二次電池
【課題】電流遮断素子をケース本体の側壁部の外面に配置すると共に、捲回電極体と電流遮断素子との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子によって捲回電極体の過昇温を適切に抑制することができる二次電池を提供する。
【解決手段】二次電池１００は、ケース本体１８１の側壁部の外面に配置された電流遮断素子１４０と、電流遮断素子１４０が配置されているケース本体１８１の側壁部である素子配置側壁部（第１側壁部１８１ｂ）を挟んで、電流遮断素子１４０と対向する位置でケース本体１８１の内部に配置された熱伝導体１７１であって、素子配置側壁部（第１側壁部１８１ｂ）の内面１８１ｇと捲回電極体１１０とを熱的に接続する熱伝導体１７１とを備える。
【解決手段】二次電池１００は、ケース本体１８１の側壁部の外面に配置された電流遮断素子１４０と、電流遮断素子１４０が配置されているケース本体１８１の側壁部である素子配置側壁部（第１側壁部１８１ｂ）を挟んで、電流遮断素子１４０と対向する位置でケース本体１８１の内部に配置された熱伝導体１７１であって、素子配置側壁部（第１側壁部１８１ｂ）の内面１８１ｇと捲回電極体１１０とを熱的に接続する熱伝導体１７１とを備える。
【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】
特許文献１には、正極および負極をセパレータを介して対向させて渦巻き状に捲回することにより形成した電極体の正極および負極間に非水電解液を浸透させた電池本体と、電池本体を収納する外装缶（ケース本体）と、外装缶の開口部を塞ぎ、缶内部を封止する缶フタ部（蓋体）とからなる非水電解液二次電池が開示されている。この非水電解液二次電池では、電池内部の温度を感知する金属製の温度感知部材を、缶内部より缶フタ部を貫通して缶外に導かれるように設置している。さらに、温度感知部材により導かれた缶内熱量により、はんだ等の熱溶融部材を溶融することによって、電池電流を遮断する安全装置を装着している。これにより、電池（電極体）の異常昇温時に電池電流を遮断して、非常事態を未然に防止できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８２６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、二次電池に流れる電流を遮断する機能を有するものとして、電流遮断素子が知られている。この電流遮断素子は、二次電池に電気的に直列に接続され、当該電流遮断素子の温度が一定の電流遮断温度に達すると当該電流遮断素子を流れる電流を遮断することにより、二次電池に流れる電流を遮断する。この電流遮断素子としては、例えば、温度型ＣＩＤ（Current Interrupt Device)や、温度ヒューズなどが知られている。
【０００５】
ところで、二次電池の蓋体には、電解液をケース内に注入するための注液孔、外部端子（正極外部端子及び負極外部端子）、安全弁などが配置されることが多い。従って、蓋体では、電流遮断素子を配置するスペースが大きく制限される。特に、大電流が流れる二次電池の場合には、大型の電流遮断素子を用いることになるため、二次電池の蓋体に電流遮断素子を配置することが困難になることがあった。
【０００６】
このため、電流遮断素子を、ケース本体の側壁部の外面に配置することが検討されている。ところが、電流遮断素子を、ケース本体の側壁部の外面に配置した場合、捲回電極体と電流遮断素子との温度差が大きく（捲回電極体の温度に比べて、電流遮断素子の温度がかなり低く）なり、その結果、電流遮断素子によって、捲回電極体の過昇温（電池の安全を確保できる温度を上回ること）を適切に抑制することができない虞があった。具体的には、電流遮断素子の温度が一定の電流遮断温度に達し、電流遮断素子により電池電流が遮断されたときには、捲回電極体の温度が電流遮断温度よりも遙かに高い温度にまで上昇してしまい、捲回電極体の過昇温を適切に防止できない虞があった。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電流遮断素子をケース本体の側壁部の外面に配置すると共に、捲回電極体と電流遮断素子との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子によって捲回電極体の過昇温を適切に抑制することができる二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、少なくとも正極及び負極を捲回した捲回電極体と、開口を有する角形箱状をなし、上記捲回電極体を収容するケース本体と、上記ケース本体の上記開口を閉塞する蓋体と、を備える二次電池において、上記ケース本体の側壁部の外面に配置された電流遮断素子であって、上記二次電池に電気的に直列に接続され、当該電流遮断素子の温度が一定の電流遮断温度に達すると当該電流遮断素子を流れる電流を遮断することにより、上記二次電池に流れる電流を遮断する電流遮断素子と、上記電流遮断素子が配置されている上記ケース本体の上記側壁部である素子配置側壁部を挟んで、上記電流遮断素子と対向する位置で上記ケース本体内部に配置された熱伝導体であって、上記素子配置側壁部の内面と上記捲回電極体とを熱的に接続する熱伝導体と、を備える二次電池である。
【０００９】
上述の二次電池では、電流遮断素子を、ケース本体の側壁部の外面に配置している。このため、配置スペースの制約が大きい蓋体に電流遮断素子を配置する場合に比べて、電流遮断素子を所望の場所に適切に配置することができる。電流遮断素子を蓋体に配置することが困難な場合に、特に有効な構成となる。
【００１０】
さらに、上述の二次電池は、電流遮断素子が配置されているケース本体の側壁部（素子配置側壁部という）を挟んで、電流遮断素子と対向する位置で、ケース本体内部に配置された熱伝導体を備えている。この熱伝導体は、素子配置側壁部の内面と捲回電極体とを熱的に接続している。このため、捲回電極体の熱は、熱伝導体を通じて、効率よく、素子配置側壁部に伝達される。従って、上述の二次電池では、捲回電極体の熱を、素子配置側壁部の外面（詳細には、素子配置側壁部を挟んで熱伝導体に対向する部位）に配置された電流遮断素子に、効率よく伝達することができる。これにより、捲回電極体と電流遮断素子との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子によって、捲回電極体の過昇温を適切に抑制することができる。
【００１１】
なお、二次電池の蓋体には、例えば、注液孔、外部端子（正極外部端子及び負極外部端子）、安全弁などが配置される。このため、蓋体では、電流遮断素子を配置するスペースが大きく制限される。
また、電流遮断素子としては、例えば、温度型ＣＩＤ（Current Interrupt Device)、温度ヒューズなどが挙げられる。
【００１２】
また、捲回電極体としては、正極、負極、及びセパレータを扁平形状に捲回した扁平型の捲回電極体や、正極、負極、及びセパレータを円筒状に捲回した円筒型の捲回電極体を例示できる。
【００１３】
さらに、上記の二次電池であって、前記熱伝導体は、その一方端側が前記捲回電極体に接合され、その他方端側が前記素子配置側壁部の内面に接合されてなる二次電池とすると良い。
【００１４】
熱伝導体の一方端側を捲回電極体に接合し、他方端側を素子配置側壁部の内面に接合することで、熱伝導体を通じた捲回電極体から素子配置側壁部への熱伝導が、効率よく迅速に行われるようになる。これにより、捲回電極体と電流遮断素子との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子によって、捲回電極体の過昇温を適切に抑制することができる。
【００１５】
さらに、上記いずれかの二次電池であって、前記熱伝導体は、その一方端側が前記捲回電極体の内部に挿入され、その他方端側が前記素子配置側壁部の内面に接合されてなる二次電池とすると良い。
【００１６】
熱伝導体の一方端側を捲回電極体の内部に挿し、他方端側を素子配置側壁部の内面に接合することで、熱伝導体を通じた捲回電極体から素子配置側壁部への熱伝導が、効率よく迅速に行われるようになる。これにより、捲回電極体と電流遮断素子との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子によって、捲回電極体の過昇温を適切に抑制することができる。
【００１７】
さらに、上記いずれかの二次電池であって、前記熱伝導体は、前記正極または前記負極の電荷を集電する集電板である二次電池とすると良い。
【００１８】
上述の二次電池では、熱伝導体が、正極または負極の電荷を集電する集電板（正極集電板または負極集電板）を兼ねている。換言すれば、正極集電板または負極集電板を、素子配置側壁部の内面と捲回電極体とを熱的に接続する熱伝導体としても用いている。これにより、熱伝導体（集電板）により、捲回電極体の熱を集約して素子配置側壁部に伝達することができるので、捲回電極体から素子配置側壁部への熱伝導を、より一層効率よく行うことができる。また、熱伝導体とは別に集電板を別途設ける場合に比べて、部品点数を削減できるので低コストとなる。
【００１９】
なお、上述の二次電池では、ケース本体が、集電板を通じて、正極または負極と電気的に接続される。熱伝導体を正極集電板とした場合は、ケース本体が正極と電気的に接続される。この場合、電流経路は、正極外部端子、電流遮断素子、ケース本体（素子配置側壁部）、正極集電板、正極（捲回電極体）の順になる。
【００２０】
さらに、上記いずれかの二次電池であって、前記捲回電極体は、前記正極のうち、上記捲回電極体の軸線方向一方端部の位置で捲回されてなる正極合材層未塗工部と、前記負極のうち、上記捲回電極体の軸線方向他方端部の位置で捲回されてなる負極合材層未塗工部と、を有し、上記正極合材層未塗工部または負極合材層未塗工部は、前記素子配置側壁部の内面と対向してなる二次電池とするのが好ましい。
【００２１】
上述の二次電池では、正極合材層未塗工部または負極合材層未塗工部が、素子配置側壁部の内面と対向している。従って、素子配置側壁部の内面と対向する合材層未塗工部（正極合材層未塗工部または負極合材層未塗工部）に熱伝導体の一方端側を接合し、熱伝導体の他方端側を素子配置側壁部の内面に接合すれば、極めて短い熱伝導経路で、素子配置側壁部の内面と捲回電極体とを熱的に接続することができる。これにより、熱伝導体を通じた捲回電極体から素子配置側壁部への熱伝導を、効率よく迅速に行うことができる。
【００２２】
なお、正極は、正極集電部材（例えば、金属箔）と、その表面に塗工された正極合材層とを有する。また、正極合材層未塗工部とは、正極活物質を含む正極合材層を有することなく、正極を構成する正極集電部材（例えば、金属箔）のみからなる部位をいう。一方、正極のうち正極合材層を有する部位（正極集電部材と正極合材層を有する部位）を、正極合材層塗工部という。
【００２３】
また、負極は、負極集電部材（例えば、金属箔）と、その表面に塗工された負極合材層とを有する。負極合材層未塗工部とは、負極活物質を含む負極合材層を有することなく、負極を構成する負極集電部材（例えば、金属箔）のみからなる部位をいう。一方、負極のうち負極合材層を有する部位（負極集電部材と負極合材層を有する部位）を、負極合材層塗工部という。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１にかかる二次電池の斜視図である。
【図２】同二次電池の断面図である。
【図３】同二次電池の断面図であり、図２のＢ−Ｂの位置で同二次電池を切断した図に相当する。
【図４】同二次電池の捲回電極体の斜視図である。
【図５】同捲回電極体を構成する負極の斜視図である。
【図６】同捲回電極体を構成する正極の斜視図である。
【図７】実施例２，３にかかる二次電池の断面図である。
【図８】同二次電池の断面図であり、図７のＤ−Ｄの位置で同二次電池を切断した図に相当する。
【図９】変形例にかかる二次電池の断面図である。
【図１０】同二次電池の断面図であり、図９のＥ−Ｅの位置で同二次電池を切断した図に相当する。
【図１１】比較例にかかる二次電池の断面図である。
【図１２】同二次電池の断面図であり、図１１のＣ−Ｃの位置で同二次電池を切断した図に相当する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施例１）
次に、本発明の実施例１について説明する。
本実施例１の二次電池１００は、図１及び図２に示すように、捲回電極体１１０と、これを収容する電池ケース１８０とを備える、リチウムイオン二次電池である。捲回電極体１１０は、正極１３０、負極１２０、及びセパレータ１５０を捲回した電極体である。
【００２６】
電池ケース１８０は、アルミニウムからなり、直方体形状をなしている。この電池ケース１８０は、ケース本体１８１と蓋体１８２を有する。このうち、ケース本体１８１は、開口１８１ｊを有する角形箱状をなし、捲回電極体１１０を収容している。このケース本体１８１は、４つの側壁部、具体的には、第１側壁部１８１ｂ、第２側壁部１８１ｃ、第３側壁部１８１ｄ、第４側壁部１８１ｅを有している（図１〜図３参照）。
【００２７】
また、蓋体１８２は、矩形板状であり、ケース本体１８１の開口１８１ｊを閉塞して、このケース本体１８１に溶接されている。この蓋体１８２には、安全弁１８５、注液孔１８６、及び、注液孔１８６を封止する注液蓋１８７が設けられている。
【００２８】
捲回電極体１１０は、帯状の正極１３０と帯状の負極１２０が、帯状のセパレータ１５０を介して扁平形状に捲回されてなる扁平型の捲回電極体である（図４参照）。詳細には、長手方向ＤＡに延びる帯状の正極１３０、負極１２０、及びセパレータ１５０を、長手方向ＤＡに捲回して、捲回電極体１１０を形成している（図４〜図６参照）。
【００２９】
正極１３０は、図６に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、アルミニウム箔からなる正極集電部材１３８と、この正極集電部材１３８の両面に、それぞれ長手方向ＤＡに延びる帯状に配置された２つの正極合材層１３１，１３１とを有している。正極合材層１３１は、正極活物質１３７と、アセチレンブラックからなる導電材と、ＰＴＦＥ（結着剤）と、ＣＭＣ（増粘剤）とを、重量比１００：５：４：１の割合で含んでいる。
【００３０】
正極１３０のうち、正極合材層１３１が塗工されている部位を、正極合材層塗工部１３０ｂという。一方、正極合材層１３１を有することなく、正極集電部材１３８のみからなる部位を、正極合材層未塗工部１３０ｃという。正極合材層未塗工部１３０ｃは、正極１３０の一方長辺に沿って、正極１３０の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この正極合材層未塗工部１３０ｃは、捲回されて渦巻き状をなし、捲回電極体１１０の軸線方向（軸線ＡＸに沿った方向）一方端部（図１及び図４において右端部）に位置している。
【００３１】
なお、本実施例１では、正極活物質１３７として、ＬｉＮｉ1/3Ｃｏ1/3Ｍｎ1/3Ｏ2を用いている。また、正極集電部材１３８（アルミニウム箔）は、厚さ１５μｍ、長さ（長手方向ＤＡの寸法）３０００ｍｍ、幅（幅方向ＤＢの寸法）６６ｍｍである。
【００３２】
また、負極１２０は、図５に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、銅箔からなる負極集電部材１２８と、この負極集電部材１２８の両面に、それぞれ長手方向ＤＡに延びる帯状に配置された２つの負極合材層１２１，１２１とを有している。負極合材層１２１は、負極活物質１２７とＳＢＲ（結着剤）とＣＭＣ（増粘剤）とを、重量比１００：１：１の割合で含んでいる。
【００３３】
負極１２０のうち、負極合材層１２１が塗工されている部位を、負極合材層塗工部１２０ｂという。一方、負極合材層１２１を有することなく、負極集電部材１２８のみからなる部位を、負極合材層未塗工部１２０ｃという。負極合材層未塗工部１２０ｃは、負極１２０の一方長辺に沿って、負極１２０の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この負極合材層未塗工部１２０ｃは、捲回されて渦巻き状をなし、捲回電極体１１０の軸線方向他方端部（図１及び図４において左端部）に位置している。
【００３４】
なお、本実施例１では、負極活物質１２７として、黒鉛を用いている。また、負極集電部材１２８（銅箔）は、厚さ１０μｍ、長さ（長手方向ＤＡの寸法）３３００ｍｍ、幅（幅方向ＤＢの寸法）６９ｍｍである。
【００３５】
セパレータ１５０は、ＰＰ（ポリプロピレン）／ＰＥ（ポリエチレン）／ＰＰ（ポリプロピレン）の３層からなる厚み２４μｍのセパレータである。このセパレータ１５０は、、正極１３０と負極１２０との間に介在して、これらを離間させている。セパレータ１５０には、リチウムイオンを有する非水電解液１６０を含浸させている。
【００３６】
非水電解液１６０は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを、体積比で３：３：４に調整した混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ6を添加した非水電解液である。なお、非水電解液１６０中のＬｉＰＦ6の濃度は、１ｍｏｌ／Ｌとしている。
【００３７】
さらに、本実施例１の二次電池１００では、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに配置された電流遮断素子１４０を有している（図１〜図３参照）。電流遮断素子１４０は、二次電池１００に電気的に直列に接続され、当該電流遮断素子１４０の温度が一定の電流遮断温度（本実施例１では、１００℃）に達すると当該電流遮断素子１４０を流れる電流を遮断することにより、二次電池１００に流れる電流を遮断する。これにより、通電（例えば、過充電）による捲回電極体１１０の過昇温を抑制する。
【００３８】
この電流遮断素子１４０は、素子本体部１４１と、第１端子部１４２と、第２端子部１４３とを有している（図１〜図３参照）。素子本体部１４１は、電気絶縁性を有する熱伝導接着剤により、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに接合されている。第１端子部１４２は、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに溶接されている。第２端子部１４３は、接続部材１７２を通じて、正極外部端子１７５に電気的に接続されている。
【００３９】
電流遮断素子１４０としては、温度型ＣＩＤ（Current Interrupt Device)、または、温度ヒューズを例示できる。電流遮断素子１４０は、自身の温度が一定の電流遮断温度（本実施例１では、１００℃）に達すると、素子本体部１４１の内部に位置する導体が溶融することで断線し、これによって自身を流れる電流を遮断する。これにより、二次電池１００に流れる電流を遮断する。
【００４０】
また、本実施例１の二次電池１００では、金属板（具体的には、アルミニウム板）からなるコ字形状の熱伝導体１７１が、電流遮断素子１４０が配置されているケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）を挟んで、電流遮断素子１４０と対向する位置でケース本体１８１の内部に配置されている（図２、図３参照）。なお、熱伝導体１７１の板厚は１ｍｍである。
【００４１】
具体的には、熱伝導体１７１は、捲回電極体１１０の正極１３０（具体的には、正極合材層未塗工部１３０ｃ）に溶接されている（図２、図３参照）。詳細には、熱伝導体１７１は、その一方端側（図２及び図３において左端側）に位置する第１接合部１７１ｂが、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃに接合されている。また、その他方端側（図２及び図３において右端側）に位置する第２接合部１７１ｃが、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合されている。
【００４２】
これにより、熱伝導体１７１を通じて、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとが熱的に接続されている。なお、熱伝導体１７１は電気伝導性も有するため、ケース本体１８１が、熱伝導体１７１を通じて、正極１３０と電気的に接続されることにもなる。
【００４３】
捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとが熱伝導体１７１を通じて熱的に接続されるため、捲回電極体１１０の熱は、熱伝導体１７１を通じて、効率よく、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達される。従って、本実施例１の二次電池１００では、捲回電極体１１０の熱を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（詳細には、第１側壁部１８１ｂを挟んで熱伝導体１７１に対向する部位）に配置された電流遮断素子１４０に、効率よく伝達することができる。これにより、捲回電極体１１０と電流遮断素子１４０との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子１４０によって、捲回電極体１１０の過昇温を適切に抑制することができる。
【００４４】
特に、本実施例１では、上述のように、熱伝導体１７１の一方端側（図２及び図３において左端側）に位置する第１接合部１７１ｂが、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃに接合されている。熱伝導体１７１は電気伝導性も有するため、熱伝導体１７１によって、正極１３０の電荷を集電することができる。すなわち、本実施例１では、熱伝導体１７１が、正極集電板を兼ねている。
【００４５】
これにより、熱伝導体１７１（正極集電板）により、捲回電極体１１０の熱を集約して第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達することができるので、捲回電極体１１０から第１側壁部１８１ｂへの熱伝導を、より一層効率よく行うことができる。また、熱伝導体１７１とは別に正極集電板を別途設ける場合に比べて、部品点数を削減できるので低コストにもなる。
【００４６】
また、実施例１の二次電池１００では、正極合材層未塗工部１３０ｃが、第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）の内面１８１ｇと対向している。従って、実施例１の二次電池１００では、第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）の内面１８１ｇに対向する正極合材層未塗工部１３０ｃに、熱伝導体１７１の一方端側に位置する第１接合部１７１ｂを接合し、他方端側に位置する第２接合部１７１ｃを、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合している。これによって、極めて短い熱伝導経路で、第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）の内面１８１ｇと捲回電極体１１０とが熱的に接続される。その結果、熱伝導体１７１を通じた捲回電極体１１０から第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）への熱伝導を、効率よく迅速に行うことができる。
【００４７】
なお、二次電池１００の正極側の電流経路は、正極外部端子１７５、接続部材１７２、電流遮断素子１４０、ケース本体１８１（第１側壁部１８１ｂ）、熱伝導体１７１、正極１３０の順になる。このようにして、電流遮断素子１４０は、二次電池１００に電気的に直列に接続されている。
また、本実施例１では、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂが、素子配置側壁部に相当する。
【００４８】
また、捲回電極体１１０の負極１２０（具体的には、負極合材層未塗工部１２０ｃ）には、金属からなる負極集電板１９１が溶接されている（図２参照）。負極集電板１９１は、接続部材１９６を通じて、負極外部端子１９５に電気的に接続されている。なお、負極集電板１９１は、蓋体１８２との間に電気絶縁性ゴム部材１９３を介在させることにより、蓋体１８２（電池ケース１８０）と電気的に絶縁している。また、負極外部端子１９５及び接続部材１９６は、蓋体１８２との間に電気絶縁性樹脂部材１９４を介在させることにより、蓋体１８２（電池ケース１８０）と電気的に絶縁している。
【００４９】
次に、実施例１にかかる二次電池１００の製造方法について説明する。
まず、正極１３０、負極１２０、及びセパレータ１５０を捲回した捲回電極体１１０を形成する。具体的には、まず、正極活物質１３７と、アセチレンブラック（導電材）と、ＰＴＦＥ（結着剤）と、ＣＭＣ（増粘剤）とを、重量比１００：５：４：１の割合で混合し、これに溶媒を混合して、正極スラリを作製した。次いで、この正極スラリを、正極集電部材１３８の表面（両面）に塗工し、乾燥させた後、プレス加工を施した。これにより、正極１３０を得た（図６参照）。
【００５０】
また、負極活物質１２７（黒鉛）とＳＢＲ（結着剤）とＣＭＣ（増粘剤）とを、重量比１００：１：１の割合で混合し、これに溶媒を混合して、負極スラリを作製した。次いで、この負極スラリを、銅箔からなる負極集電部材１２８の表面（両面）に塗工し、乾燥させた後、プレス加工を施した。これにより、負極１２０を得た（図５参照）。
その後、負極１２０と正極１３０との間にセパレータ１５０を介在させて、長手方向ＤＡに捲回し、捲回電極体１１０を形成する（図４参照）。
【００５１】
また、安全弁１８５及び注液孔１８６が設けられた蓋体１８２を用意する。そして、この蓋体１８２に、正極外部端子１７５及び接続部材１７６を固定する。具体的には、正極外部端子１７５のネジ部１７５ｂを接続部材１７６の一方の貫通孔に挿通させて、正極外部端子１７５及び接続部材１７６と蓋体１８２との間に電気絶縁性樹脂部材１７４を配置した状態で、カシメ部材１７７を、蓋体１８２の一方の貫通孔と接続部材１７６の他方の貫通孔に挿通させる。
【００５２】
この状態で、カシメ部材１７７を加締めることにより、接続部材１７６が、電気絶縁性樹脂部材１７４を挟んで蓋体１８２に固定されると共に、正極外部端子１７５が、電気絶縁性樹脂部材１７４と接続部材１７６との間で挟まれて固定される（図２参照）。
なお、カシメ部材１７７と蓋体１８２との間には、電気絶縁性ゴム部材１９３を配置している。
【００５３】
さらに、蓋体１８２に、負極集電板１９１、接続部材１９６、及び負極外部端子１９５を固定する。具体的には、負極外部端子１９５のネジ部１９５ｂを接続部材１９６の一方の貫通孔に挿通させて、負極外部端子１９５及び接続部材１９６と蓋体１８２との間に電気絶縁性樹脂部材１９４を配置した状態で、負極集電板１９１のカシメ部１９１ｂを、蓋体１８２の一方の貫通孔と接続部材１９６の他方の貫通孔に挿通させる。
【００５４】
この状態で、負極集電板１９１のカシメ部１９１ｂを加締めることにより、接続部材１９６が、電気絶縁性樹脂部材１９４を挟んで蓋体１８２に固定されると共に、負極外部端子１９５が、電気絶縁性樹脂部材１９４と接続部材１９６との間で挟まれて固定される（図２参照）。
なお、負極集電板１９１と蓋体１８２との間には、電気絶縁性ゴム部材１９３を配置している。
【００５５】
次いで、正極１３０（正極合材層未塗工部１３０ｃ）に、熱伝導体１７１を溶接する。さらに、負極１２０（負極合材層未塗工部１２０ｃ）に、負極集電板１９１を溶接する。これにより、蓋体１８２と捲回電極体１１０とが負極集電板１９１を通じて一体となる。なお、溶接方法としては、例えば、抵抗溶接や超音波溶接を用いることができる。
【００５６】
その後、負極集電板１９１及び熱伝導体１７１を溶接した捲回電極体１１０を、ケース本体１８１内に挿入すると共に、蓋体１８２によってケース本体１８１の開口１８１ｊを閉塞する。次いで、蓋体１８２とケース本体１８１とを全周溶接する。このとき、熱伝導体１７１の他方端側（図２及び図３において右端側）に位置する第２接合部１７１ｃが、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接触した状態となる。
【００５７】
次に、熱伝導体１７１の第２接合部１７１ｃをケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂに溶接する。具体的には、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（熱伝導体１７１の第２接合部１７１ｃと対向する部位）にエネルギービーム（例えば、レーザービーム）を照射して、熱伝導体１７１の第２接合部１７１ｃとケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとを溶接する。
【００５８】
次に、電流遮断素子１４０を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに配置する。具体的には、まず、電流遮断素子１４０の素子本体部１４１を、電気絶縁性を有する熱伝導接着剤により、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに接合する。なお、電流遮断素子１４０の素子本体部１４１は、第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）を挟んで、熱伝導体１７１の第２接合部１７１ｃと対向する位置に接合する。
【００５９】
その後、電流遮断素子１４０の第１端子部１４２を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに溶接する。さらに、電流遮断素子１４０の第２端子部１４３に、接続部材１７２の一方端部を溶接する。なお、接続部材１７２の他方端部は、正極外部端子１７５に接続しておく。
【００６０】
その後、注液孔１８６を通じて、非水電解液１６０をケース本体１８１内に注入する。次いで、注入した非水電解液１６０を、捲回電極体１１０の内部に含浸させる。その後、注液孔１８６を注液蓋１８７で封止して、本実施例１の二次電池１００が完成する。
【００６１】
（実施例２）
実施例２の二次電池２００は、実施例１の二次電池１００と比較して、熱伝導体（正極集電板）の形状が異なり、その他については同様である。
【００６２】
具体的には、本実施例２では、熱伝導体として、金属板（具体的には、アルミニウム板）からなるＬ字形状の熱伝導体２７１を用いている。この熱伝導体２７１は、電流遮断素子１４０が配置されているケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）を挟んで、電流遮断素子１４０と対向する位置でケース本体１８１の内部に配置されている（図７及び図８参照）。なお、熱伝導体２７１の板厚は１ｍｍである。
【００６３】
詳細には、熱伝導体２７１は、その一方端側（図７及び図８において左端側）に位置する挿入部２７１ｂが、捲回電極体１１０の内部に挿入されている。さらに、挿入部２７１ｂのうち、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃに囲まれた第１接合部２７１ｄが、正極合材層未塗工部１３０ｃに接合されている。また、熱伝導体２７１の他方端側（図７及び図８において右端側）に位置する第２接合部２７１ｃが、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合されている。これにより、熱伝導体２７１を通じて、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとが熱的に接続されている。
【００６４】
このため、捲回電極体１１０の熱は、熱伝導体２７１を通じて、効率よく、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達される。従って、本実施例２の二次電池２００では、捲回電極体１１０の熱を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（詳細には、第１側壁部１８１ｂを挟んで熱伝導体２７１に対向する部位）に配置された電流遮断素子１４０に、効率よく伝達することができる。これにより、捲回電極体１１０と電流遮断素子１４０との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子１４０によって、捲回電極体１１０の過昇温を適切に抑制することができる。
【００６５】
また、熱伝導体２７１の挿入部２７１ｂのうち、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃに囲まれた第１接合部２７１ｄが、正極合材層未塗工部１３０ｃに接合（溶接）されている。熱伝導体２７１は電気伝導性も有しているため、熱伝導体２７１によって、正極１３０の電荷を集電することができる。すなわち、本実施例２では、熱伝導体２７１が、正極集電板を兼ねている。
【００６６】
これにより、熱伝導体２７１（正極集電板）により、捲回電極体１１０の熱を集約して第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達することができるので、捲回電極体１１０から第１側壁部１８１ｂへの熱伝導を、より一層効率よく行うことができる。また、熱伝導体２７１とは別に正極集電板を別途設ける場合に比べて、部品点数を削減できるので低コストとなる。
【００６７】
また、熱伝導体２７１（正極集電板）の第２接合部２７１ｃが、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合（溶接）されているため、ケース本体１８１が、熱伝導体２７１を通じて、正極１３０と電気的に接続される。従って、二次電池２００の正極側の電流経路は、正極外部端子１７５、接続部材１７２、電流遮断素子１４０、ケース本体１８１（第１側壁部１８１ｂ）、熱伝導体２７１（正極集電板）、正極１３０の順になる。このようにして、電流遮断素子１４０は、二次電池２００に電気的に直列に接続されている。
【００６８】
（実施例３）
実施例３の二次電池３００は、実施例２の二次電池２００と比較して、熱伝導体（正極集電板）の板厚が異なり、その他については同様である。具体的には、熱伝導体２７１の板厚を０．５ｍｍとしている。
【００６９】
（変形例）
変形例の二次電池４００は、実施例２の二次電池２００と比較して、正極集電板及び正極の電流経路が異なり、その他についてはほぼ同様である。
【００７０】
具体的には、本変形例では、熱伝導体２７１とは別に、正極集電板４７１を別途設けている。具体的には、捲回電極体１１０の正極１３０（具体的には、正極合材層未塗工部１３０ｃ）には、金属からなる正極集電板４７１が溶接されている（図９及び図１０参照）。正極集電板４７１は、接続部材１７６を通じて、正極外部端子１７５に電気的に接続されている。
【００７１】
なお、正極集電板４７１は、蓋体１８２との間に電気絶縁性ゴム部材１７３を介在させることにより、蓋体１８２（電池ケース１８０）と電気的に絶縁している。また、正極外部端子１７５及び接続部材１７６は、蓋体１８２との間に電気絶縁性樹脂部材１７４を介在させることにより、蓋体１８２（電池ケース１８０）と電気的に絶縁している。また、正極外部端子１７５と接続部材１７６との間に、電気絶縁性樹脂からなる樹脂ワッシャー４８７，４８９及び樹脂スペーサー４８８を介在させることにより、正極外部端子１７５と接続部材１７６とを電気的に絶縁している。
【００７２】
また、本変形例では、電流遮断素子１４０の第１端子部１４２は、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに溶接されていない。具体的には、電流遮断素子１４０の第１端子部１４２は、実施例２と異なり、接続部材４７８を通じて、正極集電板４７１に電気的に接続されている。詳細には、接続部材４７８の一端部が電流遮断素子１４０の第１端子部１４２に溶接され（図９及び図１０参照）、接続部材４７８の他端部が正極集電板４７１のカシメ部４７１ｂにおいて正極集電板４７１に接続されている（図９参照）。これにより、電流遮断素子１４０の第１端子部１４２が、接続部材４７８を通じて、正極集電板４７１に電気的に接続されている。
【００７３】
なお、正極集電板４７１のカシメ部４７１ｂを、蓋体１８２の貫通孔と接続部材１７６の貫通孔と接続部材４７８の貫通孔に挿通させた状態で、カシメ部４７１ｂを加締めることにより、正極集電板４７１と接続部材１７６と接続部材４７８とが、蓋体１８２に固定される。但し、正極集電板４７１と蓋体１８２との間は、電気絶縁性ゴム部材１７３により電気的に絶縁している。また、接続部材１７６と蓋体１８２との間は、電気絶縁性樹脂部材１７４により電気的に絶縁している。
【００７４】
また、熱伝導体２７１の挿入部２７１ｂは、電気絶縁性の樹脂シート４７９により、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃと電気的に絶縁されている（図１０参照）。なお、熱伝導体２７１の挿入部２７１ｂと正極合材層塗工部１３０ｂとは、セパレータ１５０により電気的に絶縁されている。
【００７５】
本変形例でも、実施例２と同様に、熱伝導体２７１の一方端側（図９及び図１０において左端側）に位置する挿入部２７１ｂが捲回電極体１１０の内部に挿入され、他方端側（図９及び図１０において右端側）に位置する第２接合部２７１ｃがケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合されている。これにより、熱伝導体２７１を通じて、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとが熱的に接続される。
【００７６】
このため、捲回電極体１１０の熱は、熱伝導体２７１を通じて、効率よく、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達される。従って、本変形例の二次電池４００では、捲回電極体１１０の熱を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（詳細には、第１側壁部１８１ｂを挟んで熱伝導体２７１に対向する部位）に配置された電流遮断素子１４０に、効率よく伝達することができる。これにより、捲回電極体１１０と電流遮断素子１４０との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子１４０によって、捲回電極体１１０の過昇温を適切に抑制することができる。
【００７７】
なお、本変形例にかかる二次電池４００の正極側の電流経路は、正極外部端子１７５、接続部材１７２、電流遮断素子１４０、接続部材４７８、正極集電板４７１、正極１３０の順になる。このようにして、電流遮断素子１４０は、二次電池４００に電気的に直列に接続されている。
また、本変形例でも、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂが、素子配置側壁部に相当する。
【００７８】
（比較例）
比較例の二次電池５００は、変形例の二次電池４００と比較して、熱伝導体２７１を有していない点が異なり、その他については同様である（図１１及び図１２参照）。従って、本比較例の二次電池５００では、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとを熱的に接続する熱伝導体が存在しない。
【００７９】
（電流遮断試験）
次に、実施例１〜３及び比較例の二次電池について、電流遮断試験を行った。具体的には、各二次電池をＳＯＣ０％の状態とし、４５℃の温度環境下で、２Ｃ（１０Ａ）の定電流で充電を行った。各二次電池の充電は、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されるまで継続して行われた。なお、各二次電池の定格容量は５Ａｈであるので、１Ｃ＝５Ａとなる。
【００８０】
本試験では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの、捲回電極体１１０の温度（中央部の温度）及び第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆの温度を測定した。この温度測定のため、各二次電池では、予め、捲回電極体１１０の内部（中央部）、及び、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（熱伝導体１７１と対向する位置）に、熱電対を配置している。本試験の結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
実施例１〜３及び比較例の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（電流遮断素子１４０の近傍）の温度は、いずれも１００℃であった。この結果より、いずれの二次電池でも、電流遮断素子１４０の温度が電流遮断温度（１００℃）に達したときに、適切に、電流遮断素子１４０を流れる電流を遮断することにより、二次電池１００に流れる電流を遮断したといえる。
【００８３】
ところが、比較例の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの捲回電極体１１０の温度が１４１℃となり、電流遮断素子１４０の電流遮断温度（１００℃）に対し４１℃も上回った。さらには、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断された後に、安全弁１８５が作動（開弁）し、電池内部から非水電解液１６０が噴出してしまった。この現象は、捲回電極体１１０の過昇温により、非水電解液１６０の気化が促進され、電池の内圧が安全弁１８５の作動圧（開弁圧）を上回ったために起こったと考えられる。
【００８４】
以上より、比較例の二次電池では、電流遮断素子１４０の温度が電流遮断温度（１００℃）に達し、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときには、捲回電極体１１０の温度が電流遮断温度よりも遙かに高い温度（１４１℃）にまで上昇してしまい、捲回電極体１１０の過昇温を防止することができなかったといえる。
【００８５】
これに対し、実施例１の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの捲回電極体１１０の温度が１１８℃となり、電流遮断素子１４０の電流遮断温度（１００℃）に対し１８℃だけ上回った。また、実施例１の二次電池では、安全弁１８５が作動（開弁）することはなかった。この結果より、実施例１の二次電池では、電流遮断素子１４０により、捲回電極体１１０の過昇温を適切に防止することができたといえる。
【００８６】
実施例２の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの捲回電極体１１０の温度が１０８℃となり、電流遮断素子１４０の電流遮断温度（１００℃）に対し８℃だけ上回った。実施例２の二次電池でも、安全弁１８５が作動（開弁）することはなかった。この結果より、実施例２の二次電池でも、電流遮断素子１４０により、捲回電極体１１０の過昇温を適切に防止することができたといえる。
【００８７】
実施例３の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの捲回電極体１１０の温度が１１２℃となり、電流遮断素子１４０の電流遮断温度（１００℃）に対し１２℃だけ上回った。実施例３の二次電池でも、安全弁１８５が作動（開弁）することはなかった。この結果より、実施例３の二次電池でも、電流遮断素子１４０により、捲回電極体１１０の過昇温を適切に防止することができたといえる。
【００８８】
実施例１〜３において、電流遮断素子１４０により捲回電極体１１０の過昇温を適切に防止することができた理由は、実施例１〜３では、比較例と異なり、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）とを熱的に接続する熱伝導体を有しているからであるといえる。
【００８９】
これにより、実施例１〜３の二次電池では、捲回電極体１１０の熱を、熱伝導体１７１，２７１を通じて、効率よく、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達し、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに配置された電流遮断素子１４０に、効率よく伝達することができたといえる。このため、実施例１〜３の二次電池では、捲回電極体１１０と電流遮断素子１４０との温度差を小さく（具体的には、１８℃以内）することができ、その結果、電流遮断素子１４０によって捲回電極体１１０の過昇温を適切に抑制することができたといえる。
【００９０】
以上において、本発明を実施例１〜３及び変形例に即して説明したが、本発明は上記実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９１】
１００，２００，３００，４００ 二次電池
１１０ 捲回電極体
１２０ 負極
１２０ｃ 負極合材層未塗工部
１２１ 負極合材層
１２７ 負極活物質
１３０ 正極
１３０ｃ 正極合材層未塗工部
１３１ 正極合材層
１３７ 正極活物質
１４０ 電流遮断素子
１５０ セパレータ
１７１，２７１ 熱伝導体
１７５ 正極外部端子
１８０ 電池ケース
１８１ ケース本体
１８１ｂ 第１側壁部（素子配置側壁部）
１８２ 蓋体
１８５ 安全弁
１８６ 注液孔
１８７ 注液蓋
１９５ 負極外部端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、正極および負極をセパレータを介して対向させて渦巻き状に捲回することにより形成した電極体の正極および負極間に非水電解液を浸透させた電池本体と、電池本体を収納する外装缶（ケース本体）と、外装缶の開口部を塞ぎ、缶内部を封止する缶フタ部（蓋体）とからなる非水電解液二次電池が開示されている。この非水電解液二次電池では、電池内部の温度を感知する金属製の温度感知部材を、缶内部より缶フタ部を貫通して缶外に導かれるように設置している。さらに、温度感知部材により導かれた缶内熱量により、はんだ等の熱溶融部材を溶融することによって、電池電流を遮断する安全装置を装着している。これにより、電池（電極体）の異常昇温時に電池電流を遮断して、非常事態を未然に防止できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８２６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、二次電池に流れる電流を遮断する機能を有するものとして、電流遮断素子が知られている。この電流遮断素子は、二次電池に電気的に直列に接続され、当該電流遮断素子の温度が一定の電流遮断温度に達すると当該電流遮断素子を流れる電流を遮断することにより、二次電池に流れる電流を遮断する。この電流遮断素子としては、例えば、温度型ＣＩＤ（Current Interrupt Device)や、温度ヒューズなどが知られている。
【０００５】
ところで、二次電池の蓋体には、電解液をケース内に注入するための注液孔、外部端子（正極外部端子及び負極外部端子）、安全弁などが配置されることが多い。従って、蓋体では、電流遮断素子を配置するスペースが大きく制限される。特に、大電流が流れる二次電池の場合には、大型の電流遮断素子を用いることになるため、二次電池の蓋体に電流遮断素子を配置することが困難になることがあった。
【０００６】
このため、電流遮断素子を、ケース本体の側壁部の外面に配置することが検討されている。ところが、電流遮断素子を、ケース本体の側壁部の外面に配置した場合、捲回電極体と電流遮断素子との温度差が大きく（捲回電極体の温度に比べて、電流遮断素子の温度がかなり低く）なり、その結果、電流遮断素子によって、捲回電極体の過昇温（電池の安全を確保できる温度を上回ること）を適切に抑制することができない虞があった。具体的には、電流遮断素子の温度が一定の電流遮断温度に達し、電流遮断素子により電池電流が遮断されたときには、捲回電極体の温度が電流遮断温度よりも遙かに高い温度にまで上昇してしまい、捲回電極体の過昇温を適切に防止できない虞があった。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電流遮断素子をケース本体の側壁部の外面に配置すると共に、捲回電極体と電流遮断素子との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子によって捲回電極体の過昇温を適切に抑制することができる二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、少なくとも正極及び負極を捲回した捲回電極体と、開口を有する角形箱状をなし、上記捲回電極体を収容するケース本体と、上記ケース本体の上記開口を閉塞する蓋体と、を備える二次電池において、上記ケース本体の側壁部の外面に配置された電流遮断素子であって、上記二次電池に電気的に直列に接続され、当該電流遮断素子の温度が一定の電流遮断温度に達すると当該電流遮断素子を流れる電流を遮断することにより、上記二次電池に流れる電流を遮断する電流遮断素子と、上記電流遮断素子が配置されている上記ケース本体の上記側壁部である素子配置側壁部を挟んで、上記電流遮断素子と対向する位置で上記ケース本体内部に配置された熱伝導体であって、上記素子配置側壁部の内面と上記捲回電極体とを熱的に接続する熱伝導体と、を備える二次電池である。
【０００９】
上述の二次電池では、電流遮断素子を、ケース本体の側壁部の外面に配置している。このため、配置スペースの制約が大きい蓋体に電流遮断素子を配置する場合に比べて、電流遮断素子を所望の場所に適切に配置することができる。電流遮断素子を蓋体に配置することが困難な場合に、特に有効な構成となる。
【００１０】
さらに、上述の二次電池は、電流遮断素子が配置されているケース本体の側壁部（素子配置側壁部という）を挟んで、電流遮断素子と対向する位置で、ケース本体内部に配置された熱伝導体を備えている。この熱伝導体は、素子配置側壁部の内面と捲回電極体とを熱的に接続している。このため、捲回電極体の熱は、熱伝導体を通じて、効率よく、素子配置側壁部に伝達される。従って、上述の二次電池では、捲回電極体の熱を、素子配置側壁部の外面（詳細には、素子配置側壁部を挟んで熱伝導体に対向する部位）に配置された電流遮断素子に、効率よく伝達することができる。これにより、捲回電極体と電流遮断素子との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子によって、捲回電極体の過昇温を適切に抑制することができる。
【００１１】
なお、二次電池の蓋体には、例えば、注液孔、外部端子（正極外部端子及び負極外部端子）、安全弁などが配置される。このため、蓋体では、電流遮断素子を配置するスペースが大きく制限される。
また、電流遮断素子としては、例えば、温度型ＣＩＤ（Current Interrupt Device)、温度ヒューズなどが挙げられる。
【００１２】
また、捲回電極体としては、正極、負極、及びセパレータを扁平形状に捲回した扁平型の捲回電極体や、正極、負極、及びセパレータを円筒状に捲回した円筒型の捲回電極体を例示できる。
【００１３】
さらに、上記の二次電池であって、前記熱伝導体は、その一方端側が前記捲回電極体に接合され、その他方端側が前記素子配置側壁部の内面に接合されてなる二次電池とすると良い。
【００１４】
熱伝導体の一方端側を捲回電極体に接合し、他方端側を素子配置側壁部の内面に接合することで、熱伝導体を通じた捲回電極体から素子配置側壁部への熱伝導が、効率よく迅速に行われるようになる。これにより、捲回電極体と電流遮断素子との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子によって、捲回電極体の過昇温を適切に抑制することができる。
【００１５】
さらに、上記いずれかの二次電池であって、前記熱伝導体は、その一方端側が前記捲回電極体の内部に挿入され、その他方端側が前記素子配置側壁部の内面に接合されてなる二次電池とすると良い。
【００１６】
熱伝導体の一方端側を捲回電極体の内部に挿し、他方端側を素子配置側壁部の内面に接合することで、熱伝導体を通じた捲回電極体から素子配置側壁部への熱伝導が、効率よく迅速に行われるようになる。これにより、捲回電極体と電流遮断素子との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子によって、捲回電極体の過昇温を適切に抑制することができる。
【００１７】
さらに、上記いずれかの二次電池であって、前記熱伝導体は、前記正極または前記負極の電荷を集電する集電板である二次電池とすると良い。
【００１８】
上述の二次電池では、熱伝導体が、正極または負極の電荷を集電する集電板（正極集電板または負極集電板）を兼ねている。換言すれば、正極集電板または負極集電板を、素子配置側壁部の内面と捲回電極体とを熱的に接続する熱伝導体としても用いている。これにより、熱伝導体（集電板）により、捲回電極体の熱を集約して素子配置側壁部に伝達することができるので、捲回電極体から素子配置側壁部への熱伝導を、より一層効率よく行うことができる。また、熱伝導体とは別に集電板を別途設ける場合に比べて、部品点数を削減できるので低コストとなる。
【００１９】
なお、上述の二次電池では、ケース本体が、集電板を通じて、正極または負極と電気的に接続される。熱伝導体を正極集電板とした場合は、ケース本体が正極と電気的に接続される。この場合、電流経路は、正極外部端子、電流遮断素子、ケース本体（素子配置側壁部）、正極集電板、正極（捲回電極体）の順になる。
【００２０】
さらに、上記いずれかの二次電池であって、前記捲回電極体は、前記正極のうち、上記捲回電極体の軸線方向一方端部の位置で捲回されてなる正極合材層未塗工部と、前記負極のうち、上記捲回電極体の軸線方向他方端部の位置で捲回されてなる負極合材層未塗工部と、を有し、上記正極合材層未塗工部または負極合材層未塗工部は、前記素子配置側壁部の内面と対向してなる二次電池とするのが好ましい。
【００２１】
上述の二次電池では、正極合材層未塗工部または負極合材層未塗工部が、素子配置側壁部の内面と対向している。従って、素子配置側壁部の内面と対向する合材層未塗工部（正極合材層未塗工部または負極合材層未塗工部）に熱伝導体の一方端側を接合し、熱伝導体の他方端側を素子配置側壁部の内面に接合すれば、極めて短い熱伝導経路で、素子配置側壁部の内面と捲回電極体とを熱的に接続することができる。これにより、熱伝導体を通じた捲回電極体から素子配置側壁部への熱伝導を、効率よく迅速に行うことができる。
【００２２】
なお、正極は、正極集電部材（例えば、金属箔）と、その表面に塗工された正極合材層とを有する。また、正極合材層未塗工部とは、正極活物質を含む正極合材層を有することなく、正極を構成する正極集電部材（例えば、金属箔）のみからなる部位をいう。一方、正極のうち正極合材層を有する部位（正極集電部材と正極合材層を有する部位）を、正極合材層塗工部という。
【００２３】
また、負極は、負極集電部材（例えば、金属箔）と、その表面に塗工された負極合材層とを有する。負極合材層未塗工部とは、負極活物質を含む負極合材層を有することなく、負極を構成する負極集電部材（例えば、金属箔）のみからなる部位をいう。一方、負極のうち負極合材層を有する部位（負極集電部材と負極合材層を有する部位）を、負極合材層塗工部という。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１にかかる二次電池の斜視図である。
【図２】同二次電池の断面図である。
【図３】同二次電池の断面図であり、図２のＢ−Ｂの位置で同二次電池を切断した図に相当する。
【図４】同二次電池の捲回電極体の斜視図である。
【図５】同捲回電極体を構成する負極の斜視図である。
【図６】同捲回電極体を構成する正極の斜視図である。
【図７】実施例２，３にかかる二次電池の断面図である。
【図８】同二次電池の断面図であり、図７のＤ−Ｄの位置で同二次電池を切断した図に相当する。
【図９】変形例にかかる二次電池の断面図である。
【図１０】同二次電池の断面図であり、図９のＥ−Ｅの位置で同二次電池を切断した図に相当する。
【図１１】比較例にかかる二次電池の断面図である。
【図１２】同二次電池の断面図であり、図１１のＣ−Ｃの位置で同二次電池を切断した図に相当する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施例１）
次に、本発明の実施例１について説明する。
本実施例１の二次電池１００は、図１及び図２に示すように、捲回電極体１１０と、これを収容する電池ケース１８０とを備える、リチウムイオン二次電池である。捲回電極体１１０は、正極１３０、負極１２０、及びセパレータ１５０を捲回した電極体である。
【００２６】
電池ケース１８０は、アルミニウムからなり、直方体形状をなしている。この電池ケース１８０は、ケース本体１８１と蓋体１８２を有する。このうち、ケース本体１８１は、開口１８１ｊを有する角形箱状をなし、捲回電極体１１０を収容している。このケース本体１８１は、４つの側壁部、具体的には、第１側壁部１８１ｂ、第２側壁部１８１ｃ、第３側壁部１８１ｄ、第４側壁部１８１ｅを有している（図１〜図３参照）。
【００２７】
また、蓋体１８２は、矩形板状であり、ケース本体１８１の開口１８１ｊを閉塞して、このケース本体１８１に溶接されている。この蓋体１８２には、安全弁１８５、注液孔１８６、及び、注液孔１８６を封止する注液蓋１８７が設けられている。
【００２８】
捲回電極体１１０は、帯状の正極１３０と帯状の負極１２０が、帯状のセパレータ１５０を介して扁平形状に捲回されてなる扁平型の捲回電極体である（図４参照）。詳細には、長手方向ＤＡに延びる帯状の正極１３０、負極１２０、及びセパレータ１５０を、長手方向ＤＡに捲回して、捲回電極体１１０を形成している（図４〜図６参照）。
【００２９】
正極１３０は、図６に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、アルミニウム箔からなる正極集電部材１３８と、この正極集電部材１３８の両面に、それぞれ長手方向ＤＡに延びる帯状に配置された２つの正極合材層１３１，１３１とを有している。正極合材層１３１は、正極活物質１３７と、アセチレンブラックからなる導電材と、ＰＴＦＥ（結着剤）と、ＣＭＣ（増粘剤）とを、重量比１００：５：４：１の割合で含んでいる。
【００３０】
正極１３０のうち、正極合材層１３１が塗工されている部位を、正極合材層塗工部１３０ｂという。一方、正極合材層１３１を有することなく、正極集電部材１３８のみからなる部位を、正極合材層未塗工部１３０ｃという。正極合材層未塗工部１３０ｃは、正極１３０の一方長辺に沿って、正極１３０の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この正極合材層未塗工部１３０ｃは、捲回されて渦巻き状をなし、捲回電極体１１０の軸線方向（軸線ＡＸに沿った方向）一方端部（図１及び図４において右端部）に位置している。
【００３１】
なお、本実施例１では、正極活物質１３７として、ＬｉＮｉ1/3Ｃｏ1/3Ｍｎ1/3Ｏ2を用いている。また、正極集電部材１３８（アルミニウム箔）は、厚さ１５μｍ、長さ（長手方向ＤＡの寸法）３０００ｍｍ、幅（幅方向ＤＢの寸法）６６ｍｍである。
【００３２】
また、負極１２０は、図５に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、銅箔からなる負極集電部材１２８と、この負極集電部材１２８の両面に、それぞれ長手方向ＤＡに延びる帯状に配置された２つの負極合材層１２１，１２１とを有している。負極合材層１２１は、負極活物質１２７とＳＢＲ（結着剤）とＣＭＣ（増粘剤）とを、重量比１００：１：１の割合で含んでいる。
【００３３】
負極１２０のうち、負極合材層１２１が塗工されている部位を、負極合材層塗工部１２０ｂという。一方、負極合材層１２１を有することなく、負極集電部材１２８のみからなる部位を、負極合材層未塗工部１２０ｃという。負極合材層未塗工部１２０ｃは、負極１２０の一方長辺に沿って、負極１２０の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この負極合材層未塗工部１２０ｃは、捲回されて渦巻き状をなし、捲回電極体１１０の軸線方向他方端部（図１及び図４において左端部）に位置している。
【００３４】
なお、本実施例１では、負極活物質１２７として、黒鉛を用いている。また、負極集電部材１２８（銅箔）は、厚さ１０μｍ、長さ（長手方向ＤＡの寸法）３３００ｍｍ、幅（幅方向ＤＢの寸法）６９ｍｍである。
【００３５】
セパレータ１５０は、ＰＰ（ポリプロピレン）／ＰＥ（ポリエチレン）／ＰＰ（ポリプロピレン）の３層からなる厚み２４μｍのセパレータである。このセパレータ１５０は、、正極１３０と負極１２０との間に介在して、これらを離間させている。セパレータ１５０には、リチウムイオンを有する非水電解液１６０を含浸させている。
【００３６】
非水電解液１６０は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを、体積比で３：３：４に調整した混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ6を添加した非水電解液である。なお、非水電解液１６０中のＬｉＰＦ6の濃度は、１ｍｏｌ／Ｌとしている。
【００３７】
さらに、本実施例１の二次電池１００では、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに配置された電流遮断素子１４０を有している（図１〜図３参照）。電流遮断素子１４０は、二次電池１００に電気的に直列に接続され、当該電流遮断素子１４０の温度が一定の電流遮断温度（本実施例１では、１００℃）に達すると当該電流遮断素子１４０を流れる電流を遮断することにより、二次電池１００に流れる電流を遮断する。これにより、通電（例えば、過充電）による捲回電極体１１０の過昇温を抑制する。
【００３８】
この電流遮断素子１４０は、素子本体部１４１と、第１端子部１４２と、第２端子部１４３とを有している（図１〜図３参照）。素子本体部１４１は、電気絶縁性を有する熱伝導接着剤により、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに接合されている。第１端子部１４２は、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに溶接されている。第２端子部１４３は、接続部材１７２を通じて、正極外部端子１７５に電気的に接続されている。
【００３９】
電流遮断素子１４０としては、温度型ＣＩＤ（Current Interrupt Device)、または、温度ヒューズを例示できる。電流遮断素子１４０は、自身の温度が一定の電流遮断温度（本実施例１では、１００℃）に達すると、素子本体部１４１の内部に位置する導体が溶融することで断線し、これによって自身を流れる電流を遮断する。これにより、二次電池１００に流れる電流を遮断する。
【００４０】
また、本実施例１の二次電池１００では、金属板（具体的には、アルミニウム板）からなるコ字形状の熱伝導体１７１が、電流遮断素子１４０が配置されているケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）を挟んで、電流遮断素子１４０と対向する位置でケース本体１８１の内部に配置されている（図２、図３参照）。なお、熱伝導体１７１の板厚は１ｍｍである。
【００４１】
具体的には、熱伝導体１７１は、捲回電極体１１０の正極１３０（具体的には、正極合材層未塗工部１３０ｃ）に溶接されている（図２、図３参照）。詳細には、熱伝導体１７１は、その一方端側（図２及び図３において左端側）に位置する第１接合部１７１ｂが、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃに接合されている。また、その他方端側（図２及び図３において右端側）に位置する第２接合部１７１ｃが、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合されている。
【００４２】
これにより、熱伝導体１７１を通じて、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとが熱的に接続されている。なお、熱伝導体１７１は電気伝導性も有するため、ケース本体１８１が、熱伝導体１７１を通じて、正極１３０と電気的に接続されることにもなる。
【００４３】
捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとが熱伝導体１７１を通じて熱的に接続されるため、捲回電極体１１０の熱は、熱伝導体１７１を通じて、効率よく、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達される。従って、本実施例１の二次電池１００では、捲回電極体１１０の熱を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（詳細には、第１側壁部１８１ｂを挟んで熱伝導体１７１に対向する部位）に配置された電流遮断素子１４０に、効率よく伝達することができる。これにより、捲回電極体１１０と電流遮断素子１４０との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子１４０によって、捲回電極体１１０の過昇温を適切に抑制することができる。
【００４４】
特に、本実施例１では、上述のように、熱伝導体１７１の一方端側（図２及び図３において左端側）に位置する第１接合部１７１ｂが、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃに接合されている。熱伝導体１７１は電気伝導性も有するため、熱伝導体１７１によって、正極１３０の電荷を集電することができる。すなわち、本実施例１では、熱伝導体１７１が、正極集電板を兼ねている。
【００４５】
これにより、熱伝導体１７１（正極集電板）により、捲回電極体１１０の熱を集約して第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達することができるので、捲回電極体１１０から第１側壁部１８１ｂへの熱伝導を、より一層効率よく行うことができる。また、熱伝導体１７１とは別に正極集電板を別途設ける場合に比べて、部品点数を削減できるので低コストにもなる。
【００４６】
また、実施例１の二次電池１００では、正極合材層未塗工部１３０ｃが、第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）の内面１８１ｇと対向している。従って、実施例１の二次電池１００では、第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）の内面１８１ｇに対向する正極合材層未塗工部１３０ｃに、熱伝導体１７１の一方端側に位置する第１接合部１７１ｂを接合し、他方端側に位置する第２接合部１７１ｃを、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合している。これによって、極めて短い熱伝導経路で、第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）の内面１８１ｇと捲回電極体１１０とが熱的に接続される。その結果、熱伝導体１７１を通じた捲回電極体１１０から第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）への熱伝導を、効率よく迅速に行うことができる。
【００４７】
なお、二次電池１００の正極側の電流経路は、正極外部端子１７５、接続部材１７２、電流遮断素子１４０、ケース本体１８１（第１側壁部１８１ｂ）、熱伝導体１７１、正極１３０の順になる。このようにして、電流遮断素子１４０は、二次電池１００に電気的に直列に接続されている。
また、本実施例１では、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂが、素子配置側壁部に相当する。
【００４８】
また、捲回電極体１１０の負極１２０（具体的には、負極合材層未塗工部１２０ｃ）には、金属からなる負極集電板１９１が溶接されている（図２参照）。負極集電板１９１は、接続部材１９６を通じて、負極外部端子１９５に電気的に接続されている。なお、負極集電板１９１は、蓋体１８２との間に電気絶縁性ゴム部材１９３を介在させることにより、蓋体１８２（電池ケース１８０）と電気的に絶縁している。また、負極外部端子１９５及び接続部材１９６は、蓋体１８２との間に電気絶縁性樹脂部材１９４を介在させることにより、蓋体１８２（電池ケース１８０）と電気的に絶縁している。
【００４９】
次に、実施例１にかかる二次電池１００の製造方法について説明する。
まず、正極１３０、負極１２０、及びセパレータ１５０を捲回した捲回電極体１１０を形成する。具体的には、まず、正極活物質１３７と、アセチレンブラック（導電材）と、ＰＴＦＥ（結着剤）と、ＣＭＣ（増粘剤）とを、重量比１００：５：４：１の割合で混合し、これに溶媒を混合して、正極スラリを作製した。次いで、この正極スラリを、正極集電部材１３８の表面（両面）に塗工し、乾燥させた後、プレス加工を施した。これにより、正極１３０を得た（図６参照）。
【００５０】
また、負極活物質１２７（黒鉛）とＳＢＲ（結着剤）とＣＭＣ（増粘剤）とを、重量比１００：１：１の割合で混合し、これに溶媒を混合して、負極スラリを作製した。次いで、この負極スラリを、銅箔からなる負極集電部材１２８の表面（両面）に塗工し、乾燥させた後、プレス加工を施した。これにより、負極１２０を得た（図５参照）。
その後、負極１２０と正極１３０との間にセパレータ１５０を介在させて、長手方向ＤＡに捲回し、捲回電極体１１０を形成する（図４参照）。
【００５１】
また、安全弁１８５及び注液孔１８６が設けられた蓋体１８２を用意する。そして、この蓋体１８２に、正極外部端子１７５及び接続部材１７６を固定する。具体的には、正極外部端子１７５のネジ部１７５ｂを接続部材１７６の一方の貫通孔に挿通させて、正極外部端子１７５及び接続部材１７６と蓋体１８２との間に電気絶縁性樹脂部材１７４を配置した状態で、カシメ部材１７７を、蓋体１８２の一方の貫通孔と接続部材１７６の他方の貫通孔に挿通させる。
【００５２】
この状態で、カシメ部材１７７を加締めることにより、接続部材１７６が、電気絶縁性樹脂部材１７４を挟んで蓋体１８２に固定されると共に、正極外部端子１７５が、電気絶縁性樹脂部材１７４と接続部材１７６との間で挟まれて固定される（図２参照）。
なお、カシメ部材１７７と蓋体１８２との間には、電気絶縁性ゴム部材１９３を配置している。
【００５３】
さらに、蓋体１８２に、負極集電板１９１、接続部材１９６、及び負極外部端子１９５を固定する。具体的には、負極外部端子１９５のネジ部１９５ｂを接続部材１９６の一方の貫通孔に挿通させて、負極外部端子１９５及び接続部材１９６と蓋体１８２との間に電気絶縁性樹脂部材１９４を配置した状態で、負極集電板１９１のカシメ部１９１ｂを、蓋体１８２の一方の貫通孔と接続部材１９６の他方の貫通孔に挿通させる。
【００５４】
この状態で、負極集電板１９１のカシメ部１９１ｂを加締めることにより、接続部材１９６が、電気絶縁性樹脂部材１９４を挟んで蓋体１８２に固定されると共に、負極外部端子１９５が、電気絶縁性樹脂部材１９４と接続部材１９６との間で挟まれて固定される（図２参照）。
なお、負極集電板１９１と蓋体１８２との間には、電気絶縁性ゴム部材１９３を配置している。
【００５５】
次いで、正極１３０（正極合材層未塗工部１３０ｃ）に、熱伝導体１７１を溶接する。さらに、負極１２０（負極合材層未塗工部１２０ｃ）に、負極集電板１９１を溶接する。これにより、蓋体１８２と捲回電極体１１０とが負極集電板１９１を通じて一体となる。なお、溶接方法としては、例えば、抵抗溶接や超音波溶接を用いることができる。
【００５６】
その後、負極集電板１９１及び熱伝導体１７１を溶接した捲回電極体１１０を、ケース本体１８１内に挿入すると共に、蓋体１８２によってケース本体１８１の開口１８１ｊを閉塞する。次いで、蓋体１８２とケース本体１８１とを全周溶接する。このとき、熱伝導体１７１の他方端側（図２及び図３において右端側）に位置する第２接合部１７１ｃが、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接触した状態となる。
【００５７】
次に、熱伝導体１７１の第２接合部１７１ｃをケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂに溶接する。具体的には、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（熱伝導体１７１の第２接合部１７１ｃと対向する部位）にエネルギービーム（例えば、レーザービーム）を照射して、熱伝導体１７１の第２接合部１７１ｃとケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとを溶接する。
【００５８】
次に、電流遮断素子１４０を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに配置する。具体的には、まず、電流遮断素子１４０の素子本体部１４１を、電気絶縁性を有する熱伝導接着剤により、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに接合する。なお、電流遮断素子１４０の素子本体部１４１は、第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）を挟んで、熱伝導体１７１の第２接合部１７１ｃと対向する位置に接合する。
【００５９】
その後、電流遮断素子１４０の第１端子部１４２を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに溶接する。さらに、電流遮断素子１４０の第２端子部１４３に、接続部材１７２の一方端部を溶接する。なお、接続部材１７２の他方端部は、正極外部端子１７５に接続しておく。
【００６０】
その後、注液孔１８６を通じて、非水電解液１６０をケース本体１８１内に注入する。次いで、注入した非水電解液１６０を、捲回電極体１１０の内部に含浸させる。その後、注液孔１８６を注液蓋１８７で封止して、本実施例１の二次電池１００が完成する。
【００６１】
（実施例２）
実施例２の二次電池２００は、実施例１の二次電池１００と比較して、熱伝導体（正極集電板）の形状が異なり、その他については同様である。
【００６２】
具体的には、本実施例２では、熱伝導体として、金属板（具体的には、アルミニウム板）からなるＬ字形状の熱伝導体２７１を用いている。この熱伝導体２７１は、電流遮断素子１４０が配置されているケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）を挟んで、電流遮断素子１４０と対向する位置でケース本体１８１の内部に配置されている（図７及び図８参照）。なお、熱伝導体２７１の板厚は１ｍｍである。
【００６３】
詳細には、熱伝導体２７１は、その一方端側（図７及び図８において左端側）に位置する挿入部２７１ｂが、捲回電極体１１０の内部に挿入されている。さらに、挿入部２７１ｂのうち、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃに囲まれた第１接合部２７１ｄが、正極合材層未塗工部１３０ｃに接合されている。また、熱伝導体２７１の他方端側（図７及び図８において右端側）に位置する第２接合部２７１ｃが、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合されている。これにより、熱伝導体２７１を通じて、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとが熱的に接続されている。
【００６４】
このため、捲回電極体１１０の熱は、熱伝導体２７１を通じて、効率よく、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達される。従って、本実施例２の二次電池２００では、捲回電極体１１０の熱を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（詳細には、第１側壁部１８１ｂを挟んで熱伝導体２７１に対向する部位）に配置された電流遮断素子１４０に、効率よく伝達することができる。これにより、捲回電極体１１０と電流遮断素子１４０との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子１４０によって、捲回電極体１１０の過昇温を適切に抑制することができる。
【００６５】
また、熱伝導体２７１の挿入部２７１ｂのうち、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃに囲まれた第１接合部２７１ｄが、正極合材層未塗工部１３０ｃに接合（溶接）されている。熱伝導体２７１は電気伝導性も有しているため、熱伝導体２７１によって、正極１３０の電荷を集電することができる。すなわち、本実施例２では、熱伝導体２７１が、正極集電板を兼ねている。
【００６６】
これにより、熱伝導体２７１（正極集電板）により、捲回電極体１１０の熱を集約して第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達することができるので、捲回電極体１１０から第１側壁部１８１ｂへの熱伝導を、より一層効率よく行うことができる。また、熱伝導体２７１とは別に正極集電板を別途設ける場合に比べて、部品点数を削減できるので低コストとなる。
【００６７】
また、熱伝導体２７１（正極集電板）の第２接合部２７１ｃが、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合（溶接）されているため、ケース本体１８１が、熱伝導体２７１を通じて、正極１３０と電気的に接続される。従って、二次電池２００の正極側の電流経路は、正極外部端子１７５、接続部材１７２、電流遮断素子１４０、ケース本体１８１（第１側壁部１８１ｂ）、熱伝導体２７１（正極集電板）、正極１３０の順になる。このようにして、電流遮断素子１４０は、二次電池２００に電気的に直列に接続されている。
【００６８】
（実施例３）
実施例３の二次電池３００は、実施例２の二次電池２００と比較して、熱伝導体（正極集電板）の板厚が異なり、その他については同様である。具体的には、熱伝導体２７１の板厚を０．５ｍｍとしている。
【００６９】
（変形例）
変形例の二次電池４００は、実施例２の二次電池２００と比較して、正極集電板及び正極の電流経路が異なり、その他についてはほぼ同様である。
【００７０】
具体的には、本変形例では、熱伝導体２７１とは別に、正極集電板４７１を別途設けている。具体的には、捲回電極体１１０の正極１３０（具体的には、正極合材層未塗工部１３０ｃ）には、金属からなる正極集電板４７１が溶接されている（図９及び図１０参照）。正極集電板４７１は、接続部材１７６を通じて、正極外部端子１７５に電気的に接続されている。
【００７１】
なお、正極集電板４７１は、蓋体１８２との間に電気絶縁性ゴム部材１７３を介在させることにより、蓋体１８２（電池ケース１８０）と電気的に絶縁している。また、正極外部端子１７５及び接続部材１７６は、蓋体１８２との間に電気絶縁性樹脂部材１７４を介在させることにより、蓋体１８２（電池ケース１８０）と電気的に絶縁している。また、正極外部端子１７５と接続部材１７６との間に、電気絶縁性樹脂からなる樹脂ワッシャー４８７，４８９及び樹脂スペーサー４８８を介在させることにより、正極外部端子１７５と接続部材１７６とを電気的に絶縁している。
【００７２】
また、本変形例では、電流遮断素子１４０の第１端子部１４２は、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに溶接されていない。具体的には、電流遮断素子１４０の第１端子部１４２は、実施例２と異なり、接続部材４７８を通じて、正極集電板４７１に電気的に接続されている。詳細には、接続部材４７８の一端部が電流遮断素子１４０の第１端子部１４２に溶接され（図９及び図１０参照）、接続部材４７８の他端部が正極集電板４７１のカシメ部４７１ｂにおいて正極集電板４７１に接続されている（図９参照）。これにより、電流遮断素子１４０の第１端子部１４２が、接続部材４７８を通じて、正極集電板４７１に電気的に接続されている。
【００７３】
なお、正極集電板４７１のカシメ部４７１ｂを、蓋体１８２の貫通孔と接続部材１７６の貫通孔と接続部材４７８の貫通孔に挿通させた状態で、カシメ部４７１ｂを加締めることにより、正極集電板４７１と接続部材１７６と接続部材４７８とが、蓋体１８２に固定される。但し、正極集電板４７１と蓋体１８２との間は、電気絶縁性ゴム部材１７３により電気的に絶縁している。また、接続部材１７６と蓋体１８２との間は、電気絶縁性樹脂部材１７４により電気的に絶縁している。
【００７４】
また、熱伝導体２７１の挿入部２７１ｂは、電気絶縁性の樹脂シート４７９により、捲回電極体１１０の正極合材層未塗工部１３０ｃと電気的に絶縁されている（図１０参照）。なお、熱伝導体２７１の挿入部２７１ｂと正極合材層塗工部１３０ｂとは、セパレータ１５０により電気的に絶縁されている。
【００７５】
本変形例でも、実施例２と同様に、熱伝導体２７１の一方端側（図９及び図１０において左端側）に位置する挿入部２７１ｂが捲回電極体１１０の内部に挿入され、他方端側（図９及び図１０において右端側）に位置する第２接合部２７１ｃがケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂの内面１８１ｇに接合されている。これにより、熱伝導体２７１を通じて、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとが熱的に接続される。
【００７６】
このため、捲回電極体１１０の熱は、熱伝導体２７１を通じて、効率よく、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達される。従って、本変形例の二次電池４００では、捲回電極体１１０の熱を、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（詳細には、第１側壁部１８１ｂを挟んで熱伝導体２７１に対向する部位）に配置された電流遮断素子１４０に、効率よく伝達することができる。これにより、捲回電極体１１０と電流遮断素子１４０との温度差を小さくすることができ、その結果、電流遮断素子１４０によって、捲回電極体１１０の過昇温を適切に抑制することができる。
【００７７】
なお、本変形例にかかる二次電池４００の正極側の電流経路は、正極外部端子１７５、接続部材１７２、電流遮断素子１４０、接続部材４７８、正極集電板４７１、正極１３０の順になる。このようにして、電流遮断素子１４０は、二次電池４００に電気的に直列に接続されている。
また、本変形例でも、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂが、素子配置側壁部に相当する。
【００７８】
（比較例）
比較例の二次電池５００は、変形例の二次電池４００と比較して、熱伝導体２７１を有していない点が異なり、その他については同様である（図１１及び図１２参照）。従って、本比較例の二次電池５００では、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂとを熱的に接続する熱伝導体が存在しない。
【００７９】
（電流遮断試験）
次に、実施例１〜３及び比較例の二次電池について、電流遮断試験を行った。具体的には、各二次電池をＳＯＣ０％の状態とし、４５℃の温度環境下で、２Ｃ（１０Ａ）の定電流で充電を行った。各二次電池の充電は、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されるまで継続して行われた。なお、各二次電池の定格容量は５Ａｈであるので、１Ｃ＝５Ａとなる。
【００８０】
本試験では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの、捲回電極体１１０の温度（中央部の温度）及び第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆの温度を測定した。この温度測定のため、各二次電池では、予め、捲回電極体１１０の内部（中央部）、及び、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（熱伝導体１７１と対向する位置）に、熱電対を配置している。本試験の結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
実施例１〜３及び比較例の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆ（電流遮断素子１４０の近傍）の温度は、いずれも１００℃であった。この結果より、いずれの二次電池でも、電流遮断素子１４０の温度が電流遮断温度（１００℃）に達したときに、適切に、電流遮断素子１４０を流れる電流を遮断することにより、二次電池１００に流れる電流を遮断したといえる。
【００８３】
ところが、比較例の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの捲回電極体１１０の温度が１４１℃となり、電流遮断素子１４０の電流遮断温度（１００℃）に対し４１℃も上回った。さらには、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断された後に、安全弁１８５が作動（開弁）し、電池内部から非水電解液１６０が噴出してしまった。この現象は、捲回電極体１１０の過昇温により、非水電解液１６０の気化が促進され、電池の内圧が安全弁１８５の作動圧（開弁圧）を上回ったために起こったと考えられる。
【００８４】
以上より、比較例の二次電池では、電流遮断素子１４０の温度が電流遮断温度（１００℃）に達し、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときには、捲回電極体１１０の温度が電流遮断温度よりも遙かに高い温度（１４１℃）にまで上昇してしまい、捲回電極体１１０の過昇温を防止することができなかったといえる。
【００８５】
これに対し、実施例１の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの捲回電極体１１０の温度が１１８℃となり、電流遮断素子１４０の電流遮断温度（１００℃）に対し１８℃だけ上回った。また、実施例１の二次電池では、安全弁１８５が作動（開弁）することはなかった。この結果より、実施例１の二次電池では、電流遮断素子１４０により、捲回電極体１１０の過昇温を適切に防止することができたといえる。
【００８６】
実施例２の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの捲回電極体１１０の温度が１０８℃となり、電流遮断素子１４０の電流遮断温度（１００℃）に対し８℃だけ上回った。実施例２の二次電池でも、安全弁１８５が作動（開弁）することはなかった。この結果より、実施例２の二次電池でも、電流遮断素子１４０により、捲回電極体１１０の過昇温を適切に防止することができたといえる。
【００８７】
実施例３の二次電池では、電流遮断素子１４０により充電電流が遮断されたときの捲回電極体１１０の温度が１１２℃となり、電流遮断素子１４０の電流遮断温度（１００℃）に対し１２℃だけ上回った。実施例３の二次電池でも、安全弁１８５が作動（開弁）することはなかった。この結果より、実施例３の二次電池でも、電流遮断素子１４０により、捲回電極体１１０の過昇温を適切に防止することができたといえる。
【００８８】
実施例１〜３において、電流遮断素子１４０により捲回電極体１１０の過昇温を適切に防止することができた理由は、実施例１〜３では、比較例と異なり、捲回電極体１１０とケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）とを熱的に接続する熱伝導体を有しているからであるといえる。
【００８９】
これにより、実施例１〜３の二次電池では、捲回電極体１１０の熱を、熱伝導体１７１，２７１を通じて、効率よく、ケース本体１８１の第１側壁部１８１ｂ（素子配置側壁部）に伝達し、第１側壁部１８１ｂの外面１８１ｆに配置された電流遮断素子１４０に、効率よく伝達することができたといえる。このため、実施例１〜３の二次電池では、捲回電極体１１０と電流遮断素子１４０との温度差を小さく（具体的には、１８℃以内）することができ、その結果、電流遮断素子１４０によって捲回電極体１１０の過昇温を適切に抑制することができたといえる。
【００９０】
以上において、本発明を実施例１〜３及び変形例に即して説明したが、本発明は上記実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９１】
１００，２００，３００，４００ 二次電池
１１０ 捲回電極体
１２０ 負極
１２０ｃ 負極合材層未塗工部
１２１ 負極合材層
１２７ 負極活物質
１３０ 正極
１３０ｃ 正極合材層未塗工部
１３１ 正極合材層
１３７ 正極活物質
１４０ 電流遮断素子
１５０ セパレータ
１７１，２７１ 熱伝導体
１７５ 正極外部端子
１８０ 電池ケース
１８１ ケース本体
１８１ｂ 第１側壁部（素子配置側壁部）
１８２ 蓋体
１８５ 安全弁
１８６ 注液孔
１８７ 注液蓋
１９５ 負極外部端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも正極及び負極を捲回した捲回電極体と、
開口を有する角形箱状をなし、上記捲回電極体を収容するケース本体と、
上記ケース本体の上記開口を閉塞する蓋体と、を備える
二次電池において、
上記ケース本体の側壁部の外面に配置された電流遮断素子であって、上記二次電池に電気的に直列に接続され、当該電流遮断素子の温度が一定の電流遮断温度に達すると当該電流遮断素子を流れる電流を遮断することにより、上記二次電池に流れる電流を遮断する電流遮断素子と、
上記電流遮断素子が配置されている上記ケース本体の上記側壁部である素子配置側壁部を挟んで、上記電流遮断素子と対向する位置で上記ケース本体内部に配置された熱伝導体であって、上記素子配置側壁部の内面と上記捲回電極体とを熱的に接続する熱伝導体と、を備える
二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池であって、
前記熱伝導体は、その一方端側が前記捲回電極体に接合され、その他方端側が前記素子配置側壁部の内面に接合されてなる
二次電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の二次電池であって、
前記熱伝導体は、その一方端側が前記捲回電極体の内部に挿入され、その他方端側が前記素子配置側壁部の内面に接合されてなる
二次電池。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の二次電池であって、
前記熱伝導体は、前記正極または前記負極の電荷を集電する集電板である
二次電池。
【請求項１】
少なくとも正極及び負極を捲回した捲回電極体と、
開口を有する角形箱状をなし、上記捲回電極体を収容するケース本体と、
上記ケース本体の上記開口を閉塞する蓋体と、を備える
二次電池において、
上記ケース本体の側壁部の外面に配置された電流遮断素子であって、上記二次電池に電気的に直列に接続され、当該電流遮断素子の温度が一定の電流遮断温度に達すると当該電流遮断素子を流れる電流を遮断することにより、上記二次電池に流れる電流を遮断する電流遮断素子と、
上記電流遮断素子が配置されている上記ケース本体の上記側壁部である素子配置側壁部を挟んで、上記電流遮断素子と対向する位置で上記ケース本体内部に配置された熱伝導体であって、上記素子配置側壁部の内面と上記捲回電極体とを熱的に接続する熱伝導体と、を備える
二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池であって、
前記熱伝導体は、その一方端側が前記捲回電極体に接合され、その他方端側が前記素子配置側壁部の内面に接合されてなる
二次電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の二次電池であって、
前記熱伝導体は、その一方端側が前記捲回電極体の内部に挿入され、その他方端側が前記素子配置側壁部の内面に接合されてなる
二次電池。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の二次電池であって、
前記熱伝導体は、前記正極または前記負極の電荷を集電する集電板である
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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−５８３６８（Ｐ２０１３−５８３６８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５６３３（Ｐ２０１１−１９５６３３）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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