(57)【要約】      （修正有）【課題】電池ケースの側面上に、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とが交互に接続された曲線からなる開裂溝が形成された密閉型電池において、前記電池ケースのサイズ及び板厚が異なる場合でも、該電池ケースの内圧に応じてより確実に開裂可能な開裂溝の構成を提供する。【解決手段】密閉型電池は、内部に電極体及び電解液が封入される中空柱状の電池ケースを備える。電池ケースの側面に、稜線に対して交差する開裂線を構成する開裂溝を形成する。開裂溝は、電池ケースの板厚に対する残肉部分の厚みの比の百分率を、電池ケースの側面を法線方向から見た場合の該電池ケースの幅によって除した値が、１．６％／ｍｍ以下になるような溝深さを有する。【選択図】図８
2013182784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電極体及び電解液が封入される中空柱状の電池ケースを備え、
前記電池ケースの側面には、前記電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケースの側面に形成される稜線に対して交差する開裂線を構成する開裂溝が形成されていて、
前記開裂線は、曲線のみによって構成されているとともに、前記電池ケースの側面を法線方向から見て一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とが交互に接続されることによって構成されていて、
前記第１湾曲部及び前記第２湾曲部は、互いに一端で接続されていて、
前記第１湾曲部及び前記第２湾曲部の少なくとも一方は、前記稜線に対して交差していて、
前記開裂溝は、前記電池ケースの板厚に対する残肉部分の厚みの比の百分率を、前記電池ケースの側面を法線方向から見た場合の該電池ケースの幅によって除した値が、１．６％／ｍｍ以下になるような溝深さを有する、密閉型電池。
【請求項２】
請求項１に記載の密閉型電池において、
前記開裂溝は、前記電池ケースの板厚に対する残肉部分の厚みの比の百分率を、前記電池ケースの側面を法線方向から見た場合の該電池ケースの厚みに対する幅の比によって除した値が７．５％以下になるような溝深さを有する、密閉型電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載の密閉型電池において、
前記開裂線は、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とを一つずつ組み合わせてなる、密閉型電池。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の密閉型電池において、
前記第１湾曲部は、前記稜線の基端側に位置する前記電池ケースの端部に向かって、突状に湾曲していて、
前記開裂溝は、前記第１湾曲部が前記稜線上に位置するように、前記電池ケースの側面に形成されている、密閉型電池。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の密閉型電池において、
前記開裂溝は、前記電池ケースの側面を法線方向から見て、前記稜線の基端側に位置する前記電池ケースの端部から、該電池ケースにおける縦方向長さ及び横方向長さのそれぞれ１／２の範囲内に位置するように、前記電池ケースの側面に形成されている、密閉型電池。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一つに記載の密閉型電池において、
前記開裂溝は、前記電池ケースの側面を法線方向から見て、前記稜線の基端側に位置する前記電池ケースの端部から、該電池ケースにおける縦方向長さ及び横方向長さのそれぞれ１／３の範囲内に位置するように、前記電池ケースの側面に形成されている、密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極体及び電解液が封入される電池ケースの側面に、該電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝が形成された密閉型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電池ケースの側面に、該電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝が形成された密閉型電池が知られている。このような密閉型電池では、例えば特許文献１に開示されるように、電池ケースの側面上で、且つ、該電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に形成される凸部稜線（稜線）と交差する位置に、開裂溝が形成されている。これにより、電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなると該電池ケースの変形によって開裂溝が開裂するため、電池ケース内のガス等を外部へ逃すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１６６０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記特許文献１に開示されている構成のように、電池ケースの側面に開裂溝を設ける構成の場合、電池の落下等の際に電池ケースが受ける衝撃によって開裂溝が開裂する可能性がある。そうすると、電池ケース内の電解液が漏れ出す可能性がある。
【０００５】
これに対し、開裂溝によって構成される開裂線の形状を、電池の落下等の際に開裂しにくい形状にすることが考えられる。しかしながら、開裂線をそのような形状にすると、電池ケース内の圧力が閾値以上になっても該開裂溝が開裂しにくい場合がある。
【０００６】
また、電池ケース内からガスを効率良く排出させるためには、開裂溝が開裂した場合に可能な限り開口部分が大きくなるような形状の開裂線が好ましい。しかしながら、開口を大きくするために、開裂する部分の面積を大きくすると、開裂した部分が電池ケース内の電極体に接触して短絡を生じたり、電池ケースを覆う外装フィルムに損傷を与えたりする可能性がある。
【０００７】
これに対し、開裂溝によって形成される開裂線を、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とが交互に接続された曲線によって形成する構成が考えられる。このような開裂線の形状にすることで、開裂溝を電池ケース内の圧力に応じて安全且つ容易に開裂させることができるとともに、開裂した部分の開口部を大きくすることができる。しかも、上述のような形状の開裂線を構成する開裂溝は、直線状の開裂線を形成する開裂溝に比べて、電池の落下等の衝撃によって開裂しにくい。
【０００８】
しかしながら、電池の種類が異なると、電池ケースのサイズ及び板厚も異なるため、上述のような開裂線の形状であっても、開裂溝が電池ケース内の圧力に応じて開裂しない場合がある。
【０００９】
以上より、本発明の目的は、電池ケースの側面上に、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とが交互に接続された曲線からなる開裂溝が形成された密閉型電池において、前記電池ケースのサイズ及び板厚が異なる場合でも、該電池ケースの内圧に応じてより確実に開裂可能な開裂溝の構成を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る密閉型電池は、内部に電極体及び電解液が封入される中空柱状の電池ケースを備え、前記電池ケースの側面には、前記電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケースの側面に形成される稜線に対して交差する開裂線を構成する開裂溝が形成されていて、前記開裂線は、曲線のみによって構成されているとともに、前記電池ケースの側面を法線方向から見て一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とが交互に接続されることによって構成されていて、前記第１湾曲部及び前記第２湾曲部は、互いに一端で接続されていて、前記第１湾曲部及び前記第２湾曲部の少なくとも一方は、前記稜線に対して交差していて、前記開裂溝は、前記電池ケースの板厚に対する残肉部分の厚みの比の百分率を、前記電池ケースの側面を法線方向から見た場合の該電池ケースの幅によって除した値が、１．６％／ｍｍ以下になるような溝深さを有する（第１の構成）。
【００１１】
以上の構成では、電池ケースの側面に形成される開裂溝は、該電池ケースの側面を法線方向から見て、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とが交互に接続された曲線からなる開裂線を構成する。このような形状の開裂線を構成する開裂溝は、電池ケース内の圧力に応じて安全且つ容易に開裂するとともに、開裂した部分の開口部を大きくすることができる。しかも、前記開裂線は、電池の落下等の衝撃によって開裂しにくい。
【００１２】
そして、前記開裂溝は、前記電池ケースの板厚に対する残肉部分の厚みの比を、前記電池ケースの側面を法線方向から見た場合の該電池ケースの幅によって除した値（以下、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値という）が１．６％／ｍｍ以下になるような溝深さを有する。そのため、電池ケースの板厚及び幅が異なる場合であっても、開裂溝を電池ケース内の圧力に応じて開裂させることができる。
【００１３】
すなわち、図８に示すように、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍ以下の範囲では、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍよりも大きい範囲に比べて、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値の変化に対する開裂溝の作動圧（開裂溝が開裂する圧力の閾値）の変化量が小さい。そのため、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍ以下の範囲では、加工時の誤差等によって開裂溝の溝深さまたは電池ケースの幅などが多少変化しても、開裂溝は作動圧の設計値近傍で開裂する。また、上述のように、開裂溝の溝深さを（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値によって規定することにより、ケースの幅または板厚が異なる電池ケースでも、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍ以下になるような溝深さの開裂溝を設ければ、電池ケース内の圧力に応じて、開裂溝をより確実に開裂させることができる。
【００１４】
前記第１の構成において、前記開裂溝は、前記電池ケースの板厚に対する残肉部分の厚みの比の百分率を、前記電池ケースの側面を法線方向から見た場合の該電池ケースの厚みに対する幅の比によって除した値が７．５％以下になるような溝深さを有するのが好ましい（第２の構成）。
【００１５】
これにより、開裂溝の溝深さを決める際に、電池ケースの厚みも考慮することができるため、電池ケースの厚みが異なる場合でも、より確実に開裂する開裂溝が得られる。
【００１６】
すなわち、図９に示すように、電池ケースの板厚に対する残肉部分の厚みの比を、電池ケースの側面を法線方向から見た場合の該電池ケースの厚みに対する幅の比によって除した値（以下、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値という）が７．５％以下の範囲では、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値が７．５％よりも大きい範囲に比べて、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値の変化に対する開裂溝の作動圧の変化量が小さい。そのため、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値が７．５％以下の範囲では、加工時の誤差等によって開裂溝の溝深さまたは電池ケースの幅、厚みなどが多少変化しても、開裂溝は作動圧の設計値近傍で開裂する。また、上述のように、開裂溝の溝深さを（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値によって規定することにより、ケースの幅、厚み及び板厚が異なる電池ケースでも、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値が７．５％以下になるような溝深さの開裂溝を設ければ、電池ケース内の圧力に応じて、開裂溝をより確実に開裂させることができる。
【００１７】
前記第１または第２の構成において、前記開裂線は、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とを一つずつ組み合わせてなるのが好ましい（第３の構成）。こうすることで、シンプルな形状（例えばＳ字状）の開裂線を構成する開裂溝によって、電池ケースが変形した際に開裂溝をより容易に開裂させることができるとともに、該開裂溝の開裂によって大きな開口を容易に形成することができる。
【００１８】
前記第１から第３の構成のうちいずれか一つの構成において、前記第１湾曲部は、前記稜線の基端側に位置する前記電池ケースの端部に向かって、突状に湾曲していて、前記開裂溝は、前記第１湾曲部が前記稜線上に位置するように、前記電池ケースの側面に形成されているのが好ましい（第４の構成）。
【００１９】
これにより、稜線上で電池ケースの端部により近い位置に、第１湾曲部の突部が位置するため、稜線上に位置する第１湾曲部が、電池ケースの変形によって開裂を生じ易くなる。すなわち、電池ケースの変形に伴い、稜線は該電池ケースの端部の周辺から生じるため、第１湾曲部を該端部側に向かって突状に湾曲した形状とすることで、該第１湾曲部を電池ケースの変形初期で開裂させることができる。よって、電池ケースの変形によって、開裂溝をより確実に開裂させることができる。
【００２０】
前記第１から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記開裂溝は、前記電池ケースの側面を法線方向から見て、前記稜線の基端側に位置する前記電池ケースの端部から、該電池ケースにおける縦方向長さ及び横方向長さのそれぞれ１／２の範囲内に位置するように、前記電池ケースの側面に形成されているのが好ましい（第５の構成）。
【００２１】
こうすることで、開裂溝を、電池ケースの側面上に形成される稜線の基端側に設けることができる。これにより、開裂溝を、電池ケース内の圧力変化に伴う該電池ケースの側面の変形によって、より確実に開裂させることができる。
【００２２】
前記第１から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記開裂溝は、前記電池ケースの側面を法線方向から見て、前記稜線の基端側に位置する前記電池ケースの端部から、該電池ケースにおける縦方向長さ及び横方向長さのそれぞれ１／３の範囲内に位置するように、前記電池ケースの側面に形成されているのが好ましい（第６の構成）。
【００２３】
これにより、開裂溝を、電池ケースの側面上に形成される稜線の基端側により近い位置に設けることができる。よって、開裂溝を、電池ケース内の圧力変化に伴う該電池ケースの側面の変形によって、さらに確実に開裂させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施形態にかかる密閉型電池によれば、一方向に突状に湾曲する第１湾曲部と、該第１湾曲部の突方向に対して９０度以上の角度をなす方向に突状に湾曲する第２湾曲部とが交互に接続された曲線からなる開裂溝が、電池ケースの側面に形成された構成において、該開裂溝の溝深さを、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍ以下になるような溝深さとする。これにより、ケースの板厚及び幅が異なる電池ケースでも、該電池ケース内の圧力に応じて、開裂溝をより確実に開裂させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る密閉型電池の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る密閉型電池の概略構成を示す側面図である。
【図４】図４は、密閉型電池のベント動作状態を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図６は、Ｓ字状の開裂溝の計算モデルの一部を示す図である。
【図７】図７は、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面のうち、平面部の断面のみを示す図である。
【図８】図８は、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値と作動圧との関係を計算及び実験によりそれぞれ求めた結果を示すグラフである。
【図９】図９は、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値と作動圧との関係を計算及び実験によりそれぞれ求めた結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、電池ケースの平面部に設ける開裂溝の位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２７】
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る密閉型電池１の概略構成を示す斜視図である。この密閉形電池１は、有底筒状の外装缶１０と、該外装缶１０の開口を覆う蓋板２０と、該外装缶１０内に収納される電極体３０とを備えている。外装缶１０に蓋板２０を取り付けることによって、内部に空間を有する中空柱状の電池ケース２が構成される。なお、この電池ケース２内には、電極体３０以外に、非水電解液（以下、単に電解液という）も封入されている。
【００２８】
電極体３０は、それぞれシート状に形成された正極３１及び負極３２を、例えば両者の間及び該負極３２の下側にセパレータ３３がそれぞれ位置するように重ね合わせた状態で、図２に示すように渦巻状に巻回することによって形成された巻回電極体である。電極体３０は、正極３１、負極３２及びセパレータ３３を重ね合わせた状態で巻回した後、押しつぶして扁平状に形成される。
【００２９】
ここで、図２では、電極体３０の外周側の数層分しか図示していない。しかしながら、この図２では電極体３０の内周側部分の図示を省略しているだけであり、当然のことながら、電極体３０の内周側にも正極３１、負極３２及びセパレータ３３が存在する。また、図２では、蓋板２０の電池内方に配置される絶縁体等の記載も省略している。
【００３０】
正極３１は、正極活物質を含有する正極活物質層を、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、正極３１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む正極合剤を、アルミニウム箔などからなる正極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ２Ｏ４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。また、正極活物質は、上述の物質に限られない。
【００３１】
負極３２は、負極活物質を含有する負極活物質層を、銅等の金属箔製の負極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、負極３２は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む負極合剤を、銅箔などからなる負極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。負極活物質は、上述の物質に限られない。
【００３２】
また、電極体３０の正極３１には正極リード３４が接続されている一方、負極３２には負極リード３５が接続されている。これにより、正極リード３４及び負極リード３５が、電極体３０の外部に引き出されている。そして、この正極リード３４の先端側は、蓋板２０に接続されている。一方、負極リード３５の先端側は、後述するように、リード板２７を介して負極端子２２に接続されている。
【００３３】
外装缶１０は、アルミニウム合金製の有底筒状部材であり、蓋板２０とともに電池ケース２を構成する。外装缶１０は、図１に示すように、長方形の短辺側が円弧状に形成された底面１１を有する有底筒状の部材である。詳しくは、外装缶１０は、底面１１と、滑らかな曲面を有する扁平筒状の側壁１２とを備えている。この側壁１２は、対向する一対の平面部１３（側面）と、該平面部１３同士を接続する一対の半円筒部１４とを有する。外装缶１０は、底面１１の短辺方向に対応する厚み方向の寸法が、底面１１の長辺方向に対応する幅方向よりも小さくなる（例えば、厚みが幅の１／１０程度になる）ように、扁平形状に形成されている。また、この外装缶１０は、後述するように正極リード３４に接続される蓋板２０と接合されているため、密閉型電池１の正極端子も兼ねている。
【００３４】
図２に示すように、外装缶１０の内側の底部には、該外装缶１０を介して電極体３０の正極３１と負極３２との間で短絡が発生するのを防止するためのポリエチレンシートからなる絶縁体１５が配置されている。上述の電極体３０は、該絶縁体１５上に一方の端部が位置付けられるように配置されている。
【００３５】
蓋板２０は、外装缶１０の開口部を覆うように、該外装缶１０の開口部に溶接によって接合されている。この蓋板２０は、外装缶１０と同様、アルミニウム合金製の部材からなり、該外装缶１０の開口部の内側に嵌合可能なように長方形の短辺側が円弧状に形成されている。また、蓋板２０には、その長手方向の中央部分に貫通孔が形成されている。この貫通孔内には、ポリプロピレン製の絶縁パッキング２１及びステンレス鋼製の負極端子２２が挿通されている。具体的には、概略柱状の負極端子２２が挿通された概略円筒状の絶縁パッキング２１が該貫通孔の周縁部に嵌合されている。負極端子２２は、円柱状の軸部の両端に平面部がそれぞれ一体形成された構成を有している。負極端子２２は、平面部が外部に露出する一方、該軸部が絶縁パッキング２１内に位置付けられるように、該絶縁パッキング２１に対して配置されている。この負極端子２２には、ステンレス鋼製のリード板２７が接続されている。これにより、負極端子２２は、リード板２７及び負極リード３５を介して、電極体３０の負極３２に電気的に接続されている。なお、リード板２７と蓋板２０との間には、絶縁体２６が配置されている。
【００３６】
蓋板２０には、負極端子２２と並んで電解液の注入口２４が形成されている。注入口２４は、平面視で略円形状に形成されている。また、注入口２４は、蓋板２０の厚み方向に径が２段階で変化するように小径部及び大径部を有している。この注入口２４は、該注入口２４の径の変化に対応して段状に形成された封止栓２５によって封止されている。そして、封止栓２５と注入口２４の周縁部との間に隙間が生じないように、該封止栓２５の大径部側の外周部と注入口２４の周縁部とはレーザー溶接によって接合されている。
【００３７】
（ベント）
図１及び図３に示すように、外装缶１０の側面には、ベント２３を構成する開裂溝４１が形成されている。詳しくは、外装缶１０の側壁１２のうち密閉型電池１の幅方向に延びる平面部１３に、略Ｓ字状の開裂線を構成する開裂溝４１が形成されている。この開裂溝４１は、電池ケース２内の圧力が閾値よりも大きくなると、開裂するように構成されている。
【００３８】
開裂溝４１は、外装缶１０の側面視で、側面外方（一方向）に向かって突状に湾曲する第１湾曲部４２と、該側面外方とは反対方向である側面内方に向かって突状に湾曲する第２湾曲部４３とを有している。この実施形態では、第１湾曲部４２の突方向（凸部分の突出方向、以下同じ。）と第２湾曲部４３の突方向とは、１８０度異なる。この開裂溝４１は、第１湾曲部４２の一端側に第２湾曲部４３の一端側が接続されることによって、上述のように略Ｓ字状の開裂線を構成している。すなわち、開裂溝４１によって形成される開裂線は、曲線のみによって構成されていて、途中に変曲点を有する。
【００３９】
上述のように、開裂溝４１を、第１湾曲部４２及び第２湾曲部４３を有する略Ｓ字状に形成することで、詳しくは後述するように、開裂線を直線または円弧状に形成する場合に比べて、電池ケース２の内圧に応じて開裂しやすくなる。
【００４０】
また、開裂溝４１を略Ｓ字状に形成することで、同じ長さの開裂溝を直線または円弧状に形成する場合に比べて、開裂溝４１を狭い範囲内に形成することができる。特に、開裂溝が直線の場合、直線の延長線方向から衝撃が加わると、開裂溝に一気に開裂が生じる可能性があるが、上述の構成の場合には、特定の方向からの衝撃によって開裂が生じるのを抑制することができる。したがって、開裂溝４１は、落下等による衝撃が電池ケース２に加わっても開裂しにくい。
【００４１】
また、本実施形態では、開裂溝４１は、平面部１３の他の部分よりも薄肉に形成されている。例えば、開裂溝４１は、外装缶１０をプレス成形する際に、該外装缶１０とともにプレスによって形成される。これにより、プレス加工によって開裂溝４１の周辺部分で加工硬化が生じることから、該開裂溝４１の周辺部分の強度向上を図れる。したがって、密閉型電池１に落下等による衝撃が加わった場合でも、その衝撃によって開裂溝４１が開裂するのを抑制することができる。
【００４２】
開裂溝４１は、断面が、例えば逆台形状に形成される（図７参照）。すなわち、開裂溝４１の断面は、溝底面に向かうほど、溝幅が小さくなる逆台形状である。なお、開裂溝４１の断面は、台形以外の四角形状、または、三角形状、楕円形状など、他の断面形状であってもよい。
【００４３】
開裂溝４１は、後述するように、平面部１３の板厚に対する溝部分での残肉部分の厚みの比（以下、残厚率という）を、電池ケース２のケース幅で除した値（以下、（（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値という）が１．６％／ｍｍ以下になるような溝深さを有するのが好ましい。また、より好ましくは、開裂溝４１の溝深さは、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．５５％／ｍｍ以下になるような溝深さであるのが好ましい。さらに好ましくは、開裂溝４１の溝深さは、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．３６％／ｍｍ以下になるような溝深さであるのが好ましい。開裂溝４１の溝深さを、以上のような（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値を有する溝深さにすることで、電池ケース２の板厚及び幅が異なる場合でも、電池ケース２内の圧力に応じて開裂溝４１をより確実に開裂させることができる。
【００４４】
開裂溝４１は、図３に示すように、密閉型電池１の内部短絡などによる内部圧力の上昇に伴って電池ケース２が膨らんだ場合に外装缶１０に形成される稜線Ｌ（図３の破線）上に、設けられている。具体的には、本実施形態の場合、開裂溝４１は、第１湾曲部４２が稜線Ｌと交差するように、外装缶１０の平面部１３に設けられている。しかも、開裂溝４１は、第１湾曲部４２が、稜線Ｌの基端側に位置する電池ケース２の角部（端部）に向かって突状に湾曲するように、平面部１３に設けられている。
【００４５】
ここで、稜線Ｌは、電池ケース２が膨らんだ際に、該電池ケース２の外周部分（本実施形態のような形状の電池ケース２の場合には、４隅部分）に引っ張られて外装缶１０の平面部１３の一部が盛り上がることにより形成される。そのため、稜線Ｌは、図３に示すように、電池ケース２の側面視で、該電池ケース２の４隅から内方に向かって延びるように形成される。なお、図３では、稜線Ｌが電池ケース２の４隅から内方に向かって延びる直線状に形成されているが、上述のように電池ケース２が膨らんで外装缶１０の平面部１３に形成される盛り上がり部分が稜線になるので、稜線Ｌの形状は曲線であってもよく、また、稜線Ｌ同士が繋がっていてもよい。
【００４６】
稜線Ｌは、外装缶１０において、電池ケース２が膨らんだ際に外装缶１０に作用する応力が大きくなる部分であるため、上述のように、稜線Ｌに交差するように開裂溝４１を設けることにより、外装缶１０の変形に伴って開裂溝４１が容易に開裂する。具体的には、電池ケース２が膨らむと、外装缶１０の平面部１３は、稜線Ｌに沿って引っ張られるため、該平面部１３において強度の弱い開裂溝４１で開裂する。
【００４７】
特に、上述のように、開裂溝４１を、第１湾曲部４２が稜線Ｌの基端側に位置する電池ケース２の角部に向かって突状に湾曲するように、平面部１３に設けることで、該第１湾曲部４２の突部を電池ケース２の角部により近い位置に位置付けることができる。稜線Ｌは、電池ケース２の変形に伴い、該電池ケース２の角部の周辺から生じるため、稜線Ｌ上に位置する第１湾曲部４２を、電池ケース２の変形初期で開裂させることができる。
【００４８】
このように、開裂溝４１の稜線Ｌと交差する部分で開裂が生じると、開裂は該開裂溝４１に沿って進行する。これにより、開裂溝４１全体が開裂する。この開裂溝４１の開裂によって、図４に示すように、略半円状の舌部４４，４５が形成される。
【００４９】
詳しくは、電池ケース２内の圧力が閾値よりも大きくなって該電池ケース２の変形によって開裂溝４１が開裂すると、図４に示すように、該開裂溝４１の第１湾曲部４２及び第２湾曲部４３によって、舌部４４，４５がそれぞれ形成される。すなわち、これらの舌部４４，４５は、開裂溝４１の第１湾曲部４２及び第２湾曲部４３に対応した形状（本実施形態の場合には略半円状）に形成される。
【００５０】
このとき、図５に示すように、外装缶１０の平面部１３は、開裂溝４１の開裂によって、舌部４４，４５が他の部分に対して浮いた状態となり、隙間４６が形成される。すなわち、開裂溝４１の開裂によって外装缶１０の平面部１３に切れ込みが入ると、該外装缶１０の隅に引っ張られる稜線Ｌ上の部分では、該隅に近い部分が外方へ引っ張られて舌部４４，４５が側壁１２の他の部分に対して持ち上げられる（図中の白抜き矢印）。これらの舌部４４，４５と平面部１３の他の部分との間に形成される隙間４６から、電池ケース２内に溜まったガス等が外部へ排出される。すなわち、開裂溝４１を含む平面部１３の一部がベント２３として機能する。
【００５１】
上述の構成により、舌部４４，４５が持ち上げられる分、開裂線が直線状の場合に比べて、開裂部分の開口面積を大きくすることができ、電池ケース２内のガス等を外部へ効率良く排出することができる。
【００５２】
しかも、開裂溝４１の開裂によって形成される舌部４４，４５は、電池ケース２の厚み方向外方に向かって突出するため、該舌部４４，４５が電池ケース２内の電極体３０と接触して短絡を生じるのを防止できる。
【００５３】
また、上述の構成の場合には、開裂溝４１と同じ長さの開裂溝を、半円状の開裂線を描くように設けた場合に比べて、開裂によって形成される舌部の大きさが小さくなるため、舌部４４，４５が電池ケース２の側壁１２を覆う外装フィルム（図示省略）と干渉するのを防止できる。これにより、舌部４４，４５が外装フィルムと干渉して開裂溝４１の開裂を妨げるのを防止できる。
【００５４】
開裂溝４１は、図３に示すように、平面部１３の法線方向から見て、稜線Ｌの基端側に位置する電池ケース２の角部（端部）から、該平面部１３の縦方向長さ及び横方向長さのそれぞれ１／２の範囲内に設けられる。これにより、開裂溝４１を、平面部１３における稜線Ｌの基端側に設けることができるため、該平面部１３の変形によって開裂溝４１をより確実に開裂させることができる。
【００５５】
なお、開裂溝４１は、平面部１３の法線方向から見て、稜線Ｌの基端側に位置する電池ケース２の角部（端部）から、該平面部１３の縦方向長さ及び横方向長さのそれぞれ１／３の範囲内に設けられるのがより好ましい。こうすることで、開裂溝４１を平面部１３における稜線Ｌの基端側にさらに近づけることができるため、該開裂溝４１を、平面部１３の変形によって、さらに確実に開裂させることができる。
【００５６】
（電池ケースのケース幅及び板厚と開裂溝の残厚率との関係）
以下の説明では、電池ケース２のサイズの影響を考慮するために、平面部１３の板厚Ｔ（図７参照）に対する開裂溝４１の残厚Ｒ（溝部分での残肉部分の厚み、図７参照）の比Ｒ／Ｔ（以下、残厚率という）を、電池ケース２のケース幅Ｗで除した値（以下、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値という）を用いる。以下では、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値と作動圧（開裂溝が開裂する圧力の閾値）との関係を、実測結果及び計算結果を用いて説明する。ここで、電池ケース２のケース幅Ｗ（電池ケースの幅）は、平面部１３を法線方向から見た場合の電池ケース２の幅寸法である。本実施形態の場合、ケース幅Ｗは、一方の半円筒部１４の最外周から他方の半円筒部１４の最外周までの距離を意味する。
【００５７】
図６に、以下の計算で用いた計算モデルの一部を模式的に示す。図６は、略Ｓ字状の開裂線を描くように開裂溝４１を形成した電池ケース２の計算モデルの一部を示す。図６に示すように、以下の計算において、開裂溝４１は、電池ケース２の平面部１３における半円筒部１４側及び底面１１側から一定距離（図中ではＸ、Ｙ）に位置するように設けられている。なお、以下の計算では、Ｘ＝５ｍｍ、Ｙ＝６ｍｍとし、開裂溝４１の第１湾曲部４２及び第２湾曲部４３のそれぞれの曲率をＲ＝５ｍｍ、６ｍｍとする。また、開裂溝４１の断面は、溝底面での溝幅が０．０３ｍｍで且つ溝側面同士のなす角度が２０度の逆台形状とする（図７参照）。
【００５８】
以下の計算では、構造解析ソフトウェアであるＬＳ−ＤＹＮＡ（登録商標）を用いた。また、計算において開裂溝が開裂したかどうか（ベントが作動したかどうか）の判定は、延性破断の判定に用いられる以下の式を用いた。
【００５９】
【数１】
2013182784.tif 000003
【００６０】
ここで、ａ，ｂは材料試験結果から求められる材料パラメータであり、σｍは平均応力を、σは相当応力を、εは相当歪みを、ｄεは相当歪みの増分を、それぞれ示す。
【００６１】
上記式においてＩの値が１を超えた場合に、開裂溝で破断が始まっているものとして、そのときの電池ケースの内圧を作動圧とした。また、今回の計算では、ａを０．３とし、ｂを０．１４とした。
【００６２】
図８に、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値と作動圧との関係を計算によって求めた結果を、黒い菱形で示す。この図８から分かるように、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍよりも大きくなると、作動圧が急激に増大している。すなわち、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍ以下の範囲は、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍよりも大きい範囲に比べて、作動圧の変化量が小さい。したがって、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍ以下の範囲であれば、誤差等によって開裂溝の溝深さや電池ケースのケース幅Ｗが変化した場合でも、作動圧の設計値近傍で、開裂溝をより確実に開裂させることができる。よって、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値は、１．６％／ｍｍ以下が好ましい。
【００６３】
サイズ及び板厚が異なる複数種類の電池ケース（電池ケースＡ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥ）に、上述の計算モデルと同じ位置に同じ形状の開裂溝を設けて、各電池ケースの開裂溝の作動圧を確認した。その結果を図８に白抜きの四角で示す。なお、電池ケース内に開裂溝が開裂するまで空気を注入し、開裂した際の電池ケースの内圧を作動圧とした。
【００６４】
電池ケースＡは、ケース厚みＤが５．３ｍｍ、ケース幅Ｗが５０ｍｍ、ケース高さＨが５９ｍｍ、及び板厚Ｔが０．２７ｍｍの電池ケースである。
【００６５】
電池ケースＢは、ケース厚みＤが４．６ｍｍ、ケース幅Ｗが４４ｍｍ、ケース高さＨが６１ｍｍ、及び板厚Ｔが０．２５ｍｍの電池ケースである。
【００６６】
電池ケースＣは、ケース厚みＤが４．８ｍｍ、ケース幅Ｗが４３ｍｍ、ケース高さＨが５０ｍｍ、及び板厚Ｔが０．２５ｍｍの電池ケースである。
【００６７】
電池ケースＤは、ケース厚みＤが４．８ｍｍ、ケース幅Ｗが４４ｍｍ、ケース高さＨが６１ｍｍ、及び板厚Ｔが０．２８ｍｍの電池ケースである。
【００６８】
電池ケースＥは、ケース厚みＤが４．６ｍｍ、ケース幅Ｗが５１ｍｍ、ケース高さＨが５６ｍｍ、及び板厚Ｔが０．２５ｍｍの電池ケースである。
【００６９】
図８に示すように、実測結果と計算結果とで作動圧がほぼ一致しているとともに、実測結果において（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍを超えたあたりで作動圧が急激に上昇する傾向も、計算によって模擬することができている。よって、今回の計算方法により、実際の状態を模擬可能であり、上述のとおり、計算結果から、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値は１．６％／ｍｍ以下が好ましい。
【００７０】
（電池ケースのケース幅、ケース厚み及び板厚と開裂溝の残厚率との関係）
以下の説明では、上述の電池ケースのケース幅に加えて、ケース厚みの影響も考慮するために、Ｒ／Ｔを、電池ケースのケース幅Ｗとケース厚みＤとの比Ｗ／Ｄで除した値（以下、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値という）を用いる。以下では、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値と作動圧との関係を、実測結果及び計算結果を用いて説明する。ここで、電池ケースのケース厚みＤは、電池ケースの蓋板２０側のエッジ部分の厚みまたは底面１１側のエッジ部分の厚みを意味する。
【００７１】
なお、作動圧の計算方法及び開裂溝の開裂の実験方法は、上述の（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値の場合と同様である。
【００７２】
図９に、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値と作動圧との関係を計算によって求めた結果を、黒い菱形で示す。この図９から分かるように、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値が７．５％よりも大きくなると、作動圧が急激に増大している。すなわち、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値が７．５％以下の範囲は、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値が７．５％よりも大きい範囲に比べて、作動圧の変化量が小さい。したがって、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値が７．５％以下の範囲であれば、誤差等によって開裂溝の溝深さや電池ケースのケース幅Ｗ、ケース厚みＤが変化した場合でも、作動圧の設計値近傍で、開裂溝をより確実に開裂させることができる。よって、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値は、７．５％以下であるのが好ましい。なお、この（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値の範囲は、（Ｒ／Ｔ）／Ｗ値が１．６％／ｍｍ以下の範囲内である。
【００７３】
サイズ及び板厚が異なる複数種類の電池ケース（電池ケースＡ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥ）に、上述の計算モデルと同じ位置に同じ形状の開裂溝を設けて、各電池ケースの開裂溝の作動圧を確認した。その結果を図９に白抜きの四角で示す。なお、電池ケース内に開裂溝が開裂するまで空気を注入し、開裂した際の電池ケースの内圧を作動圧とした。
【００７４】
図９に示すように、実測結果と計算結果とで作動圧がほぼ一致しているとともに、実測結果において（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値が７．５％を超えたあたりで作動圧が急激に上昇する傾向も、計算によって模擬することができている。よって、今回の計算方法により、実際の状態を模擬可能であり、上述のとおり、計算結果から、（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）値は７．５％以下が好ましい。
【００７５】
図１０に示すように、平面部１３を法線方向から見て、開裂溝４１が、稜線Ｌの基端側が位置する電池ケース２の角部（端部）から、平面部１３の縦方向長さＨ及び横方向長さＷのそれぞれ１／２の領域（図１０の細破線の領域内）内に位置する場合に、上述のような（Ｒ／Ｔ）／Ｗの値の範囲及び（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）の値の範囲がより好ましい。このような領域に開裂溝４１が設けられていれば、該開裂溝４１を平面部１３の変形によってより確実に開裂させることができるからである。
【００７６】
また、平面部１３を法線方向から見て、開裂溝４１が、稜線Ｌの基端側が位置する電池ケース２の角部（端部）から、平面部１３の縦方向長さＨ及び横方向長さＷのそれぞれ１／３の範囲（図１０の太破線の領域内）内に位置する場合に、上述のような（Ｒ／Ｔ）／Ｗの値の範囲及び（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）の値の範囲がさらに好ましい。このような領域に開裂溝４１が設けられていれば、該開裂溝４１を平面部１３の変形によってさらに確実に開裂させることができるからである。
【００７７】
（実施形態の効果）
以上より、本実施形態では、密閉型電池１における電池ケース２の平面部１３に、側面視で一方向に向かって突状に湾曲する第１湾曲部４２と該一方向とは反対方向に突状に湾曲する第２湾曲部４３とを有する開裂溝４１を設けた。そして、開裂溝４１を、平面部１３の板厚Ｔに対する残厚Ｒの比を電池ケース２のケース幅Ｗで除した値（（Ｒ／Ｔ）／Ｗの値）が１．６％／ｍｍ以下になるような溝深さとする。これにより、電池ケース２のサイズが異なる場合でも、該電池ケース２の幅に応じて、開裂しやすい開裂溝４１を形成することができる。すなわち、様々なサイズの電池ケース２において、開裂溝４１の溝深さが設計値に対して多少、ずれた場合でも、作動圧の設計値近傍で開裂溝４１を開裂させることができる。
【００７８】
また、上述の構成に加えて、開裂溝４１を、平面部１３の板厚Ｔに対する残厚Ｒの比を電池ケース２のケース幅Ｗとケース厚みＤとの比で除した値（（Ｒ／Ｔ）／（Ｗ／Ｄ）の値）が７．５％以下になるような溝深さとする。これにより、電池ケース２のケース幅Ｗ及びケース厚みＤを考慮して、より確実に開裂する開裂溝４１を形成することができる。すなわち、様々なサイズの電池ケース２において、開裂溝４１の溝深さが設計値に対して多少、ずれた場合でも、作動圧の設計値近傍で開裂溝４１を開裂させることができる。
【００７９】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【００８０】
前記実施形態では、開裂溝４１を、第１湾曲部４２が稜線Ｌ上に位置するように設けている。しかしながら、開裂溝４１を、第２湾曲部４３が稜線Ｌ上に位置するように設けてもよい。
【００８１】
また、上述の実施形態の構成に限らず、開裂溝４１の一部が稜線Ｌ上に位置すれば、該開裂溝４１を外装缶１０の平面部１３のどの位置に設けてもよいし、該開裂溝４１によって構成される開裂線の向きも上述の実施形態の向きに限定されない。
【００８２】
前記実施形態では、開裂溝４１は２つの湾曲部４２，４３を有する。しかしながら、開裂溝は３つ以上の湾曲部を有していてもよい。その場合でも、反対方向に突状に湾曲する湾曲部が交互に接続された開裂線を形成するように開裂溝を設ける。
【００８３】
前記実施形態では、開裂溝４１をプレス加工によって形成している。しかしながら、開裂溝４１をレーザー加工や切削加工等によって形成してもよい。
【００８４】
前記実施形態では、開裂溝４１を連続した溝によって構成している。しかしながら、開裂溝を複数に分断して、独立した複数の溝部によって、開裂溝４１を構成してもよい。
【００８５】
前記実施形態では、開裂溝４１は、外装缶１０の側面視で、側面外方に向かって突状に湾曲する第１湾曲部４２と、該側面外方とは反対方向である側面内方に向かって突状に湾曲する第２湾曲部４３とを有する。しかしながら、電池ケース２の平面部１３に設ける開裂溝を、第１湾曲部の突方向と第２湾曲部の突方向とが略９０度以上の角度を有する形状としてもよい。すなわち、開裂溝は、第１湾曲部の突方向と第２湾曲部の突方向とが９０度以上の角度を有していれば、どのような形状であってもよい。
【００８６】
前記実施形態では、密閉型電池１の電池ケース２を、長方形の短辺側が円弧状に形成された底面を有する柱状としている。しかしながら、電池ケースの形状は、六面体など他の形状であってもよい。
【００８７】
前記実施形態では、密閉型電池１をリチウムイオン電池として構成している。しかしながら、密閉型電池１はリチウムイオン電池以外の電池であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、開裂溝が電池ケースの側面に形成される密閉型電池に利用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１：密閉型電池、２：電池ケース、１０：外装缶、１３：平面部(側面)、３０：電極体、４１：開裂溝、４２：第１湾曲部、４３：第２湾曲部、Ｌ：稜線
【図１】
2013182784.tif 000004
【図２】
2013182784.tif 000005
【図３】
2013182784.tif 000006
【図４】
2013182784.tif 000007
【図５】
2013182784.tif 000008
【図６】
2013182784.tif 000009
【図７】
2013182784.tif 000010
【図８】
2013182784.tif 000011
【図９】
2013182784.tif 000012
【図１０】
2013182784.tif 000013