(57)【要約】【課題】短絡をより確実に行うことができる蓄電装置を提供する。【解決手段】二次電池１００は、ケース１０と、ケース１０内に収容された電極組立体２０と、ケース１０と電極組立体２０との間に配置された第１導電板１４と、ケース１０と第１導電板１４との間に配置された第２導電板１６と、第１導電板１４と第２導電板１６との間に配置された絶縁部材１８とを備える。電極組立体２０は、正極３０と、負極４０と、正極３０と負極４０との間に配置されたセパレータ５０とを備える。第１導電板１４は、正極３０及び負極４０の一方と電気的に接続されている。第２導電板１６は、正極３０及び負極４０の他方と電気的に接続されている。第２導電板１６の少なくとも一方の面１６ｅには、線状に延びる切り込み部１４１が形成されている。【選択図】図３
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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第１導電板と、
前記ケースと前記第１導電板との間に配置された第２導電板と、
前記第１導電板と前記第２導電板との間に配置された絶縁部材と、
を備え、
前記電極組立体は、正極と、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、を備え、
前記第１導電板が、前記正極及び前記負極の一方と電気的に接続されており、
前記第２導電板が、前記正極及び前記負極の他方と電気的に接続されており、
前記第２導電板の少なくとも一方の面に、線状に延びる切り込み部が形成されている、蓄電装置。
【請求項２】
前記第２導電板に形成された前記切り込み部は、第１方向に沿って延びる第１切り込み部と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる第２切り込み部とを有し、前記第２切り込み部が前記第１切り込み部に連続している、請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記切り込み部が、前記第２導電板における前記絶縁部材側の面に形成されている、請求項１又は２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記切り込み部が、前記第２導電板の面全体に亘って形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記第２導電板が複数の金属箔を積層してなり、
前記切り込み部が、前記複数の金属箔のうち前記絶縁部材に最も近い金属箔に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記切り込み部が溝である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項７】
交互に繰り返し配置された前記第１切り込み部及び前記第２切り込み部が、第１連続切り込み部を形成している、請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記第２導電板に形成された前記切り込み部は、第３方向に沿って延びる第３切り込み部と、前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる第４切り込み部とを有し、前記第３切り込み部が前記第４切り込み部に連続しており、
交互に繰り返し配置された前記第３切り込み部及び前記第４切り込み部が、前記第１連続切り込み部の延びる方向に交差する方向に延びる第２連続切り込み部を形成している、請求項７に記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記第１切り込み部と前記第２切り込み部とのなす角度のうち小さい方の角度が鋭角である、請求項２，７，８のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項１０】
前記蓄電装置が二次電池である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【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】
電極組立体の両外側に、活物質層の形成されていない正極板及び負極板（一対の金属板）が設けられた電池が知られている（例えば特許文献１参照）。一対の金属板間にはセパレータが配置されている。この電池では、電池が外部から衝撃を受けて短絡が生じた場合でも、一対の金属板間に活物質が存在しないので、発熱が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５１６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記電池では、一対の金属板に釘を刺すことによって金属板間を短絡させることができる。しかしながら、例えば丸棒といった鋭利な先端を有していない押圧部材を用いて一対の金属板を圧壊する場合、金属板間が短絡しない可能性がある。
【０００５】
本発明は、短絡をより確実に行うことができる蓄電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る蓄電装置は、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第１導電板と、前記ケースと前記第１導電板との間に配置された第２導電板と、前記第１導電板と前記第２導電板との間に配置された絶縁部材と、を備え、前記電極組立体は、正極と、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、を備え、前記第１導電板が、前記正極及び前記負極の一方と電気的に接続されており、前記第２導電板が、前記正極及び前記負極の他方と電気的に接続されており、前記第２導電板の少なくとも一方の面に、線状に延びる切り込み部が形成されている。
【０００７】
この蓄電装置では、ケースを介して第２導電板に外力が加えられると、第２導電板が湾曲する。その結果、第２導電板の少なくとも一方の面に形成された切り込み部に沿って第２導電板の一部が絶縁部材に向かって反り上がり、絶縁部材を突き破る。これにより、第１導電板と第２導電板とが互いに電気的に接続される。このように、上記蓄電装置では、第１導電板と第２導電板との間の短絡をより確実に行うことができる。
【０００８】
前記第２導電板に形成された前記切り込み部は、第１方向に沿って延びる第１切り込み部と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる第２切り込み部とを有し、前記第２切り込み部が前記第１切り込み部に連続していてもよい。
【０００９】
この場合、ケースを介して第２導電板に外力が加えられると、第１切り込み部及び第２切り込み部に沿って第２導電板の一部がスパイク状に反り上がり、第１切り込み部と第２切り込み部との間に先端部が形成される。この先端部が絶縁部材を突き破ることにより、第１導電板と第２導電板とが互いに電気的に接続される。
【００１０】
前記切り込み部が、前記第２導電板における前記絶縁部材側の面に形成されていてもよい。
【００１１】
この場合、第２導電板におけるケース側の面に切り込み部が形成される場合に比べて、反り上がった第２導電板の一部が絶縁部材を突き破り易くなる。
【００１２】
前記切り込み部が、前記第２導電板の面全体に亘って形成されていてもよい。面全体とは、面の８割以上の領域を意味する。
【００１３】
この場合、ケースに外力を加える場所によらず、第２導電板の一部を反り上がらせることができる。
【００１４】
前記第２導電板が複数の金属箔を積層してなり、前記切り込み部が、前記複数の金属箔のうち前記絶縁部材に最も近い金属箔に形成されていてもよい。
【００１５】
この場合、他の金属箔に切り込み部が形成される場合に比べて、反り上がった金属箔の一部が絶縁部材を突き破り易くなる。
【００１６】
前記切り込み部が溝であってもよい。
【００１７】
この場合、切り込み部が第２導電板を貫通する場合に比べて、小さな外力によって第２導電板の一部が意図せず反り上がってしまうことが抑制される。
【００１８】
交互に繰り返し配置された前記第１切り込み部及び前記第２切り込み部が、第１連続切り込み部を形成していてもよい。
【００１９】
この場合、ケースを介して第２導電板に外力が加えられると、第１連続切り込み部に沿って第２導電板の一部がスパイク状に反り上がり、複数の先端部が形成される。これらの先端部が絶縁部材を突き破ることにより、第１導電板と第２導電板とが互いに電気的に接続される。
【００２０】
前記第２導電板に形成された前記切り込み部は、第３方向に沿って延びる第３切り込み部と、前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる第４切り込み部が形成されており、前記第３切り込み部が前記第４切り込み部に連続しており、交互に繰り返し配置された前記第３切り込み部及び前記第４切り込み部が、前記第１連続切り込み部の延びる方向に交差する方向に延びる第２連続切り込み部を形成していてもよい。
【００２１】
この場合、ケースを介して第２導電板に外力が加えられると、第２連続切り込み部に沿って第２導電板の一部がスパイク状に反り上がり、複数の先端部が形成される。これらの先端部が絶縁部材を突き破ることにより、第１導電板と第２導電板とが互いに電気的に接続される。そのため、第２導電板に加えられる外力の向きによらず、複数の先端部が形成される。
【００２２】
前記第１切り込み部と前記第２切り込み部とのなす角度のうち小さい方の角度が鋭角であってもよい。
【００２３】
この場合、反り上がった第２導電板の一部が絶縁部材を突き破り易くなる。
【００２４】
前記蓄電装置が二次電池であってもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、短絡をより確実に行うことができる蓄電装置が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】第２導電板の一例を模式的に示す図である。
【図４】第２導電板の一部が絶縁部材を突き破っている状態の一例を模式的に示す斜視図である。
【図５】第２導電板の一部が絶縁部材を突き破っている状態の別の一例を模式的に示す斜視図である。
【図６】第２導電板の別の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。
【００２８】
図１は、一実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示される蓄電装置としての二次電池１００は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。
【００２９】
二次電池１００は、ケース１０と、ケース１０内に収容された電極組立体２０とを備える。ケース１０は例えばアルミニウム等の金属からなってもよい。電極組立体２０は、正極３０と、負極４０と、正極３０と負極４０との間に配置されたセパレータ５０とを備える。正極３０、負極４０は、例えばシート状である。セパレータ５０は、例えば袋状であるが、シート状であってもよい。袋状のセパレータ５０内には、例えば正極３０が収容される。複数の正極３０及び複数の負極４０が、セパレータ５０を介して交互に積層されてもよい。ケース１０内には電解液６０が充填され得る。電解液６０としては、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液等が挙げられる。
【００３０】
正極３０は、金属箔３０ｂと、金属箔３０ｂの両面に設けられた正極活物質層３０ｃとを備え得る。金属箔３０ｂは例えばアルミニウム箔である。正極活物質層３０ｃは、正極活物質とバインダとを含んでもよい。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。複合酸化物は、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つとリチウムとを含む。
【００３１】
正極３０は、縁に形成されたタブ３０ａを有してもよい。タブ３０ａには、正極活物質が担持されていない。正極３０は、タブ３０ａを介して導電部材３２に接続され得る。導電部材３２は、正極端子３４に接続され得る。正極端子３４は、絶縁リング３６を介してケース１０に取り付けられてもよい。
【００３２】
負極４０は、金属箔４０ｂと、金属箔４０ｂの両面に設けられた負極活物質層４０ｃとを備え得る。金属箔４０ｂは例えば銅箔である。負極活物質層４０ｃは、負極活物質とバインダとを含んでもよい。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。
【００３３】
負極４０は、縁に形成されたタブ４０ａを有してもよい。タブ４０ａには、負極活物質が担持されていない。負極４０は、タブ４０ａを介して導電部材４２に接続され得る。導電部材４２は、負極端子４４に接続され得る。負極端子４４は、絶縁リング４６を介してケース１０に取り付けられてもよい。
【００３４】
セパレータ５０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。
【００３５】
ケース１０と電極組立体２０との間には、第１導電板１４が配置される。第１導電板１４は、例えば複数の金属箔１４ａ〜１４ｃを積層してなるが、単一の板状部材であってもよい。第１導電板１４には、活物質層が設けられていない。第１導電板１４の厚みは、負極４０の金属箔４０ｂの厚みよりも厚くてもよい。第１導電板１４の剛性は、金属箔４０ｂの剛性よりも高くてもよい。
【００３６】
ケース１０と第１導電板１４との間には、第２導電板１６が配置される。第２導電板１６は、例えば複数の金属箔１６ａ〜１６ｃを積層してなるが、単一の板状部材であってもよい。第２導電板１６には、活物質層が設けられていない。第２導電板１６の厚みは、正極３０の金属箔３０ｂの厚みよりも厚くてもよい。第２導電板１６の剛性は、金属箔３０ｂの剛性よりも高くてもよい。
【００３７】
第１導電板１４と第２導電板１６との間には、絶縁部材１８が配置される。絶縁部材１８は、絶縁シート又は絶縁層であってもよい。絶縁部材１８としては、例えば樹脂シート、樹脂層、又はセパレータ５０が用いられてもよい。
【００３８】
第１導電板１４は、正極３０及び負極４０の一方と電気的に接続される。第２導電板１６は、正極３０及び負極４０の他方と電気的に接続される。本実施形態では、第１導電板１４が負極４０と電気的に接続され、第２導電板１６が正極３０と電気的に接続される。この場合、例えば、第１導電板１４は銅からなり、第２導電板１６はアルミニウムからなる。
【００３９】
第１導電板１４は、縁に形成されたタブ１４ｄを有してもよい。タブ１４ｄは、負極４０のタブ４０ａに接続され得る。タブ１４ｄの厚みは、第１導電板１４における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。タブ１４ｄはタブ４０ａと重なるように配置され得る。第２導電板１６は、縁に形成されたタブ１６ｄを有してもよい。タブ１６ｄは、正極３０のタブ３０ａに接続され得る。タブ１６ｄの厚みは、第２導電板１６における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。タブ１６ｄはタブ３０ａと重なるように配置され得る。
【００４０】
図３は、第２導電板の一例を模式的に示す図である。図３に示される第２導電板１６における絶縁部材１８側の面１６ｅには、線状に延びる切り込み部１４０が形成されている。切り込み部１４０は、第１方向Ａに沿って延びる第１切り込み部１４１と、第１方向Ａと交差する第２方向Ｂに沿って延びる第２切り込み部１４２とを有してもよい。第２切り込み部１４２は、第１切り込み部１４１に連続していてもよい。第１切り込み部１４１及び第２切り込み部１４２が交互に繰り返し配置され、Ｙ方向（第２導電板１６の短手方向）に延びる第１連続切り込み部１５１を形成してもよい。第１方向Ａ及び第２方向Ｂは、例えば４５°の角度でＹ方向と交差してもよい。
【００４１】
切り込み部１４０は、第３方向Ｃに沿って延びる第３切り込み部１４３と、第３方向Ｃと交差する第４方向Ｄに沿って延びる第４切り込み部１４４とを有してもよい。第４切り込み部１４４は、第３切り込み部１４３に連続していてもよい。第３切り込み部１４３及び第４切り込み部１４４が交互に繰り返し配置され、Ｙ方向に交差するＸ方向（第２導電板１６の長手方向）に延びる第２連続切り込み部１５２を形成してもよい。第３方向Ｃ及び第４方向Ｄは、例えば４５°の角度でＸ方向と交差してもよい。
【００４２】
第１切り込み部１４１、第２切り込み部１４２、第３切り込み部１４３及び第４切り込み部１４４等の切り込み部１４０は、第２導電板１６の面１６ｅ全体に亘って形成されてもよいが、面１６ｅの一部に選択的に形成されてもよい。切り込み部１４０は、複数の金属箔１６ａ〜１６ｃのうち絶縁部材１８に最も近い金属箔１６ｃに形成されてもよいし、他の金属箔１６ａ，１６ｂに形成されてもよい。切り込み部１４０は、溝であってもよいが、第２導電板１６を貫通する貫通孔であってもよい。切り込み部１４０は、直線状に延びてもよいが、曲線状に延びてもよい。
【００４３】
二次電池１００では、例えば丸棒等の鋭利な先端を有していない押圧部材を用いてケース１０を介して第２導電板１６に外力が加えられると、第２導電板１６が湾曲する。その結果、第２導電板１６の面１６ｅに形成された切り込み部１４０に沿って第２導電板１６の一部が絶縁部材１８に向かって反り上がり、絶縁部材１８を突き破る。これにより、第１導電板１４と第２導電板１６とが互いに電気的に接続される。このように、二次電池１００では、第１導電板１４と第２導電板１６との間の短絡をより確実に行うことができる。また、切り込み部１４０を形成する場所を予め所望の場所に設定することにより、所望の場所で第１導電板１４と第２導電板１６とを接触させることができる。したがって、電極組立体２０中の正極３０と負極４０とが接触して短絡することが抑制されるので、発熱が抑制される。
【００４４】
第２導電板１６の面１６ｅに第１切り込み部１４１及び第２切り込み部１４２が形成されている場合は、ケース１０を介して第２導電板１６に外力が加えられると、第１切り込み部１４１及び第２切り込み部１４２に沿って第２導電板１６の一部がスパイク状に反り上がり、第１切り込み部１４１と第２切り込み部１４２との間に先端部１６０が形成される（図４参照）。さらに、第１切り込み部１４１及び第２切り込み部１４２が第１連続切り込み部１５１を形成している場合は、複数の先端部１６０が形成される。いずれの場合においても、先端部１６０が絶縁部材１８を突き破ることにより、第１導電板１４と第２導電板１６とが互いに電気的に接続される。
【００４５】
第２導電板１６の面１６ｅに第２連続切り込み部１５２が形成されている場合は、ケース１０を介して第２導電板１６に外力が加えられると、第２連続切り込み部１５２に沿って第２導電板１６の一部がスパイク状に反り上がり、複数の先端部１６０が形成される（図５参照）。これらの先端部１６０が絶縁部材１８を突き破ることにより、第１導電板１４と第２導電板１６とが互いに電気的に接続される。第１連続切り込み部１５１及び第２連続切り込み部１５２の両方が形成されていると、第２導電板１６に加えられる外力の向きによらず、複数の先端部１６０が形成される。例えば、図４に示されるように、外力により第２導電板１６がＸ方向に沿って湾曲すると、第１連続切り込み部１５１から複数の先端部１６０が形成される。図５に示されるように、外力により第２導電板１６がＹ方向に沿って湾曲すると、第２連続切り込み部１５２から複数の先端部１６０が形成される。
【００４６】
切り込み部１４０が、第２導電板１６における絶縁部材１８側の面１６ｅに形成されていると、第２導電板１６におけるケース１０側の面に切り込み部１４０が形成される場合に比べて、反り上がった第２導電板１６の一部（先端部１６０）が絶縁部材１８を突き破り易くなる。
【００４７】
切り込み部１４０が、第２導電板１６の面１６ｅ全体に亘って形成されていると、ケース１０に外力を加える場所によらず、第２導電板１６の一部（先端部１６０）を反り上がらせることができる。
【００４８】
切り込み部１４０が、複数の金属箔１６ａ〜１６ｃのうち絶縁部材１８に最も近い金属箔１６ｃに形成されていると、他の金属箔１６ａ，１６ｂに切り込み部１４０が形成される場合に比べて、反り上がった金属箔１６ｃの一部（先端部１６０）が絶縁部材１８を突き破り易くなる。
【００４９】
切り込み部１４０が溝であると、切り込み部１４０が第２導電板１６を貫通する場合に比べて、二次電池１００を通常通り使用する際の小さな外力によって第２導電板１６の一部（先端部１６０）が意図せず反り上がってしまうことが抑制される。
【００５０】
図６は、第２導電板の別の一例を模式的に示す図である。図６（ａ）に示される第２導電板１１６は、第２導電板１６に代えて使用され得る。第２導電板１１６では、第１切り込み部１４１と第２切り込み部１４２とのなす角度のうち小さい方の角度が鋭角である。そのため、第１切り込み部１４１及び第２切り込み部１４２に沿って反り上がった第２導電板１１６の一部（先端部）が絶縁部材１８を突き破り易くなる。
【００５１】
また、図６（ａ）に示される第２導電板１１６では、一の第１切り込み部１４１には一の第２切り込み部１４２のみが連続し、これら両切り込み部がＶ字状の配置を成す。図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿った断面図である。図６（ｂ）に示されるように、第１切り込み部１４１及び第２切り込み部１４２は、第２導電板１１６の厚み方向に対して斜めの切り込み部である。Ｖ字状配置かつ厚み方向に対して斜めの切り込み部は、例えば、Ｖ字状の刃具を表面から斜めに切り込ませることで形成される。この場合、第２導電板１１６の反り上がりは、第１切り込み部１４１および第２切り込み部１４２が成すＶ字状の領域が他の部分から離間する方向に生じ、反り上がりを所望の側に揃えることができる。よって、第２導電板１１６の反り上がりが生じる側に、絶縁部材１８及び第１導電板１４を積層することにより、第１導電板１４と第２導電板１１６との間の短絡をより速やかに行うことができる。
【００５２】
なお、第１切り込み部１４１及び第２切り込み部１４２の一方のみが斜め方向の切り込み部であってもよく、両切り込み部が成すＶ字状を複数連続配置するなどの変形も可能である。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００５４】
例えば、第１導電板１４が正極３０と電気的に接続され、第２導電板１６が負極４０と電気的に接続されてもよい。この場合、第１導電板１４は、負極４０と電気的に絶縁される。
【００５５】
積層型の電極組立体２０に代えて巻回型の電極組立体が用いられてもよい。巻回型の電極組立体は、帯状の正極３０、負極４０及びセパレータ５０を軸線の周りに巻回することによって作製される。
【００５６】
蓄電装置として、二次電池１００の他に、例えば電気二重層キャパシタ等が挙げられる。
【００５７】
例えば二次電池１００等の蓄電装置は、車両に搭載されてもよい。車両としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動二輪車等が挙げられる。
【符号の説明】
【００５８】
１０…ケース、１４…第１導電板、１６…第２導電板、１６ａ〜１６ｃ…金属箔、１６ｅ…第２導電板の面、１８…絶縁部材、２０…電極組立体、３０…正極、４０…負極、５０…セパレータ、１００…二次電池、１４０…切り込み部、１４１…第１切り込み部、１４２…第２切り込み部、１４３…第３切り込み部、１４４…第４切り込み部、１５１…第１連続切り込み部、１５２…第２連続切り込み部。
【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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