(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、
前記電極体に含浸され、前記電極体に過電圧が加わった場合に、水素を発生する材料を含む電解質と、
前記電極体を収容するケースと、
前記ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、
前記正極シートと前記正極外部端子とを電気的に接続する正極用集電端子と、
前記負極シートと前記負極外部端子とを電気的に接続する負極用集電端子と、
水素を吸蔵しない基板層と前記基板層に積層されている水素吸蔵合金層とを有する接続部材と、備えており、
前記正極用集電端子および前記負極用集電端子の少なくとも一方は、互いに離間した外部端子側接点と電極シート側接点を有しており、
前記接続部材は、前記外部端子側接点と前記電極シート側接点との間に配置されており、
前記水素吸蔵合金層が水素を吸蔵していない場合に、前記外部端子側接点と前記電極シート側接点とを接続し、
前記水素吸蔵合金層が水素を吸蔵した場合に、前記基板層および前記水素吸蔵合金層が変形して、前記外部端子側接点と前記電極シート側接点とを遮断する、蓄電装置。
【請求項２】
正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、
前記電極体に含浸され、前記電極体に過電圧が加わった場合に、水素を発生する材料を含む電解質と、
前記電極体を収容するケースと、
前記ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、
前記正極シートと前記正極外部端子とを電気的に接続する正極用集電端子と、
前記負極シートと前記負極外部端子とを電気的に接続する負極用集電端子と、
導電性を有する基材と、
水素を吸着する水素吸着材と、備えており、
前記正極用集電端子および前記負極用集電端子の少なくとも一方は、互いに離間した外部端子側接点と電極シート側接点を有しており、
前記基材は、前記水素吸着材が水素を吸着していない場合に、前記外部端子側接点と前記電極シート側接点の両方に電気的に接続されており、
前記水素吸着材が水素を吸着して膨張した場合に、前記水素吸着材が前記基材を押圧することにより前記基材が移動し、前記基材が前記外部端子側接点と前記電極シート側接点の両方から電気的に遮断される、蓄電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蓄電装置を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置およびこれを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、電池の過充電時等に充電電流を遮断する、電流遮断機構を備えた電池が記載されている。この電池は、内圧の上昇に伴ない内圧方向に変形を生じる防爆弁と、リード板とを備えている。リード板によって、電極端子と電極材は、電気的に接続されている。電池の内圧が所定の内圧に達し、防爆弁が変形すると、リード板が剥離または破断して、充電電流を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１１２１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蓄電装置内でガスが発生する要因としては、蓄電装置の過充電、経年劣化等、様々な要因が挙げられ、蓄電装置内で発生するガス種は、ガス発生の要因によって異なる。従来より、蓄電装置の過充電を検知するために、電極体に過電圧が加わった場合に水素を発生する材料を含む電解質が蓄電装置に用いられている。このような蓄電装置では、蓄電装置の経年劣化が要因となる場合には、水素が殆ど発生しないが、蓄電装置の過充電が要因となる場合には、水素が発生する。このため、水素に選択的に反応して動作する電流遮断機構を蓄電装置が備えていれば、蓄電装置の経年劣化時には電流が遮断されることなく、過充電時には電流が遮断されるようにすることができる。特許文献１では、蓄電装置内に発生するガス種によらず、蓄電装置の内圧が上がりさえすれば、リード板が破断または剥離されて電流が遮断される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する第１の蓄電装置は、正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、電極体に含浸され、電極体に過電圧が加わった場合に、水素を発生する材料を含む電解質と、電極体を収容するケースと、ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、正極シートと正極外部端子とを電気的に接続する正極用集電端子と、負極シートと負極外部端子とを電気的に接続する負極用集電端子と、水素を吸蔵しない基板層と基板層に積層されている水素吸蔵合金層とを有する接続部材と、を備えている。接続部材は、水素吸蔵合金層が水素を吸蔵していない場合に、正極用集電端子と負極用集電端子のいずれか一方にのみ電気的に接続されており、水素吸蔵合金層が水素を吸蔵して膨張した場合に、基板層および水素吸蔵合金層が変形して、正極用集電端子と負極用集電端子の両方に電気的に接続される。
【０００６】
上記の第１の蓄電装置では、接続部材は、水素を吸蔵して膨張した場合に、その基板層および水素吸蔵合金層が変形して、正極用集電端子と負極用集電端子の両方に電気的に接続され、電流を遮断する。第１の蓄電装置によれば、蓄電装置の過充電時に電極体に過電圧が加わって水素が発生した場合に、水素に選択的に反応して電流を遮断することができるため、蓄電装置の過充電時における充電電流を選択的に遮断することができる。
【０００７】
本明細書が開示する第２の蓄電装置は、正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、電極体に含浸され、電極体に過電圧が加わった場合に、水素を発生する材料を含む電解質と、電極体を収容するケースと、ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、正極シートと正極外部端子とを電気的に接続する正極用集電端子と、負極シートと負極外部端子とを電気的に接続する負極用集電端子と、水素を吸蔵しない基板層と基板層に積層されている水素吸蔵合金層とを有する接続部材と、備えている。正極用集電端子および負極用集電端子の少なくとも一方は、互いに離間した外部端子側接点と電極シート側接点を有している。接続部材は、外部端子側接点と電極シート側接点との間に配置されており、水素吸蔵合金層が水素を吸蔵していない場合に、外部端子側接点と電極シート側接点とを接続し、水素吸蔵合金層が水素を吸蔵した場合に、基板層および水素吸蔵合金層が変形して、外部端子側接点と電極シート側接点とを遮断する。
【０００８】
上記の第２の蓄電装置では、接続部材は、水素吸蔵合金層が水素を吸蔵した場合に、その基板層および水素吸蔵合金層が変形して、正極用集電端子および負極用集電端子の少なくとも一方の外部端子側接点と電極シート側接点とを遮断して、電流を遮断する。第２の蓄電装置によれば、第１の蓄電装置と同様に、水素に選択的に反応して電流を遮断することができる。
【０００９】
本明細書が開示する第３の蓄電装置は、正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、電極体に含浸され、電極体に過電圧が加わった場合に、水素を発生する材料を含む電解質と、電極体を収容するケースと、ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、正極シートと正極外部端子とを電気的に接続する正極用集電端子と、負極シートと前記負極外部端子とを電気的に接続する負極用集電端子と、導電性を有する基材と、水素を吸着する水素吸着材と、を備えている。基材は、水素吸着材が水素を吸着していない場合に、正極用集電端子と負極用集電端子のいずれか一方にのみ電気的に接続されており、水素吸着材が水素を吸着して膨張した場合に、水素吸着材が基材を押圧することにより基材が移動し、基材が正極用集電端子と負極用集電端子の両方に電気的に接続される。
【００１０】
上記の第３の蓄電装置では、基材は、水素吸着材が水素を吸着して膨張した場合に、水素吸着材に押圧されて正極用集電端子と負極用集電端子の両方に電気的に接続され、電流を遮断する。第３の蓄電装置によれば、第１の蓄電装置等と同様に、水素に選択的に反応して電流を遮断することができる。
【００１１】
本明細書が開示する第４の蓄電装置は、正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、電極体に含浸され、電極体に過電圧が加わった場合に、水素を発生する材料を含む電解質と、電極体を収容するケースと、ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、正極シートと正極外部端子とを電気的に接続する正極用集電端子と、負極シートと負極外部端子とを電気的に接続する負極用集電端子と、導電性を有する基材と、水素を吸着する水素吸着材と、を備えている。正極用集電端子および負極用集電端子の少なくとも一方は、互いに離間した外部端子側接点と電極シート側接点を有している。基材は、水素吸着材が水素を吸着していない場合に、外部端子側接点と電極シート側接点の両方に電気的に接続されており、水素吸着材が水素を吸着して膨張した場合に、水素吸着材が基材を押圧することにより基材が移動し、外部端子側接点と電極シート側接点とを遮断する。
【００１２】
上記の第４の蓄電装置では、基材は、水素吸着材が水素を吸着して膨張した場合に、水素吸着材に押圧されて外部端子側接点と電極シート側接点とを遮断して、電流を遮断する。第４の蓄電装置によれば、第１の蓄電装置等と同様に、水素に選択的に反応して電流を遮断することができる。
【００１３】
本明細書は、また、上記の第１ないし第４の蓄電装置を搭載した車両を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水素に選択的に反応して電流を遮断することができる蓄電装置と、この蓄電装置を搭載した車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る第１の蓄電装置の断面図である。
【図２】図１の蓄電装置の接続部材の近傍を拡大して示す図である。
【図３】図１の蓄電装置の接続部材の近傍を拡大して示す図であり、接続部材が蓄電装置の過充電時に変形した状態を示している。
【図４】実施例２に係る第２の蓄電装置の断面図である。
【図５】図４の蓄電装置の接続部材の近傍を拡大して示す図である。
【図６】図４の蓄電装置の接続部材の近傍を拡大して示す図であり、接続部材が蓄電装置の過充電時に変形した状態を示している。
【図７】実施例２の変形例に係る接続部材の近傍を示す図である。
【図８】実施例３に係る第３の蓄電装置の断面図である。
【図９】図８の蓄電装置の水素吸着材およびこれを収容する絶縁部材を示す図である。
【図１０】図８の蓄電装置の基材および水素吸着材の近傍を拡大して示す図である。
【図１１】図８の蓄電装置の基材および水素吸着材の近傍を拡大して示す図であり、接続部材が蓄電装置の過充電時に変形した状態を示している。
【図１２】実施例４に係る第４の蓄電装置の断面図である。
【図１３】図１１の蓄電装置の基材および水素吸着材の近傍を拡大して示す図である。
【図１４】図１１の蓄電装置の基材および水素吸着材の近傍を拡大して示す図であり、接続部材が蓄電装置の過充電時に変形した状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書が開示する第１ないし第４の蓄電装置に係る技術は、例えば、二次電池、キャパシタ等の従来公知の蓄電装置に利用することができる。この蓄電装置は、正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、電解質と、電極体を収容するケースと、正極外部端子及び負極外部端子と、正極用集電端子および負極用集電端子とを備えている。正極外部端子及び負極外部端子は、ケースに設けられている。正極用集電端子は、正極シートと正極外部端子とを電気的に接続する。負極用集電端子は、負極シートと負極外部端子とを電気的に接続する。電解質は、電極体に含浸され、電極体に過電圧が加わった場合に、水素を発生する材料を含んでいる。具体例を挙げると、非水系のリチウムイオン二次電池に利用される電解液に水素を発生させる目的で添加される、芳香族系のモノマーを例示することができる。芳香族系のモノマーは、電池が所定の電圧以上になった場合に重合反応を起こして水素を発生する。また、本明細書が開示する蓄電装置は、車両や電気機器等に搭載されていてもよい。
【００１７】
本明細書が開示する第１の蓄電装置は、水素を吸蔵しない基板層と、基板層に積層されている水素吸蔵合金層と有する接続部材を備えている。接続部材は、水素吸蔵合金層が水素を吸蔵していない場合に、正極用集電端子と負極用集電端子のいずれか一方にのみ電気的に接続されている。水素吸蔵合金層が水素を吸蔵して膨張した場合に、基板層および水素吸蔵合金層が変形して、接続部材は、正極用集電端子と負極用集電端子の両方に電気的に接続される。これによって、正極用集電端子と負極用集電端子が短絡し、電流が遮断される。水素吸蔵合金層は、導電性であるため、水素吸蔵合金層が正極用集電端子と負極用集電端子に接するようにすることによって、これらを短絡させることができる。基板層として導電性の材料を用いる場合には、基板層が正極用集電端子と負極用集電端子に接するようにすることによって、これらを短絡させてもよい。
【００１８】
第２の蓄電装置は、水素を吸蔵しない基板層と、基板層に積層されている水素吸蔵合金層と有する接続部材を備えている。第２の蓄電装置では、正極用集電端子および負極用集電端子の少なくとも一方は、互いに離間した外部端子側接点と電極シート側接点を有している。接続部材は、外部端子側接点と電極シート側接点との間に配置されている。水素吸蔵合金層が水素を吸蔵していない場合に、接続部材は、外部端子側接点と電極シート側接点とを接続している。水素吸蔵合金層が水素を吸蔵した場合に、接続部材の基板層および水素吸蔵合金層が変形して、外部端子側接点と電極シート側接点が遮断される。水素吸蔵合金層は、導電性であるため、水素吸蔵合金層を外部端子側接点と電極シート側接点との間を流れる電流の経路として用いることができる。基板層として導電性の材料を用いる場合には、水素吸蔵合金層と基板層の双方を外部端子側接点と電極シート側接点との間を流れる電流の経路として利用できるため、蓄電装置の通常動作時の抵抗値が低減でき、好ましい。さらには、基板層のみを外部端子側接点と電極シート側接点の両方に接続するようにしてもよい。外部端子側接点と電極シート側接点との間に流れる電流が、基板層側により多く流れ、水素吸蔵合金層により少なく流れるため、水素吸蔵合金層が電流による発熱によって温度上昇することを抑制することができる。
【００１９】
水素吸蔵合金層としては、水素吸蔵によって膨張する従来公知の水素吸蔵合金材料を用いることができる。限定されないが、具体的には、パラジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケル、ニオブ、コバルト、アルミニウム、鉄、マグネシウム、カルシウム、希土類元素等を含む合金を例示することができ、パラジウム系合金（Ｐｄ系合金）、バナジウム系合金（Ｖ系合金）等を好適に用いることができ、パラジウム（Ｐｄ）と銀（Ａｇ）との合金（Ｐｄ−Ａｇ合金）を特に好適に用いることができる。水素吸蔵合金層は、単一の材料からなる単一の層であってもよいし、複数の水素吸蔵合金材料の積層体であってもよい。
【００２０】
基板層としては、水素を吸蔵しない材料（すなわち、水素吸蔵合金ではない材料）を用いることができ、限定されないが、具体的には、金属または合金（水素吸蔵合金を除く）、ガラス、セラミックス、プラスチック等を挙げることができる。基板層は、蓄電装置内で水素が発生した場合にも体積膨張が殆ど無い。基板層は、単一の材料からなる単一の層であってもよいし、複数の基板層の材料の積層体であってもよい。
【００２１】
水素吸蔵合金層と基板層の材料および形状を調整することによって、水素吸蔵時の接続部材の変形量を調整することができる。例えば、水素吸蔵時に接続部材を大きく変形させるためには、水素吸蔵前後の体積膨張率が高い材料を水素吸蔵合金層に用いる、水素吸蔵合金層の厚さを厚くする、基板層の剛性を高くする、基板層の厚さを薄くする等の方法を用いることができる。発生する水素量に対する接続部材の変形量は、実験によって確認することができ、これに基づいて、所定の水素量に対して電流を遮断できるように接続部材を設計できる。
【００２２】
接続部材は、水素吸蔵合金層と基板層以外の層を有していてもよい。例えば、水素吸蔵合金層の材料がＰｄ−Ａｇ合金の場合には、水素吸蔵合金層の表面に薄いＰｔ層をさらに形成することによって、水素吸蔵合金層の水素に対する変形感度を向上させ、水素吸蔵特性の劣化を抑制することができる。
【００２３】
接続部材は、限定されないが、例えば、基板層の表面に水素吸蔵合金層を蒸着等によって形成して積層する方法によって、製造することができる。さらに、上記のＰｔ層のような層を蒸着等によって積層してもよい。
【００２４】
本明細書が開示する第３の蓄電装置は、導電性を有する基材と、水素を吸着する水素吸着材とを備えている。基材は、水素吸着材が水素を吸着していない場合に、正極用集電端子と負極用集電端子のいずれか一方にのみ電気的に接続されている。水素吸着材が水素を吸着して膨張した場合に、水素吸着材が基材を押圧することにより基材が移動し、基材は、正極用集電端子と負極用集電端子の両方に電気的に接続される。これによって、正極用集電端子と負極用集電端子が短絡し、電流が遮断される。
【００２５】
本明細書が開示する第４の蓄電装置は、導電性を有する基材と、水素を吸着する水素吸着材とを備えている。第４の蓄電装置では、正極用集電端子および負極用集電端子の少なくとも一方は、互いに離間した外部端子側接点と電極シート側接点を有している。水素吸着材が水素を吸着していない場合には、基材は、外部端子側接点と電極シート側接点のいずれか一方にのみ電気的に接続されている。水素吸着材が水素を吸着して膨張した場合には、水素吸着材が基材を押圧することにより基材が移動し、基材は、外部端子側接点と電極シート側接点の両方から電気的に遮断される。
【００２６】
水素吸着材の材料は、水素を吸着して膨張する材料であれば特に限定されない。例えば、上記の水素吸蔵合金層の材料として説明した、従来公知の水素吸蔵合金材料を用いてもよいし、活性炭素繊維、カーボンナノチューブ等の水素を吸着して膨張する炭素材料等を用いてもよい。また、複数の水素を吸着して膨張する材料を組み合わせて用いてもよい。なお、第３および第４の蓄電装置は、水素吸着材が基材を押圧する方向に膨張し易くするための部材をさらに備えていてもよい。例えば、基材が設置されている側のみが開放された箱状の部材に水素吸着材が収容されており、この箱状の部材が、水素吸着材の膨張時に動かないように、蓄電装置内で固定されていてもよい。この場合、箱状の部材には、電極体から発生した水素を水素吸着材に効率よく到達させるための水素の通路が設けられていることが好ましい。
【００２７】
基材の材料は、導電性材料であれば特に限定されないが、蓄電装置の電極材料として用いられる材料（例えば、銅、アルミニウム等）であることが好ましい。また、複数の導電材料を組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
第１ないし第４の蓄電装置においては、接続部材または基材は、蓄電装置内に発生する内圧差によって変形または移動しないように設置されていることが好ましい。例えば、接続部材の水素吸蔵合金層側の圧力と基板層側の圧力において、圧力差が生じないように、第１および第２の蓄電装置が設計されていることが好ましい。また、基材に対して、水素吸着材が押圧する方向に圧力差が生じないように、第３および第４の蓄電装置が設計されていることが好ましい。接続部材または基材は、例えば、溶接によって、または接着剤を用いて接着することによって、集電端子の一部に接続させることができる。接続部材または基材が変形等し易いように、集電端子と、接続部材または基材との接続部、またはその近傍に刻印部が設けられていてもよい。
【実施例１】
【００２９】
図１〜３に、本明細書が開示する第１の蓄電装置１０を例示して説明する。図１は、蓄電装置１０の断面図である。蓄電装置１０は、捲回型のリチウムイオン二次電池である。蓄電装置１０は、電極体１００と、ケース１４０と、正極用集電端子１２０と、負極用集電端子１３０と、正極外部端子１２３と、負極外部端子１３３と、接続部材１５０とを備えている。電極体１００は、正極活物質と正極集電体とを含む正極シートと、負極活物質と負極集電体とを含む負極シートと、正極シートと負極シートとの間に挟まれてそれぞれを分離する、シート状のセパレータとを備えている。正極シート、セパレータ、負極シートは、この順序で層状に積層された上で、図１に示すｒ軸を中心に捲回されている。電極体１００は、ケース内に収容されており、液状の電解質が含浸されている。電解質には、芳香族系のモノマー添加剤が含まれている。電極体１００に過電圧が加わると、電解質に含まれるモノマー添加剤が重合し、水素が発生する。
【００３０】
ケース１４０は、電極体１００を収容する蓋１４１と、本体１４２とを備えている。正極用集電端子１２０は、電極体１００の正極シートと電気的に接続する下部１２１と、正極外部端子１２３と下部１２１とを接続する上部１２２とを備えている。上部１２２は、ｘ軸の正方向に伸びている。負極用集電端子１３０は、電極体１００の負極シートと電気的に接続する下部１３１と、負極外部端子１３３と下部１３１とを接続する上部１３２とを備えている。上部１３２は、図１に示すｘ軸の負方向に伸びている。正極外部端子１２３および負極外部端子１３３は、蓋１４１を貫通しており、それぞれ、正極用集電端子１２０および負極用集電端子１３０に電気的に接続している。接続部材１５０は、正極用集電端子１２０の上部１２２に溶接されており、正極用集電端子１２０と電気的に接続している。接続部材１５０は、水素吸蔵合金層１５１と、基板層１５２とを備えている。水素吸蔵合金層１５１の材料は、Ｐｄ−Ａｇ合金である。基板層１５２の材料は、正極用集電端子１２０と同じ金属材料であり、水素を吸蔵しない。蓋１４１によって、ケース１４０の内部は密閉されている。
【００３１】
正極用集電端子１２０の上部１２２は、蓄電装置１０のｘ方向の中央部まで伸びる第１部分１２２ａと、第１部分１２２ａから負極用集電端子１３０の方向（ｘ軸の正方向）に伸びる第２部分１２２ｂおよび第３部分１２２ｃと、接続部材１５０を介して第３部分１２２ｃに電気的に接続されている第４部分１２２ｄとを備えている。第３部分１２２ｃ、第４部分１２２ｄおよび接続部材１５０は、第２部分１２２ｂと図１に示すｚ方向に離間されている。負極用集電端子１３０の上部１３２は、蓄電装置１０のｘ方向の中央部まで伸びる第１部分１３２ａと、第１部分１３２ａから正極用集電端子１２０の方向（ｘ軸の負方向）に伸びる第２部分１３２ｂとを備えている。第２部分１３２ｂは、第２部分１２２ｂと、第３部分１２２ｃ、第４部分１２２ｄおよび接続部材１５０との間の領域に伸びている。第２部分１２２ｂおよび第４部分１２２ｄと第２部分１３２ｂとの間に備えられている絶縁部材１６０によって、第２部分１３２ｂが、第２部分１２２ｂ、第３部分１２２ｃ、第４部分１２２ｄおよび接続部材１５０と接触しないように固定されている。図１に示す状態では、蓄電装置１０の正極と負極は、絶縁されている。なお、図１に示すｙ方向の一部において接続部材１５０の上側（第２部分１３２ｂと接続部材１５０との間の領域）と下側（接続部材１５０と電極体１００との間の領域）は連通しており、接続部材１５０の上側と下側に作用する圧力は同じである。また、蓄電装置１０内に水素が発生した場合、接続部材１５０の上側と下側が連通しているため、発生した水素は接続部材１５０の上側へ拡散し水素吸蔵合金層１５１に吸蔵される。
【００３２】
図２および図３は、接続部材１５０と、その近傍の蓄電装置１０の構造とを拡大して示す図である。図２は、水素吸蔵合金層１５１が水素を吸蔵していない場合を示しており、図３は、水素吸蔵合金層１５１が水素を吸蔵した場合を示している。蓄電装置１０の正常動作時には、蓄電装置１０内に水素は殆ど発生しないため、図２に示すように、水素吸蔵合金層１５１は水素を吸蔵していない平板状の状態であり、接続部材１５０は、第２部分１３２ｂと離間している。蓄電装置１０の過充電時に電極体１００に過電圧が加わると、電解質から蓄電装置１０内に水素が発生し、図３に示すように、水素吸蔵合金層１５１は水素を吸蔵して膨張する一方で、基板層１５２は殆ど膨張しない。水素吸蔵合金層１５１と基板層１５２は積層されているため、水素吸蔵合金層１５１が突出するように接続部材１５０が湾曲する。これによって、接続部材１５０が第２部分１３２ｂと接触し、接続部材１５０によって正極と負極が短絡する。これによって、蓄電装置１０の過充電時の充電電流を遮断することができる。
【実施例２】
【００３３】
図４〜６に、本明細書が開示する第２の蓄電装置２０を例示して説明する。図４は、蓄電装置２０の断面図である。蓄電装置２０は、実施例１に係る蓄電装置１０と同様に、捲回型のリチウムイオン二次電池である。蓄電装置２０は、正極用集電端子２２０および負極用集電端子２３０および接続部材２５０において、蓄電装置１０と相違している。その他の構成については、蓄電装置１０と同様であるため、蓄電装置１０の１００番台の参照番号を２００番台に読み替えることによって、説明を省略する。
【００３４】
正極用集電端子２２０は、電極体２００の正極シートと電気的に接続する下部２２１と、正極外部端子２２３と下部２２１とを接続する上部２２２とを備えている。負極用集電端子２３０は、電極体２００の負極シートと電気的に接続している。接続部材２５０は、正極用集電端子２２０の下部２２１と上部２２２との間に配置されており、下部２２１および上部２２２に溶接されている。接続部材２５０を介して、下部２２１と上部２２２は電気的に接続している。
【００３５】
図５および図６は、接続部材２５０と、その近傍の蓄電装置２０の構造とを拡大して示す図である。図５に示すように、接続部材２５０は、水素吸蔵合金層２５１と、基板層２５２とを備えている。接続部材２５０の両端は、上部２２２の外部端子側接点２２２ａと下部２２１の電極シート側接点２２１ａにそれぞれ溶接されている。接続部材２５０と上部２２２が接続する外部端子側接点２２２ａには、刻印部２６０が設けられている。水素吸蔵合金層２５１の材料は、Ｐｄ−Ａｇ合金であり、基板層２５２の材料は、正極用集電端子２２０と同じ金属材料である。
【００３６】
図５は、水素吸蔵合金層２５１が水素を吸蔵していない場合を示しており、図６は、水素吸蔵合金層２５１が水素を吸蔵した場合を示している。蓄電装置２０の正常動作時には、蓄電装置２０内に水素は殆ど発生しないため、図５に示すように、水素吸蔵合金層２５１は水素を吸蔵していない平板状の状態であり、接続部材２５０によって、外部端子側接点２２２ａと電極シート側接点２２１ａとは電気的に接続されている。蓄電装置２０の過充電時に電極体２００に過電圧が加わると、電解質から蓄電装置２０内に水素が発生し、図６に示すように、水素吸蔵合金層２５１は水素を吸蔵して膨張する一方で、基板層２５２は殆ど膨張しない。水素吸蔵合金層２５１と基板層２５２は積層されているため、水素吸蔵合金層２５１が突出するように接続部材２５０が湾曲するとともに、刻印部２６０において破断し、接続部材２５０と外部端子側接点２２２ａが切り離される。これによって、正極用集電端子１２０の電流経路が遮断され、蓄電装置２０の過充電時の充電電流を遮断することができる。
【００３７】
（変形例）
実施例２では、接続部材２５０の水素吸蔵合金層２５１と基板層２５２の双方が外部端子側接点２２２ａおよび電極シート側接点２２１ａに接続されていたが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、上部２２５のｙ方向の幅を小さくする等によって、上部２２５の外部端子側接点２２５ａが、基板層２５２のみに接しており、水素吸蔵合金層２５１には接しないようにしてもよい。このように構成すれば、外部端子側接点２２５ａと電極シート側接点２２１ａとの間に流れる電流が、基板層２５２側により多く流れ、水素吸蔵合金層２５１により少なく流れるようにすることができる。水素吸蔵合金層２５１が電流による発熱によって温度上昇して、変形量が変化することを抑制することができる。
【実施例３】
【００３８】
図８〜図１１に、本明細書が開示する第３の蓄電装置３０およびその一部を例示して説明する。図８は、蓄電装置３０の断面図である。蓄電装置３０は、実施例１に係る蓄電装置１０と同様に、捲回型のリチウムイオン二次電池である。蓄電装置３０は、正極用集電端子３２０および負極用集電端子３３０において、蓄電装置１０と相違している。また、蓄電装置３０は、接続部材１５０に替えて、基材３５０、水素吸着材３６０および絶縁部材３８０を備えている点において、蓄電装置１０と相違している。その他の構成については、蓄電装置１０と同様であるため、蓄電装置１０の１００番台の参照番号を３００番台に読み替えることによって、説明を省略する。
【００３９】
図９は、絶縁部材３８０と水素吸着材３６０とを示す斜視図であり、図１０および図１１は、基材３５０と、その近傍の蓄電装置３０の構造とを拡大して示す図である。正極用集電端子３２０は、電極体３００の正極シートと電気的に接続する下部３２１と、正極外部端子３２３と下部３２１とを接続する上部３２２とを備えている。負極用集電端子３３０は、電極体３００の負極シートと電気的に接続している。上部３２２は、ｘ軸の正方向に負極用集電端子３３０に近接する位置まで伸びている第１部分３２２ａおよび第２部分３２２ｂを有している。第１部分３２２ａと第２部分３２２ｂとは、ｚ方向に離間されている。基材３５０は、ｚ方向の両端部において、第１部分３２２ａのｘ軸の正方向の端面３７１と第２部分３２２ｂのｘ軸の正方向の端面３７２にそれぞれ導電性の接着剤によって接着されている。基材３５０と端面３７１は、基材３５０と端面３７２よりも、より強固に接着されている。基材３５０を介して、第１部分３２２ａと第２部分３２２ｂは電気的に接続している。水素吸着材３６０および絶縁部材３８０は、第１部分３２２ａと第２部分３２２ｂとの間に配置されている。基材３５０は、水素吸着材３６０に対して、ｘ軸の正方向に位置している。なお、図８に示すｙ方向の一部において、絶縁部材３８０のｘ方向の両側の領域は連通しており、第２部分３２２ｂの上側（水素吸着材３６０側）の領域と下側（電極体３００側）の領域は連通している。このため、基材３５０のｘ方向の両側に作用する圧力は同じである。また、蓄電装置３０内に水素が発生した場合、発生した水素は、電極体３００側の領域から水素吸着材３６０側の領域へ拡散する。
【００４０】
図８，９に示すように、絶縁部材３８０は、側面３８３に対してｘ軸の正方向に対向する面のみが開放した直方体の箱型の形状を有している。絶縁部材３８０の上面３８１および側面３８２には、それぞれの面を貫通して絶縁部材３８０の内側に達する孔部３８１ａ，３８２ａが設けられている。上面３８１は、接着部３８１ｂにおいて、第１部分３２２ａの下面と接着されている。図示していないが、上面３８１に対向する下面にも、上面３８１と同様の孔部および接着部が設けられており、下面は、その接着部において、第２部分３２２ｂの上面と接着されている。また、図示していないか、側面３８２に対向する側面にも、側面３８２と同様の孔部が設けられている。絶縁部材３８０は、第１部分３２２ａの下面および第２部分３２２ｂの上面に接着剤によって固定されており、水素吸着材３６０は、絶縁部材３８０の内側に収容されている。水素吸着材３６０の材料は、Ｐｄ−Ａｇ合金であり、基材３５０の材料は、正極用集電端子３２０と同じ金属材料である。
【００４１】
蓄電装置３０の正常動作時には、蓄電装置３０内に水素は殆ど発生しないため、図１０に示すように、水素吸着材３６０は水素を吸蔵していない状態であり、基材３５０と接触していない。基材３５０は、端面３７１，３７２と接着されており、基材３５０を介して、第１部分３２２ａと第２部分３２２ｂとは電気的に接続されている。
【００４２】
蓄電装置３０の過充電時に電極体３００に過電圧が加わると、電解質から蓄電装置３０内に水素が発生し、図１１に示すように、水素吸着材３６０は水素を吸蔵して膨張する。絶縁部材３８０には、孔部３８１ａ，３８２ａ等が設けられているから、絶縁部材３８０内に収容されていても、水素吸着材３６０に水素が十分に供給される。水素吸着材３６０は、ｘ軸の正方向のみが開放された絶縁部材３８０に収容されているから、主に、基材３５０に向かってｘ軸の正方向に伸長する。水素吸着材３６０は、第１部分３２２ａと第２部分３２２ｂのｘ軸の正方向の端面３７１，３７２から突出するまで伸びて基材３５０を押圧する。基材３５０と端面３７１は、基材３５０と端面３７２よりも強固に接着されているため、水素吸着材３６０に押圧されると、基材３５０と端面３７２が剥離して離れる一方で、基材３５０と端面３７１は、接着された状態が維持される。水素吸着材３６０は、端面３７２において剥離した基材３５０が負極用集電端子３３０と接触するまで、ｘ軸の正方向に伸長する。これによって、基材３５０を介して、正極用集電端子３２０と負極用集電端子３３０が短絡し、蓄電装置３０の過充電時の充電電流を遮断することができる。
【実施例４】
【００４３】
図１２〜１４に、本明細書が開示する第４の蓄電装置４０およびその一部を例示して説明する。図１２は、蓄電装置４０の断面図である。蓄電装置４０は、実施例３に係る蓄電装置３０と同様に、捲回型のリチウムイオン二次電池である。蓄電装置４０は、正極用集電端子４２０、基材４５０、水素吸着材４６０において、蓄電装置３０と相違している。その他の構成については、蓄電装置３０と同様であるため、蓄電装置３０の３００番台の参照番号を３００番台に読み替えることによって、説明を省略する。
【００４４】
図１３および図１４は、基材４５０と、その近傍の蓄電装置４０の構造とを拡大して示す図である。正極用集電端子４２０は、電極体４００の正極シートと電気的に接続する下部４２１と、正極外部端子４２３と下部４２１とを接続する上部４２２とを備えている。負極用集電端子４３０は、電極体４００の負極シートと電気的に接続している。上部４２２は、ｘ方向に負極用集電端子４３０に近接する位置まで伸びている第１部分４２２ａおよび第２部分４２２ｂを有している。第１部分４２２ａと第２部分４２２ｂとは、ｚ方向に離間されている。基材４５０は、ｚ方向に伸びるとともに、第１部分４２２ａのｘ軸の正方向の端面に位置する外部端子側接点４２５ａと第２部分４２２ｂのｘ軸の正方向の端面に位置すると電極シート側接点４２５ｂにそれぞれ導電性の接着剤によって接着されている。基材４５０を介して、外部端子側接点４２５ａと電極シート側接点４２５ｂは電気的に接続している。外部端子側接点４２５ａには、第１部分４２２ａのｚ方向の厚みを薄くした刻印部４７１が設けられており、電極シート側接点４２５ｂには、第２部分４２２ｂのｚ方向の厚みを薄くした刻印部４７２が設けられている。蓄電装置３０と同様に、水素吸着材４６０および絶縁部材４８０は、第１部分４２２ａと第２部分４２２ｂとの間に配置されている。絶縁部材４８０は、絶縁部材３８０と同様の形状であり、第１部分４２２ａの下面および第２部分４２２ｂの上面に接着剤によって固定されている。水素吸着材４６０は、水素吸着材３６０と同様の材料で形成されており、同様に、絶縁部材４８０の内側に収容されている。基材４５０は、水素吸着材４６０に対して、ｘ軸の正方向に位置している。
【００４５】
蓄電装置４０の正常動作時には、蓄電装置４０内に水素は殆ど発生しないため、図１３に示すように、水素吸着材４６０は水素を吸蔵していない状態であり、基材４５０と接触していない。基材４５０は、外部端子側接点４２５ａおよび電極シート側接点４２５ｂと接着されており、基材４５０を介して、外部端子側接点４２５ａと電極シート側接点４２５ｂとは電気的に接続されている。
【００４６】
蓄電装置４０の過充電時に電極体４００に過電圧が加わると、電解質から蓄電装置４０内に水素が発生し、図１４に示すように、水素吸着材４６０は水素を吸蔵して膨張する。絶縁部材４８０には、孔部が設けられているから、絶縁部材４８０内に収容されていても、水素吸着材４６０に水素が十分に供給される。水素吸着材４６０は、ｘ方向のみが開放された絶縁部材４８０に収容されているから、主に、基材４５０に向かってｘ方向に伸長する。水素吸着材４６０は、第１部分４２２ａと第２部分４２２ｂのｘ方向の端面から突出するまで伸びて基材４５０を押圧する。水素吸着材４６０に押圧されると、刻印部４７１と４７２が破断し、基材４５０は、外部端子側接点４２５ａおよび電極シート側接点４２５ｂと離れる。基材４５０が破断することによって、外部端子側接点４２５ａと電極シート側接点４２５ｂとの接続が遮断され、蓄電装置４０の過充電時の充電電流を遮断することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４８】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４９】
１０，２０，３０，４０  蓄電装置
１００，２００，３００，４００  電極体
１２０，２２０，３２０，４２０  正極用集電端子
１２１，１３１，２２１，３２１，４２１  下部
１２２，１３２，２２２，３２２，４２２  上部
１２２ａ，１３２ａ，３２２ａ，４２２ａ  第１部分
１２２ｂ，１３２ｂ，３２２ｂ，４２２ｂ  第２部分
１２２ｃ  第３部分
１２２ｄ  第４部分
１２３，２２３，３２３，４２３  正極外部端子
１３０，２３０，３３０，４３０  負極用集電端子
１３３，２３３，３３３，４３３  負極外部端子
１４０，２４０，３４０，４４０  ケース
１４１，２４１，３４１，４４１  蓋
１４２，２４２，３４２，４４２  本体
１５０，２５０  接続部材
１５１，２５１  水素吸蔵合金層
１５２，２５２  基板層
１６０  絶縁部材
２２１ａ  電極シート側接点
２２２ａ，２２５ａ  外部端子側接点
２６０，２６１，４７１，４７２  刻印部
３５０，４５０  基材
３６０，４６０  水素吸着材
３８０，４８０  絶縁部材
３８１ａ，３８２ａ  孔部
【図１】
0005729330.tif 000002
【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】
0005729330.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005729330.tif 000012
【図１２】
0005729330.tif 000013
【図１３】
0005729330.tif 000014
【図１４】
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