(57)【要約】  電流遮断機構に加わる振動をより確実に抑制することができる二次電池を提供する。外部端子２０Ａと電池容器１０内の電極との間の電流経路を遮断する電流遮断機構５０を備えた二次電池１００。電流遮断機構５０は、電極に接続された集電板３０Ａと、該集電板３０Ａの基部３１に接続され、電池容器１０内の圧力上昇によって変形して基部３１との接続が断たれるダイヤフラム５と、該ダイヤフラム５および集電板３０Ａの基部３１を電池容器１０の内側に固定する絶縁部材３Ａと、を備える。絶縁部材３Ａは、基部３１の厚さ方向に突出する複数の突起部３ｄを有し、基部３１は、突起部３ｄを厚さ方向に通す複数の切り欠き部を有する。突起部３ｄは、基部３１の絶縁部材３Ａと反対側の端面３１ａおよび厚さ方向に沿う側面３１ｂに係合する係合部３ｆを有する。
2015156270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部端子と電池容器内の電極との間の電流経路を遮断する電流遮断機構を備えた二次電池であって、
前記電流遮断機構は、前記電極に接続された集電板と、該集電板の基部に接続され、前記電池容器内の圧力上昇によって変形して前記基部との接続が断たれるダイヤフラムと、該ダイヤフラムおよび前記集電板の基部を前記電池容器の内側に固定する絶縁部材と、を備え、
前記絶縁部材は、前記基部の厚さ方向に突出する突起部を有し、
前記基部は、前記突起部を前記厚さ方向に通す切り欠き部を有し、
前記突起部は、前記基部の前記絶縁部材と反対側の端面および前記厚さ方向に沿う側面に係合する係合部を有することを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記突起部は、熱可塑性の樹脂材料によって形成され、
前記係合部は、前記基部の前記端面と前記側面とに熱溶着されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記係合部は、前記基部の前記端面と前記側面との間の角部に熱溶着されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記係合部は、前記突起部を径方向に拡大させて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記電極をセパレータと交互に積層して捲回軸周りに捲回した電極群を備え、
前記集電板は、前記電極群の前記捲回軸方向の端部に配置され、
前記基部は、前記捲回軸方向の内側と外側にそれぞれ前記切り欠き部を有することを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記集電板は、前記基部の前記捲回軸方向の外側の端部から延びて前記電極群の前記端部において前記電極に接続された端子部を有し、
前記捲回軸方向において、前記基部の前記外側の前記切り欠き部の深さは、前記内側の前記切り欠き部の深さよりも深いことを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記集電板は、前記基部の前記捲回軸方向の外側の端部から延びて前記電極群の前記端部において前記電極に接続された端子部を有し、
前記基部は、前記捲回軸方向の内側と外側にそれぞれ一対の切り欠き部を有し、
前記外側の一対の前記切り欠き部の間隔が、前記内側の一対の前記切り欠き部の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項８】
前記電極をセパレータと交互に積層して捲回軸周りに捲回した電極群を備え、
前記集電板は、前記電極群の前記捲回軸方向の端部に配置され、
前記基部は、前記捲回軸方向の内側に前記切り欠き部を有し、
前記絶縁部材は、前記捲回軸方向の外側に前記基部の前記端面および前記側面を支持固定する支持凸部を有し、
前記支持凸部は、前記捲回軸方向の内側が開放されて前記基部を係合させる係合溝を有することを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
【請求項９】
前記ダイヤフラムは、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部端子と電池容器内の電極との間の電流経路を遮断する電流遮断機構を備えた二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば車両用のモータやその他の電子機器の電源として二次電池が広く用いられている。二次電池では、例えば、過充電、過昇温または外力による破損などによって電池内部のガス圧が上昇した場合に、電流を遮断して安全性を高める必要がある。このような二次電池として、ケースの内圧が上昇することに応じて変形し、集電体との機械的な接続を断つ変形部材によって、電流を遮断する二次電池が知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。【０００３】
特許文献１では、二次電池の電流を遮断する遮断機構に誤作動を生じさせる虞がある遮断機構に加わる振動を防止することを課題とし、その解決手段として、ケースの外側に突出し、変形部材と電気的に接続される電極端子と、絶縁性材料で形成され、ケースに固定された状態で集電体を支持するホルダとを有している。ホルダは、ボスを有しており、ボスは、集電体を貫通し、先端部が熱かしめ処理によって集電体の外面に沿って形成されている。特許文献１では、ボスに熱かしめ処理を施すことにより、集電体に対してボスを隙間なく接触させることができ、ホルダによって集電体を支持する部分にガタが発生するのを抑制でき、集電体の振動を抑制することができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１の二次電池では、正極集電体の台座に設けられた貫通孔に、集電体ホルダのボスを挿入して電池ケース底面へ向く方向に通し、ボスの先端を熱かしめ処理している。これにより、拡径されたボスの先端が、集電体の台座の電池ケース底面を向く面に密着し、集電体の台座を貫通するボスの軸方向において、集電体とボスの先端との隙間を減少させ、集電体の振動を抑制している。【０００６】
しかし、特許文献１に記載の二次電池では、組立時に集電体の台座の貫通孔に集電体ホルダのボスを通すため、貫通孔とボスの寸法公差によって貫通孔の内周面とボスの外周面との間に径方向の隙間が生じる。この隙間をボスの熱かしめ処理によって埋めるのは困難であるため、熱かしめ処理後も貫通孔の内周面とボスの外周面との間に径方向の隙間が残存する。そのため、集電体の台座がボスの径方向に振動し、遮断機構に振動が加わって、遮断機構の誤作動が生じる虞がある。【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電流遮断機構に加わる振動をより確実に抑制することができる二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明の二次電池は、外部端子と電池容器内の電極との間の電流経路を遮断する電流遮断機構を備えた二次電池であって、前記電流遮断機構は、前記電極に接続された集電板と、該集電板の基部に接続され、前記電池容器内の圧力上昇によって変形して前記基部との接続が断たれるダイヤフラムと、該ダイヤフラムおよび前記集電板の基部を前記電池容器の内側に固定する絶縁部材と、を備え、前記絶縁部材は、前記基部の厚さ方向に突出する複数の突起部を有し、前記基部は、前記突起部を前記厚さ方向に通す複数の切り欠き部を有し、前記突起部は、前記基部の前記絶縁部材と反対側の端面および前記厚さ方向に沿う側面に係合する係合部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の二次電池では、電池容器の内側に集電板の基部を固定する絶縁部材から集電板の基部を貫通する方向に延びた突起部が、集電板の基部に設けられた切り欠き部を通って該切り欠き部に沿って配置される。そして、該突起部は、集電板の基部の絶縁部材と反対側の端面および基部の厚さ方向に沿う側面とに係合する係合部を有している。これにより、絶縁部材と係合部との間に集電板の基部が保持されて集電板が基部の厚さ方向に振動することが防止されるだけでなく、集電板の基部の側面が係合部によって支持固定され、集電板が突起部の径方向に振動することが防止される。したがって、集電板から電流遮断機構に加わる振動をより確実に抑制することができ、電流遮断機構の誤作動をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図２】図１に示す二次電池の分解斜視図。
【図３】図１に示す二次電池の電極群の分解斜視図。
【図４】図１に示す二次電池の電流遮断機構周辺の拡大断面図。
【図５】図１に示す二次電池の電流遮断機構周辺の分解斜視図。
【図６】図５に示す電流遮断機構周辺の各部材を組み立てた状態を示す斜視図。
【図７】図６に示す絶縁部材の突起部を集電板の基部に熱溶着した状態を示す斜視図。
【図８Ａ】図７に示す突起部の拡大側面図。
【図８Ｂ】図７に示す突起部の拡大斜視図。
【図９Ａ】集電板の基部の切り欠き部の例を示す拡大平面図。
【図９Ｂ】集電板の基部の切り欠き部の例を示す拡大平面図。
【図９Ｃ】集電板の基部の切り欠き部の例を示す拡大平面図。
【図９Ｄ】集電板の基部の切り欠き部の例を示す拡大平面図。
【図１０】図６に相当する本発明の実施形態２に係る二次電池の斜視図。
【図１１Ａ】集電板の基部の切り欠き部の配置例を示す平面図。
【図１１Ｂ】集電板の基部の切り欠き部の配置例を示す平面図。
【図１２Ａ】従来の二次電池での絶縁部材に対する集電板の固定を説明する拡大断面図。
【図１２Ｂ】従来の二次電池での絶縁部材に対する集電板の固定を説明する拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施形態１］
以下、図面を参照して本発明の二次電池の実施形態１を説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の二次電池１００の斜視図である。
【００１３】
本実施形態の二次電池１００は、例えば、長方形板状の電池蓋１１と有底角筒状の電池缶１２によって構成される扁平箱形の電池容器１０を備えた角形二次電池である。電池容器１０は、例えばアルミニウム合金等の金属材料によって製作されている。
【００１４】
電池容器１０の幅方向すなわち電池蓋１１の長手方向の両端には、電池容器１０の外側で電池蓋１１の上面に、正極および負極の外部端子２０Ａ，２０Ｂが設けられている。外部端子２０Ａ，２０Ｂと電池蓋１１との間には、絶縁部材２が配置され、外部端子２０Ａ，２０Ｂが電池蓋１１に対して電気的に絶縁されている。正極の外部端子２０Ａは、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作され、負極の外部端子２０Ｂは、例えば銅または銅合金によって製作されている。
【００１５】
電池蓋１１の正極および負極の外部端子２０Ａ，２０Ｂの間には、ガス排出弁１３と注液口１４とが設けられている。ガス排出弁１３は、例えば電池蓋１１を薄肉化して溝部１３ａを形成することによって設けられ、電池容器１０の内部の圧力が所定値を超えて上昇した時に開裂して内部のガスを放出することで、電池容器１０の内部の圧力を低下させる。注液口１４は、電池容器１０の内部に電解液を注入するのに用いられ、例えばレーザ溶接によって注液栓１５が溶接されて封止されている。
【００１６】
図２は、図１に示す二次電池１００の分解斜視図である。
【００１７】
電池蓋１１の長手方向の両端で、電池容器１０の内側となる電池蓋１１の下面には、絶縁部材３Ａ，３Ｂを介して正極および負極の集電板３０Ａ，３０Ｂが固定されている。集電板３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ、電池蓋１１の下面に略平行に設けられて絶縁部材３Ａ，３Ｂに固定された基部３１と、基部３１から電池缶１２の底面１２ｃに向けて延びる端子部３２と、を有している。正極の集電板３０Ａは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作され、負極の集電板３０Ｂは、例えば、銅または銅合金によって製作される。
【００１８】
二次電池１００は、正極の外部端子２０Ａと電池容器１０内の電極との間の電流経路を遮断する電流遮断機構５０を備えている。電流遮断機構５０は、主な構成要素として、正極側の集電板３０Ａと、ダイヤフラム５と、該ダイヤフラム５および集電板３０Ａの基部３１を電池容器１０の内側となる電池蓋１１の下面に固定する絶縁部材３Ａとを含んでいる。
【００１９】
ダイヤフラム５は、集電板３０Ａの基部３１に接続され、外部端子２０Ａと電池容器１０内の電極群４０が備える後述の正電極４１（図３参照）との間の電流経路の一部を構成している。詳細は後述するが、ダイヤフラム５は、電池容器１０内の圧力上昇によって電池容器１０の外方に向けて変形して、集電板３０Ａの基部３１との接続を断つように構成されている。
【００２０】
正極および負極の集電板３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの端子部３２は、電池容器１０の厚さ方向における基部３１の両側から、電池缶１２の最大面積の広側面１２ｂに沿って電池缶１２の底面１２ｃに向けて延びる板状に形成されている。集電板３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの端子部３２は、後述する電極群４０の捲回軸Ｄ方向において、基部３１の外側の端部から延びて電極群４０の端部の集電板接合部４１ｄ，４２ｄにそれぞれ接合されている。
【００２１】
これにより、正極の集電板３０Ａが捲回軸Ｄ方向の一方の端部に配置されて電極群４０の正電極４１に電気的に接続され、負極の集電板３０Ｂが捲回軸Ｄ方向の他方の端部に配置されて電極群の負電極４２（図３参照）に電気的に接続されている。また、電極群４０は、端子部３２に接合されることで、集電板３０Ａ，３０Ｂおよび絶縁部材３Ａ，３Ｂを介して電池蓋１１に固定されている。また、外部端子２０Ａ，２０Ｂ、絶縁部材２、絶縁部材３Ａ，３Ｂ、集電板３０Ａ，３０Ｂ、電流遮断機構５０、および電極群４０が電池蓋１１に組み付けられることで、蓋組立体６０が構成されている。
【００２２】
二次電池１００の製造時に、蓋組立体６０は、電極群４０と電池缶１２との間に不図示の絶縁シートを配置してこれらの間を電気的に絶縁した状態で、電極群４０の下方側の湾曲部４０ｂから電池缶１２の開口部１２ａに挿入される。電極群４０は、捲回軸Ｄ方向の両側に電池缶１２の狭側面１２ｄ，１２ｄが位置し、捲回軸Ｄ方向が電池缶１２の底面１２ｃおよび広側面１２ｂに略平行に沿うように電池缶１２内に収容される。
【００２３】
これにより、電極群４０は、一方の湾曲部４０ｂが電池蓋１１に対向し、もう一方の湾曲部４０ｂが電池缶１２の底面１２ｃに対向し、平面部４０ａが広側面１２ｂに対向した状態になる。そして、電池蓋１１によって電池缶１２の開口部１２ａを閉塞した状態で、例えば、レーザ溶接によって電池蓋１１の全周を電池缶１２の開口部１２ａに接合することで、電池蓋１１と電池缶１２からなる電池容器１０が形成される。
【００２４】
その後、電池蓋１１の注液口１４を介して電池容器１０の内部に非水電解液を注入し、例えば、レーザ溶接によって注液栓１５を注液口１４に接合して封止することで、電池容器１０が密閉されている。電池容器１０の内部に注入する非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中に、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。
【００２５】
図３は、図２に示す電極群４０の一部を展開した分解斜視図である。
【００２６】
電極群４０は、セパレータ４３，４４を介在させて積層させた正負の電極４１，４２を捲回軸Ｄに平行な軸心の周りに捲回して扁平形状に成形した捲回電極群である。電極群４０は、電池缶１２の広側面１２ｂに対向して配置される平坦な一対の平面部４０ａと、電池蓋１１および電池缶１２の底面１２ｃに対向して配置される半円筒状の一対の湾曲部４０ｂを有している。セパレータ４３，４４は、正電極４１と負電極４２との間を絶縁すると共に、最外周に捲回された負電極４２の外側にもセパレータ４４が捲回されている。
【００２７】
正電極４１は、正極集電体である正極箔４１ａと、正極箔４１ａの両面に塗布された正極活物質合剤からなる正極合剤層４１ｂとを有している。正電極４１の幅方向の一側は、正極合剤層４１ｂが形成されず、正極箔４１ａが露出した箔露出部４１ｃとされている。正電極４１は、箔露出部４１ｃが負電極４２の箔露出部４２ｃと捲回軸Ｄ方向の反対側に配置されて、捲回軸Ｄの周りに捲回されている。
【００２８】
正電極４１は、例えば、正極活物質に導電材、結着剤および分散溶媒を添加して混練した正極活物質合剤を、幅方向の一側を除いて正極箔４１ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。正極箔４１ａとしては、例えば、厚さ約２０μｍのアルミニウム箔を用いることができる。正極箔４１ａの厚みを含まない正極合剤層４１ｂの厚さは、例えば、約９０μｍである。
【００２９】
正極活物質合剤の材料としては、例えば、正極活物質として１００重量部のマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）を、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛を、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を、分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を、それぞれ用いることができる。正極活物質は、前記したマンガン酸リチウムに限定されず、例えば、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム、一部を金属元素で置換またはドープしたリチウムマンガン複合酸化物を用いてもよい。また、正極活物質として、層状結晶構造を有するコバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、およびこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いてもよい。
【００３０】
負電極４２は、負極集電体である負極箔４２ａと、負極箔４２ａの両面に塗布された負極活物質合剤からなる負極合剤層４２ｂとを有している。負電極４２の幅方向の一側は、負極合剤層４２ｂが形成されず、負極箔４２ａが露出した箔露出部４２ｃとされている。負電極４２は、その箔露出部４２ｃが正電極４１の箔露出部４１ｃと捲回軸Ｄ方向の反対側に配置されて、捲回軸Ｄ周りに捲回されている。
【００３１】
負電極４２は、例えば、負極活物質に結着剤および分散溶媒を添加して混練した負極活物質合剤を、幅方向の一側を除く負極箔４２ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。負極箔４２ａとしては、例えば、厚さ約１０μｍの銅箔を用いることができる。負極箔４２ａの厚みを含まない負極合剤層４２ｂの厚さは、例えば、約７０μｍである。
【００３２】
負極活物質合剤の材料としては、例えば、負極活物質として１００重量部の非晶質炭素粉末を、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを、分散溶媒としてＮＭＰをそれぞれ用いることができる。負極活物質は、前記した非晶質炭素に限定されず、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ２等）、またはそれらの複合材料を用いてもよい。負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、鱗片状、球状、繊維状または塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。
【００３３】
なお、前記した正極および負極の合剤層４１ｂ，４２ｂに用いる結着材は、ＰＶＤＦに限定されない。前記した結着材として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いてもよい。
【００３４】
また、セパレータ４３，４４を介在させて正電極４１および負電極４２を重ねて捲回する際の軸芯は、例えば、正極箔４１ａ、負極箔４２ａ、セパレータ４３，４４のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回したものを用いることができる。
【００３５】
電極群４０の捲回軸Ｄ方向において、負電極４２の負極合剤層４２ｂの幅は、正電極４１の正極合剤層４１ｂの幅よりも広くなっている。また、電極群４０の最内周と最外周には負電極４２が捲回されている。これにより、正極合剤層４１ｂは、電極群４０の最内周から最外周まで負極合剤層４２ｂの間に挟まれている。
【００３６】
正電極４１および負電極４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃはそれぞれ電極群４０の平面部４０ａで束ねられて前記した集電板接合部４１ｄ，４２ｄ（図２参照）が形成される。正電極４１および負電極４２のそれぞれの集電板接合部４１ｄ，４２ｄは、例えば超音波溶接等によって、正極および負極の集電板３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの端子部３２に接合される。これにより、正極側および負極側において、外部端子２０Ａ，２０Ｂが、それぞれ集電板３０Ａ，３０Ｂを介して、電極群４０を構成する正負の電極４１，４２とそれぞれ電気的に接続される。
【００３７】
なお、電極群４０の捲回軸Ｄ方向において、セパレータ４３，４４の幅は負極合剤層４２ｂの幅よりも広いが、正電極４１および負電極４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃは、それぞれセパレータ４３，４４の幅方向端部よりも幅方向外側に突出している。したがって、セパレータ４３，４４は、箔露出部４１ｃ，４２ｃを束ねて溶接する際の支障にはならない。
【００３８】
図４は、図１に示す二次電池１００の幅方向すなわち電極群４０の捲回軸Ｄ方向に沿う電流遮断機構５０周辺の拡大断面図である。図５は、図４に示す電流遮断機構５０周辺の各部材の分解斜視図である。なお、図５では、電極群４０の図示を省略し、絶縁部材３Ａの突起部３ｄに係合部３ｆが形成される前の状態を表している。
【００３９】
電池容器１０内に収容された電流遮断機構５０は、構成要素として、正電極４１に接続された集電板３０Ａと、集電板３０Ａの基部３１に接続されたダイヤフラム５と、該ダイヤフラム５および集電板３０Ａの基部３１を電池容器１０の内側に固定する絶縁部材３Ａとを含み、外部端子２０Ａと電池容器１０内の正電極４１との間の電流経路の一部を構成している。
【００４０】
外部端子２０Ａは、電池容器１０外側の絶縁部材２とガスケット４を介して電池容器１０の外側で電池蓋１１の上面に固定されている。ダイヤフラム５は、絶縁部材３Ａと導電板６とを介して電池容器１０の内側で電池蓋１１の下面に固定されている。集電板３０Ａは、基部３１が、絶縁部材３Ａを介して電池蓋１１の下面に固定されている。集電板３０Ａの基部３１と、絶縁部材３Ａとの間の空間には、ダイヤフラム５と導電板６が配置されている。
【００４１】
外部端子２０Ａは、電池容器１０の幅方向すなわち捲回軸Ｄ方向に沿って延びる板状部２１と、該板状部２１の捲回軸Ｄ方向の外側の端部に設けられた円柱状の接続部２２と、板状部２１および接続部２２を貫通する貫通孔２３と、ボルト２４とを有している。ボルト２４は、板状部２１の捲回軸Ｄ方向の内側の端部に設けられた貫通孔２１ａに板状部２１の下面側から上面側へ向けて挿通されている。板状部２１は、捲回軸Ｄ方向における中央部に、捲回軸Ｄ方向に交差する方向、例えば電池容器１０の厚さ方向に沿って溝部２１ｂが形成されることで、部分的に厚さが薄くされている。
【００４２】
外部端子２０Ａの接続部２２は、板状部２１から電池蓋１１を貫通する軸方向の先端に向けて、直径が拡大された拡径部２２ａと、直径が縮小された縮径部２２ｂと、該縮径部２２ｂの先端を塑性変形させて拡径したかしめ部２２ｃと、を有している。外部端子２０Ａの貫通孔２３は、接続部２２の軸方向に沿って外部端子２０Ａを貫通し、板状部２１の上面とかしめ部２２ｃの中央部に開口している。
【００４３】
電池容器１０外側の絶縁部材２は、例えば絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、外部端子２０Ａの板状部２１の周側面を覆う縁部２ａと、板状部２１の底面および電池蓋１１の上面に密着する底部２ｂと、を有している。絶縁部材２の縁部２ａは、板状部２１の周側面を覆うことで、板状部２１と電池蓋１１またはその他の部材との短絡を防止している。絶縁部材２の底部２ｂは、外部端子２０Ａの板状部２１と電池蓋１１との間に配置され、これらを電気的に絶縁している。絶縁部材２の底部２ｂには、電池蓋１１の上面に設けられた凹部１１ａに係合する凸部２ｃと、外部端子２０Ａの接続部２２を挿通させる開口部２ｄとが設けられている。凸部２ｃの内側には、ボルト２４の頭部が収容されている。
【００４４】
ガスケット４は、例えば絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、円筒状の筒状部４ａと、筒状部４ａの軸方向において電池容器１０外方側の端部に設けられたフランジ部４ｂとを有している。ガスケット４の筒状部４ａは、内側に外部端子２０Ａの接続部２２を挿通させた状態で、電池蓋１１の貫通孔１１ｂに挿通され、外部端子２０Ａの接続部２２と電池蓋１１の貫通孔１１ｂの内周面との間に配置され、接続部２２と電池蓋１１とを電気的に絶縁している。ガスケット４のフランジ部４ｂは、絶縁部材２の開口部２ｄ内に配置され、電池蓋１１の貫通孔１１ｂの周囲に設けられた凹状の段差部１１ｃに係合し、該段差部１１ｃと外部端子２０Ａの板状部２１の底面との間で圧縮されている。これにより、ガスケット４は、凹状の段差部１１ｃと板状部２１の底面に密着し、電池蓋１１の貫通孔１１ｂを封止している。
【００４５】
電池容器１０内側の絶縁部材３Ａは、例えば絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、電池容器１０の幅方向すなわち電極群４０の捲回軸Ｄ方向に延在する本体部３ａと、本体部３ａの延在方向中央部に設けられた貫通孔３ｂと、を有している。絶縁部材３Ａの本体部３ａは、導電板６およびダイヤフラム５を配置するための凹部３ｃと、集電板３０Ａの基部３１を固定するための複数の突起部３ｄと、を有している。絶縁部材３Ａの凹部３ｃの電池容器１０の内方を向く面には、導電板６の平面形状に対応する平面形状に形成されて導電板６を係合させる係合凹部３ｅが設けられている。
【００４６】
絶縁部材３Ａの複数の突起部３ｄは、集電板３０Ａの基部３１を貫通する方向、すなわち基部３１の厚さ方向に突出している。突起部３ｄは、集電板３０Ａの基部３１に設けられた切り欠き部３３に対応する位置に設けられ、切り欠き部３３の平面形状に沿う断面形状を有し、切り欠き部３３に通されて、切り欠き部３３の内周面に沿って配置されている。本実施形態の突起部３ｄは、円形の断面形状を有する円柱状に形成されている。
【００４７】
突起部３ｄは、径方向の一部が切り欠き部３３の深さ方向、すなわち捲回軸Ｄ方向に入り込み、切り欠き部３３の内側に配置され、切り欠き部３３の内周面に係合している。本実施形態において、突起部３ｄは、径方向の半分すなわち断面視で半円の部分が、切り欠き部３３の深さ方向に入り込んで切り欠き部３３に係合している。突起部３ｄは、集電板３０Ａの基部３１の絶縁部材３Ａと反対側の端面である下端面３１ａおよび基部３１の厚さ方向に沿う側面３１ｂに係合する係合部３ｆを有している。
【００４８】
本実施形態において、突起部３ｄを含む絶縁部材３Ａは、熱可塑性の樹脂材料によって形成され、係合部３ｆは、集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａと側面３１ｂとに熱溶着されている。係合部３ｆは、例えば、突起部３ｄの先端が熱溶着によって可塑化して拡径されることで形成され、集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａと側面３１ｂに密着している。
【００４９】
導電板６は、平面形状が円形の板状の部材である。なお、導電板６の平面形状は、電池容器１０の幅方向を長手方向とする長円形または楕円形に形成してもよい。導電板６は、外部端子２０Ａの接続部２２を挿通させる貫通孔６ａと、ダイヤフラム５の周縁部５ａを係合させる環状溝６ｂを有している。導電板６の環状溝６ｂには、ダイヤフラム５の周縁部５ａが、例えばレーザ溶接によって接合されている。導電板６は、電池容器１０内側の絶縁部材３Ａの係合凹部３ｅに係合し、貫通孔６ａに外部端子２０Ａの接続部２２が挿通されている。導電板６は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等、正極の外部端子２０Ａおよび集電板３０Ａと同一の材料によって製作することができる。
【００５０】
導電板６の貫通孔６ａを貫通した接続部２２は、先端が導電板６の電池容器１０内方を向く面６ｃで拡径され、先端にかしめ部２２ｃが形成されている。これにより、導電板６が絶縁部材３Ａを介して電池蓋１１に固定され、外部端子２０Ａとダイヤフラム５との間に配置されてこれらを電気的に接続している。なお、導電板６の電池容器１０内方を向く面６ｃは、リブや凸部を有さない平坦な面であることが好ましい。導電板６の電池容器１０内方を向く面６ｃが平坦であれば、かしめ部２２ｃがリブや凸部に干渉することが防止されるので、かしめ部２２ｃの直径を確保して外部端子２０Ａの接続部２２によるかしめ固定の強度を確保することができるからである。
【００５１】
なお、本実施形態の二次電池１００では、負極の外部端子２０Ｂと集電板３０Ｂとの間に電流遮断機構５０は設けられていない。そのため、負極の外部端子２０Ｂは、貫通孔２３を有していないが、正極の外部端子２０Ａの接続部２２と同様の接続部を有している。負極の外部端子２０Ｂの接続部は、集電板３０Ｂの基部３１を貫通し、先端が基部３１の電池容器１０内方を向く面で拡径され、先端に正極の接続部２２のかしめ部２２ｃと同様のかしめ部が設けられている。これにより、負極の外部端子２０Ｂが集電板３０Ｂの基部３１に電気的に接続されると共に、絶縁部材３Ｂを介して集電板３０Ｂの基部３１が電池蓋１１に固定されている。
【００５２】
このように、外部端子２０Ａ，２０Ｂ、電池容器１０外側の絶縁部材２、ガスケット４、電池容器１０内側の絶縁部材３Ａ，３Ｂおよび導電板６は、電池蓋１１に一体的にかしめ固定されている。すなわち、正極の外部端子２０Ａは、板状部２１が電池容器１０の外側で電池蓋１１の上面に配置され、接続部２２が電池容器１０外側の絶縁部材２の開口部２ｄと、ガスケット４の筒状部４ａと、電池蓋１１の貫通孔１１ｂと、電池容器１０内側の絶縁部材３Ａの貫通孔３ｂと、導電板６の貫通孔６ａとを貫通してかしめ部２２ｃが形成されることで、これらの部材を一体的に固定している。また、各部材を貫通した外部端子２０Ａの接続部２２に設けられた貫通孔２３によって、電池容器１０の外部空間と、導電板６とダイヤフラム５との間の空間とが連通している。
【００５３】
負極側の構成は、外部端子２０Ｂが貫通孔２３を有さず、絶縁部材３Ｂの構成が正極側の絶縁部材３Ａと異なり、導電板６およびダイヤフラム５を有さず、外部端子２０Ｂの接続部が集電板３０Ｂの基部３１を貫通してかしめ部が形成されている以外は、前記の正極側の構成と同様である。
【００５４】
ダイヤフラム５は、集電板３０Ａの基部３１よりも電池容器１０の外方側に配置されて電池容器１０の内方を向く凸形状を有している。ダイヤフラム５は、導電板６の平面形状に対応した円形、楕円形または長円形の平面形状を有し、電池蓋１１に垂直な電池容器１０の高さ方向に深さを有する椀状の形状に形成されている。ダイヤフラム５は、電池容器１０の外方側から内方側へ、電池蓋１１から電池缶１２の底面に向く方向に、順次、周縁部５ａ、側壁部５ｂ、底壁部５ｃ、および突起部５ｄを有している。ダイヤフラム５は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等、正極の外部端子２０Ａおよび集電板３０Ａと同一の材料によって製作することができる。
【００５５】
ダイヤフラム５の周縁部５ａは、電池蓋１１に平行な方向に沿うように曲折され、導電板６の電池容器１０内方を向く面に形成された環状溝６ｂに係合し、環状溝６ｂの底部に当接して、例えば、レーザ溶接によって導電板６に接合されている。これにより、ダイヤフラム５の電池容器１０外方側の空間は、電池容器１０の内部空間から隔絶されて、外部端子２０Ａの貫通孔２３によって電池容器１０の外部空間と連通している。
【００５６】
ダイヤフラム５の側壁部５ｂは、周縁部５ａから電池蓋１１と垂直な方向に沿って電池缶１２の底面１２ｃに向けて伸長し、電池蓋１１と垂直な方向に対する角度が電池蓋１１と平行な方向に対する角度よりも小さくされている。ダイヤフラム５の底壁部５ｃは、側壁部５ｂの端部から電池蓋１１と平行な方向に沿ってダイヤフラム５の中央部に向けて伸展し、電池蓋１１と垂直な方向に対する角度が電池蓋１１と平行な方向に対する角度よりも大きくされている。また、底壁部５ｃの電池容器１０の内方を向く面は、凸曲面とされている。
【００５７】
ダイヤフラム５の突起部５ｄは、平面視でダイヤフラム５の平面形状と相似する形状に形成され、底壁部５ｃの中央部において電池容器１０内方に向けて突出するように形成されている。ダイヤフラム５の突起部５ｄは、例えば、レーザ溶接、抵抗溶接または超音波溶接によって、集電板３０Ａの凹部３１ｄ内で脆弱部３１ｆの内側の接合部３１ｇに接合されている。これにより、ダイヤフラム５は、集電板３０Ａおよび導電板６を介して正電極４１および外部端子２０Ａに電気的に接続され、正電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の一部を構成している。
【００５８】
正極の集電板３０Ａは、前記したように、絶縁部材３Ａに固定される基部３１と、電極群４０の正電極４１の集電板接合部４１ｄに接合される端子部３２とを有している。集電板３０Ａの基部３１は、絶縁部材３Ａの突起部３ｄを基部３１の厚さ方向に通す複数の切り欠き部３３を有している。本実施形態では、切り欠き部３３は、電極群４０の捲回軸Ｄ方向において、集電板３０Ａの基部３１の外側と内側にそれぞれ形成されている。
【００５９】
電極群４０の捲回軸Ｄ方向において、集電板３０Ａの端子部３２は、基部３１の外側の端部から延びて電極群４０の一方の端部において正電極４１の集電板接合部４１ｄに接合されている。この電極群４０の捲回軸Ｄ方向において、図５に示すように、集電板３０Ａの基部３１の外側の切り欠き部３３の深さｄ１は、内側の切り欠き部３３の深さｄ２よりも深いことが好ましい。
【００６０】
また、本実施形態では、電極群４０の捲回軸Ｄ方向において、図５に示すように、集電板３０Ａの基部３１の外側と内側に、それぞれ一対の切り欠き部３３が設けられ、外側の一対の切り欠き部３３の間隔ｗ１が、内側の一対の切り欠き部３３の間隔ｗ２よりも狭くなっている。
【００６１】
集電板３０Ａの基部３１の電池容器１０外方側を向き、ダイヤフラムと対向する上端面には、凹部３１ｄが形成され、該凹部３１ｄの底部の薄肉部３１ｅにダイヤフラム５の突起部５ｄが接合されている。集電板３０Ａの基部３１に設けられた凹部３１ｄは、ダイヤフラム５の凸形状に沿う傾斜面と、ダイヤフラム５が電池容器１０の外方に向けて変形する際に破断する脆弱部３１ｆと、を有している。凹部３１ｄは、平面視でダイヤフラム５の平面形状に対応する平面形状を有し、例えば円形の平面形状に形成されている。凹部３１ｄの形成方法は、特に限定されないが、例えば、集電板３０Ａの基部３１にプレス加工によって形成することができる。
【００６２】
集電板３０Ａの基部３１に設けられた凹部３１ｄは、傾斜面を有することで、周縁部から中央部に向けて、漸次、底壁の肉厚が薄くなり、傾斜面によって囲まれた中央部に薄肉部３１ｅが設けられている。薄肉部３１ｅは、平面視で円形に形成され、ダイヤフラム５の突起部５ｄの底面全体と接触する面積を有している。薄肉部３１ｅの中央部には円環状の脆弱部３１ｆが設けられ、脆弱部３１ｆによって囲まれた部分がダイヤフラム５に接合される接合部３１ｇとされている。脆弱部３１ｆは、薄肉部３１ｅに形成された溝によって設けられ、薄肉部３１ｅよりも肉厚が薄くなっている。脆弱部３１ｆの外側の薄肉部３１ｅには、ダイヤフラム５の突起部５ｄの底面が当接しているが、接合はされていない。
【００６３】
次に、集電板３０Ａの基部３１の切り欠き部３３に絶縁部材３Ａの突起部３ｄを通し、突起部３ｄに係合部３ｆを形成する手順について説明する。
【００６４】
図６は、集電板３０Ａの基部３１の切り欠き部３３に絶縁部材３Ａの突起部３ｄを通した状態を示す斜視図である。図７は、集電板３０Ａの基部３１の切り欠き部３３に通した突起部３ｄに係合部３ｆを形成した状態を示す斜視図である。図８Ａは、係合部３ｆが形成された突起部３ｄの拡大側面図であり、図８Ｂは、係合部３ｆが形成された突起部３ｄの拡大斜視図である。
【００６５】
まず、図４に示すように、外部端子２０Ａの接続部２２を、電池容器１０外側の絶縁部材２の開口部２ｄ、ガスケット４の筒状部４ａ、電池容器１０内側の絶縁部材３Ａの貫通孔３ｂおよび導電板６の貫通孔６ａに通す。そして、接続部２２の先端にかしめ部２２ｃを形成し、外部端子２０Ａ、絶縁部材２、ガスケット４、絶縁部材３Ａおよび導電板６を電池蓋１１に一体的にかしめ固定して、導電板６の環状溝６ｂにダイヤフラム５の周縁部５ａを接合する。
【００６６】
次に、図６に示すように、集電板３０Ａの基部３１の切り欠き部３３に、絶縁部材３Ａの突起部３ｄを基部３１の厚さ方向に通す。そして、突起部３ｄの先端部に、例えば加熱用治具を押し当て、先端部を可塑化させて拡径すると共に集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａおよび側面３１ｂに密着させる。その後、突起部３ｄの先端部を固化させることで、図７および図８に示すように、集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａおよび側面３１ｂに係合し、下端面３１ａおよび側面３１ｂに熱溶着された係合部３ｆが形成される。
【００６７】
これにより、係合部３ｆは、下端面３１ａと側面３１ｂとの境界に形成される角部３１Ｃに熱溶着されると共に、角部３１Ｃに隣接する下端面３１ａと側面３１ｂに熱溶着される。また、係合部３ｆは、下端面３１ａと側面３１ｂとに密着して、下端面３１ａと側面３１ｂとに当接した状態となる。
【００６８】
以下、本実施形態の二次電池１００の作用について説明する。
【００６９】
前記したように、本実施形態の二次電池１００は、外部端子２０Ａと電池容器１０内の正電極４１との間の電流経路に設けられた電流遮断機構５０が、電池容器１０内に収容され、外部端子２０Ａに接続されたダイヤフラム５と正電極４１に接続された集電板３０Ａとを備えている。また、ダイヤフラム５の電池容器１０内方側の面は、電池容器１０の内部空間に面し、ダイヤフラム５の電池容器１０外方側の空間は、電池容器１０の外部空間に連通している。
【００７０】
このような構成に基づき、本実施形態の二次電池１００は、平常時において、外部端子２０Ａ，２０Ｂを介して供給された電力を、電流遮断機構５０を含む電流経路を流れる電流によって電極群４０に蓄積する。また、二次電池１００は、電極群４０に蓄積した電力を、電流遮断機構５０を含む電流経路を流れる電流によって外部端子２０Ａ，２０Ｂを介して外部機器に供給する。
【００７１】
例えば、二次電池１００の過充電、過昇温または外力による破損などによって電池容器１０内部のガス圧が上昇すると、ダイヤフラム５の電池容器１０内方側の面に作用する圧力が、電池容器１０外方側の面に作用する圧力よりも大きくなる。そして、電池容器１０内部のガス圧が設定された圧力に達すると、ダイヤフラム５が電池容器１０外方に向けて座屈するように塑性変形し、ダイヤフラム５の突起部５ｄに接合された集電板３０Ａの接合部３１ｇに電池容器１０外方を向く力が作用して脆弱部３１ｆが破断する。これにより、ダイヤフラム５と集電板３０Ａの基部３１との接続が断たれ、外部端子２０Ａと電池容器１０内の正電極４１との間の電流経路が遮断される。
【００７２】
図１２に示すように、従来の二次電池においては、集電体の台座９０１の貫通孔９０１ａに、集電体ホルダ９０２のボス９０３を通すため、貫通孔９０１ａの径がボス９０３の径よりも一回り大きくされ、貫通孔９０１ａの内周面とボス９０３の外周面との間に径方向の隙間Ｇが生じる。このような隙間Ｇを、図１２Ａに示すような加熱用治具Ｊを用いたボス９０３の熱かしめ処理によって埋めるのは困難である。そのため、熱かしめ処理後も、図１２Ｂに示すように、貫通孔９０１ａの内周面とボス９０３の外周面との間に径方向の隙間Ｇが残存する。そのため、集電体の台座９０１がボス９０３の径Ｒ方向に振動し、遮断機構に振動が加わって、遮断機構の誤作動が生じる虞がある。
【００７３】
これに対し、本実施形態の二次電池１００は、電池容器１０内の絶縁部材３Ａが集電板３０Ａの基部３１の厚さ方向に突出する突起部３ｄを有し、集電板３０Ａの基部３１が厚さ方向に突起部３ｄを通す切り欠き部３３を有している。そして、突起部３ｄは、集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａおよび側面３１ｂに係合する係合部３ｆを有している。
【００７４】
これにより、絶縁部材３Ａと係合部３ｆとの間に集電板３０Ａの基部３１が保持されて、集電板３０Ａが基部３１の厚さ方向に振動することが防止されるだけでなく、集電板３０Ａの基部３１の側面３１ｂが係合部３ｆによって支持固定され、集電板３０Ａが突起部３ｄの径方向に振動することが防止される。したがって、集電板３０Ａから電流遮断機構５０に加わる振動をより確実に抑制することができ、例えば、集電板３０Ａの振動による脆弱部３１ｆの破断などに起因する、電流遮断機構５０の誤作動をより確実に防止することができる。
【００７５】
また、絶縁部材３Ａの突起部３ｄは、熱可塑性の樹脂材料によって形成されている。そして、突起部３ｄの係合部３ｆは、集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａと側面３１ｂとに熱溶着されている。これにより、係合部３ｆを集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａおよび側面３１ｂに密着させて隙間をなくすことができるだけでなく、係合部３ｆによって集電板３０Ａの基部３１を支持固定することができ、集電板３０Ａの振動を抑制することができる。
【００７６】
また、係合部３ｆは、集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａと側面３１との角部３１Ｃに熱溶着されている。そのため、係合部３ｆによって基部３１の角部３１Ｃを強固に支持固定することができる。また、係合部３ｆによって基部３１の角部３１Ｃを跨いで下端面３１ａおよび側面３１を強固に支持固定することができ、集電板３０Ａの振動を効果的に抑制することができる。
【００７７】
また、突起部３ｄの係合部３ｆは、突起部３ｄの先端を拡径させて形成されている。これにより、係合部３ｆの径を突起部３ｄの径と等しいか突起部３ｄの径よりも縮径させる場合と比較して、突起部３ｄに作用する軸方向の力に対する突起部３ｄの強度を向上させることができる。また、係合部３ｆと集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａおよび側面３１ｂとの接触面積を増加させ、集電板３０Ａをより強固に支持固定することができ、集電板３０Ａの振動をより効果的に抑制することができる。
【００７８】
また、二次電池１００は、正電極４１と負電極４２をセパレータ４３，４４と交互に積層して捲回軸Ｄ周りに捲回した電極群４０を備えている。そして、集電板３０Ａ，３０Ｂは、電極群４０の捲回軸Ｄ方向の端部に配置されている。
【００７９】
このような構成により、電極群４０は、電池容器１０内で集電板３０Ａ，３０Ｂによって支持され、平面部４０ａに垂直な厚さ方向に略隙間がない状態で、セパレータ４４および絶縁シートを介して電池容器１０の広側面１２ｂに対向している。一方、電極群４０は、捲回軸Ｄ方向において、電池容器１０の狭側面１２ｄとの間に一定の空間を有している。そのため、例えば、二次電池１００に慣性力や振動が作用すると、電極群４０は、厚さ方向よりも捲回軸Ｄ方向に振動しやすい。
【００８０】
ここで、本実施形態の二次電池１００では、集電板３０Ａの基部３１の切り欠き部３３は、捲回軸Ｄ方向において、基部３１の外側と内側にそれぞれ形成されている。そのため、仮に、切り欠き部３３の内周面と突起部３ｄの外周面との間に隙間が生じても、集電板３０Ａの基部３１の捲回軸Ｄ方向の外側と内側の側面３１ｂを、該側面３１ｂに密着した係合部３ｆによって支持固定することができる。したがって、電極群４０が比較的振動しやすい捲回軸Ｄ方向において、集電板３０Ａの基部３１を強固に支持固定し、集電板３０Ａの振動をより効果的に抑制することができる。
【００８１】
また、集電板３０Ａは、基部３１の捲回軸Ｄ方向の外側の端部から延びて電極群４０の捲回軸Ｄ方向の端部において正電極４１に接続された端子部３２を有している。そのため、二次電池１００に慣性力や振動が作用すると、電極群４０からの荷重が、集電板３０Ａの基部３１の捲回軸Ｄ方向の内側よりも外側により多く作用する。
【００８２】
ここで、本実施形態の二次電池１００では、捲回軸Ｄ方向において、集電板３０Ａの基部３１の外側の切り欠き部３３の深さｄ１は、内側の切り欠き部３３の深さｄ２よりも深くなっている。これにより、突起部３ｄの係合部３ｆと集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａとの接触面積を増加させ、突起部３ｄの軸方向において基部３１をより強固に支持固定し、集電板３０Ａの振動をより効果的に抑制することができる。
【００８３】
この切り欠き部３３の深さｄ１，ｄ２と、突起部３ｄの係合部３ｆと集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａとの接触面積および基部３１の側面３１ｂとの接触長さとの関係について、図９を用いて説明する。
【００８４】
図９は、集電板３０Ａの下端面３１ａに垂直な方向から見た切り欠き部３３の拡大平面図である。
【００８５】
図９に示す例では、切り欠き部３３の平面形状は円弧であり、突起部３ｄおよび係合部３ｆの平面形状は円形である。図９Ａに示すように、係合部３ｆと集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａとの接触面積ＣＡは、切り欠き部３３の深さｄが突起部３ｄの半径よりも浅い場合と比較して、図９Ｂに示すように、切り欠き部３３の深さｄと突起部３ｄの半径とが等しい場合の方が大きくなる。
【００８６】
また、図９Ｂに示す例よりも、図９Ｃに示すように、切り欠き部３３の深さｄが突起部３ｄの半径よりも深い場合の方が、係合部３ｆと基部３１の下端面３１ａとの接触面積ＣＡは大きくなる。さらに、図９Ｃに示す例よりも、図９Ｄに示すように、切り欠き部３３の深さｄが突起部３ｄの直径以上である場合の方が、係合部３ｆと基部３１の下端面３１ａとの接触面積ＣＡは大きくなる。
【００８７】
このように、係合部３ｆと基部３１の下端面３１ａとの接触面積ＣＡをより大きくすることで、突起部３ｄの軸方向において基部３１をより強固に支持固定し、集電板３０Ａの振動をより効果的に抑制することができる。なお、図９Ｃおよび図９Ｄに示す例において、集電板３０Ａの基部３１の領域Ｘの部分を切り欠かずに残存させることで、係合部３ｆと基部３１の下端面３１ａとの接触面積ＣＡをさらに大きくしてもよい。ただし、この場合には、突起部３ｄを軸方向に切り欠き部３３に挿入する必要があり、突起部３ｄを径方向に切り欠き部３３に係合させる場合と比較して、寸法公差を大きくする必要がある。
【００８８】
また、突起部３ｄの径方向の振動を抑制する観点から、係合部３ｆと集電板３０Ａの基部３１の側面３１ｂとの係合長さＬは、より長い方が好ましい。図９Ａに示すように、係合部３ｆと集電板３０Ａの基部３１の側面３１ｂとの係合長さＬは、切り欠き部３３の深さｄが突起部３ｄの半径よりも浅い場合と比較して、図９Ｂに示すように、切り欠き部３３の深さｄと突起部３ｄの半径とが等しい場合の方が長くなる。
【００８９】
しかし、図９Ｂに示す例よりも、図９Ｃに示すように、切り欠き部３３の深さｄが突起部３ｄの半径よりも深い場合の方が、係合部３ｆと基部３１の側面３１ｂとの係合長さＬは短くなる。さらに、図９Ｃに示す例よりも、図９Ｄに示すように、切り欠き部３３の深さｄが、突起部３ｄの直径以上である場合の方が、係合部３ｆと基部３１の側面３１ｂとの係合長さＬは短くなる。
【００９０】
したがって、突起部３ｄの係合部３ｆと集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａとの接触面積ＣＡを十分に確保しつつ、係合部３ｆと基部３１の側面３１ｂの係合長さＬを長くする観点から、切り欠き部３３の深さｄは、突起部３ｄの半径と等しいことが好ましい。なお、図９Ｃおよび図９Ｄに示す例において、集電板３０Ａの基部３１の領域Ｘの部分を切り欠かずに残存させることで、係合部３ｆと基部３１の下端面３１ａとの係合長さＬ１を長くしてもよい。
【００９１】
また、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、切り欠き部３３の深さｄが突起部３ｄの半径以下である場合には、突起部３ｄを切り欠き部３３の深さｄ方向に容易に係合させることができる。そのため、寸法公差を小さくして突起部３ｄの外周面と切り欠き部３３の内周面との間の隙間を小さくすることができる。また、突起部３ｄを径方向に移動させて切り欠き部３３に係合させることができるので、二次電池１００の組立を容易にすることができる。
【００９２】
なお、図９Ｃおよび図９Ｄに示すように、切り欠き部３３の深さｄが突起部３ｄの半径以上である場合であっても、例えば領域Ｘの部分を切り欠くことで、切り欠き部３３が集電板３０Ａの基部３１の側面３１ｂに突起部３ｄの直径以上の開口幅を有していれば、切り欠き部３３の深さｄが突起部３ｄの半径以下である場合と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
また、本実施形態の二次電池１００では、図５に示すように、集電板３０Ａの基部３１の捲回軸Ｄ方向の外側と内側に、それぞれ一対の切り欠き部３３が設けられ、外側の一対の切り欠き部３３の間隔ｗ１が、内側の一対の切り欠き部３３の間隔ｗ２よりも狭くなっている。そのため、集電板３０Ａの基部３１の捲回軸Ｄ方向の外側に設けられた端子部３２と切り欠き部３３に係合する突起部３ｄとの間にクリアランスを設けることができ、係合部３ｆを形成して基部３１の下端面３１ａと側面３１ｂに熱溶着するのが容易になる。
【００９４】
また、ダイヤフラム５が椀形の凸形状を有することで、ダイヤフラム５が平板状の場合と比較して、電池容器１０の内部のガス圧が所定の圧力に達するまでの機械的強度を向上させ、ダイヤフラム５の誤作動を防止することができる。また、ダイヤフラム５の表面積を大きくすることができ、電池容器１０の内部のガス圧が所定の圧力に達したときに、ダイヤフラム５が反転するように変形させ、圧力に対する変形の応答性を向上させることができる。
【００９５】
また、外部端子２０Ａは、ダイヤフラム５の電池容器１０の外方側の空間と電池容器１０の外部空間とを連通する貫通孔２３を有している。これにより、電池容器１０の内部のガス圧の上昇時に、ダイヤフラム５の電池容器１０内方側の面に作用する圧力と電池容器１０の外方側の面に作用する圧力との間に圧力差を生じさせることができる。したがって、ダイヤフラム５を電池容器１０外方に向けて容易かつ確実に変形させ、正電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより容易かつ確実に行うことが可能になる。
【００９６】
また、本実施形態の二次電池１００は、外部端子２０Ａとダイヤフラム５との間に、該ダイヤフラム５の周縁部５ａが接合される導電板６を備えている。そして、外部端子２０Ａは、電池容器１０と導電板６を貫通する接続部２２を有している。さらに、接続部２２は、導電板６の電池容器１０の内方を向く面６ｃで拡径されたかしめ部２２ｃと、導電板６とダイヤフラム５との間の空間に連通する貫通孔２３とを有している。これにより、ダイヤフラム５を電池容器１０の内部に配置して外部端子２０Ａと電気的に接続し、ダイヤフラム５の電池容器１０の内方側の面が電池容器１０の内部空間に面し、ダイヤフラム５の電池容器１０外方側の導電板６との間の空間が電池容器１０の外部空間と連通する。したがって、ダイヤフラム５を電池容器１０外方に向けて容易かつ確実に変形させ、正電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより容易かつ確実に行うことが可能になる。
【００９７】
また、ダイヤフラム５は、正極の外部端子２０Ａと集電板３０Ａとの間に配置され、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されている。そのため、負極の外部端子２０Ｂと集電板３０Ｂとの間に、銅または銅合金によって構成したダイヤフラムを配置する場合と比較して、ダイヤフラム５の材料の機械的強度を低下させ、ダイヤフラム５の変形を容易にすることができる。したがって、正電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより容易かつ確実に行うことが可能になる。なお、電流遮断機構５０は、負極側に設けることも可能である。
【００９８】
また、ダイヤフラム５が変形して電流遮断機構５０によって正電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路を遮断した後に、さらに電池容器１０内部のガス圧が上昇すると、ガス排出弁１３が開裂して電池容器１０内部のガスを外部に放出する。これにより、二次電池１００の安全性を確保することができる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態の二次電池１００によれば、絶縁部材３Ａの突起部３ｄが集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａおよび側面３１ｂに係合する係合部３ｆを有することで、電流遮断機構５０に加わる振動をより確実に抑制することができる。
【０１００】
［実施形態２］
次に、本発明の二次電池の実施形態２について図１から図９を援用し、図１０を用いて説明する。
【０１０１】
図１０は、本実施形態の二次電池の集電板３０Ａの基部３１の切り欠き部３３に絶縁部材３Ａの突起部３ｄを通した状態を示す、実施形態１の図６に相当する斜視図である。
【０１０２】
本実施形態の二次電池は、集電板３０Ａの基部３１の捲回軸Ｄ方向の内側の側面３１ｂのみに切り欠き部３３を有し、絶縁部材３Ａは、捲回軸Ｄ方向の外側に集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａおよび側面３１ｂを支持固定する支持凸部３ｇを有する点で、前述の実施形態１の二次電池１００と異なっている。本実施形態の二次電池のその他の点は、前述の実施形態１の二次電池１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【０１０３】
本実施形態の二次電池の絶縁部材３Ａは、電極群４０の捲回軸Ｄ方向の内側に一対の突起部３ｄを有し、捲回軸Ｄ方向の外側に一対の支持凸部３ｇを有している。支持凸部３ｇは、電池蓋１１に垂直で捲回軸Ｄ方向に沿う断面形状がＬ字形に形成され、捲回軸Ｄ方向の内側および電極群４０の厚さ方向が開放された係合溝３ｈを有している。
【０１０４】
集電板３０Ａを絶縁部材３Ａに固定する際には、まず、集電板３０Ａの基部３１の捲回軸Ｄ方向の外側の端部を支持凸部３ｇの係合溝３ｈに近付け、基部３１を電池蓋１１に対して傾けた状態で係合溝３ｈに差し込んで奥に突き当てるように係合させる。次に、集電板３０Ａの基部３１の捲回軸Ｄ方向の内側の端部を絶縁部材３Ａに近づけるように倒し、突起部３ｄを切り欠き部３３に沿わせるように係合させ、基部３１を電池蓋１１と略平行になるように絶縁部材３Ａ上に配置する。その後、前述の実施形態１と同様に突起部３ｄに係合部３ｆを形成することで、集電板３０Ａが絶縁部材３Ａに固定される。
【０１０５】
本実施形態の二次電池によれば、実施形態１の二次電池１００と同様の効果が得られるだけでなく、突起部３ｄの先端に係合部３ｆを形成する工程を削減して生産性を向上させることができる。また、絶縁部材３Ａに予め支持凸部３ｇを形成しておくことができるので、集電板３０Ａの基部３１に支持凸部３ｇを熱溶着する必要がなく、支持凸部３ｇの断面積および基部３１との接触面積等の設計自由度が向上する。したがって、集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａおよび側面３１ｂを支持凸部３ｇによって強固に支持固定することが可能になり、集電板３０Ａの振動を効果的に抑制することができる。
【０１０６】
また、本実施形態の二次電池の集電板３０Ａの基部３１は、捲回軸Ｄ方向の内側の側面３１ｂに切り欠き部３３を有し、絶縁部材３Ａは、電極群４０の捲回軸Ｄ方向の内側に突起部３ｄを有し、捲回軸Ｄ方向の外側に支持凸部３ｇを有している。そして、支持凸部３ｇは、捲回軸Ｄ方向の内側が開放された係合溝３ｈを有している。
【０１０７】
そのため、前記したように集電板３０Ａの基部３１係合溝３ｈに差し込んで奥に突き当てるように係合させ、その後、突起部３ｄを切り欠き部３３に沿わせるように係合させることで、集電板３０Ａの基部３１と支持凸部３ｇとの間に生じる支持凸部３ｇの径方向の隙間をなくすことができる。さらに、この状態で突起部３ｄに係合部３ｆを形成することで、係合部３ｆが集電板３０Ａの基部３１の捲回軸Ｄ方向の内側の側面３１ｂに隙間なく係合し、基部３１の捲回軸Ｄ方向の移動が規制される。
【０１０８】
したがって、本実施形態の二次電池によれば、集電板３０Ａの基部３１の下端面３１ａおよび側面３１ｂを支持凸部３ｇおよび突起部３ｄによって強固に支持固定することが可能になり、集電板３０Ａの振動を抑制することができる。
【０１０９】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【０１１０】
例えば、前述の実施形態１では、集電板３０Ａの基部３１が捲回軸Ｄ方向の内側と外側にそれぞれ一対の切り欠き部３３を有する構成について説明したが、切り欠き部３３の配置はこの配置に限定されない。図１１Ａおよび図１１Ｂに、切り欠き部３３の配置の他の例を示す。
【０１１１】
例えば、電極群４０の平面部４０ａが電池缶１２の広側面１２ｂにセパレータ４４および絶縁シートを介して密着し、電極群４０が厚さ方向に振動しない場合には、図１１Ａに示すように、切り欠き部３３および突起部３ｄを、集電板３０Ａの基部３１の捲回軸ｄ方向の内側と外側に一つずつ設けてもよい。また、集電板３０Ａの基部３１の捲回軸Ｄ方向の内側と外側に一つずつ切り欠き部３３を設ける場合でも、図１１Ｂに示すように、基部３１の電極群４０の厚さ方向の一側にさらに切り欠き部３３を設けることができる。
【０１１２】
この場合、集電板３０Ａの基部３１に、電極群４０の厚さ方向の切り欠き部３３が形成されていない側面３１ｂから反対の切り欠き部３３が形成された側面３１ｂを向く力をかけ、捲回軸Ｄ方向の両側の切り欠き部３３の内周面に突起部３ｄの外周面を押し当てて隙間をなくす。この状態で、各突起部３ｄに係合部３ｆを形成することで、捲回軸Ｄ方向の基部３１の振動が捲回軸Ｄ方向の両側の係合部３ｆによって規制されるだけでなく、電極群４０の厚さ方向の基部３１の振動が、電極群４０の厚さ方向の係合部３ｆと、捲回軸Ｄ方向の両側の突起部３ｄとによって規制される。
【０１１３】
また、前述の実施形態では突起部および切り欠き部がそれぞれ複数設けられている場合について説明したが、例えば、絶縁部材に前述の支持凸部を設ける場合には、突起部および切り欠き部をそれぞれ１つずつ設けてもよい。
【０１１４】
また、前述の実施形態では、突起部が円柱状であり、切り欠き部の平面形状が円弧状である場合について説明した。しかし、突起部の断面形状は、円形に限られず、楕円形、長円形、円弧と直線を有するトラックフィールド形状、または多角形などであってもよい。この場合、切り欠き部の平面形状は突起部の断面形状に対応する形状にすることができる。また、突起部は柱状のみならず、円錐、多角錐など、先端と基端の径が異なるものであってもよい。
【０１１５】
また、前述の実施形態では、突起部の先端を拡径させて係合部を形成したが、係合部は、集電板の基部の絶縁部材と反対側の端面および厚さ方向に沿う側面に係合していれば、突起部の他の部分と同じ径か、または突起部の他の部分よりも縮径されていてもよい。例えば、突起部の基端部よりも先端部を縮径させ、集電板の基部に突起部の先端部のみを通す切り欠き部を設け、突起部の先端部を集電板の基部の切り欠き部に通した後に変形させて係合部を形成することで、突起部の先端を他の部分よりも拡径させることなく係合部を形成することができる。
【０１１６】
また、前述の実施形態では、突起部が熱可塑性の樹脂材料によって形成され、係合部が集電板の基部の端面と側面とに熱溶着されている構成について説明した。しかし、本発明の二次電池は、突起部を切り欠き部に通した後に先端を変形させて集電板の基部の端面と側面とに係合する係合部を形成することができれば、係合部は集電板の基部の端面と側面とに熱溶着されていなくてもよい。例えば、突起部を金属材料によって形成して絶縁部材に固定し、突起部の先端を塑性変形させてかしめることによって係合部を形成してもよい。
【０１１７】
また、集電板の基部の切り欠き部は、電極群が比較的動きやすい方向である捲回軸方向の内側と外側の少なくとも一方の端縁に設けることが好ましいが、電池蓋に平行で捲回軸方向に交差する電極群の厚さ方向のみに設けてもよい。また、電流遮断機構は、負極側に設けてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
３Ａ…絶縁部材、３ｄ…突起部、３ｆ…係合部、３ｇ…支持凸部、３ｈ…係合溝、５…ダイヤフラム、１０…電池容器、１１…電池蓋（電池容器）、１２…電池缶（電池容器）、２０Ａ，２０Ｂ…外部端子、３０Ａ，３０Ｂ…集電板、３１…基部、３１ａ…下端面（端面）、３１ｂ…側面、３２…端子部、３３…切り欠き部、４０…電極群、４１…正電極（電極）、４２…負電極（電極）、４３，４４…セパレータ、５０…電流遮断機構、１００…二次電池、ｄ１，ｄ２…深さ、Ｄ…捲回軸、ｗ１，ｗ２…間隔
【図１】
2015156270.tif 000003
【図２】
2015156270.tif 000004
【図３】
2015156270.tif 000005
【図４】
2015156270.tif 000006
【図５】
2015156270.tif 000007
【図６】
2015156270.tif 000008
【図７】
2015156270.tif 000009
【図８Ａ】
2015156270.tif 000010
【図８Ｂ】
2015156270.tif 000011
【図９Ａ】
2015156270.tif 000012
【図９Ｂ】
2015156270.tif 000013
【図９Ｃ】
2015156270.tif 000014
【図９Ｄ】
2015156270.tif 000015
【図１０】
2015156270.tif 000016
【図１１Ａ】
2015156270.tif 000017
【図１１Ｂ】
2015156270.tif 000018
【図１２Ａ】
2015156270.tif 000019
【図１２Ｂ】
2015156270.tif 000020
【国際調査報告】
2015156270.tif 000021
2015156270.tif 000022
2015156270.tif 000023
2015156270.tif 000024