JP7778119B2 - 二次電池および組電池 - Google Patents

Description

本技術は、二次電池および組電池に関する。

二次電池の構成を開示した先行技術文献として、特開２００５－０３８７７３号公報（特許文献１）、特開２００１－１２６６９３号公報（特許文献２）、特開２００１－３０７７０７号公報（特許文献３）、特開２００１－３４５０８３号公報（特許文献４）、および、特開２００１－２６６８１２号公報（特許文献５）号公報等が挙げられる。これらの二次電池に設けられる薄肉部等から構成される防爆弁は、端子面に対して垂直で且つ面積が大きい側の側面に設けられている。

特開２００５－０３８７７３号公報 特開２００１－１２６６９３号公報 特開２００１－３０７７０７号公報 特開２００１－３４５０８３号公報 特開２００１－２６６８１２号公報

スマートホン等の民生向けの二次電池では、単体の状態で二次電池が機器に搭載される。しかし、車載用、蓄電用途では、出力および容量を得るために、二次電池が積層された状態で使用される。

二次電池が積層された状態で使用される場合に、防爆弁が端子面に対して垂直で、且つ面積が大きい側の面に設けられていても、安定的に防爆弁が作動することが求められる。

本技術は、上記の課題を解決するためになされたものであって、脆弱部から構成される防爆弁の開裂機能を十分に確保できる信頼性の高い二次電池および組電池を提供することを目的とする。

本技術は、以下の二次電池を提供する。

［１］第１電極と、上記第１電極とは異なる極性を有する第２電極とを含む電極体と、上記電極体を収容するケースと、を備え、上記ケースは、一方の端部に第１開口を有し、他方の端部に第２開口を有するケース本体と、上記第１開口を封止する第１封口板と、上記第２開口を封止する第２封口板と、を含み、上記ケース本体は、互いに対向する一対の第１壁部、および、互いに対向する一対の第２壁部を含み、上記第１壁部の面積は、上記第２壁部の面積よりも大きく、少なくとも一方の上記第１壁部は、上記ケース内の圧力が所定値以上となったときに破断し、上記ケース内のガスを上記ケース外に排出する薄肉部を有する、二次電池。

［２］一方の上記第１壁部における上記第１封口板側の端部近傍と、他方の上記第１壁部における上記第２封口板側の端部近傍と、にそれぞれ上記薄肉部が設けられている、［１］に記載の二次電池。

［３］一方の上記第１壁部における上記第１封口板側の端部近傍と、上記第２封口板側の端部近傍と、にそれぞれ上記薄肉部が設けられている、［１］または［２］に記載の二次電池。

［４］上記薄肉部は、上記電極体の本体部の上記第１封口板側の端部と、上記第１封口板との間に対向する領域、及び、上記電極体の本体部の上記第２封口板側の端部と、上記第２封口板との間に対向する領域の少なくとも一方に形成されている、［１］から［３］のいずれか１項に記載の二次電池。

［５］上記電極体は、偏平状の巻回電極体であり、一対の湾曲した外面を有する湾曲部を有し、上記薄肉部は、上記湾曲部と対向位置に形成されている、［１］から［４］のいずれか１項に記載の二次電池。

［６］上記薄肉部は、第１直線部と、上記第１直線部と交差する複数の第２直線部と、を有する、［１］から［５］のいずれか１項に記載の二次電池。

本技術は、以下の組電池を提供する。

［７］二次電池を複数含む組電池であって、上記二次電池は、第１電極と、上記第１電極とは異なる極性を有する第２電極とを含む電極体と、上記電極体を収容するケースと、を備え、上記ケースは、一方の端部に第１開口を有し、他方の端部に第２開口を有するケース本体と、上記第１開口を封止する第１封口板と、上記第２開口を封止する第２封口板と、を含み、上記ケース本体は、互いに対向する一対の第１壁部、および、互いに対向する一対の第２壁部を含み、上記第１壁部の面積は、上記第２壁部の面積よりも大きく、少なくとも一方の上記第１壁部は、上記ケース内の圧力が所定値以上となったときに破断し、上記ケース内のガスを上記ケース外に排出する薄肉部を有し、各上記二次電池は、隣接し対向配置される上記第１壁部の間にセル間セパレータが配置されている、組電池。

［８］上記薄肉部の少なくとも一部は、上記第１壁部に対して垂直な方向から見たとき、上記セル間セパレータと重ならない位置に配置されている、［７］に記載の組電池。

［９］上記セル間セパレータは、他の部分よりも厚みが薄い第１領域を有し、上記薄肉部の少なくとも一部は、上記第１領域と対向している、［７］または［８］に記載の組電池。

［１０］上記第１領域はテーパ部である、［９］に記載の組電池。

［１１］上記セル間セパレータは、弾性層を有し、上記薄肉部の少なくとも一部は、上記弾性層と対向している、［７］から［１０］のいずれか１項に記載の組電池。

［１２］上記セル間セパレータは、弾性層と耐熱層とを含み、上記耐熱層と上記薄肉部の対向面積は、上記弾性層と上記薄肉部の対向面積よりも大きい、［７］から［１１］のいずれか１項に記載の組電池。

本技術によれば、脆弱部から構成される防爆弁の開裂面積を十分に確保できる信頼性の高い二次電池および組電池を提供することを可能とする。

図１は、本技術の一実施の形態の二次電池の構成を示す斜視図である。
図２は、本技術の一実施の形態の二次電池の構成を示す正面図である。
図３は、図１に示す二次電池を矢印ＩＩＩ方向からみた状態を示す図である。
図４は、図１に示す二次電池を矢印ＩＶ方向からみた状態を示す図である。
図５は、図１に示す二次電池を矢印Ｖ方向からみた状態を示す図である。
図６は、図１に示す二次電池の正面断面図である。
図７は、ガス排出弁を構成する脆弱部（薄肉部）を示す断面図である。
図８は、ガス排出弁を構成する他の脆弱部（薄肉部）を示す断面図である。
図９は、ガス排出弁の他の配置構成を示す図である。
図１０は、ガス排出弁のさらに他の配置構成を示す図である。
図１１は、ガス排出弁のさらに他の配置構成を示す図である。
図１２は、ガス排出弁の他の形態を示す図である。
図１３は、ガス排出弁のさらに他の形態を示す図である。
図１４は、組電池の構成を示す模式図である。
図１５は、積層配置した二次電池の間に弾性層のみを設けた組電池の模式図である。
図１６は、図１５に示す組電池においてガスを排気する際の第１ガス排出弁の開裂状態を示す模式図である。
図１７は、積層配置した二次電池の間に耐熱層のみを設けた組電池の模式図である。
図１８は、図１７に示す組電池においてガスを排気する際の第１ガス排出弁の開裂状態を示す模式図である。

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。

また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

本明細書において、「二次電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池およびナトリウムイオン電池などの他の二次電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。

図面においては、二次電池が備える電極体の巻回軸に沿う方向を第１の方向としてのＸ方向、第１の方向に直交し、かつ第１の方向から見て電極体の短手方向を第２の方向としてのＹ方向、第１の方向に直交し、かつ第１の方向から見て電極体の長手方向を第３の方向としてのＺ 方向とする。また、発明の理解を容易にするため、図面における各構成の寸法は実寸法から変更して示している箇所がある。

本願明細書においては、第１の方向（Ｘ方向）を二次電池ないしケース本体の「幅方向」と称し、同じく第２の方向（Ｙ方向）を二次電池ないしケース本体の「厚み方向」と称し、同じく第３の方向（Ｚ方向）を二次電池ないしケース本体の「高さ方向」と称する場合がある。

（二次電池の全体構成）
図１から図６を参照して、二次電池の全体構成について説明する。図１は、二次電池１の斜視図、図２は、正面図、図３から図５は、各々、図１に示す二次電池１を矢印ＩＩＩ方向、矢印ＩＶ方向、矢印Ｖ方向からみた状態を示す図。図６は、図１に示す二次電池１の正面断面図である。

二次電池１は、電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、およびハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）などに搭載可能である。ただし、二次電池１の用途は、車載用に限定されるものではない。

図１から図５に示すように、二次電池１は、ケース１００と、電極体２００と、集電体４００とを含む。ケース１００は、ケース本体１１０と、第１封口板１２１と、第２封口板１２２とを含む。

二次電池１を含む組電池を構成するときは、複数の二次電池１が、それらの厚み方向に積層される。積層された二次電池１は、拘束部材により積層方向（Ｙ方向）に拘束されて電池モジュールとされてもよいし、拘束部材を用いることなく、電池パックのケースの側面に組電池が直接的に支持されてもよい。

ケース本体１１０は、筒状、好ましくは角筒状の部材からなる。これにより、角形の二次電池１が得られる。ケース本体１１０は、金属製である。具体的には、ケース本体１１０は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄または鉄合金などにより構成されている。

図１および図２に示すように、ケース本体１１０の両端部に第１封口板１２１および第２封口板１２２が各々設けられる。ケース本体１１０は、たとえば、曲げ加工を施した板状部材の端辺どうしを当接させ（図３に例示する接合部１１５）、互いに接合（たとえばレーザ溶接）することで、角筒状に形成され得る。「角筒状」の角部はＲ形状を有してもよい。本実施の形態における接合部１１５は、ケース本体１１０の外周面部上を第１の方向（Ｘ方向）に延びている。

本実施の形態において、ケース本体１１０は、二次電池１の幅方向（Ｘ方向）において、二次電池１の厚み方向（Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）よりも長く形成される。ケース本体１１０のＸ方向の寸法（幅）は、好ましくは３０ｃｍ以上程度である。これにより、比較的大型（高容量）の二次電池１を構成することができる。ケース本体１１０のＺ方向の寸法（高さ）は、好ましくは２０ｃｍ以下程度であり、より好ましくは１５ｃｍ以下程度であり、さらに好ましくは１０ｃｍ以下程度である。これにより、比較的高さの低い（低ハイト）の二次電池１を構成することができ、たとえば車両への搭載性が向上する。

ケース本体１１０は、一対の第１側面部１１０Ｙと、一対の第２側面部１１０Ｚとを含む。一対の第１側面部１１０Ｙは、ケース１００の側面の一部を構成している。一対の第２側面部１１０Ｚは、ケース１００の底面部および上面部を構成している。一対の第１側面部１１０Ｙおよび一対の第２側面部１１０Ｚの各々は、互いに交差するように設けられている。一対の第１側面部１１０Ｙおよび一対の第２側面部１１０Ｚは、各々の端部において、第１封口板１２１および第２封口板１２２に接続されている。一対の第１側面部１１０Ｙの各々は、一対の第２側面部１１０Ｚの各々より面積が大きいことが望ましい。一対の第１側面部１１０Ｙの各々は、第１封口板１２１および第２封口板１２２の各々より面積が大きいことが望ましい。

図４に示すように、ケース本体１１０の第１の方向（Ｘ方向）における第１の端部には、第１開口１１３が設けられている。第１開口１１３は、第１封口板１２１により封口される。第１開口１１３および第１封口板１２１は、Ｙ方向が短手方向、Ｚ方向が長手方向となる略矩形形状を有する。

第１封口板１２１上には、負極端子１３１（第１電極端子）および注液孔１２４が設けられている。第１封口板１２１にガス排出弁が設けられる構成も採用可能であるが、本実施の形態では、後述するように第１側面部１１０Ｙに脆弱部から構成されるガス排出弁が設けられることから、本実施の形態では、第１封口板１２１上にはガス排出弁は設けていない。負極端子１３１および注液孔１２４の位置は適宜変更され得る。

図５に示すように、ケース本体１１０の第１の方向（Ｘ方向）における第１の方向と反対側の第２の側の端部には、第２開口１１４が設けられる。第２開口１１４は、第２封口板１２２により封口される。第２開口１１４および第２封口板１２２は、Ｙ方向が短手方向、Ｚ方向が長手方向となる略矩形形状を有する。

第２封口板１２２上には、正極端子１３２（第２電極端子）および注液孔１３４が設けられる。第２封口板１２２にガス排出弁が設けられる構成も採用可能であるが、本実施の形態では、後述するように第１側面部１１０Ｙに脆弱部から構成されるガス排出弁が設けられることから、本実施の形態では、第２封口板１２２上にはガス排出弁は設けていない。正極端子１３２および注液孔１３４の位置は適宜変更され得る。

第１封口板１２１および第２封口板１２２は、金属製である。具体的には、第１封口板１２１および第２封口板１２２は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄または鉄合金などにより構成されている。

本実施の形態において、第１封口板１２１および第２封口板１２２の各々の厚みは、ケース本体１１０の厚み（板厚）より厚く設けられているとよい。

負極端子１３１は、電極体２００の負極と電気的に接続される。負極端子１３１は、第１封口板１２１、すなわちケース１００に取り付けられる。

正極端子１３２は、電極体２００の正極と電気的に接続される。正極端子１３２は、第２封口板１２２、すなわちケース１００に取り付けられる。

負極端子１３１は、導電性素材（より具体的には金属）により構成され、たとえば銅または銅合金などにより構成され得る。負極端子１３１の外側表面部分にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる部分ないし層を設けてもよい。

正極端子１３２は、導電性素材（より具体的には金属）により構成され、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金などにより構成され得る。

注液孔１２４，１３４は、封止部材（図示せず）により封止される。封止部材としては、たとえばブラインドリベットおよびその他の金属部材を用いることができる。

電極体２００は、正極板および負極板を有する扁平形状の電極体である。電極体２００は、図示しない帯状のセパレータを介して帯状の正極板および帯状の負極板がともに巻回された巻回型電極体である。ただし、本明細書において「電極体」は巻回型電極体に限定されず、複数枚の正極板と複数枚の負極板とが交互に積層された積層型電極体であってもよい。帯状のセパレータは、たとえばポリオレフィン性の微多孔膜により構成することができる。電極体が複数の正極板と複数の負極板を含み、各正極板に設けられた正極タブが積層されて正極タブを構成してもよく、各負極板に設けられた負極タブが積層されて負極タブを構成してもよい。

図６に示すように、ケース１００は、電極体２００を収容する。電極体２００は、その巻回軸がＸ方向と平行になるようにケース１００内に収容される。

具体的には、ケース１００内に配置された絶縁シート６００の内側に、単数または複数の巻回型の電極体２００が図示しない電解液（電解質）とともに収容されている。電解液（非水電解液）としては、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、体積比（２５℃）３０：３０：４０の割合で混合した非水溶媒に、ＬｉＰＦ_６を１．２モル／Ｌの濃度で溶解させたものを用いることができる。電解液に代えて、固体電解質が用いられてもよい。

絶縁シート６００は、たとえば樹脂により構成し得る。より具体的には、絶縁シート６００の材質は、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）またはポリオレフィン（ＰＯ）である。

絶縁シート６００は、必ずしも電極体２００の全面を覆う必要はない。絶縁シート６００は、好ましくは電極体の外表面の５０％以上程度、より好ましくは７０％以上程度の面積を覆う。絶縁シート６００は、略直方体状（扁平形状）の電極体２００の６面のうち、少なくとも後述の負極タブ群２２０および正極タブ群２５０が各々形成された２面以外の４面の全体を覆うことが好ましい。

電極体２００は、本体部（正極板と負極板とがセパレータを介して積層された部分）と、負極タブ群２２０（第１電極タブ群）と、正極タブ群２５０（第２電極タブ群）とを含む。

本体部は、後述する負極板および正極板により構成されている。負極タブ群２２０は、本体部に対して第１の方向（Ｘ方向）における電極体２００の第１の側の端部に位置する。本実施の形態における第１の側は、第１封口板１２１側である。正極タブ群２５０は、本体部に対して第１の方向（Ｘ方向）における第２の側の端部に位置する。本実施の形態における第２の側は、第２封口板１２２側である。

負極タブ群２２０および正極タブ群２５０は、電極体２００の中央部分から各々第１封口板１２１または第２封口板１２２に向かって突出するように形成される。

集電体４００は、負極集電体４１０（第１集電体）と正極集電体４２０（第２集電体）とを含む。負極集電体４１０および正極集電体４２０は、各々板状部材からなる。電極体２００は、集電体４００を介して負極端子１３１および正極端子１３２と電気的に接続される。

負極集電体４１０は、樹脂製の絶縁部材を介して、第１封口板１２１上に配置されている。負極集電体４１０は、負極タブ群２２０および負極端子１３１と電気的に接続される。負極集電体４１０は、導電性素材（より具体的には金属）により構成され、たとえば銅または銅合金などにより構成され得る。

正極集電体４２０は、樹脂製の絶縁部材を介して、第２封口板１２２上に配置されている。正極集電体４２０は、正極タブ群２５０および正極端子１３２と電気的に接続される。正極集電体４２０は、導電性素材（より具体的には金属）により構成され、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金などにより構成され得る。正極タブ群２５０を直接、または正極集電体４２０を介して第２封口板１２２に電気的に接続してもよい。この場合、第２封口板１２２が正極端子１３２の役割を果たしてもよい。

負極タブ群２２０および正極タブ群２５０はいずれもケース１００内において、湾曲状に折り畳まれた状態で収容される。

（第１ガス排出弁１５１の構成）
次に、図１、図２、図６から図１３を参照して、本実施の形態における第１ガス排出弁１５１の配置および構成について説明する。図７は、ガス排出弁を構成する脆弱部（薄肉部）を示す断面図、図８は、ガス排出弁を構成する他の構成の脆弱部（薄肉部）を示す断面図、図９から図１１は、ガス排出弁の他の配置構成を示す図、図１２および図１３は、ガス排出弁の他の形態を示す図である。各図中において黒塗りの三角形状は、第１ガス排出弁１５１が設けられる位置を便宜的に示すために用いている。

図１に示すように、本実施の形態の二次電池１においては、ケース本体１１０の一方の第１側面部１１０Ｙに、脆弱部から構成される溝状の第１ガス排出弁１５１が設けられ、第１封口板１２１側の端部近傍および第２封口板１２２側の端部近傍の２カ所に設けられている。本実施の形態における脆弱部は、ケース本体１１０内の圧力が所定値以上となったときに脆弱部が他の領域に対して先行して破断し、ケース本体１１０内のガスをケース本体１１０の外に排出する機能を有する構成であればよい。

第１封口板１２１側の端部近傍および第２封口板１２２側の端部近傍のそれぞれに第１ガス排出弁１５１が設けられていることが好ましい。一方の第１ガス排出弁１５１が破断して第１開口が形成されると、この第１開口からガスがケース１００外に排出される。このとき、ケース１００内に配置される電極体２００等の部品が第１開口を塞ぐことがあったとしても、次に他方の第１ガス排出弁１５１が破断して第２開口を形成する。これにより第２開口からガスがケース１００外に排出できる。よって、より信頼性の高い二次電池１となる。

図６に示すように、第１ガス排出弁１５１のＺ方向（二次電池１の高さ方向）の長さ（Ｌ１）は、二次電池１の高さ（Ｈ１）に対して１／２以上であることが好ましく、２／３以上の長さであることがより好ましい。第１ガス排出弁１５１のＸ方向（二次電池１の幅方向）の幅（Ｗ１）は、０．０５ｍｍ以上が好ましい。第１ガス排出弁１５１のＸ方向の幅（Ｗ１）は、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍ以下がさらに好ましい。

なお、第１ガス排出弁１５１のＸ方向の幅（Ｗ１）を、電極体２００の負極活物質層の端部と第１封口板１２１の内面との間（図中のＤ１）の幅または電極体２００の負極活物質層の端部と第２封口板１２２の内面との間（図中のＤ２）の幅に対して、１／３以下とすることが好ましい。

本実施の形態では、電極体２００の巻回軸は、Ｘ方向に延びるのに対して、第１ガス排出弁１５１は、Ｘ方向に対して交差するＺ方向に延びる線状となる。

図６に示すように、第１ガス排出弁１５１が形成される領域は、ケース本体１１０の大面積側となる第１側面部１１０Ｙに設けることが好ましい。さらに、電極体２００と対向しない位置が好ましい。具体的には、ケース本体１１０の大面積側の側面において、第１封口板１２１側においては、電極体２００の負極活物質層の端部と第１封口板１２１の内面との間（図中のＤ１）の領域に設けるとよい。二次電池１の容量にもよるが、おおよそ、第１封口板１２１の内面から３ｃｍ以内の領域に第１ガス排出弁１５１を設けるとよい。

第２封口板１２２側においても同様に、電極体２００の負極活物質層の端部と第２封口板１２２の内面との間（図中のＤ２）の領域に設けるとよい。二次電池１の容量にもよるが、おおよそ、第２封口板１２２の内面から３ｃｍ以内の領域に第１ガス排出弁１５１を設けるとよい。

図７に示すように、第１ガス排出弁１５１は、ケース本体１１０の板厚さ方向に凹むように設けられた断面が三角形形状の溝構造であってもよい。図８に示すように、他の領域とは厚さが薄く設けられた断面が凹形状の溝構造であってもよい。たとえば、いずれの溝構造であっても、ケース本体１１０の板厚さ（ｔ１）に対し、残りの厚さ（ｔ２）が１／３以下（ｔ２≦（ｔ１／３））であることが好ましい。なお、図８のような断面が凹形状の溝部の底部に、さらに幅の小さな溝（例えば、ノッチ等）を設けてもよい。

上述のように第１ガス排出弁１５１が設けられることで、第１ガス排出弁１５１は、ケース１００内において、湾曲状に折り畳まれた状態で収容された負極タブ群２２０および正極タブ群２５０に対向する位置となる。これにより、第１ガス排出弁１５１が作動しやすく、信頼性の高い二次電池が得られる。

なお、第１側面部１１０Ｙを平面視した場合において、第１ガス排出弁１５１の一部が電極体２００の本体部と重なってよいが、たとえば、平面視で第１ガス排出弁１５１の総面積の５０％以上、より好ましくは、７０％以上が重ならない位置に配置されるとよい。

このように第１ガス排出弁１５１を設けることで、第１ガス排出弁１５１が破断しやくすになり、防爆弁としての機能が発現しやすくできる。特に、電極体２００において、第１封口板１２１側の端部近傍、あるいは第２封口板１２２側の端部近傍のいずれかでガスが発生しても、近い側の第１ガス排出弁１５１が作動するため、ガスの排気経路が短くなりガス排気性能を向上させることができる。さらに、上述した領域に第１ガス排出弁１５１を設けておくことで、たとえば、二次電池１が積層されて組電池として使用する場合であっても、第１ガス排出弁１５１から排出された高温のガスが、隣接する二次電池１に直接吹き付けられることを抑制（類焼抑制）する。さらに、二次電池１の内部における、廃棄経路の目詰まりを防止することができる。なお、組電池の構成については後述する。

第１ガス排出弁１５１を設ける位置は、上述した一方の第１側面部１１０Ｙに２カ所設ける構造に限定されない。たとえば、図９に示すように、両方の第１側面部１１０Ｙに第１ガス排出弁１５１を設けてもよい。さらに、図１０に示すように、一方の第１側面部１１０Ｙの一端側に第１ガス排出弁１５１を設け、他方の第１側面部１１０Ｙの他端側に第１ガス排出弁１５１を設けてもよい。

上述した第１ガス排出弁１５１を設ける位置は、第１封口板１２１側の端部近傍および／または第２封口板１２２側の端部近傍において、Ｚ方向に延びる形態であった。しかし、図１１に示すように、第１封口板１２１側の端部近傍および第２封口板１２２側の端部近傍を含むように、Ｘ方向に延びる第１ガス排出弁１５１を設けてもよい。第１ガス排出弁１５１の両端部が、必ず第１封口板１２１側の端部近傍および第２封口板１２２側の端部近傍に位置する必要はなく、いずれか一方の端部が、封口板側の端部に位置すればよい。なお、図１１に示すように、第１ガス排出弁１５１がＸ方向に延びる場合、電極体２００が巻回電極体であり、電極体２００の巻回軸がＸ方向に延びるように配置されることが好ましい。この場合、巻回電極体の端部に形成される湾曲部と対向する位置に第１ガス排出弁１５１が配置されることが好ましい。

第１ガス排出弁１５１の形態として、上述した直線（第１直線部）のみからなる形態に限定されない。図１２に示すように、第１直線部である第１ガス排出弁１５１に対して公差する方向に延びる第２直線部である第２ガス排出弁１５２を、第１ガス排出弁１５１の両端部および中央部に設けてもよい。図１３に示すように、第１直線部である第１ガス排出弁１５１に対して交差する方向に延びる第２直線部である第２ガス排出弁１５２を、第１ガス排出弁１５１の両端部から電極体２００側に延びるように設けてもよい。第２ガス排出弁１５２を設ける数量は、上述した数量に限定されず、適宜選択可能である。

第２ガス排出弁１５２を設ける位置を選択することで、熱暴走時の第１ガス排出弁１５１および第２ガス排出弁１５２の開裂時の開裂面積を大きくすることができる。さらに、開裂面積を大きくすることで、ガスの排気能力を向上させることができる。さらに、第２ガス排出弁１５２を設ける位置により、第１ガス排出弁１５１および第２ガス排出弁１５２の開き方を制御することができる。

第１側面部１１０Ｙに第１ガス排出弁１５１および／または第２ガス排出弁１５２を設けることで、他の領域である第２側面部１１０Ｚ、第１封口板１２１および第２封口板１２２にガス排出弁を設ける必要がないため、他の領域においてガス排出弁を設けるためのスペースが不要となり、二次電池の高エネルギー化および高密度化を可能とする。

（組電池１０００）
図１４から図１８を参照して、上述した二次電池１を積層配置した組電池１０００の構成について、以下説明する。図１４は、組電池１０００の構成を示す模式図、図１５は、積層配置した二次電池の間に弾性層のみを設けた組電池１０００の模式図、図１６は、図１５に示す組電池１０００においてガスを排気する際の第１ガス排出弁１５１の開裂状態を示す模式図、図１７は、積層配置した二次電池の間に耐熱層のみを設けた組電池の模式図、図１８は、図１７に示す組電池１０００においてガスを排気する際の第１ガス排出弁１５１の開裂状態を示す模式図である。各図においては、２個の二次電池１を積層した組電池１０００について説明しているが、数量には限定されず、２以上の二次電池１を積層した組電池も同様である。

図１４を参照して、組電池１０００は、２つの二次電池１を、セル間セパレータ３００を介して積層配置しており、相互のケース１００の第１側面部１１０Ｙが対向するように積層配置されている。組電池１０００は、２つの二次電池１を、枠体内に収納する形態、箱状の枠体に収納する形態、一対のエンドプレートを用い、エンドプレートをバインドバーで拘束する形態等、様々な形態が考えられる。

セル間セパレータ３００は、樹脂板、ゴムシート、断熱材、およびそれらを積層した積層物が好ましい。積層物は、絶縁性や耐熱性を持つものが好ましい。図１４に示すセル間セパレータ３００は、弾性層３１０および耐熱層３２０を含む。

弾性層３１０には、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ノルボルネンゴムなどが用いられる。弾性層３１０としての厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上が好ましく１０ｍｍ以下が好ましい。

弾性層３１０の弾性率としては、押す速度や、履歴、押す範囲等で変わるため、下記の弾性率定義を用いる。一辺５ｃｍの正方形の試験片を用いて、ＦＳカーブ（加圧速度３０Ｎ／分）を取得する。横軸を圧縮率、縦軸を圧力にした際の圧縮率１％～２０％までの傾きから弾性率を算出する。上記値が１Ｍｐａ以上１０Ｍｐａ以下が好ましい。

耐熱層３２０には、弾性層３１０より弾性率が小さく、弾性層３１０よりも耐熱性に優れた材料が用いられる。たとえば、高融点樹脂（弾性層を構成する樹脂よりも融点が高い樹脂）、セラミック粒子を含む樹脂部材、シリカエアロゲル、シリカを主体とした多孔体等が好ましい。なお、耐熱層３２０は、弾性層３１０よりも断熱性が高い（単位体積あたりの熱伝導性が低い）ことが好ましい。耐熱層３２０としての厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上が好ましく１０ｍｍ以下が好ましい。

セル間セパレータ３００は、第１ガス排出弁１５１とは対向しないように配置するのがよい。セル間セパレータ３００によって、第１ガス排出弁１５１が完全に塞がれるのは好ましくなく、第１ガス排出弁１５１の一部がセル間セパレータ３００に覆われてもよい。なお、後述するように、セル間セパレータ３００によって、第１ガス排出弁１５１が完全に塞がれる場合であっても許容できる場合があり得る。

図１４に示す構成では、弾性層３１０は、第１ガス排出弁１５１が設けられる第１側面部１１０Ｙに配置され、第１ガス排出弁１５１を覆わないように配置されている。耐熱層３２０は、第１ガス排出弁１５１が設けられていない第１側面部１１０Ｙに配置され、第１側面部１１０Ｙの全面を覆うように配置されている。耐熱層３２０は、第１ガス排出弁１５１に対向する領域を有する。つまり、耐熱層３２０の面積が、弾性層３１０の面積よりも大きく設けられている。

その結果、セル間セパレータ３００として、第１側面部１１０Ｙに対して垂直な方向（Ｚ方向）で観察した場合には、セル間セパレータ３００の第１ガス排出弁１５１に対向する領域が、第１ガス排出弁１５１に対向領域に比べて厚みが薄い領域（第１領域Ｒ１）を有することとなる。その結果、第１ガス排出弁１５１に対向する第１領域には、弾性層３１０の厚さ分に相当する空間が設けられることとなる。

これにより、第１ガス排出弁１５１が直接第１領域Ｒ１と接触しておらず、第１ガス排出弁１５１の変形および破断を妨げることがなく、第１ガス排出弁１５１の開弁機能を発現し易くし、ガスの排気能力を向上させることができる。さらに、弾性層３１０は、第１側面部１１０Ｙの全面を覆っていることから、ガスが、直接隣接する二次電池１に当接することを防ぐこともできる。

セル間セパレータ３００に設けられる第１領域Ｒ１は、セル間セパレータ３００の中央部（電極体２００の本体部と重なる部分）よりも厚みが薄いことから、セル間セパレータ３００の外周縁部近傍であることが好ましい。たとえば、Ｙ方向から見た場合に、第１ガス排出弁１５１の総面積のうち第１領域Ｒ１と重なる領域の面積の割合は、２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。

第１ガス排出弁１５１とセル間セパレータ３００との配置関係において、耐熱層３２０と第１ガス排出弁１５１との対向面積の方が、弾性層３１０と第１ガス排出弁１５１の対向面積よりも大きい方がよい。第１ガス排出弁１５１の一部がセル間セパレータ３００と重なる位置であってもよい。たとえば、第１側面部１１０Ｙに対して垂直な方向（Ｙ方向）で観察した場合には、第１ガス排出弁１５１の総面積の５０％以上、より好ましくは、７０％以上が重ならない位置に配置されることが好ましい。

次に、図１５から図１８を参照して、第１ガス排出弁１５１とセル間セパレータ３００との他の配置関係について説明する。図１５および図１６に示すセル間セパレータ３００は、耐熱層３２０のみを設けた場合である。この構成において、耐熱層３２０の両端部に設けられる第１領域Ｒ１は、両端に向かうほど先端が細くなるテーパ部３２０ｔを有している。

このように、耐熱層３２０のみの場合であっても、テーパ部３２０ｔを設けることで、第１領域Ｒ１において、第１ガス排出弁１５１が完全に塞がれるのを回避することができる。さらに、図１６に示すように、第１ガス排出弁１５１との間に隙間が形成されることから、第１ガス排出弁１５１の開弁機能およびガスＧ１の排気能力を損なうことがない。

さらに、図１７および図１８に示す、第１ガス排出弁１５１とセル間セパレータ３００との他の配置関係においては、セル間セパレータ３００は、弾性層３１０のみを設けた場合である。この構成において、弾性層３１０の両端部に設けられる第１領域Ｒ１は、第１ガス排出弁１５１を覆う形態となる。

しかし、弾性層３１０により第１ガス排出弁１５１が覆われる状態であっても、弾性層３１０は変形することができる。その結果、第１領域Ｒ１において、第１ガス排出弁１５１が機能し、ガスＧ１は排出される場合には、弾性層３１０が変形する。その結果、この構成であっても、第１ガス排出弁１５１の開弁機能およびガスＧ１の排気能力を損なうことがない。

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 二次電池、１００ ケース、１１０ ケース本体、１１０Ｙ 第１側面部、１１０Ｚ 第２側面部、１１３ 第１開口、１１４ 第２開口、１１５ 接合部、１２１ 第１封口板、１２２ 第２封口板、１２４，１３４ 注液孔、１３１ 負極端子、１３２ 正極端子、１５１ 第１ガス排出弁、１５２ 第２ガス排出弁、２００ 電極体、２２０ 負極タブ群、２５０ 正極タブ群、３００ セル間セパレータ、３１０ 弾性層、３２０ 耐熱層、４００ 集電体、４１０ 負極集電体、４２０ 正極集電体、６００ 絶縁シート、１０００ 組電池。

Claims (13)

1. 第１電極と、前記第１電極とは異なる極性を有する第２電極とを含む電極体と、
   前記電極体を収容するケースと、を備え、
   前記ケースは、
   一方の端部に第１開口を有し、他方の端部に第２開口を有するケース本体と、
   前記第１開口を封止する第１封口板と、
   前記第２開口を封止する第２封口板と、を含み、
   前記ケース本体は、
   互いに対向する一対の第１壁部、および、互いに対向する一対の第２壁部を含み、
   前記第１壁部の面積は、前記第２壁部の面積よりも大きく、
   前記電極体は前記第１封口板側の端部に前記第１電極に電気的に接続された第１電極タブ群を有し、
   前記電極体は前記第２封口板側の端部に前記第２電極に電気的に接続された第２電極タブ群を有し、
   前記第１封口板には、前記第１電極タブ群に電気的に接続された第１電極端子が取り付けられ、
   前記第２封口板には、前記第２電極タブ群に電気的に接続された第２電極端子が取り付けられ、
   少なくとも一方の前記第１壁部は、前記ケース内の圧力が所定値以上となったときに破断し、前記ケース内のガスを前記ケース外に排出する薄肉部を有し、
   前記薄肉部は、第１薄肉部と第２薄肉部とを含み、
   前記第１薄肉部は、前記電極体の本体部の前記第１封口板側の端部と、前記第１封口板との間に対向する領域に形成され、
   前記第２薄肉部は、前記電極体の本体部の前記第２封口板側の端部と、前記第２封口板との間に対向する領域に形成された、
   二次電池。
2. 一方の前記第１壁部における前記第１封口板側の端部近傍と、他方の前記第１壁部における前記第２封口板側の端部近傍と、にそれぞれ前記薄肉部が設けられている、
   請求項１に記載の二次電池。
3. 前記電極体は、偏平状の巻回電極体であり、一対の湾曲した外面を有する湾曲部を有し、
   前記薄肉部は、前記湾曲部と対向位置に形成されている、
   請求項１に記載の二次電池。
4. 前記薄肉部は、第１直線部と、前記第１直線部と交差する複数の第２直線部と、を有する、
   請求項１に記載の二次電池。
5. 前記第１開口と前記第２開口を結ぶ方向における前記ケース本体の長さは３０ｃｍ以上である、
   請求項１に記載の二次電池。
6. 前記第１壁部における前記第１開口の縁部が延びる方向において、前記第１薄肉部の長さは、前記ケース本体の長さの１／２以上であり、前記第２薄肉部の長さは、前記ケース本体の長さの１／２以上である、
   請求項１に記載の二次電池。
7. 二次電池を複数含む組電池であって、
   前記二次電池は、第１電極と、前記第１電極とは異なる極性を有する第２電極とを含む電極体と、前記電極体を収容するケースと、を備え、
   前記ケースは、一方の端部に第１開口を有し、他方の端部に第２開口を有するケース本体と、前記第１開口を封止する第１封口板と、前記第２開口を封止する第２封口板と、を含み、
   前記ケース本体は、互いに対向する一対の第１壁部、および、互いに対向する一対の第２壁部を含み、
   前記第１壁部の面積は、前記第２壁部の面積よりも大きく、
   少なくとも一方の前記第１壁部は、前記ケース内の圧力が所定値以上となったときに破断し、前記ケース内のガスを前記ケース外に排出する薄肉部を有し、
   各前記二次電池は、隣接し対向配置される前記第１壁部の間にセル間セパレータが配置されている、
   組電池。
8. 前記薄肉部の少なくとも一部は、前記第１壁部に対して垂直な方向から見たとき、前記セル間セパレータと重ならない位置に配置されている、
   請求項７に記載の組電池。
9. 前記セル間セパレータは、他の部分よりも厚みが薄い第１領域を有し、
   前記薄肉部の少なくとも一部は、前記第１領域と対向している、
   請求項７に記載の組電池。
10. 前記第１領域はテーパ部である、
    請求項９に記載の組電池。
11. 前記セル間セパレータは、弾性層を有し、
    前記薄肉部の少なくとも一部は、前記弾性層と対向している、
    請求項７に記載の組電池。
12. 前記セル間セパレータは、弾性層と耐熱層とを含み、
    前記耐熱層と前記薄肉部の対向面積は、前記弾性層と前記薄肉部の対向面積よりも大きい、
    請求項７に記載の組電池。
13. 第１電極と、前記第１電極とは異なる極性を有する第２電極とを含む電極体と、
    前記電極体を収容するケースと、を備え、
    前記ケースは、
    一方の端部に第１開口を有し、他方の端部に第２開口を有するケース本体と、
    前記第１開口を封止する第１封口板と、
    前記第２開口を封止する第２封口板と、を含み、
    前記ケース本体は、
    互いに対向する一対の第１壁部、および、互いに対向する一対の第２壁部を含み、
    前記第１壁部の面積は、前記第２壁部の面積よりも大きく、
    前記電極体は前記第１封口板側の端部に前記第１電極に電気的に接続された第１電極タブ群を有し、
    前記電極体は前記第２封口板側の端部に前記第２電極に電気的に接続された第２電極タブ群を有し、
    前記第１封口板には、前記第１電極タブ群に電気的に接続された第１電極端子が取り付けられ、
    前記第２封口板には、前記第２電極タブ群に電気的に接続された第２電極端子が取り付けられ、
    少なくとも一方の前記第１壁部は、前記ケース内の圧力が所定値以上となったときに破断し、前記ケース内のガスを前記ケース外に排出する薄肉部を有し、
    前記薄肉部は、前記電極体の本体部の前記第１封口板側の端部と前記第１封口板との間に対向する領域から、前記電極体の本体部の前記第２封口板側の端部と前記第２封口板との間に対向する領域にまで延びるように形成された、
    二次電池。