(57)【要約】【課題】圧力型電流遮断機構の作動後に電池ケース内部に電池失活処理液を注入して過充電状態を解消できる密閉型電池を提供する。【解決手段】接続端子３１と正極集電端子５１との間に介装され、電池ケース１５の内部の圧力上昇に応じて反転板３６が変形することにより、接続端子３１と正極集電端子５１とを電気的に遮断する圧力型電流遮断機構３０を備えた密閉型電池であって、反転板３６により、電池ケース１５の正極集電端子５１よりも内部側が封止され、接続端子３１と反転板３６との間には、反転板３６に向けて突出する突起部３５Ｂが配置され、突起部３５Ｂには、接続端子３１の中空部３１Ｂと連通する貫通孔３５Ｄが形成され、圧力型電流遮断機構３０が作動した場合には、突起部３５Ｂが反転板３６を突き破り、突起部３５Ｂの貫通孔３５Ｄを通じて、電池ケース１５の正極集電端子５１よりも内部側と接続端子３１の中空部３１Ｂとが連通する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースの内部側と外部側とを連通する中空部を備えた外部端子と、前記電池ケース内部に配置される集電端子との間に介装され、前記電池ケース内部の圧力上昇に応じて反転板が変形することにより、前記外部端子と前記集電端子とを電気的に遮断する圧力型電流遮断機構を備えた密閉型電池であって、
前記反転板により、前記電池ケースの前記集電端子よりも内部側が封止され、
前記外部端子と前記反転板との間には、前記反転板に向けて突出する突起部材が配置され、
前記突起部材には、前記外部端子の中空部と連通する貫通孔が形成され、
前記圧力型電流遮断機構が作動した場合には、前記突起部材が前記反転板を突き破り、前記突起部材の貫通孔を通じて、前記電池ケースの前記集電端子よりも内部側と前記外部端子の中空部とが連通する、
密閉型電池。
【請求項２】
請求項１記載の密閉型電池であって、
前記反転板の一部は、薄肉部として形成され、
前記圧力型電流遮断機構が作動した場合には、前記突起部材が前記反転板の薄肉部を突き破る、
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機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉型電池とは、正極およ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機構を設けることがある。このような電流遮断機構の一つとして、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機構が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ここで、圧力型電流遮断機構が作動した密閉型電池を廃棄する際には、密閉型電池を放電させる、或いは、失活させる必要がある。しかし、本来、密閉型電池では、正負極間が絶縁されているため、外部端子から放電することができない。また、密閉型電池では、電池が密閉されているため、塩水等の電池失活処理液を注入し、電池の失活処理をすることができない。
【０００４】
そこで、密閉型電池では、圧力型電流遮断機構の作動後に電池ケース内部に電池失活処理液を注入して過充電状態を解消できることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２１２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、圧力型電流遮断機構の作動後に電池ケース内部に電池失活処理液を注入して過充電状態を解消できる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】
【０００７】
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。
【０００８】
即ち、請求項１においては、電池ケースの内部側と外部側とを連通する中空部を備えた外部端子と、前記電池ケース内部に配置される集電端子との間に介装され、前記電池ケース内部の圧力上昇に応じて反転板が変形することにより、前記外部端子と前記集電端子とを電気的に遮断する圧力型電流遮断機構を備えた密閉型電池であって、前記反転板により、前記電池ケースの前記集電端子よりも内部側が封止され、前記外部端子と前記反転板との間には、前記反転板に向けて突出する突起部材が配置され、前記突起部材には、前記外部端子の中空部と連通する貫通孔が形成され、前記圧力型電流遮断機構が作動した場合には、前記突起部材が前記反転板を突き破り、前記突起部材の貫通孔を通じて、前記電池ケースの前記集電端子よりも内部側と前記外部端子の中空部とが連通するものである。
【０００９】
請求項２においては、請求項１記載の密閉型電池であって、前記反転板の一部は、薄肉部として形成され、前記圧力型電流遮断機構が作動した場合には、前記突起部材が前記反転板の薄肉部を突き破るものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の密閉型電池によれば、圧力型電流遮断機構の作動後に電池ケース内部に電池失活処理液を注入して過充電状態を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】リチウムイオン二次電池の構成を示した断面模式図。
【図２】同じく正極端子及び圧力型電流遮断機構の構成を示した断面模式図。
【図３】同じく圧力型電流遮断機構の作用を示した模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を用いて、リチウムイオン二次電池１００の構成について説明する。
なお、図１では、リチウムイオン二次電池１００の内部構成を分かり易くするため、リチウムイオン二次電池１００を一部断面図にて模式的に表している。
【００１３】
リチウムイオン二次電池１００は、本発明の密閉型電池に係る実施形態である。リチウムイオン二次電池１００は、電池ケース１５と、封口板１６と、正極端子１１と、負極端子１２と、を具備している。
【００１４】
電池ケース１５は、上面が開口した直方体形状の角型ケースとして構成されている。電池ケース１５の内部には、扁平形状の捲回電極体２０及び電解液が収容されている。封口板１６は、電池ケース１５の開口部を塞ぐものである。封口板１６には、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の一部は封口板１６の表面側に突出している。
【００１５】
封口板１６により開口部が塞がれた電池ケース１５の内部には、正極端子１１及び負極端子１２にそれぞれ接続される、集電端子としての正極集電端子５１及び負極集電端子５２が侵入している。
【００１６】
捲回電極体２０は、長尺シート状の正極シートと、長尺シート状の負極シートとを、長尺シート状のセパレータを介して、幅方向を軸方向として捲回して構成されるものである。捲回電極体２０の軸方向一側の端部には、正極集電体２１が露出している。一方、捲回電極体２０の軸方向他側の端部には、負極集電体２２が露出している。
【００１７】
正極集電端子５１には、下方に向かって脚部５１Ｂが延設されている。脚部５１Ｂには、正極集電体２１が接合されている。同様に、負極集電端子５２には、下方に向かって脚部５２Ｂが延設されている。脚部５２Ｂには、負極集電体２２が接合されている。
【００１８】
正極端子１１と正極集電端子５１との間には圧力型電流遮断機構３０が介装されている。つまり、正極端子１１は、圧力型電流遮断機構３０及び正極集電端子５１を介して、捲回電極体２０の正極集電体２１と電気的に接続されている。また、負極端子１２は、負極集電端子５２を介して、捲回電極体２０の負極集電体２２と電気的に接続されている。なお、圧力型電流遮断機構３０について、詳しくは後述する。
【００１９】
図２を用いて、正極端子１１と正極集電端子５１との間に設けられる圧力型電流遮断機構３０の構成について説明する。
なお、図２では、説明を分かり易くするため、正極端子１１、圧力型電流遮断機構３０及び正極集電端子５１を一部断面図にて模式的に表している。
【００２０】
正極端子１１は、外部端子としての接続端子３１と、ガスケット３２と、絶縁板３３と、リード３４と、突起部材３５と、を備えている。
【００２１】
接続端子３１は、中空リベット形状に構成され、筒部３１Ａと、中空部３１Ｂと、先端部３１Ｃとを備えている。接続端子３１は、ガスケット３２、封口板１６、絶縁板３３及びリード３４のそれぞれに形成された孔に筒部３１Ａを挿入し、先端部３１Ｃをかしめることによって、正極端子１１、ガスケット３２、封口板１６、絶縁板３３及びリード３４を一体的に固定している。接続端子３１は、先端部３１Ｃによってリード３４と電気的に接続されている。
【００２２】
ガスケット３２は、樹脂製であって、下方に凹陥する凹陥形状に形成されている。ガスケット３２は、接続端子３１と封口板１６との間に介装され、接続端子３１と封口板１６とを電気的に絶縁するものである。
【００２３】
絶縁板３３は、樹脂製であって、上方に凹陥する凹陥形状に形成されている。絶縁板３３は、封口板１６とリード３４との間に介装され、封口板１６とリード３４とを電気的に絶縁するものである。
【００２４】
リード３４は、アルミ製であって、上方に凹陥する凹陥形状に形成され、周縁部の下端には径方向外側に延出する平坦な縁部３４Ａが形成されている。
【００２５】
突起部材３５は、アルミ製であって、本体３５Ａと、突起部材である突起部３５Ｂと、脚部３５Ｃと、貫通孔３５Ｄと、を備えている。突起部材３５は、接続端子３１の下方に配置されている。
【００２６】
本体３５Ａは、下方に凹陥する凹陥形状に形成されている。突起部３５Ｂは、本体３５Ａの略中央部に形成され、下方に向けて突出している。脚部３５Ｃは、本体３５Ａの周縁部の上端に形成され、径方向外側に延出している。脚部３５Ｃの上面は、リード３４の凹陥部分の下面に溶接によって接合されている。貫通孔３５Ｄは突起部３５Ｂに形成され、突起部３５Ｂを上端から下端まで貫通する孔であり、接続端子３１の中空部３１Ｂと連通している。
【００２７】
正極集電端子５１は、アルミ製であって、本体５１Ａと、脚部５１Ｂと、孔部５１Ｃと、薄肉部５１Ｄと、刻印部５１Ｅと、を備えている。本体５１Ａは、平面視略矩形形状に形成されている。本体５１Ａの略中央部には、略円形状の孔部５１Ｃが形成されている。孔部５１Ｃの外周側には、本体５１Ａよりも薄肉に形成される薄肉部５１Ｄが平面視にて略円形形状に形成されている。
【００２８】
薄肉部５１Ｄには、刻印部５１Ｅが形成されている。刻印部５１Ｅは、薄肉部５１Ｄの下面に略円形形状に形成される溝である。
【００２９】
圧力型電流遮断機構３０は、反転板３６と、絶縁体３７と、正極集電端子５１の薄肉部５１Ｄと、から構成されている。圧力型電流遮断機構３０は、電池ケース１５内部の圧力上昇に応じて反転板３６が上方へ変形することにより、正極端子１１と電池ケース１５内部の正極集電端子５１とを電気的に遮断するものである。
【００３０】
反転板３６は、アルミ製であって、略円盤形状に形成され、本体３６Ａと、凹部３６Ｂと、薄肉部３６Ｃと、を備えている。反転板３６は、電池ケース１５の内部圧力が設定圧力以上になると、加圧方向（上方向）に向かって反るように変形する部材である。
【００３１】
本体３６Ａの周縁部は、リード３４の縁部３４Ａに溶接によって接合されており、本体３６Ａとリード３４とは電気的に接続されている。これにより、接続端子３１と反転板３６とがリード３４を介して電気的に接続されることとなる。また、反転板３６はリード３４と絶縁体３７との間に介装されている。
【００３２】
凹部３６Ｂは、本体３６Ａの略中央部分に形成され、上面側が下方に凹陥するように形成されている。薄肉部３６Ｃは、凹部３６Ｂの略中央部分に円形状に形成され、本体３６Ａ及び凹部３６Ｂの厚みよりも十分に小さい厚みで形成されている。
【００３３】
薄肉部３６Ｃの外周側に位置する凹部３６Ｂの底面は、正極集電端子５１の薄肉部５１Ｄにおける刻印部５１Ｅよりも内側の部分の上面に溶接によって接合されている。これにより、正極集電端子５１の孔部５１Ｃが反転板３６によって封止され、電池ケース１５の正極集電端子５１よりも内部側が外部に対して密封されることとなる。
【００３４】
一方、電池ケース１５内部の圧力上昇により反転板３６が上方へ変形すると、その変形により正極集電端子５１の薄肉部５１Ｄが上方に向かって引っ張られ、薄肉部５１Ｄは刻印部５１Ｅにて破断することとなる。
【００３５】
薄肉部５１Ｄは、正極集電端子５１の孔部５１Ｃと略同じ大きさ、及び略同じ位置に形成されている。反転板３６の薄肉部３６Ｃは、突起部材３５における突起部３５Ｂの下方に配置されている。つまり、突起部３５Ｂが、反転板３６の薄肉部３６Ｃに向かって突出している。
【００３６】
絶縁体３７は、樹脂製であって、略円盤形状に形成されている。絶縁体３７は、反転板３６と正極集電端子５１との間に介装され、反転板３６と正極集電端子５１とを絶縁する（但し、反転板３６の凹部３６Ｂと正極集電端子５１の薄肉部５１Ｄとの溶接部分を除く）ものである。
【００３７】
図３用いて、圧力型電流遮断機構３０の作用について説明する。
なお、図３では、説明を分かり易くするため、圧力型電流遮断機構３０を一部断面図にて模式的に表している。また、図３（Ａ）では、圧力型電流遮断機構３０の作動前の状態を表し、図３（Ｂ）では、圧力型電流遮断機構３０の作動後の状態を表している。
【００３８】
図３（Ａ）に示すように、仮に、リチウムイオン二次電池１００が過充電されたとする。リチウムイオン二次電池１００が過充電されることによって、電解液中の成分が分解され、電池ケース１５の内部圧力が上昇する。電池ケース１５の内部圧力が上昇することによって、圧力型電流遮断機構３０に上向きの圧力が作用する。
【００３９】
圧力型電流遮断機構３０に上向きの圧力が作用することによって、反転板３６にも上向きの圧力が作用し（図３（Ａ）における矢印）、反転板３６は上向きに反るように変形する。反転板３６が上向きに反るように変形することによって、正極集電端子５１の薄肉部５１Ｄが上向きに引っ張られる。正極集電端子５１の薄肉部５１Ｄが上向きに引っ張られることによって、正極集電端子５１の刻印部５１Ｅにて破断が生じる。
【００４０】
図３（Ｂ）に示すように、圧力型電流遮断機構３０に上向きの圧力が作用して、薄肉部５１Ｄが上向きに引っ張られるような力がかかり、正極集電端子５１が刻印部５１Ｅを境界として内側と外側とに分離され、反転板３６と正極集電端子５１との電気的な接続が遮断される。反転板３６と正極集電端子５１との電気的な接続が遮断されることによって、圧力型電流遮断機構３０の正極端子１１側と正極集電端子５１側とは電気的に絶縁される。
【００４１】
ここで、反転板３６の薄肉部３６Ｃが突起部材３５の突起部３５Ｂの下方に位置している。また、反転板３６が上向きに反るように変形した場合には、薄肉部３６Ｃは突起部３５Ｂの下端よりも上方に位置することとなる。そのため、反転板３６が上向きに反るように変形することによって、反転板３６の薄肉部３６Ｃが突起部材３５の突起部３５Ｂによって突き破られる。反転板３６の薄肉部３６Ｃが突起部材３５の突起部３５Ｂによって突き破られることで、突起部材３５の突起部３５Ｂが反転板３６を貫通する。
【００４２】
また、貫通孔３５Ｄは接続端子３１の中空部３１Ｂと連通している。そのため、突起部材３５の突起部３５Ｂが反転板３６を貫通することによって、電池ケース１５の正極集電端子５１よりも内部側（反転板３６の下方）が、突起部材３５の貫通孔３５Ｄ、並びに、接続端子３１の中空部３１Ｂを通じて、外部と連通する。すなわち、圧力型電流遮断機構３０の作動後に、突起部材３５によって、電池ケース１５の内部と外部とが連通する。
【００４３】
リチウムイオン二次電池１００の効果について説明する。
リチウムイオン二次電池１００によれば、圧力型電流遮断機構３０の作動後に電池ケース１５の内部に電池失活処理液を注入して過充電状態を解消できる。
【００４４】
すなわち、圧力型電流遮断機構３０の作動後に、突起部材３５の突起部３５Ｂが反転板３６を貫通し、電池ケース１５の内部（反転板３６の下方）が、突起部材３５の貫通孔３５Ｄ、並びに、接続端子３１の中空部３１Ｂを通じて外部と連通するため、電池ケース１５の内部に電池失活処理液を注入することができる。電池ケース１５の内部に電池失活処理液を注入することによって、リチウムイオン二次電池１００に失活処理をし、過充電状態を解消することができる。
【００４５】
本実施形態のリチウムイオン二次電池１００では、正極端子１１に圧力型電流遮断機構３０を設ける構成としたが、これに限定されない。例えば、負極端子１２に圧力型電流遮断機構３０を設ける構成としても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１１      正極端子
１６      封口板
３０      圧力型電流遮断機構
３１      接続端子（外部端子）
３１Ｂ    中空部
３５      突起部材
３５Ｂ    突起部
３５Ｄ    貫通孔
３６      反転板
３６Ｂ    凹部
３６Ｃ    薄肉部
５１      正極集電端子
５１Ｄ    薄肉部
１００    リチウムイオン二次電池
【図１】
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【図２】
2014035831.tif 000004
【図３】
2014035831.tif 000005