JP2019133854A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】釘刺し試験時、ケースの破裂を抑制できる蓄電装置を提供すること。【解決手段】二次電池１０の蓋体１４は、蓋体１４がケースの外方に向けて凸となる形状に膨出した膨出部３７を備える。膨出部３７は、蓋体１４の膨出方向の先端に位置する矩形状の天板部３８と、該天板部３８の長手方向の両端縁から傾斜する短壁部３９ａと、天板部３８の短手方向の両端縁から延びる長壁部３９ｂと、を有する。二次電池１０のケース内には、膨出部３７と遮蔽部材５０とで区画されたガス通路５６が設けられるとともに、ガス流入部５７が設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、ケースの内部圧力をケースの外部に開放させる圧力開放弁を有する蓄電装置に関する。

ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば、特許文献１に記載されるように、ケースに電極組立体と電解液が収容されており、ケースの壁部にはケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁が設けられている。

このような二次電池において、その評価試験の一つである釘刺し試験が行われると、釘によって正極電極と負極電極の間のセパレータが破断し、正極電極と負極電極とがケース内において短絡する。そして、短絡が発生すると、その短絡部の周辺では熱が発生し、短絡部の周辺で発生した熱によって電解液成分が分解され、ケース内にガスが発生する。すると、ケース内の圧力が上昇して圧力開放弁が開裂するが、圧力開放弁からケース外へガスが放出される際、高圧のガスによって電極の一部が削られ、そのままガスに乗ってケースの外部に飛び散る虞がある。

電極の一部がケース外に放出されると火花となり得る。この火花の飛散を抑止するため、例えば、図９に示すように、特許文献１では、電池上蓋９０に設けられた圧力逃し弁９１（圧力開放弁）に対向配置された安全保護装置９２を備える。安全保護装置９２は、圧力逃し弁９１に対向し、圧力逃し弁９１を覆うバッフルプレート９３と、バッフルプレート９３から立設された枠状の一対の側壁９４とを備える。また、安全保護装置９２は、各側壁９４の枠内に形成された第１のガスフロー通路９５、及び側壁９４同士で挟まれた位置に開口する第２のガスフロー通路９６を含む。さらに、安全保護装置９２は、側壁９４の端部に一体のフランジ状の接続部９８を備える。

そして、釘刺し試験時、ガスによって電極の一部が削られても、その電極の一部はガスとともにバッフルプレート９３によって跳ね返される。すると、電極の一部がガスとともにケース外へ放出されることが抑止され、火花の飛散が抑止される。そして、電極の一部の除かれたガスは、各ガスフロー通路９５，９６を経由して圧力逃し弁９１からケース外へ放出される。

特開２０１６−９６１２９号公報

ところが、釘刺し試験時に発生したガスを圧力逃し弁９１からケース外へ放出しきれないと、ケースの内部圧力上昇によりケースが破裂する虞があるため、発生したガスを効率良くケース外へ放出することが望まれている。

本発明の目的は、釘刺し試験時、ケースの破裂を抑制できる蓄電装置を提供することにある。

上記問題点を解決するための蓄電装置は、異なる極性の電極が互いに絶縁されて積層された層状構造を有する直方体状の電極組立体と、電解液と、前記電極組立体及び前記電解液を収容する矩形箱状のケース本体及び該ケース本体の開口部を閉塞する矩形板状の蓋体を有するケースと、前記蓋体に存在し、前記ケースの内部圧力が開放圧に達した場合に開裂し、前記ケースの内部圧力を前記ケースの外部に開放させる圧力開放弁と、前記ケース内において前記圧力開放弁を前記電極組立体側から覆う遮蔽部材と、を有する蓄電装置であって、前記蓋体は、前記蓋体が前記ケースの外方に向けて凸となる形状に膨出した膨出部を備え、前記膨出部は、前記蓋体の膨出方向の先端に位置し、かつ前記蓋体の長手方向に長手が延びる矩形状であり、前記圧力開放弁が配置された天板部と、該天板部の長手方向の両端縁から前記蓋体の長手方向の端に位置する各端縁に向けて傾斜する短壁部と、前記天板部の短手方向の両端縁と前記蓋体とを繋ぐ長壁部と、を有し、前記遮蔽部材は、前記天板部に配置された前記圧力開放弁を前記電極組立体側から覆う遮蔽部と、前記蓋体の長手方向に沿って延びる前記遮蔽部の一対の縁部から前記蓋体に向けて突出した側壁と、を有し、前記ケース内には、前記遮蔽部と前記天板部と一対の前記側壁とで区画されたガス通路が設けられるとともに、前記蓋体の長手方向の端寄りに位置する前記遮蔽部の各端縁と各短壁部と一対の前記長壁部とで区画された一対のガス流入部が設けられていることを要旨とする。

これによれば、釘刺し試験時、ケースに釘が刺さると、釘を介して異なる極性の電極がケース内において短絡する。短絡が生じると、その短絡部の周辺では熱が発生し、電解液成分が分解されてガスが発生する。ガスの発生により、蓄電装置内の圧力が上昇する。そして、ケースの内部圧力が圧力開放弁の開放圧に達すると、圧力開放弁が開裂し、ケース内のガスがケース外に放出される。

短絡部で発生した高圧のガスは、電極組立体の端面から開裂した圧力開放弁に向かう。このとき、発生したガスの勢いによって電極の一部が剥ぎ取られる。遮蔽部は、開裂した圧力開放弁を電極組立体側から覆うため、電極組立体外へ出たガスは遮蔽部に衝突し、圧力開放弁に向かっていたガスの向きが変わり、圧力開放弁に向けたガス排出経路が長くなる。その結果、ガスに含まれる電極の一部がガスから落下し、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の一部が飛散することが抑止される。

また、発生したガスは、遮蔽部に衝突した後、ガス流入部からガス通路に流入する。蓋体に膨出部を設けることにより、膨出部が無い場合と比べて、遮蔽部との間に区画されるガス通路の高さを高くでき、かつガス流入部の開口幅を広げて、ガス通路及びガス流入部の流路断面積を広げることができる。その結果、発生したガスを開裂した圧力開放弁から効率良くケース外へ放出することができ、釘刺し試験時にケースが破裂することを抑制できる。

また、蓄電装置について、前記ガス流入部における前記遮蔽部の前記端縁と前記短壁部との最短距離での離間距離ａは、前記ガス通路における前記天板部の内面と、該内面に対向した前記遮蔽部の内面との最短距離での離間距離ｂより長くてもよい。

ガス通路及びガス流入部の流路断面積の差は離間距離ａ，ｂの差で決まる。ガス流入部の離間距離ａがガス通路の離間距離ｂより長いため、ガス流入部が絞りとなることがない。このため、膨出部を設けてガス通路を確保でき、発生したガスを開裂した圧力開放弁から効率良くケース外へ放出することができ、釘刺し試験時にケースが破裂することを抑制できる。

また、蓄電装置について、前記蓋体に固定された前記蓄電装置の正極端子及び負極端子と、前記ケースの内部圧力が設定圧力に達すると前記正極端子と前記負極端子とを短絡させる短絡機構を前記蓋体の外面に備えていてもよい。

これによれば、短絡機構を備える蓄電装置であっても、ケース内に短絡機構が存在せず、電極組立体を蓋体に近付くように大型化できる。その一方で、蓋体と電極組立体との間隔が狭くなるが、膨出部を設けることで、蓋体と電極組立体との間に遮蔽部材を配置するスペースを確保し、ガス通路が狭くなることを回避している。

前記蓄電装置は二次電池である。

本発明によれば、釘刺し試験時、ケースの破裂を抑制できる。

実施形態の二次電池を示す斜視図。 実施形態の二次電池を示す断面図。 短絡装置を示す拡大断面図。 遮蔽部材を示す斜視図。 遮蔽部材及び膨出部を示す拡大断面図。 （ａ）は遮蔽部材及び膨出部を蓋体の外面側から示す平面図、（ｂ）は遮蔽部材及び膨出部を蓋体の内面側から示す平面図。 釘刺し試験時の二次電池を示す部分断面図。 別例の遮蔽部材を示す断面図。 背景技術を示す図。

以下、蓄電装置を二次電池に具体化した一実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。
図１又は図２に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、ケース１１を備える。二次電池１０は、ケース１１に収容された電極組立体１２、及び図示しない電解液を備える。ケース１１は、開口部１３ａを有する矩形箱状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口部１３ａを閉塞する矩形板状の蓋体１４とを有する。

ケース本体１３と蓋体１４は、いずれもアルミニウム製である。ケース本体１３は、矩形板状の底壁１３ｂと、底壁１３ｂの短側縁から突出した形状の短側壁１３ｃと、底壁１３ｂの長側縁から突出した形状の長側壁１３ｄとを備える。蓋体１４は、一対の板面のうちの一方の面であってケース１１の外側に位置し、かつケース１１の外方に向いた外面１４ｂと、他方の面であってケース１１の内方に向いた内面１４ａとを備える。ケース１１は直方体状であり、ケース１１に合わせて電極組立体１２は直方体状である。二次電池１０は角型のリチウムイオン電池である。

詳細には説明しないが、電極組立体１２は、矩形シート状の複数の正極電極１９と矩形シート状の複数の負極電極２０とを備える。正極電極１９と負極電極２０とは異なる極性の電極である。正極電極１９は、正極金属箔（本実施形態ではアルミニウム箔）と、その正極金属箔の両面に存在する正極活物質層を備える。負極電極２０は、負極金属箔（本実施形態では銅箔）と、その負極金属箔の両面に存在する負極活物質層を備える。

電極組立体１２は、複数の正極電極１９と複数の負極電極２０の間にセパレータ（図示せず）を介在させて層状構造とした積層型である。電極組立体１２は、正極電極１９と負極電極２０が互いに絶縁されて積層されて構成されている。セパレータは正極電極１９と負極電極２０を絶縁する。なお、正極電極１９及び負極電極２０の積層方向は、ケース１１における蓋体１４の短手方向と一致する。

正極電極１９は、その一辺の一部から突出した形状のタブ１５を有する。負極電極２０は、その一辺の一部から突出した形状のタブ１６を有する。複数の正極のタブ１５、及び複数の負極のタブ１６は、正極電極１９及び負極電極２０が積層された状態で互いに重ならない。

図２に示すように、電極組立体１２は、タブ１５，１６の突出したタブ側端面１２ｂを有する。タブ側端面１２ｂは、蓋体１４の内面１４ａに対向した電極組立体１２の端面である。二次電池１０は、タブ側端面１２ｂから蓋体１４の内面１４ａに向かって突出した形状の正極のタブ群１７を有する。正極のタブ群１７は、全ての正極のタブ１５を電極組立体１２における積層方向の一端側に寄せ集め、積層して構成されている。二次電池１０は、タブ側端面１２ｂから蓋体１４の内面１４ａに向かって突出した形状の負極のタブ群１８を有する。負極のタブ群１８は、全ての負極のタブ１６を電極組立体１２における積層方向の一端側に寄せ集め、積層して構成されている。

二次電池１０は、正極導電部材２１を備える。正極導電部材２１は、長手が蓋体１４の長手方向Ｘに延びる矩形板状である。正極導電部材２１の長手方向一端側には正極のタブ群１７が接合されている。正極導電部材２１の長手方向他端側には正極端子２２が接合されている。正極端子２２は蓋体１４に固定されている。

二次電池１０は、負極導電部材２３を備える。負極導電部材２３は、長手が蓋体１４の長手方向Ｘに延びる矩形板状である。負極導電部材２３の長手方向一端側には負極のタブ群１８が接合されている。負極導電部材２３の長手方向他端側には負極端子２４が接合されている。負極端子２４は蓋体１４に固定されている。正極導電部材２１及び負極導電部材２３は、蓋体１４の内面１４ａと、この内面１４ａに対向した電極組立体１２のタブ側端面１２ｂとの間に介在する。

正極導電部材２１と負極導電部材２３は、蓋体１４の面方向に沿って並設されている。なお、蓋体１４の面方向とは、蓋体１４の内面１４ａに沿う方向である。本実施形態において、正極導電部材２１と負極導電部材２３は、蓋体１４の面方向の一つである蓋体１４の長手方向Ｘに並んでいる。よって、正極導電部材２１と負極導電部材２３の並設方向は、蓋体１４の長手方向Ｘである。蓋体１４の面方向であり、長手方向Ｘに直交する方向は短手方向Ｙである。蓋体１４の短手方向Ｙは、正極電極１９、セパレータ及び負極電極２０の積層方向と一致する。

正極端子２２は、蓋体１４を貫通してその一部がケース１１外に露出している。正極端子２２は、蓋体１４と電気的に接続されている。負極端子２４は、蓋体１４を貫通してその一部がケース１１外に露出している。また、負極端子２４には、ケース１１から絶縁するためのリング状の第１絶縁部材２５が取り付けられている。

次に、二次電池１０が備える短絡機構３０について説明する。
図３に示すように、短絡機構３０は、蓋体１４の外面１４ｂに配置されている。短絡機構３０は、変形板３１及び短絡板３２を備える。変形板３１は、板厚が一定の板材から形成されており、平面視すると円形となる導電性のダイアフラムである。変形板３１は、ケース１１の内部圧力が所定値より低い状態では電極組立体１２に向けて凸となる形状である。変形板３１の上面３１ａは、短絡板３２と対向しており、下面３１ｃは、電極組立体１２のタブ側端面１２ｂと対向している。変形板３１は、変形板３１の外周端３１ｂがケース１１の蓋体１４に接合されることにより、蓋体１４に固定されている。このため、変形板３１の下面３１ｃには、ケース１１の内部圧力が作用する。一方、変形板３１の上面３１ａには、大気圧が作用する。変形板３１は、その少なくとも一部が上方に凸状（短絡板３２に向かって凸状）に変形可能である。

変形板３１は、蓋体１４と電気的に接続されている。上述したように、蓋体１４は、正極端子２２と電気的に接続されており、負極端子２４と絶縁されている。このため、変形板３１は、正極端子２２と電気的に接続されており、負極端子２４とは絶縁されている。なお、変形板３１は、ケース１１の蓋体１４と一体成形してもよいし、蓋体１４とは別体に成形した後に、蓋体１４に溶接してもよい。

短絡板３２は、金属製の部材であり、導電性を有している。短絡板３２は、平面視において略矩形状に形成されており、変形板３１の上方に配置されている。短絡板３２は、変形板３１の上面３１ａと対向する対向面３２ａを有する。短絡板３２は、変形板３１に向かって対向面３２ａから突出する突起部３３を備える。突起部３３は、例えばプレス加工により短絡板３２と一体成形されている。

短絡板３２は、負極端子２４と電気的に接続されている。短絡板３２と蓋体１４との間には、第１絶縁部材２５及び第２絶縁部材３５が配置されている。短絡板３２は、第１絶縁部材２５及び第２絶縁部材３５によって蓋体１４上に支持されている。第１絶縁部材２５は、負極端子２４と蓋体１４とを絶縁するとともに、短絡板３２の一端と蓋体１４とを絶縁している。第２絶縁部材３５は、短絡板３２の他端と蓋体１４とを絶縁している。このため、短絡板３２は蓋体１４と絶縁されている。すなわち、短絡板３２は正極端子２２と絶縁されている。

なお、本実施形態では、変形板３１が正極端子２２に接続され、短絡板３２が負極端子２４に接続されているが、このような構成に限定されない。例えば、変形板３１が負極端子２４に接続され、短絡板３２が正極端子２２に接続されていてもよい。

上記短絡機構３０においては、ケース１１の内部圧力が設定圧力以下のとき、変形板３１は下方に凸の状態になっている。上述したように、変形板３１は正極端子２２と電気的に接続されており、負極端子２４と絶縁されている。このため、正極端子２２と負極端子２４との間には、短絡機構３０を介した通電経路は形成されていない。

ケース１１の内部圧力が上昇すると、変形板３１の下面３１ｃに作用する圧力が上昇する。一方、変形板３１の上面３１ａには大気圧が作用する。このため、ケース１１の内部圧力が上昇して設定圧力に達すると、図３の２点鎖線に示すように、変形板３１は上方に凸の状態となるように変形する。変形板３１において、上方に凸状に変形した部分が短絡板３２の突起部３３に接触する。これにより、変形板３１は、突起部３３を介して短絡板３２に接触する。すると、正極端子２２と負極端子２４との間には、変形板３１及び短絡板３２を介した通電経路が形成される。即ち、正極端子２２と負極端子２４との間が短絡した状態となる。これによって、電極組立体１２に流れる電流を小さくすることができる。

図１又は図２に示すように、二次電池１０は、蓋体１４に膨出部３７を備える。膨出部３７は、蓋体１４の外面１４ｂが外方に向けて凸となる形状である。言い換えると、膨出部３７は、蓋体１４の外面１４ｂがケース１１の外方に向けて凸となり、蓋体１４の内面１４ａが外方に向けて凹む形状である。膨出部３７は、蓋体１４の長手方向Ｘの中央に設けられている。膨出部３７は、蓋体１４からの膨出方向の先端に平板状の天板部３８を備える。天板部３８は、蓋体１４の外面１４ｂ側から見た平面視で矩形状であり、天板部３８の長手は、蓋体１４の長手方向Ｘに延びる。天板部３８の内面３８ａは、蓋体１４の内面１４ａと平行に延びる面であり、天板部３８の外面３８ｂは、蓋体１４の外面１４ｂと平行に延びる面である。

膨出部３７は、天板部３８の長手方向の両端縁から蓋体１４の長手方向の端に位置する各端縁に向けて傾斜する短壁部３９ａを備える。また、膨出部３７は、天板部３８の短手方向の両端縁と蓋体１４とを繋ぐ長壁部３９ｂを有する。二次電池１０を一方の長側壁１３ｄ側から見た正面視では、天板部３８の外面３８ｂから蓋体１４の外面１４ｂに向かうに従い長壁部３９ｂが末広がりとなる形状である。

二次電池１０は、圧力開放弁４０を膨出部３７の天板部３８に備える。圧力開放弁４０は、ケース１１の内部圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂する。圧力開放弁４０の開裂により、ケース１１の内部圧力がケース１１の外部に開放される。

圧力開放弁４０の開放圧は、ケース１１自体やケース本体１３と蓋体１４との接合部に亀裂や破断などが生じ得る前に開裂し得る圧力に設定されている。圧力開放弁４０は、蓋体１４の板厚よりも薄い薄板状の弁体４１を有する。弁体４１は、蓋体１４の両面のうちケース１１の外側に位置する外面１４ｂに外側から内側に向かって凹設された凹部１４ｃの底に位置しており、蓋体１４と一体的に成形されている。蓋体１４を外面１４ｂ側から見た平面視において、圧力開放弁４０は長手が天板部３８の長手方向に延びる長孔状である。

ここで、二次電池１０の釘刺し試験について説明する。
図７に示すように、釘刺し試験は、二次電池１０の正面視における中央部に釘を刺して行われる。釘によって正極電極１９と負極電極２０の間のセパレータが破断し、正極電極１９と負極電極２０とがケース１１内において短絡する。そして、短絡が発生すると、その短絡部の周辺では熱が発生し、短絡部の周辺で発生した熱によって電解液成分が分解され、ケース１１内にガスが発生する。このとき、ケース１１の内部圧力が急激に上昇して圧力開放弁４０が開裂し、圧力開放弁４０からガスがケース１１の外部へ放出される。

矢印Ｇに示すように、ガスは電極組立体１２の中央部から圧力開放弁４０に向けて上昇する。このとき、上昇するガスによって正極電極１９や負極電極２０の一部が削り取られて、削り取られた電極等からなる異物が発生する場合がある。異物は、圧力開放弁４０に向かうガスとともに圧力開放弁４０に向かう。

二次電池１０は、釘刺し試験時に発生した異物を圧力開放弁４０からケース１１外に放出されるのを抑制する遮蔽部材５０を備える。
図４又は図５に示すように、遮蔽部材５０は、天板部３８の内面３８ａに接合されている。遮蔽部材５０は、天板部３８の内面３８ａと、タブ側端面１２ｂとの間に配置されている。遮蔽部材５０は、矩形板状の遮蔽部５１を備える。

図５、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示すように、遮蔽部５１は、蓋体１４の外面１４ｂ側又は内面１４ａから見た平面視が矩形の板状である。遮蔽部５１は長手が天板部３８の長手方向（蓋体１４の長手方向Ｘ）に延び、短手が天板部３８の短手方向（蓋体１４の短手方向Ｙ）に延びる形状である。遮蔽部５１は、長手方向の両端に端縁５１ｃを備える。各端縁５１ｃは、蓋体１４の長手方向Ｘの端寄りに位置する遮蔽部５１の縁部である。

遮蔽部材５０は、蓋体１４の長手方向Ｘに沿って延びる遮蔽部５１の一対の長縁部それぞれから蓋体１４に向けて突出した側壁５２を備える。遮蔽部５１の各端縁５１ｃ側において、遮蔽部５１の短手方向に隣り合う側壁５２同士は、遮蔽部５１の短手方向に離れている。

遮蔽部材５０は、遮蔽部５１の各端縁５１ｃ側において、一対の側壁５２に支持されたフランジ５３を備える。フランジ５３は、長手が蓋体１４の短手方向Ｙ、すなわち遮蔽部５１の短手方向に延びる矩形板状である。蓋体１４の外面１４ｂ側又は内面１４ａ側から見て、各フランジ５３は、遮蔽部５１の端縁５１ｃよりも外に突出している。一対のフランジ５３は、その長手が蓋体１４（天板部３８）の短手方向Ｙに延びる状態で天板部３８に接合されている。よって、遮蔽部材５０は、一対のフランジ５３が、天板部３８の内面３８ａのうち、圧力開放弁４０を蓋体１４の長手方向Ｘ両側から挟む位置に溶接されることによって天板部３８に接合されている。

遮蔽部５１は、天板部３８の内面３８ａに対向する面に内面５１ａを備え、電極組立体１２のタブ側端面１２ｂに対向する面に外面５１ｂを備える。遮蔽部５１の外面５１ｂは、蓋体１４の内面１４ａよりも電極組立体１２寄りに位置している。また、蓋体１４の長手方向Ｘにおいて、遮蔽部５１の各側壁５２は、膨出部３７の各短壁部３９ａよりも圧力開放弁４０寄りに位置している。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、二次電池１０を蓋体１４の外面１４ｂ側又は内面１４ａ側から見た平面視では、遮蔽部５１は、短壁部３９ａには重ならず、天板部３８のみに重なった位置にあり、圧力開放弁４０を電極組立体１２側から覆っている。

図５に示すように、二次電池１０は、ケース１１内にガス通路５６を備える。ガス通路５６は、遮蔽部５１と一対の側壁５２と天板部３８とで区画されている。ガス通路５６は、蓋体１４の長手方向Ｘの両端側に向けて開口している。二次電池１０は、ケース１１内にガス流入部５７を備える。ガス流入部５７は、遮蔽部５１の長手方向の端に位置する各端縁５１ｃと、各短壁部３９ａと、一対の長壁部３９ｂの各端縁５１ｃ寄りの一部とで区画された空間である。各ガス流入部５７は、ガス通路５６の長手方向両端に繋がっている。

ガス流入部５７において、遮蔽部５１の端縁５１ｃと、短壁部３９ａの内面とを最短距離で結ぶ直線Ｌ１の長さを離間距離ａとする。一方、ガス通路５６において、遮蔽部５１の内面５１ａと、天板部３８の内面３８ａとを最短距離で結ぶ直線Ｌ２の長さを離間距離ｂとすると、上記したガス流入部５７の離間距離ａは、ガス通路５６における離間距離ｂよりも長い。

蓋体１４に膨出部３７が設けられず、蓋体１４が平板状である場合を比較例とし、比較例の蓋体１４の内面１４ａ及び外面１４ｂの位置を２点鎖線に示す。この比較例におけるガス通路５６において、遮蔽部５１の内面５１ａと、蓋体１４の内面１４ａとを最短距離で結ぶ直線Ｌ３の長さを離間距離ｃとすると、比較例の離間距離ｃは、膨出部３７を設けた場合の離間距離ａ及び離間距離ｂより短い。

ガス通路５６の流路断面積は、ガス通路５６の高さと、蓋体１４の短手方向Ｙ（遮蔽部５１の短手方向）に沿った一対の側壁５２の離間距離によって決まる。一対の側壁５２の離間距離が同じであれば、膨出部３７が設けられない比較例は、ガス通路５６の高さが低くなり、ガス通路５６の流路断面積が狭くなる。よって、膨出部３７を設けることで、膨出部３７を設けない場合よりもガス通路５６の流路断面積を広くできる。

上記のようにガス通路５６の流路断面積は、ガス通路５６の高さである離間距離ｂと、蓋体１４の短手方向Ｙ（遮蔽部５１の短手方向）に沿った一対の側壁５２の離間距離によって決まる。一方、ガス流入部５７の流路断面積は、蓋体１４の長手方向Ｘへのガス流入部５７の開口幅である離間距離ａと、蓋体１４の短手方向Ｙに沿った一対の長壁部３９ｂの離間距離によって決まる。一対の長壁部３９ｂの離間距離が遮蔽部材５０の一対の側壁５２の離間距離とほぼ同じとすると、離間距離ａが離間距離ｂより長いため、ガス流入部５７の流路断面積がガス通路５６の流路断面積より大きい。よって、ガス流入部５７がガス通路５６の絞りとなることがない。

加えて、比較例の離間距離ｃは、離間距離ａよりも短い。すなわち、膨出部３７を設けることで、ガス流入部５７の流路断面積を広げ、ガス流入部５７がガス通路５６の絞りとなることがない。

次に、二次電池１０の作用を記載する。
さて、図７に示すように、釘刺し試験を行うため、二次電池１０の正面視でケース１１の中央部に釘を刺すとガスが発生する。ガスの発生により、二次電池１０におけるケース１１の内部圧力の上昇が生じる。そして、ケース１１の内部圧力が圧力開放弁４０の開放圧に達すると、圧力開放弁４０の弁体４１が開裂し、ケース１１内のガスがケース１１の外部に放出される。

矢印Ｇに示すように、短絡部周辺で発生した高圧のガスは、開裂した圧力開放弁４０に向けて上昇する。また、発生するガスの勢いによって各電極の一部が削り取られ、異物が発生する。圧力開放弁４０に向かうガスは、タブ側端面１２ｂから電極組立体１２の外へ出る。すると、ガスは遮蔽部材５０の遮蔽部５１に衝突した後、向きを変え、ガス流入部５７に向かって流れる。その結果、圧力開放弁４０に向けたガス排出経路が長くなる。そして、ガスは、ガス流入部５７に流入した後、ガス通路５６を流れて、圧力開放弁４０からケース１１の外部へ放出される。その一方で、ガスに含まれる異物は、矢印Ｇに示すように上昇して遮蔽部５１に接触するため、異物は矢印Ｇと反対方向に落下し、ケース１１の外へ放出されることが抑制される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）二次電池１０は、膨出部３７の天板部３８に圧力開放弁４０を備え、膨出部３７の内側に配置された遮蔽部材５０を備える。膨出部３７を設けることで、膨出部３７を設けない場合よりもガス通路５６の高さを高くし、ガス流入部５７の開口幅も広げ、ガス通路５６及びガス流入部５７の流路断面積を広げることができる。このため、発生したガスを開裂した圧力開放弁４０から効率良くケース１１外へ放出することができ、釘刺し試験時にケース１１が破裂することを抑制できる。

（２）二次電池１０は、膨出部３７と遮蔽部材５０とで区画されたガス通路５６及びガス流入部５７を備える。そして、ガス流入部５７における離間距離ａを、ガス通路５６における離間距離ｂより長くした。このように離間距離ａと離間距離ｂを設定することで、膨出部３７を設けつつも、ガス通路５６に繋がるガス流入部５７が絞りとなることを回避でき、ガスを効率良く圧力開放弁４０からケース１１外へ放出することができる。よって、釘刺し試験時、ケース１１の破裂を抑制できる。

（３）二次電池１０は、蓋体１４の外面１４ｂに配置された短絡機構３０を備える。このため、二次電池１０のケース１１内には、短絡機構３０が存在せず、電極組立体１２を、タブ側端面１２ｂが蓋体１４の内面１４ａに近付くように大型化できる。その一方で、蓋体１４の内面１４ａと電極組立体１２のタブ側端面１２ｂとの間隔が狭くなるが、蓋体１４に膨出部３７を設けることで、遮蔽部材５０の高さ方向への寸法を小型化せず、ガス通路５６が狭くなることを回避している。

（４）遮蔽部材５０の遮蔽部５１を、蓋体１４の内面１４ａよりも電極組立体１２寄りに位置させている。このため、遮蔽部５１の端縁５１ｃの位置がガス流入部５７を狭めないようにすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図８に示すように、膨出部３７が設けられていれば離間距離ａは離間距離ｂより短くてもよい。このように構成した場合、ガス流入部５７の流路断面積は、ガス通路５６の流路断面積よりも小さくなり、ガス流入部５７及びガス通路５６は、絞り流路として機能する。

釘刺し試験時、短絡部周辺で発生した高圧のガスは、開裂した圧力開放弁４０に向けて上昇する。また、発生するガスの勢いによって各電極の一部が削り取られ、異物が発生する。圧力開放弁４０に向かうガスは、タブ側端面１２ｂから電極組立体１２の外へ出る。すると、ガスは遮蔽部材５０の遮蔽部５１に衝突した後、向きを変え、ガス流入部５７に向かって流れる。ガスは、ガス流入部５７に流入した後、ガス通路５６を流れて、圧力開放弁４０からケース１１の外部へ放出される。

このとき、ガス流入部５７及びガス通路５６は絞り流路として機能するため、例えば、ガス通路５６だけが絞り流路となる場合と比べると、絞り流路を長くできる。その結果、ガス通路５６及びガス流入部５７をガスが通過する際に、そのガスに含まれる異物が、天板部３８や側壁５２等に衝突してガスから落下する。また、ガスの流速が落ち、ガスに含まれる異物がガスから落下する。その結果、圧力開放弁４０から異物がケース１１外へ放出されず、火花が放出されることを抑制できる。

○ 膨出部３７の短壁部３９ａの傾斜角度は適宜変更してもよい。
○ 蓋体１４の外面１４ｂから突出させる膨出部３７の量（高さ）は適宜変更してもよい。

○ フランジ５３は、遮蔽部５１の長手方向に沿って遮蔽部５１の端縁５１ｃよりも内側に位置していてもよい。
○ 蓋体１４の内面１４ａ又は外面１４ｂ側から見た平面視において、圧力開放弁４０は、当該圧力開放弁４０の短手が蓋体１４の長手方向に延びる形状であってもよいし、円形状であってもよい。この場合、圧力開放弁４０を遮蔽部５１で覆うことができるように、遮蔽部５１は平面視正方形状であってもよいし、蓋体１４の長手方向に遮蔽部５１の短手が延びる矩形状であってもよい。

○ 膨出部３７が設けられていれば離間距離ａと離間距離ｂは同じであってもよい。
○ 二次電池１０は、短絡機構３０を備えていなくてもよい。
○ 短絡機構は、ケース１１内に配置されたものであってもよい。

○ 短絡機構は、蓋体１４とは絶縁された状態で設けられる構成であってもよい。
○ 蓄電装置は、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置であってもよい。
○ 二次電池１０はリチウムイオン二次電池であったが、これに限られず、ニッケル水素等の他の二次電池であってもよい。要は、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）前記短絡機構は、前記正極端子と前記負極端子の一方の電極端子と電気的に接続され、他方の電極端子と絶縁された変形板と、前記他方の電極端子と電気的に接続され、前記一方の電極端子と絶縁された短絡板と、を備える蓄電装置。

（２）前記蓋体を外面側から見た平面視において、前記圧力開放弁は、前記蓋体の長手方向に長手が延びる形状であり、前記遮蔽部は、前記蓋体の長手方向に長手が延びる矩形状である蓄電装置。

ａ…離間距離、ｂ…離間距離、Ｘ…長手方向、１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１３…ケース本体、１３ａ…開口部、１４…蓋体、１４ｂ…外面、１９…正極電極、２０…負極電極、２２…正極端子、２４…負極端子、３０…短絡機構、３７…膨出部、３８…天板部、３８ａ…内面、３９ａ…短壁部、３９ｂ…長壁部、４０…圧力開放弁、５０…遮蔽部材、５１…遮蔽部、５１ａ…内面、５１ｃ…端縁、５２…側壁、５６…ガス通路、５７…ガス流入部。

Claims (4)

1. 異なる極性の電極が互いに絶縁されて積層された層状構造を有する直方体状の電極組立体と、
   電解液と、
   前記電極組立体及び前記電解液を収容する矩形箱状のケース本体及び該ケース本体の開口部を閉塞する矩形板状の蓋体を有するケースと、
   前記蓋体に存在し、前記ケースの内部圧力が開放圧に達した場合に開裂し、前記ケースの内部圧力を前記ケースの外部に開放させる圧力開放弁と、
   前記ケース内において前記圧力開放弁を前記電極組立体側から覆う遮蔽部材と、を有する蓄電装置であって、
   前記蓋体は、前記蓋体が前記ケースの外方に向けて凸となる形状に膨出した膨出部を備え、
   前記膨出部は、前記蓋体の膨出方向の先端に位置し、かつ前記蓋体の長手方向に長手が延びる矩形状であり、前記圧力開放弁が配置された天板部と、該天板部の長手方向の両端縁から前記蓋体の長手方向の端に位置する各端縁に向けて傾斜する短壁部と、前記天板部の短手方向の両端縁と前記蓋体とを繋ぐ長壁部と、を有し、
   前記遮蔽部材は、前記天板部に配置された前記圧力開放弁を前記電極組立体側から覆う遮蔽部と、前記蓋体の長手方向に沿って延びる前記遮蔽部の一対の縁部から前記蓋体に向けて突出した側壁と、を有し、
   前記ケース内には、前記遮蔽部と前記天板部と一対の前記側壁とで区画されたガス通路が設けられるとともに、前記蓋体の長手方向の端寄りに位置する前記遮蔽部の各端縁と各短壁部と一対の前記長壁部とで区画された一対のガス流入部が設けられていることを特徴とする蓄電装置。
2. 前記ガス流入部における前記遮蔽部の前記端縁と前記短壁部との最短距離での離間距離ａは、前記ガス通路における前記天板部の内面と、該内面に対向した前記遮蔽部の内面との最短距離での離間距離ｂより長い請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記蓋体に固定された前記蓄電装置の正極端子及び負極端子と、前記ケースの内部圧力が設定圧力に達すると前記正極端子と前記負極端子とを短絡させる短絡機構を前記蓋体の外面に備える請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記蓄電装置は二次電池である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。