(57)【要約】【課題】電極体及び電極体を収容する容器を備える蓄電素子であって、安全性の高い蓄電素子を提供すること。【解決手段】蓄電素子１０は、電極体４００及び電極体４００を収容する容器１００を備える。蓄電素子１０は、変形部１８０とガイド部１１８とを備える。変形部１８０は、容器１００の内圧を受けて所定の方向に突出した凸形状に変形する基部１８１、及び、基部１８１の当該所定の方向側に配置された突起１８５を有する。ガイド部１１８は、基部１８１が凸形状に変形した場合に突起１８５が嵌合する位置に開口部１１４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体及び前記電極体を収容する容器を備える蓄電素子であって、
前記容器の内圧を受けて、所定の方向に突出した凸形状に変形する基部、及び、前記基部の前記所定の方向側に配置された突起を有する変形部と、
前記基部が凸形状に変形した場合に前記突起が嵌合する位置に開口部を有するガイド部と、
を備える蓄電素子。
【請求項２】
前記ガイド部は導電性を有し、
前記基部が凸形状に変形した場合、前記変形部が前記ガイド部に接触することで、前記変形部及び前記ガイド部の一方は、他方を介して前記電極体に電気的に接続される、
請求項１記載の蓄電素子。
【請求項３】
さらに、前記容器に配置された電極端子と、前記電極端子及び前記電極体の一方に電気的に接続された導電部材とを備え、
前記変形部は、
前記電極端子及び前記電極体の他方に電気的に接続され、かつ、前記導電部材と接触して配置されており、
前記基部が変形することで、前記導電部材と非接触の状態となる、
請求項１記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記突起は先細り形状であり、前記ガイド部における前記開口部の内面には、前記突起の先細り形状に応じたテーパ面が形成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記開口部は、前記ガイド部を貫通して形成されている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記突起の先端は尖形に形成されている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記突起は、前記基部が凸形状に変形していない状態において、前記突起の先端部が、前記開口部の内方に存在する位置に配置されている、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極体及び電極体を収容する容器を備える蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電素子において、例えば過充電または誤使用などによって大きな電流が流れることを起因とした不具合を防止するべく、安全性を向上させるための機構（安全機構）を備えた蓄電素子が開発されている。例えば特許文献１には、短絡機構を備える非水電解質二次電池が開示されている。この非水電解質二次電池では、容器内の圧力が上昇すると、反転板が、封口板本体側に凸状に変形する。これにより、負極端子に接続された反転板と、正極端子に接続された封口板本体とが接触し、負極端子と正極端子とが短絡する。これにより、電極体のセパレータがメルトダウンし、電流が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０３５８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の非水電解質二次電池が備える短絡機構のような、反転板を用いた安全機構では、反転板が反転することで、電極体の強制的な短絡等が生じる。しかしながら、反転板における反転動作は、反転板の実際の形状及び容器の内圧の状態（内圧の値及び内圧の上昇速度等）等に依存するため、反転板が設計通りに反転しない場合があることを本発明者は見出した。例えば、反転板の反転後の突出量が不足する場合、及び、反転板の反転後の形状が歪んでいる場合などである。その結果、例えば、反転板と、反転板が接触すべき導電部材との接触面積が不足する場合、及び、反転後の反転板が、元の形状に戻る場合などが生じ得る。すなわち、反転板のような、内圧を受けて変形する部材を用いた安全機構については、その機能を確実に発揮させることについて困難性が伴う。
【０００５】
本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目することによってなされたものであり、電極体及び電極体を収容する容器を備える蓄電素子であって、安全性の高い蓄電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、電極体及び前記電極体を収容する容器を備える蓄電素子であって、前記容器の内圧を受けて、所定の方向に突出した凸形状に変形する基部、及び、前記基部の前記所定の方向側に配置された突起を有する変形部と、前記基部が凸形状に変形した場合に前記突起が嵌合する位置に開口部を有するガイド部と、を備える。
【０００７】
この構成によれば、例えば容器の内圧が所定値以上になることで変形部が変形する場合、突起が嵌合する位置に開口部が存在するため、突起が開口部の内面に沿うことで、変形部の変形がガイドされる。これにより、変形部の正常な変形が促される。その結果、例えば、変形部の変形を利用した安全機構における機能の発揮の確実性が向上される。従って、本態様に係る蓄電素子は安全性が向上された蓄電素子である。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記ガイド部は導電性を有し、前記基部が凸形状に変形した場合、前記変形部が前記ガイド部に接触することで、前記変形部及び前記ガイド部の一方は、他方を介して前記電極体に電気的に接続される、としてもよい。
【０００９】
この構成によれば、容器の内圧が上昇することで変形部が変形した場合に、変形部及びガイド部を介して、電極体を短絡させることができる。この場合において、変形部とガイド部との十分な接触面積が確保されるため、変形部とガイド部との接触面積が小さいことに起因する、変形部の溶断の可能性が低減される。すなわち、電極体の強制的な放電状態の維持が図られ、これにより、電極体の電気エネルギーの早期の消費がより確実化される。従って、蓄電素子の安全性が向上される。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子はさらに、前記容器に配置された電極端子と、前記電極端子及び前記電極体の一方に電気的に接続された導電部材とを備え、前記変形部は、前記電極端子及び前記電極体の他方に電気的に接続され、かつ、前記導電部材と接触して配置されており、前記基部が変形することで、前記導電部材と非接触の状態となる、としてもよい。
【００１１】
この構成によれば、容器の内圧が上昇することで変形部が変形した場合に、電極体と電極端子との間における、変形部及び導電部材を介した導通状態を、非導通状態に変化させることができる。これにより、電極体における電流の流れが実質的に停止し、その結果、蓄電素子の不安定な状態の早期の解消が図られる。また、この場合において、変形部はガイド部により正常な変形が促されるため、例えば、変形部の変形後における、導電部材との間の距離が、放電が生じない安全な距離となる可能性が向上する。また、突起が開口部と嵌合した場合、変形部の戻り（変形前の状態に戻ること）が抑制される。これにより、蓄電素子の安全性が向上される。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記突起は先細り形状であり、前記ガイド部における前記開口部の内面には、前記突起の先細り形状に応じたテーパ面が形成されている、としてもよい。
【００１３】
この構成によれば、例えば、突起の先端が開口部に挿入されやすくなるため、突起が開口部に嵌合する可能性が向上する。また、突起が開口部に嵌合した場合、突起の外周面と開口部のテーパ面とが面接触する可能性が向上する。このことは、変形部とガイド部との接触面積の増加をより確実にし、その結果、例えば、変形部とガイド部とを介して電極体を短絡させる場合における、変形部の溶断の可能性が低減される。これにより、蓄電素子の安全性が向上される。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記開口部は、前記ガイド部を貫通して形成されている、としてもよい。
【００１５】
この構成によれば、開口部は貫通孔を形成しているため、変形部が変形する際に、変形部とガイド部との間に存在する気体を、開口部を介して外部に抜くことができる。そのため、例えば、変形後の基部とガイド部とが密着しやすくなり、その結果、例えば、変形部とガイド部とが比較的に大きな面積で接触する可能性が向上される。これにより、蓄電素子の安全性が向上される。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記突起の先端は尖形に形成されている、としてもよい。
【００１７】
この構成によれば、例えば、突起の先端が開口部に挿入される可能性がさらに向上する。そのため、ガイド部による変形部の変形をガイドする機能がより確実に発揮される。これにより、例えば、変形部とガイド部とが比較的に大きな面積で接触する可能性が向上される。従って、蓄電素子の安全性が向上される。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記突起は、前記基部が凸形状に変形していない状態において、前記突起の先端部が、前記開口部の内方に存在する位置に配置されている、としてもよい。
【００１９】
この構成によれば、通常時において、突起の先端が予め開口部の内方に配置されているため、内圧上昇時に基部が凸形状に変形する場合、突起が開口部にガイドされながら変形する蓋然性が高い。従って、例えば、変形部とガイド部とが比較的に大きな面積で接触する可能性が向上される。これにより、蓄電素子の安全性が向上される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電極体及び電極体を収容する容器を備える蓄電素子の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施の形態１に係る蓄電素子の構成概要を示す正面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る安全機構の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る安全機構の動作後の状態の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る安全機構の動作途中の状態の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１の変形例１に係る安全機構の構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１の変形例２に係る正極側及び負極側の安全機構の構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１の変形例３に係る正極側及び負極側の安全機構の構成を示す模式図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る蓄電素子の構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態及びその変形例における蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態及び変形例のそれぞれは、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態及び変形例で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及び変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではなく、説明しない要素を省略している場合もある。
【００２３】
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対の電極端子の並び方向をＸ軸方向と定義する。また、容器の厚さ方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電素子の容器本体と蓋板との並び方向、または、上下方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。
【００２４】
（実施の形態１）
［蓄電素子の構成概要］
まず、図１を用いて、実施の形態１における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。図１は、実施の形態１に係る蓄電素子１０の構成概要を示す正面図である。なお、図１において、容器１００の内部の構成を示すために、容器１００は破線で表されており、電極体４００と電極端子（２００、３００）との電気的な接続は太線の点線で概念的に図示されている。また、ガスケット（３５０、３６０）、絶縁部材３７０、及び、変形部１８０については断面が図示されている。これらの補足事項は、実施の形態２として後述する、蓄電素子１０ａの構成を示す図８についても適用される。
【００２５】
蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに使用される。また、蓄電素子１０は、ガソリン車及びディーゼル車等の車両に、エンジンの始動用バッテリーとして搭載される場合もある。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子１０は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。さらに、蓄電素子１０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、本実施の形態では、直方体形状（角形）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、直方体形状には限定されず、円柱形状、長円柱形状または直方体以外の多角柱形状等であってもよい。
【００２６】
図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２００と、負極端子３００とを備えている。また、容器１００の内方には電極体４００が収容されており、電極体４００と、正極端子２００及び負極端子３００とは電気的に接続されている。
【００２７】
また、蓄電素子１０は、上記の構成要素の他、電極体４００と容器１００との間に配置されるスペーサ、または、電極体４００等を包み込む絶縁フィルムなどの、図示されていない部材を備えてもよい。また、蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液（非水電解質）などが封入されているが、その図示は省略する。容器１００に封入される電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。
【００２８】
容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１０１と、容器本体１０１の開口を閉塞する蓋板１１０とで構成されている。容器１００は、電極体４００等を内部に収容後、蓋板１１０と容器本体１０１とが溶接等されることにより、内部を密封する構造を有している。本実施の形態では、容器１００は、例えばステンレス鋼、アルミニウム、またはアルミニウム合金などの金属で形成されている。
【００２９】
電極体４００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質を含む合材層が形成された極板である。負極板は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質を含む合材層が形成された極板である。セパレータは、樹脂等からなる微多孔性のシートである。電極体４００は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。なお、電極体４００の種類は巻回型に限らず、平板状極板を積層した積層型の電極体、または、長尺帯状の極板を山折りと谷折りとの繰り返しによって蛇腹状に積層した構造を有する電極体が、蓄電素子１０に備えられてもよい。
【００３０】
本実施の形態では、電極体４００の正極と電気的に接続された正極端子２００は、容器１００とは導通するよう配置されている。また、電極体４００の負極と電気的に接続された負極端子３００は、上ガスケット３５０及び下ガスケット３６０を介して容器１００に固定されている。上ガスケット３５０及び下ガスケット３６０は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、または、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）などの樹脂で形成されている。従って、負極端子３００と容器１００との間は、上ガスケット３５０及び下ガスケット３６０によって電気的に絶縁されている。
【００３１】
このように構成された蓄電素子１０はさらに、安全機構１１６を備えている。本実施の形態において、安全機構１１６は、電極体４００を強制的に短絡（放電）させる機能を有している。以下、図１に加え、図２〜図４を参照しながら、本実施の形態に係る安全機構１１６の構成及び動作について説明する。
【００３２】
［安全機構の構成及び動作］
図２は、実施の形態１に係る安全機構１１６の構成を示す図である。図３は、実施の形態１に係る安全機構１１６の動作後の状態の一例を示す図である。図４は、実施の形態１に係る安全機構１１６の動作途中の状態の一例を示す図である。なお、図２〜図４は、蓋板１１０の一部を含む安全機構１１６のＸＺ平面に平行な断面が図示されている。このことは、実施の形態１の変形例として後述する、他の安全機構（１１６ａ〜１１６ｃ）の構成を示す図５〜図７についても適用される。
【００３３】
本実施の形態において、安全機構１１６は、変形部１８０とガイド部１１８とを有する。変形部１８０は、容器１００の内圧を受けて所定の方向（本実施の形態ではＺ軸方向プラス側）に変形する基部１８１と、基部１８１の当該所定の方向側に配置された突起１８５とを有する。本実施の形態では、基部１８１は、通常時では、容器１００の内方に向けて凸の状態であり、容器１００の内圧が所定の値を超えた場合に、容器１００の外方に向けて凸の状態に変形する部材であり、例えば「反転膜」と呼ばれる部材によって実現される。基部１８１及び突起１８５を含む変形部１８０は、容器１００と同じく、例えばステンレス鋼、アルミニウム、またはアルミニウム合金などの金属で形成されており、導電性を有している。
【００３４】
また、本実施の形態において、ガイド部１１８は、基部１８１が凸形状に変形した場合に、突起１８５が嵌合する位置に開口部１１４を有している。つまり、突起１８５の突出方向において、突起１８５に対向する位置に開口部１１４が配置されている。なお、突起１８５は、例えばプレス加工等によって基部１８１に一体に設けられてもよく、基部１８１とは別体として作製された突起１８５が、基部１８１に取り付けられてもよい。
【００３５】
ここで、本実施の形態に係るガイド部１１８は、蓋板１１０における開口部１１４を含む部分であって、変形部１８０に対向する部分によって実現されており、変形部１８０は、絶縁部材３７０を介して蓋板１１０に固定されている。絶縁部材３７０は、例えば、平面視（Ｚ軸方向から見た場合）において中央部に貫通孔が設けられた形状であり、その貫通孔を塞ぐように、変形部１８０が配置されている。また、変形部１８０によって、容器１００の内部空間と、変形部１８０よりも外側（ガイド部１１８側）の空間とは遮断されている。そのため、例えば、容器１００の内圧が上昇した場合、変形部１８０は容器１００の内圧と容器１００の外部空間の圧力（大気圧）との差圧を受ける。また、変形部１８０は、図１に示すように、電極体４００の負極と電気的に接続されており、蓋板１１０は、電極体４００の正極と電気的に接続されている。なお、図１では、変形部１８０は、負極端子３００を介して電極体４００の負極と電気的に接続されているが、変形部１８０は、負極端子３００を介さずに電極体４００の負極と電気的に接続されてもよい。
【００３６】
上記の構成において、例えば容器１００内において電解液が急激に気化するなどの不安定な状態が生じることで容器１００の内圧が上昇して所定の値を超えた場合、変形部１８０が、例えば図３に示すように変形する。これにより、変形部１８０は、蓋板１１０の一部であるガイド部１１８に接触する。その結果、電極体４００の正極と負極とは、変形部１８０及びガイド部１１８を介して短絡した状態となり、電極体４００に蓄えられていた電気エネルギーが消費される。つまり、蓄電素子１０に不安定な状態が生じることで容器１００の内圧が上昇した場合、強制的な放電によって、電極体４００に蓄えられていた電気エネルギーの早期の消費が促され、これにより、当該不安定な状態の早期の解消が図られる。
【００３７】
より詳細には、変形部１８０が、容器１００の内圧を受けて変形する場合、変形部１８０の突起１８５は、例えば図３に示すように、対向する位置に配置された開口部１１４に挿入されて嵌合した状態となる。つまり、基部１８１が、ガイド部１１８（蓋板１１０）に当接する前に、突起１８５が開口部１１４に挿入されることで、変形部１８０の変形がガイドされる。これにより、変形部１８０の正常な変形が促される。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、電極体４００及び電極体４００を収容する容器１００を備える。蓄電素子１０は、変形部１８０とガイド部１１８とを備える。変形部１８０は、容器１００の内圧を受けて所定の方向に突出した凸形状に変形する基部１８１、及び、基部１８１の当該所定の方向側に配置された突起１８５を有する。ガイド部１１８は、基部１８１が凸形状に変形した場合に突起１８５が嵌合する位置に開口部１１４を有する。
【００３９】
この構成によれば、例えば容器１００の内圧が所定値以上になることで変形部１８０が変形する。この場合、突起１８５が嵌合する位置に開口部１１４が存在するため、突起１８５が開口部１１４の内面に沿うことで、変形部１８０の変形がガイドされる。これにより、変形部１８０の正常な変形が促される。その結果、変形部１８０の変形を利用した安全機構１１６における機能の発揮の確実性が向上される。従って、本態様に係る蓄電素子１０は安全性が向上された蓄電素子である。
【００４０】
ここで、変形部１８０の基部１８１が変形する動作（本実施の形態では反転動作）は、基部１８１の実際の形状、及び、容器１００の内圧の状態（内圧の値及び内圧の上昇速度等）等に依存するため、例えば、図４に示すように、基部１８１が設計通りには変形しないことも考えられる。しかしながら、この場合であっても、突起１８５に対向する位置に開口部１１４が設けられていることで、突起１８５は、開口部１１４に挿入されて、開口部１１４の内面に沿う状態となる可能性が高い。従って、変形部１８０の変形後には、変形部１８０は、例えば図３に示される形状、または、当該形状に近い形状となる可能性が高い。つまり、本実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、仮に、突起１８５及び開口部１１４がないとした場合と比較すると、基部１８１とガイド部１１８との面接触の可能性が向上される。
【００４１】
具体的には、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、ガイド部１１８は導電性を有し、基部１８１が凸形状に変形した場合、変形部１８０がガイド部１１８に接触することで、変形部１８０及びガイド部１１８の一方は、他方を介して電極体４００に電気的に接続される。
【００４２】
この構成によれば、容器１００の内圧が上昇することで変形部１８０が変形した場合に、変形部１８０及びガイド部１１８を介して、電極体４００を短絡させることができる。この場合において、変形部１８０は、ガイド部１１８によって正常に変形するようガイドされるため、変形部１８０とガイド部１１８との十分な接触面積が確保される。また、図３に示すように、突起１８５が開口部１１４に嵌合した場合、基部１８１と、ガイド部１１８とが面接触することに加え、突起１８５の外周面と開口部１１４の内面との面接触も期待できる。つまり、変形部１８０の突起１８５が開口部１１４に嵌合することによる、変形部１８０とガイド部１１８との接触面積の増加の効果も得ることができる。従って、変形部１８０とガイド部１１８との接触面積が小さいことに起因する、変形部１８０の溶断の可能性が低減される。すなわち、電極体４００の強制的な放電状態の維持が図られ、これにより、電極体４００の電気エネルギーの早期の消費がより確実化される。
【００４３】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０では、図２及び図３に示すように、突起１８５は先細り形状であり、ガイド部１１８における開口部１１４の内部には、突起１８５の先細り形状に応じたテーパ面１１４ａが形成されている。
【００４４】
この構成によれば、例えば、突起１８５の先端が、開口部１１４に挿入されやすくなるため、突起１８５が開口部１１４に嵌合する可能性が向上する。また、突起１８５が開口部１１４に嵌合した場合、突起１８５の外周面と開口部１１４のテーパ面１１４ａとが面接触する可能性が向上する。このことは、変形部１８０とガイド部１１８との接触面積の増加をより確実にし、その結果、例えば、変形部１８０とガイド部１１８とを介して電極体４００を短絡させる場合における、変形部１８０の溶断の可能性が低減される。
【００４５】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、開口部１１４は、ガイド部１１８を貫通して形成されている。つまり、本実施の形態では、開口部１１４は、容器１００の壁部である蓋板１１０を貫通して形成されている。
【００４６】
この構成によれば、変形部１８０が変形する際に、変形部１８０とガイド部１１８（蓋板１１０）との間に存在する気体を、開口部１１４を介して外部に抜くことができる。そのため、例えば、変形部１８０が正常に変形する可能性がさらに向上される。これにより、変形後の基部１８１とガイド部１１８とが密着しやすくなり、その結果、例えば、変形部１８０とガイド部１１８とが比較的に大きな面積で接触する可能性が向上される。
【００４７】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、突起１８５の先端は尖形に形成されている。
【００４８】
この構成によれば、例えば、突起１８５の先端が開口部１１４に挿入される可能性がさらに向上する。そのため、ガイド部１１８による変形部１８０の変形をガイドする機能がより確実に発揮される。これにより、例えば、変形部１８０が正常に変形する可能性がさらに向上され、その結果、変形部１８０とガイド部１１８とが比較的に大きな面積で接触する可能性が向上される。
【００４９】
以上、実施の形態１に係る蓄電素子１０について説明したが、蓄電素子１０は、図１〜図４に示す態様とは異なる態様の安全機構を備えてもよい。そこで、以下に、蓄電素子１０が備える安全機構についての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
【００５０】
（変形例１）
図５は、実施の形態１の変形例１に係る安全機構１１６ａの構成を示す図である。図５に示す安全機構１１６ａは、実施の形態１に係る安全機構１１６に換えて蓄電素子１０に備えられ得る、蓄電素子１０の安全性の向上のための機構であり、変形部１８０ａとガイド部１１８とを備える。
【００５１】
本変形例において、変形部１８０ａが有する突起１８５は、基部１８１が凸形状に変形していない状態において、突起１８５の先端部が、開口部１１４の内方に存在する位置に配置されている点に特徴を有する。
【００５２】
この構成によれば、通常時において、突起１８５の先端が予め開口部１１４の内方に配置されているため、内圧上昇時に基部１８１が凸形状に変形する場合、突起１８５が開口部１１４にガイドされながら変形する蓋然性が高い。また、突起１８５は、ほぼ確実に開口部１１４に挿入されるため、突起１８５が開口部１１４に嵌合する可能性が高い。従って、本変形例に係る安全機構１１６ａを備える蓄電素子１０によれば、変形部１８０が正常に変形する可能性がさらに向上され、その結果、例えば変形部１８０とガイド部１１８とが比較的に大きな面積で接触する可能性がさらに向上される。
【００５３】
（変形例２）
図６は、実施の形態１の変形例２に係る安全機構１１５ｂ及び１１６ｂの構成を示す模式図である。なお、図６では、電極体４００は、安全機構との導通状態を明確に示すために模式的に図示されている。
【００５４】
本変形例において、蓄電素子１０には、正極側の安全機構１１５ｂと負極側の安全機構１１６ｂとが設けられている。正極側の安全機構１１５ｂが有する変形部１８０は、電極体４００の正極と電気的に接続されており、かつ、負極側の安全機構１１６ｂが有する変形部１８０は、電極体４００の負極と電気的に接続されている。なお、図６には表されていないが、正極端子２００は、負極端子３００と同様に、例えば、上ガスケット及び下ガスケットにより容器１００と絶縁されている。
【００５５】
この構成によれば、例えば容器１００の内圧が所定の値を超えた場合、安全機構１１５ｂ及び１１６ｂのそれぞれの変形部１８０は、基部１８１が変形することでガイド部１１８に接触する。これにより、電極体４００の正極と負極とは、蓋板１１０を含む容器１００を介して導通する。その結果、上述のように、電極体４００に蓄えられていた電気エネルギーの早期の消費が促され、これにより、蓄電素子の不安定な状態の早期の解消が図られる。また、安全機構１１５ｂ及び１１６ｂのそれぞれにおいて、突起１８５及び開口部１１４が設けられているため、上述のように、変形部１８０の正常な変形が促され、安全機構１１５ｂ及び１１６ｂのそれぞれにおける機能の発揮の確実性が向上される。
【００５６】
（変形例３）
図７は、実施の形態１の変形例３に係る安全機構１１５ｃ及び１１６ｃの構成を示す模式図である。なお、図７では、電極体４００は、安全機構との導通状態を明確に示すために模式的に図示されている。
【００５７】
本変形例において、蓄電素子１０には、正極側の安全機構１１５ｃと負極側の安全機構１１６ｃとが設けられている。また、正極側の安全機構１１５ｃが有する変形部１８０と、負極側の安全機構１１６ｃが有する変形部１８０とは、電気的に接続されている。さらに、安全機構１１５ｃでは、変形部１８０に対向する位置に第一ガイド部５２８が配置され、安全機構１１６ｃでは、変形部１８０に対向する位置に第二ガイド部５３８が配置されている。
【００５８】
第一ガイド部５２８は、導電部材５２０の開口部５２４が形成された部分であり、開口部５２４の内面はテーパ面５２４ａを含む。第二ガイド部５３８は、導電部材５３０の開口部５３４が形成された部分であり、開口部５３４の内面はテーパ面５３４ａを含む。導電部材５２０は、電極体４００の正極と電気的に接続され、かつ、導電部材５３０は、電極体４００の負極と電気的に接続されている。
【００５９】
なお、２つの変形部１８０のそれぞれは、例えば、容器１００の内部において、容器１００の内圧の変化を受けるように、密閉された空間の内外を仕切る位置に配置されている。また、導電部材５２０及び５３０のそれぞれは、当該空間の内部に収容されており、容器１００とは絶縁した状態で配置される。
【００６０】
この構成によれば、例えば容器１００の内圧が所定の値を超えた場合、安全機構１１５ｃの変形部１８０は、基部１８１が変形して第一ガイド部５２８に接触する。また、安全機構１１６ｃの変形部１８０は、基部１８１が変形して第二ガイド部５３８に接触する。これにより、電極体４００の正極と負極とは、安全機構１１５ｃの導電部材５２０及び安全機構１１６ｃの導電部材５３０を介して導通する。その結果、上述のように、電極体４００に蓄えられていた電気エネルギーの早期の消費が促され、これにより、蓄電素子の不安定な状態の早期の解消が図られる。また、安全機構１１５ｃ及び１１６ｃのそれぞれにおいて、突起及び開口部が設けられているため、上述のように、変形部１８０の正常な変形が促され、安全機構１１５ｃ及び１１６ｃのそれぞれにおける機能の発揮の確実性が向上される。
【００６１】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、蓄電素子１０には、電極体４００の強制的な短絡（放電）を実行させる機構として安全機構１１６が設けられていた。しかしながら、変形部及びガイド部を有する安全機構は、例えば、電極体４００の電流の流れを停止させる遮断機構として実現することもできる。そこで、以下に、遮断機構として機能する安全機構１１６ｄを備える蓄電素子１０ａの構成及び動作について、上記実施の形態１との差分を中心に説明する。
【００６２】
図８は、実施の形態２に係る蓄電素子１０ａの構成を示す正面図である。本実施の形態に係る蓄電素子１０ａでは、正極端子２００は、上ガスケット２５０及び下ガスケット２６０によって容器１００と絶縁されており、負極端子３００は、上ガスケット３５０及び下ガスケット３６０によって容器１００と絶縁されている。
【００６３】
本実施の形態において、安全機構１１６ｄは、変形部１８０とガイド部１１８とを備える。変形部１８０は、容器１００の内圧を受けて所定の方向に突出した凸形状に変形する基部１８１、及び、基部１８１の当該所定の方向側に配置された突起１８５を有する。ガイド部１１８は、基部１８１が凸形状に変形した場合に突起１８５が嵌合する位置に開口部１１４を有する。この構成は、上記実施の形態に係る安全機構１１６と共通する。
【００６４】
しかし、本実施の形態では、負極端子３００は、安全機構１１６ｄを介して電極体４００の負極と電気的に接続されている点で、実施の形態１とは異なる。具体的には、本実施の形態に係る蓄電素子１０ａは、電極体４００に電気的に接続された導電部材６００を備える。変形部１８０は、負極端子３００に電気的に接続され、かつ、導電部材６００と接触して配置されており、基部１８１が変形することで、導電部材６００と非接触の状態となる。
【００６５】
この構成によれば、容器１００の内圧が上昇することで変形部１８０が変形した場合に、電極体４００と負極端子３００との間における、変形部１８０及び導電部材６００を介した導通状態を、非導通状態に変化させることができる。これにより、蓄電素子１０が不安定な状態になった場合において、電極体４００と負極端子３００との導通が遮断され、その結果、電極体４００と、外部の装置等との間における電力のやり取りが実質的に停止する。つまり、電極体４００における電流の流れが実質的に停止され、その結果、蓄電素子１０ａの不安定な状態の早期の解消が図られる。また、この場合において、変形部１８０はガイド部１１８により正常な変形が促されるため、例えば、変形部１８０の変形後における、導電部材６００との間の距離が、放電が生じない安全な距離となる可能性が向上する。また、突起１８５が開口部１１４と嵌合した場合、変形部１８０の戻り（変形前の状態に戻ること）が抑制される。つまり、一旦停止した電極体４００における電流の流れが再度開始される可能性が低減される。
【００６６】
このように、本実施の形態に係る蓄電素子１０ａは、上記実施の形態１に係る蓄電素子１０と同じく、安全性が向上された蓄電素子である。
【００６７】
なお、本実施の形態では、電極体４００の負極から負極端子３００に至る導通経路において、電極体４００の負極、導電部材６００、変形部１８０、及び負極端子３００の順に配置されている。しかし、これらの要素の配置順はこれに限定されない。つまり、蓄電素子１０ａは、負極端子３００に電気的に接続された導電部材６００を備え、変形部１８０は、電極体４００に電気的に接続され、かつ、導電部材６００と接触して配置されており、基部１８１が変形することで、導電部材６００と非接触の状態となる、としてもよい。なお、この場合、電極体４００の負極から負極端子３００に至る導通経路において、電極体４００の負極、変形部１８０、導電部材６００、及び負極端子３００の順に配置される。この場合であっても、変形部１８０が変形することで、電極体４００における電流の流れが実質的に停止し、その結果、蓄電素子１０ａの不安定な状態の早期の解消が図られる。また、この場合、変形部１８０の変形後において、電極体４００の負極と容器１００とが導通するため、例えば、容器１００を、電極体４００の残容量を取り出すための電極端子として利用できる。また、ガイド部１１８を、容器１００とは別体の金属体に設けることで、当該金属体を、電極体４００の残容量を取り出すための電極端子として利用することも可能である。なお、ガイド部１１８が導電性を有することは必須ではなく、例えば、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳなどの樹脂製の部材によってガイド部１１８が実現されてもよい。
【００６８】
また、本実施の形態では、蓄電素子１０ａにおける負極側に安全機構１１６ｄを設けたが、負極側に安全機構１１６ｄを設けるか否かに関わらず、正極側に、安全機構１１６ｄと同様の構成（つまり、電極体４００の正極と正極端子２００との間の導通を遮断するための構）を有する安全機構を設けてもよい。
【００６９】
（他の実施の形態）
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態または変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００７０】
例えば、実施の形態１に係るガイド部１１８は、容器１００とは別体の導電部材に形成されてもよい。蓄電素子１０に、電極体４００の正極と電気的に接続され、かつ、容器１００とは絶縁された導電部材を配置する。さらに、変形部１８０を、容器１００の内圧の上昇によって変形し、かつ、変形後に当該導電部材に接触するように配置する。この場合、当該導電部材に、開口部１１４を有するガイド部１１８を形成することで、変形部１８０の正常な変形が促される。なお、この場合、容器１００が、電極体４００の正極と電気的に接続されている必要はない。
【００７１】
また、突起１８５の先端は尖形に形成されている必要はない。突起１８５は、先端部を含む少なくとも一部が、開口部１１４の内径より小さいサイズ及び形状に形成されていることで、変形部１８０が変形した場合における、開口部１１４への挿入、つまり、ガイド部１１８による、変形部１８０の変形のガイドは実現される。
【００７２】
また、変形部１８０は、反転膜である必要はない。例えば、変形部１８０は、通常時においてはフラットな形状であり、かつ、容器１００の内圧を受けて、ガイド部１１８の方向に凸形状に変形するように構成されてもよい。
【００７３】
また、正極端子２００及び負極端子３００の配置位置についても特に限定はなく、例えば、容器１００における互いに異なる面に、正極端子２００及び負極端子３００が配置されてもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態及び変形例に記載された構成を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。また、本発明は、上記説明された蓄電素子として実現することができるだけでなく、当該蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１０、１０ａ  蓄電素子
１００  容器
１０１  容器本体
１１０  蓋板
１１４、５２４、５３４  開口部
１１４ａ、５２４ａ、５３４ａ  テーパ面
１１５ｂ、１１５ｃ、１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ  安全機構
１１８  ガイド部
１８０、１８０ａ  変形部
１８１  基部
１８５  突起
２００  正極端子
２５０、３５０  上ガスケット
２６０、３６０  下ガスケット
３００  負極端子
３７０  絶縁部材
４００  電極体
５２０、５３０、６００  導電部材
５２８  第一ガイド部
５３８  第二ガイド部
【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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【図７】
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【図８】
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