(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに収容された電極組立体と、
前記ケースの取付孔に設けられ、前記ケースの内外を連通する貫通孔を有する接続端子と、を備える蓄電装置において、
前記ケース内に収容され、前記電極組立体と前記接続端子とが電気的に接続された導通状態と、前記電極組立体と前記接続端子とが電気的に非接続となる非導通状態とに切換え可能に構成される電流遮断装置であって、
前記接続端子のケース内部側の端部に取付けられる絶縁性のホルダと、
前記ホルダに取付けられており、前記導通状態では前記電極組立体と前記接続端子とを電気的に接続する一方で、前記非導通状態では前記電極組立体と前記接続端子とを電気的に非接続とする通電板と、
前記ホルダと前記通電板の間に配置され、その断面形状が周方向の一部に開口部を有するＣ字状であり、前記ホルダと前記通電板との間を封止するＣリングと、を有している電流遮断装置。
【請求項２】
前記Ｃリングの少なくとも一部は、絶縁性の樹脂からなる、請求項１に記載の電流遮断装置。
【請求項３】
前記Ｃリングは、金属製のコア部と、そのコア部を被覆する被覆部とを備えている、請求項１または２に記載の電流遮断装置。
【請求項４】
前記Ｃリングは、当該Ｃリングの開口部が前記接続端子の前記貫通孔の径方向外側に開口するように配置されており、当該Ｃリングの開口部の内周部に、前記ケース内の圧力が作用する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電流遮断装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の電流遮断装置を備える蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、電流遮断装置とそれを用いた蓄電装置に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、電流遮断装置とそれを用いた蓄電装置が開示されている。この蓄電装置は、電極組立体を収容するケースを有しており、ケースにはケースの内外を連通する貫通孔が形成されている。電流遮断装置は、ケースの貫通孔に取付けられており、接続端子と、通電板を備えている。接続端子は、ケースの取付孔に取付けられ、ケースの内外を連通する貫通孔を有している。接続端子と通電板との間には、シール部材が配置されている。シール部材により、接続端子と通電板との間が封止されている。通電板は、導通状態では電極組立体と接続端子とを電気的に接続し、非導通状態では電極組立体と接続端子とを電気的に非接続とする。通電板が導通状態から非導通状態となることで、電極組立体と接続端子とを接続する通電経路が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２８８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の蓄電装置において、蓄電装置の軽量化が求められている。蓄電装置の軽量化の手段の１つとして、蓄電装置に用いられる電流遮断装置の軽量化、詳細には、電流遮断装置の通電板の厚みを薄くすることが考えられる。しかしながら、通電板の厚みを薄くすると、通電板の剛性が弱くなるため、通電板とホルダの間に設けられるシール部材に作用させる荷重（詳細には、圧縮荷重）を小さくする必要がある。すなわち、シール部材に作用する圧縮荷重の反力を通電板で受けるため、通電板の剛性が弱くなると、シール部材に作用する圧縮荷重を小さくしなければならない。シール部材に作用させる荷重を小さくすると、シール部材による通電板とホルダの間のシール性能が悪化する。このため、通電板とホルダとの間のシール性能を悪化させることなく、シール部材に作用させる荷重を小さくすることができる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する電流遮断装置は、ケースに収容された電極組立体と、ケースの取付孔に設けられ、ケースの内外を連通する貫通孔を有する接続端子と、を備える蓄電装置において、ケース内に収容され、電極組立体と接続端子とが電気的に接続された導通状態と、電極組立体と接続端子とが電気的に非接続となる非導通状態とに切換え可能に構成されている。電流遮断装置は、接続端子のケース内部側の端部に取付けられる絶縁性のホルダと、ホルダに取付けられており、導通状態では電極組立体と接続端子とを電気的に接続する一方で、非導通状態では電極組立体と接続端子とを電気的に非接続とする通電板と、ホルダと通電板の間に配置され、その断面形状が周方向の一部に開口部を有するＣ字状であり、ホルダと通電板との間を封止するＣリングと、を有している。
【０００６】
上記の電流遮断装置では、ホルダと通電板の間にＣリングを配置し、このＣリングによって通電板とホルダとの間を封止している。一般的に、Ｃリングは、Ｏリングと比較して、優れた低荷重特性を有している。すなわち、Ｃリングは、Ｏリングよりも小さい荷重で、Ｏリングと同等のシール性を確保することができる。このため、Ｏリングを用いた場合と同等のシール性を確保しながら、Ｃリング及び通電板に作用させる荷重を小さくすることができる。
【０００７】
なお、本明細書は、上記の電流遮断装置を備える蓄電装置も開示する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の蓄電装置の縦断面図。
【図２】電流遮断装置の断面図。
【図３】図２の破線部IIIの拡大図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、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。
【００１０】
（特徴１）Ｃリングの少なくとも一部は、絶縁性の樹脂からなっていてもよい。樹脂は、シール部材に一般的に用いられるゴム材よりも水分透過性が低い。このような構成によると、Ｃリングがゴム材からなっている場合と比較して、Ｃリングの水分透過性を低減することができる。特に、接続端子に貫通孔が形成されている場合、ケース外から接続端子の貫通孔を通ってケース内に水分が侵入する虞がある。ホルダと通電板との間を封止するＣリングに絶縁性の樹脂を用いることで、ケース内への水分の侵入が抑制され、蓄電装置の電池特性の低下を抑制することができる。
【００１１】
（特徴２）Ｃリングは、金属製のコア部と、そのコア部を被覆する被覆部とを備えていてもよい。金属は水分透過性が低いため、Ｃリングの水分透過性をより低減することができる。
【００１２】
（特徴３）Ｃリングは、当該Ｃリングの開口部が接続端子の貫通孔の径方向外側に開口するように配置されており、当該Ｃリングの開口部の内周部に、ケース内の圧力が作用してもよい。このような構成によると、ケース内部の圧力が高くなっても、Ｃリングによるホルダと通電板のシール性を確保することができる。
【実施例１】
【００１３】
以下、実施例１の蓄電装置１００について説明する。図１に示すように、蓄電装置１００は、ケース１と、ケース１に収容された電極組立体３と、ケース１に固定された電極端子としての接続端子５、７とを備えている。電極組立体３と接続端子５、７とは電気的に接続されている。また、蓄電装置１００は、電極組立体３と接続端子７との間に配置された電流遮断装置１０を備えている。ケース１の内部は、電解液が注入されており、電極組立体３は、電解液に浸漬している。
【００１４】
ケース１は、金属製であり、略直方体形状の箱型部材である。ケース１は、本体１１１と、本体１１１に固定された蓋部１１２とを備えている。蓋部１１２は、本体１１１に対して着脱可能である。蓋部１１２は、本体１１１の上部を覆っている。蓋部１１２には、取付孔８１、８２が形成されている。接続端子５は、取付孔８１を介してケース１の内外に通じており、接続端子７は、取付孔８２を介してケース１の内外に通じている。
【００１５】
電極組立体３は、正極シートと、負極シートと、正極シートと負極シートとの間に配置されたセパレータとを備えている。電極組立体３は、正極シート、負極シート及びセパレータからなる積層体が複数積層されて構成されている。正極シート及び負極シートは、集電部材と、集電部材上に形成されている活物質層とを備えている。集電部材としては、正極シートに用いられるものは、例えばアルミ箔であり、負極シートに用いられるものは、例えば銅箔である。また、電極組立体３は、正極集電タブ５１及び負極集電タブ５２を備えている。正極集電タブ５１は、正極シートの上端部に形成されている。負極集電タブ５２は、負極シートの上端部に形成されている。正極集電タブ５１及び負極集電タブ５２は、電極組立体３の上方に突出している。正極集電タブ５１は正極リード５３に固定されている。負極集電タブ５２は負極リード５４に固定されている。
【００１６】
正極リード５３は、正極集電タブ５１と接続端子５とに接続されている。正極リード５３を介して、正極集電タブ５１と接続端子５とが電気的に接続されている。正極リード５３とケース１との間には、絶縁部材７０が配置されている。絶縁部材７０は、正極リード５３とケース１の蓋部１１２とを絶縁している。
【００１７】
負極リード５４は、負極集電タブ５２と接続端子５６とに接続されている。接続端子５６は、電流遮断装置１０を介して接続端子７に電気的に接続されている。よって、負極リード５４、接続端子５６及び電流遮断装置１０を介して、負極集電タブ５２と接続端子７とが電気的に接続されている。これにより、電極組立体３と接続端子７とを接続する通電経路が形成されている。電流遮断装置１０は、この通電経路を遮断可能である。電流遮断装置１０の構成については後述する。負極リード５４とケース１との間には、絶縁部材７１が配置されている。絶縁部材７１は、負極リード５４とケース１とを絶縁している。
【００１８】
蓋部１１２の上面には、樹脂製のガスケット６２、６３が配置されている。ガスケット６２は、接続端子５に固定されている。また、正極外部端子（金属プレート）６０が、ガスケット６２の上面に配置されている。正極外部端子６０には、貫通孔６０ａが形成されている。貫通孔６０ａは、上面側に比べ、下面側のサイズが大きくなっている。ガスケット６２は、蓋部１１２と正極外部端子６０を絶縁している。ボルト６４が、貫通孔６０ａを通過している。具体的には、ボルト６４の頭部が、貫通孔６０ａ内に収容されている。また、ボルト６４の軸部が、貫通孔６０ａを通って正極外部端子６０の上方に突出している。接続端子５、正極外部端子６０及びボルト６４は、電気的に接続されており、正極端子を構成している。ガスケット６３は、接続端子７に固定されている。負極外部端子６１が、ガスケット６３の上面に配置されている。負極外部端子６１には、正極外部端子６０の貫通孔６０ａと同様の貫通孔６１ａが形成されている。貫通孔６１ａ内にボルト６５の頭部が収容され、ボルト６５の軸部が貫通孔６１ａを通って、負極外部端子６１の上方に突出している。ガスケット６３、負極外部端子６１及びボルト６５の構成は、上述したガスケット６２、正極外部端子６０及びボルト６４の構成と同様である。接続端子７、負極外部端子６１及びボルト６５は、互いに電気的に接続されており、負極端子を構成している。
【００１９】
図２を参照して接続端子７について説明する。図２に示すように、接続端子７は、蓋部１１２にかしめ固定されている。接続端子７は、円筒部９４、基底部９５及び固定部９６を備えている。円筒部９４は取付孔８２に挿入されている。円筒部９４にはケース１の内外を貫通する貫通孔９７が形成されている。基底部９５は環状に形成されている。基底部９５は円筒部９４の下端部に固定されている。基底部９５はケース１の内部に配置されている。基底部９５には、凹所９８が形成されている。凹所９８は貫通孔９７と連通しており、凹所９８内は大気圧に保たれる。基底部９５の一部は、下方に突出している。固定部９６は環状に形成されており、円筒部９４の上端部に配置されている。固定部９６はケース１の外部に配置されている。接続端子７は、固定部９６によりケース１の蓋部１１２に固定されている。
【００２０】
電流遮断装置１０は、接続端子７の下端に組付けられている。電流遮断装置１０は、第１反転板３０と、第２反転板４０と、通電板２０と、ホルダ８０と、Ｃリング７６を備えている。第１反転板３０は、平面視すると円形となる導電性のダイアフラムであり、接続端子７の下方に配置されている。第１反転板３０は、中央部３２及び外周部３１を有している。第１反転板３０の中央部３２は、下方に凸となっており、通電板２０と接続されている。第１反転板３０の外周部３１は、接続端子７の基底部９５に溶接されている。接続端子７の凹所９８は、第１反転板３０により覆われている。凹所９８内の空間は接続端子７の貫通孔９７を介してケース外の空間に連通するため、第１反転板３０の上面には大気圧が作用する。
【００２１】
第２反転板４０は、金属製の部材である。第２反転板４０は、通電板２０の下方に配置されている。第２反転板４０は、中央部４２と外周部４１を有しており、中央部４２が下方に凸となっている。第２反転板４０の外周部４１は、通電板２０の下面に溶接で固定されている。中央部４２の上面には、突出部４３が設けられている。突出部４３の上方には、通電板２０の中央部２２が位置している。第２反転板４０の下面には、ケース１内の圧力が作用する。
【００２２】
通電板２０は、金属製の部材であり、導電性を有している。通電板２０は、平面視において、円形状に形成されており、第１反転板３０と第２反転板４０の間に配置されている。通電板２０は、中央部２２及び外周部２１を有している。通電板２０の中央部２２は、第１反転板３０の中央部３２と接続している。通電板２０の外周部２１には、接続端子５６が接続されている。通電板２０の下面で、中央部２２の周辺には、溝部２０ａが形成されている。溝部２０ａが形成された位置における通電板２０の機械的強度は、溝部２０ａ以外の位置における通電板２０の機械的強度よりも低い。接続端子７の基底部９５と通電板２０の外周部２１との間には、絶縁部材９３が配置されている。絶縁部材９３は、環状に形成されている。絶縁部材９３は、接続端子７と通電板２０を絶縁している。
【００２３】
ホルダ８０は、その内周部に、接続端子７の基底部９５と、第１反転板３０を保持して収容している。ホルダ８０の上端には、貫通孔７９ａが形成されており、貫通孔７９ａには接続端子７の円筒部９４が挿入されている。ホルダ８０は、弾性を有する絶縁部材により形成されている。ホルダ８０には、例えば、ポリフェニルスルファイド（ＰＰＳ）が用いられる。ホルダ８０は、絶縁材料をモールド成形することにより製造することができる。なお、ホルダ８０の材料は上記のＰＰＳに限られず、絶縁性及び耐電解液性を有する材料（例えば、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等）であればよい。
【００２４】
ホルダ８０は、上部７９と、下部７８とを備えている。上部７９は、その中心に貫通孔７９ａを有する環状に形成されている。上述したように、上部７９の貫通孔７９ａには、接続端子７の円筒部９４が挿入されている。上部７９は、ケース１の蓋部１１２の下面と、接続端子７の基底部９５の上面との間に配置されている。すなわち、蓋部１１２の下面は上部７９の上面と当接し、基底部９５の上面は上部７９の下面と当接する。蓋部１１２の下面と基底部９５の上面とは、上部７９によって絶縁されている。
【００２５】
下部７８は、上部７９の下側に形成されており、上部７９の外周縁から下方に伸びている。下部７８は略円筒状に形成されており、その内部に基底部９５、第１反転板３０、及び絶縁部材９３を収容する。下部７８の外径は、上部７９の外径よりも大きい。下部７８は、その底部に収容部７７を有している。収容部７７は、下部７８の底面の内周縁に沿って径方向に連続する環状に形成されている。収容部７７の外径は、下部７８の外径よりも小さい。収容部７７の内周側は、絶縁部材９３の外周、及び、基底部９５の外周によって覆われている。収容部７７には、Ｃリング７６が収容されている。図３に示すように、収容部７７の深さｄは、Ｃリング７６の径（外力が作用しない状態のときのＣリング７６の外径）よりも小さいため、Ｃリング７６は、圧縮された状態で収容部７７に収容されている。Ｃリング７６は、収容部７７の上面及び通電板２０の上面に接触し、これらの面によって圧縮されている。また、Ｃリング７６は、接続端子７の基底部９５の外周面に接触している。Ｃリング７６により、ホルダ８０と通電板２０との間が封止されている。
【００２６】
図２に示すように、通電板２０とホルダ８０は、金属製の固定部材９０により固定されている。すなわち、固定部材９０の上端部と下端部がかしめられ、固定部材９０の上端部と下端部によって通電板２０とホルダ８０が挟持されている。固定部材９０が通電板２０とホルダ８０を挟持することで、通電板２０とホルダ８０が接続端子７の基底部９５に対して固定される。固定部材９０の内側には、絶縁部材８９が配置されている。絶縁部材８９は、通電板２０を固定部材９０から絶縁している。
【００２７】
図３を用いて、収容部７７に収容されているＣリング７６について説明する。Ｃリング７６は、平面視すると環状に形成されている。Ｃリング７６をその軸線を含む平面で切断した縦断面形状は、周方向の一部に開口部７５を有するＣ字状となっている。Ｃリング７６は、開口部７５が径方向外側に開口するように配置されている。Ｃリング７６は、被覆部７４と、コア部７３を有している。コア部７３は、金属製の板材で形成されている。コア部７３の縦断面形状もＣ字状となっている。コア部７３の金属としては、例えば、ＳＵＳなどを用いることができる。被覆部７４は、絶縁性の樹脂からなっている。被覆部７４は、コア部７３の全面を被覆している。Ｃリング７６は、コア部７３に被覆部７４をインサート成形する製造方法や、コア部７３に被覆部７４をコーティングする製造方法などを用いて製造することができる。なお、Ｃリング７６は、絶縁性の樹脂のみからなっていてもよい。すなわち、コア部７３及び被覆部７４が、絶縁性の樹脂からなっていてもよい。被覆部７４の外周面は、接続端子７の外周面、通電板２０の上面、及び、収容部７７の上面に接触している。Ｃリング７６は、これらの接触部位において、接続端子７の外周面、通電板２０の上面、及び、収容部７７の上面との間をシールしている。被覆部７４が絶縁性の樹脂からなっているため、接続端子７と通電板２０とが導通することはない。Ｃリング７６は、開口部７５を有しているため、Ｏリングなどのシール部材と比較して、優れた低荷重特性を有している。このため、Ｏリングを収容部７７に収容した場合と同等のシール性を確保しながら、Ｃリング７６に作用させる圧縮荷重（Ｃリング７６から通電板２０に作用する荷重）を小さくすることができる。
【００２８】
ここで、電流遮断装置１０の遮断動作について説明する。上述した蓄電装置１００では、ケース１の内圧が上昇すると、第２反転板４０の下面に作用する圧力が上昇する。一方、第２反転板４０の上面には、ケース１内の空間からシールされた空間１２０の圧力が作用する。このため、ケース１内の圧力が所定値を超えると、第２反転板４０が反転して、下方に凸の状態から上方に凸の状態に変化する。これによって、第２反転板４０（詳細には、第２反転板４０の突出部４３）は、第１位置から第２位置に変化する。第２反転板４０が第２位置に移動すると、第２反転板４０の突出部４３が通電板２０の中央部２２に衝突し、通電板２０が溝部２０ａで破断する。これにより、第１反転板３０が反転し、第１反転板３０及び通電板２０の中央部２２が上方に変位する。このため、通電板２０と第１反転板３０を接続する通電経路が遮断され、電極組立体３と接続端子７との間の導通が遮断される非導通状態となる。このとき、第１反転板３０は接続端子５６から絶縁されるとともに、通電板２０は接続端子７から絶縁されている。
【００２９】
実施例１の電流遮断装置１０の効果について説明する。電流遮断装置１０では、通電板２０とホルダ８０との間にＣリング７６を配置し、このＣリング７６によって通電板２０とホルダ８０との間を封止している。Ｃリング７６はＯリングと比較して、優れた低荷重特性を有している。このため、通電板２０とホルダ８０の間にＯリングが配置されている場合と同等のシール性を確保しながら、Ｃリング７６に作用させる圧縮荷重を小さくすることができる。これにより、通電板２０に作用する荷重を小さくすることができるため、通電板２０の厚みを薄くすることができる。通電板２０の厚みを薄くすることで、電流遮断装置１０を軽量化することができる。
【００３０】
また、実施例１の電流遮断装置１０では、接続端子７の貫通孔９７を介してホルダ８０の内部の空間１２４に水分が侵入する。空間１２４に侵入した水分は、接続端子７の基底部９５と第１反転板３０の外周部３１の溶接部を通過して、空間１２２に侵入する可能性がある。空間１２２に水分が侵入すると、その水分は、絶縁部材９３と通電板２０の間を通過して、収容部７７に侵入する。その結果、収容部７７に侵入した水分は、収容部７７及び、通電板２０とホルダ８０の間を通過して、ケース１の内部空間に侵入する虞がある。ケース１の内部空間に水分が侵入すると、蓄電装置１００の特性が低下する場合がある。実施例１の電流遮断装置１０では、通電板２０とホルダ８０との間にＣリング７６が配置されている。Ｃリング７６の被覆部７４は、絶縁性の樹脂で形成されており、コア部７３は金属で形成されている。樹脂の水分透過性は、Ｏリングに一般的に用いられるゴム材の水分透過性よりも低い。金属の水分透過性は、さらに樹脂の水分透過性よりも低い。すなわち、各材質の水分透過性の関係は、ゴム材＞樹脂＞金属となる。このため、通電板２０とホルダ８０との間をＣリング７６で封止することとで、通電板２０とホルダ８０との間にＯリングが配置されている場合よりも、水分が収容部７７を通過してケース１の内部空間に侵入することを抑制することができる。その結果、蓄電装置１００の特性の低下を抑制することができる。なお、Ｃリング７６が絶縁性の樹脂のみからなっていても、ケース１の内部空間への水分の侵入を抑制することができる。
【００３１】
また、Ｃリング７６は、その開口部７５が、貫通孔９７の径方向外側に開口するように配置されている。開口部７５の内周部には、ケース１内の圧力が作用する。このため、ケース１内の圧力が高まった場合、Ｃリング７６の内周部には、Ｃリング７６の縦断面形状における径方向外側（図３の矢印の方向）に向かう荷重が作用する。すなわち、Ｃリング７６は、収容部７７の上面及び通電板２０の上面に押し付けられる。これにより、Ｃリング７６によるシール性が向上する。このため、ケース１内部の圧力が高くなっても、Ｃリング７６のシール性を確保することができる。
【００３２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、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。また、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】
【００３３】
１：ケース
３：電極組立体
５、７：接続端子
１０：電流遮断装置
２０：通電板
３０：第１反転板
４０：第２反転板
５１：正極集電タブ
５２：負極集電タブ
５３：正極リード
５４：負極リード
５６：接続端子
６０、６１：外部端子
６２、６３：ガスケット
６２ａ：有底穴
６４、６５：ボルト
７０、７１：絶縁部材
７３：コア部
７４：被覆部
７５：開口部
７６：Ｃリング
７７：収容部
８０：ホルダ
８１、８２：取付孔
８９：絶縁部材
９０：固定部材
９３：絶縁部材
１００：蓄電装置
１１１：本体
１１２：蓋部
【図１】
0006404796.tif 000002
【図２】
0006404796.tif 000003
【図３】
0006404796.tif 000004