二次電池
【課題】電池容器が内圧の上昇により変形し、ガス排出弁が開裂したときにガスが漏れることを防止する。
【解決手段】二次電池１００は、正極電極および負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、捲回電極群を収容する金属製の電池缶１０１と、電池缶１０１を封止する金属製の電池蓋１０２と、電池蓋１０２に設けられたガス排出弁と、ガス排出弁から排出されるガスを案内する金属製の案内ダクト１１０とを備え、案内ダクト１１０は、ガス排出弁の周囲において電池蓋１０２に当接して溶接されたフランジ１１１と、電池蓋１０２の上方に向かってフランジ１１１から延在する先細り形状のテーパ部１１２と、テーパ部１１２から連続して設けられた筒部１１３とを有している。
【解決手段】二次電池１００は、正極電極および負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、捲回電極群を収容する金属製の電池缶１０１と、電池缶１０１を封止する金属製の電池蓋１０２と、電池蓋１０２に設けられたガス排出弁と、ガス排出弁から排出されるガスを案内する金属製の案内ダクト１１０とを備え、案内ダクト１１０は、ガス排出弁の周囲において電池蓋１０２に当接して溶接されたフランジ１１１と、電池蓋１０２の上方に向かってフランジ１１１から延在する先細り形状のテーパ部１１２と、テーパ部１１２から連続して設けられた筒部１１３とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池が注目されている。
【０００３】
角形のリチウムイオン二次電池においては、正極箔に正極活物質を塗布した正極電極、負極箔に負極活物質を塗布した負極電極およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回することで扁平形状の捲回電極群が形成される。捲回電極群は、電池容器の電池蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子に電気的に接続される。捲回電極群は、電池容器の電池缶に収容され、電池缶の開口部は電池蓋で封止溶接される。二次電池は、捲回電極群を収容した電池容器の注液口から電解液が注液された後、注液栓が挿入されてレーザ溶接により封止溶接されることで形成される。
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、過充電や短絡を生じた場合に発熱して、電池内部に高温のガスが発生することがある。そこで、二次電池には、ガスが発生して内圧が上昇したときに、所定の圧力で開裂してガスを排出するガス排出弁およびガス排出弁から排出されるガスをガス排出ダクトに案内する案内ダクト（ガス排出部材）が設けられる（特許文献１参照）。特許文献１には、各単電池の案内ダクト（ガス排出部材）がガス排出ダクトに熱融着により接続されたガス排出構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１００８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガス排出弁は、電池容器内の圧力を速やかに逃がすために、所定の大きさに形成されている。一方、複数の二次電池（単電池）により構成される組電池は、小型化が望まれている。組電池の小型化を図るために、ガス排出ダクトのサイズを小さくする場合があり、ガス排出ダクトと案内ダクトとの接続部の断面積がガス排出弁の面積よりも小さくなることがある。
【０００７】
この場合、案内ダクトの流路は、ガス排出弁側からガス排出ダクト側に向かって狭くなるように形成される。このように形成された案内ダクトには、ガス排出弁開裂時に、ガス圧により単電池から離れる方向の力が作用するため、案内ダクトと電池容器との接続部には所定の強度を要する。
【０００８】
電池容器内の圧力が上昇すると、電池容器が変形し、その後所定圧力でガス排出弁が開裂することになる。このため、案内ダクトと電池容器との接続構造には電池容器の変形を考慮する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、正極電極および負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、捲回電極群を収容する金属製の電池缶と、電池缶を封止する金属製の電池蓋と、電池蓋に設けられたガス排出弁と、ガス排出弁から排出されるガスを案内する金属製の案内ダクトとを備え、案内ダクトは、ガス排出弁の周囲において電池蓋に当接して溶接されたフランジと、電池蓋の上方に向かってフランジから延在する先細り形状のテーパ部と、テーパ部から連続して設けられた筒部とを有していることを特徴とする二次電池である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の二次電池において、案内ダクトを電池缶側から見た開口の面積がガス排出弁の面積よりも大きいことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の二次電池において、フランジは、環状であって、フランジの全周に亘って電池蓋に溶接されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二次電池において、筒部は、円筒形状であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の二次電池において、フランジは、平面視で長円形状とされていることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の二次電池において、ガス排出弁は、電池蓋表面に凹設され、案内ダクトのフランジは、ガス排出弁が凹設されることにより形成された凹部に嵌合されていることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の二次電池において、フランジの外周縁には、面取りがなされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電池容器が内圧の上昇により変形し、ガス排出弁が開裂したときにガスが漏れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図２】案内ダクトを取り除いた二次電池の外観を示す斜視図。
【図３】図２の二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図４】図２の二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図５】捲回電極群を示す斜視図。
【図６】組電池を示す破断斜視図。
【図７】図７（ａ）は図６のＡ方向から見たガス排出弁、案内ダクトおよびガス排出ダクトを示す側面断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ部拡大模式図。
【図８】図８（ａ）は図６のＢ方向から見たガス排出弁、案内ダクトおよびガス排出ダクトを示す側面断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＤ部拡大模式図。
【図９】図２の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図１０】電池容器の変形およびガス排出弁の開裂の様子を説明するための概念図。
【図１１】図１１（ａ）は図７（ａ）の比較例を示す図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＥ部拡大模式図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図１３】図１２の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図１５】図１４の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図１６】図１６（ａ）は図１４のＦ方向から見たガス排出弁および案内ダクトを示す側面断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＨ部拡大模式図。
【図１７】図１７（ａ）は図１４のＧ方向から見たガス排出弁および案内ダクトを示す側面断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＩ部拡大模式図。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図１９】図１８の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図２１】図２０の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図２２】図２２（ａ）は図２０のＪ方向から見たガス排出弁および案内ダクトを示す側面断面図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＬ部拡大模式図。
【図２３】図２３（ａ）は図２０のＫ方向から見たガス排出弁および案内ダクトを示す側面断面図、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＭ部拡大模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による二次電池を角形リチウムイオン電池に適用した実施の形態を、図面を参照して説明する。
―第１の実施の形態―
図１は二次電池１００の外観斜視図であり、図２は案内ダクト１１０を取り除いた二次電池１００の外観を示す斜視図である。図３および図４は二次電池１００の構成を示す分解斜視図であり、図５は捲回電極群１７０を示す斜視図である。
【００１３】
図１および図２に示すように、二次電池（以下、単電池と記す）１００は、扁平な直方体形状であって、電池缶１０１と電池蓋１０２とからなる電池容器を備えている。電池缶１０１および電池蓋１０２の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などである。
【００１４】
図３に示すように、電池缶１０１には電池蓋組立体１０７に保持された捲回電極群１７０が収容されている。電池缶１０１は一端が開口された矩形箱状に形成されている。捲回電極群１７０は絶縁シート１０８に覆われた状態で電池缶１０１に収容されている。絶縁シート１０８の材質は、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等の絶縁性を有する樹脂である。これにより、電池缶１０１の底面および側面と、捲回電極群１７０とは電気的に絶縁されている。
【００１５】
図１〜４に示すように、電池蓋１０２は、矩形平板状であって、電池缶１０１の開口を塞ぐようにレーザ溶接されている。つまり、電池蓋１０２は、電池缶１０１を封止している。図３に示すように、電池蓋１０２には、捲回電極群１７０の正極電極１７４および負極電極１７５のそれぞれと電気的に接続された正極外部端子１４１および負極外部端子１５１が配設されている。
【００１６】
正極外部端子１４１が捲回電極群１７０の正極電極１７４に電気的に接続され、負極外部端子１５１が捲回電極群１７０の負極電極１７５に電気的に接続されているため、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１を介して外部発電電力が捲回電極群１７０に供給されて充電される。
【００１７】
蓄電要素である捲回電極群１７０は、図５に示すように、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５をセパレータ１７３を介在させて捲回軸Ｗ周りに扁平形状に捲回することで積層構造とされている。
【００１８】
正極電極１７４は、正極箔１７１と、正極活物質に結着材（バインダ）が配合された正極活物質合剤が正極箔１７１の両面に塗工されて形成された正極活物質合剤層１７６とを有する。負極電極１７５は、負極箔１７２と、負極活物質に結着材（バインダ）が配合された負極活物質合剤が負極箔１７２の両面に塗工されて形成された負極活物質合剤層１７７とを有する。正極活物質と負極活物質との間では、充放電が行われる。
【００１９】
正極箔１７１は、厚さ２０〜３０μｍ程度のアルミニウム箔であり、負極箔１７２は、厚さ１５〜２０μｍ程度の銅箔である。セパレータ１７３の素材は多孔質のポリエチレン樹脂である。正極活物質は、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物であり、負極活物質は、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材である。
【００２０】
捲回電極群１７０の幅方向（捲回方向に直交する捲回軸Ｗ方向）の両端部は、一方が正極活物質合剤層１７６が形成されていない未塗工部（正極箔１７１の露出部）が積層された部分とされ、他方が負極活物質合剤層１７７が形成されていない未塗工部（負極箔１７２の露出部）が積層された部分とされている。正極側未塗工部の積層体および負極側未塗工部の積層体は、図４に示すように、それぞれ予め押し潰され、それぞれ後述する電池蓋組立体１０７の正極集電体１８０および負極集電体１９０と超音波接合され、電極群組立体（図３参照）が形成される。
【００２１】
図４に示すように、電池蓋組立体１０７は、電池蓋１０２と、電池蓋１０２に取り付けられた正極外部端子１４１および負極外部端子１５１と、正極集電体１８０および負極集電体１９０と、一対の絶縁シール部材１０４と、一対の絶縁部材１０５とを含んで構成されている。
【００２２】
正極外部端子１４１および正極集電体１８０の材質はアルミニウムである。負極外部端子１５１および負極集電体１９０の材質は銅である。絶縁シール部材１０４および絶縁部材１０５の材質はポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂である。
【００２３】
正負極外部端子１４１，１５１は、それぞれ電池蓋１０２に設けられた貫通孔（不図示）に装着されている。正極外部端子１４１は、電池缶１０１側の端部において正極集電体１８０にかしめおよび溶接により、機械的、電気的に接続されている。同様に、負極外部端子１５１は、電池缶１０１側の端部において負極集電体１９０にかしめおよび溶接により、機械的、電気的に接続されている。
【００２４】
正負極外部端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２に設けられた貫通孔（不図示）との間には絶縁シール部材１０４が配設され、正負極外部端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２との間が封止され、電池容器の気密性が確保されている。絶縁シール部材１０４は、上記したように絶縁性を有しているため、正負極外部端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２とは電気的に絶縁されている。
【００２５】
電池蓋１０２の内面と、正負極集電体１８０，１９０との間には、絶縁部材１０５が配設されている。絶縁部材１０５は、上記したように絶縁性を有しているため、正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと電池蓋１０２とは電気的に絶縁されている。
【００２６】
図３に示すように、正極集電体１８０は、捲回電極群１７０の正極箔１７１の露出部に超音波接合される接合部１８９を有している。同様に、負極集電体１９０は、捲回電極群１７０の負極箔１７２の露出部に超音波接合される接合部１９９を有している。正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと捲回電極群１７０とが超音波接合されることで、正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと捲回電極群１７０とが機械的、電気的に接続され、上記したように、電極群組立体が形成される。
【００２７】
図１および図２に示すように、電池蓋１０２には、注液部１０６が設けられている。注液部１０６には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓（不図示）によって封止される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
【００２８】
図２に示すように、電池蓋１０２の表面には、ガス排出弁１０３が凹設されている。ガス排出弁１０３は、内圧作用時の応力集中度合が相対的に高くなるように、プレス加工によって電池蓋１０２を部分的に薄肉化することで形成されている。ガス排出弁１０３は、単電池１００が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力（たとえば、約１ＭＰａ）に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。
【００２９】
図２に示すように、電池蓋１０２には、プレス加工により平面視矩形状の凹部１０９が形成されている。凹部１０９の底部の表面には、内側溝部１０９ａと外周溝部１０９ｂとがプレス加工にて形成されている。外周溝部１０９ｂは、凹部１０９の側壁に沿って平面視矩形状に形成されている。内側溝部１０９ａは、外周溝部１０９ｂの対角線に沿って形成されている。内側溝部１０９ａは、外周溝部１０９ｂよりも深く形成されている。
【００３０】
ガス排出弁１０３は、開裂したときにガスを排出する開口を形成するための部材であって、本実施の形態では外周溝部１０９ｂに沿って画成される矩形状の薄板（図７（ａ）および図８（ａ）、図９参照）により構成されている。ガス排出弁１０３は、図２に示すように、外周溝部１０９ｂと内側溝部１０９ａによって区画される４つの三角形領域を有している。ガス排出弁１０３は、電池容器の内圧が所定値以上に上昇して、内側溝部１０９ａが開裂すると、各三角形領域のそれぞれが弁素片となって外周溝部１０９ｂを回転軸として容器外方に開くように構成されている。
【００３１】
図１に示すように、電池蓋１０２には、ガス排出弁１０３の開裂時に、ガス排出弁１０３から排出されるガスを上方に案内するアルミニウムまたはアルミニウム合金製の案内ダクト１１０が取り付けられている。
【００３２】
案内ダクト１１０は、ガス排出弁１０３の周囲において電池蓋１０２に当接して溶接されたフランジ１１１と、電池蓋１０２の上方に向かってフランジ１１１から延在する先細り形状のテーパ部１１２と、テーパ部１１２から連続して設けられた円筒部１１３とを有している。
【００３３】
図６は、単電池１００を複数備えてなる組電池を示す破断斜視図である。図６は、破断斜視図であって、図中手前側の単電池が省略されるとともに、ガス排出ダクト１２０の断面構造がわかるようになっている。複数の単電池１００は、並べて配置されており、後述するエンドプレート１６２、セルホルダ１６１およびシャフト１６３を含んで構成される一体化機構によって一体的に組み立てられている。
【００３４】
図６に示すように、複数の各単電池１００は、側面のうちで広い面積を有する幅広面同士が対向するように並べて配置されている。並置された複数の単電池１００は、各単電池１００のそれぞれの正極外部端子１４１および負極外部端子１５１の位置が、隣接する単電池１００同士で逆転するように、向きが反転して配置されている。組電池は、隣接する単電池１００の正極外部端子１４１と負極外部端子１５１とが金属製の板材からなるバスバー１２８によって電気的に接続されることで形成されている。
【００３５】
図中、最も奥に位置する単電池１００の正極外部端子１４１は、不図示の他の組電池に電気的に直列または並列にバスバー１２９により接続されるか、不図示の電力取り出し用の端子にバスバー１２９により接続される。
【００３６】
各単電池１００間には絶縁性を有する樹脂製のセルホルダ１６１が介装されて、両端の単電池１００の外側には一対のエンドプレート１６２（一方のエンドプレートについては不図示）が配置されている。エンドプレート１６２およびセルホルダ１６１の幅方向両端には貫通孔が設けられ、各貫通孔にはシャフト１６３が挿通されている。シャフト１６３の両端部には、おねじが形成されている。一対のエンドプレート１６２の外側からナットをシャフト１６３の両端部に装着することで、一対のエンドプレート１６２に挟まれたセルホルダ１６１が所定量圧縮された状態で保持される。したがって、各単電池１００は、セルホルダ１６１を介して一対のエンドプレート１６２により保持され、各単電池１００の相対位置が規定される。
【００３７】
各単電池１００同士の間には絶縁性を有するセルホルダ１６１が介在し、両端に配置される単電池１００とエンドプレート１６２との間には絶縁性を有する絶縁板（不図示）が介在しているため、絶縁性が確保されている。
【００３８】
セルホルダ１６１が単電池１００の幅広面を拘束しているため、電池容器の内圧が上昇すると、電池蓋１０２が膨らむように電池容器が変形することになる。
【００３９】
組電池の上部には、ガス排出ダクト１２０が設けられている。ガス排出ダクト１２０は弾性変形可能な樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂など）により形成されている。ガス排出ダクト１２０は、各単電池１００のそれぞれに設けられた案内ダクト１１０の円筒部１１３が接続され、案内ダクト１１０から導かれたガスを車両外部やタンク（不図示）に案内する。
【００４０】
図７（ａ）は図６のＡ方向から見たガス排出弁１０３、案内ダクト１１０およびガス排出ダクト１２０を示す側面断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ部拡大模式図である。図８（ａ）は図６のＢ方向から見たガス排出弁１０３、案内ダクト１１０およびガス排出ダクト１２０を示す側面断面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＤ部拡大模式図である。
【００４１】
図７（ａ）および図８（ａ）に示すように、フランジ１１１はガス排出弁１０３を囲むように電池蓋１０２に当接している。フランジ１１１は、図１に示したように、平面視矩形環状であって、フランジ１１１の内縁によって矩形状の開口が画成されている。フランジ１１１の外周縁には、組立作業時に他の部品や手指を傷つけないように、Ｒ面取りやＣ面取りが施されている（不図示）。
【００４２】
テーパ部１１２は、フランジ１１１の内縁から上方に向かって先細り形状となるように延在している。テーパ部１１２は、中空の四角錐台形状となるように形成されている。円筒形状の円筒部１１３は、テーパ部１１２の上端部から連続して設けられている。
【００４３】
円筒部１１３は、円筒部１１３の外径寸法がガス排出ダクト１２０の下部に設けられた円筒形状の接続用筒部１２３の内径寸法よりも僅かに大きくなるように形成されている。円筒部１１３は、ガス排出ダクト１２０の接続用筒部１２３に押し入れられ、円筒部１１３と接続用筒部１２３との間が封止されている。
【００４４】
フランジ１１１は、フランジ１１１の全周に亘って電池蓋１０２に溶接されている。これにより、ガス排出弁１０３が開裂したときに、電池蓋１０２とフランジ１１１との間からガスが漏れることが防止される。
【００４５】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、フランジ１１１の短辺部と、電池蓋１０２とによって隅部が形成されている。図７（ｂ）に示すように、フランジ１１１と電池蓋１０２とが隅部において隅肉レーザ溶接されることで、隅肉溶接部（溶接金属）１１８ａが形成されている。
【００４６】
図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、フランジ１１１の短辺寸法と電池蓋１０２の短辺寸法とは同一寸法とされており、フランジ１１１の長辺側端面と電池蓋１０２の長辺側端面とは同一平面上に位置している。図８（ｂ）に示すように、フランジ１１１の長辺部と、電池蓋１０２の長辺部との突合せ部において突合せレーザ溶接されることで、突合せ溶接部（溶接金属）１１８ｂが形成されている。
【００４７】
図９は、ガス排出弁１０３を示す平面模式図である。図９では、テーパ部１１２の根元部分の内側側面であるフランジ１１１の内縁によって画成される矩形開口１１１ａおよびフランジ１１１の外縁、ならびに、案内ダクト１１０の円筒部１１３の内側側面により画成される円形開口１１３ａを二点鎖線で示している。
【００４８】
図９に示すように、ガス排出弁１０３の面積は、フランジ１１１の内縁によって画成される矩形開口１１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁１０３は案内ダクト１１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト１１０を電池缶１０１側から見た矩形開口１１１ａの面積は、ガス排出弁１０３の面積よりも大きい。
【００４９】
図１０を参照して、電池容器内の圧力が上昇し、ガス排出弁１０３が開裂する様子について説明する。図１０は、電池容器の変形およびガス排出弁１０３の開裂の様子を説明するための概念図である。図１０では、圧力を矢印で模式的に示している。図１０（ａ）に示すように、通常、電池容器には所定の圧力が作用している。電池容器の内圧が上昇すると、図１０（ｂ）に示すように、電池容器の幅広面がセルホルダ１６１によって拘束されているため、電池蓋１０２が膨らむように電池容器が変形する。
【００５０】
電池蓋１０２が膨らむと、フランジ１１１とテーパ部１１２との境界部分が、フランジ１１１がテーパ部１１２から離れるように曲げられる。すなわち、案内ダクト１１０は、電池蓋１０２の変形に追従して変形する。これにより、フランジ１１１と電池蓋１０２との間に形成される溶接金属１１８ａ，１１８ｂ（図７（ｂ）および図８（ｂ）参照）に大きな力が作用することを防止できる。
【００５１】
ガス排出弁１０３は外方に膨張し、内側溝部１０９ａに引張応力が発生する。電池容器の内圧が上昇し続け、所定圧力に達すると、図１０（ｃ）に示すように、内側溝部１０９ａが開裂し、ガス排出弁１０３が開弁する。ガス排出弁１０３は、４つの弁素片（三角形領域）１０３ａに分断されつつ、外周溝部１０９ｂを支点として外側にめくれ上がることによって、ガス排出弁１０３には大きな開口が生じる。
【００５２】
ガス排出弁１０３が開裂すると、ガスが案内ダクト１１０によってガス排出ダクト１２０（図６、図７（ａ）および図８（ａ）参照）に案内され、ガス排出ダクト１２０に流入したガスは車両外部やタンク（不図示）に導かれる。案内ダクト１１０のテーパ部１１２は先細り形状とされ、流路がガス排出弁１０３側からガス排出ダクト１２０側に向かって狭くなっているため、ガス排出弁１０３の開裂時に、案内ダクト１１０には上方に向かって力が作用することになる。本実施の形態では、フランジ１１１の全周に亘って、フランジ１１１が電池蓋１０２に溶接により強固に固定されているため、フランジ１１１と電池蓋１０２との間からガスが漏れることが防止される。
【００５３】
上述した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ガス排出弁１０３の周囲において電池蓋１０２に当接して溶接されたフランジ１１１と、電池蓋１０２の上方に向かってフランジ１１１から延在する先細り形状のテーパ部１１２と、テーパ部１１２から連続して設けられた円筒部１１３とによって案内ダクト１１０を構成した。
【００５４】
これにより、電池容器の内圧が上昇して、電池容器が変形したときに、電池容器の変形に追従して案内ダクト１１０も変形することになるため、溶接金属１１８ａ，１１８ｂに大きな力が作用することを防止できる。すなわち、溶接金属１１８ａ，１１８ｂが損傷することが防止される。その結果、ガス排出弁１０３が開裂して案内ダクト１１０にガス圧が作用しても、案内ダクト１１０と電池蓋１０２とは溶接金属１１８ａ，１１８ｂにより強固に結合された状態が維持され、フランジ１１１と電池蓋１０２との間からガスが漏れることが防止される。
【００５５】
これに対して、たとえば、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、フランジ１１１を設けずにテーパ部９１２の端部９１２ａを凹部１０９の側壁に突き合わせ溶接した場合には、電池蓋１０２の変形時に突合せ溶接部（溶接金属）９１８に大きな力が作用するため、溶接金属９１８が損傷してしまうおそれがある。溶接金属９１８が損傷すると電池蓋１０２と案内ダクト９１０との結合強度が低下するため、ガス排出弁１０３の開裂時に案内ダクト９１０が電池蓋１０２から剥離するなどして、テーパ部９１２の端部９１２ａと電池蓋１０２との間からガスが漏れてしまうおそれがある。
【００５６】
（２）本実施の形態では、電池蓋１０２の上方に向かって先細り形状のテーパ部１１２を案内ダクト１１０に設けた。電池容器の内圧が所定圧に達すると、図１０（ｃ）に示すように、ガス排出弁１０３は４個の三角形形状の弁素片１０３ａに分断されつつ、外側にめくれ上がる。各弁素片１０３ａは、外周溝部１０９ｂを支点として外側に開くことになるが、弁素片１０３ａの頂点部分がテーパ部１１２に接触することで、弁素片１０３ａの屈曲角度が制限される。その結果、外周溝部１０９ｂでの応力を抑えることができるため、弁素片１０３ａが飛散することを防止できる。
【００５７】
（３）本実施の形態では、円筒形状の円筒部１１３をガス排出ダクト１２０の接続用筒部１２３に接続した。円筒部１１３と接続用筒部１２３との接触面が平面視で円形状であるため、高い気密性を確保することができる。
【００５８】
―第２の実施の形態―
図１２および図１３を参照して第２の実施の形態に係る単電池２００を説明する。図１２は本発明の第２の実施の形態に係る単電池２００の外観を示す斜視図であり、図１３はガス排出弁２０３を示す平面模式図である。図１３では、テーパ部２１２の根元部分の内側側面であるフランジ２１１の内縁によって画成される長円形開口２１１ａおよびフランジ２１１の外縁、ならびに、案内ダクト２１０の円筒部２１３の内側側面により画成される円形開口２１３ａを二点鎖線で示している。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。
【００５９】
第２の実施の形態では、図１２（ｂ）に示すように、電池蓋２０２に長円形状のガス排出弁２０３が凹設され、図１２（ａ）に示すように、長円錐台形状のテーパ部２１２を有する案内ダクト２１０がガス排出弁２０３を覆うように電池蓋２０２に溶接されている。
【００６０】
凹部２０９の底部の表面には、図１３に示すように、内側溝部２０９ａと外周溝部２０９ｂとがプレス加工にて形成されている。外周溝部２０９ｂは、凹部２０９の側壁に沿って平面視長円形状に形成されている。内側溝部２０９ａは、平面視でＸ字状に形成されている。内側溝部２０９ａは、外周溝部２０９ｂよりも深く形成されている。
【００６１】
ガス排出弁２０３は、開裂したときにガスを排出する開口を形成するための部材であって、本実施の形態では外周溝部２０９ｂに沿って画成される長円形状の薄板により構成されている。ガス排出弁２０３は、外周溝部２０９ｂと内側溝部２０９ａによって区画される４つの領域を有している。ガス排出弁２０３は、電池容器の内圧が所定値以上に上昇して、内側溝部２０９ａが開裂すると、４つの領域のそれぞれが弁素片となって容器外方に開くように構成されている。
【００６２】
図１２（ａ）に示すように、案内ダクト２１０は、長円形状のガス排出弁２０３の周囲において電池蓋２０２に当接して溶接された環状のフランジ２１１を有している。図１３に示すように、フランジ２１１は、外周側が平面視矩形状であって内周側が平面視長円形状となるように形成され、フランジ２１１の内縁によって長円形状の長円形開口２１１ａが画成されている。図１２（ａ）に示すように、案内ダクト２１０は、電池蓋２０２の上方に向かってフランジ２１１から延在する先細り形状のテーパ部２１２を有している。テーパ部２１２は、中空の長円錐台形状となるように形成されている。案内ダクト２１０は、テーパ部２１２の上端部から連続して設けられた円筒形状の円筒部２１３を有している。
【００６３】
フランジ２１１は、上記した第１の実施の形態と同様に、フランジ２１１の全周に亘って電池蓋２０２に溶接されており、フランジ２１１の長辺部では突合せ溶接され、フランジ２１１の短辺部では隅肉溶接されている。
【００６４】
図１３に示すように、ガス排出弁２０３の面積は、フランジ２１１の内縁によって画成される長円形開口２１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁２０３は案内ダクト２１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト２１０を電池缶１０１側から見た長円形開口２１１ａの面積は、ガス排出弁２０３の面積よりも大きい。
【００６５】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様、ガス排出弁２０３の周囲において電池蓋２０２に当接して溶接されたフランジ２１１と、電池蓋２０２の上方に向かってフランジ２１１から延在する先細り形状のテーパ部２１２と、テーパ部２１２から連続して設けられた円筒部２１３とによって案内ダクト２１０を構成した。したがって、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果（１）〜（３）を奏する。
【００６６】
―第３の実施の形態―
図１４〜図１７を参照して第３の実施の形態に係る単電池３００を説明する。図１４は本発明の第３の実施の形態に係る単電池３００の外観を示す斜視図であり、図１５はガス排出弁２０３を示す平面模式図である。図１６（ａ）は図１４のＦ方向から見たガス排出弁２０３および案内ダクト３１０を示す側面断面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＨ部拡大模式図である。図１７（ａ）は図１４のＧ方向から見たガス排出弁２０３および案内ダクト３１０を示す側面断面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＩ部拡大模式図である。図１５では、テーパ部３１２の根元部分の内側側面であるフランジ３１１の内縁によって画成される長円形開口３１１ａおよびフランジ３１１の外縁、ならびに、案内ダクト３１０の円筒部３１３の内側側面により画成される円形開口３１３ａを二点鎖線で示している。なお、図中、第２の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。
【００６７】
第３の実施の形態の単電池３００と第２の実施の形態の単電池２００とは略同様の構成とされるが、第３の実施の形態の単電池３００では、案内ダクト３１０のフランジ３１１の短手方向長さが第２の実施の形態の単電池２００の案内ダクト２１０のフランジ２１１の短手方向長さに比べて短い。つまり、第３の実施の形態では、案内ダクト３１０のフランジ３１１の短手方向長さは、電池蓋２０２の短手方向長さよりも短い。
【００６８】
第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同様、電池蓋２０２に長円形状のガス排出弁２０３が凹設され、長円錐台形状のテーパ部３１２を有する案内ダクト３１０がガス排出弁２０３を覆うように電池蓋２０２に溶接されている。
【００６９】
図１４および図１５に示すように、案内ダクト３１０は、長円形状のガス排出弁２０３の周囲において電池蓋２０２に当接して溶接された環状のフランジ３１１を有している。フランジ３１１は、外周側が平面視矩形状であって内周側が平面視長円形状となるように形成されている。案内ダクト３１０は、電池蓋２０２の上方に向かってフランジ３１１から延在する先細り形状のテーパ部３１２を有している。テーパ部３１２は、中空の長円錐台形状となるように形成されている。案内ダクト３１０は、テーパ部３１２の上端部から連続して設けられた円筒形状の円筒部３１３を有している。
【００７０】
図１５に示すように、ガス排出弁２０３の面積は、フランジ３１１の内縁によって画成される長円形開口３１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁２０３は案内ダクト３１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト３１０を電池缶１０１側から見た長円形開口３１１ａの面積は、ガス排出弁２０３の面積よりも大きい。
【００７１】
第３の実施の形態では、図１６および図１７に示すように、電池蓋２０２とフランジ３１１とは、レーザがフランジ３１１の表面に対して垂直に、上方から照射されることで、重ね貫通溶接されている。電池蓋２０２にフランジ３１１が溶接されると、フランジ３１１の全周に亘って重ね溶接部（溶接金属）３１８が形成される。
【００７２】
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果（１）〜（３）を奏する。さらに、第３の実施の形態によれば、次の（４）の作用効果を奏する。
【００７３】
（４）第１および第２の実施の形態では、溶接の際、フランジ１１１，２１１の長辺側において電池缶１０１の側方からレーザを照射して突合せ溶接部１１８ｂを形成し（図８参照）、フランジ１１１，２１１の短辺側において電池蓋１０２の上方からフランジ１１１，２１１と電池蓋１０２，２０２とによって形成される隅部に向かって斜めにレーザを照射して隅肉溶接部１１８ａを形成した（図７参照）。これに対して、第３の実施の形態では、フランジ３１１に向かって垂直に、上方からレーザを照射すればよいため、第１および第２の実施の形態に比べて溶接作業時間を低減できる。
【００７４】
―第４の実施の形態―
図１８および図１９を参照して第４の実施の形態に係る単電池４００を説明する。図１８は本発明の第４の実施の形態に係る単電池４００の外観を示す斜視図であり、図１９はガス排出弁２０３を示す平面模式図である。図１９では、テーパ部４１２の根元部分の内側側面であるフランジ４１１の内縁によって画成される長円形開口４１１ａおよびフランジ４１１の外縁、ならびに、案内ダクト４１０の円筒部４１３の内側側面により画成される円形開口４１３ａを二点鎖線で示している。なお、図中、第３の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。
【００７５】
第３の実施の形態では案内ダクト３１０のフランジ３１１の外形が平面視で矩形状に形成されていたのに対し、第４の実施の形態では案内ダクト４１０のフランジ４１１の外形が平面視で長円形状に形成されている。
【００７６】
第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様、電池蓋２０２に長円形状のガス排出弁２０３が凹設され、長円錐台形状のテーパ部４１２を有する案内ダクト４１０がガス排出弁２０３を覆うように電池蓋２０２に溶接されている。
【００７７】
図１８および図１９に示すように、案内ダクト４１０は、長円形状のガス排出弁２０３の周囲において電池蓋２０２に当接して溶接された長円形環状のフランジ４１１を有している。案内ダクト４１０は、電池蓋２０２の上方に向かってフランジ４１１から延在する先細り形状のテーパ部４１２を有している。テーパ部４１２は、中空の長円錐台形状となるように形成されている。案内ダクト４１０は、テーパ部４１２の上端部から連続して設けられた円筒形状の円筒部４１３を有している。
【００７８】
図１９に示すように、ガス排出弁２０３の面積は、フランジ４１１の内縁によって画成される長円形開口４１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁２０３は案内ダクト４１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト４１０を電池缶１０１側から見た長円形開口４１１ａの面積は、ガス排出弁２０３の面積よりも大きい。
【００７９】
第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様、電池蓋２０２とフランジ４１１とは、レーザがフランジ４１１の表面に対して垂直に、上方から照射されることで、重ね貫通溶接されている。電池蓋２０２にフランジ４１１が重ね貫通溶接されると、フランジ４１１の全周に亘って重ね溶接部（不図示）が形成される。
【００８０】
第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１）〜（３）、および第３の実施の形態で説明した（４）と同様の効果を奏する。さらに、第４の実施の形態によれば、次の（５）の作用効果を奏する。
【００８１】
（５）第４の実施の形態では、フランジ４１１の外形を長円形状としたため、上方から連続的にレーザをフランジ４１１に照射して、フランジ４１１と電池蓋２０２とを重ね貫通溶接できる。その結果、第３の実施の形態に比べて、溶接作業時間をより低減できる。
【００８２】
―第５の実施の形態―
図２０〜図２３を参照して第５の実施の形態に係る単電池５００を説明する。図２０は本発明の第５の実施の形態に係る単電池５００の外観を示す斜視図であり、図２１はガス排出弁１０３を示す平面模式図である。図２２（ａ）は図２０のＪ方向から見たガス排出弁１０３および案内ダクト５１０を示す側面断面図であり、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＬ部拡大模式図である。図２３（ａ）は図２０のＫ方向から見たガス排出弁１０３および案内ダクト５１０を示す側面断面図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＭ部拡大模式図である。図２１では、テーパ部５１２の根元部分の内側側面であるフランジ５１１の内縁によって画成される矩形開口５１１ａおよび案内ダクト５１０の円筒部５１３の内側側面により画成される円形開口５１３ａを二点鎖線で示している。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。
【００８３】
図２０に示すように、第５の実施の形態では、案内ダクト５１０のフランジ５１１が、ガス排出弁１０３が電池蓋１０２の表面に凹設されることにより形成された凹部１０９（図２、図２２および図２３参照）に嵌合されている。ガス排出弁１０３は、第１の実施の形態と同様、外周溝部１０９ｂに沿って画成される矩形状の薄板によって構成されている。図２１〜図２３に示すように、ガス排出弁１０３の外周には、ガス排出弁１０３を保持する弁保持部１０２ａが形成されている。
【００８４】
図２０〜図２３に示すように、案内ダクト５１０は、矩形状のガス排出弁１０３の周囲において、矩形環状の弁保持部１０２ａに当接された矩形環状のフランジ５１１を有している。図２０、図２２および図２３に示すように、案内ダクト５１０は、第１の実施の形態と同様、電池蓋１０２の上方に向かってフランジ５１１から延在する先細り形状のテーパ部５１２を有している。テーパ部５１２は、中空の四角錐台形状となるように形成されている。案内ダクト５１０は、テーパ部５１２の上端部から連続して設けられた円筒形状の円筒部５１３を有している。案内ダクト５１０は、フランジ５１１が凹部１０９に嵌合され、ガス排出弁１０３を覆うように電池蓋１０２の弁保持部１０２ａに当接されている。
【００８５】
図２１に示すように、ガス排出弁１０３の面積は、フランジ５１１の内縁によって画成される矩形開口５１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁１０３は案内ダクト５１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト５１０を電池缶１０１側から見た矩形開口５１１ａの面積は、ガス排出弁１０３の面積よりも大きい。
【００８６】
図２２および図２３に示すように、フランジ５１１の全周に亘って、フランジ５１１の外周部と凹部１０９の側壁とが突合せ溶接され、突合せ溶接部（溶接金属）５１８が形成されている。
【００８７】
第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１）〜（３）、および第３の実施の形態で説明した（４）と同様の効果を奏する。
【００８８】
なお、次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
［変形例］
（１）上記した第２〜４の実施の形態では、ガス排出弁２０３の形状を平行する２本の直線の両端にそれぞれ円弧を接続した形状であるレーシングトラック形状としたが本発明はこれに限定されない。本明細書において、長円形状には楕円形状および楕円形状を潰した扁平な形状が含まれるものとする。
（２）上記した第１〜５の実施の形態では、ガス排出弁１０３，２０３の形状を矩形状または長円形状としたが、本発明はこれに限定されない。円形状や多角形状など種々の形状を採用できる。
【００８９】
（３）上記した第４の実施の形態では、フランジ４１１の外形形状を平行する２本の直線の両端にそれぞれ円弧を接続した形状であるレーシングトラック形状としたが、長円形状とはレーシングトラック形状に限らず、楕円形状および楕円形状を潰した扁平な形状が含まれる。
（４）上記した第１〜第３および第５の実施の形態では、フランジ１１１，２１１，３１１，５１１の外形を平面視矩形状に形成し、第４の実施の形態では、フランジ４１１の外形を平面視長円形状に形成したが、本発明はこれに限定されない。円形状や多角形状など種々の形状を採用できる。
【００９０】
（５）外周溝部１０９ｂ，２０９ｂは、凹部１０９，２０９の側壁に沿って連続的に設ける場合に限定されず、部分的にプレス加工されない不連続部を設けて、ガス排出弁１０３，２０３の開裂時に不連続部で弁素片を保持させる構成としてもよい。なお、外周溝部１０９ｂ，２０９ｂや内側溝部１０９ａ，２０９ａを形成せずに、開裂したときにガスを排出する開口を形成するための部分をガス排出弁とした二次電池においても本発明を適用することができる。
【００９１】
（６）上記した実施の形態では、電池容器の形状を角形としたが、本発明はこれに限定されない。断面長円形状の扁平形電池容器としてもよく、電池缶の開口を電池蓋によって封止する薄形の種々の電池容器を採用できる。
（７）リチウムイオン二次電池を一例として説明したが、ニッケル水素電池などその他の二次電池にも本発明を適用できる。
【００９２】
（８）正極外部端子１４１、正極集電体１８０および正極箔１７１の材質は、アルミニウムに限定されることなく、アルミニウム合金としてもよい。負極外部端子１５１、負極集電体１９０および負極箔１７２の材質は、銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。
（９）電池容器や案内ダクトの材質には、アルミニウムやアルミニウム合金を採用する場合に限定されることなく、種々の金属材料を採用できる。
【００９３】
本発明は、上記した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１００ 二次電池（単電池）、１０１ 電池缶、１０２ 電池蓋、１０２ａ 弁保持部、１０３ ガス排出弁、１０３ａ 弁素片、１０４ 絶縁シール部材、１０５ 絶縁部材、１０６ 注液部、１０７ 電池蓋組立体、１０８ 絶縁シート、１０９ 凹部、１０９ａ 内側溝部、１０９ｂ 外周溝部、１１０ 案内ダクト、１１１ フランジ、１１１ａ 矩形開口、１１２ テーパ部、１１３ 円筒部、１１３ａ 円形開口、１１８ａ 隅肉溶接部（溶接金属）、１１８ｂ 突合せ溶接部（溶接金属）、１２０ ガス排出ダクト、１２３ 接続用筒部、１２８ バスバー、１２９ バスバー、１４１ 正極外部端子、１５１ 負極外部端子、１６１ セルホルダ、１６２ エンドプレート、１６３ シャフト、１７０ 捲回電極群、１７１ 正極箔、１７２ 負極箔、１７３ セパレータ、１７４ 正極電極、１７５ 負極電極、１７６ 正極活物質合剤層、１７７ 負極活物質合剤層、１８０ 正極集電体、１８９ 接合部、１９０ 負極集電体、１９９ 接合部、２００ 単電池、２０２ 電池蓋、２０３ ガス排出弁、２０９ 凹部、２０９ａ 内側溝部、２０９ｂ 外周溝部、２１０ 案内ダクト、２１１ フランジ、２１１ａ 長円形開口、２１２ テーパ部、２１３ 円筒部、２１３ａ 円形開口、３００ 単電池、３１０ 案内ダクト、３１１ フランジ、３１１ａ 長円形開口、３１２ テーパ部、３１３ 円筒部、３１３ａ 円形開口、３１８ 重ね溶接部（溶接金属）、４００ 単電池、４１０ 案内ダクト、４１１ フランジ、４１１ａ 長円形開口、４１２ テーパ部、４１３ 円筒部、４１３ａ 円形開口、５００ 単電池、５１０ 案内ダクト、５１１ フランジ、５１１ａ 矩形開口、５１２ テーパ部、５１３ 円筒部、５１３ａ 円形開口、５１８ 突合せ溶接部（溶接金属）、９１０ 案内ダクト、９１２ テーパ部、９１２ａ 端部、９１８ 突合せ溶接部（溶接金属）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池が注目されている。
【０００３】
角形のリチウムイオン二次電池においては、正極箔に正極活物質を塗布した正極電極、負極箔に負極活物質を塗布した負極電極およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回することで扁平形状の捲回電極群が形成される。捲回電極群は、電池容器の電池蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子に電気的に接続される。捲回電極群は、電池容器の電池缶に収容され、電池缶の開口部は電池蓋で封止溶接される。二次電池は、捲回電極群を収容した電池容器の注液口から電解液が注液された後、注液栓が挿入されてレーザ溶接により封止溶接されることで形成される。
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、過充電や短絡を生じた場合に発熱して、電池内部に高温のガスが発生することがある。そこで、二次電池には、ガスが発生して内圧が上昇したときに、所定の圧力で開裂してガスを排出するガス排出弁およびガス排出弁から排出されるガスをガス排出ダクトに案内する案内ダクト（ガス排出部材）が設けられる（特許文献１参照）。特許文献１には、各単電池の案内ダクト（ガス排出部材）がガス排出ダクトに熱融着により接続されたガス排出構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１００８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガス排出弁は、電池容器内の圧力を速やかに逃がすために、所定の大きさに形成されている。一方、複数の二次電池（単電池）により構成される組電池は、小型化が望まれている。組電池の小型化を図るために、ガス排出ダクトのサイズを小さくする場合があり、ガス排出ダクトと案内ダクトとの接続部の断面積がガス排出弁の面積よりも小さくなることがある。
【０００７】
この場合、案内ダクトの流路は、ガス排出弁側からガス排出ダクト側に向かって狭くなるように形成される。このように形成された案内ダクトには、ガス排出弁開裂時に、ガス圧により単電池から離れる方向の力が作用するため、案内ダクトと電池容器との接続部には所定の強度を要する。
【０００８】
電池容器内の圧力が上昇すると、電池容器が変形し、その後所定圧力でガス排出弁が開裂することになる。このため、案内ダクトと電池容器との接続構造には電池容器の変形を考慮する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、正極電極および負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、捲回電極群を収容する金属製の電池缶と、電池缶を封止する金属製の電池蓋と、電池蓋に設けられたガス排出弁と、ガス排出弁から排出されるガスを案内する金属製の案内ダクトとを備え、案内ダクトは、ガス排出弁の周囲において電池蓋に当接して溶接されたフランジと、電池蓋の上方に向かってフランジから延在する先細り形状のテーパ部と、テーパ部から連続して設けられた筒部とを有していることを特徴とする二次電池である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の二次電池において、案内ダクトを電池缶側から見た開口の面積がガス排出弁の面積よりも大きいことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の二次電池において、フランジは、環状であって、フランジの全周に亘って電池蓋に溶接されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二次電池において、筒部は、円筒形状であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の二次電池において、フランジは、平面視で長円形状とされていることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の二次電池において、ガス排出弁は、電池蓋表面に凹設され、案内ダクトのフランジは、ガス排出弁が凹設されることにより形成された凹部に嵌合されていることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の二次電池において、フランジの外周縁には、面取りがなされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電池容器が内圧の上昇により変形し、ガス排出弁が開裂したときにガスが漏れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図２】案内ダクトを取り除いた二次電池の外観を示す斜視図。
【図３】図２の二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図４】図２の二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図５】捲回電極群を示す斜視図。
【図６】組電池を示す破断斜視図。
【図７】図７（ａ）は図６のＡ方向から見たガス排出弁、案内ダクトおよびガス排出ダクトを示す側面断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ部拡大模式図。
【図８】図８（ａ）は図６のＢ方向から見たガス排出弁、案内ダクトおよびガス排出ダクトを示す側面断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＤ部拡大模式図。
【図９】図２の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図１０】電池容器の変形およびガス排出弁の開裂の様子を説明するための概念図。
【図１１】図１１（ａ）は図７（ａ）の比較例を示す図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＥ部拡大模式図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図１３】図１２の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図１５】図１４の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図１６】図１６（ａ）は図１４のＦ方向から見たガス排出弁および案内ダクトを示す側面断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＨ部拡大模式図。
【図１７】図１７（ａ）は図１４のＧ方向から見たガス排出弁および案内ダクトを示す側面断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＩ部拡大模式図。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図１９】図１８の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。
【図２１】図２０の二次電池のガス排出弁を示す平面模式図。
【図２２】図２２（ａ）は図２０のＪ方向から見たガス排出弁および案内ダクトを示す側面断面図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＬ部拡大模式図。
【図２３】図２３（ａ）は図２０のＫ方向から見たガス排出弁および案内ダクトを示す側面断面図、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＭ部拡大模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による二次電池を角形リチウムイオン電池に適用した実施の形態を、図面を参照して説明する。
―第１の実施の形態―
図１は二次電池１００の外観斜視図であり、図２は案内ダクト１１０を取り除いた二次電池１００の外観を示す斜視図である。図３および図４は二次電池１００の構成を示す分解斜視図であり、図５は捲回電極群１７０を示す斜視図である。
【００１３】
図１および図２に示すように、二次電池（以下、単電池と記す）１００は、扁平な直方体形状であって、電池缶１０１と電池蓋１０２とからなる電池容器を備えている。電池缶１０１および電池蓋１０２の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などである。
【００１４】
図３に示すように、電池缶１０１には電池蓋組立体１０７に保持された捲回電極群１７０が収容されている。電池缶１０１は一端が開口された矩形箱状に形成されている。捲回電極群１７０は絶縁シート１０８に覆われた状態で電池缶１０１に収容されている。絶縁シート１０８の材質は、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等の絶縁性を有する樹脂である。これにより、電池缶１０１の底面および側面と、捲回電極群１７０とは電気的に絶縁されている。
【００１５】
図１〜４に示すように、電池蓋１０２は、矩形平板状であって、電池缶１０１の開口を塞ぐようにレーザ溶接されている。つまり、電池蓋１０２は、電池缶１０１を封止している。図３に示すように、電池蓋１０２には、捲回電極群１７０の正極電極１７４および負極電極１７５のそれぞれと電気的に接続された正極外部端子１４１および負極外部端子１５１が配設されている。
【００１６】
正極外部端子１４１が捲回電極群１７０の正極電極１７４に電気的に接続され、負極外部端子１５１が捲回電極群１７０の負極電極１７５に電気的に接続されているため、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１を介して外部発電電力が捲回電極群１７０に供給されて充電される。
【００１７】
蓄電要素である捲回電極群１７０は、図５に示すように、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５をセパレータ１７３を介在させて捲回軸Ｗ周りに扁平形状に捲回することで積層構造とされている。
【００１８】
正極電極１７４は、正極箔１７１と、正極活物質に結着材（バインダ）が配合された正極活物質合剤が正極箔１７１の両面に塗工されて形成された正極活物質合剤層１７６とを有する。負極電極１７５は、負極箔１７２と、負極活物質に結着材（バインダ）が配合された負極活物質合剤が負極箔１７２の両面に塗工されて形成された負極活物質合剤層１７７とを有する。正極活物質と負極活物質との間では、充放電が行われる。
【００１９】
正極箔１７１は、厚さ２０〜３０μｍ程度のアルミニウム箔であり、負極箔１７２は、厚さ１５〜２０μｍ程度の銅箔である。セパレータ１７３の素材は多孔質のポリエチレン樹脂である。正極活物質は、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物であり、負極活物質は、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材である。
【００２０】
捲回電極群１７０の幅方向（捲回方向に直交する捲回軸Ｗ方向）の両端部は、一方が正極活物質合剤層１７６が形成されていない未塗工部（正極箔１７１の露出部）が積層された部分とされ、他方が負極活物質合剤層１７７が形成されていない未塗工部（負極箔１７２の露出部）が積層された部分とされている。正極側未塗工部の積層体および負極側未塗工部の積層体は、図４に示すように、それぞれ予め押し潰され、それぞれ後述する電池蓋組立体１０７の正極集電体１８０および負極集電体１９０と超音波接合され、電極群組立体（図３参照）が形成される。
【００２１】
図４に示すように、電池蓋組立体１０７は、電池蓋１０２と、電池蓋１０２に取り付けられた正極外部端子１４１および負極外部端子１５１と、正極集電体１８０および負極集電体１９０と、一対の絶縁シール部材１０４と、一対の絶縁部材１０５とを含んで構成されている。
【００２２】
正極外部端子１４１および正極集電体１８０の材質はアルミニウムである。負極外部端子１５１および負極集電体１９０の材質は銅である。絶縁シール部材１０４および絶縁部材１０５の材質はポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂である。
【００２３】
正負極外部端子１４１，１５１は、それぞれ電池蓋１０２に設けられた貫通孔（不図示）に装着されている。正極外部端子１４１は、電池缶１０１側の端部において正極集電体１８０にかしめおよび溶接により、機械的、電気的に接続されている。同様に、負極外部端子１５１は、電池缶１０１側の端部において負極集電体１９０にかしめおよび溶接により、機械的、電気的に接続されている。
【００２４】
正負極外部端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２に設けられた貫通孔（不図示）との間には絶縁シール部材１０４が配設され、正負極外部端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２との間が封止され、電池容器の気密性が確保されている。絶縁シール部材１０４は、上記したように絶縁性を有しているため、正負極外部端子１４１，１５１のそれぞれと電池蓋１０２とは電気的に絶縁されている。
【００２５】
電池蓋１０２の内面と、正負極集電体１８０，１９０との間には、絶縁部材１０５が配設されている。絶縁部材１０５は、上記したように絶縁性を有しているため、正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと電池蓋１０２とは電気的に絶縁されている。
【００２６】
図３に示すように、正極集電体１８０は、捲回電極群１７０の正極箔１７１の露出部に超音波接合される接合部１８９を有している。同様に、負極集電体１９０は、捲回電極群１７０の負極箔１７２の露出部に超音波接合される接合部１９９を有している。正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと捲回電極群１７０とが超音波接合されることで、正負極集電体１８０，１９０のそれぞれと捲回電極群１７０とが機械的、電気的に接続され、上記したように、電極群組立体が形成される。
【００２７】
図１および図２に示すように、電池蓋１０２には、注液部１０６が設けられている。注液部１０６には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓（不図示）によって封止される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
【００２８】
図２に示すように、電池蓋１０２の表面には、ガス排出弁１０３が凹設されている。ガス排出弁１０３は、内圧作用時の応力集中度合が相対的に高くなるように、プレス加工によって電池蓋１０２を部分的に薄肉化することで形成されている。ガス排出弁１０３は、単電池１００が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力（たとえば、約１ＭＰａ）に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。
【００２９】
図２に示すように、電池蓋１０２には、プレス加工により平面視矩形状の凹部１０９が形成されている。凹部１０９の底部の表面には、内側溝部１０９ａと外周溝部１０９ｂとがプレス加工にて形成されている。外周溝部１０９ｂは、凹部１０９の側壁に沿って平面視矩形状に形成されている。内側溝部１０９ａは、外周溝部１０９ｂの対角線に沿って形成されている。内側溝部１０９ａは、外周溝部１０９ｂよりも深く形成されている。
【００３０】
ガス排出弁１０３は、開裂したときにガスを排出する開口を形成するための部材であって、本実施の形態では外周溝部１０９ｂに沿って画成される矩形状の薄板（図７（ａ）および図８（ａ）、図９参照）により構成されている。ガス排出弁１０３は、図２に示すように、外周溝部１０９ｂと内側溝部１０９ａによって区画される４つの三角形領域を有している。ガス排出弁１０３は、電池容器の内圧が所定値以上に上昇して、内側溝部１０９ａが開裂すると、各三角形領域のそれぞれが弁素片となって外周溝部１０９ｂを回転軸として容器外方に開くように構成されている。
【００３１】
図１に示すように、電池蓋１０２には、ガス排出弁１０３の開裂時に、ガス排出弁１０３から排出されるガスを上方に案内するアルミニウムまたはアルミニウム合金製の案内ダクト１１０が取り付けられている。
【００３２】
案内ダクト１１０は、ガス排出弁１０３の周囲において電池蓋１０２に当接して溶接されたフランジ１１１と、電池蓋１０２の上方に向かってフランジ１１１から延在する先細り形状のテーパ部１１２と、テーパ部１１２から連続して設けられた円筒部１１３とを有している。
【００３３】
図６は、単電池１００を複数備えてなる組電池を示す破断斜視図である。図６は、破断斜視図であって、図中手前側の単電池が省略されるとともに、ガス排出ダクト１２０の断面構造がわかるようになっている。複数の単電池１００は、並べて配置されており、後述するエンドプレート１６２、セルホルダ１６１およびシャフト１６３を含んで構成される一体化機構によって一体的に組み立てられている。
【００３４】
図６に示すように、複数の各単電池１００は、側面のうちで広い面積を有する幅広面同士が対向するように並べて配置されている。並置された複数の単電池１００は、各単電池１００のそれぞれの正極外部端子１４１および負極外部端子１５１の位置が、隣接する単電池１００同士で逆転するように、向きが反転して配置されている。組電池は、隣接する単電池１００の正極外部端子１４１と負極外部端子１５１とが金属製の板材からなるバスバー１２８によって電気的に接続されることで形成されている。
【００３５】
図中、最も奥に位置する単電池１００の正極外部端子１４１は、不図示の他の組電池に電気的に直列または並列にバスバー１２９により接続されるか、不図示の電力取り出し用の端子にバスバー１２９により接続される。
【００３６】
各単電池１００間には絶縁性を有する樹脂製のセルホルダ１６１が介装されて、両端の単電池１００の外側には一対のエンドプレート１６２（一方のエンドプレートについては不図示）が配置されている。エンドプレート１６２およびセルホルダ１６１の幅方向両端には貫通孔が設けられ、各貫通孔にはシャフト１６３が挿通されている。シャフト１６３の両端部には、おねじが形成されている。一対のエンドプレート１６２の外側からナットをシャフト１６３の両端部に装着することで、一対のエンドプレート１６２に挟まれたセルホルダ１６１が所定量圧縮された状態で保持される。したがって、各単電池１００は、セルホルダ１６１を介して一対のエンドプレート１６２により保持され、各単電池１００の相対位置が規定される。
【００３７】
各単電池１００同士の間には絶縁性を有するセルホルダ１６１が介在し、両端に配置される単電池１００とエンドプレート１６２との間には絶縁性を有する絶縁板（不図示）が介在しているため、絶縁性が確保されている。
【００３８】
セルホルダ１６１が単電池１００の幅広面を拘束しているため、電池容器の内圧が上昇すると、電池蓋１０２が膨らむように電池容器が変形することになる。
【００３９】
組電池の上部には、ガス排出ダクト１２０が設けられている。ガス排出ダクト１２０は弾性変形可能な樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂など）により形成されている。ガス排出ダクト１２０は、各単電池１００のそれぞれに設けられた案内ダクト１１０の円筒部１１３が接続され、案内ダクト１１０から導かれたガスを車両外部やタンク（不図示）に案内する。
【００４０】
図７（ａ）は図６のＡ方向から見たガス排出弁１０３、案内ダクト１１０およびガス排出ダクト１２０を示す側面断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ部拡大模式図である。図８（ａ）は図６のＢ方向から見たガス排出弁１０３、案内ダクト１１０およびガス排出ダクト１２０を示す側面断面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＤ部拡大模式図である。
【００４１】
図７（ａ）および図８（ａ）に示すように、フランジ１１１はガス排出弁１０３を囲むように電池蓋１０２に当接している。フランジ１１１は、図１に示したように、平面視矩形環状であって、フランジ１１１の内縁によって矩形状の開口が画成されている。フランジ１１１の外周縁には、組立作業時に他の部品や手指を傷つけないように、Ｒ面取りやＣ面取りが施されている（不図示）。
【００４２】
テーパ部１１２は、フランジ１１１の内縁から上方に向かって先細り形状となるように延在している。テーパ部１１２は、中空の四角錐台形状となるように形成されている。円筒形状の円筒部１１３は、テーパ部１１２の上端部から連続して設けられている。
【００４３】
円筒部１１３は、円筒部１１３の外径寸法がガス排出ダクト１２０の下部に設けられた円筒形状の接続用筒部１２３の内径寸法よりも僅かに大きくなるように形成されている。円筒部１１３は、ガス排出ダクト１２０の接続用筒部１２３に押し入れられ、円筒部１１３と接続用筒部１２３との間が封止されている。
【００４４】
フランジ１１１は、フランジ１１１の全周に亘って電池蓋１０２に溶接されている。これにより、ガス排出弁１０３が開裂したときに、電池蓋１０２とフランジ１１１との間からガスが漏れることが防止される。
【００４５】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、フランジ１１１の短辺部と、電池蓋１０２とによって隅部が形成されている。図７（ｂ）に示すように、フランジ１１１と電池蓋１０２とが隅部において隅肉レーザ溶接されることで、隅肉溶接部（溶接金属）１１８ａが形成されている。
【００４６】
図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、フランジ１１１の短辺寸法と電池蓋１０２の短辺寸法とは同一寸法とされており、フランジ１１１の長辺側端面と電池蓋１０２の長辺側端面とは同一平面上に位置している。図８（ｂ）に示すように、フランジ１１１の長辺部と、電池蓋１０２の長辺部との突合せ部において突合せレーザ溶接されることで、突合せ溶接部（溶接金属）１１８ｂが形成されている。
【００４７】
図９は、ガス排出弁１０３を示す平面模式図である。図９では、テーパ部１１２の根元部分の内側側面であるフランジ１１１の内縁によって画成される矩形開口１１１ａおよびフランジ１１１の外縁、ならびに、案内ダクト１１０の円筒部１１３の内側側面により画成される円形開口１１３ａを二点鎖線で示している。
【００４８】
図９に示すように、ガス排出弁１０３の面積は、フランジ１１１の内縁によって画成される矩形開口１１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁１０３は案内ダクト１１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト１１０を電池缶１０１側から見た矩形開口１１１ａの面積は、ガス排出弁１０３の面積よりも大きい。
【００４９】
図１０を参照して、電池容器内の圧力が上昇し、ガス排出弁１０３が開裂する様子について説明する。図１０は、電池容器の変形およびガス排出弁１０３の開裂の様子を説明するための概念図である。図１０では、圧力を矢印で模式的に示している。図１０（ａ）に示すように、通常、電池容器には所定の圧力が作用している。電池容器の内圧が上昇すると、図１０（ｂ）に示すように、電池容器の幅広面がセルホルダ１６１によって拘束されているため、電池蓋１０２が膨らむように電池容器が変形する。
【００５０】
電池蓋１０２が膨らむと、フランジ１１１とテーパ部１１２との境界部分が、フランジ１１１がテーパ部１１２から離れるように曲げられる。すなわち、案内ダクト１１０は、電池蓋１０２の変形に追従して変形する。これにより、フランジ１１１と電池蓋１０２との間に形成される溶接金属１１８ａ，１１８ｂ（図７（ｂ）および図８（ｂ）参照）に大きな力が作用することを防止できる。
【００５１】
ガス排出弁１０３は外方に膨張し、内側溝部１０９ａに引張応力が発生する。電池容器の内圧が上昇し続け、所定圧力に達すると、図１０（ｃ）に示すように、内側溝部１０９ａが開裂し、ガス排出弁１０３が開弁する。ガス排出弁１０３は、４つの弁素片（三角形領域）１０３ａに分断されつつ、外周溝部１０９ｂを支点として外側にめくれ上がることによって、ガス排出弁１０３には大きな開口が生じる。
【００５２】
ガス排出弁１０３が開裂すると、ガスが案内ダクト１１０によってガス排出ダクト１２０（図６、図７（ａ）および図８（ａ）参照）に案内され、ガス排出ダクト１２０に流入したガスは車両外部やタンク（不図示）に導かれる。案内ダクト１１０のテーパ部１１２は先細り形状とされ、流路がガス排出弁１０３側からガス排出ダクト１２０側に向かって狭くなっているため、ガス排出弁１０３の開裂時に、案内ダクト１１０には上方に向かって力が作用することになる。本実施の形態では、フランジ１１１の全周に亘って、フランジ１１１が電池蓋１０２に溶接により強固に固定されているため、フランジ１１１と電池蓋１０２との間からガスが漏れることが防止される。
【００５３】
上述した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ガス排出弁１０３の周囲において電池蓋１０２に当接して溶接されたフランジ１１１と、電池蓋１０２の上方に向かってフランジ１１１から延在する先細り形状のテーパ部１１２と、テーパ部１１２から連続して設けられた円筒部１１３とによって案内ダクト１１０を構成した。
【００５４】
これにより、電池容器の内圧が上昇して、電池容器が変形したときに、電池容器の変形に追従して案内ダクト１１０も変形することになるため、溶接金属１１８ａ，１１８ｂに大きな力が作用することを防止できる。すなわち、溶接金属１１８ａ，１１８ｂが損傷することが防止される。その結果、ガス排出弁１０３が開裂して案内ダクト１１０にガス圧が作用しても、案内ダクト１１０と電池蓋１０２とは溶接金属１１８ａ，１１８ｂにより強固に結合された状態が維持され、フランジ１１１と電池蓋１０２との間からガスが漏れることが防止される。
【００５５】
これに対して、たとえば、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、フランジ１１１を設けずにテーパ部９１２の端部９１２ａを凹部１０９の側壁に突き合わせ溶接した場合には、電池蓋１０２の変形時に突合せ溶接部（溶接金属）９１８に大きな力が作用するため、溶接金属９１８が損傷してしまうおそれがある。溶接金属９１８が損傷すると電池蓋１０２と案内ダクト９１０との結合強度が低下するため、ガス排出弁１０３の開裂時に案内ダクト９１０が電池蓋１０２から剥離するなどして、テーパ部９１２の端部９１２ａと電池蓋１０２との間からガスが漏れてしまうおそれがある。
【００５６】
（２）本実施の形態では、電池蓋１０２の上方に向かって先細り形状のテーパ部１１２を案内ダクト１１０に設けた。電池容器の内圧が所定圧に達すると、図１０（ｃ）に示すように、ガス排出弁１０３は４個の三角形形状の弁素片１０３ａに分断されつつ、外側にめくれ上がる。各弁素片１０３ａは、外周溝部１０９ｂを支点として外側に開くことになるが、弁素片１０３ａの頂点部分がテーパ部１１２に接触することで、弁素片１０３ａの屈曲角度が制限される。その結果、外周溝部１０９ｂでの応力を抑えることができるため、弁素片１０３ａが飛散することを防止できる。
【００５７】
（３）本実施の形態では、円筒形状の円筒部１１３をガス排出ダクト１２０の接続用筒部１２３に接続した。円筒部１１３と接続用筒部１２３との接触面が平面視で円形状であるため、高い気密性を確保することができる。
【００５８】
―第２の実施の形態―
図１２および図１３を参照して第２の実施の形態に係る単電池２００を説明する。図１２は本発明の第２の実施の形態に係る単電池２００の外観を示す斜視図であり、図１３はガス排出弁２０３を示す平面模式図である。図１３では、テーパ部２１２の根元部分の内側側面であるフランジ２１１の内縁によって画成される長円形開口２１１ａおよびフランジ２１１の外縁、ならびに、案内ダクト２１０の円筒部２１３の内側側面により画成される円形開口２１３ａを二点鎖線で示している。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。
【００５９】
第２の実施の形態では、図１２（ｂ）に示すように、電池蓋２０２に長円形状のガス排出弁２０３が凹設され、図１２（ａ）に示すように、長円錐台形状のテーパ部２１２を有する案内ダクト２１０がガス排出弁２０３を覆うように電池蓋２０２に溶接されている。
【００６０】
凹部２０９の底部の表面には、図１３に示すように、内側溝部２０９ａと外周溝部２０９ｂとがプレス加工にて形成されている。外周溝部２０９ｂは、凹部２０９の側壁に沿って平面視長円形状に形成されている。内側溝部２０９ａは、平面視でＸ字状に形成されている。内側溝部２０９ａは、外周溝部２０９ｂよりも深く形成されている。
【００６１】
ガス排出弁２０３は、開裂したときにガスを排出する開口を形成するための部材であって、本実施の形態では外周溝部２０９ｂに沿って画成される長円形状の薄板により構成されている。ガス排出弁２０３は、外周溝部２０９ｂと内側溝部２０９ａによって区画される４つの領域を有している。ガス排出弁２０３は、電池容器の内圧が所定値以上に上昇して、内側溝部２０９ａが開裂すると、４つの領域のそれぞれが弁素片となって容器外方に開くように構成されている。
【００６２】
図１２（ａ）に示すように、案内ダクト２１０は、長円形状のガス排出弁２０３の周囲において電池蓋２０２に当接して溶接された環状のフランジ２１１を有している。図１３に示すように、フランジ２１１は、外周側が平面視矩形状であって内周側が平面視長円形状となるように形成され、フランジ２１１の内縁によって長円形状の長円形開口２１１ａが画成されている。図１２（ａ）に示すように、案内ダクト２１０は、電池蓋２０２の上方に向かってフランジ２１１から延在する先細り形状のテーパ部２１２を有している。テーパ部２１２は、中空の長円錐台形状となるように形成されている。案内ダクト２１０は、テーパ部２１２の上端部から連続して設けられた円筒形状の円筒部２１３を有している。
【００６３】
フランジ２１１は、上記した第１の実施の形態と同様に、フランジ２１１の全周に亘って電池蓋２０２に溶接されており、フランジ２１１の長辺部では突合せ溶接され、フランジ２１１の短辺部では隅肉溶接されている。
【００６４】
図１３に示すように、ガス排出弁２０３の面積は、フランジ２１１の内縁によって画成される長円形開口２１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁２０３は案内ダクト２１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト２１０を電池缶１０１側から見た長円形開口２１１ａの面積は、ガス排出弁２０３の面積よりも大きい。
【００６５】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様、ガス排出弁２０３の周囲において電池蓋２０２に当接して溶接されたフランジ２１１と、電池蓋２０２の上方に向かってフランジ２１１から延在する先細り形状のテーパ部２１２と、テーパ部２１２から連続して設けられた円筒部２１３とによって案内ダクト２１０を構成した。したがって、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果（１）〜（３）を奏する。
【００６６】
―第３の実施の形態―
図１４〜図１７を参照して第３の実施の形態に係る単電池３００を説明する。図１４は本発明の第３の実施の形態に係る単電池３００の外観を示す斜視図であり、図１５はガス排出弁２０３を示す平面模式図である。図１６（ａ）は図１４のＦ方向から見たガス排出弁２０３および案内ダクト３１０を示す側面断面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＨ部拡大模式図である。図１７（ａ）は図１４のＧ方向から見たガス排出弁２０３および案内ダクト３１０を示す側面断面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＩ部拡大模式図である。図１５では、テーパ部３１２の根元部分の内側側面であるフランジ３１１の内縁によって画成される長円形開口３１１ａおよびフランジ３１１の外縁、ならびに、案内ダクト３１０の円筒部３１３の内側側面により画成される円形開口３１３ａを二点鎖線で示している。なお、図中、第２の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。
【００６７】
第３の実施の形態の単電池３００と第２の実施の形態の単電池２００とは略同様の構成とされるが、第３の実施の形態の単電池３００では、案内ダクト３１０のフランジ３１１の短手方向長さが第２の実施の形態の単電池２００の案内ダクト２１０のフランジ２１１の短手方向長さに比べて短い。つまり、第３の実施の形態では、案内ダクト３１０のフランジ３１１の短手方向長さは、電池蓋２０２の短手方向長さよりも短い。
【００６８】
第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同様、電池蓋２０２に長円形状のガス排出弁２０３が凹設され、長円錐台形状のテーパ部３１２を有する案内ダクト３１０がガス排出弁２０３を覆うように電池蓋２０２に溶接されている。
【００６９】
図１４および図１５に示すように、案内ダクト３１０は、長円形状のガス排出弁２０３の周囲において電池蓋２０２に当接して溶接された環状のフランジ３１１を有している。フランジ３１１は、外周側が平面視矩形状であって内周側が平面視長円形状となるように形成されている。案内ダクト３１０は、電池蓋２０２の上方に向かってフランジ３１１から延在する先細り形状のテーパ部３１２を有している。テーパ部３１２は、中空の長円錐台形状となるように形成されている。案内ダクト３１０は、テーパ部３１２の上端部から連続して設けられた円筒形状の円筒部３１３を有している。
【００７０】
図１５に示すように、ガス排出弁２０３の面積は、フランジ３１１の内縁によって画成される長円形開口３１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁２０３は案内ダクト３１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト３１０を電池缶１０１側から見た長円形開口３１１ａの面積は、ガス排出弁２０３の面積よりも大きい。
【００７１】
第３の実施の形態では、図１６および図１７に示すように、電池蓋２０２とフランジ３１１とは、レーザがフランジ３１１の表面に対して垂直に、上方から照射されることで、重ね貫通溶接されている。電池蓋２０２にフランジ３１１が溶接されると、フランジ３１１の全周に亘って重ね溶接部（溶接金属）３１８が形成される。
【００７２】
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果（１）〜（３）を奏する。さらに、第３の実施の形態によれば、次の（４）の作用効果を奏する。
【００７３】
（４）第１および第２の実施の形態では、溶接の際、フランジ１１１，２１１の長辺側において電池缶１０１の側方からレーザを照射して突合せ溶接部１１８ｂを形成し（図８参照）、フランジ１１１，２１１の短辺側において電池蓋１０２の上方からフランジ１１１，２１１と電池蓋１０２，２０２とによって形成される隅部に向かって斜めにレーザを照射して隅肉溶接部１１８ａを形成した（図７参照）。これに対して、第３の実施の形態では、フランジ３１１に向かって垂直に、上方からレーザを照射すればよいため、第１および第２の実施の形態に比べて溶接作業時間を低減できる。
【００７４】
―第４の実施の形態―
図１８および図１９を参照して第４の実施の形態に係る単電池４００を説明する。図１８は本発明の第４の実施の形態に係る単電池４００の外観を示す斜視図であり、図１９はガス排出弁２０３を示す平面模式図である。図１９では、テーパ部４１２の根元部分の内側側面であるフランジ４１１の内縁によって画成される長円形開口４１１ａおよびフランジ４１１の外縁、ならびに、案内ダクト４１０の円筒部４１３の内側側面により画成される円形開口４１３ａを二点鎖線で示している。なお、図中、第３の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。
【００７５】
第３の実施の形態では案内ダクト３１０のフランジ３１１の外形が平面視で矩形状に形成されていたのに対し、第４の実施の形態では案内ダクト４１０のフランジ４１１の外形が平面視で長円形状に形成されている。
【００７６】
第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様、電池蓋２０２に長円形状のガス排出弁２０３が凹設され、長円錐台形状のテーパ部４１２を有する案内ダクト４１０がガス排出弁２０３を覆うように電池蓋２０２に溶接されている。
【００７７】
図１８および図１９に示すように、案内ダクト４１０は、長円形状のガス排出弁２０３の周囲において電池蓋２０２に当接して溶接された長円形環状のフランジ４１１を有している。案内ダクト４１０は、電池蓋２０２の上方に向かってフランジ４１１から延在する先細り形状のテーパ部４１２を有している。テーパ部４１２は、中空の長円錐台形状となるように形成されている。案内ダクト４１０は、テーパ部４１２の上端部から連続して設けられた円筒形状の円筒部４１３を有している。
【００７８】
図１９に示すように、ガス排出弁２０３の面積は、フランジ４１１の内縁によって画成される長円形開口４１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁２０３は案内ダクト４１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト４１０を電池缶１０１側から見た長円形開口４１１ａの面積は、ガス排出弁２０３の面積よりも大きい。
【００７９】
第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様、電池蓋２０２とフランジ４１１とは、レーザがフランジ４１１の表面に対して垂直に、上方から照射されることで、重ね貫通溶接されている。電池蓋２０２にフランジ４１１が重ね貫通溶接されると、フランジ４１１の全周に亘って重ね溶接部（不図示）が形成される。
【００８０】
第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１）〜（３）、および第３の実施の形態で説明した（４）と同様の効果を奏する。さらに、第４の実施の形態によれば、次の（５）の作用効果を奏する。
【００８１】
（５）第４の実施の形態では、フランジ４１１の外形を長円形状としたため、上方から連続的にレーザをフランジ４１１に照射して、フランジ４１１と電池蓋２０２とを重ね貫通溶接できる。その結果、第３の実施の形態に比べて、溶接作業時間をより低減できる。
【００８２】
―第５の実施の形態―
図２０〜図２３を参照して第５の実施の形態に係る単電池５００を説明する。図２０は本発明の第５の実施の形態に係る単電池５００の外観を示す斜視図であり、図２１はガス排出弁１０３を示す平面模式図である。図２２（ａ）は図２０のＪ方向から見たガス排出弁１０３および案内ダクト５１０を示す側面断面図であり、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＬ部拡大模式図である。図２３（ａ）は図２０のＫ方向から見たガス排出弁１０３および案内ダクト５１０を示す側面断面図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＭ部拡大模式図である。図２１では、テーパ部５１２の根元部分の内側側面であるフランジ５１１の内縁によって画成される矩形開口５１１ａおよび案内ダクト５１０の円筒部５１３の内側側面により画成される円形開口５１３ａを二点鎖線で示している。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。
【００８３】
図２０に示すように、第５の実施の形態では、案内ダクト５１０のフランジ５１１が、ガス排出弁１０３が電池蓋１０２の表面に凹設されることにより形成された凹部１０９（図２、図２２および図２３参照）に嵌合されている。ガス排出弁１０３は、第１の実施の形態と同様、外周溝部１０９ｂに沿って画成される矩形状の薄板によって構成されている。図２１〜図２３に示すように、ガス排出弁１０３の外周には、ガス排出弁１０３を保持する弁保持部１０２ａが形成されている。
【００８４】
図２０〜図２３に示すように、案内ダクト５１０は、矩形状のガス排出弁１０３の周囲において、矩形環状の弁保持部１０２ａに当接された矩形環状のフランジ５１１を有している。図２０、図２２および図２３に示すように、案内ダクト５１０は、第１の実施の形態と同様、電池蓋１０２の上方に向かってフランジ５１１から延在する先細り形状のテーパ部５１２を有している。テーパ部５１２は、中空の四角錐台形状となるように形成されている。案内ダクト５１０は、テーパ部５１２の上端部から連続して設けられた円筒形状の円筒部５１３を有している。案内ダクト５１０は、フランジ５１１が凹部１０９に嵌合され、ガス排出弁１０３を覆うように電池蓋１０２の弁保持部１０２ａに当接されている。
【００８５】
図２１に示すように、ガス排出弁１０３の面積は、フランジ５１１の内縁によって画成される矩形開口５１１ａの面積よりも小さく形成されており、ガス排出弁１０３は案内ダクト５１０によって覆われている。換言すれば、案内ダクト５１０を電池缶１０１側から見た矩形開口５１１ａの面積は、ガス排出弁１０３の面積よりも大きい。
【００８６】
図２２および図２３に示すように、フランジ５１１の全周に亘って、フランジ５１１の外周部と凹部１０９の側壁とが突合せ溶接され、突合せ溶接部（溶接金属）５１８が形成されている。
【００８７】
第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１）〜（３）、および第３の実施の形態で説明した（４）と同様の効果を奏する。
【００８８】
なお、次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
［変形例］
（１）上記した第２〜４の実施の形態では、ガス排出弁２０３の形状を平行する２本の直線の両端にそれぞれ円弧を接続した形状であるレーシングトラック形状としたが本発明はこれに限定されない。本明細書において、長円形状には楕円形状および楕円形状を潰した扁平な形状が含まれるものとする。
（２）上記した第１〜５の実施の形態では、ガス排出弁１０３，２０３の形状を矩形状または長円形状としたが、本発明はこれに限定されない。円形状や多角形状など種々の形状を採用できる。
【００８９】
（３）上記した第４の実施の形態では、フランジ４１１の外形形状を平行する２本の直線の両端にそれぞれ円弧を接続した形状であるレーシングトラック形状としたが、長円形状とはレーシングトラック形状に限らず、楕円形状および楕円形状を潰した扁平な形状が含まれる。
（４）上記した第１〜第３および第５の実施の形態では、フランジ１１１，２１１，３１１，５１１の外形を平面視矩形状に形成し、第４の実施の形態では、フランジ４１１の外形を平面視長円形状に形成したが、本発明はこれに限定されない。円形状や多角形状など種々の形状を採用できる。
【００９０】
（５）外周溝部１０９ｂ，２０９ｂは、凹部１０９，２０９の側壁に沿って連続的に設ける場合に限定されず、部分的にプレス加工されない不連続部を設けて、ガス排出弁１０３，２０３の開裂時に不連続部で弁素片を保持させる構成としてもよい。なお、外周溝部１０９ｂ，２０９ｂや内側溝部１０９ａ，２０９ａを形成せずに、開裂したときにガスを排出する開口を形成するための部分をガス排出弁とした二次電池においても本発明を適用することができる。
【００９１】
（６）上記した実施の形態では、電池容器の形状を角形としたが、本発明はこれに限定されない。断面長円形状の扁平形電池容器としてもよく、電池缶の開口を電池蓋によって封止する薄形の種々の電池容器を採用できる。
（７）リチウムイオン二次電池を一例として説明したが、ニッケル水素電池などその他の二次電池にも本発明を適用できる。
【００９２】
（８）正極外部端子１４１、正極集電体１８０および正極箔１７１の材質は、アルミニウムに限定されることなく、アルミニウム合金としてもよい。負極外部端子１５１、負極集電体１９０および負極箔１７２の材質は、銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。
（９）電池容器や案内ダクトの材質には、アルミニウムやアルミニウム合金を採用する場合に限定されることなく、種々の金属材料を採用できる。
【００９３】
本発明は、上記した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１００ 二次電池（単電池）、１０１ 電池缶、１０２ 電池蓋、１０２ａ 弁保持部、１０３ ガス排出弁、１０３ａ 弁素片、１０４ 絶縁シール部材、１０５ 絶縁部材、１０６ 注液部、１０７ 電池蓋組立体、１０８ 絶縁シート、１０９ 凹部、１０９ａ 内側溝部、１０９ｂ 外周溝部、１１０ 案内ダクト、１１１ フランジ、１１１ａ 矩形開口、１１２ テーパ部、１１３ 円筒部、１１３ａ 円形開口、１１８ａ 隅肉溶接部（溶接金属）、１１８ｂ 突合せ溶接部（溶接金属）、１２０ ガス排出ダクト、１２３ 接続用筒部、１２８ バスバー、１２９ バスバー、１４１ 正極外部端子、１５１ 負極外部端子、１６１ セルホルダ、１６２ エンドプレート、１６３ シャフト、１７０ 捲回電極群、１７１ 正極箔、１７２ 負極箔、１７３ セパレータ、１７４ 正極電極、１７５ 負極電極、１７６ 正極活物質合剤層、１７７ 負極活物質合剤層、１８０ 正極集電体、１８９ 接合部、１９０ 負極集電体、１９９ 接合部、２００ 単電池、２０２ 電池蓋、２０３ ガス排出弁、２０９ 凹部、２０９ａ 内側溝部、２０９ｂ 外周溝部、２１０ 案内ダクト、２１１ フランジ、２１１ａ 長円形開口、２１２ テーパ部、２１３ 円筒部、２１３ａ 円形開口、３００ 単電池、３１０ 案内ダクト、３１１ フランジ、３１１ａ 長円形開口、３１２ テーパ部、３１３ 円筒部、３１３ａ 円形開口、３１８ 重ね溶接部（溶接金属）、４００ 単電池、４１０ 案内ダクト、４１１ フランジ、４１１ａ 長円形開口、４１２ テーパ部、４１３ 円筒部、４１３ａ 円形開口、５００ 単電池、５１０ 案内ダクト、５１１ フランジ、５１１ａ 矩形開口、５１２ テーパ部、５１３ 円筒部、５１３ａ 円形開口、５１８ 突合せ溶接部（溶接金属）、９１０ 案内ダクト、９１２ テーパ部、９１２ａ 端部、９１８ 突合せ溶接部（溶接金属）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電極および負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、
前記捲回電極群を収容する金属製の電池缶と、
前記電池缶を封止する金属製の電池蓋と、
前記電池蓋に設けられたガス排出弁と、
前記ガス排出弁から排出されるガスを案内する金属製の案内ダクトとを備え、
前記案内ダクトは、前記ガス排出弁の周囲において前記電池蓋に当接して溶接されたフランジと、前記電池蓋の上方に向かって前記フランジから延在する先細り形状のテーパ部と、前記テーパ部から連続して設けられた筒部とを有していることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池において、
前記案内ダクトを前記電池缶側から見た開口の面積が前記ガス排出弁の面積よりも大きいことを特徴とする二次電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載の二次電池において、
前記フランジは、環状であって、前記フランジの全周に亘って前記電池蓋に溶接されていることを特徴とする二次電池。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記筒部は、円筒形状であることを特徴とする二次電池。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記フランジは、平面視で長円形状とされていることを特徴とする二次電池。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記ガス排出弁は、前記電池蓋表面に凹設され、
前記案内ダクトのフランジは、前記ガス排出弁が凹設されることにより形成された凹部に嵌合されていることを特徴とする二次電池。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記フランジの外周縁には、面取りがなされていることを特徴とする二次電池。
【請求項１】
正極電極および負極電極をセパレータを介在させて扁平形状に捲回した捲回電極群と、
前記捲回電極群を収容する金属製の電池缶と、
前記電池缶を封止する金属製の電池蓋と、
前記電池蓋に設けられたガス排出弁と、
前記ガス排出弁から排出されるガスを案内する金属製の案内ダクトとを備え、
前記案内ダクトは、前記ガス排出弁の周囲において前記電池蓋に当接して溶接されたフランジと、前記電池蓋の上方に向かって前記フランジから延在する先細り形状のテーパ部と、前記テーパ部から連続して設けられた筒部とを有していることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池において、
前記案内ダクトを前記電池缶側から見た開口の面積が前記ガス排出弁の面積よりも大きいことを特徴とする二次電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載の二次電池において、
前記フランジは、環状であって、前記フランジの全周に亘って前記電池蓋に溶接されていることを特徴とする二次電池。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記筒部は、円筒形状であることを特徴とする二次電池。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記フランジは、平面視で長円形状とされていることを特徴とする二次電池。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記ガス排出弁は、前記電池蓋表面に凹設され、
前記案内ダクトのフランジは、前記ガス排出弁が凹設されることにより形成された凹部に嵌合されていることを特徴とする二次電池。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の二次電池において、
前記フランジの外周縁には、面取りがなされていることを特徴とする二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−１１４９９１（Ｐ２０１３−１１４９９１Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２１８１（Ｐ２０１１−２６２１８１）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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