JP2013225500A - 二次電池および二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電流経路を遮断する機構を備えた二次電池において、遮断機構に加わる振動を抑制する。
【解決手段】 二次電池は、充放電を行う発電要素（２０）と、発電要素を密閉状態で収容するケース（１０）と、ケースに収容され、発電要素と電気的に接続される集電体（１１１）と、ケースの内圧が上昇することに応じて変形し、集電体との機械的な接続を断つ変形部材（１１６）とを有する。また、二次電池は、ケースの外側に突出し、変形部材と電気的に接続される電極端子（１１０）と、絶縁性材料で形成され、ケースに固定された状態で集電体を支持するホルダ（１１４）とを有する。ホルダは、ボス（１１４ｄ）を有しており、ボスは、集電体を貫通し、先端部が熱カシメ処理によって集電体の外面に沿って形成される。
【選択図】 図９

Description

本発明は、電流経路を遮断する機構を備えた二次電池と、この二次電池の製造方法に関する。

特許文献１には、二次電池の内圧が上昇したときに、二次電池の電流経路を遮断する電流遮断機構を備えた二次電池が記載されている。電流遮断機構は、電流経路上に配置されており、電流経路の一部を機械的に破断させることにより、二次電池に流れる電流を遮断することができる。特許文献１に記載の技術によれば、集電タブ部材の挿入部を、集電タブホルダのタブ受入部に挿入することにより、挿入部の薄肉部に衝撃や振動が加わるのを抑制するようにしている。

特開２００８−０６６２５４号公報（段落［００４９］、図３）

特許文献１に記載の技術では、挿入部の薄肉部に振動が加わるのを抑制することはできるが、電流遮断機構の他の部分において、振動が加わりやすくなっている。具体的には、特許文献１では、集電タブホルダの固定部に絶縁板のフック部を嵌めこんでいるが、製造誤差などによって、固定部およびフック部の間に隙間が発生してしまう。これにより、固定部およびフック部の間にガタが発生して、集電タブホルダなどが振動しやすくなり、電流遮断機構に負荷がかかりやすくなる。ここで、電流遮断機構に過度の負荷が加われば、電流遮断機構が誤作動してしまうおそれがある。

本願第１の発明である二次電池は、充放電を行う発電要素と、発電要素を密閉状態で収容するケースと、ケースに収容され、発電要素と電気的に接続される集電体と、ケースの内圧が上昇することに応じて変形し、集電体との機械的な接続を断つ変形部材とを有する。さらに、二次電池は、ケースの外側に突出し、変形部材と電気的に接続される電極端子と、絶縁性材料で形成され、ケースに固定された状態で集電体を支持するホルダとを有する。ここで、ホルダは、ボスを有する。ボスは、集電体を貫通しており、ボスの先端部は、熱カシメ処理によって集電体の外面に沿って形成されている。

本願第１の発明において、ホルダは、ボスを用いて集電体を支持している。具体的には、集電体にボスを貫通させ、熱カシメ処理によって、ボスの先端部を集電体の外面に沿って形成することにより、集電体を支持している。ボスに熱カシメ処理を施すことにより、集電体に対してボスを隙間無く接触させることができる。これにより、ホルダによって集電体を支持する部分にガタが発生するのを抑制でき、集電体の振動を抑制することができる。集電体は、変形部材と機械的に接続されているため、集電体の振動を抑制することにより、集電体および変形部材の接続部分に過度の負荷がかかるのを抑制することができる。

変形部材は、リード部材に固定することができる。リード部材は、ケースの内側から外側に向かってケースを貫通して、電極端子と電気的に接続される。ここで、ホルダは、リード部材およびケースの間に配置することができる。電極端子は、二次電池を負荷と接続するために用いられる端子である。ケースが金属などの導電性材料で形成されているときには、電流が流れるリード部材を、ケースから絶縁させる必要がある。そこで、リード部材およびケースの間に、絶縁性材料で形成されたホルダを配置することにより、リード部材およびケースを絶縁状態とすることができる。

リード部材を用いることにより、ホルダをケースに押し付けることができる。具体的には、リード部材が、ホルダおよびケースを挟むことにより、ホルダをケースに押し付けることができる。ホルダをケースに押し付ければ、ケースに対してホルダを位置決めすることができるとともに、ホルダによって支持される集電体も位置決めすることができる。

集電体には、ボスが貫通する貫通孔を形成することができる。すなわち、ボスは、集電体の貫通孔を貫通した状態において、貫通孔に沿って形成される。ここで、貫通孔は、集電体のうち、変形部材と機械的に接続される部分よりも集電体の外縁側に配置することができる。貫通孔を集電体の外縁側に位置させることにより、集電体および変形部材を機械的に接続する部分として、集電体の内側の領域を有効活用することができる。

貫通孔は、ボスの基端部側に位置する第１領域と、ボスの先端部側に位置し、第１領域よりも広い幅を有する第２領域とで構成することができる。ここで、ボスは、第１領域および第２領域に沿った形状に形成することができる。第２領域は、第１領域よりも広い幅を有しているため、ボスを第１領域および第２領域に沿って形成することにより、ボスが貫通孔から抜けてしまうのを防止することができる。

集電体は、台座および腕部によって構成することができる。台座には、貫通孔が形成される。また、腕部は、曲げ加工された状態において、台座の外縁から発電要素に向かって延びており、発電要素に固定される。ここで、ボスの厚さは、ボスの基端部からボスの先端部に向かって連続的又は段階的に増加させることができる。そして、ボスの先端部を、ボスの基端部に対して腕部の側にずらすことができる。

ボスの基端部に対して、ボスの先端部を腕部の側にずらすと、ボスを非対称の形状とすることができる。すなわち、腕部の側にボスを片寄らせることができ、ボスのうち、腕部と隣り合う部分の体積を増加させることができる。このようにボスの体積を増加させれば、ボスの強度を向上させることができる。

腕部は、台座に対して曲げ加工されるが、腕部を曲げ加工するときには、ボスに応力が集中することがある。上述したように、腕部の側にボスを片寄らせると、腕部の側において、ボスの強度を向上させることができる。このため、腕部の曲げ加工時にボスに応力が集中しても、ボスは、この応力に耐えることができる。

ここで、腕部の側にボスを片寄らせれば、腕部から離れた側においては、ボスの強度を向上させにくくなる。ただし、曲げ加工時に発生する応力は、腕部の側に位置するボスの一部に作用しやすいため、腕部から離れた側では、ボスの強度を向上させる必要も無い。また、腕部から離れた側において、ボスの体積増加を抑制すれば、ボスを形成する材料を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。

ボスにはテーパ面を形成することができ、このテーパ面は、ボスの先端部に向かって広がっている。ボスにテーパ面を形成したとき、腕部の側に位置する第１領域（テーパ面の一部）のテーパ角度を、腕部から離れた側に位置する第２領域（テーパ面の一部）のテーパ角度よりも大きくすることができる。これにより、腕部の側において、ボスの強度を向上させることができ、ボスは、腕部の曲げ加工時に発生する応力に耐えることができる。

上述したように、集電体を、台座および腕部によって構成したとき、腕部のうち、曲げ加工された部分には、凹部を形成することができる。このように凹部を形成することにより、曲げ加工時において、腕部を曲げやすくなる。腕部が曲げやすくなれば、腕部を曲げ加工するときに、ボスに作用する応力を低減させることができる。これにより、腕部の曲げ加工時において、ボスに応力が集中して、ボスが破断してしまうことを防止できる。

ここで、腕部の曲げ加工された部分に沿って凹部を形成すれば、腕部を曲げやすくなる。具体的には、曲げ加工された部分に沿った方向において、凹部を延ばすことができる。これにより、曲げ加工される部分において、凹部を増やすことができ、腕部を曲げやすくすることができる。

集電体には、一対の腕部を設けることができる。ここで、一対の腕部の間には、発電要素を配置することができる。これにより、各腕部を発電要素に固定することができる。集電体に一対の腕部を設けると、ボスの熱カシメ処理を行うときに、治具が腕部と干渉してしまうことがある。そこで、治具を用いて熱カシメ処理を行うときには、一対の腕部の間隔を広げておくことにより、治具および腕部の干渉を防止することができる。熱カシメ処理を行った後は、少なくとも一方の腕部を曲げ加工することにより、一対の腕部の間隔を狭めて、各腕部を発電要素に固定することができる。

また、集電体の貫通孔にボスを貫通させる構成では、ボスの先端部を、貫通孔の端部を含む面内に位置させることができる。すなわち、ボスが貫通孔から突出するのを防止することができる。ボスが貫通孔から突出しなければ、ボスとの干渉を避ける必要が無くなり、ケースの内部に形成されたスペースを有効活用することができる。例えば、ケースに収容される発電要素を大型化することができる。

集電体には、ボスに沿って、ボスの先端部側に延びる突起を設けることができる。ボスに熱カシメ処理を施すときには、突起を用いることにより、ボスに熱を伝わりやすくすることができる。例えば、ボスが挿入される貫通孔が集電体に形成されているとき、貫通孔と連なる位置に、突起を形成することができる。

熱カシメ処理を行うときには、ボスの先端部に熱板を接触させて、ボスを溶融させることになる。ここで、ボスのうち、熱板と接触する部分は、溶融させやすいが、熱板と接触しない部分は、溶融させにくくなる。具体的には、ボスのうち、集電体の突起と隣り合う部分は、溶融させにくくなる。このため、集電体に突起を設けておき、突起に熱を伝えることにより、ボスのうち、溶融させにくい部分にも熱を与えることができる。これにより、ボスのうち、熱カシメ処理によって溶融すべき部分の全体を溶融させやすくなり、熱カシメ処理後のボスの強度を確保することができる。

本願第２の発明は、本願第１の発明における二次電池を製造する方法である。この製造方法では、まず、ホルダに形成されたボスを集電体に貫通させる。次に、集電体から突出したボスの先端部に熱カシメ処理を行うことにより、ボスの先端部を集電体の外面に沿って形成させる。本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。

ここで、ボスに沿って、ボスの先端部側に延びる突起を集電体に設けておき、熱カシメ処理において、集電体の突起にも熱を与えることができる。これにより、ボスの先端部だけでなく、ボスのうち、集電体の突起と隣り合う部分にも、熱カシメ処理の熱を与えることができ、ボスのうち、溶融すべき部分の全体を容易に溶融させることができる。このようにボスを溶融させることにより、熱カシメ処理後におけるボスの強度を確保することができる。

二次電池の外観図である。 二次電池の内部構造を示す図である。 発電要素の展開図である。 発電要素の外観図である。 正極端子および正極集電体を接続する構造と、負極端子および負極集電体を接続する構造とを示す図である。 集電体ホルダの外観図である。 正極集電体の外観図である。 正極端子や負極端子を備えた蓋の上面図である。 図８のＡ１−Ａ１断面図である。 図９に示す領域Ｒ１の拡大図である。 正極端子や負極端子を備えた蓋の正面図である。 図１１の矢印Ｂで示す方向から見た図である。 実施例２において、集電体ホルダおよび正極集電体の接続方法を説明する図である。 実施例２において、集電体ホルダおよび正極集電体の接続方法を説明する図である。 実施例２において、集電体ホルダおよび正極集電体の接続方法を説明する図である。 実施例２において、集電体ホルダおよび正極集電体の接続方法を説明する図である。 実施例２の比較例において、集電体ホルダおよび正極集電体の接続構造を示す図である。 実施例３において、集電体ホルダや正極集電体が取り付けられた蓋の一部を示す外観図である。 実施例３において、ボスの熱カシメ処理や、正極集電体の曲げ加工処理を説明する図である。 図１５のＡ２−Ａ２断面図である。 図１５のＡ２−Ａ２断面図である。 図１７の矢印Ｄ２の方向から見たときの図である。 図１９に対応する図であり、実施例３の変形例を示す図である。 図１９に対応する図であり、実施例３の変形例を示す図である。 図１７に対応する図であり、実施例３の変形例を示す図である。 図１０に対応する図であり、実施例３の変形例を示す図である。 実施例４において、集電体ホルダや正極集電体が取り付けられた蓋の一部を示す外観図である。 図２４の矢印Ｄ３の方向から見たときの図である。 図２５に示す領域Ｒ４の拡大図である。 実施例４の変形例において、正極集電体の一部を示す概略図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

まず、二次電池の構成について説明する。二次電池としては、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池を用いることができる。二次電池は、例えば、車両に搭載することができる。二次電池から出力された電気エネルギを運動エネルギに変換すれば、この運動エネルギを用いて車両を走行させることができる。

ここで、二次電池を車両に搭載するときには、複数の二次電池（単電池）を用いて組電池を構成し、この組電池を車両に搭載することができる。複数の二次電池を電気的に直列に接続したり、電気的に並列に接続したりすることによって、組電池を構成することができる。

図１は、二次電池の外観図であり、図２は、二次電池の内部構造を示す図である。図１および図２において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸である。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の関係は、他の図面においても同様である。本実施例では、鉛直方向に相当する軸をＺ軸としている。

二次電池１は、電池ケース１０と、電池ケース１０に収容された発電要素２０とを有する。二次電池１は、いわゆる角型電池であり、電池ケース１０は、直方体に沿って形成されている。電池ケース１０は、例えば、金属で形成することができ、ケース本体１０ａおよび蓋１０ｂを有する。ケース本体１０ａは、発電要素２０を組み込むための開口部を有しており、蓋１０ｂは、ケース本体１０ａの開口部を塞いでいる。これにより、電池ケース１０の内部は、密閉状態となる。蓋１０ｂおよびケース本体１０ａは、例えば、溶接によって固定することができる。

正極端子１１０および負極端子１２０は、蓋１０ｂに対して固定されている。正極端子１１０は、電池ケース１０に収容された正極集電体１１１と電気的に接続されており、正極集電体１１１は、発電要素２０と電気的に接続されている。負極端子１２０は、電池ケース１０に収容された負極集電体１２１と電気的に接続されており、負極集電体１２１は、発電要素２０と電気的に接続されている。

蓋１０ｂには、弁１０ｃが設けられている。弁１０ｃは、電池ケース１０の内部でガスが発生したときに、電池ケース１０の外部にガスを排出するために用いられる。具体的には、ガスの発生に伴って電池ケース１０の内圧が弁１０ｃの作動圧に到達すると、弁１０ｃは、閉じ状態から開き状態に変化することにより、電池ケース１０の外部にガスを排出させる。

本実施例において、弁１０ｃは、いわゆる破壊型の弁であり、蓋１０ｂに彫刻を施すことによって構成されている。なお、弁１０ｃとしては、いわゆる復帰型の弁を用いることもできる。復帰型の弁は、電池ケース１０の内圧および外圧（大気圧）の高低関係に応じて、閉じ状態および開き状態の間で可逆的に変化する。

蓋１０ｂには、弁１０ｃと隣り合う位置に、注液口１０ｄが形成されている。注液口１０ｄは、電池ケース１０の内部に電解液を注入するために用いられる。ここで、発電要素２０をケース本体１０ａに収容した後に、蓋１０ｂがケース本体１０ａに固定される。この状態において、注液口１０ｄから、電池ケース１０の内部に電解液が注入される。電池ケース１０の内部に電解液を注入した後は、注液口１０ｄが注液栓１１によって塞がれる。

図３は、発電要素２０の展開図である。発電要素２０は、正極板２１と、負極板２２と、セパレータ２３とを有する。正極板２１は、集電箔２１ａと、集電箔２１ａの表面に形成された正極活物質層２１ｂとを有する。正極活物質層２１ｂは、正極活物質、導電剤、バインダーなどを含んでいる。正極活物質層２１ｂは、集電箔２１ａの一部の領域に形成されており、集電箔２１ａの残りの領域は露出している。

負極板２２は、集電箔２２ａと、集電箔２２ａの表面に形成された負極活物質層２２ｂとを有する。負極活物質層２２ｂは、負極活物質、導電剤、バインダーなどを含んでいる。負極活物質層２２ｂは、集電箔２２ａの一部の領域に形成されており、集電箔２２ａの残りの領域は露出している。正極活物質層２１ｂ、負極活物質層２２ｂおよびセパレータ２３には、電解液がしみ込んでいる。

図３に示す順番で、正極板２１、負極板２２およびセパレータ２３を積層し、この積層体を図４の矢印Ｃで示す方向に巻くことにより、発電要素２０が構成される。具体的には、積層体が同心円状に巻かれた後に、巻かれた積層体が電池ケース１０の内壁面に沿うように変形される。これにより、発電要素２０が構成され、発電要素２０を電池ケース１０に収容することができる。

図４において、Ｙ方向における発電要素２０の一端では、正極板２１の集電箔２１ａだけが巻かれている。この集電箔２１ａには、図２に示す正極集電体１１１が固定される。例えば、集電箔２１ａおよび正極集電体１１１を溶接することができる。Ｙ方向における発電要素２０の他端では、負極板２２の集電箔２２ａだけが巻かれており、この集電箔２２ａには、図２に示す負極集電体１２１が固定される。例えば、集電箔２２ａおよび負極集電体１２１を溶接することができる。Ｙ方向における発電要素２０の中央部では、正極活物質層２１ｂおよび負極活物質層２２ｂが、セパレータ２３を挟んで向かい合っており、二次電池１の充放電時において、化学反応が行われる。

例えば、二次電池１としてのリチウムイオン電池を放電するときには、負極活物質の界面において、リチウムイオンおよび電子を放出する化学反応が行われ、正極活物質の界面において、リチウムイオンおよび電子を吸収する化学反応が行われる。リチウムイオン電池を充電するときには、放電時とは逆の反応が行われる。正極板２１および負極板２２が、セパレータ２３を介して、リチウムイオンを授受することにより、リチウムイオン電池の充放電が行われる。

図５は、正極端子１１０および正極集電体１１１を電気的に接続する構造と、負極端子１２０および負極集電体１２１を電気的に接続する構造とを示す図である。まず、正極端子１１０および正極集電体１１１を電気的に接続する構造について説明する。

正極端子１１０は、軸部１１０ａおよび頭部１１０ｂを有する。軸部１１０ａは、外部接続端子１１２の第１開口部１１２ａに挿入され、頭部１１０ｂは、第１開口部１１２ａの周辺部分と接触する。これにより、正極端子１１０を外部接続端子１１２に固定することができる。ここで、軸部１１０ａは、第１開口部１１２ａから上方に向かって延びている。また、外部接続端子１１２は、電池ケース１０の外部に配置されている。

外部接続端子１１２および蓋１０ｂの間には、樹脂などの絶縁性材料で形成された外部絶縁部材１１３が配置される。外部絶縁部材１１３は、外部接続端子１１２および蓋１０ｂを絶縁状態とするために用いられる。外部絶縁部材１１３は、凹部１１３ａを有しており、凹部１１３ａには、正極端子１１０の頭部１１０ｂが収容される。凹部１１３ａは、頭部１１０ｂに沿った形状に形成されているため、凹部１１３ａに頭部１１０ｂを収容することにより、頭部１１０ｂを位置決めすることができる。

電池ケース１０の内部には、集電体ホルダ１１４が配置されている。集電体ホルダ１１４は、正極集電体１１１を支持するために用いられる。集電体ホルダ１１４は、ホルダ本体１１４ａと、円筒部１１４ｂと、脚部１１４ｃとを有しており、樹脂などの絶縁性材料で形成されている。円筒部１１４ｂは、ホルダ本体１１４ａから上方に向かって延びており、蓋１０ｂに形成された貫通孔１０ｅに挿入される。集電体ホルダ１１４は、４つの脚部１１４ｃを有しており、各脚部１１４ｃは、ホルダ本体１１４ａから下方に向かって延びている。

電池ケース１０の内部には、リード部材１１５が配置されており、リード部材１１５は、金属などの導電性材料で形成されている。リード部材１１５は、リード本体１１５ａと、リード本体１１５ａから上方に向かって延びる円筒部１１５ｂとを有する。円筒部１１５ｂは、集電体ホルダ１１４の円筒部１１４ｂと、外部絶縁部材１１３の貫通孔１１３ｂと、外部接続端子１１２の第２開口部１１２ｂとに挿入される。

ここで、円筒部１１５ｂおよび蓋１０ｂの貫通孔１０ｅの間には、集電体ホルダ１１４の円筒部１１４ｂが位置している。また、リード本体１１５ａおよび蓋１０ｂの間には、ホルダ本体１１４ａが位置している。これにより、リード部材１１５および蓋１０ｂは、絶縁性材料で形成された集電体ホルダ１１４を挟むことにより、絶縁状態となっている。

円筒部１１５ｂの先端は、外部接続端子１１２の第２開口部１１２ｂから電池ケース１０の外側（上方）に突出している。第２開口部１１２ｂから突出した円筒部１１５ｂの先端には、カシメ処理が行われる。図５には、カシメ処理が行われた後の円筒部１１５ｂを示している。円筒部１１５ｂの先端をカシメ処理することにより、円筒部１１５ｂの先端およびリード本体１１５ａによって、外部接続端子１１２と、外部絶縁部材１１３と、蓋１０ｂと、集電体ホルダ１１４（ホルダ本体１１４ａ）とを挟んだ状態において、互いに固定することができる。ここで、集電体ホルダ１１４は、リード部材１１５によって蓋１０ｂに押し付けられており、蓋１０ｂに密接する。

リード本体１１５ａは、集電体ホルダ１１４の脚部１１４ｃによって囲まれており、集電体ホルダ１１４に対して位置決めされている。すなわち、４つの脚部１１４ｃを用いることにより、リード部材１１５の移動を阻止し、集電体ホルダ１１４に対してリード部材１１５がずれてしまうのを防止することができる。

感圧部材（変形部材に相当する）１１６は、金属などの導電性材料で形成されており、リード部材１１５のリード本体１１５ａに固定されている。例えば、感圧部材１１６およびリード本体１１５ａは、溶接によって固定することができる。リード部材１１５の内側に形成されたスペースは、大気とつながるため、二次電池１の内部における気密性を確保するために、感圧部材１１６およびリード本体１１５ａは、密接させる必要がある。

感圧部材１１６の中央部には、変形部１１６ａが設けられており、変形部１１６ａは、正極集電体１１１に向かって突出している。正極集電体１１１は、台座１１１ａを有しており、台座１１１ａは、変形部１１６ａが固定される破断部１１１ｂを有する。破断部１１１ｂは、後述するように、二次電池１の電流経路を遮断するために用いられる。

破断部１１１ｂの厚さは、台座１１１ａのうち、破断部１１１ｂを除く領域の厚さよりも薄くなっている。変形部１１６ａおよび破断部１１１ｂは、例えば、複数の箇所を溶接することによって固定することができる。台座１１１ａには、破断部１１１ｂの外縁に沿うように、切り欠きを形成することができる。切り欠きを形成することにより、二次電池１の内圧が上昇したときに、破断部１１１ｂを破断させやすくすることができる。

また、正極集電体１１１の台座１１１ａには、集電体ホルダ１１４における脚部１１４ｃの先端が固定される。図６に示すように、脚部１１４ｃの先端には、ボス１１４ｄが設けられている。また、図７に示すように、台座１１１ａの４つの角部には、貫通孔１１１ｃが設けられている。

４つのボス１１４ｄおよび４つの貫通孔１１１ｃは、互いに対応した位置に設けられている。ホルダ本体１１４ａは、台座１１１ａに沿った形状に形成されているため、ホルダ本体１１４ａの４つの角部に設けられたボス１１４ｄは、台座１１１ａの４つの角部に設けられた貫通孔１１１ｃと対応することになる。

各ボス１１４ｄを、対応する貫通孔１１１ｃに挿入することにより、集電体ホルダ１１４を正極集電体１１１の台座１１１ａに位置決めすることができる。集電体ホルダ１１４（ボス１１４ｄを含む）は、絶縁性材料であって、熱可塑性材料によって形成されているため、後述するように、ボス１１４ｄに熱を加えて変形（溶融）させることにより、ボス１１４ｄを貫通孔１１１ｃに固定することができる。

これにより、集電体ホルダ１１４を正極集電体１１１（台座１１１ａ）に固定することができる。上述したように、集電体ホルダ１１４は、蓋１０ｂに密接して固定されているため、この集電体ホルダ１１４に正極集電体１１１を固定することにより、電池ケース１０の内部において、正極集電体１１１を位置決めすることができる。

また、４つのボス１１４ｄおよび４つの貫通孔１１１ｃを用いて、集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１を固定しているため、集電体ホルダ１１４は、正極集電体１１１を支持しやすくなる。すなわち、集電体ホルダ１１４は、複数の箇所（ボス１１４ｄおよび貫通孔１１１ｃの箇所）において、正極集電体１１１を支持しているため、集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１の接続部分における強度を確保することができる。

ここで、集電体ホルダ１１４（ホルダ本体１１４ａ）および正極集電体１１１の台座１１１ａの間には、リード部材１１５および感圧部材１１６が配置される。リード部材１１５および感圧部材１１６は、集電体ホルダ１１４の４つの脚部１１４ｃによって囲まれているため、ホルダ本体１１４ａおよび台座１１１ａの間において、リード部材１１５および感圧部材１１６がずれてしまうのを抑制することができる。

なお、本実施例では、４つのボス１１４ｄおよび４つの貫通孔１１１ｃを用いているが、ボス１１４ｄや貫通孔１１１ｃの数は、適宜設定することができる。貫通孔１１１ｃは、台座１１１ａの外縁に沿った位置に形成されていればよい。ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃと対応する位置に設けられていればよい。同様に、脚部１１４ｃの数も適宜設定することができる。本実施例では、すべての脚部１１４ｃにボス１１４ｄを設けているが、一部の脚部１１４ｃだけにボス１１４ｄを設けることもできる。さらに、台座１１１ａの形状も適宜設定することができる。

本実施例では、貫通孔１１１ｃが台座１１１ａを貫通しているが、これに限るものではない。例えば、台座１１１ａの外縁に切り欠き部（凹部）を設け、この切り欠き部にボス１１４ｄを挿入させることができる。ここで、切り欠き部は、貫通孔１１１ｃと同様の機能を有する。

正極集電体１１１は、台座１１１ａから下方に向かって延びる腕部１１１ｄを有する。腕部１１１ｄは、発電要素２０と干渉しないように曲げて形成されている。すなわち、腕部１１１ｄは、発電要素２０から外れた位置に配置されている。また、腕部１１１ｄの先端は、発電要素２０の端部において露出している集電箔２１ａに固定されている。例えば、腕部１１１ｄの先端および発電要素２０の集電箔２１ａを溶接することができる。

電池ケース１０の内部でガスが発生し、電池ケース１０の内圧が上昇すると、変形部１１６ａは、変形することにより、リード部材１１５（リード本体１１５ａ）に向かって凸となる。すなわち、変形部１１６ａは、正極集電体１１１（台座１１１ａ）に向かって凸の形状から、リード部材１１５（リード本体１１５ａ）に向かって凸の形状に変化する。

感圧部材１１６に固定されるリード部材１１５の内側は、大気とつながっているため、感圧部材１１６は、大気と、発電要素２０を収容するスペースとの境界に位置することになる。このため、ガスの発生によって電池ケース１０の内圧が上昇すると、感圧部材１１６は、正極集電体１１１（台座１１１ａ）から離れる方向に変形する。変形部１１６ａが変形することにより、変形部１１６ａに固定された破断部１１１ｂが破断し、破断部１１１ｂは、台座１１１ａから離れる。

変形部１１６ａとともに破断部１１１ｂが、台座１１１ａから離れることにより、正極端子１１０および正極集電体１１１の間における電流経路を遮断することができる。これにより、電池ケース１０の内部でガスが発生した状態において、発電要素２０の充放電が行われるのを阻止することができる。変形部１１６ａを変形させるときの圧力（作動圧という）は、電池ケース１０の内圧などを考慮して、適宜設定することができる。

次に、負極端子１２０および負極集電体１２１を電気的に接続する構造について説明する。

負極端子１２０は、軸部１２０ａおよび頭部１２０ｂを有する。軸部１２０ａは、外部接続端子１２２の第１開口部１２２ａに挿入され、頭部１２０ｂは、第１開口部１２２ａの周辺部分と接触する。これにより、負極端子１２０を外部接続端子１２２に固定することができる。ここで、軸部１２０ａは、第１開口部１２２ａから上方に向かって延びる。また、外部接続端子１２２は、電池ケース１０の外部に配置されている。

外部接続端子１２２および蓋１０ｂの間には、樹脂などの絶縁性材料で形成された外部絶縁部材１２３が配置される。外部絶縁部材１２３は、外部接続端子１２２および蓋１０ｂを絶縁状態とするために用いられる。外部絶縁部材１２３は、凹部１２３ａを有しており、凹部１２３ａには、負極端子１２０の頭部１２０ｂが収容される。凹部１２３ａは、頭部１２０ｂに沿った形状に形成されており、凹部１２３ａに頭部１２０ｂを収容することにより、頭部１２０ｂを位置決めすることができる。

電池ケース１０の内部には、内部絶縁部材１２４が配置されている。内部絶縁部材１２４は、プレート部１２４ａと、プレート部１２４ａから上方に向かって延びる円筒部１２４ｂとを有する。円筒部１２４ｂは、蓋１０ｂに形成された貫通孔１０ｆに挿入される。

負極集電体１２１は、台座１２１ａと、台座１２１ａから上方に向かって延びる円筒部１２１ｂと、台座１２１ａから下方に向かって延びる腕部１２１ｃとを有する。円筒部１２１ｂは、内部絶縁部材１２４の円筒部１２４ｂと、外部絶縁部材１２３の貫通孔１２３ｂと、外部接続端子１２２の第２開口部１２２ｂとに挿入される。

ここで、円筒部１２１ｂおよび蓋１０ｂの貫通孔１０ｆの間には、内部絶縁部材１２４の円筒部１２４ｂが位置している。また、蓋１０ｂおよび台座１２１ａの間には、内部絶縁部材１２４のプレート部１２４ａが位置している。これにより、負極集電体１２１および蓋１０ｂは、内部絶縁部材１２４を挟むことにより、絶縁状態となっている。

円筒部１２１ｂの先端は、第２開口部１２２ｂから電池ケース１０の外側（上方）に突出している。第２開口部１２２ｂから突出した円筒部１２１ｂの先端には、カシメ処理が行われる。図５には、カシメ処理が行われた後の円筒部１２１ｂを示している。円筒部１２１ｂの先端をカシメ処理することにより、円筒部１２１ｂの先端および負極集電体１２１の台座１２１ａによって、外部接続端子１２２と、外部絶縁部材１２３と、蓋１０ｂと、内部絶縁部材１２４（プレート部１２４ａ）とを挟んだ状態において、互いに固定することができる。

図８は、正極端子１１０や負極端子１２０などが固定された蓋１０ｂの上面図である。図９は、図８のＡ１−Ａ１断面図である。図１０は、図９に示す領域Ｒ１における貫通孔１１１ｃの拡大図である。図１１は、正極端子１１０や負極端子１２０などが固定された蓋１０ｂの正面図であり、図１２は、図１１の矢印Ｂで示す方向から見たときの図である。図１２では、集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１の接続部分を示している。

図８から図１２を用いて、集電体ホルダ１１４のボス１１４ｄおよび集電体１１１の台座１１１ａを固定する構造について説明する。

図１０に示すように、貫通孔１１１ｃは、径ｒ１を有する第１領域１１１ｃ１と、径ｒ２を有する第２領域１１１ｃ２とを有する。径ｒ２は、径ｒ１よりも大きくなっており、ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃに対して、第１領域１１１ｃ１の側から挿入される。ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃの第１領域１１１ｃ１に沿って形成されており、ボス１１４ｄの径は、第１領域１１１ｃ１の径ｒ１よりも僅かに小さい。

ボス１１４ｄを貫通孔１１１ｃに挿入すると、ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃを貫通し、ボス１１４ｄの先端部が貫通孔１１１ｃから突出する。貫通孔１１１ｃから突出したボス１１４ｄの先端部に熱を加えて変形させることにより、ボス１１４ｄの先端部を、貫通孔１１１ｃの第２領域１１１ｃ２に沿った形状に形成することができる（図９参照）。

これにより、ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃの第１領域１１１ｃ１および第２領域１１１ｃ２に沿った形状に形成される。言い換えれば、熱成形後のボス１１４ｄは、径ｒ１の領域と、径ｒ２の領域とを有する。ボス１１４ｄの形状を、貫通孔１１１ｃ（第１領域１１１ｃ１および第２領域１１１ｃ２）に沿った形状とすることにより、ボス１１４ｄが、貫通孔１１１ｃから抜けてしまうのを阻止することができる。

また、熱成形後のボス１１４ｄの先端部は、貫通孔１１１ｃから突出していなく、台座１１１ａの表面、言い換えれば、貫通孔１１１ｃの端部が位置する平面に沿って形成される。ボス１１４ｄの先端部を、貫通孔１１１ｃから突出させないことにより、電池ケース１０の内部におけるスペースを広げることができる。

ここで、ボス１１４ｄの先端部を、貫通孔１１１ｃから突出させると、貫通孔１１１ｃから突出したボス１１４ｄとの干渉を避けるように、発電要素２０を配置しなければならない。本実施例では、ボス１１４ｄが貫通孔１１１ｃから突出していないため、ボス１１４ｄとの干渉を考慮する必要が無くなり、電池ケース１０の内部におけるスペースを広げることができる。電池ケース１０の内部におけるスペースを広げることができれば、発電要素２０を大型化することができ、電池容量（満充電容量）を確保することもできる。

本実施例では、貫通孔１１１ｃを、第１領域１１１ｃ１および第２領域１１１ｃ２で構成しているが、これに限るものではない。例えば、貫通孔１１１ｃを第１領域１１１ｃ１だけで構成することもできる。この場合には、ボス１１４ｄの先端部を貫通孔１１１ｃから突出させて、ボス１１４ｄの突出部分を熱成形することにより、ボス１１４ｄが貫通孔１１１ｃから抜けないようにすることができる。ここで、熱成形によって、ボス１１４ｄの突出部分は、台座１１１ａに沿った形状に形成される。

また、本実施例では、ボス１１４ｄが円柱状に形成されており、貫通孔１１１ｃがボス１１４ｄの外形に沿った形状に形成されているが、これに限るものではない。すなわち、ボス１１４ｄや貫通孔１１１ｃの形状は、適宜設定することができる。例えば、ボス１１４ｄを直方体に沿った形状に形成することができる。また、貫通孔１１１ｃは、ボス１１４ｄの外形に沿った形状に形成されていればよい。

本実施例によれば、リード部材１１５、感圧部材１１６および正極集電体１１１が振動するのを抑制して、変形部１１６ａおよび破断部１１１ｂの接続部分に過度の負荷がかかるのを抑制することができる。以下、具体的に説明する。

二次電池１は、外部からの影響を受けて振動することがある。特に、二次電池１を車両に搭載したときには、走行中における車両からの振動を受けやすい。二次電池１に振動が加われば、二次電池１の内部に配置された部材も振動しやすくなる。本実施例では、集電体ホルダ１１４が蓋１０ｂに密接して固定されており、この集電体ホルダ１１４に対して、正極集電体１１１を固定しているため、正極集電体１１１の振動を抑制することができる。

特に、４つのボス１１４ｄおよび４つの貫通孔１１１ｃを用いて、集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１を固定しているため、集電体ホルダ１１４によって正極集電体１１１を支持する箇所を増やして、正極集電体１１１を安定して支持することができる。また、図９に示すように、ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃに沿って形成されているため、集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１の間におけるガタを抑制することができる。

集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１の間におけるガタを抑制することにより、集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１の間に配置されたリード部材１１５および感圧部材１１６に振動が加わるのを抑制することができる。正極集電体１１１や感圧部材１１６に振動が加わるのを抑制することにより、変形部１１６ａおよび破断部１１１ｂの接続部分に過度の負荷がかかるのを抑制することができる。

変形部１１６ａおよび破断部１１１ｂの接続部分に過度の負荷が加わると、電流経路を遮断させるときの変形部１１６ａの作動圧にバラツキが発生してしまうが、本実施例によれば、正極集電体１１１や感圧部材１１６への振動を抑制して、変形部１１６ａの作動圧にバラツキが発生してしまうのを抑制することができる。ここで、台座１１１ａに切り欠きを形成することによって破断部１１１ｂを構成したときには、破断部１１１ｂの強度が低下しやすい。破断部１１１ｂの強度が低下している状態では、変形部１１６ａおよび破断部１１１ｂの接続部分に過度の負荷を与えないことが好ましい。

また、台座１１１ａの４つの角部に貫通孔１１１ｃを設けることにより、台座１１１ａの中央において、変形部１１６ａと接続される破断部１１１ｂを形成しやすくなる。さらに、集電体ホルダ１１４に４つの脚部１１４ｃを設けることにより、ホルダ本体１１４ａおよび台座１１１ａの間には、発電要素２０などから発生したガスを、感圧部材１１６に導くためのスペースＳ（図１２参照）を形成することができる。これにより、電池ケース１０の内圧が上昇したときに、感圧部材１１６は、内圧上昇の影響を受けやすくなり、感圧部材１１６の作動性能を向上させることができる。

本発明の実施例２について説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。本実施例は、集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１を接続する構造に関するものである。具体的には、集電体ホルダ１１４のボス１１４ｄおよび正極集電体１１１の貫通孔１１１ｃを、熱カシメ処理によって固定するときに好適な構造に関するものである。

図１３Ａから図１３Ｄは、集電体ホルダ１１４のボス１１４ｄおよび正極集電体１１１の貫通孔１１１ｃを固定する方法を説明する図である。図１３Ａ、図１３Ｂおよび図１３Ｃに示す工程を経て、図１３Ｄに示す構造が得られる。なお、図１３Ｄに示す構造は、実施例１で説明した、ボス１１４ｄおよび貫通孔１１１ｃの接続構造とは異なっている。

図１３Ａに示すように、台座１１１ａに形成された貫通孔１１１ｃには、突起１１１ｅが形成されている。突起１１１ｅの一部は、貫通孔１１１ｃと連なっている。言い換えれば、突起１１１ｅは、貫通孔１１１ｃに沿って形成されている。ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃを貫通し、ボス１１４ｄの先端部は、貫通孔１１１ｃから突出している。熱カシメ処理で用いられる熱板３０は、凹部３１を有しており、熱カシメ処理を行うときには、矢印Ｃで示す方向に移動する。熱板３０は、ヒータ（不図示）によって加熱されている。

図１３Ｂに示すように、熱板３０の凹部３１がボス１１４ｄの先端部に接触すると、ボス１１４ｄの先端部が溶融する。集電体ホルダ１１４（ボス１１４ｄを含む）は、熱可塑性材料によって形成されているため、ボス１１４ｄに熱を与えることにより、ボス１１４ｄを溶融させることができる。熱板３０が矢印Ｃで示す方向に移動することに応じて、ボス１１４ｄの溶融部分は、凹部３１に沿って広がる。

図１３Ｃに示すように、熱板３０が正極集電体１１１の台座１１１ａに接触すると、熱板３０の移動が停止する。熱板３０が台座１１１ａに接触すると、ボス１１４ｄの溶融部分は、熱板３０の凹部３１および台座１１１ａによって囲まれた領域に収容される。ここで、凹部３１は、突起１１１ｅの先端から離れており、凹部３１および突起１１１ｅの間には、ボス１１４ｄの溶融部分が存在している。凹部３１および突起１１１ｅの間隔が短くなるほど、熱カシメ処理後におけるボス１１４ｄの強度や低下しやすくなる。このため、ボス１１４ｄに要求される強度を考慮して、凹部３１および突起１１１ｅの間隔を適宜設定することができる。

ボス１１４ｄのうち、凹部３１と接触する部分は、熱板３０からの熱を受けて溶融することになるが、ボス１１４ｄのうち、凹部３１と接触しない部分は、熱板３０からの熱を受けにくくなり、溶融しにくい。具体的には、ボス１１４ｄのうち、突起１１１ｅと隣り合う部分は、熱板３０からの熱を受けにくくなり、溶融しにくい。

本実施例では、熱板３０が台座１１１ａに接触することにより、熱板３０の熱が台座１１１ａを介して突起１１１ｅに伝達される。台座１１１ａは、金属などで形成されているため、熱板３０からの熱を伝導させやすい。熱板３０からの熱が突起１１１ｅに伝わることにより、ボス１１４ｄのうち、突起１１１ｅの周囲に位置する部分も溶融させやすくなる。

このように、熱板３０と接触する部分だけでなく、突起１１１ｅの周囲に位置する部分も溶融させることにより、熱カシメ処理後におけるボス１１４ｄの強度を向上させることができる。図１４は、突起１１１ｅが設けられていない構成を示す。突起１１１ｅが設けられていないと、図１４に示す領域Ｒ２の部分に熱板３０からの熱が伝わりにくくなり、領域Ｒ２の部分を溶融しにくい場合がある。また、溶融部分が少ない場合は、強度が低下してしまうことがある。

本実施例では、図１４の領域Ｒ２に相当する部分に、突起１１１ｅが設けられており、突起１１１ｅを用いて、ボス１１４ｄを溶融させることができる。これにより、ボス１１４ｄのうち、溶融すべき部分のすべてを溶融させることができ、熱カシメ処理後におけるボス１１４ｄの強度を向上させることができる。

ここで、図１４に示す構成であっても、熱板３０をボス１１４ｄに接触させる時間を確保すれば、領域Ｒ２の部分にも熱板３０の熱を伝えることができる。一方、本実施例では、突起１１１ｅを用いることにより、ボス１１４ｄのうち、突起１１１ｅの周囲に位置する部分に、熱板３０の熱を素早く伝えることができ、熱カシメ処理に要する時間を短縮することができる。

一方、熱板３０やボス１１４ｄを複雑な形状に形成すれば、熱板３０の熱をボス１１４ｄに伝えやすくすることもできる。しかし、この場合には、熱板３０やボス１１４ｄが複雑な形状になってしまう。本実施例では、台座１１１ａに突起１１１ｅを設けるだけであり、簡素な構成とすることができる。

本実施例では、熱板３０を台座１１１ａに接触させることにより、熱板３０の熱を突起１１ｅに伝えているが、これに限るものではない。具体的には、台座１１１ａを予め加熱しておいたり、熱カシメ処理を行っている間、台座１１１ａを加熱したりすることができる。熱板３０を台座１１１ａに接触させて、熱板３０の熱を突起１１１ｅに伝える場合には、熱板３０の熱が突起１１１ｅに伝わるまでの時間がかかってしまう。ここで、台座１１１ａを加熱しておけば、熱板３０の熱が突起１１１ｅに伝わりやすくなり、熱カシメ処理に要する時間を短縮することができる。

なお、本実施例では、貫通孔１１１ｃに沿って突起１１１ｅが形成されているが、これに限るものではない。具体的には、貫通孔１１１ｃからずらした位置に、突起１１１ｅを形成することもできる。この場合であっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。すなわち、突起１１１ｅを設けない場合と比べて、ボス１１４ｄを溶融させやすくなり、ボス１１４ｄの強度を確保することができる。

実施例１，２では、正極端子１１０および正極集電体１１１の間の電流経路に、感圧部材１１６を用いた電流遮断機構を設けているが、これに限るものではない。具体的には、実施例１，２の構成に加えて、又は、実施例１，２の構成に代えて、負極端子１２０および負極集電体１２１の間の電流経路に、感圧部材１１６を用いた電流遮断機構を設けることができる。すなわち、負極端子１２０および負極集電体１２１を電気的に接続する構造として、実施例１，２で説明した、正極端子１１０および正極集電体１１１を電気的に接続する構造を用いることができる。これにより、負極端子１２０および負極集電体１２１の間における電流経路を遮断することができる。

本発明の実施例３について説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。本実施例は、集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１の接続部分における構造に関するものである。具体的には、正極集電体１１１の腕部１１１ｄを曲げ加工したときに発生する応力が、集電体ホルダ１１４のボス１１４ｄに作用したときにおいて、この応力に耐えることができるボス１１４ｄの構造に関するものである。

図１５は、正極集電体１１１および集電体ホルダ１１４などが蓋１０ｂに取り付けられた構造を示す外観図である。本実施例では、図１５に示すように、正極集電体１１１は、一対の腕部１１１ｄを有する。各腕部１１１ｄは、台座１１１ａから下方向（Ｚ方向）に延びている。一対の腕部１１１ｄの間には、発電要素２０が配置され、各腕部１１１ｄは、発電要素２０の端部で露出する集電箔２１ａ（図４参照）に固定される。

図１６は、正極集電体１１１を加工するときの処理を説明する図である。図１６は、図１５に示す矢印Ｄ１の方向から見たときにおいて、正極集電体１１１、蓋１０ｂおよび正極端子１１０の位置関係を示す概略図である。

実施例１で説明したように、集電体ホルダ１１４のボス１１４ｄは、正極集電体１１１の貫通孔１１１ｃに挿入された後に、熱が加えられることにより変形する。これにより、ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃに沿った形状に形成される。このようにボス１１４ｄの熱カシメ処理を行うときには、図１６に示すように、一対の腕部１１１ｄは、開いた形状となっている。具体的には、一対の腕部１１１ｄの間隔（Ｘ方向の間隔）は、腕部１１１ｄの先端に向かって広がっている。

このように一対の腕部１１１ｄを開いた形状とすることにより、熱カシメ処理を行うときの治具が腕部１１１ｄと干渉してしまうことを抑制できる。熱カシメ処理を行った後、一方の腕部１１１ｄを曲げ加工することにより、一対の腕部１１１ｄを図１５に示す形状とすることができる。これにより、ボス１１４ｄの熱カシメ処理を行った後に、各腕部１１１ｄを発電要素２０に固定することができる。

図１６に示す例では、一方の腕部１１１ｄだけを曲げ加工しているが、一対の腕部１１１ｄを曲げ加工することもできる。すなわち、一対の腕部１１１ｄを開いた形状にした状態において、ボス１１４ｄの熱カシメ処理を行い、熱カシメ処理を行った後に、一対の腕部１１１ｄを互いに近づく方向に曲げ加工することができる。

また、本実施例では、正極集電体１１１が一対の腕部１１１ｄを有しているが、これに限るものではない。具体的には、実施例１と同様に、正極集電体１１１が１つの腕部１１１ｄを有する場合であっても、本実施例を適用することができる。具体的には、１つの腕部１１１ｄを曲げ加工するときには、本実施例を適用することができる。

腕部１１１ｄを曲げ加工するとき、正極集電体１１１のうち、図１６に示す領域Ｒ３の部分には、応力が集中する。図１６に示す領域Ｒ３は、腕部１１１ｄの基端部であり、この基端部を基準として、腕部１１１ｄが曲げ加工される。ここで、図１５に示すように、腕部１１１ｄの基端部と隣り合う位置には、集電体ホルダ１１４のボス１１４ｄが配置されている。

このため、腕部１１１ｄを曲げ加工するときには、ボス１１４ｄにも応力が作用することになる。実施例１で説明したように、集電体ホルダ１１４（ボス１１４ｄ）は、熱可塑性樹脂によって形成されている。このため、ボス１１４ｄに応力が作用すると、ボス１１４ｄに過度の荷重がかかってしまう。

そこで、本実施例では、以下に説明するようにボス１１４ｄの形状を設定することにより、ボス１１４ｄの強度を向上させている。ボス１１４ｄの強度を向上させることにより、腕部１１１ｄの曲げ加工時に、ボス１１４ｄに応力が集中しても、ボス１１４ｄが破断してしまうことを防止できる。

図１７は、集電体ホルダ１１４および正極集電体１１１の接続部分における概略図であり、図１５のＡ２−Ａ２断面図に相当する。正極集電体１１１の台座１１１ａに形成された貫通孔１１１ｃは、円筒領域１１１ｃ３と、第１テーパ領域１１１ｃ４と、第２テーパ領域１１１ｃ５とを有する。

円筒領域１１１ｃ３は、台座１１１ａが位置する平面（Ｘ−Ｙ平面）と直交する方向（Ｚ方向）に延びている。円筒領域１１１ｃ３の一端は、台座１１１ａの上面に接続されており、円筒領域１１１ｃ３の他端は、第１テーパ領域１１１ｃ４および第２テーパ領域１１１ｃ５に接続されている。

第１テーパ領域１１１ｃ４のテーパ角度αと、第２テーパ領域１１１ｃ５のテーパ角度βは、互いに異なっている。具体的には、テーパ角度αは、テーパ角度βよりも大きくなっている。テーパ角度αは、円筒領域１１１ｃ３を延長した線（図１７に示す点線）と、第１テーパ領域１１１ｃ４との間の角度である。また、テーパ角度βは、円筒領域１１１ｃ３を延長した線と、第２テーパ領域１１１ｃ５との間の角度である。

熱カシメ処理を施す前において、ボス１１４ｄは、円柱状に形成されている。具体的には、ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃの円筒領域１１１ｃ３に沿った形状に形成されている。また、ボス１１４ｄの先端部は、貫通孔１１１ｃから突出している。ボス１１４ｄの先端部に対して熱カシメ処理を施すことにより、図１７に示すように、ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃ（特に、テーパ領域１１１ｃ４，１１１ｃ５）に沿った形状に形成される。すなわち、ボス１１４ｄは、貫通孔１１１ｃのテーパ領域１１１ｃ４，１１１ｃ５と接触し、テーパ領域１１１ｃ４，１１１ｃ５に対応したテーパ面を有する。

熱カシメ処理後のボス１１４ｄでは、ボス１１４ｄの基端部１１４ｄ１から先端部１１４ｄ２に向かって、ボス１１４ｄの径が大きくなっている。ボス１１４ｄの径とは、図１７において、Ｘ方向におけるボス１１４ｄの長さである。貫通孔１１１ｃの円筒領域１１１ｃ３に対応した部分では、ボス１１４ｄの径が一定となっている。

一方、貫通孔１１１ｃのテーパ領域１１１ｃ４，１１１ｃ５に対応した部分では、ボス１１４ｄの径が、基端部１１４ｄ１から先端部１１４ｄ２に向かって連続的に増加している。ボス１１４ｄの先端部１１４ｄ２は、台座１１１ａの下面（図１７に示す下面）と同一平面内に位置している。すなわち、ボス１１４ｄの先端部１１４ｄ２は、貫通孔１１１ｃから突出していない。

図１７に示すように、ボス１１４ｄの断面形状は、非対称の形状となっている。具体的には、ボス１１４ｄの先端部１１４ｄ２は、ボス１１４ｄの基端部１１４ｄ１に対して腕部１１１ｄの側にずれている。また、先端部１１４ｄ２は、基端部１１４ｄ１とＺ方向で対向する領域を含んでいる。言い換えれば、先端部１１４ｄ２は、基端部１１４ｄ１よりも腕部１１１ｄに近づく方向に広がっているとともに、基端部１１４ｄ１よりも腕部１１１ｄから離れる方向に広がっている。

基端部１１４ｄ１に対して先端部１１４ｄ２を腕部１１１ｄの側にずらすことにより、腕部１１１ｄの側において、ボス１１４ｄの断面積（言い換えれば、体積）を増やすことができ、ボス１１４ｄの強度を向上させることができる。具体的には、図１８において、第１テーパ領域１１１ｃ４に対応したボス１１４ｄの領域Ｅ１の面積は、第２テーパ領域１１１ｃ５に対応したボス１１４ｄの領域Ｅ２の面積よりも大きくなる。領域Ｅ１，Ｅ２は、テーパ領域１１１ｃ４，１１１ｃ５によって、ボス１１４ｄの径（Ｘ方向の長さ）が広がった領域である。

領域Ｅ１の面積を領域Ｅ２の面積よりも大きくすることにより、領域Ｅ１の強度を領域Ｅ２の強度よりも高くすることができる。領域Ｅ１は、領域Ｅ２よりも腕部１１１ｄの側に位置しているため、腕部１１１ｄを曲げ加工するときには、領域Ｅ２よりも領域Ｅ１に応力が集中しやすくなる。そこで、領域Ｅ１の強度を領域Ｅ２の強度よりも高くすることにより、領域Ｅ１は、腕部１１１ｄの曲げ加工時に発生する応力に耐えることができる。

このように、ボス１１４ｄの強度を向上させることができれば、腕部１１１ｄの曲げ加工時において、ボス１１４ｄに応力が集中しても、ボス１１４ｄは、この応力に耐えることができる。そして、腕部１１１ｄの曲げ加工によって、ボス１１４ｄが破断してしまうことを防止できる。

一方、領域Ｅ２の面積を領域Ｅ１の面積よりも小さくすることにより、ボス１１４ｄを形成する材料を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。上述したように、領域Ｅ２には、腕部１１１ｄの曲げ加工時に発生する応力が作用しにくい。このため、領域Ｅ２の面積を領域Ｅ１の面積と等しくして、領域Ｅ２の強度を向上させる必要も無い。そこで、領域Ｅ２の面積を領域Ｅ１の面積よりも小さくすることにより、ボス１１４ｄを形成する材料を減らすことができる。

図１９は、図１７に示す矢印Ｄ２の方向から見たときの図である。本実施例では、上述したように、腕部１１１ｄの側において、第１テーパ領域１１１ｃ４が形成され、腕部１１１ｄから離れた側において、第２テーパ領域１１１ｃ５が形成されている。すなわち、境界線ＢＬに対して腕部１１１ｄの側に位置する領域Ｆ１には、第１テーパ領域１１１ｃ４が形成されている。また、境界線ＢＬに対して腕部１１１ｄの側とは反対側に位置する領域Ｆ２には、第２テーパ領域１１１ｃ５が形成されている。

本実施例では、貫通孔１１１ｃが２つのテーパ領域１１１ｃ４，１１１ｃ５によって構成されているが、これに限るものではない。例えば、図２０に示すように、貫通孔１１１ｃの周方向における領域を複数の領域Ｆ３〜Ｆ５に分け、各領域Ｆ３〜Ｆ５におけるテーパ角度を互いに異ならせることができる。図２０は、図１９に対応した図である。

領域Ｆ３〜Ｆ５において、領域Ｆ３は、腕部１１１ｄに最も近い位置にある。このため、領域Ｆ３のテーパ角度を最も大きくすることができる。領域Ｆ５は、腕部１１１ｄから最も離れているため、領域Ｆ５のテーパ角度を最も小さくすることができる。領域Ｆ４のテーパ角度は、領域Ｆ３のテーパ角度よりも小さく、領域Ｆ５のテーパ角度よりも大きくすることができる。

なお、領域Ｆ３〜Ｆ５のテーパ角度は、上述した大小関係を満たせばよく、具体的な値は適宜設定することができる。また、本実施例では、貫通孔１１１ｃの周方向における領域を３つの領域Ｆ３〜Ｆ５に分けているが、この分ける領域の数は、適宜設定することができる。

一方、図２１に示すように、貫通孔１１１ｃの周方向において、テーパ角度を連続的に変化させることもできる。図２１は、図１９に対応した図である。図２１に示す点Ｐ１は、腕部１１１ｄに最も近い位置となる。このため、点Ｐ１におけるテーパ角度を最も大きくすることができる。また、図２１に示す点Ｐ２は、腕部１１１ｄから最も離れた位置となる。このため、点Ｐ２におけるテーパ角度を最も小さくすることができる。そして、点Ｐ１から点Ｐ２に近づくにつれて、テーパ角度を連続的に小さくすることができる。

図１７に示す構成では、貫通孔１１１ｃに円筒領域１１１ｃ３を設けているが、円筒領域１１１ｃ３を省略することもできる。具体的には、図２２に示すように、貫通孔１１１ｃをテーパ領域１１１ｃ４，１１１ｃ５だけによって構成することもできる。図２２は、図１７に対応した図である。

また、本実施例では、貫通孔１１１ｃにテーパ領域を形成しているが、これに限るものではない。具体的には、図２３に示すように、貫通孔１１１ｃを形成することができる。図２３は、図１０に対応した図である。本実施例と同様に、第２領域１１１ｃ２の径ｒ２は、第１領域１１１ｃ１の径ｒ１よりも大きく、第２領域１１１ｃ２は、第１領域１１１ｃ１に対して腕部１１１ｄの側にずれている。

図２３に示すように貫通孔１１１ｃを形成すれば、この貫通孔１１１ｃに沿ってボス１１４ｄを形成することができる。これにより、本実施例と同様に、腕部１１１ｄの側におけるボス１１４ｄの強度を向上させることができる。したがって、腕部１１１ｄを曲げ加工したときにおいて、ボス１１４ｄの一部（腕部１１１ｄの側に位置する部分）に応力が集中しても、ボス１１４ｄは、この応力に耐えることができる。

本実施例では、正極集電体１１１について説明したが、負極集電体１２１が本実施例と同様の構造を有しているときには、負極集電体１２１に対して本実施例を適用することができる。また、本実施例では、実施例２で説明した構造を採用することもできる。すなわち、本実施例で説明した貫通孔１１１ｃに対して、実施例２で説明した突起１１１ｅを設けることができる。

本発明の実施例４について説明する。ここで、実施例１，３で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。本実施例は、正極集電体１１１の構造に関するものである。具体的には、実施例３と同様に、正極集電体１１１の腕部１１１ｄを曲げ加工するときに、集電体ホルダ１１４のボス１１４ｄに作用する応力を低減させる構造に関するものである。

図２４は、正極集電体１１１および集電体ホルダ１１４などが蓋１０ｂに取り付けられた構造を示す外観図であり、図１５に対応する図である。また、図２５は、図２４に示す矢印Ｄ３の方向から見たときの図である。図２６は、図２５に示す領域Ｒ４の拡大図である。本実施例では、実施例３と同様に、ボス１１４ｄに対して熱カシメ処理を行った後、正極集電体１１１の腕部１１１ｄが曲げ加工される。

ここで、曲げ加工される腕部１１１ｄの基端部には、凹部１１１ｆが形成されている。凹部１１１ｆは、腕部１１１ｄの基端部に沿って形成されている。本実施例では、ボス１１４ｄの熱カシメ処理が行われた後に、一対の腕部１１１ｄの一方だけが曲げ加工される。このため、曲げ加工される一方の腕部１１１ｄだけに、凹部１１１ｆが形成されている。

図２５に示すように、凹部１１１ｆは、腕部１１１ｄの外壁面１１１ｄ１に形成されている。腕部１１１ｄは、外壁面１１１ｄ１および内壁面１１１ｄ２を有しており、内壁面１１１ｄ２は、発電要素２０と接触する。

凹部１１１ｆは、腕部１１１ｄの幅方向（Ｙ方向）に延びている。すなわち、Ｙ方向における腕部１１１ｄの一端から他端まで、凹部１１１ｆが形成されている。図２５に示すように、凹部１１１ｆを形成することにより、腕部１１１ｄにおいて、凹部１１１ｆが形成された部分の厚さは、凹部１１１ｆが形成されていない部分の厚さよりも薄くなる。ここでいう厚さとは、Ｘ方向における腕部１１１ｄのサイズである。

凹部１１１ｆが形成された部分（腕部１１１ｄの一部）の厚さを、凹部１１１ｆが形成されていない部分（腕部１１１ｄの一部）の厚さよりも薄くすることにより、凹部１１１ｆが形成された部分を曲げやすくすることができる。すなわち、腕部１１１ｄを曲げ加工するときに、腕部１１１ｄを曲げやすくすることができる。

腕部１１１ｄを曲げやすくすれば、腕部１１１ｄを曲げ加工するときに、集電体ホルダ１１４のボス１１４ｄに作用する応力を低減させることができる。これにより、腕部１１１ｄの曲げ加工時に発生する応力によって、ボス１１４ｄが破断してしまうことを防止できる。

本実施例では、一方の腕部１１１ｄだけに凹部１１１ｆを形成しているが、これに限るものではない。すなわち、一対の腕部１１１ｄを曲げ加工するときには、これらの腕部１１１ｄに凹部１１１ｆを形成することができる。これにより、一対の腕部１１１ｄを共に曲げやすくすることができる。

本実施例では、腕部１１１ｄの外壁面１１１ｄ１に凹部１１１ｆを形成しているが、これに限るものではない。具体的には、外壁面１１１ｄ１および内壁面１１１ｄ２の少なくとも一方に、凹部１１１ｆを形成することができる。言い換えれば、内壁面１１１ｄ２に凹部１１１ｆを形成したり、外壁面１１１ｄ１および内壁面１１１ｄ２に凹部１１１ｆを形成したりすることができる。このように凹部１１１ｆを形成しても、本実施例と同様に、腕部１１１ｄを曲げやすくすることができる。

また、本実施例では、Ｙ方向における腕部１１１ｄの一端から他端まで、凹部１１１ｆを形成しているが、これに限るものではない。具体的には、図２７に示すように、腕部１１１ｄに複数の凹部１１１ｆを形成することもできる。ここで、複数の凹部１１１ｆは、腕部１１１ｄが曲げられる部分に沿って形成されている。なお、凹部１１１ｆの数や、各凹部１１１ｆのサイズは、腕部１１１ｄを曲げやすくすることができる観点に基づいて、適宜設定することができる。

本実施例で説明した構造に対しては、実施例２又は実施例３で説明した構造を組み合わせることができる。本実施例および実施例３で説明した構造を組み合わせれば、ボス１１４ｄの強度を向上させつつ、腕部１１１ｄを曲げ加工するときに、ボス１１４ｄに作用する応力を低減することができる。

本実施例では、正極集電体１１１について説明しているが、負極集電体１２１が本実施例と同様の構造を有しているときには、負極集電体１２１に対して本実施例を適用することができる。また、本実施例では、正極集電体１１１が一対の腕部１１１ｄを有しているが、１つの腕部１１１ｄを有する正極集電体１１１であっても、本実施例を適用することができる。すなわち、腕部１１１ｄを曲げ加工するときには、本実施例を適用することができる。

１：二次電池 １０：電池ケース
１０ａ：ケース本体 １０ｂ：蓋
１０ｃ：弁 １０ｄ：注液口
１０ｅ，１０ｆ：貫通孔 １１：注液栓
１１０：正極端子 １１１：正極集電体
１１１ａ：台座 １１１ｂ：破断部
１１１ｃ：貫通孔 １１１ｄ：腕部
１１２：外部接続端子 １１３：外部絶縁部材
１１４：集電体ホルダ １１４ｃ：脚部
１１４ｄ：ボス １１５：リード部材
１１６：感圧部材（変形部材） １１６ａ：変形部
１２０：負極端子 １２１：負極集電体
１２２：外部接続端子 １２３：外部絶縁部材
１２４：内部絶縁部材

Claims (16)

1. 充放電を行う発電要素と、
   前記発電要素を密閉状態で収容するケースと、
   前記ケースに収容され、前記発電要素と電気的に接続される集電体と、
   前記ケースの内圧が上昇することに応じて変形し、前記集電体との機械的な接続を断つ変形部材と、
   前記ケースの外側に突出し、前記変形部材と電気的に接続される電極端子と、
   絶縁性材料で形成され、前記ケースに固定された状態で前記集電体を支持するホルダと、を有し、
   前記ホルダは、前記集電体を貫通し、先端部が熱カシメ処理によって前記集電体の外面に沿って形成されたボスを有することを特徴とする二次電池。
2. 前記変形部材に固定されているとともに、前記ケースを貫通して、前記電極端子と電気的に接続されるリード部材を有しており、
   前記ホルダは、前記リード部材および前記ケースの間に位置していることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
3. 前記リード部材は、前記ホルダおよび前記ケースを挟んで、前記ホルダを前記ケースに押し付けることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
4. 前記ボスは、前記集電体に形成された貫通孔を貫通し、前記貫通孔に沿って形成されており、
   前記貫通孔は、前記集電体のうち、前記変形部材と機械的に接続される部分よりも前記集電体の外縁側に位置していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の二次電池。
5. 前記貫通孔は、前記ボスの基端部側に位置する第１領域と、前記ボスの先端部側に位置し、前記第１領域よりも広い幅を有する第２領域とを有し、
   前記ボスは、前記第１領域および前記第２領域に沿った形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
6. 前記集電体は、前記貫通孔を備えた台座と、曲げ加工された状態で前記台座の外縁から前記発電要素に向かって延び、前記発電要素に固定される腕部とを有し、
   前記ボスの厚さは、前記ボスの基端部から前記ボスの先端部に向かって連続的又は段階的に増加しており、
   前記ボスの先端部は、前記ボスの基端部に対して前記腕部の側にずれていることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
7. 前記ボスは、前記ボスの先端部に向かって広がるテーパ面を有しており、
   前記テーパ面において、前記腕部の側に位置する第１領域のテーパ角度は、前記腕部から離れた側に位置する第２領域のテーパ角度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。
8. 前記集電体は、前記貫通孔を備えた台座と、曲げ加工された状態で前記台座の外縁から前記発電要素に向かって延び、前記発電要素に固定される腕部とを有しており、
   前記腕部は、曲げ加工された部分において、凹部を有することを特徴とする請求項４から７のいずれか１つに記載の二次電池。
9. 前記凹部は、前記腕部の曲げ加工された部分に沿った方向に延びていることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
10. 前記集電体は、前記発電要素を挟む位置において、前記腕部をそれぞれ有することを特徴とする請求項６から９のいずれか１つに記載の二次電池。
11. 前記ボスの先端部は、前記貫通孔の端部を含む面内に位置していることを特徴とする請求項４から１０のいずれか１つに記載の二次電池。
12. 前記集電体は、前記ボスに沿って、前記ボスの先端部側に延びる突起を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の二次電池。
13. 前記集電体は、前記ボスが貫通する貫通孔を有しており、
    前記突起は、前記貫通孔と連なって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
14. 前記ケースは、直方体に沿った形状に形成されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１つに記載の二次電池。
15. 二次電池の製造方法であって、
    前記二次電池は、
    充放電を行う発電要素と、
    前記発電要素を密閉状態で収容するケースと、
    前記ケースに収容され、前記発電要素と電気的に接続される集電体と、
    前記ケースの内圧が上昇することに応じて変形し、前記集電体との機械的な接続を断つ変形部材と、
    前記ケースの外側に突出し、前記変形部材と電気的に接続される電極端子と、
    絶縁性材料で形成され、前記ケースに固定された状態で前記集電体を支持するホルダと、を有しており、
    前記ホルダに形成されたボスを前記集電体に貫通させ、前記集電体から突出した前記ボスの先端部に熱カシメ処理を行うことにより、前記ボスの先端部を前記集電体の外面に沿って形成することを特徴とする二次電池の製造方法。
16. 前記集電体は、前記ボスに沿って、前記ボスの先端部側に延びる突起を有しており、
    前記熱カシメ処理において、前記集電体の前記突起にも熱を与えることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池の製造方法。
    

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