブランク材８１をパンチ８２とダイ８３で圧造加工して、軸部５２ｂの元となる凸部を形成する。次に、図中(c)、(d)に示すように、ブランク材８１をパンチ８２とダイ８３で圧造加工して、凸部から軸部５２ｂとダイアフラム５２ｆを形成する。そして、図中(e)に示すように、(d)でできたブランク８１を反転させて、パンチ８２とダイ８３で外形を打抜き加工する。以上の工程により、正極外部端子５２が製造される。
【００５０】
特許文献１の角形二次電池の場合、リベット部材と安全部材は溶接により結合されているが、リベット部材下面は円錘台状の傾斜面であり、この傾斜面にお椀状の安全部材を溶接すると、電池の密閉性が損なわれてしまう恐れがある。これに対して、本実施の形態における角形二次電池１は、ダイアフラム５２ｆを正極外部端子５２に一体に形成しており、溶接していないので、電池の密閉性を損なうことなく、電流遮断することができる。
なお、ダイアフラム５２ｆを別体に設けて、溶接により軸部５２に接合する構成としてもよい。
【００５１】
特許文献１に示される従来の電流遮断機構は、リベット部材の下端であるリベット突起に安全部材が結合された構造を有しており、安全部材は、キャッププレートから離れる側である電池の内部中心側の位置に配置されていた。したがって、電池ケースの内部空間が安全部材によって狭められており、その分だけ電極組立体の大きさを小さくしなければならず、電池容量が小さくなり、エネルギー効率の低下を招くおそれがあった。
【００５２】
これに対して、本実施の形態における角形二次電池１は、ダイアフラム５２ｆを軸部５２ｂの内部である外穴部５２ｃと内穴部５２ｄの間に設けているので、正極集電板５４を電池蓋２１側に接近させた位置に配置することができる。したがって、電池容器２の内部空間をより広く確保でき、その分だけ電極群３の大きさを大きくすることができ、高容量化によるエネルギー効率の向上を図ることができる。
【００５３】
角形二次電池１は、その外形状が角形であるため、内穴部５２ｄの穴径を大きく確保することができず、ダイアフラム５２ｆも小径となるが、本実施の形態では、ダイアフラム５２ｆの形状を、第１傾斜部５２ｈの角度θ１を０°よりも大きく４５°よりも小さい角度とし、かつ第２傾斜部５２ｉの角度θ２を１８０°よりも大きい角度としている。したがって、内穴部５２ｄの穴径を大きく確保することができずに小径となる場合であっても、内圧上昇時にダイアフラム５２ｆを確実に変形させて、電流遮断することができる。
【００５４】
［第２実施の形態］
次に、第２実施の形態について図１１、図１２を用いて以下に説明する。
図１１は、本実施の形態におけるダイアフラムの変形前の状態を示す部分拡大図、図１２は、ダイアフラムの変形後の状態を示す部分拡大図である。
【００５５】
本実施の形態において特徴的なことは、ダイアフラム５２ｆ’の形状を、ドーム状であって断面が半楕円形状となる半球面形状としたことである。ダイアフラム５２ｆ’は、軸方向に沿って電池内側に向かって移行するにしたがって漸次縮径し、断面が凸状の円弧形状となる湾曲面部５２ｋを有している。
【００５６】
したがって、電池内圧の上昇により、湾曲面部５２ｋの外周側部分５２ｍを拡径するように変形させ、内周側部分５２ｎを軸方向に反転させて、頂部５２ｊを正極集電板５４から離れる方向に移動させることができる。したがって、電池内圧の上昇によって変形させやすくすることができ、第１実施の形態と同様に、内穴部５２ｄの穴径を大きく確保することができず、小径となる場合であっても、ダイアフラム５２ｆ’を確実に変形させて、電流遮断することができる。
【００５７】
また、第１実施の形態と同様に、ダイアフラム５２ｆ’は、正極外部端子５２に一体に形成されているので、溶接作業を省略することができ、工数の削減による低コスト化を図ることができる。そして、溶接していないので、溶接不良により密閉性を損なうおそれがない。
【００５８】
［第３実施の形態］
次に、第３実施の形態について図１３、図１４を用いて以下に説明する。
本実施の形態において特徴的なことは、第１傾斜面部と第２傾斜面部の厚さを相違させて、電池内圧の上昇時により確実に変形させることができるようにしたことである。
【００５９】
本実施の形態では、第１傾斜部５２ｈの厚さｔ１を第２傾斜部５２ｉの厚さｔ２よりも厚くし、第２傾斜部５２ｉと頂部５２ｊは同じ厚さに設定している。かかる構成により、電池内圧の上昇時に第１傾斜部５２ｈと第２傾斜部５２ｉとの接続部に積極的に屈曲させる力を与えることができ、第１傾斜部５２ｈを外側に拡げるように変形させ、第２傾斜部５２ｉを軸方向に反転させて、頂部５２ｊを正極集電板５４から離れる方向に移動させることができる。したがって、第１実施の形態と同様に、内穴部５２ｄの穴径を大きく確保することができず、小径となる場合であっても、ダイアフラム５２ｆ’を確実に変形させて、電流遮断することができる。
【００６０】
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。
【符号の説明】
【００６１】
１  角形二次電池
２  電池容器
３  電極群
４  蓋組立体
５  発電要素組立体
１１  電池缶
１１ａ  開口部
２１  電池蓋
２２  正極絶縁樹脂（第１の正極絶縁体）
２３  負極絶縁樹脂（第１の負極絶縁体）
２４  正極絶縁部材（第２の正極絶縁体）
２５  負極絶縁部材（第２の負極絶縁体）
２６  ガスケット
３１  負極板
３１ａ  負極塗工部
３１ｂ  負極未塗工部
３２  セパレータ
３３  正極板
３３ａ  正極塗工部
３３ｂ  正極未塗工部
３４  セパレータ
３５  テープ
４１  ワッシャ
５１  正極端子
５２  正極外部端子
５２ａ  本体部
５２ｂ  軸部
５２ｃ  外穴部
５２ｄ  内穴部
５２ｅ  かしめ部
５２ｆ  ダイアフラム
５２ｇ  リード部
５２ｈ  第１傾斜部
５２ｉ  第２傾斜部
５２ｊ  頂部
５３  正極端子ボルト
５４  正極集電板
５４ａ  基部
５４ｂ  接合片
５４ｃ  薄肉部
５４ｄ  接合部
５４ｅ  脆弱部
６１  負極端子
６２  負極外部端子
６２ａ  本体部
６２ｂ  軸部
６４  負極集電板
６４ｂ  接合片
７１  ガス排出弁
７２  注液口
８１  ブランク材
８２  パンチ
８３  ダイ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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