(57)【要約】【課題】電流遮断部の誤作動を防止し、電池容器の内圧上昇時に電流経路をより確実に安定して遮断することができる二次電池を提供する。【解決手段】二次電池は、電池容器１０内の電極と、電池容器１０に設けられた外部端子２０Ａとの間の電流経路に電流遮断部５０を備える。電流遮断部５０は、電池容器１０内に配置され、外部端子２０Ａに接続されたダイヤフラム５と、電極に接続された集電板３０Ａとを備える。ダイヤフラム５は、集電板３０Ａに接合される接合部と、接合部の周囲に設けられた薄肉部とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池容器内の電極と、該電池容器に設けられた外部端子との間の電流経路に電流遮断部を備えた二次電池であって、
前記電流遮断部は、前記電池容器内に配置され、前記外部端子に接続されたダイヤフラムと、前記電極に接続された集電板とを備え、
前記ダイヤフラムは、前記集電板に接合される接合部と、該接合部の周囲に設けられた薄肉部とを有することを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記薄肉部は、前記接合部の周囲に設けられた凹部によって形成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】
前記薄肉部は、前記ダイヤフラムの前記集電板に対向する面及びその反対側の面の双方に設けられた前記凹部の間に形成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】
前記凹部は、円形の環状溝であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記ダイヤフラムは、前記外部端子が設けられた前記電池容器の蓋部から前記集電板へ向けて膨出する凸形状に形成され、該凸形状の頂部から前記集電板へ向けてさらに一段突出した突出部を有し、
前記接合部は、前記突出部の前記集電板に当接する部分に形成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６】
前記突出部は、前記蓋部に垂直な方向から見た平面形状が、前記ダイヤフラムの平面形状に相似することを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記ダイヤフラムは、前記蓋部に垂直な方向から見た平面形状が円形であることを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記電池容器は、長方形の前記蓋部で密閉された扁平箱型の形状を有し、
前記ダイヤフラムは、前記蓋部の長手方向に沿う寸法が前記蓋部の短手方向に沿う寸法よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
【請求項９】
前記集電板は、前記蓋部に絶縁部材を介して固定された基部と、前記基部の一側で曲折されて前記電池容器の底面に向けて延びる端子部と、を備え、
前記ダイヤフラムは、前記基部と前記蓋部との間に配置され、
前記接合部は、前記基部の前記蓋部を向く面に接合されていることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記基部は、前記蓋部との間隔が狭い第１部分と、前記蓋部との間隔が広い第２部分とを有し、
前記ダイヤフラムは、前記第２部分と前記蓋部との間に配置され、
前記接合部は、前記第２部分に接合されていることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記基部は、前記蓋部に沿って前記第１部分から前記第２部分へ向かう方向に延在し、前記第１部分と前記第２部分とを連結する連結部を有し、
前記基部の延在方向に垂直な断面積は、前記連結部において前記第１部分及び前記第２部分より小さくなっていることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記第２部分の前記ダイヤフラムに対向する面に、該ダイヤフラムの少なくとも一部を収容する収容凹部が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記外部端子は、前記電池容器の上部を閉塞する蓋部の上面側に配置され、該蓋部を貫通して該蓋部の下面側に絶縁部材を介して導電板を固定する接続部を有し、
前記ダイヤフラムは、周縁部が前記導電板に接合され、該導電板との間に前記電池容器内の空間から隔絶された空間を形成することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記ダイヤフラムは、アルミニウム又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部を備える二次電池に関する。
【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、開発及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、又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、又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部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、外部電極端子と電極体とを電気的に接続する導電経路の途中に、電池内部のガス圧の上昇に対応して変形する感圧変形素子が設けられている。外部電極端子は、その内部に電池外部と感圧変形素子の電池外方面側に接する空間とをつなぐ連通孔を有している。感圧変形素子は、電池内部のガス圧の上昇に対応して変形し、外部電極端子と電極体との電気的接続を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６６２５５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に記載の非水電解質二次電池では、感圧変形素子がダイヤフラムと遮断箔とによって構成されている。ダイヤフラムの電池内側面の中央部分には、遮断箔の中央部分が接着されている。遮断箔の周辺部分は、ダイヤフラムの下方に位置する集電タブ部材の挿入部に設けられた貫通孔を覆うように取り付けられている。そのため、集電タブ部材にそりやねじれが生じた場合には、遮断箔にひずみや応力が作用して、例えば、遮断箔とダイヤフラムとが接触不良を起こし、又は、遮断箔が損傷もしくは破断し、電流遮断部の誤作動を生じる虞がある。
【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、電流遮断部の誤作動を防止し、電池容器の内圧上昇時に電流経路をより確実に安定して遮断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、電池容器内の電極と、該電池容器に設けられた外部端子との間の電流経路に電流遮断部を備えた二次電池であって、前記電流遮断部は、前記電池容器内に配置され、前記外部端子に接続されたダイヤフラムと、前記電極に接続された集電板とを備え、前記ダイヤフラムは、前記集電板に接合される接合部と、該接合部の周囲に設けられた薄肉部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の二次電池は、電池容器内の圧力が電流遮断部の作動圧力まで上昇すると、ダイヤフラムに作用する圧力によって比較的強度が低い薄肉部が破断し、集電板とダイヤフラムとの接続が断たれる。すなわち、電流遮断部の作動時に破断する薄肉部が、電池容器内の圧力を受けて変形するダイヤフラムに設けられている。そのため、集電板の製作時にそりやねじれが生じても、集電板の製作後にダイヤフラムを集電板に接合することで、ダイヤフラムの薄肉部に作用するひずみや応力が緩和され、定常時における薄肉部の破断又は損傷を防止できる。
【００１０】
したがって、本発明の二次電池によれば、電流遮断部の誤作動を防止し、電池容器の内圧上昇時に電流経路をより確実に安定して遮断することができる。前記した以外の課題、構成及び効果は、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】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態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２に示す二次電池の捲回体の分解斜視図。
【図４】図１に示す二次電池の電流遮断部周辺の拡大断面図。
【図５】図１に示す二次電池の電流遮断部周辺の分解斜視図。
【図６】図５に示すダイヤフラムの平面図。
【図７】図５に示すダイヤフラムの突出部近傍の断面図。
【図８】図７に示すダイヤフラムの変形例を示す突出部近傍の断面図。
【図９】図６に示すダイヤフラムの変形例を示す平面図。
【図１０】図４に示す二次電池の変形例を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の二次電池の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の二次電池１００の斜視図である。本実施形態の二次電池１００は、例えば、角形のリチウムイオン二次電池であり、長方形板状の蓋部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を備えている。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。電池容器１０は、例えばレーザ溶接によって電池缶１２の上部に蓋部１１を接合することによって密閉されている。
【００１３】
電池容器１０の幅方向すなわち蓋部１１の長手方向の両端には、電池容器１０の外部で蓋部１１の上面に、正極及び負極の外部端子２０Ａ，２０Ｂが設けられている。外部端子２０Ａ，２０Ｂと蓋部１１との間には、絶縁部材２が配置され、外部端子２０Ａ，２０Ｂが蓋部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又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、例えば銅又は銅合金によって製作されている。
【００１４】
蓋部１１の正極及び負極の外部端子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、例えば蓋部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。
【００１５】
図２は、図１に示す二次電池１００の分解斜視図である。蓋部１１の長手方向の両端で、電池容器１０の内側となる蓋部１１の下面には、絶縁部材３Ａ，３Ｂを介して正極及び負極の集電板３０Ａ，３０Ｂが固定されている。正極の集電板３０Ａは、例えばアルミニウム又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、例えば銅又は銅合金によって製作されている。
【００１６】
集電板３０Ａ，３０Ｂは、蓋部１１の下面に略平行に設けられて絶縁部材３Ａ，３Ｂを介して蓋部１１に固定された基部３１Ａ，３１Ｂと、基部３１Ａ，３１Ｂの一側で曲折されて電池缶１２の底面１２ｃに向けて延びる端子部３２Ａ，３２Ｂと、を有している。集電板３０Ａ，３０Ｂは、例えば、前記の金属材料の板材にプレス加工及び曲げ加工を施すことで、基部３１Ａ，３１Ｂ及び端子部３２Ａ，３２Ｂを形成している。
【００１７】
本実施形態において、正極の集電板３０Ａの基部３１Ａは、蓋部１１との間隔が狭い第１部分３１ａと、蓋部１１との間隔が広い第２部分３１ｂとを有している。基部３１Ａの第１部分３１ａと第２部分３１ｂは、それぞれ蓋部１１と略平行に設けられた板状の部分であり、絶縁部材３Ａを介して蓋部１１に固定されている。基部３１Ａの第２部分３１ｂと正極の外部端子２０Ａとの間には、これらに接続されたダイヤフラム５が配置されている。
【００１８】
二次電池１００は、電池容器１０内の捲回体４０が備える正電極４１（図３参照）と、電池容器１０の蓋部１１に設けられた外部端子２０Ａとの間の電流経路に、電流遮断部５０を備えている。電流遮断部５０は、電池容器１０内に配置され、外部端子２０Ａに接続されたダイヤフラム５と、集電板３０Ａとを備えている。より詳細には、電流遮断部５０は、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂと、ダイヤフラム５とによって構成されている。詳細は後述するが、電流遮断部５０は、電池容器１０の内部の圧力が所定の圧力を超えて上昇したときに、外部端子２０Ａと正電極４１との間の電流経路を遮断する。
【００１９】
正極及び負極の集電板３０Ａ，３０Ｂの端子部３２Ａ，３２Ｂは、例えば、電池容器１０の厚さ方向における基部３１Ａ，３１Ｂの一側から、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。端子部３２Ａ，３２Ｂは、延在方向の途中で電池容器１０の厚さ方向に屈曲し、例えば超音波溶接によって、捲回体４０の集電板接合部４１ｄ，４２ｄにそれぞれ接合されている。
【００２０】
これにより、外部端子２０Ａ，２０Ｂが集電板３０Ａ，３０Ｂを介して捲回体４０の集電板接合部４１ｄ，４２ｄに電気的に接続されている。また、蓋部１１に、外部端子２０Ａ，２０Ｂ、絶縁部材２、絶縁部材３Ａ，３Ｂ、集電板３０Ａ，３０Ｂ、電流遮断部５０、及び捲回体４０が組み付けられ、蓋組立体６０が構成されている。
【００２１】
二次電池１００の製造時に、蓋組立体６０は、捲回体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を電気的に絶縁した状態で、捲回体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。捲回体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及び広側面１２ｂに略平行に沿うように電池缶１２内に収容される。
【００２２】
これにより、電池容器１０内の捲回体４０は、一方の湾曲部４０ｂが蓋部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、捲回軸Ｄ方向が電池容器１０の幅方向すなわち蓋部１１の長手方向と平行になる。そして、蓋部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蓋部１１の全周を電池缶１２の上部の開口部１２ａに接合することで、蓋部１１と電池缶１２との間が封止されて電池容器１０が構成される。
【００２３】
その後、蓋部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。
【００２４】
図３は、図２に示す捲回体４０の一部を展開した分解斜視図である。捲回体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。捲回体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、蓋部１１及び電池缶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。
【００２５】
捲回体４０は、長尺帯状の電極４１，４２と長尺帯状のセパレータ４３，４４とを交互に積層させた積層体を、例えば、延在方向に約１０Ｎの引張荷重をかけながら捲回することで製作されている。積層体の捲回時には、蛇行制御を行って、長尺帯状の各部材の幅方向すなわち捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の両端における各部材の端部の位置を一定にしている。セパレータ４３，４４は、例えば微多孔性のポリエチレン材料からなる電気絶縁性を有するシートであり、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。
【００２６】
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。長尺帯状の正電極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。
【００２７】
正電極４１は、例えば、正極活物質に導電材、結着剤及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。
【００２８】
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又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、及びこれらの一部を金属元素で置換又はドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いてもよい。
【００２９】
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。
【００３０】
負電極４２は、例えば、負極活物質に結着剤及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。
【００３１】
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）、又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、繊維状又は塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。
【００３２】
なお、前記した正極及び負極の合剤層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及びこれらの混合体などを用いてもよい。
【００３３】
また、セパレータ４３，４４を介在させて正電極４１及び負電極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。
【００３４】
捲回体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、捲回体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、捲回体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。
【００３５】
正電極４１及び負電極４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃはそれぞれ捲回体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及び負電極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、正極及び負極の集電板３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの端子部３２Ａ，３２Ｂに接合される。これにより、正負の外部端子２０Ａ，２０Ｂが、それぞれ、集電板３０Ａ，３０Ｂを介して捲回体４０を構成する電極４１，４２と電気的に接続される。
【００３６】
なお、捲回体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及び負電極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。
【００３７】
図４は、図１に示す二次電池１００のIV−IV線に沿う外部端子２０Ａ近傍の拡大断面図である。図５は、図４に示す各部材の分解斜視図である。なお、図５において、捲回体４０の図示は省略している。
【００３８】
前記したように、電流遮断部５０は、電池容器１０内に配置され、外部端子２０Ａに接続されたダイヤフラム５と、電極４１に接続された集電板３０Ａとを備え、電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路に設けられている。本実施形態において、ダイヤフラム５は、導電板６を介して外部端子２０Ａに接続されている。ダイヤフラム５及び導電板６は、例えば、外部端子２０Ａと同様のアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作されている。
【００３９】
外部端子２０Ａは、電池容器１０の幅方向すなわち蓋部１１の長手方向に沿って延びる板状部２１Ａと、電池容器１０の幅方向における板状部２１Ａの内側の端部に設けられて蓋部１１を貫通する円柱状の接続部２２Ａと、を有している。また、外部端子２０Ａには、板状部２１Ａ及び接続部２２Ａを貫通してダイヤフラム５と導電板６との間の空間に連通する貫通孔２３Ａを任意で形成することができる。なお、貫通孔２３Ａは、電流遮断部５０の作動時に開裂可能に封止することもできる。
【００４０】
板状部２１Ａは、延在方向すなわち蓋部１１の長手方向の中央部に、延在方向に交差する方向、例えば電池容器１０の厚さ方向すなわち蓋部１１の短手方向に沿って、溝部２４Ａが形成されることで、部分的に厚さが薄くされている。接続部２２Ａは、板状部２１Ａから蓋部１１を貫通する軸方向の先端に向けて、板状部２１Ａの底面に段差状に設けられた段差部２２ａと、直径が拡大された拡径部２２ｂと、直径が縮小された縮径部２２ｃと、該縮径部２２ｃの先端を塑性変形させて拡径したかしめ部２２ｄと、を有している。貫通孔２３Ａは、接続部２２Ａの軸方向に沿って外部端子２０Ａを貫通し、板状部２１Ａの上面とかしめ部２２ｄの中央部に開口している。外部端子２０Ａと蓋部１１との間は、絶縁部材２及びガスケット４によって電気的に絶縁されている。
【００４１】
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、電池容器１０外側で蓋部１１上に配置され、外部端子２０Ａの板状部２１Ａの周側面を覆う縁部２ａと、板状部２１Ａの底面及び蓋部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２１Ａの周側面を覆うことで、板状部２１Ａと蓋部１１又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２１Ａと蓋部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、蓋部１１の上面に設けられた凹部１１ａに係合する凸部２ｃ（図４参照）と、外部端子２０Ａの接続部２２Ａを挿通させる開口部２ｄ（図５参照）とが設けられている。
【００４２】
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、蓋部１１と外部端子との間に配置され、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２２Ａを挿通させた状態で、蓋部１１の貫通孔１１ｂに挿通され、外部端子２０Ａの接続部２２Ａと蓋部１１の貫通孔１１ｂの内周面との間に配置され、接続部２２Ａと蓋部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、蓋部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の凸状の段差部２２ａ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と凸状の段差部２２ａに密着し、蓋部１１の貫通孔１１ｂを封止している。
【００４３】
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の内側で蓋部１１の下面側に配置され、電池容器１０の幅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。また、絶縁部材３Ａは、本体部３ａから電池容器１０内方に向けて突出して集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂを支持する支持部３ｅと、基部３１Ａの第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂを固定する円柱状の突起部３ｆと、を有している。
【００４４】
本体部３ａは、集電板３０Ａの基部３１Ａの第１部分３１ａと蓋部１１との間に配置される厚肉部３ｃと、導電板６を介してダイヤフラム５が固定される薄肉部３ｄとを有している。すなわち、絶縁部材３Ａは、基部３１Ａの第１部分３１ａと蓋部１１との間の部分の厚さよりも、導電板６と蓋部１１との間の部分の厚さが薄くなっている。絶縁部材３Ａの薄肉部３ｄには、導電板６を係合させる凹部３ｇが設けられている。薄肉部３ｄの凹部３ｇは、蓋部１１に垂直な平面視で導電板６の平面形状に対応する平面形状に形成されている。
【００４５】
突起部３ｆは、集電板３０Ａの基部３１Ａの第１部分３１ａ及び第２部分に設けられた複数の貫通孔３３を貫通し、例えば熱溶着によって、先端が溶融及び拡径され、さらに固化されて集電板３０Ａの基部３１Ａに固着している。これにより、突起部３ｆは、集電板３０Ａの基部３１Ａの第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂを、それぞれ厚肉部３ｃ及び支持部３ｅに支持固定している。なお、集電板３０Ａの基部３１Ａは、ネジ、リベット、接着剤等を用いて絶縁部材３Ａに固定してもよい。
【００４６】
なお、図２に示す負極側の絶縁部材３Ｂは、正極側の絶縁部材３Ａと同様に本体部３ａと貫通孔３ｂを有しているが、厚肉部３ｃ、薄肉部３ｄ、支持部３ｅ及び突起部３ｆは有していない点で、正極側の絶縁部材３Ａと異なっている。
【００４７】
導電板６は、電池容器１０の幅方向すなわち蓋部１１の長手方向に沿う直線部分と、その両端に円弧状の曲線部分とを有し、蓋部１１に垂直な平面視でフィールドトラック形の平面形状を有する板状の部材である。なお、導電板６の平面形状は、ダイヤフラム５の平面形状に対応して、電池容器１０の幅方向を長手方向とする長円形又は楕円形に形成してもよい。導電板６は、絶縁部材３Ａの貫通孔３ｂに対応する位置に貫通孔６ａを有し、対応する平面形状を有する絶縁部材３Ａの薄肉部３ｄの凹部３ｇに嵌入されている。
【００４８】
導電板６は、蓋部１１の上面側に配置された外部端子２０Ａの板状部２１Ａの一端から延びて蓋部１１を貫通する外部端子２０Ａの接続部２２Ａによって、蓋部１１の下面側に絶縁部材３Ａを介してかしめ固定されている。具体的には、導電板６の貫通孔６ａに挿通させた外部端子２０Ａの接続部２２Ａの先端を、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂに対向する面６ｃで塑性変形させて拡径させ、かしめ部２２ｄを形成することで、導電板６が絶縁部材３Ａを介して蓋部１１の下面側に固定されている。これにより、導電板６は、接続部２２Ａの拡径部２２ｂと縮径部２２ｃとの間の段差と、かしめ部２２ｄとの間に保持されると共に、接続部２２Ａを介して外部端子２０Ａと導通接続される。
【００４９】
なお、負極側に導電板６は配置されず、負極側の外部端子２０Ｂは、正極側の外部端子２０Ａの接続部２２Ａと同様の接続部が、集電板３０Ｂの基部３１Ｂを貫通してかしめ部が形成されている。また、負極側の外部端子２０Ｂは、板状部２１Ｂ及び接続部を貫通する貫通孔を有さない。
【００５０】
このように、正極側の外部端子２０Ａによって、絶縁部材２、ガスケット４、絶縁部材３Ａ及び導電板６が蓋部１１に一体的にかしめ固定され、負極側の外部端子２０Ｂによって、絶縁部材２、ガスケット４、絶縁部材３Ｂ及び集電板３０Ｂが蓋部１１に一体的にかしめ固定されている。
【００５１】
なお、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂに対向する導電板６の面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。第２部分３１ｂに対向する導電板６の面６ｃが平坦であれば、かしめ部２２ｄ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２２ｄの直径を確保して外部端子２０Ａの接続部２２Ａ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。また、導電板６は、第２部分３１ｂに対向する面６ｃに、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。環状溝６ｂは、蓋部１１に垂直な平面視でダイヤフラム５の輪郭形状に対応する輪郭形状に形成されている。
【００５２】
図６は、ダイヤフラム５を集電板３０Ａの基部３１Ａ側から蓋部１１に垂直な方向に見たときのダイヤフラム５の平面図である。ダイヤフラムは、蓋部１１に垂直な平面視で、蓋部１１の長手方向に沿う寸法が蓋部１１の短手方向に沿う寸法よりも大きくされて、導電板６に対応する平面形状を有している。すなわち、本実施形態において、ダイヤフラム５は、蓋部１１の長手方向に沿う直線部分と、その両端に円弧状の曲線部分とを有し、蓋部１１に垂直な平面視でフィールドトラック形の平面形状を有している。
【００５３】
ダイヤフラム５は、中央部を底部とする椀形の形状に形成され、蓋部１１から集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂへ向けて膨出する凸形状を有している。ダイヤフラム５は、蓋部１１側に導電板６の環状溝６ｂに係合する周縁部５ａを有し、周縁部５ａから基部３１Ａの第２部分３１ｂへ向けて、側壁部５ｂ、底壁部５ｃ、及び突出部５ｄを有している。
【００５４】
周縁部５ａは、図４に示す導電板６の環状溝６ｂの底面に沿うように曲折されて環状溝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は、導電板６と導通接続され、導電板６との間に電池容器１０の内部空間から隔絶された空間を形成している。本実施形態では、ダイヤフラム５と導電板６との間の空間は、外部端子２０Ａの貫通孔２３Ａによって電池容器１０の外部空間と連通している。周縁部５ａに隣接する側壁部５ｂは、周縁部５ａから蓋部１１と垂直な方向に沿って集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂに向けて伸長し、蓋部１１と垂直な方向に対する角度が蓋部１１と平行な方向に対する角度よりも小さくされている。
【００５５】
底壁部５ｃは、側壁部５ｂの端部から蓋部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、蓋部１１と垂直な方向に対する角度が蓋部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は第２部分３１ｂに向けて膨出する凸曲面状に形成されている。ダイヤフラム５の突出部５ｄは、蓋部１１に垂直な平面視でダイヤフラム５の平面形状と相似する平面形状に形成され、凸形状の頂部から集電板３０Ａの基部３１Ａへ向けてさらに一段突出するように形成されている。
【００５６】
図７は、図４の断面図に示すダイヤフラム５の突出部５ｄ近傍の拡大断面図である。ダイヤフラム５は、集電板３０Ａに接合される接合部５ｅと、該接合部５ｅの周囲に設けられた薄肉部５ｆとを有している。本実施形態において、ダイヤフラム５の接合部５ｅは、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂに接合されている。また、薄肉部５ｆは、接合部５ｅの周囲に設けられた凹部５ｇによって形成されている。
【００５７】
本実施形態の二次電池１００では、薄肉部５ｆ及び接合部５ｅは、ダイヤフラム５の凸形状の頂部から集電板３０Ａへ向けてさらに一段突出した突出部５ｄに形成されている。突出部５ｄは、集電板３０Ａに対向する部分が平坦であり、集電板３０Ａに対向する面が集電板３０Ａに当接する。薄肉部５ｆ及び接合部５ｅは、集電板３０Ａに当接する突出部５ｄの平坦な部分に形成されている。また、薄肉部５ｆは、突出部５ｄの集電板３０Ａに当接する平坦な部分の底面に設けられた凹部５ｇによって形成されている。
【００５８】
ここで、図６に示すように、凹部５ｇは、円形の環状溝５ｈであることが好ましい。この場合、凹部５ｇの中心は、ダイヤフラム５の中心と一致していることが好ましい。ダイヤフラム５の中心とは、蓋部１１の長手方向に沿うダイヤフラム５の中心線Ｌ１と、蓋部１１の短手方向に沿うダイヤフラム５の中心線Ｌ２との交点である。なお、凹部５ｇは、本実施形態のように、周方向に連続する真円形の環状溝５ｈに限定されず、例えば環状に配置された不連続な複数の凹部５ｇであってもよい。また、凹部５ｇは、部分的に深さを異ならせてもよい。
【００５９】
さらに、図８に示すように、凹部５ｇは、ダイヤフラム５の集電板３０Ａに対向する面と、その面と反対側の面の双方に設けてもよい。この場合、薄肉部５ｆは、ダイヤフラム５の集電板３０Ａを向く内方面５ｉに設けられた凹部５ｇと、内方面５ｉと反対側の外方面５ｊに設けられた凹部５ｇとの間に形成される。また、凹部５ｇは、ダイヤフラム５の外方面５ｊのみに設けてもよい。この場合、蓋部１１に垂直な平面視で、凹部５ｇの内側に接合部５ｅを含む、円形又はその他の平面形状の凹部５ｇを形成することができる。これにより、接合部５ｅ及びその周囲に薄肉部５ｆを形成することができる。
【００６０】
ダイヤフラム５は、図４に示すように、集電板３０Ａの基部３１Ａと蓋部１１との間に配置され、接合部５ｅは、基部３１Ａの蓋部１１を向く面に、例えば、レーザ溶接によって接合されている。前記したように、基部３１Ａは、蓋部１１との間隔が狭い第１部分３１ａと、蓋部１１との間隔が広い第２部分３１ｂとを有している。ダイヤフラム５は、第２部分３１ｂと蓋部１１との間に配置され、接合部５ｅは、第２部分３１ｂに接合されている。
【００６１】
集電板３０Ａの基部３１Ａは、図４に示すように、蓋部１１の長手方向に沿って第１部分３１ａから第２部分３１ｂへ向かう方向に延在し、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとを連結する連結部３１ｃを有している。第１部分３１ａ、第２部分３１ｂ及び連結部３１ｃは、例えば、基部３１Ａにプレス加工及び曲げ加工を施すことによって形成されている。基部３１Ａの延在方向に垂直な蓋部１１の短手方向に沿う断面積は、連結部３１ｃにおいて第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂより小さくなっている。本実施形態では、連結部３１ｃの厚さが、第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂよりも薄くなっている。
【００６２】
連結部３１ｃは、第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂよりも断面積が小さくされ、また、複数の屈曲部を有することで、第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂよりも可撓性を有している。連結部３１ｃは、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとの間に蓋部１１に垂直な方向の段差を形成して、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとを連結している。これにより、第１部分３１ａと蓋部１１との間隔よりも、第２部分３１ｂと蓋部１１との間隔が広くなっている。
【００６３】
集電板３０Ａの基部３１Ａは、第２部分３１ｂのダイヤフラム５に対向する面に、ダイヤフラム５の少なくとも一部を収容する収容凹部３４が形成されている。本実施形態では、ダイヤフラム５の一部が収容凹部３４に収容されているが、ダイヤフラム５の形状及び寸法、集電板３０Ａの基部３１Ａの厚さ、収容凹部３４の深さを変更して、ダイヤフラム５の全体が収容凹部３４に収容されるようにしてもよい。収容凹部３４は、例えば、第２部分３１ｂにプレス加工又は切削加工を施すことによって形成することができる。
【００６４】
収容凹部３４は、ダイヤフラム５の周縁部５ａから中央部の突出部５ｄに向けて漸次深くなる段差状に設けられている。なお、収容凹部３４に傾斜面又は凹曲面を設け、収容凹部３４がダイヤフラム５の周縁部５ａから中央部の突出部５ｄに向けて漸次深くなるようにしてもよい。このように、収容凹部３４が突出部５ｄに向けて漸次深くなることで、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂは、ダイヤフラム５の接合部５ｅに対向する部分の厚さが最も薄くなっている。この第２部分３１ｂの最も薄い部分に、例えばレーザ溶接によって、ダイヤフラム５の接合部５ｅが接合される。
【００６５】
正極側の集電板３０Ａは、図５に示す基部３１Ａの貫通孔３３に、図４に示す絶縁部材３Ａの円柱状の突起部３ｆを挿通させ、突起部３ｆの先端を溶融及び拡径して固化することで、絶縁部材３Ａに固定される。その後、ダイヤフラム５の突出部５ｄを基部３１Ａの第２部分３１ｂに接触させた状態で、例えば、第２部分３１ｂの下面側すなわち蓋部１１と反対側の面にレーザを照射し、ダイヤフラム５の接合部５ｅと第２部分３１ｂとを溶接して接合する。これにより、正極側の集電板３０Ａが絶縁部材３Ａを介して蓋部１１の下面側に固定され、基部３１Ａの第２部分３１ｂとダイヤフラム５とによって電流遮断部５０が構成される。
【００６６】
その後、図２に示すように、正極側及び負極側の集電板３０Ａ，３０Ｂの端子部３２Ａ，３２Ｂに捲回体４０の集電板接合部４１ｄ，４２ｄを、例えば、超音波溶接又は抵抗溶接によって接合し、蓋組立体６０を構成する。そして、蓋組立体６０が備える集電板３０Ａ，３０Ｂ、捲回体４０及び電流遮断部５０を、電池缶１２の上部の開口部１２ａから電池缶１２内に挿入し、開口部１２ａを蓋部１１によって閉塞する。その後、例えばレーザ溶接によって、蓋部１１を全周に亘って電池缶１２の上部の開口部１２ａに溶接し、注液口１４から電解液を注入する。そして、例えばレーザ溶接によって、注液口１４に注液栓１５を溶接して注液口１４を封止する。以上により、図１に示す本実施形態の二次電池１００が構成される。
【００６７】
以下、本実施形態の二次電池１００の作用について説明する。前記したように、二次電池１００は、電池容器１０内の電極４１と、電池容器１０に設けられた外部端子２０Ａとの間の電流経路に電流遮断部５０を備えている。そして、電流遮断部５０は、電池容器１０内に配置され、外部端子２０Ａに接続されたダイヤフラム５と、電極４１に接続された集電板３０Ａとを備えている。
【００６８】
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、電流遮断部５０を含む電流経路を流れる電流によって捲回体４０に蓄積する。また、二次電池１００は、捲回体４０に蓄積した電力を、電流遮断部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。
【００６９】
例えば、二次電池１００の過充電、過昇温又は外力による破損などによって電池容器１０の内圧が上昇すると、ダイヤフラム５の集電板３０Ａの基部３１Ａに対向する面に作用する圧力が、反対側の蓋部１１に向く面に作用する圧力よりも大きくなる。そして、電池容器１０の内圧が設定された圧力に達すると、ダイヤフラム５に作用する圧力によって比較的強度が低い薄肉部５ｆが破断し、集電板３０Ａとダイヤフラム５との接続が断たれる。これにより、外部端子２０Ａと電池容器１０内の電極４１との間の電流経路が遮断される。
【００７０】
前記したように、集電板３０Ａには、基部３１Ａ及び端子部３２Ａを形成し、又は基部３１Ａに第１部分３１ａ、第２部分３１ｂ、連結部３１ｃを形成するプレス加工や曲げ加工によって、各部にそりやねじれが生じることがある。そのため、前記した従来の二次電池のように、電流遮断部の作動時に破断する遮断箔を集電タブ部材に設けると、遮断箔にひずみや応力が作用して、例えば、遮断箔とダイヤフラムとが接触不良を起こし、又は、定常時に遮断箔が損傷もしくは破断し、電流遮断部の誤作動を生じる虞がある。
【００７１】
これに対し、本実施形態の二次電池１００は、電流遮断部５０の作動時に破断する薄肉部５ｆを、ダイヤフラム５に有している。そのため、集電板３０Ａにそりやねじれが生じても、例えば、絶縁部材３Ａによって集電板３０Ａの基部３１Ａを所定位置に固定した状態で、基部３１Ａにダイヤフラム５の接合部５ｅを接合することができる。これにより、ダイヤフラム５の薄肉部５ｆに作用するひずみや応力が緩和され、定常時における薄肉部５ｆの破断又は損傷を防止できる。
【００７２】
また、本実施形態の二次電池１００は、薄肉部５ｆが、接合部５ｅの周囲に設けられた凹部５ｇによって形成されている。一般に、ダイヤフラム５は集電板３０Ａと比較して単純な形状を有し、例えば、プレス加工によって容易かつ精度よく製作することができる。そのため、ダイヤフラム５を製作する際に、凹部５ｇを精度よく形成し、薄肉部５ｆの肉厚の精度を向上させ、ダイヤフラム５を所望の圧力で精度よく破断させることが可能になる。
【００７３】
また、図７に示す例のように、薄肉部５ｆを集電板３０Ａの基部３１Ａの表面から離れた位置に形成することで、薄肉部５ｆが接合部５ｅの溶接時の熱の影響を受けることが抑制される。また、図８に示す例のように、薄肉部５ｆを、ダイヤフラム５の集電板３０Ａに対向する内方面５ｉに設けられた凹部５ｇと、内方面５ｉと反対側の外方面５ｊに設けられた凹部５ｇとの間に形成することで、ダイヤフラム５の肉厚によらず高精度に薄肉部５ｆを形成することができ、薄肉部５ｆをより薄くしてより破断しやすくすることができる。
【００７４】
また、本実施形態の二次電池１００は、ダイヤフラム５に薄肉部５ｆを形成する凹部５ｇが円形の環状溝５ｈである。ダイヤフラム５は、接合部５ｅの周囲を全周に亘って破断させる必要があるが、薄肉部５ｆを円形の環状溝５ｈによって形成することで、接合部５ｅを破断させる際の破断長さを最小にすることができる。したがって、ダイヤフラム５の破断に必要な応力を低減させ、電池容器１０の内部圧力が所定の圧力に達したときに、より正確にダイヤフラム５を破断させ、電流遮断部５０の電流遮断精度を向上させることができる。
【００７５】
なお、薄肉部５ｆが接合部５ｅの周囲に環状に形成されている場合には、薄肉部５ｆの１点が起点となって破断が生じ、その破断が起点から離れた位置へと進行し、最終的に接合部５ｅの周囲の全周に亘って破断が進行して、ダイヤフラム５が破断すると考えられる。ここで、図６に示すように、蓋部１１に垂直な平面視で、蓋部１１の長手方向に沿うダイヤフラム５の寸法は、蓋部１１の短手方向に沿うダイヤフラム５の寸法よりも大きい。この場合には、蓋部１１の長手方向に平行なダイヤフラム５の中心線Ｌ１に沿って、ダイヤフラム５に最大の応力が作用することが考えられる。
【００７６】
前記したように、本実施形態の二次電池１００では、蓋部１１に垂直な方向から見たダイヤフラム５の形状が、例えばフィールドトラック形状、楕円形状、長円形状等、蓋部１１の短手方向よりも蓋部１１の長手方向に長い形状に形成されている。また、ダイヤフラム５の薄肉部５ｆが、接合部５ｅの周囲に設けられた環状溝５ｈによって形成され、ダイヤフラム５の中心と環状溝５ｈの中心とが一致している。
【００７７】
これにより、ダイヤフラム５を破断させる際に、中心線Ｌ１と環状溝５ｈとが交差する点を起点として、中心線Ｌ１と垂直な中心線Ｌ２に対称に、薄肉部５ｆを破断させることができる。そのため、破断の起点を定めない場合や、環状溝５ｈの中心とダイヤフラム５の中心とが一致しない場合と比較して、ダイヤフラム５をより容易に破断させることができる。したがって、ダイヤフラム５の破断に必要な応力を低減させることができ、電池容器１０の内部圧力が所定の圧力に達したときに、より正確にダイヤフラム５を破断させ、電流遮断部５０の電流遮断精度を向上させることができる。
【００７８】
また、本実施形態の二次電池１００では、ダイヤフラム５は、蓋部１１から集電板３０Ａの基部３１Ａへ向けて膨出する凸形状を有している。そのため、ダイヤフラム５が平板状の場合と比較して、電池容器１０の内圧が所定の圧力に達するまでのダイヤフラム５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、電池容器１０の内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することで、圧力に対する変形の応答性を向上させることができる。さらに、ダイヤフラム５の変形量を増加させ、破断後のダイヤフラム５と集電板３０Ａとの間の導通をより確実に防止することができる。
【００７９】
また、接合部５ｅ及び薄肉部５ｆは、ダイヤフラム５の突出部５ｄの集電板３０Ａの基部３１Ａと当接する部分に形成されている。これにより、接合部５ｅを基部３１Ａに確実に当接させて接合部５ｅと基部３１Ａとの溶接の信頼性を向上させることができる。また、薄肉部５ｆを接合部５ｅに隣接して設け、ダイヤフラム５を接合部５ｅの近傍で破断させることができ、ダイヤフラム５の変形量を大きくして電流をより確実に遮断することができる。また、ダイヤフラム５が突出部５ｄを有することで、突出部５ｄの周側壁をリブとして作用させ、ダイヤフラム５の強度を向上させ、ダイヤフラム５が誤作動によって変形することを防止できる。
【００８０】
また、突出部５ｄは、蓋部１１に垂直な方向から見た平面形状が、ダイヤフラム５の平面形状に相似する形状に形成されている。これにより、電池容器１０の内圧が上昇して、ダイヤフラム５が破断するときに、突出部５ｄと周縁部５ａの間の部分の表面積を確保して凸形状のダイヤフラム５を蓋部１１側へ反転させやすくすることができる。
【００８１】
また、本実施形態の二次電池１００は、電池容器１０が、長方形の蓋部１１で密閉された扁平箱型の形状を有している。そして、ダイヤフラム５は、蓋部１１の長手方向に沿う寸法が蓋部１１の短手方向に沿う寸法よりも大きい、例えば、長円形、楕円形又はフィールドトラック形状に形成されている。これにより、扁平な電池容器１０内でダイヤフラム５の表面積を確保することができる。
【００８２】
したがって、電池容器１０の内圧が所定の圧力に達したときに、ダイヤフラム５を容易かつ確実に変形させ、電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより確実に行うことが可能になる。また、ダイヤフラム５の短手方向に沿う部分を曲線形状にすることで、ダイヤフラム５を容易かつ確実に変形させ、電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより確実に行うことが可能になる。
【００８３】
また、本実施形態の二次電池１００では、集電板３０Ａ，３０Ｂは、蓋部１１に絶縁部材３Ａ，３Ｂを介して固定された基部３１Ａ，３１Ｂと、基部３１Ａ，３１Ｂの一側で曲折されて電池容器１０の底面１２ｃに向けて延びる端子部３２Ａ，３２Ｂと、を備えている。そして、ダイヤフラム５は、集電板３０Ａの基部３１Ａと蓋部１１との間に配置され、接合部５ｅは、基部３１Ａの蓋部１１を向く面に接合されている。
【００８４】
集電板３０Ａ，３０Ｂの製造時には、プレス加工や曲げ加工によって、そりやねじれが生じることがある。しかし、集電板３０Ａの製造後に、蓋部１１に固定された絶縁部材３Ａと集電板３０Ａの基部３１Ａとの間にダイヤフラム５を配置し、基部３１Ａの蓋部１１を向く面にダイヤフラム５の接合部５ｅを接合することで、ダイヤフラム５の薄肉部５ｆに対する集電板３０Ａのそりやねじれの影響を最小限に留めることができる。
【００８５】
また、本実施形態の二次電池１００では、集電板３０Ａの基部３１Ａは、蓋部１１との間隔が狭い第１部分３１ａと、蓋部１１との間隔が広い第２部分３１ｂとを有している。そして、ダイヤフラム５は、第２部分３１ｂと蓋部１１との間に配置され、接合部５ｅは、第２部分３１ｂに接合されている。これにより、第２部分３１ｂと蓋部１１との間に凸形状のダイヤフラム５を配置するスペースを確保することができる。
【００８６】
さらに、本実施形態の二次電池１００では、集電板３０Ａの基部３１Ａは、蓋部１１に沿って第１部分３１ａから第２部分３１ｂへ向かう方向に延在し、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとを連結する連結部３１ｃを有している。そして、基部３１Ａの延在方向に垂直な断面積は、連結部３１ｃにおいて第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂより小さくなっている。
【００８７】
そのため、例えば、振動又は慣性力によって二次電池１００内の捲回体４０が揺動し、集電板３０Ａの端子部３２Ａから基部３１Ａの第１部分３１ａに応力や振動が作用しても、第１部分３１ａから第２部分３１ｂに伝わる応力及び振動を、連結部３１ｃによって緩和することができる。特に、連結部３１ｃが屈曲部を有する場合には、連結部３１ｃの可撓性を向上させ、より効果的に第２部分３１ｂに伝わる応力及び振動を緩和することができる。これにより、ダイヤフラム５の薄肉部５ｆに伝わる応力及び振動を緩和し、電流遮断部５０の誤作動を防止することができる。
【００８８】
また、本実施形態の二次電池１００では、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂのダイヤフラム５に対向する面に、ダイヤフラム５の一部を収容する収容凹部３４が形成されている。
【００８９】
そのため、電流遮断部５０の電池容器１０の高さ方向の寸法増加を抑制しつつ、ダイヤフラム５の電池容器１０内方への突出量を増大させることができる。これにより、電池容器１０内の捲回体４０と蓋部１１との間の限られたスペースで、電池容器１０外方へ向けて変形するダイヤフラム５の変形量を増加させ、変形後のダイヤフラム５と集電板３０Ａとの間隔を拡大させ、正電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより確実に行うことが可能になる。また、第２部分３１ｂの肉厚を薄くして、ダイヤフラム５の接合部５ｅと第２部分３１ｂとのレーザ溶接を容易にすることができる。このような効果は、収容凹部３４にダイヤフラム５の全体を収容することによっても得られる。
【００９０】
また、本実施形態の二次電池１００では、外部端子２０Ａは、蓋部１１の上面側に配置され、蓋部１１を貫通して蓋部１１の下面側に絶縁部材３Ａを介して導電板６を固定する接続部２２Ａを有している。そして、ダイヤフラム５は、周縁部５ａが導電板６に接合され、導電板６との間に電池容器１０内の空間から隔絶された空間を形成している。これにより、電池容器１０の内圧が上昇したときに、ダイヤフラム５と導電板６との間の空間と電池容器１０内の空間との間に差圧が生じ、ダイヤフラム５に応力が作用して、ダイヤフラム５が破断および変形する。
【００９１】
さらに、外部端子２０Ａが、ダイヤフラム５と導電板６との間の空間と電池容器１０の外部空間とを連通する貫通孔２３Ａを有する場合には、ダイヤフラム５の変形時にダイヤフラム５と導電板６との間の空間の圧力上昇が防止される。したがって、ダイヤフラム５をより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。
【００９２】
また、本実施形態の二次電池１００では、ダイヤフラム５は、アルミニウム又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、銅又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、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、電流遮断部５０は、負極側に設けることも可能である。
【００９３】
また、ダイヤフラム５が変形して電流遮断部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。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態の二次電池１００によれば、電流遮断部５０の誤作動を防止し、電池容器１０の内圧上昇時に電流経路をより確実に安定して遮断することができる。
【００９５】
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。
【００９６】
例えば、前述の実施形態では、蓋部１１の長手方向に沿う寸法が蓋部１１の短手方向に沿う寸法よりも大きいダイヤフラム５について説明した。しかし、ダイヤフラム５は蓋部１１の長手方向に沿う寸法が蓋部１１の短手方向に沿う寸法以下であってもよい。ダイヤフラム５の変形例１を図９に示す。
【００９７】
図９は、蓋部１１に垂直な方向から見た図６に対応する本変形例のダイヤフラム５Ａの平面図である。図９に示すダイヤフラム５Ａは、蓋部１１に垂直な方向から見た平面形状が円形である点で、前述の実施形態で説明したダイヤフラム５と異なっている。本変形例のダイヤフラム５Ａのその他の点は、前述の実施形態で説明したダイヤフラム５と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９８】
本変形例のダイヤフラム５Ａを備える二次電池によれば、前述の実施形態の二次電池１００と同様の効果が得られるだけでなく、接合部５ｅから周縁部５ａまでの距離が均一になり、ダイヤフラム５Ａをより均一に変形させ、電流遮断部５０を安定して作動させることが可能になる。
【００９９】
また、前述の実施形態では、ダイヤフラム５が蓋部１１から集電板３０Ａへ向けて膨出する凸形状を有する例について説明したが、本発明の二次電池１００はこの構成に限定されない。ダイヤフラム５の変形例２を図１０に示す。
【０１００】
図１０は、前述の実施形態で説明した図４に対応する本変形例の二次電池１００Ｂの断面図である。図１０に示す二次電池１００Ｂは、ダイヤフラム５Ｂの周縁部５ａから中央部の突出部５ｄまでが平坦な平板状に形成され、導電板６Ｂが側壁部６ｄを備えている点で、前述の実施形態で説明した二次電池１００と異なっている。本変形例の二次電池１００Ｂのその他の点は、前述の実施形態で説明した二次電池１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０１】
本変形例の二次電池１００Ｂは、導電板６Ｂが蓋部１１に垂直な方向に立設された側壁部６ｄを有し、側壁部６ｄの下端の段差部にダイヤフラム５Ｂの周縁部５ａが係合し、例えば、レーザ溶接によって接合されている。また、ダイヤフラム５Ｂは、集電板３０Ａに接合される接合部５ｅと、該接合部５ｅの周囲に設けられた薄肉部５ｆとを有している。したがって、本変形例の二次電池１００Ｂによれば、前述の実施形態で説明した二次電池１００と同様に、電流遮断部５０の誤作動を防止し、電池容器１０の内圧上昇時に電流経路をより確実に安定して遮断することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
３Ａ…絶縁部材、５，５Ａ，５Ｂ…ダイヤフラム、５ｄ…突出部、５ｅ…接合部、５ｆ…薄肉部、５ｇ…凹部、５ｈ…環状溝、５ｉ…内方面、５ｊ…外方面、６…導電板、１０…電池容器、１１…蓋部（電池容器）、１２…電池缶（電池容器）、２０Ａ…外部端子、２２Ａ…接続部、３０Ａ…集電板、３１Ａ…基部、３１ａ…第１部分、３１ｂ…第２部分、３１ｃ…連結部、３２Ａ…端子部、４１…正電極（電極）、３４…収容凹部、５０…電流遮断部、１００，１００Ｂ…二次電池
【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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【図９】
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【図１０】
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