(57)【要約】【課題】短絡が発生することを抑制し、安全性を高めることができる蓄電装置を提供すること。【解決手段】電流遮断装置２５は、電極組立体１２の端面１２ａに沿って配置されており、正極電極１３は、正極用の金属箔１３ａが活物質層１３ｂで覆われていない露出部１３ｄを有しており、露出部１３ｄは、電極組立体１２における各電極１３，１４が重なる方向と直交する方向から電極組立体１２の端面１２ａを見たときに、電流遮断装置２５が投影される領域Ｒ１の少なくとも一部において負極電極１４よりも電流遮断装置２５側に向かって突出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極用の金属箔の少なくとも片面に活物質層を有する正極電極と負極用の金属箔の少なくとも片面に活物質層を有する負極電極とが相互に絶縁された状態で層状に重なった電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記ケースの外側に突出し、前記正極電極と電気的に接続された正極端子と、
前記ケースの外側に突出し、前記負極電極と電気的に接続された負極端子と、
前記正極電極と前記正極端子とを電気的に接続する導電経路に配設され、前記導電経路を遮断可能な遮断装置と、を備え、
前記遮断装置は、前記正極電極と前記負極電極とが重なる方向と直交する方向における前記電極組立体の端面に沿って配置されており、
前記正極電極は、前記正極用の金属箔が前記活物質層で覆われていない露出部を有しており、
前記露出部は、前記直交する方向から前記電極組立体の端面を見たときに前記遮断装置が投影される領域の少なくとも一部において前記負極電極よりも前記遮断装置側に突出している蓄電装置。
【請求項２】
前記正極電極の露出部は、前記遮断装置が投影される領域の全部において前記負極電極よりも前記遮断装置側に突出している請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記電極組立体の端面に沿って配置され、前記導電経路の一部を構成している導電部材をさらに備え、
前記露出部は、前記直交する方向から前記電極組立体の端面を見たときに前記導電部材が投影される領域の少なくとも一部において前記負極電極よりも前記導電部材側に突出している請求項１または２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記正極電極の露出部は、前記正極用の金属箔の全周にわたって配置されているとともに、前記正極用の金属箔の全周にわたって前記負極電極よりも前記直交する方向に突出している請求項１〜３の何れか１項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１〜４の何れか１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、導電経路を遮断可能な遮断装置を有する蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが搭載されている。一般的に、二次電池は、活物質層を有する正極電極及び負極電極が層状に重なった電極組立体と、該電極組立体を収容するケースとを備えている。
【０００３】
そして、例えば特許文献１には、ケースの内圧が所定の圧力を超える場合に、電極組立体を構成する正極電極とケースの外側に突出する正極端子とを電気的に接続する導電経路を遮断可能な遮断装置を備えた二次電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５７１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、二次電池のケースが外力によって変形した場合には、遮断装置と電極組立体とが接触することにより、正極電極に接続された遮断装置と、電極組立体を構成する負極電極との間で短絡が発生する虞がある。
【０００６】
この発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、短絡が発生することを抑制し、安全性を高めることができる蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する蓄電装置は、正極用の金属箔の少なくとも片面に活物質層を有する正極電極と負極用の金属箔の少なくとも片面に活物質層を有する負極電極とが相互に絶縁された状態で層状に重なった電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記ケースの外側に突出し、前記正極電極と電気的に接続された正極端子と、前記ケースの外側に突出し、前記負極電極と電気的に接続された負極端子と、前記正極電極と前記正極端子とを電気的に接続する導電経路に配設され、前記導電経路を遮断可能な遮断装置と、を備え、前記遮断装置は、前記正極電極と前記負極電極とが重なる方向と直交する方向における前記電極組立体の端面に沿って配置されており、前記正極電極は、前記正極用の金属箔が前記活物質層で覆われていない露出部を有しており、前記露出部は、前記直交する方向から前記電極組立体の端面を見たときに前記遮断装置が投影される領域の少なくとも一部において前記負極電極よりも前記遮断装置側に突出していることを要旨とする。
【０００８】
この構成によれば、正極電極の露出部は、遮断装置が投影される領域の少なくとも一部において負極電極よりも遮断装置に向かって突出していることから、仮にケースの変形に伴って遮断装置と電極組立体とが近接する場合であっても、遮断装置と負極電極との短絡が発生することを抑制できる。したがって、蓄電装置の安全性を高めることができる。
【０００９】
上記蓄電装置について、前記正極電極の露出部は、前記遮断装置が投影される領域の全部において前記負極電極よりも前記遮断装置側に突出していてもよい。
この構成によれば、正極電極の露出部は、遮断装置が投影される領域の全部において負極電極よりも遮断装置に向かって突出していることから、遮断装置と負極電極との短絡が発生することをさらに抑制できる。
【００１０】
上記蓄電装置について、前記電極組立体の端面に沿って配置され、前記導電経路の一部を構成している導電部材をさらに備え、前記露出部は、前記直交する方向から前記電極組立体の端面を見たときに前記導電部材が投影される領域の少なくとも一部において前記負極電極よりも前記導電部材側に突出していてもよい。
【００１１】
この構成によれば、正極電極の露出部は、導電部材が投影される領域の少なくとも一部において負極電極よりも導電部材に向かって突出していることから、遮断装置に加えて、導電部材と負極電極との短絡が発生することを抑制できる。
【００１２】
上記蓄電装置について、前記正極電極の露出部は、前記正極用の金属箔の全周にわたって配置されているとともに、前記正極用の金属箔の全周にわたって前記負極電極よりも前記直交する方向に突出していてもよい。この構成によれば、遮断装置と負極電極との短絡が発生することをさらに抑制できる。
【００１３】
上記蓄電装置について、前記蓄電装置は二次電池であってもよい。この構成によれば、二次電池として、短絡が発生することを抑制し、安全性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、短絡が発生することを抑制し、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、二次電池を模式的に示す断面図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図。
【図２】電極組立体を模式的に示す斜視図。
【図３】（ａ）は、正極電極の模式図、（ｂ）は、負極電極の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、二次電池の一実施形態について説明する。
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、直方体状のケース１１内に、電極組立体１２が収容されている。ケース１１は、有底四角筒状の金属製（例えば、アルミニウム製又はアルミニウム合金製）のケース本体１１ａと、ケース本体１１ａの開口部を塞ぐ蓋１１ｂとを有する。ケース１１内には図示しない電解質（電解液）が収容されている。本実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン二次電池である。
【００１７】
図２に示すように、電極組立体１２は、矩形シート状である複数の正極電極１３と矩形シート状である複数の負極電極１４とが、正極電極１３と負極電極１４との間にシート状のセパレータ１５が介在する状態で積層された積層型の電極組立体である。電極組立体１２において、正極電極１３と負極電極１４とは、セパレータ１５によって相互に絶縁されている。以下の説明では、正極電極１３と負極電極１４との重なる方向を単に「積層方向ＤＳ」と示す。
【００１８】
正極電極１３は、略矩形状である正極用の金属箔１３ａと、その両面に形成された正極用の活物質層１３ｂと、金属箔１３ａの一縁部（一辺）から突出する正極タブ１３ｃとを有する。電極組立体１２の縁部には、複数の正極電極１３が積層されていることによって、複数の正極タブ１３ｃが層状に重なる正極タブ群が突出している。金属箔１３ａは、例えばアルミニウム箔である。
【００１９】
各正極電極１３は、金属箔１３ａの全周にわたって、金属箔１３ａが活物質層１３ｂで覆われていない露出部１３ｄを有している。即ち、露出部１３ｄは、金属箔１３ａの４つの縁部（辺）にそれぞれ沿って、且つ各縁部の全体にわたって延在している。
【００２０】
また、負極電極１４は、略矩形状である金属箔１４ａと、その両面に形成された負極用の活物質層１４ｂと、金属箔１４ａの一縁部（一辺）から突出する負極タブ１４ｃとを有する。電極組立体１２の縁部には、複数の負極電極１４が積層されることによって、複数の負極タブ１４ｃが層状に重なる負極タブ群が突出している。金属箔１４ａは、例えば銅箔である。
【００２１】
負極電極１４の活物質層１４ｂは、金属箔１４ａの両面において、その全面に形成されている。即ち、負極電極１４は、縁部（辺）に沿って金属箔１４ａが活物質層１４ｂで覆われていない露出部を有していない。
【００２２】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、積層方向ＤＳと直交し、且つ各タブ１３ｃ，１４ｃが突出する方向に沿う方向である第１方向Ｄ１に沿った各部寸法は、［正極電極１３における活物質層１３ｂの寸法Ｈａ］＜［負極電極１４における活物質層１４ｂの寸法Ｈｃ］＜［正極電極１３のうち正極タブ１３ｃを除いた金属箔１３ａの寸法Ｈｂ］の順に大きい。また、積層方向ＤＳ及び第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に沿った各部寸法は、［正極電極１３における活物質層１３ｂの寸法Ｗａ］＜［負極電極１４の寸法Ｗｃ］＜［正極電極１３における金属箔１３ａの寸法Ｗｂ］の順に大きい。
【００２３】
そして、電極組立体１２は、積層方向ＤＳから見たときに、負極電極１４における活物質層１４ｂの全周にわたって、該活物質層１４ｂの周囲から正極電極１３の露出部１３ｄが突出するように各電極１３，１４を積層して形成されている。したがって、正極電極１３の活物質層１３ｂは、積層方向ＤＳから電極組立体１２を見たときに、負極電極１４の活物質層１４ｂと全体が重なる。そして、電極組立体１２において、正極電極１３の露出部１３ｄは、金属箔１３ａの全周にわたって負極電極１４よりも第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に突出している。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、二次電池１０は、ケース１１の外側に突出するように蓋１１ｂに固定された正極端子１６と、ケース１１の外側に突出するように蓋１１ｂに固定された負極端子１７とを有する。負極端子１７は、負極端子１７のうちケース１１の内側に突出する端部に接合された金属製（例えば銅製）である矩形板状の導電部材２１を介して、電極組立体１２の負極タブ１４ｃ（負極タブ群）と電気的に接続されている。導電部材２１は、電極組立体１２において、第１方向Ｄ１に位置する端面１２ａに沿って配置されている。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように、正極端子１６は、正極端子１６のうちケース１１の内側に突出する端部１６ａに接合された金属製（例えばアルミニウム製）である矩形板状の導電部材２２を介して、電極組立体１２の正極タブ１３ｃ（正極タブ群）に電気的に接続されている。導電部材２２は、電極組立体１２の端面１２ａに沿って配置されている。導電部材２２は、正極電極１３と正極端子１６とを電気的に接続する導電経路を構成する。
【００２６】
そして、二次電池１０は、正極電極１３と正極端子１６とを電気的に接続する導電経路に配設され、ケース１１の内圧が所定の圧力を超える場合に正極電極１３と正極端子１６との導電経路を遮断可能に構成された遮断装置としての電流遮断装置２５を有する。
【００２７】
電流遮断装置２５は、ケース１１の内部において、正極端子１６の端部１６ａと、導電部材２２との間に設けられている。即ち、電流遮断装置２５は、ケース１１の蓋１１ｂと電極組立体１２の端面１２ａとの間において、電極組立体１２の端面１２ａに沿うように配置されている。
【００２８】
電流遮断装置２５は、正極端子１６の端部１６ａと電気的に接続された金属製（例えば、アルミニウム製又はアルミニウム合金製）の反転板２６を有する。反転板２６は、ケース１１の内圧が所定の圧力を超えると、該ケース１１の内圧を受けて蓋１１ｂ側へ変位可能な変位部２６ａを有する。変位部２６ａには、導電部材２２のうち、破断して導電部材２２から分離可能に構成された分離部２２ａが連結されている。即ち、導電部材２２の分離部２２ａは、電流遮断装置２５の一部を構成している。このように、本実施形態の二次電池１０では、電流遮断装置２５のうち、金属製である部分の一部（分離部２２ａ）が電極組立体１２の端面１２ａと対向するように配置されている。
【００２９】
二次電池１０では、図中において二点鎖線で示すように、ケース１１の内圧が上昇して所定の圧力を超えると、該ケース１１の内圧によって、反転板２６の変位部２６ａが蓋１１ｂ側へ変位する。これに伴って、二次電池１０では、分離部２２ａが導電部材２２から分離することによって、正極電極１３と正極端子１６との導電経路が物理的に切断されるとともに、電流が遮断される。
【００３０】
次に、上記のように構成した二次電池１０の作用について説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、正極電極１３の露出部１３ｄは、正極電極１３における金属箔１３ａの全周にわたって、負極電極１４の各縁部から第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に突出している。即ち、露出部１３ｄは、第１方向Ｄ１から電極組立体１２の端面１２ａをみたときに電流遮断装置２５が投影される領域Ｒ１の少なくとも一部（本実施形態では全部）において負極電極１４よりも電流遮断装置２５側に向かって突出している。このため、本実施形態の二次電池１０では、例えば外力によってケース１１が変形し、電流遮断装置２５と電極組立体１２とが近接する場合であっても、負極電極１４よりも正極電極１３の露出部１３ｄが先に電流遮断装置２５と接触する。このため、正極電極１３に接続された電流遮断装置２５と、負極電極１４とが短絡することを抑制できる。
【００３１】
また、露出部１３ｄは、第１方向Ｄ１から電極組立体１２の端面１２ａを見たときに、導電部材２２が投影される領域Ｒ２の少なくとも一部（本実施形態では全部）において負極電極１４よりも導電部材２２側に向かって突出している。このため、本実施形態の二次電池１０では、例えばケース１１が変形し、電流遮断装置２５と共に、導電部材２２と電極組立体１２とが近接する場合であっても、負極電極１４よりも正極電極１３の露出部１３ｄが先に導電部材２２と接触する。このため、正極電極１３に接続された導電部材２２と、負極電極１４とが短絡することを抑制できる。
【００３２】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）正極電極１３の露出部１３ｄは、領域Ｒ１において負極電極１４よりも電流遮断装置２５に向かって突出していることから、仮にケース１１の変形に伴って電流遮断装置２５と電極組立体１２とが近接する場合であっても、電流遮断装置２５と負極電極１４との短絡が発生することを抑制できる。したがって、二次電池１０の安全性を高めることができる。
【００３３】
（２）正極電極１３の露出部１３ｄは、電流遮断装置２５が投影される領域Ｒ１の全部において負極電極１４よりも電流遮断装置２５に向かって突出していることから、電流遮断装置２５と負極電極１４との短絡が発生することをさらに抑制できる。
【００３４】
（３）正極電極１３の露出部１３ｄは、導電部材２２が投影される領域Ｒ２の少なくとも一部において負極電極１４よりも導電部材２２に向かって突出していることから、電流遮断装置２５に加えて、導電部材２２と負極電極１４との短絡が発生することを抑制できる。
【００３５】
（４）正極電極１３の露出部１３ｄは、金属箔１３ａの全周にわたって負極電極１４よりも第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に突出していることから、電流遮断装置２５と負極電極１４との短絡が発生することをさらに抑制できる。
【００３６】
（５）また、領域Ｒ１や領域Ｒ２においてのみ露出部１３ｄを突出させる場合と比較して、簡便に正極電極１３を製造できる。
（６）二次電池１０として、短絡が発生することを抑制し、安全性を高めることができる。
【００３７】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  正極電極１３の露出部１３ｄは、領域Ｒ１，Ｒ２の一部又は全部にわたって負極電極１４の縁部よりも第１方向Ｄ１に沿って突出しておればよく、金属箔１３ａの全周にわたって負極電極１４の縁部よりも第１方向Ｄ１又は第２方向Ｄ２に突出していなくてもよい。
【００３８】
○  正極電極１３の露出部１３ｄは、金属箔１３ａの全周にわたって設けられていなくてもよい。即ち、露出部１３ｄは、領域Ｒ１，Ｒ２の一部又は全部において負極電極１４の縁部よりも第１方向Ｄ１に沿って突出させる部分に設けられておればよい。
【００３９】
○  電流遮断装置２５は、正極端子１６の端部１６ａに連結された第１の導電部材と、正極電極１３に連結された第２の導電部材との間に配設されていてもよい。即ち、電流遮断装置２５は、正極電極１３と正極端子１６との導電経路上であれば、その配設位置を変更できる。
【００４０】
○  電流遮断装置２５は、分離部２２ａを有する導電部材を備えるとともに、この導電部材に導電部材２２を連結してもよい。
○  正極電極１３は、片面に活物質層１３ｂを有していてもよい。同様に、負極電極１４は、片面に活物質層１４ｂを有していてもよい。
【００４１】
○  セパレータ１５は、正極電極１３又は負極電極１４を収容する袋状であってもよい。負極電極１４を袋状のセパレータ１５に収容する場合には、正極電極１３とセパレータ１５の各方向Ｄ１，Ｄ２に沿った寸法を同一にするとよい。この構成によれば、電極組立体１２において、正極電極１３と負極電極１４とを正確に位置決めできる。
【００４２】
○  導電部材２２及び電流遮断装置２５のうち一方又は両方は、第２方向Ｄ２の両端に位置する端面に沿って配置されていてもよい。
○  二次電池１０は、リチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等の他の二次電池であってもよい。
【００４３】
○  蓄電装置は、二次電池１０に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
Ｄ１…第１方向（直交する方向）、Ｄ２…第２方向（直交する方向）、ＤＳ…積層方向（重なる方向）、Ｒ１，Ｒ２…領域、１０…二次電池（蓄電装置）、１１…ケース、１２…電極組立体、１２ａ…端面、１３…正極電極、１３ａ…金属箔、１３ｂ…活物質層、１３ｄ…露出部、１４…負極電極、１４ａ…金属箔、１４ｂ…活物質層、１６…正極端子、１７…負極端子、２２…導電部材、２５…電流遮断装置（遮断装置）。
【図１】
2015162276.tif 000003
【図２】
2015162276.tif 000004
【図３】
2015162276.tif 000005