(57)【要約】  捲回電極群（４０）に接続された集電板（２１）と、外部端子（６１）との間の電流経路に配置され、電池容器（２）の内圧上昇によって該電流経路を遮断する電流遮断部（６０）を備えた角形二次電池（１）である。電流遮断部（６０）は、頂部（６８ａ）が集電板（２１）と電気的に接続され、縁部（６８ｂ）が外部端子（６１）と電気的に接続されているダイヤフラム（６８）を備える。ダイヤフラム（６８）は、電池容器（２）の内方へ向く凸形状に形成されて平面視で電池容器（２）の長手方向に延びる形状を有する。
2015097770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
捲回電極群に接続された集電板と、外部端子との間の電流経路に配置され、電池容器の内圧上昇によって該電流経路を遮断する電流遮断部を備えた角形二次電池であって、
前記電流遮断部は、頂部が前記集電板と電気的に接続され、縁部が前記外部端子と電気的に接続されているダイヤフラムを備え、前記ダイヤフラムは、前記電池容器の内方へ向く凸形状に形成されて平面視で前記電池容器の長手方向に延びる形状を有する
ことを特徴とする角形二次電池。
【請求項２】
前記頂部に前記電池容器の内方へ向けて突出する突起部が設けられ、該突起部は平面視で前記長手方向に延びる形状を有することを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項３】
前記集電板と電気的に接続された開裂板を備え、
前記開裂板は、前記ダイヤフラムの前記突起部が接合される接合部と、該接合部の周囲に設けられた環状溝を有し、
前記突起部は、少なくとも一部が前記環状溝の外側で前記開裂板に接していることを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
【請求項４】
前記環状溝は、前記長手方向に延びる環状に形成され、該長手方向に延びる部分の溝深さが他の部分の溝深さよりも深いことを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記ダイヤフラムは、少なくとも前記突起部に隣接する部分が前記電池容器内方に向けて凸の曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
【請求項６】
前記ダイヤフラムは、前記電池容器の内方側から外方側に、前記突起部と、該突起部に隣接する天井部と、該天井部に隣接する側壁部とを有し、
前記天井部は、前記側壁部よりも傾斜が緩やかな曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の角形二次電池。
【請求項７】
前記ダイヤフラムの縁部に接合される導電板と、該導電板と前記外部端子とを接続する接続端子とを備え、
前記接続端子は、前記外部端子から延びて前記導電板を貫通した先端にかしめ部が設けられると共に前記ダイヤフラムと前記導電板との間の空間を前記電池容器の外部空間と連通させる貫通孔を有することを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
【請求項８】
前記開裂板の材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の角形二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用途等に使用される角形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、再充電可能な二次電池の分野では、鉛電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池等の水溶液系電池が主流であった。しかし、電気機器の小型化、軽量化が進むに連れ、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が着目され、その研究、開発および商品化が急速に進められている。また、地球温暖化や枯渇燃料の問題から電気自動車（ＥＶ）や駆動の一部を電気モーターで補助するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が各自動車メーカーで開発され、その電源として高容量で高出力な二次電池が求められるようになっている。【０００３】
このような要求に合致する電源として、高電圧の非水溶液系のリチウムイオン二次電池が注目されている。特に、扁平箱型の電池容器を備えた角形リチウムイオン二次電池は、パック化した際の体積効率が優れているため、ＨＥＶ、ＥＶ、またはその他の機器に搭載される電源として需要が増大している。このような密閉型の電池容器を備える角形二次電池では、例えば、過充電、過昇温、または外力による破損によって、電池容器の内部の圧力が上昇する場合がある。【０００４】
このような場合に電流を遮断する電流遮断機構を備えた非水電解質二次電池が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。特許文献１に記載の非水電解質二次電池は、外装缶内部の圧力が上昇したときに破断して通電を遮断する脆弱部を備えている。脆弱部は、中央部分がダイヤフラムの電池内側面に接続され、その周辺がダイヤフラムの下方に位置する集電タブに接続され、ダイヤフラムが変形し浮き上がったときに破断してダイヤフラムへの通電を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６６２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された非水電解質二次電池では、ダイヤフラムがホルダー穴を覆うようにタブ受入部の電池外方側に配置され、かつその中央部底面がホルダー穴を介して脆弱部に通電可能に接着され、電池内ガス圧が脆弱部およびダイヤフラムの電池内方面に作用する構造とされている。この構造により、耐衝撃性、耐振動性に優れた電流遮断機構付き非水電解質二次電池を提供するとしている。【０００７】
特許文献１に記載された非水電解質二次電池では、円形平板状のダイヤフラムを電池外方側に向けて変形させて脆弱部を破断させる必要がある。しかし、封口板を貫通する封口体リードとの間の限られた空間で円形平板状のダイヤフラムを変形させて、脆弱部に高い応力を作用させるのは困難である。そのため、脆弱部の強度を低下させざるを得ず、最悪の場合には、脆弱部に作用する振動や衝撃によって脆弱部が破断して、電流遮断機構が誤作動を起こす虞がある。【０００８】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、耐振動性、耐衝撃性に優れ、電池容器の内圧上昇時に電流経路を確実に安定して遮断することができる角形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】
【０００９】
前記の目的を達成すべく、本発明の角形二次電池は、捲回電極群に接続された集電板と、外部端子との間の電流経路に配置され、電池容器の内圧上昇によって該電流経路を遮断する電流遮断部を備えた角形二次電池であって、前記電流遮断部は、頂部が前記集電板と電気的に接続され、縁部が前記外部端子と電気的に接続されているダイヤフラムを備え、前記ダイヤフラムは、前記電池容器の内方へ向く凸形状に形成されて平面視で前記電池容器の長手方向に延びる形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ダイヤフラムが電池容器の内方へ向く凸形状に形成され、平面視で電池容器の長手方向に延びる形状を有するので、ダイヤフラムの電池容器の内圧に対する強度が向上するだけでなく、電池容器の内圧が作用するダイヤフラムの表面積を増加させることができる。そのため、電池容器の内圧が所定の圧力に達してダイヤフラムの頂部が凹状に変形する際に、外部端子と集電板との間の電流経路を比較的大きな力で機械的に遮断することができる。よって、当該電流経路の機械的強度を上げることができ、当該電流経路が振動や衝撃などの内圧以外の外部要因で損傷または破断することが防止される。したがって、従来よりも耐振動性、耐衝撃性に優れ、電池容器の内圧上昇時に電流経路を確実に安定して遮断することができる角形二次電池を提供することができる。【００１１】
前記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に係る角形二次電池の斜視図。
【図２】図１に示す角形二次電池の分解斜視図。
【図３】図１に示す角形二次電池が備える捲回電極群の分解斜視図。
【図４Ａ】図１に示す角形二次電池が備える電流遮断部の拡大断面図。
【図４Ｂ】図４Ａに示す接合部の拡大断面図。
【図５】図４に示すダイヤフラムとその周辺の部材の分解斜視図。
【図６】図２に示す絶縁部材を切断して開裂板の接合部を示す分解斜視図。
【図７Ａ】図６に示す開裂板の接合部の拡大平面図。
【図７Ｂ】図７Ａに示す接合部の変形例１の拡大平面図。
【図７Ｃ】図７Ａに示す接合部の変形例２の拡大平面図。
【図８Ａ】図６に示すダイヤフラムの拡大側面図。
【図８Ｂ】図８Ａに示すダイヤフラムの拡大底面図。
【図９Ａ】ダイヤフラムの変形例１を示す拡大側面図。
【図９Ｂ】ダイヤフラムの変形例１を示す拡大底面図。
【図１０Ａ】ダイヤフラムの変形例２を示す拡大側面図。
【図１０Ｂ】ダイヤフラムの変形例２を示す拡大底面図。
【図１１Ａ】ダイヤフラムの変形例３を示す拡大側面図。
【図１１Ｂ】ダイヤフラムの変形例３を示す拡大底面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の角形二次電池の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る角形二次電池１の斜視図である。図２は、図１に示す角形二次電池１の分解斜視図である。図３は、図２に示す捲回電極群４０の一部を展開した分解斜視図である。
【００１５】
角形二次電池１は、例えばリチウムイオン二次電池であり、扁平な角形の電池容器２を備えている。電池容器２は、開口部４ａを有する矩形箱状の電池缶４と、電池缶４の開口部４ａを封止する電池蓋３により構成されている。以下の説明では、平面視で長方形の電池蓋３の長辺に沿う方向を電池容器２の長手方向といい、短辺に沿う方向を電池容器２の短手方向という。電池缶４および電池蓋３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、電池蓋３が電池缶４の開口部の全周に亘って、例えばレーザ溶接により接合されることで、電池容器２が密閉されている。電池容器２の内部には、図示を省略する絶縁シートを介して捲回電極群４０が収容されている。
【００１６】
捲回電極群４０は、図３に示すように、セパレータ４３，４４を介して積層した正極電極４１および負極電極４２からなる積層体を捲回して扁平な形状に成形することで設けられている。捲回電極群４０は、帯状の積層体の延在方向に、例えば約１０Ｎの引張荷重をかけながら捲回される。このとき、捲回電極群４０は、帯状の積層体の幅方向すなわち捲回軸方向の両端部における正極電極４１、負極電極４２およびセパレータ４３，４４の端部が一定の位置になるように蛇行制御しながら捲回される。
【００１７】
正極電極４１は、正極箔の両面に正極合剤層４１ａが形成され、幅方向すなわち捲回電極群４０の捲回軸方向の一方の側縁に、正極箔が露出した箔露出部４１ｂを有している。負極電極４２は、負極箔の両面に負極合剤層４２ａが形成され、幅方向すなわち捲回電極群４０の捲回軸方向の他方の側縁に、負極箔が露出した箔露出部４２ｂを有している。正極電極４１および負極電極４２の箔露出部４１ｂ，４２ｂは、幅方向すなわち捲回軸方向において互いに反対側に位置するように捲回される。
【００１８】
正極電極４１は、例えば以下の手順で作製することができる。まず、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と、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。）と、を添加する。これに分散溶媒としてＮ−メチルビロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加し、混練して正極合剤を作製する。この正極合剤を正極箔である厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に箔露出部４１ｂを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極合剤層４１ａの厚さが、例えば９０μｍの正極電極４１を得ることができる。
【００１９】
本実施の形態では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムや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るようにしてもよい。
【００２０】
負極電極４２は、例えば以下の手順で作製することができる。まず、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練して負極合剤を作製する。この負極合剤を、負極箔である厚さ１０μｍの銅箔の両面に箔露出部４２ｂを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極合剤層４２ａの厚さが、例えば７０μｍの負極電極４２を得ることができる。
【００２１】
本実施の形態では、負極活物質として非晶質炭素を例示したが、負極活物質は特に限定されず、例えば、リチウムイオンを挿入および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等を用いることができる。また、負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、例えば、鱗片状、球状、繊維状、塊状等であってもよい。
【００２２】
また、本実施の形態では、結着剤としてＰＶＤＦを例示したが、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ることができる。
【００２３】
セパレータ４３，４４は、例えばポリエチレン製の微多孔性を有する絶縁材料からなり、正極電極４１と負極電極４２とを絶縁する役割を有している。負極電極４２の負極合剤層４２ｂは、正極電極４１の正極合剤層４１ａよりも幅方向に大きく、これにより正極合剤層４１ａは必ず負極合剤層４２ａに挟まれるように構成されている。
【００２４】
正極、負極電極４１，４２の箔露出部４１ｂ，４２ｂは、捲回電極群４０の平坦な部分で束ねられている。箔露出部４１ｂ，４２ｂは、図２に示すように、それぞれ、電池蓋３の下方から電池缶４の底面に向けて電池容器２の高さ方向に延びる平板状の集電板２１,３１の接合片２１ａ，３１ａに、例えば、抵抗溶接または超音波溶接によって接合されて固定されている。これにより、捲回電極群４０は、正極、負極電極４１，４２が、それぞれ正極、負極集電板２１，３１に電気的に接続されている。なお、正極、負極電極４１，４２と交互に積層されたセパレータ４３，４４は、負極合剤層４２ａの幅よりも広いが、両側に箔露出部４１ｂ，４２ｂを露出させる幅とされているので、箔露出部４１ｂ，４２ｂを束ねて溶接する際の支障にはならない。
【００２５】
正極集電板２１は、絶縁部材６５を介して電池蓋３の下面に固定され、電池容器２の内部に配置される。正極外部端子６１は、絶縁部材６４を介して電池蓋３の上面に固定され、電池容器２の外部に配置される。詳細は後述するが、正極集電板２１と正極外部端子６１との間の電流経路に電流遮断部６０が設けられている。電流遮断部６０は、電池容器２の内圧が所定の圧力まで上昇したときに、内圧上昇によって正極集電板２１と正極外部端子６１との間の電流経路を遮断する。
【００２６】
負極集電板３１は、絶縁部材７４を介して電池蓋３の下面に固定され、それぞれ電池容器２の内部に配置される。負極外部端子７１は、絶縁部材７５を介して電池蓋３の上面に固定され、電池容器２の外部に配置される。図示は省略するが、負極集電板３１と負極外部端子７１は、電池蓋３を貫通する接続端子によってかしめ固定され、該接続端子を介して電気的に接続されている。負極集電板３１および負極外部端子７１は、例えば、銅または銅合金によって製作されている。
【００２７】
電池蓋３に正極、負極外部端子６１，７１および正極、負極集電板２１，３１等が固定されることで蓋組立体１０が構成されている。さらに、捲回電極群４０の箔露出部４１ｂ，４２ｂが、接合片２１ａ，３１ａに接合されて固定され、捲回電極群４０が正極、負極集電板２１，３１の間に支持されることで、発電要素５０が構成されている。
【００２８】
電池蓋３は、長手方向の一端と他端に固定された正極外部端子６１と負極外部端子７１の間に、電解液を注入するための注液孔１１と、電池容器２内部の圧力が所定値を超えて上昇したときに開裂するガス排出弁１３を備えている。電池容器２は、電池蓋３の注液孔１１から内部に非水電解液が注入された後、注液孔１１に注液栓が、例えばレーザ溶接によって接合されることで密閉される。
【００２９】
電池容器２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へ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。なお、非水電解液は、リチウム塩や有機溶媒に制限されない。一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した非水電解液を用いるようにしてもよい。
【００３０】
電解質としては、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ等やこれらの混合物を用いることができる。また、有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトニル等またはこれら２種類以上の混合溶媒を用いるようにしてもよく、混合配合比についても特に限定されない。
【００３１】
（電流遮断部）
図４Ａは、図１に示す角形二次電池１の電池容器２の長手方向に沿う断面において、電流遮断部６０およびその近傍を示す拡大断面図である。図４Ｂは、図４Ａに示す接合部２４ｄの拡大断面図である。図５は、図４Ａに示す各部材の分解斜視図である。
【００３２】
本実施の形態の電流遮断部６０は、主に、以下に説明する開裂板２４とダイヤフラム６８によって構成されている。以下、電流遮断部６０の構成について、詳細に説明する。
【００３３】
前述のように、捲回電極群４０の正極電極４１の箔露出部４１ｂに接続された正極集電板２１は、絶縁部材６５を介して電池蓋３の下面に固定され、電池容器２の内部に配置される。正極集電板２１は、電池蓋３の下面に対向する平板状の基部２２に固定孔を有している。絶縁部材６５は、例えば絶縁性の樹脂材料によって製作され、正極集電板２１の基部２２の固定孔に挿入される固定用凸部６５ａを有している。正極集電板２１は、基部２２の固定孔に絶縁部材６５の固定用凸部６５ａを挿入して熱溶着することで、絶縁部材６５に固定されている。正極集電板２１の基部２２の一端には、開裂板２４が接続されている。なお、開裂板２４は、正極集電板２１の一部とみなすこともできる。
【００３４】
開裂板２４は、正極集電板２１と一体的に設けられ、正極集電板２１の基部２２にＳ字状に湾曲した連結部２３を介して接続されている。開裂板２４は、電池容器２の長手方向に延び、平面視で長方形の形状を有する平板状の部材である。開裂板２４は、電池容器２の外方を向く面が、集電板２１の基部２２の電池容器２の外方を向く面よりも電池容器２の内方側に一段低い位置に配置され、集電板２１の基部２２の電池容器２内方を向く面と同じ高さに配置されている。これにより、開裂板２４と集電板２１の基部２２との間に電池蓋３と垂直な方向の段差が形成されている。
【００３５】
開裂板２４の電池容器２外方を向く面には、段差状の凹部２４ａが設けられ、凹部２４ａの中央部に薄肉部２４ｂが設けられている。開裂板２４は、薄肉部２４ｂに、ダイヤフラム６８の突起部６８ａが接合される接合部２４ｄと、該接合部２４ｄの周囲に設けられた環状溝２４ｃを有している。
【００３６】
図６は、図２に示す絶縁部材６５を切断して開裂板２４の薄肉部２４ｂを示す分解斜視図である。
【００３７】
薄肉部２４ｂは、開裂板２４の肉厚が凹部２４ａにおける肉厚よりもさらに薄肉化されて凹部２４ａの内側に段差状に形成された部分である。開裂板２４は、凹部２４ａおよび薄肉部２４ｂが形成されることで、電池容器２外方を向く面に電池蓋３に垂直な厚さ方向の２段の段差が形成されているが、電池容器２内方を向く面は平坦になっている。環状溝２４ｃは、薄肉部２４ｂの中央部に形成されている。
【００３８】
図７Ａは、図６に示す環状溝２４ｃおよび接合部２４ｄを電池蓋３の上面に垂直な方向から見た拡大平面図である。
【００３９】
環状溝２４ｃは薄肉部２４ｂの厚さ方向に凹設された溝状の部分であり、環状溝２４ｃが形成された部分において薄肉部２４ｂの肉厚が最も薄くなっている。環状溝２４ｃは、平面視で電池容器２の長手方向に延びる環状に形成されている。環状溝２４ｃによって囲まれた部分は、ダイヤフラム６８の突起部６８ａに接合される接合部２４ｄとされている。環状溝２４ｃの平面形状は、図７Ａに示すように、例えば、電池容器２の長手方向に延びる直線部分を有する長円形、レーストラック形状または楕円形に形成することができる。
【００４０】
なお、環状溝２４ｃの平面形状は、図７Ａに示す形状に限定されない。図７Ｂおよび図７Ｃは、図７Ａに示す環状溝２４ｃの平面形状の変形例を示す拡大平面図である。
【００４１】
図７Ｂに示す例において、環状溝２４ｃの平面形状は矩形または菱形であり、電池容器２の短手方向における寸法が、電池容器２の長手方向における寸法よりも小さく、平面視で電池容器２の長手方向に延びる環状に形成されている。環状溝２４ｃの電池容器２の長手方向の両端は円弧状に形成されている。図７Ｃに示す例において、環状溝２４ｃの平面形状は、電池容器２の長手方向両端で膨らんだ円弧状の部分と、その間で電池容器２の長手方向に延びる直線部分とを有する鉄アレイ状の形状に形成され、平面視で電池容器２の長手方向に延びる環状に形成されている。
【００４２】
このように、環状溝２４ｃが平面視で電池容器２の長手方向に延びる環状に形成される場合には、電池容器２の長手方向に延びる部分の溝深さが、他の部分の溝深さよりも深いことが好ましい。例えば、図７Ａに示す環状溝２４ｃにおいては、電池容器２の長手方向に延びる直線部分の溝深さが、その両端の曲線部分の溝深さよりも深いことが好ましい。また、図７Ｂに示す環状溝２４ｃにおいては、電池容器２の長手方向に延びる矩形または菱形の各辺の直線部分の溝深さが、電池容器２の長手方向両端の円弧状の部分よりも深いことが好ましい。また、図７Ｃに示す環状溝２４ｃにおいては、電池容器２の長手方向に延びる直線部分の溝深さが、電池容器２の長手方向両端の円弧状の部分よりも深いことが好ましい。
【００４３】
図４Ａ、図５および図６に示すように、開裂板２４の長手方向の両端には固定孔が設けられ、絶縁部材６５の固定用凸部６５ａが開裂板２４の固定孔に挿入されて溶着されることで、開裂板２４の両端が絶縁部材６５に支持固定されている。これにより、開裂板２４は、凹部２４ａおよび薄肉部２４ｂと連結部２３との間の部分が、絶縁部材６５に固定されている。また、凹部２４ａおよび薄肉部２４ｂは、絶縁部材６５に固定された開裂板２４の長手方向の両端部の間に設けられている。
【００４４】
開裂板２４が集電板２１の基部２２と段差状に設けられることで形成されたスペースに、電池容器２の内方に向けて凸形状を有するダイヤフラム６８が配置される。開裂板２４は、ダイヤフラム６８の一部を凹部２４ａに収容し、その内側の薄肉部２４ｂの接合部２４ｄにダイヤフラム６８の頂部が接合される。
【００４５】
図８Ａは、図６に示すダイヤフラム６８の拡大側面図である。図８Ｂは、図８Ａに示すダイヤフラム６８を電池蓋３の下面に垂直な方向から見た拡大平面図である。
【００４６】
ダイヤフラム６８は、内側に空洞を有する椀形の形状を有し、電池缶４の内方へ向く凸形状に形成されている。ダイヤフラム６８は、電池容器２の内方側から外方側に、突起部６８ａと、該突起部６８ａに隣接する天井部６８ｄと、該天井部６８ｄに隣接する側壁部６８ｃと、該側壁部６８ｃの端部に設けられた縁部６８ｂと、を有している。側壁部６８ｃは、電池蓋３に平行な導電板６３の電池缶４内方を向く面から電池缶４内方に向けて立ち上がる環状の側周壁である。天井部６８ｄは、ダイヤフラム６８の突起部６８ａに隣接する部分が、電池缶４の内方に向けて凸の曲面形状に形成された部分である。
【００４７】
天井部６８ｄは、電池蓋３に平行な面に対する傾斜が側壁部６８ｃの前記の傾斜よりも緩やかな曲面形状に形成されている。なお、図４Ａに示す断面において、側壁部６８ｃは直線状に形成されているが、外側に凸の曲線状に形成してもよい。この場合、側壁部６８ｃの曲率と天井部６８ｄとの曲率を異ならせてもよく、例えば、側壁部６８ｃの曲率が天井部６８ｄの曲率よりも小さくなるようにしてもよい。
【００４８】
ダイヤフラム６８は、図８Ｂに示す平面視で、電池容器２の長手方向に直線部分を有するレーストラック形状に形成され、電池容器２の長手方向に延びる形状を有している。ダイヤフラム６８の平面形状は、電池容器の短手方向の外形寸法よりも長手方向の外形寸法が大きく、電池容器２の長手方向に延びる形状であれば、例えば、電池容器２の短手方向に直線部分を有する長円形状、直線部分を有さない長円形、楕円形、その他の閉曲線に基づく形状であってもよい。なお、ダイヤフラム６８の平面形状は、電池容器２の短手方向に延びる部分が直線部分を有さない、外側に凸の曲線状または円弧状であることが好ましい。
【００４９】
ダイヤフラム６８は、電池缶４の内方へ向く凸形状の頂部の突起部６８ａが、正極集電板２１の基部２２に接続された開裂板２４の接合部２４ｄに接合されている。突起部６８ａは、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ダイヤフラム６８の頂部が電池容器２の内方に向けて段差状に突出することで形成され、平坦な頂面と周側壁を有する内側が空洞の有底筒状の部分である。突起部６８ａは、図８Ｂに示す平面視で、例えば、ダイヤフラム６８の形状に対応する長円形、レーストラック形状、または楕円形等、電池容器２の長手方向に延びる形状に形成されている。
【００５０】
図４Ｂに示すように、突起部６８ａの頂面は、環状溝２４ｃに囲まれた接合部２４ｄとその外側の薄肉部２４ｂに接し、接合部２４ｄに接合されている。図７Ａに示す例において、突起部６８ａは、例えば、環状溝２４ｃの全周に亘って環状溝２４ｃの外側で薄肉部２４ｂと接するようにすることができる。図７Ｂに示す例において、突起部６８ａは、例えば、環状溝２４ｃの各辺の外側で薄肉部２４ｂと接するようにすることができる。図７Ｃに示す例において、突起部６８ａは、例えば、環状溝２４ｃの直線部分の外側で薄肉部２４ｂと接し、環状溝２４ｃの円弧状の部分の内側で接合部２４ｄに接するようにすることができる。
【００５１】
突起部６８ａの頂面には、接合部２４ｄに当接する段差部６８ｅが形成されている。段差部６８ｅは、突起部６８ａの頂面から電池容器２の内方に段差状に突出した部分である。段差部６８ｅと突起部６８ａの頂面との間の段差の高さは、突起部６８ａの頂面が接合部２４ｄの外側の薄肉部２４ｂに接した状態で、薄肉部２４ｂが電池容器２内方に向けて僅かに弾性変形して、接合部２４ｄが段差部６８ｅに所定の面圧で密着する高さに設定される。段差部６８ｅと突起部６８ａの頂面との間の段差の高さは、例えば１００μｍ以下に設定することができる。段差部６８ｅの平面形状は、環状溝２４ｃの外側にはみ出さない形状であれば特に限定されないが、例えば、環状溝２４ｃの平面形状に沿った形状、または、接合部２４ｄの平面形状に対応した形状にすることができる。
【００５２】
突起部６８ａの頂面の段差部６８ｅは、接合部２４ｄに、所定の面圧で接した状態で、例えばレーザ溶接、抵抗溶接または超音波溶接によって接合される。突起部６８ａと接合部２４ｄとの間の溶接線ＷＬは、図７Ａに示すように、電池容器２の長手方向に沿う直線状であってもよく、図７Ｂに示すように、電池容器２の長手方向に延びる環状であってもよい。また、図７Ｃに示すように、電池容器２の長手方向に沿って、突起部６８ａと接合部２４ｄとの間に複数の溶接点ＷＰを設けてもよい。この場合、接合部２４ｄの長手方向両端の環状溝２４ｃが湾曲した部分または円弧状に形成された部分の近傍に溶接線ＷＬまたは溶接点ＷＰを設けることが好ましい。
【００５３】
図４Ａに示すように、電池容器２外方側のダイヤフラム６８の開口の縁部６８ｂは、導電板６３に接合されている。
【００５４】
導電板６３は、接続端子６２を貫通させる貫通孔を有する平板状の部材であり、例えば、図５に示すように、ダイヤフラム６８の平面形状に対応する平面形状を有している。図４Ａに示すように、導電板６３は電池蓋３の下面に絶縁部材６５を介して配置され、正極外部端子６１から延びる接続端子６２によって電池蓋３にかしめ固定され、電池容器２の内部に配置されている。導電板６３の電池缶４の内方に向く面は、突起などを有さない平坦な面であり、ダイヤフラム６８の縁部６８ｂを係合させる環状の係合溝６３ａが形成されている。
【００５５】
ダイヤフラム６８は、縁部６８ｂの径方向外側に折り曲げられたフランジ状の部分を導電板６３の係合溝６３ａに係合させた状態で、例えばレーザ溶接、抵抗溶接または超音波溶接によって導電板６３に接合される。ダイヤフラム６８の突起部６８ａが開裂板２４の接合部２４ｄに接合され、縁部６８ｂが導電板６３に接合されることで、開裂板２４と導電板６３がダイヤフラム６８を介して電気的に接続されている。導電板６３には、正極外部端子６１から延びる接続端子６２が接続されている。
【００５６】
前述のように、正極外部端子６１は、絶縁部材６４を介して電池蓋３の上面に固定され、電池容器２の外部に配置される。正極外部端子６１は、電池容器２の長手方向に伸びる平板状に形成され、電池容器２の長手方向中央側の端部に接続端子６２が接続されている。接続端子６２は、例えば、正極外部端子６１と一体的に設けられている。
【００５７】
接続端子６２は、電池蓋３を貫通する中心軸線に沿って延びる筒状の部材である。接続端子６２は、中心軸線に沿う貫通孔６２ｂを有する円筒状に設けられ、正極外部端子６１に接続された基部の外径よりも、電池容器２の内方に延びる先端部の外径が小さくなっている。接続端子６２は、正極外部端子６１から電池容器２の内方に延びて電池蓋３の貫通孔を貫通し、先端部が電池容器２の内部に配置された導電板６３の貫通孔を貫通し、先端がかしめられてかしめ部６２ａが設けられている。
【００５８】
これにより、接続端子６２は、絶縁部材６４，６５を介在させて、正極外部端子６１、電池蓋３、および導電板６３を一体的に固定すると共に、正極外部端子６１と導電板６３とを電気的に接続している。また、ダイヤフラム６８の縁部６８ｂが導電板６３に接合されることで、電池容器２の内部空間から隔絶されたダイヤフラム６８と導電板６３との間の空間が、接続端子６２の貫通孔６２ｂによって電池容器２の外部空間と連通している。
【００５９】
正極外部端子６１は、絶縁部材６４を介して電池蓋３の上面に配置され、電池蓋３と電気的に絶縁されている。絶縁部材６４は、正極外部端子６１を係合させる凹部６４ａと、電池蓋３の貫通孔を露出させる開口部６４ｂを有している。接続端子６２と電池蓋３とは、ガスケット６６によって電気的に絶縁されている。ガスケット６６は、筒状に形成され、一端に径方向に拡がるフランジ状の部分が設けられている。絶縁部材６４およびガスケット６６は、例えば、絶縁性の樹脂材料によって製作されている。
【００６０】
以上の構成によって、正極集電板２１と、正極外部端子６１とは、開裂板２４、ダイヤフラム６８、導電板６３および接続端子６２を介して電気的に接続されている。すなわち、正極集電板２１と正極外部端子６１との間の電流経路は、開裂板２４、ダイヤフラム６８、導電板６３および接続端子６２によって構成され、主に開裂板２４とダイヤフラム６８によって構成される電流遮断部６０は、該電流経路に配置されている。なお、正極集電板２１、開裂板２４、ダイヤフラム６８、導電板６３、接続端子６２、および正極外部端子６１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ている。
【００６１】
図４Ａに示す各部材は、例えば、以下の手順によって組立てることができる。まず、電池蓋３の上面に絶縁部材６４およびガスケット６６を位置合わせして配置し、絶縁部材６４の開口部６４ｂに電池蓋３の貫通孔を露出させ、ガスケット６６の筒状の部分を電池蓋３の貫通孔に挿入する。次に、接続端子６２をガスケット６６の筒状の部分に挿通して電池蓋３の貫通孔を貫通させ、正極外部端子６１を絶縁部材６４の凹部に係合させる。
【００６２】
次に、電池蓋３の下面に絶縁部材６５を位置合せして配置し、絶縁部材６５の貫通孔に接続端子６２の先端部を挿通させる。さらに、接続端子６２の先端部を導電板６３の貫通孔に挿通させ、先端が拡径するように塑性変形させてかしめ部６２ａを形成する。これにより、正極外部端子６１、絶縁部材６４，６５、電池蓋３、ガスケット６６、および導電板６３が一体的にかしめ固定される。また、正極外部端子６１と導電板６３は接続端子６２によって電気的に接続され、絶縁部材６４，６５およびガスケット６６によって電池蓋３と電気的に絶縁される。
【００６３】
次に、導電板６３の係合溝６３ａにダイヤフラム６８の縁部６８ｂを係合させて溶接し、電池蓋３の下面の絶縁部材６５の固定用凸部６５ａを正極集電板２１の基部２２と開裂板２４の固定孔に挿入して熱溶着する。また、ダイヤフラム６８の突起部６８ａの頂面を開裂板２４の接合部２４ｄに溶接する。これにより、正極集電板２１が絶縁部材６５およびダイヤフラム６８を介して電池蓋３に一体的に固定される。また、正極集電板２１と導電板６３が開裂板２４およびダイヤフラム６８を介して電気的に接続されると共に、正極集電板２１が絶縁部材６５によって電池蓋３と電気的に絶縁される。
【００６４】
図示は省略するが、負極外部端子７１にも正極外部端子６１と同様の接続端子が接続されているが、負極側に開裂板、導電板およびダイヤフラムは配置されていない。負極側では、負極外部端子７１から延びる接続端子の先端を、ガスケットおよび負極集電板３１の基部の貫通孔に挿通させる。さらに、接続端子の先端をかしめてかしめ部を形成することで、負極外部端子７１、絶縁部材７４，７５、ガスケット、電池蓋３および負極集電板３１が一体にかしめ固定される。また、負極外部端子７１と負極集電板３１は、接続端子によって電気的に接続され、絶縁部材およびガスケットによって電池蓋３と電気的に絶縁される。
【００６５】
以上により、図２に示す蓋組立体１０が構成され、さらに捲回電極群４０の捲回軸方向両端の箔露出部４１ｂ，４２ｂを束ねて、正極、負極集電板２１，３１の接合片２１ａ，３１ａに接合することで、発電要素５０が構成される。発電要素５０を電池缶４の開口部４ａから電池缶４の内部に挿入し、電池缶４の開口部４ａに電池蓋３を溶接し、注液孔１１から電池容器２の内部に非水電解液を注入し、注液孔１１に注液栓を溶接して電池容器２を密閉することで、図１に示す角形二次電池１が得られる。
【００６６】
次に、本実施の形態の角形二次電池１の作用について説明する。
【００６７】
角形二次電池１は、図４Ａに示すように、ダイヤフラム６８と導電板６３との間の空間が、接続端子６２の貫通孔６２ｂによって電池容器２の外部の空間と連通している。そのため、例えば、過充電、過昇温、または外力による破損によって電池容器２の内部の圧力が上昇すると、ダイヤフラム６８の電池容器２内方を向く面に作用する圧力が、電池容器２外方を向く面に作用する圧力よりも高くなる。これにより、ダイヤフラム６８には、ダイヤフラム６８を電池容器２内方から外方に向けて変形させる応力が作用するが、所定の圧力に達するまでは、ダイヤフラム６８の電池容器２の内方へ向く凸形状が概ね維持される。
【００６８】
電池容器２の内圧がさらに上昇して、予め設定された所定の圧力に達すると、ダイヤフラム６８は、電池容器２外方に向けて、例えば座屈するようにして凹状に塑性変形する。このとき、ダイヤフラム６８は、頂部の突起部６８ａが開裂板２４の接合部２４ｄに接合されているので、接合部２４ｄに電池容器２外方へ向く応力が作用する。すると、接合部２４ｄの周囲の環状溝２４ｃに応力が集中し、環状溝２４ｃを起点として薄肉部２４ｂが破断する。これにより、開裂板２４とダイヤフラム６８との接続が断たれ、正極集電板２１と導電板６３との間の電流経路が遮断されることで、捲回電極群４０と正極外部端子６１との間の電流経路が遮断され、角形二次電池１の安全性が確保される。また、ダイヤフラム６８が凹状に塑性変形することで、再度、開裂板２４に接触することが防止される。
【００６９】
ここで、ダイヤフラムが従来のように平坦な平板状に形成され、平面形状が真円形であった場合、薄型の角形二次電池においては、ダイヤフラムの直径が電池容器２の短手方向の寸法によって制限されて表面積を十分に確保できないことがある。この場合、電池容器２の内圧上昇時にダイヤフラムに作用する圧力が小さくなる。そのため、予め設定された所定の内圧で、開裂板２４の薄肉部２４ｂを破断させることができず、電池容器２の内圧が所定の内圧を超えて上昇する虞がある。電池容器２の内圧が所定の圧力まで上昇したときに薄肉部２４ｂを確実に破断するためには、例えば環状溝２４ｃを深くするなどして、薄肉部２４ｂの強度を低下させざるを得ない。しかし、薄肉部２４ｂの強度を低下させると、振動や衝撃などの外部要因によって薄肉部２４ｂが破断して、角形二次電池１の電流遮断部が誤作動を起こし、または品質が劣化する虞がある。
【００７０】
これに対し、本実施の形態の角形二次電池１において、ダイヤフラム６８は、図８Ｂに示すように、電池容器２の長手方向の寸法が電池容器２の短手方向の寸法よりも大きくされ、平面視で電池容器２の長手方向に延びる形状に形成されている。そのため、本実施形態のダイヤフラム６８は、電池容器２の長手方向の寸法を調節することで、薄型の角形二次電池１においても必要に応じて表面積を増加させることができる。これにより、ダイヤフラム６８の電池容器２の内方側の面が内圧によって受ける圧力を増加させ、ダイヤフラム６８の変形時に開裂板２４の接合部２４ｄに対して十分な応力を作用させることができる。したがって、例えば、環状溝２４ｃを浅くし、または薄肉部２４ｂの肉厚を厚くして、薄肉部２４ｂの強度を上げることができ、振動や衝撃などの外部要因によって薄肉部２４ｂが破断することを防止できる。よって、本実施の形態によれば、耐振動性、耐衝撃性に優れ、電池容器４の内圧上昇時に電流経路を確実に安定して遮断することができる角形二次電池１を得ることができる。
【００７１】
また、ダイヤフラム６８は椀形に形成され、電池容器２の内方へ向く凸形状に形成されていることから、ダイヤフラム６８が平坦な平板状に形成されている場合と比較して、ダイヤフラム６８を電池容器２外方へ向けて変形させる圧力に対するダイヤフラム６８の強度を上昇させることができる。したがって、ダイヤフラム６８が所定の内圧よりも低い圧力で変形するような電流遮断部６０の誤作動を防止することができる。
【００７２】
また、ダイヤフラム６８は、頂部の突起部６８ａが接合部２４ｄに接合されている。このように、ダイヤフラム６８が頂部に突起部６８ａを有することで、ダイヤフラム６８の頂部が突起部６８ａの側周壁によって補強され、突起部６８ａの頂面を接合部２４ｄに所定の面圧で押し付けた状態で、突起部６８ａの頂面と接合部２４ｄとを接合することができる。
【００７３】
さらに、突起部６８ａの頂面に、接合部２４ｄに当接する段差部６８ｅを形成することで、薄肉部２４ｂが電池容器２内方に向けて僅かに弾性変形して、接合部２４ｄが段差部６８ｅに所定の面圧で密着する。このように突起部６８ａの頂面を接合部２４ｄに所定の面圧で押し付けた状態で、突起部６８ａの頂面と接合部２４ｄとを接合することで、突起部６８ａの頂面と接合部２４ｄとの接合強度を向上させることができる。
【００７４】
また、ダイヤフラム６８の突起部６８ａは、平面視で電池容器２の長手方向に延びる形状を有している。これにより、突起部６８ａの平面形状をダイヤフラム６８の外形に対応させ、突起部６８ａと縁部６８ｂとの間に比較的変形が容易な部分を十分に確保することができる。したがって、ダイヤフラム６８が頂部の突起部６８ａによって補強されても、電池容器２の内圧が所定の圧力に達したときに、ダイヤフラム６８を電池缶４の内方から外方に向けて容易に変形させることが可能になる。
【００７５】
また、正極集電板２１の基部２２に接続された開裂板２４は、接合部２４ｄと、接合部２４ｄの周囲に厚さ方向に凹設された環状溝２４ｃを備え、ダイヤフラム６８の突起部６８ａは接合部２４ｄに接合されている。そのため、ダイヤフラム６８の変形時に薄肉部２４ｂの環状溝２４ｃに応力を集中させ、環状溝２４ｃを起点として薄肉部２４ｂを容易かつ確実に破断させることができる。
【００７６】
なお、開裂板２４の強度によっては、凹部２４ａや薄肉部２４ｂを設けず、開裂板２４に、直接、接合部２４ｄと環状溝２４ｃを設けても、同様の効果を得ることができる。また、ダイヤフラム６８の変形によって、ダイヤフラム６８と正極集電板２１との間の電流経路を遮断可能であれば、環状溝２４ｃは必ずしも設ける必要はない。
【００７７】
また、ダイヤフラム６８の突起部６８ａは、接合部２４ｄおよび環状溝２４ｃの外側で薄肉部２４ｂに接している。そのため、ダイヤフラム６８の突起部６８ａの頂面を接合部２４ｄに押し付けて接合する際に、接合部２４ｄおよび環状溝２４ｃの外側の薄肉部２４ｂでダイヤフラム６８の突起部６８ａの頂面を支持し、環状溝２４ｃの底部の脆弱部に過度な圧力が作用することを防止できる。また、接合部２４ｄの周囲の脆弱部が局所的に振動することが防止されるだけでなく、当該脆弱部に局所的な衝撃力が作用することも防止される。これにより、接合部２４ｄの周囲の脆弱部の強度低下を抑制し、脆弱部が意図せず破断することを防止できる。したがって、電流遮断部６０の誤作動を防止し、角形二次電池１の耐振動性、耐衝撃性を向上させることができる。
【００７８】
また、環状溝２４ｃは、電池容器２の長手方向に延びる環状に形成されている。これにより、ダイヤフラム６８の突起部６８ａを環状溝２４ｃの内側の接合部２４ｄに溶接する際に、電池容器２の長手方向に沿ったより広い範囲に溶接線ＷＬ、溶接点ＷＰを形成して、ダイヤフラム６８と接合部２４ｄとの接合強度を向上させることができる。また、環状溝２４ｃの形状をダイヤフラム６８の突起部６８ａの形状に対応させ、溶接線ＷＬ、溶接点ＷＰを環状溝２４ｃに近付けることで、環状溝２４ｃをより破断させやすくすることができる。
【００７９】
ここで、環状溝２４ｃの電池容器２の長手方向に延びる部分の溝深さが他の部分の溝深さよりも深い場合には、電池容器２の内圧が所定の圧力に達したときに、より容易かつ確実に環状溝２４ｃの底部の脆弱部を破断させることができる。具体的には、図７Ａに示すように、環状溝２４ｃは、電池容器２の長手方向両端の曲線部分の溝深さよりも、その間の直線部分の溝深さを深くする。この場合、ダイヤフラム６８の変形時には、まず、環状溝２４ｃの長手方向両端に大きな応力が作用して曲線部分が破断し、その後、直線部分が破断する。そのため、環状溝２４ｃの曲線部分の溝深さを浅くして強度を確保することで、電池容器２の内圧が所定の圧力に達する前に環状溝２４ｃが破断することを防止できる。また、環状溝２４ｃの直線部分の溝深さを曲線部分よりも深くすることで、内圧が所定の圧力に達して曲線部分が破断した後は、直線部分を容易に破断させることができる。したがって、電池容器２の内圧上昇時に電流経路を確実に安定して遮断することができる。
【００８０】
また、ダイヤフラム６８は、少なくとも突起部６８ａに隣接する部分が、電池缶４内方に向けて凸の曲面形状に形成されている。これにより、当該部分が平面状に形成されている場合と比較して、電池容器２の内圧が所定の圧力に達するまで、当該部分の変形に対する強度を向上させることができる。また、当該部分の表面積を増加させて、電池容器２の内圧が所定の圧力に達してダイヤフラム６８が変形する際に接合部２４ｄに作用する応力を増加させ、電流経路を確実に安定して遮断することができる。
【００８１】
また、ダイヤフラム６８は、電池容器２の内方側から外方側に、突起部６８ａと、該突起部６８ａに隣接する天井部６８ｄと、該天井部６８ｄに隣接する側壁部６８ｃとを有している。この天井部６８ｄは、電池蓋３に平行な面に対する傾斜が、側壁部６８ｃの電池蓋３に平行な面に対する傾斜よりも緩やかな曲面形状に形成されている。そのため、天井部６８ｄの曲率を調節することで、ダイヤフラム６８が変形する内圧の値を容易に調節することができ、電流遮断部６０によって正極外部端子６１と正極集電板２１との間の電流経路が遮断される電池容器２の内圧の値を容易に調節することができる。
【００８２】
さらに、側壁部６８ｃを有することで、導電板６３と天井部６８ｄとの間のスペースを確保し、このスペースに接続端子６２のかしめ部６２ａを収容して、ダイヤフラム６８とかしめ部６２ａとの当接を回避することができる。これにより、天井部６８ｄの表面積を増加させることができる。また、側壁部６８ｃを有することで、電池容器２の内圧が所定の圧力に達したときに、側壁部６８ｃと天井部６８ｄとの接続部において、ダイヤフラム６８を容易に変形させることができる。したがって、電池容器２の内圧が所定の圧力に達してダイヤフラム６８が変形する際に、接合部２４ｄに作用する応力を増加させ、正極外部端子６１と正極集電板２１との間の電流経路を確実に安定して遮断することができる。
【００８３】
また、角形二次電池１は、ダイヤフラム６８の縁部６８ｂに接合される導電板６３を備え、該導電板６３と正極外部端子６１とを電気的に接続する接続端子６２を備えている。これにより、導電板６３と開裂板２４との間に空間を形成し、この空間にダイヤフラム６８を配置することが可能になる。また、導電板６３とダイヤフラム６８の縁部６８ｂとを接合することで電池容器２の内部空間をダイヤフラム６８によって封止し、導電板６３とダイヤフラム６８との間の空間を接続端子６２の貫通孔によって外部と連通させることで、電池容器２の内圧上昇時に、ダイヤフラム６８を電池缶４の外方に向けて変形させることができる。
【００８４】
また、正極集電板２１と一体に形成された開裂板２４の材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることから、電池容器２の内圧が所定の圧力を超えて上昇したときに、銅などの比較的強度が高い他の金属と比較して、接合部２４ｄの周囲の環状溝２４ｃを破断させやすくすることができる。したがって、電池容器２の内圧が所定の圧力に達したときに、正極外部端子６１と正極集電板２１との間の電流経路を確実に安定して遮断することができる。
【００８５】
また、開裂板２４は、長手方向の両端が絶縁部材６５に固定され、固定された部分の間に環状溝２４ｃが設けられている。そのため、角形二次電池１に振動または衝撃が加えられて正極、負極集電板２１，３１に固定された捲回電極群４０が揺動した場合であっても、環状溝２４ｃに応力が作用することを抑制できる。したがって、振動、衝撃等の外部要因によって環状溝２４ｃの底部の脆弱部が破断することを防止できる。
【００８６】
また、ダイヤフラム６８の平面形状が電池容器２の短手方向に直線部分を有さない外側に凸の曲線状または円弧状である場合には、電池容器２の内圧が所定の圧力に達してダイヤフラム６８が変形する際に、電池容器２内方に向けて凸のダイヤフラム６８を電池容器２外方へ向けて反転するように変形させることが容易になる。
【００８７】
また、接続端子６２の先端のかしめ部６２ａは、かしめ部６２ａの外径よりも大きな外形の工具を用いて形成する。そのため、導電板６３が電池缶４内方を向く面に凸部等の構造物を有する場合には、導電板６３上の構造物が工具の障害となって、かしめ部６２ａの寸法を十分に確保できない場合がある。この場合、接続端子６２によって十分なかしめ強度を得られない虞がある。
【００８８】
これに対し、本実施の形態の角形二次電池１は、導電板６３の電池容器２内方に向く面が凸部を有さない平坦な面であることから、接続端子６２の先端をかしめてかしめ部６２ａを形成する際に、導電板６３上の構造物が工具の障害になることがない。したがって、かしめ部６２ａの寸法を十分に確保して、接続端子６２によるかしめ強度が低下することを防止できる。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態の角形二次電池１によれば、従来よりも耐振動性、耐衝撃性を向上させ、電池容器２の内圧上昇時に電流経路を確実に安定して遮断することができる。
【００９０】
なお、本実施の形態の角形二次電池１において、絶縁部材６５と正極集電板２１および開裂板２４とを、熱溶着によって一体に固定する場合について説明したが、絶縁部材６５に対する正極集電板２１および開裂板２４の固定は、ネジやリベットによる接合や、接着剤による接合であってもよい。これにより、より強固な接合を行うことができる。また、本実施の形態の角形二次電池１では、正極側に電流を遮断する構成を設けたが、負極側に同様の構成を設けることも可能である。
【００９１】
また、ダイヤフラム６８は、電池容器２の内方へ向く凸形状で、平面視で電池容器２の長手方向に延びる形状であれば、前述の形状に限定されない。以下、ダイヤフラム６８の変形例について、図８Ａおよび図８Ｂに対応する図９Ａおよび図９Ｂから図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて説明する。
【００９２】
（ダイヤフラムの変形例１）
前述の図８Ａおよび図８Ｂに示す例では、ダイヤフラム６８の側壁部６８ｃは、電池蓋３に平行な面に対して９０°以下の角度で傾斜していたが、図９Ａおよび図９Ｂに示す変形例１のダイヤフラム６８Ａは、側壁部６８ｃが電池蓋３に平行な面に垂直になっている。すなわち、側壁部６８ｃの電池蓋３に平行な面に対する傾斜角度は、９０°であってもよい。
【００９３】
本変形例のダイヤフラム６８Ａによれば、前述のダイヤフラム６８と同様の効果を得ることができるだけでなく、側壁部６８ｃとかしめ部６２ａとの当接を回避しつつ、天井部６８ｄの面積をさらに増加させることが可能になる。したがって、電池容器２の内圧が所定の圧力を超えて上昇してダイヤフラム６８Ａが変形する際に、接合部２４ｄの周囲の環状溝２４ｃの底部の脆弱部を破断させやすくして、電流経路を確実に安定して遮断することができる。
【００９４】
（ダイヤフラムの変形例２）
図１０Ａおよび図１０Ｂに示す変形例２のダイヤフラム６８Ｂは、縁部６８ｂと突起部６８ａとの間に側壁部６８ｃを有さず、縁部６８ｂから突起部６８ａまで連続する滑らかな曲面状の椀形に形成されている。これにより、図８Ａおよび図８Ｂに示すダイヤフラム６８と同様の効果を得られるだけでなく、ダイヤフラム６８Ｂの電池蓋３に垂直な方向の寸法を減少させることができる。
【００９５】
（ダイヤフラムの変形例３）
図１１Ａおよび図１１Ｂに示す変形例３のダイヤフラム６８Ｃは、平面形状が直線部分を有さない楕円形に形成されている。このように、ダイヤフラム６８Ｃの平面形状を滑らかな曲線のみで構成することで、電池容器２の内圧が所定の圧力に達してダイヤフラム６８Ｃが反転するように変形する際に、直線部分と曲線部分との接続部における曲率の急峻な変化がないことから、ダイヤフラム６８Ｃの変形が容易になる。したがって、ダイヤフラム６８Ｃが変形する際に、接合部２４ｄの周囲の環状溝２４ｃの底部の脆弱部を破断させやすくして、電流経路を確実に安定して遮断することができる。
【００９６】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。前述の実施形態は本発明を解りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されない。
【符号の説明】
【００９７】
１…角形二次電池、２…電池容器、２１…正極集電板（集電板）、２４ｃ…環状溝、２４ｄ…接合部、４０…捲回電極群、４１…正極電極、６１…正極外部端子（外部端子）、６２…接続端子、６２ａ…かしめ部、６３…導電板、６８…ダイヤフラム、６８ａ…突起部、６８ｂ…縁部、６８ｃ…側壁部、６８ｄ…天井部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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