(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する有底角筒形状の外装缶と、導電性を有し前記外装缶の開口部に配置される蓋とを具備し、前記外装缶と前記蓋とが溶接されて外装材が形成される二次電池であって、
セパレータを介して重ねられた正極及び負極が扁平形状に捲回され、前記外装材内に収容された電極群と、
前記電極群の一方から捲回軸方向に突出した第１の集電タブと、
前記電極群の他方から捲回軸方向に突出した第２の集電タブと、
前記外装材から突出するように設けられた第１の端子と、
前記外装材から突出するように設けられた第２の端子と、
前記外装缶内に設けられ、前記第１の端子と前記第１の集電タブとを接続する第１のリードと、
前記外装缶内に設けられ、前記第２の端子と前記第２の集電タブとを接続する第２のリードと、
前記電極群に外力が加えられた場合に前記第１のリードと前記第２のリードとを短絡させる短絡部材と、を具備し、
前記短絡部材は、前記外装材内でそれぞれ前記外装材と絶縁層を介して配され、前記第１のリードと接続され且つ前記捲回軸方向と平行な方向に前記第１のリードから延出した第１の延出部材と、前記第２のリードと接続され且つ前記捲回軸方向と平行な方向に前記第２のリードから延出した第２の延出部材と、を備え
前記絶縁層は、前記短絡部材と前記外装材との間に設けられた絶縁体、及び前記短絡部材と前記外装材との間に設けられた空隙を有し、
前記第１の延出部材及び前記第２の延出部材は、前記電極群が前記外力によって変形した場合に前記電極群の変形に応じて折曲されて前記空隙を横貫して前記外装材に接触するように形成されている
二次電池。
【請求項２】
前記蓋は、前記電極群の捲回軸方向及び厚さ方向に平行であり、且つ前記空隙に面した短絡面を具備し、
前記第１の延出部材及び前記第２の延出部材は、前記電極群の変形に応じて折曲されて前記空隙を横貫して前記短絡面に接触するように形成されている請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記絶縁体が厚さＴで設けられ、前記第１の延出部材及び前記第２の延出部材が前記絶縁体から前記空隙側に長さＬで延出するように形成された場合、Ｌ＞Ｔの関係にある請求項１または２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記短絡部材は、前記第１の延出部材を前記第１のリードより前記外装材から離れる方向に変位させて前記第１のリードに接続する第１の接続部と、前記第２の延出部材を前記第２のリードより前記外装材から離れる方向に変位させて前記第２のリードに接続する第２の接続部と、
を具備し、前記絶縁体の厚さをＴ、前記第１の延出部材及び前記第２の延出部材が前記絶縁体から空隙側に延出する長さをＬ、第１の延出部を延長した面と第１の接続部及び第２の延出部を延長した面と第２の接続部の成す角度をθとした場合、Ｌｓｉｎθ＞Ｔの関係であ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】
本発明の実施形態は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年二酸化炭素排出量の削減や、ガソリンのような化石燃料の枯渇の懸念などから、エネルギー源として二次電池を使用した自動車が実用化されて来ている。この二次電池としては、高出力、高エネルギー密度、小型軽量化、低価格などが求められるほか、安全性、耐久性の改善も必要不可欠である。
【０００３】
高エネルギー密度の自動車用二次電池としては、リチウムイオン二次電池が知られている。この高エネルギー密度リチウムイオン二次電池は、セパレータを介して積層された正極および負極が巻回された電極群を含む電極組立体を、有機電解液に含浸し電池缶に封入したものが典型的である。
【０００４】
二次電池は、外部からの力による損傷（圧壊）によって外装缶が変形し、外装缶内で電極群の正極の活物質と負極の活物質とが短絡することによって生じる熱暴走により発火に至る可能性がある。そこで、外力が二次電池に加えられた場合に電極群の正極の活物質と負極の活物質とが短絡する前に、活物質が付与されていない箇所で短絡させる二次電池がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６１４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電極群に外力が加えられた場合に電極群の正極の活物質と負極の活物質とが短絡する前に、より確実に活物質が付与されていない箇所で短絡させたいという課題がある。
【０００７】
上記の課題を解決するために、安全性の高い二次電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に係る二次電池は、外装缶と、蓋とが溶接されて外装材が形成される二次電池であって、電極群と、第１の集電タブと、第２の集電タブと、第１の端子と、第２の端子と、第１のリードと、第２のリードと、短絡部材と、を具備する。電極群は、セパレータを介して重ねられた正極及び負極が扁平形状に捲回され、外装材内に収容される。第１のリードは、外装缶内に設けられ、第１の端子と第１の集電タブとを接続する。第２のリードは、外装缶内に設けられ、第２の端子と第２の集電タブとを接続する。短絡部材は、電極群に外力が加えられた場合に第１のリードと第２のリードとを短絡させる。短絡部材は、第１の延出部材と、第２の延出部材と、を備える。第１の延出部材は、外装材内でそれぞれ外装材と絶縁層を介して配され、第１のリードと接続され且つ捲回軸方向と平行な方向に第１のリードから延出する。第２の延出部材は、第２のリードと接続され且つ捲回軸方向と平行な方向に第２のリードから延出する。絶縁層は、短絡部材と外装材との間に設けられた絶縁体、及び短絡部材と外装材との間に設けられた空隙を有する。第１の延出部材及び第２の延出部材は、電極群が外力によって変形した場合に電極群の変形に応じて折曲されて空隙を横貫して外装材に接触するように形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係る二次電池の電極組立体の構成例について説明する為の図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る二次電池の構成例について説明する為の図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の例について説明する為の図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の例について説明する為の図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の例について説明する為の図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の他の例について説明する為の図である。
【図７】図７は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の他の例について説明する為の図である。
【図８】図８は、一実施形態に係る二次電池の一部の断面の他の例について説明する為の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら説明する。  
図１は、一実施形態に係る電極組立体１０の構成例を示す。図２は、電極組立体１０が外装缶３０に収納された二次電池１の構成例を示す。
【００１１】
電極組立体１０は、電極群１１、正極集電タブ（第１の集電タブ）１２、負極集電タブ（第２の集電タブ）１３、蓋２０、正極端子（第１の端子）２２、負極端子（第２の端子）２３、ガスケット２４、正極リード（第１のリード）２６、及び負極リード（第２のリード）２７を備える。また、電解質が電極群１１に保持されている。なお、電解質は、例えば、非水電解質である。
【００１２】
二次電池１は、電極組立体１０、及び外装缶３０を備える。電極組立体１０を外装缶３０に収納し、蓋２０を外装缶３０に溶接し、外装缶３０内に有機電解液を注入することにより二次電池１が作製される。
【００１３】
電極群１１は、正極と、負極と、正極と負極との間に挟み込まれたセパレータと、が積層された積層体が捲回軸を中心に偏平形状に捲回されたものである。正極は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の長辺に平行な一端部からなる正極集電タブ１２と、少なくとも正極集電タブ１２の部分を除いて正極集電体に形成された正極材料層（正極活物質含有層）とを含む。一方、負極は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の長辺に平行な一端部からなる負極集電タブ１３と、少なくとも負極集電タブ１３の部分を除いて負極集電体に形成された負極材料層（負極活物質含有層）とを含む。
【００１４】
このような正極、セパレータ、及び負極は、正極集電タブ１２が電極群１１の捲回軸方向にセパレータから突出し、かつ負極集電タブ１３がこれとは反対方向にセパレータから突出するよう、正極及び負極の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極群１１は、一方の端面から渦巻状に捲回された正極集電タブ１２が電極群１１の捲回軸方向に突出し、かつ他方の端面から渦巻状に捲回された負極集電タブ１３が電極群１１の捲回軸方向に突出する状態になる。
【００１５】
なお、以下方向を示す場合、電極群１１の捲回軸方向と平行な方向をＸ方向、電極群１１の厚さ方向と平行な方向をＹ方向、方向ＸとＹとに垂直な方向をＺ方向と称する。
【００１６】
以下、正極、負極、セパレータ、及び非水電解質について説明する。  
正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。
【００１７】
負極は、負極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、チタン酸リチウムのようなリチウムチタン複合酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材又は異種材の積層物等を用いることができる。
【００１８】
セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。
【００１９】
電解液は、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させることにより調製された非水電解液が用いられる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。
【００２０】
蓋２０は、導電性を有する金属により形成されている。蓋２０は、導電性を有する有底角筒形状の外装缶３０の開口部とほぼ同じサイズで形成されており、少なくとも開口部を塞ぐことができるように形成されている。蓋２０は、導電性を有する有底角筒形状の外装缶３０の開口部に配置されて外装缶３０に溶接される。このように蓋２０と外装缶３０とが溶接されることにより、電極組立体１０を封入した外装材が形成される。蓋２０は、正極端子２２を通過させる孔と、負極端子２３を通過させる孔と、を備える。蓋２０は、孔に設置される絶縁部材であるガスケット２４を介して正極端子２２及び負極端子２３をそれぞれ固定する。
【００２１】
蓋２０は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成することができる。アルミニウム合金としては、マンガン、鉄、銅、ケイ素、亜鉛等の元素を含む合金が好ましい。
【００２２】
正極端子２２及び負極端子２３は、外部に二次電池１の電極群１１に蓄えられた電力を供給する為のインタフェースである。正極端子２２及び負極端子２３は、蓋２０から突出するように設けられている。正極端子２２は、正極リード２６を介して正極集電タブ１２に電気的に接続されている。また、負極端子２３は、内部の負極リード２７を介して負極集電タブ１３に電気的に接続されている。
【００２３】
正極リード２６は、正極端子２２と正極集電タブ１２とを接続する。例えば、正極リード２６の一部が正極端子２２として形成されており、正極リード２６の端部が正極集電タブ１２に接続されている構成であってもよい。負極リード２７は、負極端子２３と負極集電タブ１３とを接続する。例えば、負極リード２７の一部が負極端子２３として形成されており、負極リード２７の端部が負極集電タブ１３に接続されている構成であってもよい。
【００２４】
正極リード２６は、接続されている正極端子２２が蓋２０にかしめられることにより、蓋２０に固着される。負極リード２７は、接続されている負極端子２３が蓋２０にかしめられることにより、蓋２０に固着される。上記のように、正極リード２６が正極端子２２と正極集電タブ１２と接続され、負極リード２７が負極端子２３と負極集電タブ１３と接続されることにより、電極組立体１０が作製される。
【００２５】
負極活物質に炭素系材料が使用されたリチウムイオン二次電池の場合、正極端子２２は、一般的に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用される。また、負極端子２３は、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。また、負極活物質にチタン酸リチウムが使用された場合は、上記の金属に加えて負極端子２３にアルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用されていてもよい。正極端子２２及び負極端子２３にアルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用された場合、正極集電タブ１２、負極集電タブ１３、正極リード２６、及び負極リード２７は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から形成されていることが望ましい。例えば、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金が使用される。
【００２６】
外装缶３０は、導電性を有する有底角筒形状の金属により形成されている。外装缶３０は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成することができる。アルミニウム合金としては、マンガン、鉄、銅、ケイ素、亜鉛等の元素を含む合金が好ましい。外装缶３０の板厚は、１ｍｍ以下にすることができ、０．２〜０．７ｍｍであることがより好ましい。
【００２７】
上記のように作製された電極組立体１０を電極群１１を先頭にして外装缶３０の開口部に対してＺ方向で緩挿する。さらに、蓋２０が外装缶３０の開口部に接触している状態で蓋２０の側縁部と外装缶の開口部の一部とを例えばレーザ溶接などの溶接方法により溶接する。この結果、蓋２０と外装缶３０とにより外装材内に電極組立体１０が封入される。さらに、外装材内に有機電解液を注入して二次電池１が使用可能な状態になる。
【００２８】
図３は、図２の二次電池１をＡＡ線で切断した場合の断面図の例を示す。  
正極リード２６及び負極リード２７は、それぞれ絶縁体２８または空隙２９により形成される絶縁層を介して蓋２０の内面側に固着されている。絶縁体２８は、絶縁部材であり、例えば絶縁性の樹脂などにより形成される。空隙２９は、正極リード２６及び負極リード２７と蓋２０との間に設けられた空間である。即ち、空隙２９と対向する位置では、蓋２０の内面が露出している状態になっている。図３の例によると、絶縁体２８は、厚さＴで形成されている。また、空隙２９も絶縁体２８と同様に蓋２０と、正極リード２６または負極リード２７とがＴの距離だけ離間するように形成されている。即ち、空隙２９または絶縁体２８により形成された絶縁層がＺ方向に厚さＴで形成されている。
【００２９】
正極リード２６は、リード部（第１のリード部）２６ａ、及び延出部（第１の延出部）２６ｂを備える。リード部２６ａは、正極端子２２と正極集電タブ１２とを電気的に接続する部材である。リード部２６ａは、正極端子２２が接続されている位置から電極群１１側に向かってＺ方向に延出している。この結果、リード部２６ａは、電極群１１の正極集電タブ１２の近傍に配置される。さらに、リード部２６ａは、正極集電タブ１２と溶接されることにより、正極集電タブ１２及び電極群１１の正極に電気的に接続される。延出部２６ｂは、正極端子２２が接続されている位置から負極端子２３側に向かってＸ方向に延出している。なお、延出部２６ｂは、正極端子２２が接続されている位置から負極端子２３側に向かってＸ方向に延出している。図３の例よると、延出部２６ｂは、絶縁体２８の端部と接触する位置から空隙２９側に向かって長さＬで延出するように形成されている。
【００３０】
負極リード２７は、リード部（第２のリード部）２７ａ、及び延出部（第２の延出部）２７ｂを備える。リード部２７ａは、負極端子２３と負極集電タブ１３とを電気的に接続する部材である。リード部２７ａは、負極端子２３が接続されている位置から電極群１１側に向かってＺ方向に延出している。この結果、リード部２７ａは、電極群１１の負極集電タブ１３の近傍に配置される。さらに、リード部２７ａは、負極集電タブ１３と溶接されることにより、負極集電タブ１３及び電極群１１の負極に電気的に接続される。延出部２７ｂは、負極端子２３が接続されている位置から正極端子２２側に向かってＸ方向に延出している。なお、延出部２７ｂは、負極端子２３が接続されている位置から正極端子２２側に向かってＸ方向に延出している。図３の例よると、延出部２７ｂは、絶縁体２８の端部と接触する位置から空隙２９側に向かって長さＬで延出するように形成されている。
【００３１】
延出部２６ｂ及び延出部２７ｂは、二次電池１に外力が加えられて外装材としての蓋２０が変形した場合に蓋２０の内面に接触するように形成されている。また、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂは、二次電池１に外力が加えられて電極群１１が変形した場合に電極群１１により折曲されて蓋２０に接触するように形成されている。
【００３２】
電極群１１は、捲回軸に直交する面、即ちタブが設けられている面より、捲回軸と平行な側面の方が剛性が低い。この為、電極群１１に外力が加えられた場合、電極群１１は、タブが設けられている面に対して側面の方が変形しやすい。即ち、電極群１１は、外力が加えられた場合にＸ方向よりＹ方向またはＺ方向に変形しやすい。なお、外装缶３０に収納されている場合、外装缶３０の内面により電極群１１のＹ方向への変形が抑制される為、電極群１１は、Ｚ方向で且つ空間が設けられている蓋２０側に向かって変形しやすい。そこで、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂは、図４に示されるように電極群１１が蓋２０側に向かって変形した場合に電極群１１の変形に応じて折曲されて空隙２９を横貫して外装材である蓋２０の内面に接触するように形成されている。
【００３３】
延出部２６ｂ及び延出部２７ｂが外装材に接触した場合、外装材を介して正極リード２６と負極リード２７とを短絡させることができる。この結果、二次電池１の圧壊時に電力が蓄えられた状態で正極活物質と負極活物質とが短絡することを防ぐことができる。即ち、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂは、外装材または電極群１１に外力が加えられた場合に正極リード２６と負極リード２７とを短絡させる短絡部材として機能する。
【００３４】
即ち、二次電池１は、外装材内でそれぞれ外装材と絶縁層を介して配され、正極リードと接続され且つ電極群１１の捲回軸方向と平行な方向に正極リード２６から延出した延出部２６ｂと、負極リードと接続され且つ電極群１１の捲回軸方向と平行な方向に負極リード２７から延出した延出部２７ｂとを備える。さらに、上記の絶縁層は、短絡部材としての延出部２６ｂ及び延出部２７ｂと蓋２０との間に設けられた絶縁体２８、並びに延出部２６ｂ及び延出部２７ｂと蓋２０との間に設けられた空隙２９を備える。なお、蓋２０は、電極群１１の捲回軸方向及び厚さ方向、即ちＸ方向及びＹ方向に平行であり、且つ空隙２９に面した短絡面を備える。延出部２６ｂ及び延出部２７ｂは、電極群１１に外力が加えられて変形した場合、電極群１１の変形に応じて折曲されて空隙２９を横貫して蓋２０の短絡面に接触するように形成されている。
【００３５】
さらに、図５に示されるように、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂの長さＬが少なくともＬ＞Ｔを満たす長さであれば、電極群１１の変形に応じて蓋２０に延出部２６ｂ及び延出部２７ｂが接触することができる。また、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂが蓋２０に接触する際に蓋２０に対して角度φを成す場合でも、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂは、Ｌｓｉｎφ＞Ｔの関係を満たす長さＬで形成されていれば、電極群１１の変形に応じて蓋２０に延出部２６ｂ及び延出部２７ｂが接触することができる。
【００３６】
図６及び図７は、図２の二次電池１をＡＡ線で切断した場合の断面図の他の例を示す。なお、図３乃至図５の例で示した構成と同じ構成には同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。  
図６に示すように、正極リード２６がリード部２６ａ及び延出部２６ｂに加えて接続部２６ｃを備え、負極リード２７がリード部２７ａ及び延出部２７ｂに加えて接続部２７ｃを備える点が図３乃至図５の例と異なる。
【００３７】
接続部２６ｃは、延出部２６ｂをリード部２６ａの正極端子２２が接続されている位置より蓋２０から離れる方向に変位させてリード部２６ａに接続する部材である。また、接続部２７ｃは、延出部２７ｂをリード部２７ａの負極端子２３が接続されている位置より蓋２０から離れる方向に変位させてリード部２７ａに接続する部材である。
【００３８】
接続部２６ｃは、リード部２６ａの蓋２０と平行な面に対してθの角度を成すようにリード部２６ａに一端が接続されている。また、接続部２６ｃの他端には、リード部２６ａと接続部２６ｃの一端とが成す角度θを打ち消す角度で延出部２６ｂが接続されている。即ち、延出部２６ｂは、接続部２６ｃの端部から蓋２０と平行な方向に長さＬだけ延出している。
【００３９】
接続部２７ｃは、リード部２７ａの蓋２０と平行な面に対してθの角度を成すようにリード部２７ａに一端が接続されている。また、接続部２７ｃの他端には、リード部２７ａと接続部２７ｃの一端とが成す角度θを打ち消す角度で延出部２７ｂが接続されている。即ち、延出部２７ｂは、接続部２７ｃの端部から蓋２０と平行な方向に長さＬだけ延出している。
【００４０】
接続部２６ｃ及び接続部２７ｃは、図７に示されるように電極群１１が蓋２０側に向かって変形して延出部２６ｂ及び２６ｃに対してＺ方向に力が加わった場合に折曲するように構成されている。接続部２６ｃ及び接続部２７ｃは、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂより剛性が低く形成されている。例えば、接続部２６ｃのリード部２６ａとの接続位置、及び接続部２７ｃのリード部２７ａとの接続位置がそれぞれ最も折曲しやすいように形成されている。このように構成されている場合、変形した電極群１１が延出部２６ｂ及び延出部２７ｂに当接した場合に接続部２６ｃ及び接続部２７ｃがＺ方向に折曲され、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂが空隙２９を横貫して蓋２０の短絡面に接触する。この結果、正極リード２６と負極リード２７とを短絡させることができる。
【００４１】
さらに、図７に示されるように、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂの長さＬは、蓋２０に接触する際に蓋２０と延出部２６ｂ及び延出部２７ｂとが成す角度がθとなるような長さで形成されている。即ち、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂの長さＬは、接続部２６ｃ及び２７ｃがリード部２６ａ及びリード部２７ａとの接続位置からそれぞれ角度θだけ折曲された場合に延出部２６ｂ及び延出部２７ｂの端部がそれぞれ蓋２０に接触するように形成されている。この場合も、図３乃至図５の例と同様にＬｓｉｎθ＞Ｔの関係を満たすように延出部２６ｂ及び延出部２７ｂ並びに接続部２６ｃ及び接続部２７ｃが形成されていれば、電極群１１の変形に応じて延出部２６ｂ及び延出部２７ｂが蓋２０に接触することができる。
【００４２】
また、例えば、図８に示されるように接続部２６ｃとリード部２６ａとの接続位置２６ｅ、及び接続部２７ｃのリード部２７ａとの接続位置２７ｅにそれぞれ切欠き２６ｄ及び切欠き２７ｄが形成されていてもよい。切欠き２６ｄ及び切欠き２７ｄは、正極リード２６及び負極リード２７を形成する部材が一部削られることによって形成される。切欠き２６ｄ及び切欠き２７ｄが形成された接続位置２６ｅ及び接続位置２７ｅは、リード部２６ａ及びリード部２７ａ、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂ、並びに接続部２６ｃ及び接続部２７ｃに比べて剛性が低く形成されている。この為、変形した電極群１１が延出部２６ｂ及び延出部２７ｂに当接した場合に接続位置２６ｅ及び接続位置２７ｅが延出部２６ｂ及び延出部２７ｂ、並びに接続部２６ｃ及び接続部２７ｃより先に変形する。この結果、図７の例と同様に接続部２６ｃ及び接続部２７ｃがＺ方向に折曲され、延出部２６ｂ及び延出部２７ｂが空隙２９を横貫して蓋２０の短絡面に接触する。この結果、正極リード２６と負極リード２７とを短絡させることができる。
【００４３】
上記のように構成された二次電池１は、電極群１１が変形した場合に電極群１１と当接する位置に設けられ、正極リード２６及び負極リード２７のリード部２６ａ及びリード部２７ａに接続された短絡部材を備える。短絡部材が電極群１１の変形によって折曲して蓋２０の内面に接触することにより正極リード２６と負極リード２７とが外装材内で短絡する。これにより、正極活物質が付与されている箇所と負極活物質が付与されている箇所での短絡を防ぐことができ、安全性の高い二次電池を提供することができる。
【００４４】
またさらに、上記のように構成された二次電池１は、外装材の外部に短絡部材を配する必要が無く、短絡部材がリードの一部として形成されている為、組立が容易になる。またさらに、外装材の外部に短絡部材が設けられていない為、短絡部材に対する直接の衝撃により誤って正極リード２６と負極リード２７とを短絡させることを防ぐことができる。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の当初の特許請求の範囲に記載された事項を付記する。
［１］導電性を有する有底角筒形状の外装缶と、導電性を有し前記外装缶の開口部に配置される蓋とを具備し、前記外装缶と前記蓋とが溶接されて外装材が形成される二次電池であって、
セパレータを介して重ねられた正極及び負極が扁平形状に捲回され、前記外装材内に収容された電極群と、
前記電極群の一方から捲回軸方向に突出した第１の集電タブと、
前記電極群の他方から捲回軸方向に突出した第２の集電タブと、
前記外装材から突出するように設けられた第１の端子と、
前記外装材から突出するように設けられた第２の端子と、
前記外装缶内に設けられ、前記第１の端子と前記第１の集電タブとを接続する第１のリードと、
前記外装缶内に設けられ、前記第２の端子と前記第２の集電タブとを接続する第２のリードと、
前記電極群に外力が加えられた場合に前記第１のリードと前記第２のリードとを短絡させる短絡部材と、
を具備する二次電池。
［２］前記短絡部材は、前記外装材内でそれぞれ前記外装材と絶縁層を介して配され、前記第１のリードと接続され且つ前記捲回軸方向と平行な方向に前記第１のリードから延出した第１の延出部材と、前記第２のリードと接続され且つ前記捲回軸方向と平行な方向に前記第２のリードから延出した第２の延出部材と、を具備する［１］に記載の二次電池。
［３］前記絶縁層は、前記短絡部材と前記外装材との間に設けられた絶縁体、及び前記短絡部材と前記外装材との間に設けられた空隙を有し、
前記第１の延出部材及び前記第２の延出部材は、前記電極群が前記外力によって変形した場合に前記電極群の変形に応じて折曲されて前記空隙を横貫して前記外装材に接触するように形成されている［２］に記載の二次電池。
［４］前記蓋は、前記電極群の捲回軸方向及び厚さ方向に平行であり、且つ前記空隙に面した短絡面を具備し、
前記第１の延出部材及び前記第２の延出部材は、前記電極群の変形に応じて折曲されて前記空隙を横貫して前記短絡面に接触するように形成されている［３］に記載の二次電池。
［５］前記絶縁体が厚さＴで設けられ、前記第１の延出部材及び前記第２の延出部材が前記絶縁体から前記空隙側に長さＬで延出するように形成された場合、Ｌ＞Ｔの関係にある［３］または［４］に記載の二次電池。
［６］前記短絡部材は、前記第１の延出部材を前記第１のリードより前記外装材から離れる方向に変位させて前記第１のリードに接続する第１の接続部と、前記第２の延出部材を前記第２のリードより前記外装材から離れる方向に変位させて前記第２のリードに接続する第２の接続部と、
を具備し、第１の延出部を延長した面と第１の接続部及び第２の延出部を延長した面と第２の接続部の成す角度をθとした場合、Ｌｓｉｎθ＞Ｔの関係であることを特徴とする［２］に記載の二次電池。
【符号の説明】
【００４６】
１…二次電池、１０…電極組立体、１１…電極群、１２…正極集電タブ、１３…負極集電タブ、２０…蓋、２２…正極端子、２３…負極端子、２４…ガスケット、２６…正極リード、２６ａ…リード部、２６ｂ…延出部、２６ｃ…接続部、２７…負極リード、２７ａ…リード部、２７ｂ…延出部、２７ｃ…接続部、２８…絶縁体、２９…空隙、３０…外装缶。
【図１】
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【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】
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