(57)【要約】【課題】通電板の変形を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】電流遮断装置１０は、ケース１１に収容された電極組立体１２とケース１１に固定された負極端子１３２とを接続する通電経路をケース１１内の圧力が所定値を超えたときに遮断する。この電流遮断装置１０は、電極組立体１２に電気的に接続される通電板２０と、負極端子１３２に電気的に接続され、通電板２０の中央部２２に固定されている第１変形板４０とを備えている。通電板２０には、中央部２２を取り囲むように溝部２３が形成されている。溝部２３は、通電板２０の中央側に位置する内側面２３１と、内側面２３１と対向して通電板２０の外周側に位置する外側面２３２とを備えている。溝部２３の外側面２３２と溝部２３の深さ方向とのなす角度が、溝部２３の内側面２３１と溝部２３の深さ方向とのなす角度より大きい。【選択図】図１
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【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に固定された正極又は負極の端子とを接続する通電経路を前記ケース内の圧力が所定値を超えたときに遮断する電流遮断装置であって、
前記電極組立体に電気的に接続される通電板と、
前記端子に電気的に接続され、前記通電板の中央部に固定されている第１変形板と、を備え、
前記通電板には、前記中央部を取り囲むように溝部が形成されており、
前記溝部は、前記通電板の中央側に位置する内側面と、前記内側面と対向して前記通電板の外周側に位置する外側面とを備え、
前記溝部の前記外側面と前記溝部の深さ方向とのなす角度が、前記溝部の前記内側面と前記溝部の深さ方向とのなす角度より大きい、電流遮断装置。
【請求項２】
前記第１変形板は、溶接により前記通電板に固定されている請求項１に記載の電流遮断装置。
【請求項３】
請求項１または２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】
本明細書に開示の技術は、電流遮断装置および蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置が過充電されたり、内部で短絡が発生したりしたときに、蓄電装置に流れる電流を遮断する電流遮断装置の開発が進められている。電流遮断装置は、電極組立体と端子の間に配置される。特許文献１には電流遮断装置が開示されている。特許文献１の電流遮断装置は、変形板および通電板を備えている。変形板の中央部には、通電板が溶接されている。通電板には、溶接箇所の周囲に溝が形成されている。変形板は、外装缶内の圧力が増加すると変形する。変形板が変形すると、通電板が溝の部分で破断する。通電板が破断すると、電流が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０１７０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電流遮断装置では、変形板が変形したときに通電板が確実に破断するために変形板と通電板が強固に固定されていることが求められる。通電板と変形板を強固に固定するためには、通電板と変形板とを固定する溶接部位において、通電板がなるべく変形していないことが求められる。そこで本明細書は、通電板の溶接部位の変形を抑制することができる技術を提供することを目的とする。
【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に固定された正極又は負極の端子とを接続する通電経路をケース内の圧力が所定値を超えたときに遮断する。この電流遮断装置は、電極組立体に電気的に接続される通電板と、端子に電気的に接続され、通電板の中央部に固定されている第１変形板とを備えている。通電板には、前記中央部を取り囲むように溝部が形成されている。溝部は、通電板の中央側に位置する内側面と、内側面と対向して通電板の外周側に位置する外側面とを備えている。溝部の外側面と溝部の深さ方向とのなす角度が、溝部の内側面と溝部の深さ方向とのなす角度より大きい。前記第１変形板は、溶接により前記通電板に固定されていてもよい。
【０００６】
このような構成によれば、溝部の深さ方向に対する外側面と内側面のなす角度が異なるので、溝部を形成するときに、通電板の材料が溝部の内側よりも外側に逃げる。溝部の内側（即ち、溶接部位側）への材料の逃げを抑制できるため、通電板の固定部位の変形を抑制することができる。また、通電板の材料が溝部の外側の広い領域に逃げるので、溝部を形成することによる通電板の変形を抑制することができる。
【０００７】
また、本明細書に開示する蓄電装置は、上記のいずれかの電流遮断装置を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る蓄電装置の断面図である。
【図２】図１の要部IIの拡大図である。
【図３】通電状態における図１の要部IIIの拡大図である。
【図４】非通電状態における図１の要部IIIの拡大図である。
【図５】図３の要部Vの拡大図である。
【図６】通電板の裏面図である。
【図７】溝部を形成する方法を説明する図である。
【図８】他の実施形態に係る蓄電装置の要部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について添付図面を参照して説明する。図１に示すように、蓄電装置１は、ケース１１と、ケース１１に収容された電極組立体１２と、ケース１１に固定された端子１３（正極端子１３１および負極端子１３２）とを備えている。電極組立体１２と端子１３は電気的に接続されている。また、蓄電装置１は、端子１３と電極組立体１２の間に配置された電流遮断装置１０を備えている。蓄電装置１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される。
【００１０】
ケース１１は、略直方体形状の箱型部材である。ケース１１は、金属製であり、例えばステンレスやアルミニウムから形成されている。ケース１１は、本体１１１と、本体１１１に固定された蓋体１１２とを備えている。本体１１１は、開口部を有する有底四角筒状である。蓋体１１２は、本体１１１の開口部を覆っている。以下、本体１１１において、蓋体１１２が配置されている側を「上側」、その反対側を「下側」とする。本体１１１の内部には、電解液が収容されている。ケース１１の蓋体１１２には、正極用の開口部８５と、負極用の開口部８６が形成されている。正極用の開口部８５には正極端子１３１が固定される。負極用の開口部８６には、負極端子１３２が固定される。
【００１１】
電解液は、非水系の溶媒に支持塩（電解質）を溶解させた非水電解液であることが好ましい。非水系の溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、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）等の鎖状エステルを含んでいる溶媒、酢酸エチル、プロピロン酸メチルなどの溶媒、又はこれらの混合液を使用することができる。また、支持塩（電解質）として、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６等を使用することができる。電解液には、芳香族系のモノマー添加剤が含まれている。
【００１２】
電極組立体１２はケース１１の内部に配置されている。電極組立体１２とケース１１の間には絶縁部材７１が配置されている。絶縁部材７１は電極組立体１２とケース１１を絶縁している。電極組立体１２は、電解液に浸漬している。蓄電装置１が過充電状態や過放電状態になると、電極組立体１２からガスが発生してケース１１内の圧力が上昇する。
【００１３】
電極組立体１２は、正極シートと、負極シートと、正極シートと負極シート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１２は、複数の正極シート、複数の負極シート、および複数のセパレータが積層された構成である。正極シート及び負極シートは、集電体と、集電体上に形成されている活物質層とを備えている。また、電極組立体１２は、正極集電タブ８１および負極集電タブ８２を備えている。正極集電タブ８１は正極シートの上端部に形成されている。負極集電タブ８２は負極シートの上端部に形成されている。正極集電タブ８１および負極集電タブ８２は上方に突出している。正極集電タブ８１は正極リード８３に固定されている。負極集電タブ８２は負極リード８４に固定されている。
【００１４】
正極リード８３は正極集電タブ８１と正極端子１３１に接続されている。正極リード８３を介して正極集電タブ８１と正極端子１３１が電気的に接続されている。正極リード８３とケース１１の間には絶縁部材７２が配置されている。絶縁部材７２は正極リード８３とケース１１を絶縁している。
【００１５】
負極リード８４は負極集電タブ８２と接続部材８７に接続されている。接続部材８７は電流遮断装置１０を介して負極端子１３２に電気的に接続されている。よって、負極リード８４、接続部材８７および電流遮断装置１０を介して、負極集電タブ８２と負極端子１３２が電気的に接続されている。これにより、電極組立体１２と負極端子１３２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８４とケース１１の間には絶縁部材７３が配置されている。絶縁部材７３は負極リード８４とケース１１を絶縁している。
【００１６】
端子１３（正極端子１３１および負極端子１３２）は、ケース１１の蓋体１１２に固定されている。正極端子１３１および負極端子１３２は、ケース１１の外部に突出している。正極端子１３１と負極端子１３２は間隔をあけて配置されている。正極端子１３１および負極端子１３２は、電極組立体１２に電気的に接続されている。
【００１７】
図２に示すように、正極端子１３１は、ケース１１の蓋体１１２にかしめ固定されている。正極端子１３１は、円柱部９１、基底部９２、および固定部９３を備えている。円柱部９１は正極用の開口部８５に挿入されている。基底部９２は環状に形成されている。基底部９２は円柱部９１の下端部に固定されている。基底部９２はケース１１の内部に配置されている。固定部９３は環状に形成されている。固定部９３は円柱部９１の上端部に固定されている。固定部９３はケース１１の外部に配置されている。正極端子１３１は、固定部９３と基底部９２が上下に加圧されることによりケース１１に固定されている。
【００１８】
正極端子１３１は、正極側外部端子３０１に接触している。正極側外部端子３０１は、外部の回路（図示省略）に接続されている。正極側外部端子３０１とケース１１の間には絶縁部材７４が配置されている。絶縁部材７４は正極側外部端子３０１とケース１１を絶縁している。また、正極端子１３１とケース１１の間には絶縁部材７５が配置されている。絶縁部材７５は正極端子１３１とケース１１を絶縁している。
【００１９】
図３に示すように、負極端子１３２は、ケース１１にかしめ固定されている。負極端子１３２は、円筒部９４、基底部９５、および固定部９６を備えている。円筒部９４は負極用の開口部８６に挿入されている。円筒部９４には貫通孔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１１の内部に配置されている。基底部９５には凹部９８が形成されている。凹部９８は貫通孔９７と連通している。固定部９６は環状に形成されている。固定部９６は円筒部９４の上端部に固定されている。固定部９６はケース１１の外部に配置されている。負極端子１３２は、固定部９６と基底部９５が上下に加圧されることによりケース１１に固定されている。
【００２０】
負極端子１３２は、負極側外部端子３０２に接触している。負極側外部端子３０２は、外部の回路（図示省略）に接続されている。負極側外部端子３０２とケース１１の間には絶縁部材７６が配置されている。絶縁部材７６は負極側外部端子３０２とケース１１を絶縁している。また、負極端子１３２とケース１１の間には絶縁部材７７が配置されている。絶縁部材７７は負極端子１３２とケース１１を絶縁している。
【００２１】
次に、電流遮断装置の構成について説明する。図３および図４に示すように、電流遮断装置１０は、通電板２０、第１変形板４０、および第２変形板３０を備えている。電流遮断装置１０はケース１１の内部に配置されている。電流遮断装置１０は、負極端子１３２より下側に配置されている。図３は通電状態を示しており、図４は非通電状態を示している。
【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、接続部材８７に接続されている。通電板２０は、接続部材８７および負極リード８４を介して、電極組立体１２に電気的に接続されている。
【００２３】
また、通電板２０は、第１変形板４０と第２変形板３０の間に配置されている。通電板２０は、第１変形板４０より下側に配置されており、第２変形板３０より上側に配置されている。通電板２０と第２変形板３０の間には、空間５４が形成されている。通電板２０は、第１変形板４０および第２変形板３０に固定されている。通電板２０の中央部２２が第１変形板４０に固定されており、通電板２０の外周部２１が第２変形板３０に固定されている。また、通電板２０は、表面２８および裏面２９を有している。ここで、通電板２０の表面２８とは、第１変形板４０と対向している面のことである。また、通電板２０の裏面２９とは、が第２変形板３０と対向している面のことである。
【００２４】
通電板２０の裏面２９には、中央部２２を取り囲むように溝部２３が形成されている。図５に示すように、溝部２３は、内側面２３１、外側面２３２、および底面２３３を備えている。溝部２３の内側面２３１は、通電板２０の中央側に形成されている。溝部２３の外側面２３２は、通電板２０の外周側に形成されている。内側面２３１および外側面２３２は、互いに対向する位置に形成されている。溝部２３の内側面２３１および外側面２３２は、溝部２３の深さ方向に対して傾斜している。また、溝部２３の内側面２３１および外側面２３２は、溝部２３の底面２３３に対して傾斜している。溝部２３の外側面２３２と溝部２３の深さ方向とのなす角度θ１が、溝部２３の内側面２３１と溝部２３の深さ方向とのなす角度θ２より大きい。溝部２３の外側面２３２と底面２３３とのなす角度θ１´が、溝部２３の内側面２３１と底面２３３とのなす角度θ２´より小さい。
【００２５】
図６は、通電板の裏面図である。図６に示すように、通電板２０は、円形状に形成されている。溝部２３は、通電板２０の裏面２９において円形状に延びるように形成されている。通電板２０を平面視すると、溝部２３は、周方向に途切れることなく連続する環状に形成されていている。溝部２３は、外周部２１より内側に形成されている。溝部２３は、中央部２２より外側に形成されている。溝部２３は、中央部２２の周囲に形成されている。溝部２３は、通電板２０の他の部分より強度が弱く、破断しやすい。通電板２０は、溝部２３を起点にして破断する。これにより、通電が遮断される。通電板２０は、図３に示すように、通電状態のときには破断しておらず、図４に示すように、破断すると非通電状態になる。
【００２６】
また、溝部２３は、プレス加工により形成されている。溝部２３を形成するときは、図７に示すように、突起部２０２を有する金型２００によって通電板２０の裏面２９を押圧する。突起部２０２によって押圧された部分に溝部２３が形成される。電流遮断装置１０を製造するときは、図７に示す突起部２０２によって溝部２３が形成された通電板２０を上下に反転させて用いる。突起部２０２は、内側面２０２１、外側面２０２２、および頂面２０２３を備えている。突起部２０２の内側面２０２１は、金型２００の中央側に形成されている。突起部２０２の外側面２０２２は、金型２００の外周側に形成されている。内側面２０２１および外側面２０２２は、互いに対向する位置に形成されている。突起部２０２の内側面２０２１および外側面２０２２は、突起部２０２の突出方向に対して傾斜している。また、突起部２０２の内側面２０２１および外側面２０２２は、突起部２０２の頂面２０２３に対して傾斜している。突起部２０２の外側面２０２２と突起部２０２の突出方向とのなす角度θ１が、突起部２０２の内側面２０２１と突起部２０２の突出方向とのなす角度θ２より大きい。突起部２０２の外側面２０２２と頂面２０２３とのなす角度θ１´が、突起部２０２の内側面２０２１と頂面２０２３とのなす角度θ２´より小さい。
【００２７】
また、通電板２０には、貫通孔５０が形成されている。貫通孔５０は、通電板２０を貫通している。貫通孔５０は、空間５４に通じている。貫通孔５０は、通電板２０の外周部２１と中央部２２の間に形成されている。貫通孔５０は、溝部２３より外側に形成されている。
【００２８】
第１変形板４０は、金属製のダイアフラムである。第１変形板４０は、導電性を有しており、平面視において円形状に形成されている。第１変形板４０は、通電板２０より上側に配置されている。第１変形板４０は、中央部４２および外周部４１を有している。第１変形板４０は、図３に示すように、通電状態のときには下方に凸の状態であり、図４に示すように、非通電状態のときには上方に凸の状態になる。通電状態のときは、第１変形板４０の中央部４２が下方に突出している。
【００２９】
第１変形板４０の中央部４２は、通電板２０の中央部２２に固定されている。第１変形板４０の中央部４２と通電板２０の中央部２２は、溶接により固定されている。第１変形板４０の下面が通電板２０の上面に固定されている。第１変形板４０の外周部４１と通電板２０の外周部２１の間には絶縁部材７８が配置されている。絶縁部材７８は、第１変形板４０と通電板２０を絶縁している。
【００３０】
第１変形板４０は、負極端子１３２より下側に配置されている。第１変形板４０の外周部４１は、負極端子１３２の基底部９５に固定されている。第１変形板４０の外周部４１と負極端子１３２の基底部９５は、溶接により固定されている。第１変形板４０の上面が負極端子１３２の下面に固定されている。
【００３１】
第２変形板３０は、金属製のダイアフラムである。第２変形板３０は、導電性を有しており、平面視において円形状に形成されている。第２変形板３０は、通電板２０より下側に配置されている。第２変形板３０は、中央部３２および外周部３１を有している。第２変形板３０は、図３に示すように、通電状態のときには下方に凸の状態であり、図４に示すように、非通電状態のときには上方に凸の状態になる。通電状態のときは、第２変形板３０の中央部３２が下方に突出している。第２変形板３０は、ケース１１内の圧力が所定値を超えたときに、下方に凸の状態から上方に凸の状態に変形する。すなわち、第２変形板３０は、下方に凸の状態から上向きに反転する。非通電状態のときでは、第２変形板３０の中央部３２が上方に突出している。
【００３２】
第２変形板３０には、突起３５が設けられている。突起３５は、第２変形板３０の中央部３２に設けられている。突起３５は、第２変形板３０の上面に固定されている。突起３５は、上方に突出している。突起３５は、通電板２０の中央部２２の下方に配置されている。突起３５は、通電板２０の中央部２２に向けて突出している。突起３５は、第２変形板３０が上に凸の状態に変形すると、通電板２０の中央部２２に衝突する。突起３５は、絶縁体により形成されている。他の例では、突起３５と通電板２０の間に絶縁部材が配置されていてもよい。
【００３３】
第２変形板３０の外周部３１は、通電板２０の外周部２１に固定されている。第２変形板３０の外周部３１と通電板２０の外周部２１は、溶接により固定されている。第２変形板３０の上面が通電板２０の下面に固定されている。第２変形板３０の外周部３１と通電板２０の外周部２１は、絶縁された状態で固定されていてもよい。
【００３４】
通電板２０、第１変形板４０、および第２変形板３０は、固定部材７０により固定されている。固定部材７０は、通電板２０、第１変形板４０、および第２変形板３０をかしめ固定している。固定部材７０は、通電板２０、第１変形板４０、および第２変形板３０を、負極端子１３２の基底部９５に対して固定している。固定部材７０の内側には絶縁部材７９が配置されている。絶縁部材７９は、通電板２０、第１変形板４０、第２変形板３０、および負極端子１３２を、固定部材７０から絶縁している。
【００３５】
上記のような構成を備える電流遮断装置１０および蓄電装置１では、溝部２３の外側面２３２と溝部２３の深さ方向とのなす角度θ１が、溝部２３の内側面２３１と溝部２３の深さ方向とのなす角度θ２より大きくなるように作られる。この場合、溝部２３を形成するときに、図７に矢印で示すように、通電板２０の材料が溝部２３の内側よりも外側に逃げる。その結果、通電板２０の材料が広い領域に逃げるので、溝部２３を形成することによる通電板２０の変形を抑制することができる。特に、通電板２０の材料が溝部２３の内側よりも外側に逃げるので、溝部２３より内側の中央部２２の変形を抑制することができる。これにより、通電板２０の中央部２２に第１変形板４０を溶接するときに、良好に溶接することができる。また、通電板２０の中央部２２と突起３５との隙間を正確に確保することができる。これにより、電流遮断装置１０が正確に作動する。
【００３６】
以上、一実施形態について説明したが、具体的な態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第２変形板３０を備える構成であったが、この構成に限定されるものではなく、図８に示すように、第２変形板３０を備えない構成であってもよい。なお、図８において、図３における構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
また、上記実施形態では、電流遮断装置１０が電極組立体１２と負極端子１３２の間に配置されていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施形態では、電流遮断装置１０が電極組立体１２と正極端子１３１の間に配置されていてもよい。この場合、電流遮断装置１０は、電極組立体１２と正極端子１３１を接続する通電経路を遮断する。
【００３８】
また、上記実施形態では、溝部２３が周方向に途切れることなく連続する環状に形成されていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施形態では、溝部２３は、周方向において不連続に形成されており、途切れていてもよい。すなわち、溝部２３は、周方向に途切れながら、円形状に延びるように形成されていてもよい。また、上記実施形態では、溝部２３が通電板２０の裏面２９に形成されていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施形態では、溝部２３は、通電板２０の表面２８に形成されていてもよい。
【００３９】
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。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】
【００４０】
１；蓄電装置
１０；電流遮断装置
１１；ケース
１２；電極組立体
１３；端子
２０；通電板
２１；外周部
２２；中央部
２３；溝部
２８；表面
２９；裏面
３０；第２変形板
３１；外周部
３２；中央部
３５；突起
４０；第１変形板
４１；外周部
４２；中央部
５０；貫通孔
５４；空間
７０；固定部材
７１；絶縁部材
７２；絶縁部材
７３；絶縁部材
７４；絶縁部材
７５；絶縁部材
７６；絶縁部材
７７；絶縁部材
７８；絶縁部材
７９；絶縁部材
８１；正極集電タブ
８２；負極集電タブ
８３；正極リード
８４；負極リード
８５；（正極用の）開口部
８６；（負極用の）開口部
８７；接続部材
９１；円柱部
９２；基底部
９３；固定部
９４；円筒部
９５；基底部
９６；固定部
９７；貫通孔
９８；凹部
１１１；本体
１１２；蓋体
１３１；正極端子
１３２；負極端子
２００；金型
２０２；突起部
２３１；内側面
２３２；外側面
２３３；底面
３０１；正極側外部端子
３０２；負極側外部端子
【図１】
2016015229.tif 000003
【図２】
2016015229.tif 000004
【図３】
2016015229.tif 000005
【図４】
2016015229.tif 000006
【図５】
2016015229.tif 000007
【図６】
2016015229.tif 000008
【図７】
2016015229.tif 000009
【図８】
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