(57)【要約】  二次電池１０は，筒状の電池ケース１１と，正負の電極体群１５と，電極体群１５の第１および第２の電極体にそれぞれ接続された天板１３および電池蓋１２とを有するものであり，電極体群１５における天板１３側の端部に配置され，電極体群１５の第１の電極体に接続された集電板３１と，天板１３と集電板３１との間に配置されたスペーサ４１とを有し，天板１３には，部分的に薄肉部３７が形成されており，スペーサ４１における薄肉部３７に対応する箇所には，貫通穴４４が形成されており，集電板３１における薄肉部３７に対応する箇所と薄肉部３７とは，貫通穴４４を通して接触しており，薄肉部３７は，電池ケース１１の内圧が上昇したときに外向きに変形することで天板１３と集電板３１との導通を断つものである。
2010137101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の電池ケースと，前記電池ケースの内部に収納された正負の電極体群と，前記電池ケースの両端部に位置し，前記電極体群の第１および第２の電極体にそれぞれ接続された第１および第２の端子板とを有する二次電池において，
前記電極体群における前記第１の端子板側の端部に配置され，前記電極体群の第１の電極体に接続された集電板と，
前記第１の端子板と前記集電板との間に配置された絶縁部材とを有し，
前記第１の端子板には，部分的に薄肉部が形成されており，
前記絶縁部材における前記第１の端子板の薄肉部に対応する箇所には，貫通箇所が形成されており，
前記集電板における前記第１の端子板の薄肉部に対応する箇所と，前記第１の端子板の薄肉部とは，前記絶縁部材の貫通箇所を通して接触しており，
前記第１の端子板の薄肉部は，前記電池ケースの内圧が上昇したときに，外向きに変形することで前記第１の端子板と前記集電板との導通を断つものであることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池において，
前記電極体群は，前記第１および第２の電極体を巻き重ねるとともに，その中心部分を中空とした中空捲回体であり，
前記集電板および前記絶縁部材には，前記中空捲回体の中空部分と連通する貫通穴が設けられていることを特徴とする二次電池。
【請求項３】
請求項２に記載の二次電池において，
前記第２の端子板に，前記電池ケースの内圧が上昇したときに開裂して内部のガスを外部へ排出させる防爆弁が設けられており，
前記第１の端子板の薄肉部は，前記防爆弁の作動する内圧より低い内圧で変形することを特徴とする二次電池。
【請求項４】
複数の二次電池と，前記二次電池同士を接続するバスバーとを有し，各前記二次電池が，筒状の電池ケースと，前記電池ケースの内部に収納された正負の電極体群と，前記電池ケースの両端部に位置し，前記電極体群の第１および第２の電極体にそれぞれ接続された第１および第２の端子板とを有するものである電池パックにおいて，
前記二次電池は，
前記電極体群における前記第１の端子板側の端部に配置され，前記電極体群の第１の電極体に接続された集電板と，
前記第１の端子板と前記集電板との間に配置された絶縁部材とを有し，
前記第１の端子板には，部分的に薄肉部が形成されており，
前記絶縁部材における前記第１の端子板の薄肉部に対応する箇所には，貫通箇所が形成されており，
前記集電板における前記第１の端子板の薄肉部に対応する箇所と，前記第１の端子板の薄肉部とは，前記絶縁部材の貫通箇所を通して接触しており，
前記第１の端子板の薄肉部は，前記電池ケースの内圧が上昇したときに，外向きに変形することで前記第１の端子板と前記集電板との導通を断つものであり，
前記バスバーは，前記二次電池における前記第１の端子板に接続される箇所では，前記第１の端子板の薄肉部以外の箇所を覆っていることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
電力の供給を受けて車輪を回転駆動するモータと，
前記モータに電力を供給する電源部とを有し，
前記電源部に，請求項４に記載の電池パックが含まれていることを特徴とする車両。
【請求項６】
電力の供給を受けて動作する動作部と，
前記動作部に電力を供給する電源部とを有し，
前記電源部に，請求項４に記載の電池パックが含まれていることを特徴とする機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，両端面にそれぞれ正負極が設けられている筒型の二次電池およびその二次電池を複数個組み合わせて互いに接続した電池パック，さらには，その電池パックを搭載した車両および機器に関する。さらに詳細には，電池パックとする際には，隣接する電池の正負極が互いに金属板（バスバー）で接続される二次電池および電池パック，その電池パックを搭載した車両および機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より，リチウムイオン二次電池等の二次電池においては，過充電や過昇温，外力による破損等によって，内部にガスが溜まる場合がある。また，そのガスによって，二次電池の内圧が上昇する場合がある。そのため，二次電池の電池ケースには一般に，防爆弁が形成されている。防爆弁は，予め決めた内圧を超えた場合に破損し，内部に溜まったガスを外部に排出するためのものである。また，ガスを排出するのみでなく，その箇所において電流経路を遮断するように構成されている防爆弁もある。【０００３】
さらには，二次電池では，ガスを排出する防爆弁とは別に，電流遮断構造が設けられているものもある（例えば，特許文献１参照。）。この文献には，一端側に防爆弁が形成されているとともに，他端側に電流遮断構造が設けられている筒型の二次電池が提案されている。ここで用いられている電流遮断構造は，内部のガス圧により電池ケースの底面がふくらむことによるものである。それにより，予め決められた内圧となったら，底面の内部側の中央部に形成されている溶接箇所が剥離される。そして，防爆弁が破損する前に，電流が遮断されるようになっている。【０００４】
また，このような二次電池を複数個並べ，互いに接続して，電池パックとして使用する場合がある。例えば，両端部に正負極がそれぞれ形成されている筒型の電池を，互いに天地を逆にして並べる。そして，隣接する電池の正負極をバスバー等によって互いに接続したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６２９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，前記した文献に記載されている電流遮断構造を有する二次電池を，上記の従来の電池パックに用いた場合，以下のような問題点があった。バスバーとしては，大電流を流す必要性から，通常，比較的厚い金属板が使用される。そのため，バスバーには柔軟性はほとんど無い。つまり，二次電池の内圧が上昇したとしても，バスバーがその底面に接触した位置で固定されていれば，電池ケースの底面は自由にふくらむことができないのである。その場合には，予め決められた内圧となっても，電流が遮断されないおそれがあるという問題点があった。【０００７】
本発明は，前記した従来の二次電池を用いた電池パックが有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，バスバーで接続された電池パックとして用いられても，電流遮断構造の機能が適切に発揮される二次電池および電池パック，その電池パックを搭載した車両および機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における二次電池は，筒状の電池ケースと，電池ケースの内部に収納された正負の電極体群と，電池ケースの両端部に位置し，電極体群の第１および第２の電極体にそれぞれ接続された第１および第２の端子板とを有する二次電池であって，電極体群における第１の端子板側の端部に配置され，電極体群の第１の電極体に接続された集電板と，第１の端子板と集電板との間に配置された絶縁部材とを有し，第１の端子板には，部分的に薄肉部が形成されており，絶縁部材における第１の端子板の薄肉部に対応する箇所には，貫通箇所が形成されており，集電板における第１の端子板の薄肉部に対応する箇所と，第１の端子板の薄肉部とは，絶縁部材の貫通箇所を通して接触しており，第１の端子板の薄肉部は，電池ケースの内圧が上昇したときに，外向きに変形することで第１の端子板と集電板との導通を断つものである。【０００９】
上述の二次電池によれば，ガスの発生等により電池ケースの内圧が上昇したときには，電池ケースや第１および第２の端子板が，中から外向きに押される。ここで，第１の端子板には，部分的に薄肉部が形成されている。そして，この薄肉部は，絶縁部材の貫通箇所を通して，集電板と接触している。この集電板は，電極体群の第１の電極体に接続されている。ここで上記態様では，電池ケースの内圧の上昇により，この薄肉部が，外向きに変形し，第１の端子板と集電板との導通を断つようになっている。すなわち，この態様の二次電池では，電池ケースの内圧の上昇により，第１の端子板と電極体群の第１の電極体との導通が断たれるので，電流が遮断される。なお，第１および第２の端子板は，いずれも電池ケースと別体であってもよいし，または，いずれか一方が別体で，他方は有底の電池ケースの底面部分であってもよい。【００１０】
さらに本発明の一態様では，電極体群は，第１および第２の電極体を巻き重ねるとともに，その中心部分を中空とした中空捲回体であり，集電板および絶縁部材には，中空捲回体の中空部分と連通する貫通穴が設けられていることが望ましい。
このようなものであれば，電極体群の内部において発生したガスは，中空捲回体の中空部分，集電板および絶縁部材の貫通穴を介して，電池ケースの両端部へと移動することができる。従って，内圧の上昇が，第１の端子板に容易に伝わる。そして，第１の端子板の薄肉部が押圧される。なお，この貫通穴は，上記の貫通箇所や絶縁部材の外部とつながったものであってもよい。【００１１】
さらに本発明の一態様では，第２の端子板に，電池ケースの内圧が上昇したときに開裂して内部のガスを外部へ排出させる防爆弁が設けられており，第１の端子板の薄肉部は，防爆弁の作動する内圧より低い内圧で変形することが望ましい。
このようなものであれば，まず電流を遮断し，それでもさらに内圧が上昇した場合に限り，防爆弁を作動させるものとすることができる。【００１２】
また本発明の他の態様は，複数の二次電池と，二次電池同士を接続するバスバーとを有し，各二次電池が，筒状の電池ケースと，電池ケースの内部に収納された正負の電極体群と，電池ケースの両端部に位置し，電極体群の第１および第２の電極体にそれぞれ接続された第１および第２の端子板とを有するものである電池パックであって，二次電池は，電極体群における第１の端子板側の端部に配置され，電極体群の第１の電極体に接続された集電板と，第１の端子板と集電板との間に配置された絶縁部材とを有し，第１の端子板には，部分的に薄肉部が形成されており，絶縁部材における第１の端子板の薄肉部に対応する箇所には，貫通箇所が形成されており，集電板における第１の端子板の薄肉部に対応する箇所と，第１の端子板の薄肉部とは，絶縁部材の貫通箇所を通して接触しており，第１の端子板の薄肉部は，電池ケースの内圧が上昇したときに，外向きに変形することで第１の端子板と集電板との導通を断つものであり，バスバーは，二次電池における第１の端子板に接続される箇所では，第１の端子板の薄肉部以外の箇所を覆っている電池パックである。
このようになっていれば，バスバーで接続されていても，電流遮断構造の機能が適切に発揮される。【００１３】
また本発明の他の態様は，電力の供給を受けて車輪を回転駆動するモータと，モータに電力を供給する電源部とを有し，電源部に，上記の電池パックが含まれている車両である。【００１４】
また本発明の他の態様は，電力の供給を受けて動作する動作部と，動作部に電力を供給する電源部とを有し，電源部に，上記の電池パックが含まれている機器である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の上記態様における二次電池および電池パック，その電池パックを搭載した車両および機器によれば，バスバーで接続された電池パックとして用いられても，電流遮断構造の機能が適切に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本形態に係る二次電池の断面図である。
【図２】集電板を示す斜視図である。
【図３】スペーサを示す斜視図である。
【図４】天板を示す斜視図である。
【図５】電池パックにおけるバスバーによる接続箇所を示す断面図である。
【図６】バスバーによる接続箇所を示す斜視図である。
【図７】電池パックを搭載した車両の例を示す説明図である。
【図８】電池パックを搭載したハンマードリルの例を示す説明図である。
【図９】スペーサの別の例を示す説明図である。
【図１０】二次電池の電流遮断構造の別の例を示す断面図である。
【図１１】並列接続による電池パックに用いる二次電池における薄肉部の配置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，円筒型のリチウムイオン二次電池に本発明を適用したものである。
【００１８】
本形態のリチウムイオン二次電池１０は，図１にその断面を示すように，円筒状の電池ケース１１と，その両端を封止する電池蓋１２と天板１３とを有するものである。そして，電池ケース１１の内部には，電極体群１５が収納されている。電極体群１５は，正極および負極の電極板を，セパレータを間に挟んで円筒状に捲回し，電解液を含浸させたものである。電極体群１５の中央部には，巻き芯を抜いた後に軸方向に貫通する芯空間１６がある。すなわち，本形態の電極体群１５は，中空捲回型のものである。なお，各電極板やセパレータ，電解液としては，リチウムイオン二次電池に通常使用されるものを使用すればよい。例えば，以下のようなものである。
【００１９】
正極板は，アルミ箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を塗布したものである。正極活物質としては，例えば，ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２），コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物が用いられる。また，負極板は，銅箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を塗布したものである。負極活物質としては，例えば，非晶質炭素，難黒鉛化炭素，易黒鉛化炭素，黒鉛等の炭素系物質が用いられる。
【００２０】
電解液は，有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば，プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ），ジメチルカーボネート（ＤＭＣ），メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）等のエステル系溶媒や，エステル系溶媒にγ−ブチラクトン（γ−ＢＬ），ジエトキシエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒等を配合した有機溶媒が挙げられる。また，電解質である塩としては，過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４），六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）などのリチウム塩を用いることができる。
【００２１】
電池蓋１２は，図１に示すように，電池ケース１１の図中左端部に固定されている。電池蓋１２は，厚手の中央部１２ａの周囲に，中央部１２ａより薄手の鍔部１２ｂが形成されているものである。そして鍔部１２ｂの外周において，ガスケット２１を介して電池ケース１１にカシメによって固定されている。また，電池蓋１２の中央部１２ａには，貫通穴２２が形成されている。そして，電池蓋１２の内面側には，防爆弁２３がはめ込まれている。これにより，貫通穴２２は塞がれている。防爆弁２３には，ごく薄肉に形成された薄肉箇所２３ａが形成されている。そして，二次電池１０の内圧が予め決めた値を超えて上昇すると，その薄肉箇所２３ａが破れて，内部のガスが外部に排出されるようになっている。
【００２２】
また，電池蓋１２は，図１に示すように，接続部２５を介して，集電板２６と接続されている。集電板２６は，電極体群１５の図中左端部に配置されているものである。集電板２６は，電極体群１５のうちの負極の電極板と溶接等によって接続されている。そして，芯空間１６の部分（貫通穴２６ａ）を除いて，電極体群１５の図中左端を覆っている。これらの電池蓋１２，および接続部２５，集電板２６は，いずれも導電性の部材である。従って，電池蓋１２は，この二次電池１０の負極端子側の端子板となっている。
【００２３】
また，天板１３は，図１に示すように，電池ケース１１の図中右端部に配置されているものである。この天板１３によって，電池ケース１１の右端側が封止されている。電池ケース１１と天板１３とは，例えば，溶接等によって固定されている。また，電極体群１５の図中右端部と天板１３との間には，電極体群１５側から順に集電板３１とスペーサ４１とが配置されている。なお，天板１３と集電板３１とは導電性の部材である。スペーサ４１は，絶縁部材である。
【００２４】
集電板３１は，図１に示すように，芯空間１６の部分を除いて，電極体群１５の図中右端を覆っている。本形態の集電板３１は，図２に示すように，外径が略円板状の部材である。図２中の上面が，図１中における右側の面に相当する。集電板３１には，芯空間１６に対応する中央位置に，貫通穴３２が形成されている。
【００２５】
そして，集電板３１は，図２に示すように，中央の貫通穴３２を囲んで，十字形状に配置された４箇所の凹形状部３３を有している。さらに，凹形状部３３に挟まれた領域のうちの２箇所に，円弧状の凸形状部３４が形成されている。これらの凹形状部３３も凸形状部３４も含み，集電板３１は，板材のプレス加工によって形成されている。すなわち，板厚は，その全体でほとんど一定である。
【００２６】
スペーサ４１は，図１に示すように，集電板３１と天板１３との間に配置されているものである。このスペーサ４１は，特に，熱および電解液に対して強く，絶縁性の材質で形成されている。スペーサ４１は，図３に示すように，外径が略円板状の部材であり，３つの貫通穴４２，４４，４４が形成されている。このうち，貫通穴４２は，電極体群１５の芯空間１６に対応する位置に配置されている。
【００２７】
また，２つの貫通穴４４は，集電板３１の凸形状部３４に対応する位置に配置されている。すなわち，図１に示すように，集電板３１とスペーサ４１とを重ね合わせると，集電板３１の凸形状部３４が，貫通穴４４を通ってスペーサ４１より図中右側に突出するようになっている。そして，凸形状部３４の凸端は，天板１３の内部側の面（図中左側の面）に接触する。
【００２８】
さらに，天板１３には，図４に示すように，円弧状の薄肉部３７が形成されている。この薄肉部３７は，天板１３におけるその他の箇所に比較して薄肉に形成されており，比較的容易に変形する箇所である。この薄肉部３７は，集電板３１の凸形状部３４の位置に対応して配置されている。すなわち，少なくとも凸形状部３４に接触する範囲を含み，その周囲にある程度の広がりをもって円弧状に形成されている。なおここでは，２つの凸形状部３４の範囲を含む１つの薄肉部３７として図示しているが，それぞれの凸形状部３４に対応する２箇所の薄肉部を形成してもよい。
【００２９】
そして，図１に示す本形態の二次電池１０では，天板１３は，その薄肉部３７の内側の面（図４中では下側に隠れている面）において，集電板３１の凸形状部３４の凸端部と，溶接によって接合されている。そして，集電板３１は，凹形状部３３の内側の面（図２中では下側に隠れている面）において，電極体群１５のうちの正極の電極板に溶接等によって接続されている。これにより，集電板３１を介して，電極体群１５の正極板と天板１３とが電気的に接続されている。従って，天板１３は，この二次電池１０の正極側の端子板となっており，正極端子として機能する。なお，各溶接箇所の溶接方法としては，抵抗溶接，レーザ溶接等の既知の手段を用いればよい。
【００３０】
一般的な５Ａｈサイズの二次電池における，各部の寸法や板厚の例を示す。この程度のものであれば，内圧１ＭＰａ程度で動作する電流遮断構造とすることができる。
電池ケース１１の長さ      ：約１００ｍｍ
同        外径      ：２５〜３５ｍｍ
芯空間１６の径            ：約８ｍｍ
電池ケース１１の板厚      ：約０．４〜０．５ｍｍ
天板１３の板厚            ：約０．６〜０．７ｍｍ
天板１３の薄肉部３７の板厚：約０．３〜０．４ｍｍ
集電板２６，３１の板厚    ：約０．４〜０．５ｍｍ
スペーサ４１の厚さ        ：約０．４ｍｍ
【００３１】
すなわち，天板１３の板厚は，電池ケース１１の板厚より厚い。そして，天板１３の薄肉部３７の厚さは，電池ケース１１の板厚とほぼ同等かそれ以下である。ただし，材質によっては，より薄いものとすることもできる。
【００３２】
このような二次電池１０では，何らかの原因で電池内部にガスが充満し，内圧が上昇した場合には，以下のようになる。発生したガスは，電極体群１５の間から，芯空間１６へと流れ出す。そして，芯空間１６を通って，電池蓋１２側と天板１３側にも達する。このようにガスが流れるように，芯空間１６を敢えて空洞として残している。また，正負の集電板２６，３１およびスペーサ４１には，芯空間１６と連通する貫通穴２６ａ，３２，４２がそれぞれ形成されている。
【００３３】
従って，芯空間１６から出たガスは，電池蓋１２側では，貫通穴２６ａを介して集電板２６と電池蓋１２との間に溜まる。そして，防爆弁２３，特にその薄肉箇所２３ａを外向きに押す。一方，天板１３側では，集電板３１の貫通穴３２およびスペーサ４１の貫通穴４２を介して天板１３の内側に溜まる。そして，天板１３，特にその薄肉部３７を外側に向かって押す。
【００３４】
さらに内圧が上昇すると，防爆弁２３および天板１３を押す力が大きくなる。そして，これらの内で最も強度の小さい薄肉部３７が，まず，変形する。すなわち，天板１３の薄肉部３７が，図５の図中左側の二次電池１０Ａに示すように，外向きに反るように変形する。これにより，天板１３と集電板３１の凸形状部３４との溶接箇所が剥離される。従って，天板１３と集電板３１との導通が断たれ，電流は遮断される。例えば充電中であれば，それ以上の充電は行われない。
【００３５】
それでもさらに内圧が上昇した場合には，防爆弁２３の薄肉箇所２３ａが破損して，ガスは外部に排出される。従って，ガスを，あらかじめ決まった箇所のみから排出させることができる。すなわち，本形態のリチウムイオン二次電池１０によれば，内圧が上昇するとまず，電流が遮断される。それでもさらに内圧が上昇した場合には，防爆弁２３からガスが排出される。従って，防爆弁２３が開裂されるときには，既に電流は停止されているので，安全に対処することができる。
【００３６】
続いて，この二次電池１０を複数個組み合わせた電池パック１００の例について説明する。電池パック１００とする場合には，例えば図５と図６に示すように，２つの二次電池１０Ａ，１０Ｂを逆向きに並べて，バスバー５１によって接続する。これらの図は，直列接続によって電池パック１００とするものの例である。この図では，二次電池１０Ａの正極（天板１３）と二次電池１０Ｂの負極（電池蓋１２）とを，バスバー５１によって接続している。さらに，反対側の端部も互い違いに他の二次電池と接続することにより，全体として二次電池１０を直列に接続した電池パック１００とすることができる。
【００３７】
バスバー５１は，図６に示すように，電池蓋１２の中央部１２ａを覆う程度の幅で，２つの二次電池１０を並べて接続できる長さに形成されている。バスバー５１として，ここでは，長方形の板材のものを図示しているが，形状はこれに限らない。またこの例では，バスバー５１として，天板１３の２〜３倍以上の厚さ（例えば数ｍｍ程度）のものとしている。これは，電池パック１００をできるだけ安価なものとするために，やや電導性に劣るものの，安価な素材でバスバーを形成しているためである。例えば鉄材にニッケルメッキを施したバスバーを使用している。
【００３８】
このようにバスバー５１によって二次電池１０を互いに接続するときには，バスバー５１に正極側が接続される二次電池１０の中心軸回りの向きを，図５や図６に示すようにする。つまり，天板１３のうち薄肉部３７以外の箇所を覆うように，バスバー５１が配置される。また，このように配置できるように，薄肉部３７やバスバー５１の形状や大きさを選択するとよい。このようになっていれば，バスバー５１で互いに接続されていても，薄肉部３７はバスバー５１に妨げられることなく変形することができる。
【００３９】
二次電池１０の内圧の上昇により，薄肉部３７が変形すると，図５中の左側の二次電池１０Ａに示すように，接合箇所が剥離される。従って，この箇所で二次電池１０Ａを含む電池パック１００の電流経路は遮断される。従って，安全に対処することができる。また，電流経路が遮断されると，この図に示すように，薄肉部３７が外部に向かって突出する。従って，どの二次電池において電流遮断構造が作動したかを，外部から容易に見分けることができる。
【００４０】
以上詳細に説明したように，本形態のリチウムイオン二次電池１０およびその電池パック１００によれば，天板１３に薄肉部３７が形成されている。そして，集電板３１には，薄肉部３７に内側から接触する凸形状部３４が形成されている。従って，内圧が上昇した場合には薄肉部３７が外に向かって変形し，凸形状部３４との接触が断たれるので電流が遮断される。さらに，薄肉部３７および凸形状部３４が円弧状であり，いずれもバスバー５１が配置される範囲の外に形成されている。従って，電池パック１００とする際に，バスバー５１が天板１３の上に配置されても適切に機能することができる。従って，バスバーで接続された電池パック１００として用いられても，電流遮断構造の機能が適切に発揮される二次電池となっている。
【００４１】
上記の形態に係る電池パック１００は，車両に搭載することができる。そのような車両の例を図７に示す。この車両２００は，エンジン２４０，フロントモータ２２０及びリアモータ２３０を併用して車輪を駆動するハイブリッド自動車である。この車両２００は，車体２９０，エンジン２４０，これに取り付けられたフロントモータ２２０，リアモータ２３０，ケーブル２５０，インバータ２６０及び複数の二次電池１０を内部に有する電池パック１００を有している。電池パック１００からインバータ２６０を介してフロントモータ２２０およびリアモータ２３０へ電力が供給されるようになっている。
【００４２】
なお，車両としては，その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギを使用している車両であれば良く，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，フォークリフト，電気車椅子，電動アシスト自転車，電動スクータ等が挙げられる。
【００４３】
上記の形態に係る電池パック１００は，種々の電気機器に搭載することができる。そのような電気機器の一例であるハンマードリルを図８に示す。このハンマードリル３００は，二次電池１０を含む電池パック１００を搭載したものであり，電池パック１００，本体３２０，動作部３２３を有する電池搭載機器である。電池パック１００から動作部３２３へ電力が供給されるようになっている。なお，電池パック１００は，ハンマードリル３００の本体３２０のうち底部３２１に着脱可能に収容されている。
【００４４】
なお，電池搭載機器としては，電池を搭載しこれをエネルギー源の少なくとも１つとして利用する機器であれば良く，例えば，パーソナルコンピュータ，携帯電話，電池駆動の電動工具，無停電電源装置など，電池で駆動される各種の家電製品，オフィス機器，産業機器が挙げられる。
【００４５】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，本形態では，天板１３を電池ケース１１とは別部材としているが，有底円筒形の電池ケースを用いることもできる。その場合は，ケースの底面に本形態の天板の場合と同様の薄肉部を形成するとよい。なおこの場合にも，薄肉部以外の底面の板厚が，電池ケースの胴部分の板厚よりやや厚くなるように形成することが望ましい。
【００４６】
また例えば，スペーサの形状は，上記のものに限らない。例えば，２つの貫通穴４４に代えて，連結した１つの穴としてもよい。また，凸形状部３４を通過させる貫通箇所は，穴に限らず，図９に示すように，外部と繋がった切り欠き状部６１とすることもできる。このような形状でも，凸形状部以外の箇所では天板１３と集電板３１とが互いに接触しないように，保持できるものであればよい。また，スペーサの中央の貫通穴４２も，２つの貫通穴４４のいずれか一方または両方と繋がっていてもよい。あるいは，貫通穴４２と外部とが繋がっていてもよい。
【００４７】
また，本形態では，天板１３に薄肉部３７を形成するとともに，集電板３１に凸形状部３４を形成しているが，図１０に示すようにすることもできる。すなわち，集電板６２には凸形状部を形成せず，天板６３の薄肉部６４の一部に，集電板に向かって凸に変形させた領域６５を形成するのである。このようになっていても，内圧の上昇により薄肉部６４全体が外側へ向かって変形し，接合箇所が剥離するように構成することができる。
【００４８】
また，本形態の二次電池１０では，集電板３１の凹形状部３３を４箇所に分けて設けているが，これに限らず多くても少なくてもよい。また，集電板と電極板とを適切に溶接接合できるのであれば，凹形状部自体は必ずしも必要ではない。さらに，集電板の貫通穴３２も外部と繋がっていてもよい。
【００４９】
さらに，上記の形態では，電池パックとして，直列接続の例を示したが，並列接続のものにも適用できることはもちろんである。この場合にも，バスバーが薄肉部以外の箇所を覆うように配置すればよい。また例えば，３個以上の二次電池を並列に接続する場合には，図１１に示すように，薄肉部の配置の異なる二次電池を中央部に配置するとよい。すなわち，直線状のバスバー６６の両端には，円弧状の薄肉部３７を有する本形態の二次電池１０を配置し，中央部には，両側に薄肉部６７を有する二次電池６８を配置する。この二次電池６８では，集電板の凸形状部も薄肉部６７に対応する配置とする。バスバーの形状と二次電池の配置とに応じて，バスバーに重ならない箇所に薄肉部が配置されるようにすればよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０  二次電池
１１  電池ケース
１２  電池蓋
１３  天板
１５  電極体群
２３  防爆弁
３１  集電板
３２  貫通穴
３４  凸形状部
３７  薄肉部
４１  スペーサ
４２  貫通穴
５１  バスバー
１００  電池パック
２００  車両
３００  ハンマードリル
【図１】
2010137101.tif 000003
【図２】
2010137101.tif 000004
【図３】
2010137101.tif 000005
【図４】
2010137101.tif 000006
【図５】
2010137101.tif 000007
【図６】
2010137101.tif 000008
【図７】
2010137101.tif 000009
【図８】
2010137101.tif 000010
【図９】
2010137101.tif 000011
【図１０】
2010137101.tif 000012
【図１１】
2010137101.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月10日(2010.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池と，前記二次電池同士を接続するバスバーとを有し，各前記二次電池が，筒状の電池ケースと，前記電池ケースの内部に収納された正負の電極体群と，前記電池ケースの両端部に位置し，前記電極体群の第１および第２の電極体にそれぞれ接続された第１および第２の端子板とを有するものである電池パックにおいて，
前記二次電池は，
前記電極体群における前記第１の端子板側の端部に配置され，前記電極体群の第１の電極体に接続された集電板と，
前記第１の端子板と前記集電板との間に配置された絶縁部材とを有し，
前記第１の端子板には，部分的に薄肉部が形成されており，
前記絶縁部材における前記第１の端子板の薄肉部に対応する箇所には，貫通箇所が形成されており，
前記集電板における前記第１の端子板の薄肉部に対応する箇所と，前記第１の端子板の薄肉部とは，前記絶縁部材の貫通箇所を通して接触しており，
前記第１の端子板の薄肉部は，前記電池ケースの内圧が上昇したときに，外向きに変形することで前記第１の端子板と前記集電板との導通を断つものであり，
前記バスバーは，前記二次電池における前記第１の端子板に接続される箇所では，前記第１の端子板の薄肉部以外の箇所を覆っていることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックにおいて，
前記電極体群は，前記第１および第２の電極体を巻き重ねるとともに，その中心部分を中空とした中空捲回体であり，
前記集電板および前記絶縁部材には，前記中空捲回体の中空部分と連通する貫通穴が設けられていることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項２に記載の電池パックにおいて，
前記第２の端子板に，前記電池ケースの内圧が上昇したときに開裂して内部のガスを外部へ排出させる防爆弁が設けられており，
前記第１の端子板の薄肉部は，前記防爆弁の作動する内圧より低い内圧で変形することを特徴とする電池パック。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
電力の供給を受けて車輪を回転駆動するモータと，
前記モータに電力を供給する電源部とを有し，
前記電源部に，請求項１に記載の電池パックが含まれていることを特徴とする車両。
【請求項６】
電力の供給を受けて動作する動作部と，
前記動作部に電力を供給する電源部とを有し，
前記電源部に，請求項１に記載の電池パックが含まれていることを特徴とする機器。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は，両端面にそれぞれ正負極が設けられている筒型の二次電池を複数個組み合わせて互いに接続した電池パック，さらには，その電池パックを搭載した車両および機器に関する。さらに詳細には，隣接する電池の正負極が互いに金属板（バスバー）で接続される電池パック，その電池パックを搭載した車両および機器に関するものである。
背景技術
［０００２］
従来より，リチウムイオン二次電池等の二次電池においては，過充電や過昇温，外力による破損等によって，内部にガスが溜まる場合がある。また，そのガスによって，二次電池の内圧が上昇する場合がある。そのため，二次電池の電池ケースには一般に，防爆弁が形成されている。防爆弁は，予め決めた内圧を超えた場合に破損し，内部に溜まったガスを外部に排出するためのものである。また，ガスを排出するのみでなく，その箇所において電流経路を遮断するように構成されている防爆弁もある。
［０００３］
さらには，二次電池では，ガスを排出する防爆弁とは別に，電流遮断構造が設けられているものもある（例えば，特許文献１参照。）。この文献には，一端側に防爆弁が形成されているとともに，他端側に電流遮断構造が設けられている筒型の二次電池が提案されている。ここで用いられている電流遮断構造は，内部のガス圧により電池ケースの底面がふくらむことによるものである。それにより，予め決められた内圧となったら，底面の内部側の中央部に形成されている溶接箇所が剥離される。そして，防爆弁が破損する前に，電流が遮断されるようになっている。
［０００４］
また，このような二次電池を複数個並べ，互いに接続して，電池パックと
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
して使用する場合がある。例えば，両端部に正負極がそれぞれ形成されている筒型の電池を，互いに天地を逆にして並べる。そして，隣接する電池の正負極をバスバー等によって互いに接続したものがある。
先行技術文献
特許文献
［０００５］
特許文献１：特開２００４−３６２９５６号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
しかしながら，前記した文献に記載されている電流遮断構造を有する二次電池を，上記の従来の電池パックに用いた場合，以下のような問題点があった。バスバーとしては，大電流を流す必要性から，通常，比較的厚い金属板が使用される。そのため，バスバーには柔軟性はほとんど無い。つまり，二次電池の内圧が上昇したとしても，バスバーがその底面に接触した位置で固定されていれば，電池ケースの底面は自由にふくらむことができないのである。その場合には，予め決められた内圧となっても，電流が遮断されないおそれがあるという問題点があった。
［０００７］
本発明は，前記した従来の電池パックが有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，バスバーで接続された電池パックとして用いられても，電流遮断構造の機能が適切に発揮される電池パック，その電池パックを搭載した車両および機器を提供することにある。
課題を解決するための手段
［０００８］
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における電池パックは，複数の二次電池と，二次電池同士を接続するバスバーとを有し，各二次電池が，筒状の電池ケースと，電池ケースの内部に収納された正負の電極体群と，電池ケースの両端部に位置し，電極体群の第１および第２の電極体にそれぞれ接続された第１および第２の端子板とを有する電池パックであって，二次電池は，電極体群における第１の端子板側の端部に配置され，電極体群の第１の電極体に接
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
続された集電板と，第１の端子板と集電板との間に配置された絶縁部材とを有し，第１の端子板には，部分的に薄肉部が形成されており，絶縁部材における第１の端子板の薄肉部に対応する箇所には，貫通箇所が形成されており，集電板における第１の端子板の薄肉部に対応する箇所と，第１の端子板の薄肉部とは，絶縁部材の貫通箇所を通して接触しており，第１の端子板の薄肉部は，電池ケースの内圧が上昇したときに，外向きに変形することで第１の端子板と集電板との導通を断つものであり，バスバーは，二次電池における第１の端子板に接続される箇所では，第１の端子板の薄肉部以外の箇所を覆っている。
［０００９］
上述の電池パックの二次電池によれば，ガスの発生等により電池ケースの内圧が上昇したときには，電池ケースや第１および第２の端子板が，中から外向きに押される。ここで，第１の端子板には，部分的に薄肉部が形成されている。そして，この薄肉部は，絶縁部材の貫通箇所を通して，集電板と接触している。この集電板は，電極体群の第１の電極体に接続されている。ここで上記態様では，電池ケースの内圧の上昇により，この薄肉部が，外向きに変形し，第１の端子板と集電板との導通を断つようになっている。すなわち，この態様の二次電池では，電池ケースの内圧の上昇により，第１の端子板と電極体群の第１の電極体との導通が断たれるので，電流が遮断される。なお，第１および第２の端子板は，いずれも電池ケースと別体であってもよいし，または，いずれか一方が別体で，他方は有底の電池ケースの底面部分であってもよい。二次電池がこのようになっていれば，バスバーで接続されて電池パックとされても，電流遮断構造の機能が適切に発揮される。
［００１０］
さらに本発明の一態様では，電極体群は，第１および第２の電極体を巻き重ねるとともに，その中心部分を中空とした中空捲回体であり，集電板および絶縁部材には，中空捲回体の中空部分と連通する貫通穴が設けられていることが望ましい。
このようなものであれば，電極体群の内部において発生したガスは，中空捲回体の中空部分，集電板および絶縁部材の貫通穴を介して，電池ケースの両端部へと移動することができる。従って，内圧の上昇が，第１の端子板に容易に伝わる。そして，第１の端子板の薄肉部が押圧される。なお，この貫通穴は，上記の貫通箇所や絶縁部材の外部とつながったものであってもよい
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
。
［００１１］
さらに本発明の一態様では，第２の端子板に，電池ケースの内圧が上昇したときに開裂して内部のガスを外部へ排出させる防爆弁が設けられており，第１の端子板の薄肉部は，防爆弁の作動する内圧より低い内圧で変形することが望ましい。
このようなものであれば，まず電流を遮断し，それでもさらに内圧が上昇した場合に限り，防爆弁を作動させるものとすることができる。
［００１２］
［００１３］
また本発明の他の態様は，電力の供給を受けて車輪を回転駆動するモータと，モータに電力を供給する電源部とを有し，電源部に，上記の電池パックが含まれている車両である。
［００１４］
また本発明の他の態様は，電力の供給を受けて動作する動作部と，動作部
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
に電力を供給する電源部とを有し，電源部に，上記の電池パックが含まれている機器である。
発明の効果
［００１５］
本発明の上記態様における電池パック，その電池パックを搭載した車両および機器によれば，電流遮断構造の機能が適切に発揮される。
図面の簡単な説明
［００１６］
［図１］本形態に係る二次電池の断面図である。
［図２］集電板を示す斜視図である。
［図３］スペーサを示す斜視図である。
［図４］天板を示す斜視図である。
［図５］電池パックにおけるバスバーによる接続箇所を示す断面図である。
［図６］バスバーによる接続箇所を示す斜視図である。
［図７］電池パックを搭載した車両の例を示す説明図である。
［図８］電池パックを搭載したハンマードリルの例を示す説明図である。
［図９］スペーサの別の例を示す説明図である。
［図１０］二次電池の電流遮断構造の別の例を示す断面図である。
［図１１］並列接続による電池パックに用いる二次電池における薄肉部の配置を示す説明図である。
発明を実施するための形態
［００１７］
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，円筒型のリチウムイオン二次電池を用いた電池パックに本発明を適用したものである。
［００１８］
本形態の電池パックに係るリチウムイオン二次電池１０は，図１にその断面を示すように，円筒状の電池ケース１１と，その両端を封止する電池蓋１２と天板１３とを有するものである。そして，電池ケース１１の内部には，電極体群１５が収納されている。電極体群１５は，正極および負極の電極板を，セパレータを間に挟んで円筒状に捲回し，電解液を含浸させたものである。電極体群１５
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月8日(2010.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池と，前記二次電池同士を接続するバスバーとを有し，各前記二次電池が，筒状の電池ケースと，前記電池ケースの内部に収納された正負の電極体群と，前記電池ケースの両端部に位置し，前記電極体群の第１および第２の電極体にそれぞれ接続された第１および第２の端子板とを有するものである電池パックにおいて，
前記二次電池は，
前記電極体群における前記第１の端子板側の端部に配置され，前記電極体群の第１の電極体に接続された集電板と，
前記第１の端子板と前記集電板との間に配置された絶縁部材とを有し，
前記第１の端子板には，部分的に薄肉部が形成されており，
前記絶縁部材における前記第１の端子板の薄肉部に対応する箇所には，貫通箇所が形成されており，
前記集電板における前記第１の端子板の薄肉部に対応する箇所と，前記第１の端子板の薄肉部とは，前記絶縁部材の貫通箇所を通して接触しており，
前記第１の端子板の薄肉部は，前記電池ケースの内圧が上昇したときに，外向きに変形することで前記第１の端子板と前記集電板との導通を断つものであり，
前記バスバーは，前記二次電池における前記第１の端子板に接続される箇所では，前記第１の端子板の薄肉部以外の箇所を覆っていることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックにおいて，
前記電極体群は，前記第１および第２の電極体を巻き重ねるとともに，その中心部分を中空とした中空捲回体であり，
前記集電板および前記絶縁部材には，前記中空捲回体の中空部分と連通する貫通穴が設けられていることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項２に記載の電池パックにおいて，
前記第２の端子板に，前記電池ケースの内圧が上昇したときに開裂して内部のガスを外部へ排出させる防爆弁が設けられており，
前記第１の端子板の薄肉部は，前記防爆弁の作動する内圧より低い内圧で変形することを特徴とする電池パック。
【請求項４】
電力の供給を受けて車輪を回転駆動するモータと，
前記モータに電力を供給する電源部とを有し，
前記電源部に，請求項１に記載の電池パックが含まれていることを特徴とする車両。
【請求項５】
電力の供給を受けて動作する動作部と，
前記動作部に電力を供給する電源部とを有し，
前記電源部に，請求項１に記載の電池パックが含まれていることを特徴とする機器。
【国際調査報告】
2010137101.tif 000014
2010137101.tif 000015
2010137101.tif 000016
2010137101.tif 000017