(57)【要約】【課題】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、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、容器１００の内圧を受けて変形する変形部１２１と、変形部１２１に支持された、導電性を有する弾性部材５００であって、変形部１２１が変形した場合に、変形部１２１に支持されている部分である被支持部５３０が移動することで、電極体４００の正極及び負極を導通させる弾性部材５００とを備える。弾性部材５００は、容器１００に固定された部分である固定部５１０の、被支持部５３０側の側方に、貫通孔５２０を有する。【選択図】図３
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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変形する変形部と、
前記変形部に支持された、導電性を有する弾性部材であって、前記変形部が変形した場合に、前記変形部に支持されている部分である被支持部が移動することで、前記電極体の正極及び負極を導通させる弾性部材とを備え、
前記弾性部材は、前記容器に固定された部分である固定部の、前記被支持部側の側方に、貫通孔を有する、
蓄電素子。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記固定部の前記側方から、前記固定部と前記被支持部とを結ぶ方向に沿って長尺状の形状に形成されている、
請求項１記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記変形部は、前記容器の壁部であって、前記容器の外部と内部とを隔てる壁部の一部として設けられている、
請求項１または２記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記貫通孔の周縁部は、前記固定部側に、平面視において湾曲した形状の湾曲部を有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記貫通孔は、前記弾性部材の、前記固定部と前記被支持部とを結ぶ方向と直交する幅方向において偏った位置に配置されている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記弾性部材は、前記電極体の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、前記被支持部が移動することで、前記正極及び前記負極の他方と電気的に接続される他の導電部材と当接する当接部を有し、
前記被支持部は、前記弾性部材において、前記固定部と前記当接部との間に配置されている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【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、内圧が上昇した場合に反転するダイヤフラムを備える二次電池セルが開示されている。この二次電池セルでは、一対の電極端子の一方と接続された板ばね状の移動端子がダイヤフラムに押さえられた状態で配置されており、二次電池セルの内圧の上昇によってダイヤフラムが反転した場合、移動端子の自由端が移動して他方の電極端子と導通する。その結果、二次電池セルの残容量が強制的に放電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９１３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の二次電池セルのように、板ばね状の金属などの弾性を有する部材（弾性部材）を用いて、蓄電素子に強制的な放電（短絡）をさせるための機構を構成する場合、弾性部材は、短絡を生じさせるための導電部材と接触しない形状で配置される。そのため、通常時の状態、つまり、弾性部材が当該形状で配置されている状態が長期間継続した場合、弾性部材にへたり（永久変形）が生じ、例えば内圧の上昇時に、導電部材と接触するための形状に復元しない可能性がある。
【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変形する変形部と、前記変形部に支持された、導電性を有する弾性部材であって、前記変形部が変形した場合に、前記変形部に支持されている部分である被支持部が移動することで、前記電極体の正極及び負極を導通させる弾性部材とを備え、前記弾性部材は、前記容器に固定された部分である固定部の、前記被支持部側の側方に、貫通孔を有する。
【０００７】
この構成によれば、例えば、容器の内圧が所定の値まで増加した場合に、弾性部材の弾性力を利用して、電極体を強制的に短絡させることができる。従って、蓄電素子において不安定な状態が生じた場合に、速やかな電気エネルギーの消費が図られ、当該不安定な状態を早期に解消することができる。また、弾性部材における、固定部の被支持部側の側方に貫通孔が設けられるため、固定部の近傍における応力集中が緩和される。これにより、弾性部材が変形部に支持されている状態が長期間継続した場合であっても、固定部の近傍部分の弾性力が低減されるまたは失われる可能性が低減され、その結果、弾性部材を用いた安全機構の動作の確実化が図られる。このように、本態様に係る蓄電素子は、安全性の高い蓄電素子である。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記貫通孔は、前記固定部の前記側方から、前記固定部と前記被支持部とを結ぶ方向に沿って長尺状の形状に形成されている、としてもよい。
【０００９】
この構成によれば、貫通孔がスリット状に形成されるため、その長さ（貫通方向から見た場合における長手方向の幅）を調整することで、例えば、比較的に厚い弾性部材を用いた場合であっても、変形部を適度な力で付勢した状態を作り出すことができる。このことは、例えば、弾性部材を用いた安全機構の動作の確実性の向上に寄与する。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記変形部は、前記容器の壁部であって、前記容器の外部と内部とを隔てる壁部の一部として設けられている、としてもよい。
【００１１】
この構成によれば、容器の一部が変形部であるため、例えば、容器内のスペースを消費させずに変形部を備えることができる。また、容器の内外の圧力差を利用して変形部を変形させることができるため、例えば、大気圧を基準として、変形部の設計をすることができる。つまり、設計時に決定された所定の内圧での変形部の動作の確実性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記貫通孔の周縁部は、前記固定部側に、平面視において湾曲した形状の湾曲部を有する、としてもよい。
【００１３】
この構成によれば、貫通孔の周縁部における、固定部に近い箇所に湾曲部が設けられるため、貫通孔の周縁部における応力集中がより確実に緩和される。これにより、例えば、弾性部材の長寿命化が図られる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記貫通孔は、前記弾性部材の、前記固定部と前記被支持部とを結ぶ方向と直交する幅方向において偏った位置に配置されている、としてもよい。
【００１５】
この構成によれば、例えば、導電性を有する弾性部材を、蓄電素子の電極端子と電極体とを接続する集電体として利用した場合に、幅方向において貫通孔が偏った位置にあるため、弾性部材に、電極体との接合領域を比較的に広く確保できる。これにより、例えば、変形部が変形することで弾性部材の被支持部が移動した場合において、弾性部材と電極体との接合状態が維持される可能性が向上する。つまり、容器の内圧上昇時における強制的な放電の継続性が向上される。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記弾性部材は、前記電極体の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、前記被支持部が移動することで、前記正極及び前記負極の他方と電気的に接続される他の導電部材と当接する当接部を有し、前記被支持部は、前記弾性部材において、前記固定部と前記当接部との間に配置されている、としてもよい。
【００１７】
この構成によれば、変形部が変形した場合に、弾性部材は、固定部を支点として回動し、これにより、当接部が移動する。この動作において、弾性部材における、変形部の変形に伴って移動する部分である被支持部は、固定部と当接部との間に位置する。そのため、例えば変形部の変形量に対して、当接部をより大きく移動させることができる。従って、例えば、通常時における弾性部材を介した短絡の可能性を低減するとともに、内圧上昇時における弾性部材を介した放電の確実性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
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】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る蓄電素子の分解斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る蓋構造体の分解斜視図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る安全機構の構成を示す一部切り欠き斜視断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の形態に係る安全機構の第一の状態を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施の形態に係る安全機構の第二の状態を示す断面図である。
【図６】図６は、実施の形態の変形例１に係る弾性部材の構成を示す斜視図である。
【図７】図７は、実施の形態の変形例２に係る弾性部材の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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、一対の弾性部材の並び方向を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体との並び方向、電極体の巻回軸方向、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軸方向やＺ軸方向についても同様である。
【００２２】
［蓄電素子の構成概要］
まず、図１〜図３を用いて、実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。図１は、実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電素子１０の分解斜視図である。図３は、実施の形態に係る蓋構造体１８０の分解斜視図である。なお、図３では、正極端子２００の軸部２１０及び負極端子３００の軸部３１０のそれぞれは、かしめられる前の状態が図示されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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、図２に示すように、容器１００の内方には電極体４００が収容されており、電極体４００の上方に、蓋体１１０を含む蓋構造体１８０が配置されている。なお、図２では、蓋構造体１８０のうちの弾性部材５００及び６００を分離して図示している。
【００２５】
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。
【００２６】
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１０２を閉塞する板状部材である蓋体１１０とで構成されている。蓋体１１０の中央部にはガス排出弁１９０が形成されている。容器１００は、電極体４００等を内部に収容後、蓋体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。なお、蓋体１１０及び容器本体１０１の材質は、特に限定されないが、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溶接可能な金属であるのが好ましい。
【００２７】
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。そして、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。
【００２８】
電極体４００は、巻回軸方向（本実施の形態ではＺ軸方向）の一端（図２ではＺ軸方向プラス側の端部）に、正極板の基材層が積層されて形成されたタブ部４１０、及び、負極板の基材層が積層されて形成されたタブ部４２０を有する。タブ部４１０は、弾性部材５００と接合され、タブ部４２０は、弾性部材６００と接合される。なお、タブ部４１０及び４２０のそれぞれは、電極体４００において、電気の導入及び導出を行う部分であり、「リード」、「リード部」、「集電部」、「タブ束」等の他の名称が付される場合もある。
【００２９】
また、本実施の形態では、巻回軸方向から電極体４００を見た場合の形状は長円形状であるが、電極体４００の形状は、楕円形状、円形状、多角形状などでもよい。また、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】
本実施の形態において、電極体４００のタブ部４１０及び４２０側には、蓋構造体１８０が配置されている。蓋構造体１８０は、図３に示すように、蓋体１１０、正極端子２００、負極端子３００、上絶縁部材２５０及び３５０、下絶縁部材２６０及び３６０、並びに、弾性部材５００及び６００を含む。蓋構造体１８０は、集電体として機能する弾性部材５００及び６００を介して、電極体４００と、正極端子２００及び負極端子３００とを電気的に接続する機能を有している。本実施の形態では、蓋構造体１８０はさらに、蓄電素子１０の安全性を向上させる安全機構としての機能を有している。
【００３１】
［蓋構造体］
次に、蓋構造体１８０の構成について、上述の図３に加え、図４を参照しながら詳細に説明する。図４は、実施の形態に係る安全機構１１５の構成を示す一部切り欠き斜視断面図である。具体的には、図４では、図３におけるＩＶ−ＩＶ線を通るＸＺ平面で蓋構造体１８０を切断した場合の、正極端子２００及びその周辺の斜視断面図が表されている。
【００３２】
図３に示すように、蓋構造体１８０の正極側では、正極端子２００の軸部２１０が、上絶縁部材２５０の開口部２５１、蓋体１１０の開口部１１１、下絶縁部材２６０の開口部２６１、及び弾性部材５００の開口部５０１を貫通した状態で、弾性部材５００と接合される。具体的には、本実施の形態では、図４に示すように軸部２１０の先端部がかしめられ、これにより、正極端子２００、上絶縁部材２５０、下絶縁部材２６０、及び弾性部材５００が、蓋体１１０に固定される。この状態では、正極端子２００及び弾性部材５００は、相互に電気的に接続され、かつ、上絶縁部材２５０及び下絶縁部材２６０により、容器１００と電気的に絶縁される。また、上絶縁部材２５０及び下絶縁部材２６０は、正極端子２００と蓋体１１０との間の気密を維持するガスケットとしても機能する。
【００３３】
また、蓋構造体１８０の負極側も同様に構成されている。すなわち、負極端子３００の軸部３１０が、上絶縁部材３５０の開口部３５１、蓋体１１０の開口部１１２、下絶縁部材３６０の開口部３６１、及び弾性部材６００の開口部６０１を貫通した状態で、弾性部材６００と接合される。具体的には、軸部３１０の先端部がかしめられ、これにより、負極端子３００、上絶縁部材３５０、下絶縁部材３６０、及び弾性部材６００が蓋体１１０に固定される。この状態では、負極端子３００及び弾性部材６００は、上絶縁部材３５０及び下絶縁部材３６０により、容器１００と電気的に絶縁される。また、上絶縁部材３５０及び下絶縁部材３６０は、負極端子３００と蓋体１１０との間の気密を維持するガスケットとしても機能する。
【００３４】
なお、上絶縁部材２５０及び３５０並びに、下絶縁部材２６０及び３６０のそれぞれは、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、または、ポリ・エーテル・サルフォン（ＰＥＳ）等の絶縁性を有する素材で形成されている。
【００３５】
正極端子２００は、電極体４００の正極板と同じく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た電極端子である。負極端子３００は、電極体４００の負極板と同じく銅または銅合金などの金属で形成された電極端子である。なお、負極端子３００については、本体部（上絶縁部材３５０に支持される部分）が例えばアルミニウム製のバスバーとの溶接を容易にするために、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され、かつ、軸部３１０が銅または銅合金で形成される場合がある。
【００３６】
弾性部材５００は、電極体４００の正極板と同じく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た板ばね状の部材であり、電極体４００の正極と正極端子２００とを電気的に接続する導電性を有している。つまり、弾性部材５００は、電極体４００の正極側のタブ部４１０と溶接等によって接合される集電体として機能する。
【００３７】
弾性部材６００は、電極体４００の負極板と同じく銅または銅合金などの金属で形成された板ばね状の部材であり、電極体４００の負極と負極端子３００とを電気的に接続する導電性を有している。つまり、弾性部材６００は、電極体４００の負極側のタブ部４２０と溶接等によって接合される集電体として機能する。
【００３８】
上記のように構成された蓋構造体１８０において、正極側では、弾性部材５００、下絶縁部材２６０及び蓋体１１０によって、安全機構１１５が構成されている。また、蓋構造体１８０の負極側では、弾性部材６００、下絶縁部材３６０及び蓋体１１０によって、安全機構１１６が構成されている。なお、正極側の安全機構１１５と負極側の安全機構１１６とは共通の構成を有し、かつ、動作メカニズムも共通しているため、図４では、安全機構１１５の構成についてのみ図示し、安全機構１１６の構成についての図示は省略されている。
【００３９】
図３及び図４に示すように、容器１００の一部である蓋体１１０には変形部１２１が設けられている。変形部１２１は、容器１００の内圧を受けて変形する部位である。本実施の形態では、変形部１２１は、通常時では図４に示すように、容器１００の内方（Ｚ軸方向マイナス側）に向けて凸の形状であり、容器１００の内圧が所定の値を超えた場合に反転して、容器１００の外方（Ｚ軸方向プラス側）に凸の形状に変化する。つまり、本実施の形態に係る変形部１２１は、例えば反転膜と呼ばれる部位である。
【００４０】
弾性部材５００は、変形部１２１に支持されることで、変形部１２１に付勢力を与える状態で容器１００に固定されている。つまり、弾性部材５００は、弾性変形した状態で容器１００に固定されている。
【００４１】
具体的には、下絶縁部材２６０は、図３及び図４に示すように、片持ち状に形成された可動部２６５を有しており、弾性部材５００は、被支持部５３０の位置において、可動部２６５を介して変形部１２１に支持されている。また、弾性部材５００は、正極端子２００の軸部２１０の先端に形成されたかしめ部２１１によって固定された部分である固定部５１０を有している。弾性部材５００はさらに、変形部１２１が変形した場合に蓋体１１０の一部である被当接部１３１に当接する当接部５４０を有している。つまり、変形部１２１が変形した場合、容器１００は、弾性部材５００を介して電極体４００の正極と導通する。
【００４２】
また、負極側の安全機構１１６は、正極側の安全機構１１５と同様の構成を有している。すなわち、弾性部材６００は、被支持部６３０の位置において、反転膜である変形部１２２に支持されることで、変形部１２２に付勢力を与える状態で容器１００に固定されている。また、被支持部６３０と変形部１２２との間には、下絶縁部材３６０が有する可動部３６５が介在している。また、弾性部材６００は、負極端子３００の軸部３１０がかしめられることで固定された部分である固定部６１０を有している。弾性部材６００はさらに、変形部１２２が変形した場合に蓋体１１０の一部に当接する当接部６４０を有している。つまり、変形部１２２が変形した場合、容器１００は、弾性部材６００を介して電極体４００の負極と導通する。
【００４３】
このように、安全機構１１５及び１１６が動作した結果、電極体４００の負極及び正極は、容器１００を介して導通する。
【００４４】
［安全機構の動作例］
以上のように構成された安全機構１１５及び１１６の動作を、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながらさらに説明する。
【００４５】
図５Ａは、実施の形態に係る安全機構の第一の状態を示す断面図であり、図５Ｂは、実施の形態に係る安全機構の第二の状態を示す断面図である。具体的には、図５Ａは、安全機構１１５及び１１６の動作開始前の状態を示し、図５Ｂは、安全機構１１５及び１１６の動作開始後の状態を示している。また、図５Ａ及び図５Ｂでは、安全機構１１５及び１１６の動作が分かりやすいように、図４と同じ位置における蓋構造体１８０の全体的な断面がデフォルメして図示されている。
【００４６】
本実施の形態に係る蓄電素子１０は、通常時においては、図５Ａに示すように安全機構１１５及び１１６は、電極体４００の短絡を生じさせない状態である。具体的には、安全機構１１５において、弾性部材５００の当接部５４０は、蓋体１１０の被当接部１３１と離間した状態であり、かつ、安全機構１１６において、弾性部材６００の当接部６４０は、蓋体１１０の被当接部１３２と離間した状態である。つまり、容器１００は、電極体４００の正極及び負極の両方と導通していない状態である。
【００４７】
安全機構１１５及び１１６が上記の状態にある場合において、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た場合、容器１００の内圧が上昇し、これにより、変形部１２１及び変形部１２２が変形（本実施の形態では反転）する。なお、変形部１２１及び変形部１２２のそれぞれは、例えば、容器１００の内圧が通常の変動範囲外の所定の値を超えた場合に変形（反転）するように設計及び形成されている。
【００４８】
このように変形部１２１及び変形部１２２が反転した場合、安全機構１１５及び１１６が動作する。すなわち、安全機構１１５では、図５Ｂに示すように、弾性部材５００の被支持部５３０が、変形部１２１側（つまり蓋体１１０側）に移動する。これに伴い、弾性部材５００は、固定部５１０を支点として回動し、これにより、弾性部材５００の自由端側に設けられた当接部５４０が蓋体１１０の被当接部１３１に向けに移動して、被当接部１３１に当接する。その結果、容器１００は、弾性部材５００を介して電極体４００の正極と導通する。
【００４９】
また、安全機構１１６では、変形部１２２が反転することで、図５Ｂに示すように、弾性部材６００の被支持部６３０が、変形部１２２側（つまり蓋体１１０側）に移動する。これに伴い、弾性部材６００は、固定部６１０を支点として回動し、これにより、弾性部材６００の自由端側に設けられた当接部６４０が蓋体１１０の被当接部１３２に向けに移動して、被当接部１３２に当接する。その結果、容器１００は、弾性部材６００を介して電極体４００の負極と導通する。
【００５０】
以上のように、安全機構１１５及び１１６が動作することで、電極体４００の正極及び負極は、容器１００を介して短絡した状態となり、電極体４００に蓄えらえ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に蓄えらえ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。
【００５１】
ここで、安全機構１１５及び１１６が図５Ａに示す状態、つまり、蓄電素子１０が、通常通りに使用されている状態が長期間継続した場合、弾性部材５００及び６００のそれぞれは、本来の形状（図５Ｂに示す形状）から変形された状態が長期間継続することになる。より詳細には、弾性部材５００は、固定部５１０を支点として曲げられた状態であり、固定部５１０の被支持部５３０側の近傍に、応力が集中した状態が長期間継続することになる。その結果、仮に、弾性部材５００にへたりが生じた場合、つまり、弾性部材５００における曲げられた部分の弾性が低減されたまたは失われた場合、変形部１２１が反転した場合における当接部５４０の移動量が所期の移動量に達しないことが考えられる。この場合、弾性部材５００を介した、電極体４００の正極と容器１００との導通が生じない可能性がある。また、負極側の弾性部材６００についても同様に、仮に、弾性部材６００における曲げられた部分の弾性が低減されたまたは失われた場合、弾性部材６００を介した電極体４００の負極と容器１００との導通が生じない可能性がある。
【００５２】
この点に関し、本実施の形態に係る蓄電素子１０では、弾性部材５００における固定部５１０の被支持部５３０側の側方に、貫通孔５２０が設けられている。これにより、固定部５１０の被支持部５３０側の側方における応力集中が緩和される。具体的には、固定部５１０の被支持部５３０側の側方に貫通孔５２０が設けられることで、被支持部５３０が持ち上げられることで曲がりやすい箇所が、貫通孔５２０の周縁部の、固定部５１０側の領域において分散し、その結果、応力集中が緩和される。これにより、弾性部材５００が、本来の形状から変形された状態が長期間継続した場合において、弾性が低減されるまたは失われる可能性が低下する。つまり、弾性部材５００の長寿命化が図られる。負極側の弾性部材６００についても同様に、固定部６１０の被支持部６３０側の側方に、貫通孔６２０が設けられており、これにより、固定部６１０の被支持部６３０側の側方における応力集中が緩和される。その結果、弾性部材６００の長寿命化が図られる。従って、本実施の形態に係る蓄電素子１０では、例えば、通常の使用期間が長期にわたった場合であっても、安全機構１１５及び１１６それぞれの動作の確実性は確保される。
【００５３】
また、弾性部材５００において、貫通孔５２０の周縁部の固定部５１０側に、平面視（Ｚ軸方向から見た場合）において湾曲した形状の湾曲部５２０ａが形成されている。これにより、貫通孔５２０の周縁部における応力集中がより確実に緩和される。また、弾性部材６００についても同様に、貫通孔６２０の周縁部の固定部６１０側に、平面視において湾曲した形状の湾曲部６２０ａが形成されている。これにより、貫通孔６２０の周縁部における応力集中がより確実に緩和される。
【００５４】
また、貫通孔５２０は、弾性部材５００における導通部分を２つに分けるように存在する。従って、貫通孔５２０がないとした場合と比較すると、導通部分の表面積が増加する。これにより、導通部分の放熱性が向上し、その結果、弾性部材５００を介して電極体４００の放電を強制的に生じさせた場合において、弾性部材５００の溶断の可能性が低減する。弾性部材６００についても、同様に、貫通孔６２０が存在することで放熱性が向上し、弾性部材６００を介して電極体４００の放電を強制的に生じさせた場合において、弾性部材６００の溶断の可能性が低減する。
【００５５】
このように、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、安全性が向上された蓄電素子１０である。
【００５６】
以上、実施の形態に係る蓄電素子１０について説明したが、蓄電素子１０は、図３〜図５Ｂに示す態様とは異なる態様の弾性部材を備えてもよい。そこで、以下に、蓄電素子１０における弾性部材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。
【００５７】
（変形例１）
図６は、実施の形態の変形例１に係る弾性部材５００ａの構成を示す斜視図である。図６に示す弾性部材５００ａは、貫通孔５２０が偏った位置に形成されている点で、上記実施の形態１に係る弾性部材５００とは異なる。
【００５８】
具体的には、本変形例において、貫通孔５２０は、弾性部材５００ａの、固定部５１０と被支持部５３０とを結ぶ方向（Ｘ軸方向）と直交する幅方向（Ｙ軸方向）において偏った位置に配置されている。つまり、上記実施の形態１に係る弾性部材５００では、幅方向における中央部分に貫通孔５２０が配置されていた（例えば図３参照）のに対し、本変形例に係る弾性部材５００ａでは、貫通孔５２０は、幅方向の両端部の一方に近く他方から遠い位置に配置されている。
【００５９】
これにより、例えば、集電体としても機能する弾性部材５００ａにおける、電極体４００との接合領域５５０を比較的に広く確保できる。なお、図６では、電極体４００のタブ部４１０と接合可能な領域である接合領域５５０を、ドットを付した領域で表している。
【００６０】
このように、接合領域５５０が比較的に広い場合、例えば、集電体として機能する弾性部材５００ａと、電極体４００との接合の信頼性が向上される。従って、例えば、安全機構１１５が動作する際に、弾性部材５００ａの被支持部５３０が移動した場合であっても、弾性部材５００ａと電極体４００との接合状態が維持される可能性が向上する。なお、本変形例に係る弾性部材５００ａの構成は、負極側の弾性部材６００にも適用するこができる。
【００６１】
（変形例２）
図７は、実施の形態の変形例２に係る弾性部材５００ｂの構成を示す斜視図である。図７に示す弾性部材５００ｂは、貫通孔５２０が幅方向において偏った位置に形成されている点で、上記変形例１に係る弾性部材５００ａと共通する。しかし、本変形例では、貫通孔５２０の周縁部における湾曲部５２０ａが、Ｘ軸方向における固定部５１０の真横に位置する点で、上記変形例１に係る弾性部材５００ａとは異なる。
【００６２】
つまり、本変形例に係る、貫通孔５２０の周縁部における湾曲部５２０ａは、固定部５１０に対して、固定部５１０と被支持部５３０とを結ぶ方向（Ｘ軸方向）の側方に形成され、かつ、貫通孔５２０の全体としては、幅方向で偏った位置に配置されている。
【００６３】
これにより、湾曲部５２０ａによる応力集中の緩和の効果を得ながら、比較的に広い接合領域５５０を確保することができる。
【００６４】
（効果等）
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、容器１００の内圧を受けて変形する変形部１２１と、変形部１２１に支持された、導電性を有する弾性部材Ｓであって、変形部１２１が変形した場合に、変形部１２１に支持されている部分である被支持部５３０が移動することで、電極体４００の正極及び負極を導通させる弾性部材５００とを備える。弾性部材５００は、容器１００に固定された部分である固定部５１０の、被支持部５３０側の側方に、貫通孔５２０を有する。
【００６５】
この構成によれば、例えば、容器１００の内圧が所定の値まで増加した場合に、弾性部材６００の弾性力を利用して、電極体４００を強制的に放電させることができる。具体的には、本実施の形態では、逆極側（負極側）の弾性部材６００が電極体４００の負極と容器１００とを導通させること（または、既に導通させていること）を条件に、弾性部材５００を介して電極体４００を強制的に放電させることができる。従って、蓄電素子１０において不安定な状態が生じた場合に、速やかな電気エネルギーの消費が図られ、当該不安定な状態を早期に解消することができる。また、弾性部材５００における、固定部５１０の被支持部５３０側の側方に貫通孔５２０が設けられるため、固定部５１０の近傍における応力集中が緩和される。これにより、例えば、弾性部材５００が変形部１２１に支持されている状態が長期間継続した場合であっても、弾性部材５００における固定部５１０の近傍部分の弾性力が低減されるまたは失われる可能性が低減される。その結果、弾性部材５００を用いた安全機構１１５の動作の確実化が図られる。このように、本態様に係る蓄電素子は、安全性の高い蓄電素子である。
【００６６】
なお、弾性部材５００では、貫通孔５２０が存在することで、被支持部５３０と固定部５１０との間で導通路が２つに分けられる。つまり、導通部分の一部が２つに分けられる。これにより、貫通孔５２０がないとした場合と比較すると、弾性部材５００の導通部分の断面積（導通路の延設方向に直交する断面の面積）を一定とした場合であっても、導通部分の表面積が増加する。従って、導通部分における放熱性が向上し、その結果、安全機構１１５の動作時、つまり、弾性部材５００が電極体４００の正極と負極とを導通させた場合における弾性部材５００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。
【００６７】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、貫通孔５２０は、例えば図３に示すように、固定部５１０の側方から、固定部５１０と被支持部５３０とを結ぶ方向（Ｘ軸方向）に沿って長尺状の形状に形成されている。
【００６８】
このように、貫通孔５２０がスリット状に形成されるため、その長さ（Ｘ軸方向の幅）を調整することで、弾性部材５００のばね定数を調整することができる。そのため、例えば、板状の弾性部材５００の厚みが比較的に大きい場合であっても、変形部１２１を適度な力で付勢した状態を作り出すことができる。つまり、例えば溶断の可能性の低減のために、弾性部材５００の厚みを増加させた場合において、弾性部材５００が変形部１２１を過大な力で押さないようにすることができる。このことは、例えば、弾性部材５００を用いた安全機構１１５の動作の確実性の向上に寄与する。また、弾性部材５００において、貫通孔５２０によって２つに分けられた導通部分の表面積がさらに増加することで、より高い放熱効果を得ることができる。その結果、例えば、弾性部材５００の溶断の可能性が更に低下される。
【００６９】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、変形部１２１は、容器１００の壁部であって、容器１００の外部と内部とを隔てる壁部の一部として設けられている。具体的には、本実施の形態では、容器１００が有する蓋体１１０の一部として変形部１２１が設けられている。
【００７０】
このように、本実施の形態では、容器１００の一部が変形部１２１であるため、例えば、容器１００内のスペースを消費させずに変形部１２１を備えることができる。また、容器１００の内外の圧力差を利用して変形部１２１を変形させることができるため、例えば、大気圧を基準として、変形部１２１の設計をすることができる。つまり、設計時に決定された所定の内圧での変形部１２１の動作の確実性を向上させることができる。
【００７１】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、弾性部材５００の貫通孔５２０の周縁部は、固定部５１０側に、平面視において湾曲した形状の湾曲部５２０ａを有している。
【００７２】
この構成によれば、貫通孔５２０の周縁部における、固定部５１０に近い箇所に湾曲部５２０ａが設けられるため、貫通孔５２０の周縁部における応力集中がより確実に緩和される。これにより、例えば、弾性部材５００の長寿命化が図られる。
【００７３】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、弾性部材５００の貫通孔５２０は、弾性部材５００の、固定部５１０と被支持部５３０とを結ぶ方向と直交する幅方向において偏った位置に配置されている、とすることもできる。
【００７４】
この構成によれば、例えば、導電性を有する弾性部材５００を、蓄電素子１０の正極端子２００と電極体４００とを接続する集電体として利用した場合に、弾性部材５００に、電極体４００との接合領域５５０を比較的に広く確保できる（例えば図６及び図７参照）。これにより、例えば、変形部１２１が変形することで弾性部材５００の被支持部５３０が移動した場合において、弾性部材５００と電極体４００との接合状態が維持される可能性が向上する。つまり、容器１００の内圧上昇時における強制的な放電の継続性が向上され、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。
【００７５】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、弾性部材５００は、電極体４００の正極と電気的に接続されており、被支持部５３０が移動することで、負極と電気的に接続される他の導電部材（本実施の形態では容器１００）と当接する当接部５４０を有する。被支持部５３０は、弾性部材５００において、固定部５１０と当接部５４０との間に配置されている。
【００７６】
この構成によれば、変形部１２１が変形した場合に、弾性部材５００は、固定部５１０を支点として回動し、これにより、当接部５４０が移動する。この動作において、弾性部材５００における、変形部１２１の変形に伴って移動する部分である被支持部５３０は、固定部５１０と当接部５４０との間に位置する。そのため、例えば変形部１２１の変形量に対して、当接部を５４０より大きく移動させることができる。従って、例えば、通常時における、当接部５４０と被当接部１３１（図４参照）との距離を、当接部５４０と被当接部１３１との間で確実に放電が生じない距離にした場合であっても、内圧上昇時における弾性部材５００を介した電極体４００の正極と負極との導通の確実性は得られる。
【００７７】
なお、上記説明では、正極側における安全機構１１５に着目し、安全機構１１５が有する弾性部材５００等の要素の構成及びその効果等について例示しているが、その記載内容は、負極側の安全機構１１６が有する弾性部材６００等についても適用することができる。
【００７８】
（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。
【００７９】
例えば、蓄電素子１０は、安全機構１１５及び１１６の両方を備えなくてもよい。例えば、通常時において、容器１００が、電極体４００の正極と導通している場合、安全機構１１５及び１１６のうちの、負極側の安全機構１１６のみを有してもよい。
【００８０】
また、電極体４００を強制的に放電させる場合において、容器１００を介さずに、電極体４００の正極と負極とを導通させてもよい。例えば、電極体４００の負極と電気的に接続された導電部材を容器１００内に配置し、かつ、変形部１２１が変形した場合に弾性部材５００が当該導電部材と接触するように、弾性部材５００を配置してもよい。
【００８１】
また、例えば、電極体４００の正極及び負極と電気的に接続されていない導電部材を容器１００内に配置する。さらに、変形部１２１が変形した場合に弾性部材５００が当該導電部材と接触するように、弾性部材５００を配置し、かつ、変形部１２２が変形した場合に弾性部材６００が当該導電部材と接触するように、弾性部材６００を配置する。このような構成であっても、容器１００の内圧の上昇時において、弾性部材５００、弾性部材６００、及び容器１００内の導電部材を介して、電極体４００を強制的に放電させることは可能である。
【００８２】
また、通常時において、弾性部材５００及び６００の両方が、電極体４００と電気的に接続されていなくてもよい。例えば、ともに電極体４００と電気的に接続されていない弾性部材５００及び弾性部材６００を電気的に接続する。さらに、変形部１２１が変形した場合に弾性部材５００が電極体４００の正極と電気的に接続されるように、弾性部材５００を配置し、かつ、変形部１２２が変形した場合に弾性部材６００が電極体４００の負極と電気的に接続されるように、弾性部材６００を配置する。このような構成であっても、容器１００の内圧の上昇時において、弾性部材５００及び弾性部材６００を介して、電極体４００を強制的に放電させることは可能である。
【００８３】
また、実施の形態では、弾性部材５００において、固定部５１０と当接部５４０との間に被支持部５３０が配置されているが、弾性部材５００における固定部５１０、当接部５４０及び被支持部５３０の並び順がこれに限定されない。例えば、固定部５１０と被支持部５３０との間に当接部５４０が配置されてもよい。この場合であっても、被支持部５３０が移動することで当接部５４０も移動するため、当接部５４０を他の導電部材（例えば容器１００）に当接させることは可能である。
【００８４】
また、弾性部材５００及び６００に設けられた貫通孔５２０及び６２０の形状は、平面視において長尺状に形成されていなくてもよい。例えば、貫通孔５２０及び６２０のそれぞれは、単なる丸孔であってもよい。
【００８５】
また、弾性部材５００及び６００のそれぞれは、集電体としての機能を有していなくてもよい。つまり、正極端子２００と電極体４００のタブ部４１０とが、弾性部材５００とは別体の正極集電体で接続され、負極端子３００と電極体４００のタブ部４２０とが、弾性部材６００とは別体の負極集電体で接続されてもよい。この場合であっても、例えば、弾性部材５００が正極集電体と電気的に接続され、かつ、弾性部材６００が負極集電体と電気的に接続されることで、弾性部材５００及び弾性部材６００を介して、電極体４００を強制的に放電させることは可能である。
【００８６】
また、変形部１２１及び１２２のそれぞれは、容器１００とは別体であってもよい。例えば、容器１００の肉厚と比較して薄いまたは厚い素材で形成された反転膜が、容器１００に設けられた孔を塞ぐように配置されることで、変形部１２１または１２２が実現されてもよい。
【００８７】
また、変形部１２１及び１２２のそれぞれは、容器１００の内圧を受けて変形すればよいため、例えば、容器１００の内部において密閉された空間を形成する壁に変形部１２１または１２２が設けられてもよい。
【００８８】
また、変形部１２１及び１２２のそれぞれは、反転膜である必要はない。例えば、変形部１２１または１２２は、通常時において蓋体１１０から突出しないフラットな形状であり、かつ、容器１００の内圧を受けて外方に凸の形状に変形するように構成されてもよい。
【００８９】
また、弾性部材５００は、変形部１２１の変形に伴って復元する程度の弾性を、弾性部材５００の全体が持つ必要はない。例えば、弾性部材５００における、固定部５１０と、被支持部５３０との間に、ばね定数が他の部分よりも高い素材で形成した板状部材であって導電性を有する板状部材を接続してもよい。つまり、弾性部材５００は、単一の材料で形成されている必要はなく、複数の部材を組み合わせることで弾性部材５００が実現されてもよい。負極側の弾性部材６００についても同様である。
【００９０】
また、弾性部材５００及び６００の形状は、図３等に示される形状には限定されない。例えば、蓄電素子１０が、巻回軸方向がＸ軸方向と平行である電極体を備える場合を想定する。この場合、弾性部材５００は、電極体のＸ軸方向の正極側端部と接合される脚部と、正極端子２００の軸部２１０と接続される端子接続部とを備える正極集電体の少なくとも一部によって実現されてもよい。負極側の弾性部材６００についても同様である。
【００９１】
また、正極端子２００と弾性部材５００との接合の手法はかしめである必要はない。例えば、溶接によって正極端子２００と弾性部材５００とが接合されてもよい。負極端子３００と弾性部材６００との接合の手法についても同じである。
【００９２】
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】
【００９３】
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】
【００９４】
１０  蓄電素子
１００  容器
１１０  蓋体
１２１、１２２  変形部
２６０、３６０  下絶縁部材
２６５、３６５  可動部
４００  電極体
５００、５００ａ、５００ｂ、６００  弾性部材
５１０、６１０  固定部
５２０、６２０  貫通孔
５２０ａ、６２０ａ  湾曲部
５３０、６３０  被支持部
５４０、６４０  当接部
５５０  接合領域
【図１】
2019145400.tif 000003
【図２】
2019145400.tif 000004
【図３】
2019145400.tif 000005
【図４】
2019145400.tif 000006
【図５Ａ】
2019145400.tif 000007
【図５Ｂ】
2019145400.tif 000008
【図６】
2019145400.tif 000009
【図７】
2019145400.tif 000010