電池端子機能を有する安全素子、電池及び組電池
【課題】電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる電池端子機能を有する安全素子を提供する。
【解決手段】電池１０の正極板と電気的に接続される端子２０２を備える電池端子機能を有する正極安全素子２００であって、発電要素１２０の正極板と端子２０２との間に配置され、正極安全素子２００が電池１０の本体部１００の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して当該正極板と端子２０２とを絶縁させる低融点部材２０４を備える。
【解決手段】電池１０の正極板と電気的に接続される端子２０２を備える電池端子機能を有する正極安全素子２００であって、発電要素１２０の正極板と端子２０２との間に配置され、正極安全素子２００が電池１０の本体部１００の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して当該正極板と端子２０２とを絶縁させる低融点部材２０４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池もしくは組電池に電気的に接続される電池端子機能を有する安全素子、当該安全素子を備える電池または組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的な環境問題への取り組みとして、自動車の電動化が加速している。このような流れの一環として、従来のガソリン自動車からハイブリッド自動車または電気自動車等の次世代自動車への転換が推進されている。このような次世代自動車用の電池には、高いエネルギー密度を持つとともに、安全性の高い電池が求められている。
【０００３】
しかし、このような高いエネルギー密度を持つ電池においては、過充電、異物による内部短絡、外部短絡による過剰な大電流放電などにより、電池が異常な発熱を起こす不具合事象に至る場合もありうる。このような不具合事象による影響を最小限にするためには、異常な状態となった電池及びその近傍の電池への電流を遮断することが必要である。
【０００４】
このため、従来、過充電などによる電池内部の過度の温度上昇に対して、当該温度上昇を感知して電流を遮断する電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電池では、電池内部の異常温度上昇時に、電池内の温度感知部材から溶融部材に熱輸送され、当該溶融部材が溶融することによりバネのタガが外れ、端子と電極との接続部材を移動させることで、給電回路が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、上記従来の電池では、電池内部の温度が過度に上昇した場合において、電流を遮断するための構造が複雑であるという問題がある。
【０００７】
つまり、上記従来の電池では、温度感知部材から溶融部材に熱を伝達し、溶融部材が溶融することで、端子と電極との接続部材をバネの付勢力で移動させ、電流を遮断する構成であるため、構造が非常に複雑である。そして、当該電池内の構造が複雑であれば、電池の小型化が困難であり、また、コストが増加したり、電流を遮断した後に再短絡を招いたりするおそれもある。さらに、上記構成では、接続部を低抵抗にすることが困難であるため、高い入出力特性が求められる自動車用の電池には適さないという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電池や組電池の場合には、当該電池が異常に発熱した場合や周囲の電池の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で当該電池及びその近傍の電池の電流を遮断することができる電池端子機能を有する安全素子、電池及び組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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電池端子機能を有する安全素子は、電池の正極板または負極板と電気的に接続される端子を備える電池端子機能を有する安全素子であって、前記正極板または負極板と前記端子との間に配置され、前記安全素子が前記電池の本体部の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して前記正極板または負極板と前記端子とを絶縁させる低融点部材を備える。
【００１０】
つまり、当該電池端子機能を有する安全素子は、電池の正極板または負極板と安全素子に備えられた端子とが電気的に接続されるとともに、電池内部の温度の過度な上昇に付随して安全素子の温度が上昇するように、電池本体の近傍、さらに言えば電池電極の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して正極板または負極板と安全素子の端子とを絶縁させる低融点部材を備える。
【００１１】
これによれば、安全素子の温度が所定温度以下では、正極板または負極板と安全素子の端子とは電気的に接続されているが、安全素子が所定温度以上になると、安全素子に備えられた低融点部材が融解することによって、安全素子内の電気的接続が遮断され、正極板または負極板と安全素子の端子とが電気的に遮断され絶縁される。つまり、電池端子機能を有する安全素子は、正極板または負極板と安全素子の端子とを電気的に接続する低融点部材を備えている構成であり、構造が簡易である。また、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材が所定温度以上の温度になることで融解して、当該正極板または負極板と当該安全素子の端子とを絶縁させる。これにより、当該電池端子機能を有する安全素子は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【００１２】
このように電流を遮断することで、過充電、外部短絡による過剰な大電流放電などの不具合事象にも効果を発揮する。また、異物による内部短絡の場合には本安全素子によって直ちに電池を安全化することは困難ではあるが、本安全素子が作用することによって電池間の接続が遮断されるため、不具合事象のある電池からの異常発熱によって周囲の電池に安全素子を介して伝熱することを防止できる。さらに、組電池の場合には、周囲の電池で当該不具合事象やその他の異変が生じた際にも、それらの事象が周りに連鎖することを抑制し、組電池の安全を確保することができる。例えば、何らかの要因で組電池中の電池が機能しなくなり、その周囲の電池に電流が集中し、電池が過剰に発熱する事態が発生したとしても、その電池の電流を遮断することで、当該組電池の安全を確保することができる。
【００１３】
また、好ましくは、さらに、前記低融点部材が融解することにより前記正極板または負極板と前記端子とが絶縁された後に、再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部を備える。
【００１４】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材の融解によって、正極板または負極板と安全素子の端子とが電気的に遮断され絶縁された後に、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を吸収する融解物吸収部であり、前記融解物吸収部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を吸収することにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する。
【００１６】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材が配置されている位置の近傍に融解物吸収部を配置するという簡易な構造で、正極板または負極板と安全素子の端子とが電気的に遮断され絶縁された状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、当該電池端子機能を有する安全素子は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【００１７】
また、好ましくは、前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を溜める空間が形成された溜部であり、前記溜部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を溜めることにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する。
【００１８】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材の近傍に溜部を形成するという簡易な構造で、正極板または負極板と安全素子の端子とが電気的に遮断され絶縁された状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００１９】
また、好ましくは、前記再短絡防止部は、前記低融点部材が配置される空間を仕切る仕切部であり、前記仕切部は、前記低融点部材が融解した際に、仕切った空間に前記低融点部材の融解物を保持させることにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する。
【００２０】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材の周囲に仕切部を配置するという簡易な構造で、正極板または負極板と安全素子の端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００２１】
また、好ましくは、前記仕切部は、前記低融点部材の断面形状よりも小さい孔が形成された弾性部材であり、前記低融点部材は、前記仕切部の当該孔に挿入されて配置される。
【００２２】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材が融解しても、その融解物が仕切部の孔から落下するのを抑制し、当該仕切部で仕切った空間に保持させることができる。これにより、当該電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材によって電流を遮断した後に、正極板または負極板と安全素子の端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００２３】
また、好ましくは、前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を前記電池端子機能を有する安全素子の外方へ排出する排出部であり、前記排出部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を前記電池端子機能を有する安全素子の外方へ排出することにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する。
【００２４】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材の近傍に当該融解物を排出する孔を形成するという簡易な構造で、正極板または負極板と安全素子の端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００２５】
また、好ましくは、さらに、前記電池の本体部と機械的に接合される接合部を備える。
【００２６】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、電池の本体部とは別体で構成され、備えられた接合部により当該本体部と機械的に接合される。ここで、電池の本体部と当該安全素子とを一体に形成する場合、当該安全素子を製造した後に、当該安全素子と当該本体部とを溶接するなど当該安全素子に熱がかかるような工程が必要となることから、当該安全素子の低融点部材が融解してしまうおそれがある。このため、当該安全素子と当該本体部とを別体で構成し、当該安全素子と当該本体部とを、かしめ接合など機械的に接合することで、当該安全素子の低融点部材が融解するのを防ぐことができる。
【００２７】
また、好ましくは、前記接合部は、前記電池の本体部とネジ締めにより接合される。
【００２８】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、電池の本体部の一部である電池電極（電池電極端子）とネジ締めにより接合される。これにより、当該安全素子と当該本体部とを別体で構成し、当該安全素子と当該本体部とを接合する場合であっても、接合時に熱がかかることがなく、当該安全素子の低融点部材が融解するのを防ぐことができる。
【００２９】
また、好ましくは、さらに、前記低融点部材を覆う断熱性の部材を備える。
【００３０】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、断熱材を備えており、当該断熱材は、ハウジングの外壁の周囲に配置される、あるいは、ハウジングの構成部材とすることにより、電池内部から低融点部材へと伝えられた熱がハウジングから外部に放熱されることを防止する。これにより、電池端子機能を有する安全素子は、電池内部から当該安全素子への伝熱により電池温度との差がより少ない状態で低融点部材を加熱する事が可能となるため、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、より精度よく低融点部材が融解し、電流を遮断することができる。
【００３１】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電池は、正極側及び負極側の少なくとも一方に、電池端子機能を有する安全素子を備える。
【００３２】
これによれば、電池は、正極側及び負極側の少なくとも一方に、低融点部材を有する電池端子機能を有する安全素子を備えている。これにより、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板または負極板と安全素子の端子とを絶縁させる。これにより、当該電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【００３３】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電池は、正極側及び負極側の少なくとも一方に配置された電池端子機能を有する安全素子と、前記電池端子機能を有する安全素子から排出される前記低融点部材の融解物を溜めるプールとを備える。
【００３４】
これによれば、電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板または負極板と安全素子の端子とを絶縁させる。また、当該電池は、低融点部材の近傍に当該融解物を排出する孔を形成するとともに、排出された当該融解物を溜めるプールを備えるという簡易な構造で、当該電池電極と当該安全素子の端子との絶縁状態を維持し、当該電池電極と当該安全素子の端子とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、当該電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断し、また、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【００３５】
なお、本発明は、このような電池端子機能を有する安全素子または電池として実現することができるだけでなく、当該電池を少なくとも１つ備えた組電池として実現することもできる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によると、リチウムイオン電池などの電池の電池端子機能を有する安全素子において、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池の外観を模式的に示す斜示図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電池の内部の構造を模式的に示す斜示図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る融解物吸収部材の機能を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子の構成を説明するための図である。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子が備える仕切部材の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施の形態５に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施の形態５に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の実施の形態５に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の実施の形態６に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施の形態６に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施の形態６に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態７に係る正極安全素子及び電池の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００３９】
（実施の形態１）
まず、電池１０の構成について、説明する。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態１に係る電池１０の外観を模式的に示す斜示図である。
【００４１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電池１０の内部の構造を模式的に示す斜示図である。
【００４２】
電池１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。つまり、電池１０は、例えば、正極がコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物、負極が炭素材料の二次電池である。なお、電池１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池、または乾電池などの一次電池であってもよい。
【００４３】
まず、図１に示すように、電池１０は、本体部１００と、正極安全素子２００と、負極安全素子３００とを備えている。また、図２に示すように、本体部１００の内方には、発電要素１２０と、正極集電部材１３０と、負極集電部材１４０とが配置されている。なお、電池１０の本体部１００の内部には電解液などの液体が封入されるが、当該液体の図示は省略する。
【００４４】
本体部１００は、発電要素１２０、正極集電部材１３０及び負極集電部材１４０を内部に備える矩形箱状の部材であり、矩形状のふた板１１０を備えている。つまり、本体部１００は、金属からなる矩形筒状で底を備える筐体本体である電池容器１０１と、当該筐体本体の開口を閉塞する金属製のふた板１１０とで構成されている。なお、電池容器１０１は、発電要素１２０等を内部に収容後、ふた板１１０と筐体本体とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。
【００４５】
発電要素１２０は、詳細な図示は省略するが、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。負極板は、銅箔からなる長尺帯状の負極集電体シートの表面に負極活物質層が形成されたものである。正極板は、アルミニウム箔からなる長尺帯状の正極集電体シートの表面に正極活物質層が形成されたものである。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。そして、発電要素１２０は、負極板と正極板との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものを全体が長円形状となるように巻き回されて形成されている。
【００４６】
正極集電部材１３０は、発電要素１２０の正極板と電池容器１０１の側壁との間に配置され、正極（正極端子）と発電要素１２０の正極板とを電気的に接続する導電性と剛性とを備えた部材である。つまり、正極集電部材１３０は、正極端子と発電要素１２０の正極板とを結ぶ部材である。また、負極集電部材１４０は、発電要素１２０の負極板と電池容器１０１の側壁との間に配置され、負極（負極端子）と発電要素１２０の負極板とを電気的に接続する導電性と剛性とを備えた部材である。つまり、負極集電部材１４０は、負極（負極端子）と発電要素１２０の負極板とを結ぶ部材である。
【００４７】
正極安全素子２００は、正極（正極端子）に電気的に接続された電池端子機能を有する安全素子であり、負極安全素子３００は、負極（負極端子）に電気的に接続された負極の電池端子機能を有する安全素子である。つまり、正極安全素子２００及び負極安全素子３００は、発電要素１２０に蓄えられている電気を本体部１００の外部空間に導出し、また、発電要素１２０に電気を蓄えるために本体部１００の内部空間に電気を導入するための端子部であり、電流を遮断する機能も有する。この正極安全素子２００及び負極安全素子３００の構成の詳細な説明については、後述する。
【００４８】
次に、正極安全素子２００の構成について、詳細に説明する。なお、負極安全素子３００の構成についても、正極安全素子２００の構成と同様であるため、負極安全素子３００の構成の詳細な説明は、省略する。
【００４９】
図３は、本発明の実施の形態１に係る正極安全素子２００の構成を示す図である。具体的には、同図は、図２に示された電池１０の正極安全素子２００の部分を縦方向に切断した場合の断面図である。
【００５０】
同図に示すように、正極安全素子２００は、本体部１００のふた板１１０から突出した正極１１２に着脱可能に接続される構成になっている。具体的には、正極安全素子２００は、第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４、融解物吸収部材２０５、ハウジング２０６及び接合部２０７を備えている。
【００５１】
第一導電性部材２０１は、正極１１２に当接することで、正極１１２と電気的に接続される導電性の部材である。つまり、第一導電性部材２０１は、正極１１２及び正極集電部材１３０を介して、発電要素１２０の正極板に電気的に接続される。なお、第一導電性部材２０１は、ふた板１１０とは絶縁されている。
【００５２】
端子２０２は、発電要素１２０の正極板に、電気的に接続される端子である。具体的には、端子２０２は、正極集電部材１３０、正極１１２、第一導電性部材２０１、後述の低融点部材２０４及び後述の第二導電性部材２０３を介して、発電要素１２０の正極板に電気的に接続される。
【００５３】
第二導電性部材２０３は、端子２０２に電気的に接続された導電性の部材である。具体的には、第二導電性部材２０３は、ネジ孔が形成された金属板であり、第二導電性部材２０３に端子２０２がネジ込まれることによって、第二導電性部材２０３に端子２０２が接続されている。
【００５４】
低融点部材２０４は、発電要素１２０の正極板と端子２０２との間に配置され、正極安全素子２００が電池１０の本体部１００の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して当該正極板と端子２０２とを絶縁させる部材である。
【００５５】
具体的には、低融点部材２０４は、発電要素１２０の正極板または当該正極板に電気的に接続された第一導電性部材２０１に当接するとともに、端子２０２または端子２０２に電気的に接続された第二導電性部材２０３に当接することで、当該正極板と端子２０２とを電気的に接続する導電性の部材である。同図では、低融点部材２０４は、第一導電性部材２０１に当接するとともに、第二導電性部材２０３に当接することで、正極安全素子２００が本体部１００に接続された状態で、発電要素１２０の正極板と端子２０２とを電気的に接続する。
【００５６】
また、低融点部材２０４は、所定温度以上の温度で融解して当該正極板と端子２０２とを絶縁させる機能を有している。つまり、電池１０への過充電などの異常時に熱が発生し、当該熱が正極集電部材１３０及び第一導電性部材２０１を通じて低融点部材２０４に伝わることで、低融点部材２０４が融解し、発電要素１２０の正極板と端子２０２との接続が物理的に遮断される。この結果、電池１０への外部からのエネルギー供給（充電）を停止させることができる。
【００５７】
ここで、上記の所定温度は、電池１０の内部で異常温度上昇が生じた場合に発電要素１２０のセパレータが融解する前に低融点部材２０４が融解するように設定されるのが好ましい。つまり、当該所定温度は、当該セパレータが融解する温度に、低融点部材２０４に電流が流れることで発生するジュール熱による温度上昇を加味して設定される。
【００５８】
具体的には、低融点部材２０４は、７０〜１５０度で溶解する合金であるのが好ましく、一例として、はんだ（低温はんだ）が挙げられる。なお、低融点部材２０４には、塩酸などのフラックス剤が混合または塗布されていてもよい。これにより、低融点部材２０４が融解した場合に、融解物の表面張力を低下させ、発電要素１２０の正極板と端子２０２との接続を容易に遮断させることができる。
【００５９】
融解物吸収部材２０５は、低融点部材２０４の融解物を吸収する部材であり、第一導電性部材２０１に接続されている。具体的には、低融点部材２０４がはんだの場合には、融解物吸収部材２０５は、はんだの溶融物を吸収するはんだ吸い取り線である。なお、融解物吸収部材２０５は、はんだ吸い取り線には限定されない。
【００６０】
図４は、本発明の実施の形態１に係る融解物吸収部材２０５の機能を説明するための図である。
【００６１】
同図の（ａ）に示すように、通常状態であれば、低融点部材２０４は融解されずに、発電要素１２０の正極板と端子２０２とが電気的に接続されている。これに対し、電池１０の内部で過度の温度上昇が生じた場合には、低融点部材２０４が所定温度以上になり、融解する。
【００６２】
この場合、同図の（ｂ）に示すように、融解物吸収部材２０５は、低融点部材２０４が融解した際に低融点部材２０４の融解物２０４ａを吸収することにより、発電要素１２０の正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、当該正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【００６３】
つまり、融解物吸収部材２０５は、低融点部材２０４が融解することにより正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部としての機能を有する。
【００６４】
このように、正極安全素子２００は、このような融解物吸収部材２０５を備えることで、正極板と端子２０２との再接続を確実に防止し、また、電池１０の設置方向に依存せず、電池性能に影響を与えず、温度や振動などのその他の使用環境への耐性を有し、コストの増加を招かない構造を実現することができる。さらに、正極安全素子２００は、正極板と端子２０２とが直列に接続されているため、電池の通常使用時においては抵抗が小さく、大電流通電時にも正極安全素子２００の発熱による電流ロスを少なくすることができる。
【００６５】
図３に戻り、接合部２０７は、本体部１００と機械的に接合される部位である。つまり、接合部２０７は、正極安全素子２００を本体部１００に取り付けるための取付部材として機能する。具体的には、接合部２０７は、ネジ穴が形成されており、ネジ山が形成された正極１１２とネジ締めにより接合される。なお、接合部２０７は、かしめ接合によって本体部１００と接合されることにしてもよい。
【００６６】
ハウジング２０６は、正極安全素子２００のハウジングである。具体的には、ハウジング２０６は、第一導電性部材２０１、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び融解物吸収部材２０５を覆う絶縁性と断熱性とを備えた囲いである。つまり、ハウジング２０６を介しては、第一導電性部材２０１と第二導電性部材２０３とは電気的に導通されていないため、低融点部材２０４の融解によって第一導電性部材２０１と第二導電性部材２０３とを絶縁することができる。
【００６７】
また、ハウジング２０６は、正極安全素子２００を本体部１００にネジ締めする際に、当該ネジ締めが容易なように、少なくとも一対の平行な側壁を有している。ここでは、ハウジング２０６は、図１または図２に示したように、前後には１対の平行な側壁を備え、左右には１対の円弧形状の側壁を有している。
【００６８】
なお、ハウジング２０６には、正極安全素子２００を本体部１００にネジ締めすることができる程度の強度が必要であるため、低融点部材２０４の融解によって第一導電性部材２０１と第二導電性部材２０３とを絶縁することができるのであれば、ハウジング２０６の全部が絶縁性の材料で形成されていなくともよく、一部が金属などの導電性部材で構成されていてもよい。
【００６９】
また、ハウジング２０６の材質は特に限定されないが、絶縁性、耐熱性、断熱性、耐久性、加工性等を考慮して選択することが好ましい。
【００７０】
具体的には、ハウジング２０６の材質としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレンポリ四フッ化エチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ナイロン、フェノール樹脂等が挙げられる。
【００７１】
また、ハウジング２０６は周囲が断熱材で覆われており、電池内部から安全素子に伝わった熱が、ハウジング２０６から外部に放熱されるのを防ぐことで、電池温度との差がより少ない状態で低融点部材を加熱する事が可能となるため、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、より精度よく低融点部材が融解し、電流を遮断することができる。
【００７２】
なお、ハウジング２０６自体が断熱材を含有する材質で構成されていてもよい。
【００７３】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る正極安全素子２００によれば、正極板または正極板に電気的に接続された第一導電性部材２０１に当接するとともに、端子２０２または端子２０２に電気的に接続された第二導電性部材２０３に当接することで、正極板と端子２０２とを電気的に接続する導電性の部材であって、所定温度以上の温度で融解して正極板と端子２０２とを絶縁させる低融点部材２０４を備えている。つまり、正極安全素子２００は、正極板と端子２０２とを電気的に接続する低融点部材２０４を備えている構成であり、構造が簡易である。また、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板と端子２０２とを絶縁させる。これにより、正極安全素子２００は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【００７４】
このように、正極安全素子２００によって電流を遮断することで、過充電、異物による内部短絡、外部短絡による過剰な大電流放電などの不具合事象にも効果を発揮する。また、組電池の場合には、周囲の電池で当該不具合事象やその他の異変が生じた際にも、それらの事象が周りに連鎖することを抑制し、組電池の安全を確保することができる。例えば、何らかの要因で組電池中の電池が機能しなくなり、その周囲の電池に電流が集中し、電池が過剰に発熱する事態が発生したとしても、正極安全素子２００によってその電池の電流を遮断することで、当該組電池の安全を確保することができる。
【００７５】
また、正極安全素子２００は、低融点部材２０４の融解によって正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部を備えている。これにより、正極安全素子２００は、電流の遮断を維持し、電池内部の温度が再度上昇するのを抑えることができる。
【００７６】
また、再短絡防止部は、低融点部材２０４の融解物を吸収する融解物吸収部材２０５である。つまり、正極安全素子２００は、低融点部材２０４が配置されている位置に融解物吸収部材２０５を配置するという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、正極安全素子２００は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【００７７】
また、正極安全素子２００は、本体部１００とは別体で構成され、本体部１００と機械的に接合される。ここで、本体部１００と正極安全素子２００とを一体に形成する場合、正極安全素子２００を製造した後に、正極安全素子２００と本体部１００とを溶接するなど正極安全素子２００に熱がかかるような工程が必要となることから、正極安全素子２００の低融点部材２０４が融解してしまうおそれがある。このため、正極安全素子２００と本体部１００とを別体で構成し、正極安全素子２００と本体部１００とをかしめ接合など機械的に接合することで、正極安全素子２００の低融点部材２０４が融解するのを防ぐことができる。
【００７８】
また、正極安全素子２００を製造し、従来の電池の端子に当該正極安全素子２００を取り付けることで、電池１０を実現することができるため、製造が容易であり、コストの増加も抑えることができる。
【００７９】
また、正極安全素子２００は、本体部１００とネジ締めにより接合される。これにより、正極安全素子２００と本体部１００とを別体で構成し、両者を接合する場合であっても、耐振動性及び耐衝撃性に優れた電池１０を構成することができる。
【００８０】
また、本発明の実施の形態１に係る電池１０によれば、正極側及び負極側の少なくとも一方に、低融点部材２０４を有する安全素子２００を備えている。ここで、低融点部材２０４は、正極板または正極板に電気的に接続された第一導電性部材２０１に当接するとともに、端子２０２または端子２０２に電気的に接続された第二導電性部材２０３に当接することで、正極板と端子２０２とを電気的に接続する導電性の部材であって、所定温度以上の温度で融解して正極板と端子２０２とを絶縁させる部材である。つまり、電池１０は、正極板と端子２０２とを電気的に接続する低融点部材２０４を備えている構成であり、構造が簡易である。また、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板と端子２０２とを絶縁させる。これにより、電池１０は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【００８１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を吸収する融解物吸収部材２０５を有していることとした。しかし、本実施の形態２では、正極安全素子は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を溜める空間が形成された溜部を有している。
【００８２】
図５は、本発明の実施の形態２に係る正極安全素子２１０の構成を示す図である。
【００８３】
同図の（ａ）に示すように、正極安全素子２１０は、図３に示された第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７と、ハウジング２１１と、スペーサ２１２及び２１３とを備えている。なお、第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７については、図３で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８４】
ハウジング２１１は、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及びスペーサ２１２及び２１３を覆う絶縁性の囲いであり、二重構造になっている。具体的には、ハウジング２１１は、低融点部材２０４の融解物を溜める空間が形成された溜部２１１ａ及び２１１ｂと、溜部２１１ａ及び２１１ｂに当該融解物を流し込むための孔部２１１ｃ及び２１１ｄとを有している。
【００８５】
スペーサ２１２及び２１３は、孔部２１１ｃ及び２１１ｄに当該融解物を案内するための絶縁性の部材である。
【００８６】
具体的には、同図の（ａ）に示すように、通常状態であれば、低融点部材２０４は融解されずに、発電要素１２０の正極板と端子２０２とが電気的に接続されている。これに対し、電池１０の内部で異常温度上昇が生じた場合には、低融点部材２０４が所定温度以上になり、融解する。
【００８７】
この場合、同図の（ｂ）に示すように、低融点部材２０４の融解物２０４ｂがスペーサ２１２に案内されて、孔部２１１ｃを通じて溜部２１１ａに流し込まれる。このようにして、溜部２１１ａは、低融点部材２０４が融解した際に低融点部材２０４の融解物２０４ｂを溜めることにより、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【００８８】
また、電池１０が上下反対に設置されていた場合には、低融点部材２０４の融解物２０４ｂがスペーサ２１３に案内されて、孔部２１１ｄを通じて溜部２１１ｂに流し込まれることになる。このようにして、溜部２１１ｂは、低融点部材２０４が融解した際に低融点部材２０４の融解物２０４ｂを溜めることにより、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【００８９】
つまり、溜部２１１ａ及び２１１ｂは、低融点部材２０４が融解することにより正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部としての機能を有する。
【００９０】
以上のように、本発明の実施の形態２に係る正極安全素子２１０によれば、低融点部材２０４の融解物を溜める空間が形成された溜部２１１ａ及び２１１ｂが、再短絡防止部として機能する。つまり、正極安全素子２１０は、低融点部材２０４の近傍に溜部２１１ａ及び２１１ｂを形成するという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、当該正極安全素子２１０は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【００９１】
また、正極安全素子２１０は、このような溜部２１１ａ及び２１１ｂを備えることで、電池１０の設置方向に依存せず、電池性能に影響を与えず、温度や振動などのその他の使用環境への耐性を有し、また、コストの増加を招かない構造を実現することができる。
【００９２】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を吸収する融解物吸収部材２０５を有していることとした。しかし、本実施の形態３では、正極安全素子は、再短絡防止部として、低融点部材が配置される空間を仕切る仕切部を有している。
【００９３】
図６は、本発明の実施の形態３に係る正極安全素子２２０の構成を示す図である。
【００９４】
同図の（ａ）に示すように、正極安全素子２２０は、図３に示された第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７と、ハウジング２２１と、仕切部２２２とを備えている。なお、第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７については、図３で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９５】
ハウジング２２１は、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び仕切部２２２を覆う絶縁性の囲いである。具体的には、ハウジング２２１には、仕切部２２２が落下しないように、内面に仕切部２２２が固定されている。
【００９６】
仕切部２２２は、低融点部材２０４が配置される空間を仕切る絶縁性の部材であり、中心に孔が形成された複数の円盤状の部材から構成されている。なお、当該孔の形状及び大きさは、低融点部材２０４の断面形状に対応した形状及び大きさである。つまり、仕切部２２２は、それぞれの円盤状の部材の中心に形成された孔に低融点部材２０４が挿入されて、配置されている。なお、仕切部２２２は、１枚の円盤状の部材から構成されていてもよい。
【００９７】
具体的には、同図の（ａ）に示すように、通常状態であれば、低融点部材２０４は融解されずに、発電要素１２０の正極板と端子２０２とが電気的に接続されている。これに対し、電池１０の内部で異常温度上昇が生じた場合には、低融点部材２０４が所定温度以上になり、融解する。
【００９８】
この場合、同図の（ｂ）に示すように、仕切部２２２は、低融点部材２０４が融解した際に、仕切った空間に低融点部材２０４の融解物２０４ｃを分散させることにより、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【００９９】
つまり、仕切部２２２は、低融点部材２０４が融解することにより正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部としての機能を有する。
【０１００】
以上のように、本発明の実施の形態３に係る正極安全素子２２０によれば、低融点部材２０４が配置される空間を仕切る仕切部２２２が再短絡防止部として機能する。つまり、正極安全素子２２０は、低融点部材２０４の周囲に仕切部２２２を配置するという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、正極安全素子２２０は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【０１０１】
（実施の形態３の変形例）
次に、本発明の実施の形態３の変形例について説明する。上記実施の形態３では、正極安全素子２２０は、低融点部材２０４の断面形状に対応した形状及び大きさの孔が形成された仕切部２２２を有していることとした。しかし、本変形例では、正極安全素子は、低融点部材２０４の断面形状よりも小さい孔が形成された仕切部を有している。
【０１０２】
図７Ａは、本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子２２０ａの構成を説明するための図である。
【０１０３】
また、図７Ｂは、本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子２２０ａが備える仕切部２２２ａの構成を示す図である。
【０１０４】
まず、図７Ａに示すように、正極安全素子２２０ａは、図６に示された実施の形態３における仕切部２２２に代えて、仕切部２２２ａを備えている。つまり、正極安全素子２２０ａは、仕切部２２２ａが有する複数の円盤状部材それぞれに形成された孔に、低融点部材２０４が挿入されて配置されることで、構成される。
【０１０５】
ここで、図７Ｂに示すように、仕切部２２２ａは、低融点部材２０４の断面形状よりも小さい孔が形成された弾性部材である。具体的には、仕切部２２２ａは、中心とは異なる位置に低融点部材２０４の断面形状よりも小さい孔部２２２ｂを有し、孔部２２２ｂから放射状に切れ込み部２２２ｃ（同図では４本の切れ込み）が形成されている。
【０１０６】
そして、図７Ａに示すように、仕切部２２２ａは、同図の上方から見た場合に、それぞれの円盤状部材に形成された孔部２２２ｂがずれた位置に配置されるように、ハウジング２２１に固定される。
【０１０７】
また、図７Ｂに示すように、仕切部２２２ａは、孔部２２２ｂの周りのコーティング領域２２２ｄに撥性コーティングが施されており、このコーティング領域２２２ｄで低融点部材２０４の融解物をはじくことができる。
【０１０８】
以上のように、本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子２２０ａによれば、仕切部２２２ａは、低融点部材２０４の断面形状よりも小さい孔部２２２ｂが形成された弾性部材であり、低融点部材２０４は、仕切部２２２ａの孔部２２２ｂに挿入されて配置されている。つまり、低融点部材２０４が融解しても、その融解物が仕切部２２２ａの孔部２２２ｂから落下するのを抑制し、当該融解物を、仕切部２２２ａで仕切った空間に分散させることができる。これにより、正極安全素子２２０ａは、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再短絡されるのを防止することができる。
【０１０９】
また、仕切部２２２ａは、中心とは異なる位置に孔部２２２ｂを有し、それぞれの孔部２２２ｂが上面視でずれた位置に配置されているため、低融点部材２０４の融解物が孔部２２２ｂから落下するのをさらに抑制することができる。
【０１１０】
また、仕切部２２２ａは、撥性コーティングが施されたコーティング領域２２２ｄで低融点部材２０４の融解物をはじくことができるので、当該融解物が孔部２２２ｂから落下するのをさらに抑制することができる。
【０１１１】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を吸収する融解物吸収部材２０５を有していることとした。しかし、本実施の形態４では、正極安全素子は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を外方へ排出する排出部を有している。
【０１１２】
図８は、本発明の実施の形態４に係る正極安全素子２３０の構成を示す図である。
【０１１３】
同図の（ａ）に示すように、正極安全素子２３０は、図３に示された端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７と、第一導電性部材２０１ａと、ハウジング２３１と、排出管２３２とを備えている。なお、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７については、図３で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１４】
第一導電性部材２０１ａは、図３で説明した第一導電性部材２０１と同様に、正極１１２及び正極集電部材１３０を介して、発電要素１２０の正極板に電気的に接続される導電性の部材である。
【０１１５】
ここで、第一導電性部材２０１ａには、低融点部材２０４の融解物を排出するための溝部２０１ｂが形成されている。
【０１１６】
ハウジング２３１は、第一導電性部材２０１ａ、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７を覆う絶縁性の囲いである。そして、ハウジング２３１には、低融点部材２０４の融解物を正極安全素子２３０の外方へ排出するための貫通孔である排出部２３１ａが形成されている。
【０１１７】
排出管２３２は、排出部２３１ａ内に挿入されて配置されており、溝部２０１ｂに流入する低融点部材２０４の融解物を正極安全素子２３０の外方に排出する流路を形成する絶縁性のパイプである。
【０１１８】
具体的には、低融点部材２０４の融解物は、排出管２３２を通って、ふた板１１０に載置されるように形成された矩形形状のプール１１１に排出される。ここで、プール１１１は、正極安全素子２３０から排出される低融点部材２０４の融解物を溜める絶縁性の容器である。なお、プール１１１はどのような形状であってもよく、ふた板１１０の上部を凹形状に加工することで形成された凹部であってもよい。
【０１１９】
ここで、同図の（ａ）に示すように、通常状態であれば、低融点部材２０４は融解されずに、発電要素１２０の正極板と端子２０２とが電気的に接続されている。これに対し、電池１０の内部で異常温度上昇が生じた場合には、低融点部材２０４が所定温度以上になり、融解する。
【０１２０】
この場合、同図の（ｂ）に示すように、低融点部材２０４の融解物２０４ｄが溝部２０１ｂに流入し、排出部２３１ａから排出管２３２を通って排出され、プール１１１に溜められる。このようにして、排出部２３１ａは、低融点部材２０４が融解した際に低融点部材２０４の融解物２０４ｄを正極安全素子２３０の外方へ排出することにより、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【０１２１】
つまり、排出部２３１ａは、低融点部材２０４が融解することにより正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部としての機能を有する。
【０１２２】
以上のように、本発明の実施の形態４に係る正極安全素子２３０によれば、低融点部材２０４の融解物２０４ｄを正極安全素子２３０の外方へ排出する排出部２３１ａが再短絡防止部として機能する。つまり、正極安全素子２３０は、低融点部材２０４の近傍に融解物２０４ｄを排出する孔を形成するという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、正極安全素子２３０は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【０１２３】
また、本発明の実施の形態４に係る電池によれば、正極側及び負極側の少なくとも一方に配置された低融点部材２０４を有する正極安全素子２３０と、正極安全素子２３０から排出される低融点部材２０４の融解物２０４ｄを溜めるプール１１１とを備えている。ここで、正極安全素子２３０は、低融点部材２０４の融解物２０４ｄを正極安全素子２３０の外方へ排出する排出部２３１ａを再短絡防止部として備えている。つまり、当該電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板と端子２０２とを絶縁させる。また、当該電池は、低融点部材２０４の近傍に融解物２０４ｄを排出する孔を形成するとともに、排出された融解物２０４ｄを溜めるプール１１１を備えるという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、当該電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断し、また、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【０１２４】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、図３に示したような端子２０２及び接合部２０７を備えた端子部であることとした。しかし、本実施の形態５では、正極安全素子の形状が異なる。
【０１２５】
図９Ａ〜図９Ｃは、本発明の実施の形態５に係る正極安全素子２４０ａ〜２４０ｃの構成を示す図である。
【０１２６】
まず、図９Ａに示すように、正極安全素子２４０ａは、図３に示した正極安全素子２００の端子２０２の代わりに、端子２４１を備えている。つまり、端子２０２は、例えばネジ締めによる接合ができるようにネジ山が形成された端子であったが、端子２４１は、ネジ穴が形成された端子である。
【０１２７】
また、図９Ｂに示すように、正極安全素子２４０ｂは、図３に示した正極安全素子２００の端子２０２及び接合部２０７の代わりに、端子２４１及び接合部２４２を備えている。
【０１２８】
つまり、端子２４１は、正極安全素子２４０ａの端子２４１と同様に、ネジ穴が形成された端子である。また、接合部２０７には、ネジ穴が形成されていたが、接合部２４２には、ネジ山が形成されている。
【０１２９】
なお、接合部２４２が接合される電池の本体部には、接合部２４２のネジ山に対応する形状のネジ穴が形成されている。
【０１３０】
また、図９Ｃに示すように、正極安全素子２４０ｃは、図３に示した正極安全素子２００の接合部２０７の代わりに、接合部２４２を備えている。つまり、接合部２４２には、正極安全素子２４０ｂの接合部２０７と同様に、ネジ山が形成されており、接合部２４２が接合される電池の本体部には、接合部２４２のネジ山に対応する形状のネジ穴が形成されている。
【０１３１】
なお、上記実施の形態１〜５において、第一導電性部材２０１と接合部２０７または接合部２４２とは一体に形成されていてもよく、同様に、第二導電性部材２０３と端子２０２または端子２４１とは一体に形成されていてもよい。
【０１３２】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、図１または図２に示したような１対の平行な側壁と１対の円弧形状の側壁とを有した端子部であることとした。しかし、本実施の形態６では、正極安全素子の形状が異なる。
【０１３３】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の実施の形態６に係る正極安全素子２５０ａ〜２５０ｃの構成を示す図である。
【０１３４】
まず、図１０Ａに示すように、正極安全素子２５０ａは、上面視で長方形状のハウジング２５１を備えている。つまり、ハウジング２５１は、正極安全素子２５０ａを本体部１００にネジ締めする際に、当該ネジ締めが容易なように、二対の平行な側壁を有している。
【０１３５】
また、図１０Ｂに示すように、正極安全素子２５０ｂは、上面視で六角形状のハウジング２５２を備えている。つまり、ハウジング２５２は、正極安全素子２５０ｂを本体部１００にネジ締めする際に、当該ネジ締めが容易なように、三対の平行な側壁を有している。
【０１３６】
なお、正極安全素子が備えるハウジングは、上記形状に限られず、少なくとも一対の平行な側壁を有していればよい。
【０１３７】
また、図１０Ｃに示すように、正極安全素子２５０ｃは、ハウジング２０６の下方に、例えば上面視で長方形状の接合部２５３を備えていてもよい。つまり、正極安全素子２５０ｃを本体部１００にネジ締めする際に、当該ネジ締めが容易なように、接合部２５３が、少なくとも一対の平行な側壁を有している。この場合、ハウジング２０６の形状は限定されず、上面視で円形状などであってもよい。
【０１３８】
なお、この接合部２５３の形状は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示したようなハウジング２５１、２５２のような形状であってもよい。
【０１３９】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、電池１０の本体部１００と別体で構成されていた。しかし、本実施の形態７では、正極安全素子は、電池の本体部１００と一体に形成される。
【０１４０】
図１１は、本発明の実施の形態７に係る正極安全素子２６０及び電池２０の構成を示す図である。具体的には、同図は、電池２０の正極安全素子２６０の部分を縦方向に切断した場合の断面図である。
【０１４１】
同図に示すように、電池２０は、本体部１００ａと一体に形成された正極安全素子２６０を備えている。
【０１４２】
具体的には、正極安全素子２６０は、図３に示された端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び融解物吸収部材２０５と、第三導電性部材２６１と、ハウジング２６２とを備えている。なお、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び融解物吸収部材２０５については、図３で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１４３】
第三導電性部材２６１は、本体部１００ａが備える絶縁性の第一パッキン１５０と絶縁性の第二パッキン１６０とを介して、正極安全素子２６０をふた板１１０及び正極集電部材１３０に固定する導電性の部材である。つまり、第三導電性部材２６１は、正極集電部材１３０を介して発電要素１２０の正極板に電気的に接続されており、第一パッキン１５０及び第二パッキン１６０によってふた板１１０とは絶縁されている。
【０１４４】
第三導電性部材２６１は、例えば、正極安全素子２６０をふた板１１０及び正極集電部材１３０に、かしめにより固定する金属製のリベットである。なお、第三導電性部材２６１はリベットに限定されず、例えばボルトであってもよい。この場合、当該固定のためにかしめる必要はなく、ボルト締めによって当該固定を行うことができる。
【０１４５】
ハウジング２６２は、正極安全素子２６０のハウジングである。具体的には、ハウジング２６２は、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び融解物吸収部材２０５を覆う絶縁性と断熱性とを備えた囲いである。なお、ハウジング２６２は、実施の形態１におけるハウジング２０６と同様に、全部が絶縁性の材料で形成されていなくともよく、一部が金属などの導電性部材で構成されていてもよい。また、ハウジング２６２は、周囲が断熱材で覆われていてもよいし、断熱性の材料で形成されていても良い。
【０１４６】
このように、正極安全素子２６０と本体部１００ａとは一体で形成されていることにしてもよい。ただし、正極安全素子２６０と本体部１００ａとを一体で形成する際には、正極安全素子２６０の製造後に正極安全素子２６０に低融点部材２０４が融解するような熱がかからないような工程の下で、電池作製を行う必要がある。例えば、正極安全素子２６０と本体部１００ａとの接合は、かしめ封口により行うことが好ましい。
【０１４７】
また、正極安全素子２６０と本体部１００ａとが一体で形成される場合には、低融点部材２０４は、ふた板１１０の上方（本体部１００ａの外方）に配置されていなくともよい。つまり、低融点部材２０４は、発電要素１２０の正極板と端子２０２との間に配置されていればよく、本体部１００ａの内方に配置されていてもよい。
【０１４８】
なお、上記実施の形態２〜４に係る正極安全素子２１０〜２３０の構成を、実施の形態７に係る電池２０の正極安全素子２６０に適用してもよい。
【０１４９】
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る正極安全素子及び電池について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１５０】
つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【０１５１】
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、正極安全素子及び負極安全素子の双方ともに低融点部材を備えていることとしたが、正極安全素子及び負極安全素子のうちのいずれか一方のみ低融点部材を備えていることにしてもよい。つまり、例えば、上記実施の形態及びその変形例で示した構成は、正極安全素子には備わっておらず、負極安全素子のみに備わっていることにしてもよい。この場合、低融点部材を備えていない安全素子の端子は、低融点部材を介さずに正極板または負極板と電気的に接続される。
【０１５２】
また、本発明は、このような電池端子機能を有する安全素子または電池として実現することができるだけでなく、当該電池を少なくとも１つ備えた組電池として実現することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる非水電解質二次電池等の電池の電池端子機能を有する安全素子等に適用できる。
【符号の説明】
【０１５４】
１０、２０ 電池
１００、１００ａ 本体部
１０１ 電池容器
１１０ ふた板
１１１ プール
１１２ 正極
１２０ 発電要素
１３０ 正極集電部材
１４０ 負極集電部材
１５０ 第一パッキン
１６０ 第二パッキン
２００、２１０、２２０、２２０ａ、２３０、２４０ａ〜２４０ｃ、２５０ａ〜２５０ｃ、２６０ 正極安全素子
２０１、２０１ａ 第一導電性部材
２０１ｂ 溝部
２０２、２４１ 端子
２０３ 第二導電性部材
２０４ 低融点部材
２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ 融解物
２０５ 融解物吸収部材
２０６、２１１、２２１、２３１、２５１、２５２、２６２ ハウジング
２０７、２４２、２５３ 接合部
２１１ａ、２１１ｂ 溜部
２１１ｃ、２１１ｄ 孔部
２１２、２１３ スペーサ
２２２、２２２ａ 仕切部
２２２ｂ 孔部
２２２ｃ 切れ込み部
２２２ｄ コーティング領域
２３１ａ 排出部
２３２ 排出管
２６１ 第三導電性部材
３００ 負極安全素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池もしくは組電池に電気的に接続される電池端子機能を有する安全素子、当該安全素子を備える電池または組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的な環境問題への取り組みとして、自動車の電動化が加速している。このような流れの一環として、従来のガソリン自動車からハイブリッド自動車または電気自動車等の次世代自動車への転換が推進されている。このような次世代自動車用の電池には、高いエネルギー密度を持つとともに、安全性の高い電池が求められている。
【０００３】
しかし、このような高いエネルギー密度を持つ電池においては、過充電、異物による内部短絡、外部短絡による過剰な大電流放電などにより、電池が異常な発熱を起こす不具合事象に至る場合もありうる。このような不具合事象による影響を最小限にするためには、異常な状態となった電池及びその近傍の電池への電流を遮断することが必要である。
【０００４】
このため、従来、過充電などによる電池内部の過度の温度上昇に対して、当該温度上昇を感知して電流を遮断する電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電池では、電池内部の異常温度上昇時に、電池内の温度感知部材から溶融部材に熱輸送され、当該溶融部材が溶融することによりバネのタガが外れ、端子と電極との接続部材を移動させることで、給電回路が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、上記従来の電池では、電池内部の温度が過度に上昇した場合において、電流を遮断するための構造が複雑であるという問題がある。
【０００７】
つまり、上記従来の電池では、温度感知部材から溶融部材に熱を伝達し、溶融部材が溶融することで、端子と電極との接続部材をバネの付勢力で移動させ、電流を遮断する構成であるため、構造が非常に複雑である。そして、当該電池内の構造が複雑であれば、電池の小型化が困難であり、また、コストが増加したり、電流を遮断した後に再短絡を招いたりするおそれもある。さらに、上記構成では、接続部を低抵抗にすることが困難であるため、高い入出力特性が求められる自動車用の電池には適さないという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電池や組電池の場合には、当該電池が異常に発熱した場合や周囲の電池の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で当該電池及びその近傍の電池の電流を遮断することができる電池端子機能を有する安全素子、電池及び組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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電池端子機能を有する安全素子は、電池の正極板または負極板と電気的に接続される端子を備える電池端子機能を有する安全素子であって、前記正極板または負極板と前記端子との間に配置され、前記安全素子が前記電池の本体部の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して前記正極板または負極板と前記端子とを絶縁させる低融点部材を備える。
【００１０】
つまり、当該電池端子機能を有する安全素子は、電池の正極板または負極板と安全素子に備えられた端子とが電気的に接続されるとともに、電池内部の温度の過度な上昇に付随して安全素子の温度が上昇するように、電池本体の近傍、さらに言えば電池電極の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して正極板または負極板と安全素子の端子とを絶縁させる低融点部材を備える。
【００１１】
これによれば、安全素子の温度が所定温度以下では、正極板または負極板と安全素子の端子とは電気的に接続されているが、安全素子が所定温度以上になると、安全素子に備えられた低融点部材が融解することによって、安全素子内の電気的接続が遮断され、正極板または負極板と安全素子の端子とが電気的に遮断され絶縁される。つまり、電池端子機能を有する安全素子は、正極板または負極板と安全素子の端子とを電気的に接続する低融点部材を備えている構成であり、構造が簡易である。また、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材が所定温度以上の温度になることで融解して、当該正極板または負極板と当該安全素子の端子とを絶縁させる。これにより、当該電池端子機能を有する安全素子は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【００１２】
このように電流を遮断することで、過充電、外部短絡による過剰な大電流放電などの不具合事象にも効果を発揮する。また、異物による内部短絡の場合には本安全素子によって直ちに電池を安全化することは困難ではあるが、本安全素子が作用することによって電池間の接続が遮断されるため、不具合事象のある電池からの異常発熱によって周囲の電池に安全素子を介して伝熱することを防止できる。さらに、組電池の場合には、周囲の電池で当該不具合事象やその他の異変が生じた際にも、それらの事象が周りに連鎖することを抑制し、組電池の安全を確保することができる。例えば、何らかの要因で組電池中の電池が機能しなくなり、その周囲の電池に電流が集中し、電池が過剰に発熱する事態が発生したとしても、その電池の電流を遮断することで、当該組電池の安全を確保することができる。
【００１３】
また、好ましくは、さらに、前記低融点部材が融解することにより前記正極板または負極板と前記端子とが絶縁された後に、再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部を備える。
【００１４】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材の融解によって、正極板または負極板と安全素子の端子とが電気的に遮断され絶縁された後に、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を吸収する融解物吸収部であり、前記融解物吸収部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を吸収することにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する。
【００１６】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材が配置されている位置の近傍に融解物吸収部を配置するという簡易な構造で、正極板または負極板と安全素子の端子とが電気的に遮断され絶縁された状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、当該電池端子機能を有する安全素子は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【００１７】
また、好ましくは、前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を溜める空間が形成された溜部であり、前記溜部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を溜めることにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する。
【００１８】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材の近傍に溜部を形成するという簡易な構造で、正極板または負極板と安全素子の端子とが電気的に遮断され絶縁された状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００１９】
また、好ましくは、前記再短絡防止部は、前記低融点部材が配置される空間を仕切る仕切部であり、前記仕切部は、前記低融点部材が融解した際に、仕切った空間に前記低融点部材の融解物を保持させることにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する。
【００２０】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材の周囲に仕切部を配置するという簡易な構造で、正極板または負極板と安全素子の端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００２１】
また、好ましくは、前記仕切部は、前記低融点部材の断面形状よりも小さい孔が形成された弾性部材であり、前記低融点部材は、前記仕切部の当該孔に挿入されて配置される。
【００２２】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材が融解しても、その融解物が仕切部の孔から落下するのを抑制し、当該仕切部で仕切った空間に保持させることができる。これにより、当該電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材によって電流を遮断した後に、正極板または負極板と安全素子の端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００２３】
また、好ましくは、前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を前記電池端子機能を有する安全素子の外方へ排出する排出部であり、前記排出部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を前記電池端子機能を有する安全素子の外方へ排出することにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する。
【００２４】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、低融点部材の近傍に当該融解物を排出する孔を形成するという簡易な構造で、正極板または負極板と安全素子の端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止することができる。
【００２５】
また、好ましくは、さらに、前記電池の本体部と機械的に接合される接合部を備える。
【００２６】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、電池の本体部とは別体で構成され、備えられた接合部により当該本体部と機械的に接合される。ここで、電池の本体部と当該安全素子とを一体に形成する場合、当該安全素子を製造した後に、当該安全素子と当該本体部とを溶接するなど当該安全素子に熱がかかるような工程が必要となることから、当該安全素子の低融点部材が融解してしまうおそれがある。このため、当該安全素子と当該本体部とを別体で構成し、当該安全素子と当該本体部とを、かしめ接合など機械的に接合することで、当該安全素子の低融点部材が融解するのを防ぐことができる。
【００２７】
また、好ましくは、前記接合部は、前記電池の本体部とネジ締めにより接合される。
【００２８】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、電池の本体部の一部である電池電極（電池電極端子）とネジ締めにより接合される。これにより、当該安全素子と当該本体部とを別体で構成し、当該安全素子と当該本体部とを接合する場合であっても、接合時に熱がかかることがなく、当該安全素子の低融点部材が融解するのを防ぐことができる。
【００２９】
また、好ましくは、さらに、前記低融点部材を覆う断熱性の部材を備える。
【００３０】
これによれば、電池端子機能を有する安全素子は、断熱材を備えており、当該断熱材は、ハウジングの外壁の周囲に配置される、あるいは、ハウジングの構成部材とすることにより、電池内部から低融点部材へと伝えられた熱がハウジングから外部に放熱されることを防止する。これにより、電池端子機能を有する安全素子は、電池内部から当該安全素子への伝熱により電池温度との差がより少ない状態で低融点部材を加熱する事が可能となるため、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、より精度よく低融点部材が融解し、電流を遮断することができる。
【００３１】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電池は、正極側及び負極側の少なくとも一方に、電池端子機能を有する安全素子を備える。
【００３２】
これによれば、電池は、正極側及び負極側の少なくとも一方に、低融点部材を有する電池端子機能を有する安全素子を備えている。これにより、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板または負極板と安全素子の端子とを絶縁させる。これにより、当該電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【００３３】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電池は、正極側及び負極側の少なくとも一方に配置された電池端子機能を有する安全素子と、前記電池端子機能を有する安全素子から排出される前記低融点部材の融解物を溜めるプールとを備える。
【００３４】
これによれば、電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板または負極板と安全素子の端子とを絶縁させる。また、当該電池は、低融点部材の近傍に当該融解物を排出する孔を形成するとともに、排出された当該融解物を溜めるプールを備えるという簡易な構造で、当該電池電極と当該安全素子の端子との絶縁状態を維持し、当該電池電極と当該安全素子の端子とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、当該電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断し、また、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【００３５】
なお、本発明は、このような電池端子機能を有する安全素子または電池として実現することができるだけでなく、当該電池を少なくとも１つ備えた組電池として実現することもできる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によると、リチウムイオン電池などの電池の電池端子機能を有する安全素子において、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池の外観を模式的に示す斜示図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電池の内部の構造を模式的に示す斜示図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る融解物吸収部材の機能を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子の構成を説明するための図である。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子が備える仕切部材の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施の形態５に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施の形態５に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の実施の形態５に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の実施の形態６に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施の形態６に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施の形態６に係る正極安全素子の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態７に係る正極安全素子及び電池の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００３９】
（実施の形態１）
まず、電池１０の構成について、説明する。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態１に係る電池１０の外観を模式的に示す斜示図である。
【００４１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電池１０の内部の構造を模式的に示す斜示図である。
【００４２】
電池１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。つまり、電池１０は、例えば、正極がコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物、負極が炭素材料の二次電池である。なお、電池１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池、または乾電池などの一次電池であってもよい。
【００４３】
まず、図１に示すように、電池１０は、本体部１００と、正極安全素子２００と、負極安全素子３００とを備えている。また、図２に示すように、本体部１００の内方には、発電要素１２０と、正極集電部材１３０と、負極集電部材１４０とが配置されている。なお、電池１０の本体部１００の内部には電解液などの液体が封入されるが、当該液体の図示は省略する。
【００４４】
本体部１００は、発電要素１２０、正極集電部材１３０及び負極集電部材１４０を内部に備える矩形箱状の部材であり、矩形状のふた板１１０を備えている。つまり、本体部１００は、金属からなる矩形筒状で底を備える筐体本体である電池容器１０１と、当該筐体本体の開口を閉塞する金属製のふた板１１０とで構成されている。なお、電池容器１０１は、発電要素１２０等を内部に収容後、ふた板１１０と筐体本体とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。
【００４５】
発電要素１２０は、詳細な図示は省略するが、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。負極板は、銅箔からなる長尺帯状の負極集電体シートの表面に負極活物質層が形成されたものである。正極板は、アルミニウム箔からなる長尺帯状の正極集電体シートの表面に正極活物質層が形成されたものである。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。そして、発電要素１２０は、負極板と正極板との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものを全体が長円形状となるように巻き回されて形成されている。
【００４６】
正極集電部材１３０は、発電要素１２０の正極板と電池容器１０１の側壁との間に配置され、正極（正極端子）と発電要素１２０の正極板とを電気的に接続する導電性と剛性とを備えた部材である。つまり、正極集電部材１３０は、正極端子と発電要素１２０の正極板とを結ぶ部材である。また、負極集電部材１４０は、発電要素１２０の負極板と電池容器１０１の側壁との間に配置され、負極（負極端子）と発電要素１２０の負極板とを電気的に接続する導電性と剛性とを備えた部材である。つまり、負極集電部材１４０は、負極（負極端子）と発電要素１２０の負極板とを結ぶ部材である。
【００４７】
正極安全素子２００は、正極（正極端子）に電気的に接続された電池端子機能を有する安全素子であり、負極安全素子３００は、負極（負極端子）に電気的に接続された負極の電池端子機能を有する安全素子である。つまり、正極安全素子２００及び負極安全素子３００は、発電要素１２０に蓄えられている電気を本体部１００の外部空間に導出し、また、発電要素１２０に電気を蓄えるために本体部１００の内部空間に電気を導入するための端子部であり、電流を遮断する機能も有する。この正極安全素子２００及び負極安全素子３００の構成の詳細な説明については、後述する。
【００４８】
次に、正極安全素子２００の構成について、詳細に説明する。なお、負極安全素子３００の構成についても、正極安全素子２００の構成と同様であるため、負極安全素子３００の構成の詳細な説明は、省略する。
【００４９】
図３は、本発明の実施の形態１に係る正極安全素子２００の構成を示す図である。具体的には、同図は、図２に示された電池１０の正極安全素子２００の部分を縦方向に切断した場合の断面図である。
【００５０】
同図に示すように、正極安全素子２００は、本体部１００のふた板１１０から突出した正極１１２に着脱可能に接続される構成になっている。具体的には、正極安全素子２００は、第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４、融解物吸収部材２０５、ハウジング２０６及び接合部２０７を備えている。
【００５１】
第一導電性部材２０１は、正極１１２に当接することで、正極１１２と電気的に接続される導電性の部材である。つまり、第一導電性部材２０１は、正極１１２及び正極集電部材１３０を介して、発電要素１２０の正極板に電気的に接続される。なお、第一導電性部材２０１は、ふた板１１０とは絶縁されている。
【００５２】
端子２０２は、発電要素１２０の正極板に、電気的に接続される端子である。具体的には、端子２０２は、正極集電部材１３０、正極１１２、第一導電性部材２０１、後述の低融点部材２０４及び後述の第二導電性部材２０３を介して、発電要素１２０の正極板に電気的に接続される。
【００５３】
第二導電性部材２０３は、端子２０２に電気的に接続された導電性の部材である。具体的には、第二導電性部材２０３は、ネジ孔が形成された金属板であり、第二導電性部材２０３に端子２０２がネジ込まれることによって、第二導電性部材２０３に端子２０２が接続されている。
【００５４】
低融点部材２０４は、発電要素１２０の正極板と端子２０２との間に配置され、正極安全素子２００が電池１０の本体部１００の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して当該正極板と端子２０２とを絶縁させる部材である。
【００５５】
具体的には、低融点部材２０４は、発電要素１２０の正極板または当該正極板に電気的に接続された第一導電性部材２０１に当接するとともに、端子２０２または端子２０２に電気的に接続された第二導電性部材２０３に当接することで、当該正極板と端子２０２とを電気的に接続する導電性の部材である。同図では、低融点部材２０４は、第一導電性部材２０１に当接するとともに、第二導電性部材２０３に当接することで、正極安全素子２００が本体部１００に接続された状態で、発電要素１２０の正極板と端子２０２とを電気的に接続する。
【００５６】
また、低融点部材２０４は、所定温度以上の温度で融解して当該正極板と端子２０２とを絶縁させる機能を有している。つまり、電池１０への過充電などの異常時に熱が発生し、当該熱が正極集電部材１３０及び第一導電性部材２０１を通じて低融点部材２０４に伝わることで、低融点部材２０４が融解し、発電要素１２０の正極板と端子２０２との接続が物理的に遮断される。この結果、電池１０への外部からのエネルギー供給（充電）を停止させることができる。
【００５７】
ここで、上記の所定温度は、電池１０の内部で異常温度上昇が生じた場合に発電要素１２０のセパレータが融解する前に低融点部材２０４が融解するように設定されるのが好ましい。つまり、当該所定温度は、当該セパレータが融解する温度に、低融点部材２０４に電流が流れることで発生するジュール熱による温度上昇を加味して設定される。
【００５８】
具体的には、低融点部材２０４は、７０〜１５０度で溶解する合金であるのが好ましく、一例として、はんだ（低温はんだ）が挙げられる。なお、低融点部材２０４には、塩酸などのフラックス剤が混合または塗布されていてもよい。これにより、低融点部材２０４が融解した場合に、融解物の表面張力を低下させ、発電要素１２０の正極板と端子２０２との接続を容易に遮断させることができる。
【００５９】
融解物吸収部材２０５は、低融点部材２０４の融解物を吸収する部材であり、第一導電性部材２０１に接続されている。具体的には、低融点部材２０４がはんだの場合には、融解物吸収部材２０５は、はんだの溶融物を吸収するはんだ吸い取り線である。なお、融解物吸収部材２０５は、はんだ吸い取り線には限定されない。
【００６０】
図４は、本発明の実施の形態１に係る融解物吸収部材２０５の機能を説明するための図である。
【００６１】
同図の（ａ）に示すように、通常状態であれば、低融点部材２０４は融解されずに、発電要素１２０の正極板と端子２０２とが電気的に接続されている。これに対し、電池１０の内部で過度の温度上昇が生じた場合には、低融点部材２０４が所定温度以上になり、融解する。
【００６２】
この場合、同図の（ｂ）に示すように、融解物吸収部材２０５は、低融点部材２０４が融解した際に低融点部材２０４の融解物２０４ａを吸収することにより、発電要素１２０の正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、当該正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【００６３】
つまり、融解物吸収部材２０５は、低融点部材２０４が融解することにより正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部としての機能を有する。
【００６４】
このように、正極安全素子２００は、このような融解物吸収部材２０５を備えることで、正極板と端子２０２との再接続を確実に防止し、また、電池１０の設置方向に依存せず、電池性能に影響を与えず、温度や振動などのその他の使用環境への耐性を有し、コストの増加を招かない構造を実現することができる。さらに、正極安全素子２００は、正極板と端子２０２とが直列に接続されているため、電池の通常使用時においては抵抗が小さく、大電流通電時にも正極安全素子２００の発熱による電流ロスを少なくすることができる。
【００６５】
図３に戻り、接合部２０７は、本体部１００と機械的に接合される部位である。つまり、接合部２０７は、正極安全素子２００を本体部１００に取り付けるための取付部材として機能する。具体的には、接合部２０７は、ネジ穴が形成されており、ネジ山が形成された正極１１２とネジ締めにより接合される。なお、接合部２０７は、かしめ接合によって本体部１００と接合されることにしてもよい。
【００６６】
ハウジング２０６は、正極安全素子２００のハウジングである。具体的には、ハウジング２０６は、第一導電性部材２０１、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び融解物吸収部材２０５を覆う絶縁性と断熱性とを備えた囲いである。つまり、ハウジング２０６を介しては、第一導電性部材２０１と第二導電性部材２０３とは電気的に導通されていないため、低融点部材２０４の融解によって第一導電性部材２０１と第二導電性部材２０３とを絶縁することができる。
【００６７】
また、ハウジング２０６は、正極安全素子２００を本体部１００にネジ締めする際に、当該ネジ締めが容易なように、少なくとも一対の平行な側壁を有している。ここでは、ハウジング２０６は、図１または図２に示したように、前後には１対の平行な側壁を備え、左右には１対の円弧形状の側壁を有している。
【００６８】
なお、ハウジング２０６には、正極安全素子２００を本体部１００にネジ締めすることができる程度の強度が必要であるため、低融点部材２０４の融解によって第一導電性部材２０１と第二導電性部材２０３とを絶縁することができるのであれば、ハウジング２０６の全部が絶縁性の材料で形成されていなくともよく、一部が金属などの導電性部材で構成されていてもよい。
【００６９】
また、ハウジング２０６の材質は特に限定されないが、絶縁性、耐熱性、断熱性、耐久性、加工性等を考慮して選択することが好ましい。
【００７０】
具体的には、ハウジング２０６の材質としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレンポリ四フッ化エチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ナイロン、フェノール樹脂等が挙げられる。
【００７１】
また、ハウジング２０６は周囲が断熱材で覆われており、電池内部から安全素子に伝わった熱が、ハウジング２０６から外部に放熱されるのを防ぐことで、電池温度との差がより少ない状態で低融点部材を加熱する事が可能となるため、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、より精度よく低融点部材が融解し、電流を遮断することができる。
【００７２】
なお、ハウジング２０６自体が断熱材を含有する材質で構成されていてもよい。
【００７３】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る正極安全素子２００によれば、正極板または正極板に電気的に接続された第一導電性部材２０１に当接するとともに、端子２０２または端子２０２に電気的に接続された第二導電性部材２０３に当接することで、正極板と端子２０２とを電気的に接続する導電性の部材であって、所定温度以上の温度で融解して正極板と端子２０２とを絶縁させる低融点部材２０４を備えている。つまり、正極安全素子２００は、正極板と端子２０２とを電気的に接続する低融点部材２０４を備えている構成であり、構造が簡易である。また、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板と端子２０２とを絶縁させる。これにより、正極安全素子２００は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【００７４】
このように、正極安全素子２００によって電流を遮断することで、過充電、異物による内部短絡、外部短絡による過剰な大電流放電などの不具合事象にも効果を発揮する。また、組電池の場合には、周囲の電池で当該不具合事象やその他の異変が生じた際にも、それらの事象が周りに連鎖することを抑制し、組電池の安全を確保することができる。例えば、何らかの要因で組電池中の電池が機能しなくなり、その周囲の電池に電流が集中し、電池が過剰に発熱する事態が発生したとしても、正極安全素子２００によってその電池の電流を遮断することで、当該組電池の安全を確保することができる。
【００７５】
また、正極安全素子２００は、低融点部材２０４の融解によって正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部を備えている。これにより、正極安全素子２００は、電流の遮断を維持し、電池内部の温度が再度上昇するのを抑えることができる。
【００７６】
また、再短絡防止部は、低融点部材２０４の融解物を吸収する融解物吸収部材２０５である。つまり、正極安全素子２００は、低融点部材２０４が配置されている位置に融解物吸収部材２０５を配置するという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、正極安全素子２００は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【００７７】
また、正極安全素子２００は、本体部１００とは別体で構成され、本体部１００と機械的に接合される。ここで、本体部１００と正極安全素子２００とを一体に形成する場合、正極安全素子２００を製造した後に、正極安全素子２００と本体部１００とを溶接するなど正極安全素子２００に熱がかかるような工程が必要となることから、正極安全素子２００の低融点部材２０４が融解してしまうおそれがある。このため、正極安全素子２００と本体部１００とを別体で構成し、正極安全素子２００と本体部１００とをかしめ接合など機械的に接合することで、正極安全素子２００の低融点部材２０４が融解するのを防ぐことができる。
【００７８】
また、正極安全素子２００を製造し、従来の電池の端子に当該正極安全素子２００を取り付けることで、電池１０を実現することができるため、製造が容易であり、コストの増加も抑えることができる。
【００７９】
また、正極安全素子２００は、本体部１００とネジ締めにより接合される。これにより、正極安全素子２００と本体部１００とを別体で構成し、両者を接合する場合であっても、耐振動性及び耐衝撃性に優れた電池１０を構成することができる。
【００８０】
また、本発明の実施の形態１に係る電池１０によれば、正極側及び負極側の少なくとも一方に、低融点部材２０４を有する安全素子２００を備えている。ここで、低融点部材２０４は、正極板または正極板に電気的に接続された第一導電性部材２０１に当接するとともに、端子２０２または端子２０２に電気的に接続された第二導電性部材２０３に当接することで、正極板と端子２０２とを電気的に接続する導電性の部材であって、所定温度以上の温度で融解して正極板と端子２０２とを絶縁させる部材である。つまり、電池１０は、正極板と端子２０２とを電気的に接続する低融点部材２０４を備えている構成であり、構造が簡易である。また、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板と端子２０２とを絶縁させる。これにより、電池１０は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる。
【００８１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を吸収する融解物吸収部材２０５を有していることとした。しかし、本実施の形態２では、正極安全素子は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を溜める空間が形成された溜部を有している。
【００８２】
図５は、本発明の実施の形態２に係る正極安全素子２１０の構成を示す図である。
【００８３】
同図の（ａ）に示すように、正極安全素子２１０は、図３に示された第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７と、ハウジング２１１と、スペーサ２１２及び２１３とを備えている。なお、第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７については、図３で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８４】
ハウジング２１１は、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及びスペーサ２１２及び２１３を覆う絶縁性の囲いであり、二重構造になっている。具体的には、ハウジング２１１は、低融点部材２０４の融解物を溜める空間が形成された溜部２１１ａ及び２１１ｂと、溜部２１１ａ及び２１１ｂに当該融解物を流し込むための孔部２１１ｃ及び２１１ｄとを有している。
【００８５】
スペーサ２１２及び２１３は、孔部２１１ｃ及び２１１ｄに当該融解物を案内するための絶縁性の部材である。
【００８６】
具体的には、同図の（ａ）に示すように、通常状態であれば、低融点部材２０４は融解されずに、発電要素１２０の正極板と端子２０２とが電気的に接続されている。これに対し、電池１０の内部で異常温度上昇が生じた場合には、低融点部材２０４が所定温度以上になり、融解する。
【００８７】
この場合、同図の（ｂ）に示すように、低融点部材２０４の融解物２０４ｂがスペーサ２１２に案内されて、孔部２１１ｃを通じて溜部２１１ａに流し込まれる。このようにして、溜部２１１ａは、低融点部材２０４が融解した際に低融点部材２０４の融解物２０４ｂを溜めることにより、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【００８８】
また、電池１０が上下反対に設置されていた場合には、低融点部材２０４の融解物２０４ｂがスペーサ２１３に案内されて、孔部２１１ｄを通じて溜部２１１ｂに流し込まれることになる。このようにして、溜部２１１ｂは、低融点部材２０４が融解した際に低融点部材２０４の融解物２０４ｂを溜めることにより、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【００８９】
つまり、溜部２１１ａ及び２１１ｂは、低融点部材２０４が融解することにより正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部としての機能を有する。
【００９０】
以上のように、本発明の実施の形態２に係る正極安全素子２１０によれば、低融点部材２０４の融解物を溜める空間が形成された溜部２１１ａ及び２１１ｂが、再短絡防止部として機能する。つまり、正極安全素子２１０は、低融点部材２０４の近傍に溜部２１１ａ及び２１１ｂを形成するという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、当該正極安全素子２１０は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【００９１】
また、正極安全素子２１０は、このような溜部２１１ａ及び２１１ｂを備えることで、電池１０の設置方向に依存せず、電池性能に影響を与えず、温度や振動などのその他の使用環境への耐性を有し、また、コストの増加を招かない構造を実現することができる。
【００９２】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を吸収する融解物吸収部材２０５を有していることとした。しかし、本実施の形態３では、正極安全素子は、再短絡防止部として、低融点部材が配置される空間を仕切る仕切部を有している。
【００９３】
図６は、本発明の実施の形態３に係る正極安全素子２２０の構成を示す図である。
【００９４】
同図の（ａ）に示すように、正極安全素子２２０は、図３に示された第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７と、ハウジング２２１と、仕切部２２２とを備えている。なお、第一導電性部材２０１、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７については、図３で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９５】
ハウジング２２１は、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び仕切部２２２を覆う絶縁性の囲いである。具体的には、ハウジング２２１には、仕切部２２２が落下しないように、内面に仕切部２２２が固定されている。
【００９６】
仕切部２２２は、低融点部材２０４が配置される空間を仕切る絶縁性の部材であり、中心に孔が形成された複数の円盤状の部材から構成されている。なお、当該孔の形状及び大きさは、低融点部材２０４の断面形状に対応した形状及び大きさである。つまり、仕切部２２２は、それぞれの円盤状の部材の中心に形成された孔に低融点部材２０４が挿入されて、配置されている。なお、仕切部２２２は、１枚の円盤状の部材から構成されていてもよい。
【００９７】
具体的には、同図の（ａ）に示すように、通常状態であれば、低融点部材２０４は融解されずに、発電要素１２０の正極板と端子２０２とが電気的に接続されている。これに対し、電池１０の内部で異常温度上昇が生じた場合には、低融点部材２０４が所定温度以上になり、融解する。
【００９８】
この場合、同図の（ｂ）に示すように、仕切部２２２は、低融点部材２０４が融解した際に、仕切った空間に低融点部材２０４の融解物２０４ｃを分散させることにより、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【００９９】
つまり、仕切部２２２は、低融点部材２０４が融解することにより正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部としての機能を有する。
【０１００】
以上のように、本発明の実施の形態３に係る正極安全素子２２０によれば、低融点部材２０４が配置される空間を仕切る仕切部２２２が再短絡防止部として機能する。つまり、正極安全素子２２０は、低融点部材２０４の周囲に仕切部２２２を配置するという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、正極安全素子２２０は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【０１０１】
（実施の形態３の変形例）
次に、本発明の実施の形態３の変形例について説明する。上記実施の形態３では、正極安全素子２２０は、低融点部材２０４の断面形状に対応した形状及び大きさの孔が形成された仕切部２２２を有していることとした。しかし、本変形例では、正極安全素子は、低融点部材２０４の断面形状よりも小さい孔が形成された仕切部を有している。
【０１０２】
図７Ａは、本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子２２０ａの構成を説明するための図である。
【０１０３】
また、図７Ｂは、本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子２２０ａが備える仕切部２２２ａの構成を示す図である。
【０１０４】
まず、図７Ａに示すように、正極安全素子２２０ａは、図６に示された実施の形態３における仕切部２２２に代えて、仕切部２２２ａを備えている。つまり、正極安全素子２２０ａは、仕切部２２２ａが有する複数の円盤状部材それぞれに形成された孔に、低融点部材２０４が挿入されて配置されることで、構成される。
【０１０５】
ここで、図７Ｂに示すように、仕切部２２２ａは、低融点部材２０４の断面形状よりも小さい孔が形成された弾性部材である。具体的には、仕切部２２２ａは、中心とは異なる位置に低融点部材２０４の断面形状よりも小さい孔部２２２ｂを有し、孔部２２２ｂから放射状に切れ込み部２２２ｃ（同図では４本の切れ込み）が形成されている。
【０１０６】
そして、図７Ａに示すように、仕切部２２２ａは、同図の上方から見た場合に、それぞれの円盤状部材に形成された孔部２２２ｂがずれた位置に配置されるように、ハウジング２２１に固定される。
【０１０７】
また、図７Ｂに示すように、仕切部２２２ａは、孔部２２２ｂの周りのコーティング領域２２２ｄに撥性コーティングが施されており、このコーティング領域２２２ｄで低融点部材２０４の融解物をはじくことができる。
【０１０８】
以上のように、本発明の実施の形態３の変形例に係る正極安全素子２２０ａによれば、仕切部２２２ａは、低融点部材２０４の断面形状よりも小さい孔部２２２ｂが形成された弾性部材であり、低融点部材２０４は、仕切部２２２ａの孔部２２２ｂに挿入されて配置されている。つまり、低融点部材２０４が融解しても、その融解物が仕切部２２２ａの孔部２２２ｂから落下するのを抑制し、当該融解物を、仕切部２２２ａで仕切った空間に分散させることができる。これにより、正極安全素子２２０ａは、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再短絡されるのを防止することができる。
【０１０９】
また、仕切部２２２ａは、中心とは異なる位置に孔部２２２ｂを有し、それぞれの孔部２２２ｂが上面視でずれた位置に配置されているため、低融点部材２０４の融解物が孔部２２２ｂから落下するのをさらに抑制することができる。
【０１１０】
また、仕切部２２２ａは、撥性コーティングが施されたコーティング領域２２２ｄで低融点部材２０４の融解物をはじくことができるので、当該融解物が孔部２２２ｂから落下するのをさらに抑制することができる。
【０１１１】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を吸収する融解物吸収部材２０５を有していることとした。しかし、本実施の形態４では、正極安全素子は、再短絡防止部として、低融点部材２０４の融解物を外方へ排出する排出部を有している。
【０１１２】
図８は、本発明の実施の形態４に係る正極安全素子２３０の構成を示す図である。
【０１１３】
同図の（ａ）に示すように、正極安全素子２３０は、図３に示された端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７と、第一導電性部材２０１ａと、ハウジング２３１と、排出管２３２とを備えている。なお、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７については、図３で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１４】
第一導電性部材２０１ａは、図３で説明した第一導電性部材２０１と同様に、正極１１２及び正極集電部材１３０を介して、発電要素１２０の正極板に電気的に接続される導電性の部材である。
【０１１５】
ここで、第一導電性部材２０１ａには、低融点部材２０４の融解物を排出するための溝部２０１ｂが形成されている。
【０１１６】
ハウジング２３１は、第一導電性部材２０１ａ、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び接合部２０７を覆う絶縁性の囲いである。そして、ハウジング２３１には、低融点部材２０４の融解物を正極安全素子２３０の外方へ排出するための貫通孔である排出部２３１ａが形成されている。
【０１１７】
排出管２３２は、排出部２３１ａ内に挿入されて配置されており、溝部２０１ｂに流入する低融点部材２０４の融解物を正極安全素子２３０の外方に排出する流路を形成する絶縁性のパイプである。
【０１１８】
具体的には、低融点部材２０４の融解物は、排出管２３２を通って、ふた板１１０に載置されるように形成された矩形形状のプール１１１に排出される。ここで、プール１１１は、正極安全素子２３０から排出される低融点部材２０４の融解物を溜める絶縁性の容器である。なお、プール１１１はどのような形状であってもよく、ふた板１１０の上部を凹形状に加工することで形成された凹部であってもよい。
【０１１９】
ここで、同図の（ａ）に示すように、通常状態であれば、低融点部材２０４は融解されずに、発電要素１２０の正極板と端子２０２とが電気的に接続されている。これに対し、電池１０の内部で異常温度上昇が生じた場合には、低融点部材２０４が所定温度以上になり、融解する。
【０１２０】
この場合、同図の（ｂ）に示すように、低融点部材２０４の融解物２０４ｄが溝部２０１ｂに流入し、排出部２３１ａから排出管２３２を通って排出され、プール１１１に溜められる。このようにして、排出部２３１ａは、低融点部材２０４が融解した際に低融点部材２０４の融解物２０４ｄを正極安全素子２３０の外方へ排出することにより、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する。
【０１２１】
つまり、排出部２３１ａは、低融点部材２０４が融解することにより正極板と端子２０２とが絶縁された後に、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部としての機能を有する。
【０１２２】
以上のように、本発明の実施の形態４に係る正極安全素子２３０によれば、低融点部材２０４の融解物２０４ｄを正極安全素子２３０の外方へ排出する排出部２３１ａが再短絡防止部として機能する。つまり、正極安全素子２３０は、低融点部材２０４の近傍に融解物２０４ｄを排出する孔を形成するという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、正極安全素子２３０は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４によって電流を遮断した後に、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【０１２３】
また、本発明の実施の形態４に係る電池によれば、正極側及び負極側の少なくとも一方に配置された低融点部材２０４を有する正極安全素子２３０と、正極安全素子２３０から排出される低融点部材２０４の融解物２０４ｄを溜めるプール１１１とを備えている。ここで、正極安全素子２３０は、低融点部材２０４の融解物２０４ｄを正極安全素子２３０の外方へ排出する排出部２３１ａを再短絡防止部として備えている。つまり、当該電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、低融点部材２０４が所定温度以上の温度になることで融解して、正極板と端子２０２とを絶縁させる。また、当該電池は、低融点部材２０４の近傍に融解物２０４ｄを排出する孔を形成するとともに、排出された融解物２０４ｄを溜めるプール１１１を備えるという簡易な構造で、正極板と端子２０２との絶縁状態を維持し、正極板と端子２０２とが再度電気的に接続されるのを防止することができる。これにより、当該電池は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断し、また、簡易な構造で当該電流を遮断し続けることができる。
【０１２４】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、図３に示したような端子２０２及び接合部２０７を備えた端子部であることとした。しかし、本実施の形態５では、正極安全素子の形状が異なる。
【０１２５】
図９Ａ〜図９Ｃは、本発明の実施の形態５に係る正極安全素子２４０ａ〜２４０ｃの構成を示す図である。
【０１２６】
まず、図９Ａに示すように、正極安全素子２４０ａは、図３に示した正極安全素子２００の端子２０２の代わりに、端子２４１を備えている。つまり、端子２０２は、例えばネジ締めによる接合ができるようにネジ山が形成された端子であったが、端子２４１は、ネジ穴が形成された端子である。
【０１２７】
また、図９Ｂに示すように、正極安全素子２４０ｂは、図３に示した正極安全素子２００の端子２０２及び接合部２０７の代わりに、端子２４１及び接合部２４２を備えている。
【０１２８】
つまり、端子２４１は、正極安全素子２４０ａの端子２４１と同様に、ネジ穴が形成された端子である。また、接合部２０７には、ネジ穴が形成されていたが、接合部２４２には、ネジ山が形成されている。
【０１２９】
なお、接合部２４２が接合される電池の本体部には、接合部２４２のネジ山に対応する形状のネジ穴が形成されている。
【０１３０】
また、図９Ｃに示すように、正極安全素子２４０ｃは、図３に示した正極安全素子２００の接合部２０７の代わりに、接合部２４２を備えている。つまり、接合部２４２には、正極安全素子２４０ｂの接合部２０７と同様に、ネジ山が形成されており、接合部２４２が接合される電池の本体部には、接合部２４２のネジ山に対応する形状のネジ穴が形成されている。
【０１３１】
なお、上記実施の形態１〜５において、第一導電性部材２０１と接合部２０７または接合部２４２とは一体に形成されていてもよく、同様に、第二導電性部材２０３と端子２０２または端子２４１とは一体に形成されていてもよい。
【０１３２】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、図１または図２に示したような１対の平行な側壁と１対の円弧形状の側壁とを有した端子部であることとした。しかし、本実施の形態６では、正極安全素子の形状が異なる。
【０１３３】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の実施の形態６に係る正極安全素子２５０ａ〜２５０ｃの構成を示す図である。
【０１３４】
まず、図１０Ａに示すように、正極安全素子２５０ａは、上面視で長方形状のハウジング２５１を備えている。つまり、ハウジング２５１は、正極安全素子２５０ａを本体部１００にネジ締めする際に、当該ネジ締めが容易なように、二対の平行な側壁を有している。
【０１３５】
また、図１０Ｂに示すように、正極安全素子２５０ｂは、上面視で六角形状のハウジング２５２を備えている。つまり、ハウジング２５２は、正極安全素子２５０ｂを本体部１００にネジ締めする際に、当該ネジ締めが容易なように、三対の平行な側壁を有している。
【０１３６】
なお、正極安全素子が備えるハウジングは、上記形状に限られず、少なくとも一対の平行な側壁を有していればよい。
【０１３７】
また、図１０Ｃに示すように、正極安全素子２５０ｃは、ハウジング２０６の下方に、例えば上面視で長方形状の接合部２５３を備えていてもよい。つまり、正極安全素子２５０ｃを本体部１００にネジ締めする際に、当該ネジ締めが容易なように、接合部２５３が、少なくとも一対の平行な側壁を有している。この場合、ハウジング２０６の形状は限定されず、上面視で円形状などであってもよい。
【０１３８】
なお、この接合部２５３の形状は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示したようなハウジング２５１、２５２のような形状であってもよい。
【０１３９】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について説明する。上記実施の形態１では、正極安全素子２００は、電池１０の本体部１００と別体で構成されていた。しかし、本実施の形態７では、正極安全素子は、電池の本体部１００と一体に形成される。
【０１４０】
図１１は、本発明の実施の形態７に係る正極安全素子２６０及び電池２０の構成を示す図である。具体的には、同図は、電池２０の正極安全素子２６０の部分を縦方向に切断した場合の断面図である。
【０１４１】
同図に示すように、電池２０は、本体部１００ａと一体に形成された正極安全素子２６０を備えている。
【０１４２】
具体的には、正極安全素子２６０は、図３に示された端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び融解物吸収部材２０５と、第三導電性部材２６１と、ハウジング２６２とを備えている。なお、端子２０２、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び融解物吸収部材２０５については、図３で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１４３】
第三導電性部材２６１は、本体部１００ａが備える絶縁性の第一パッキン１５０と絶縁性の第二パッキン１６０とを介して、正極安全素子２６０をふた板１１０及び正極集電部材１３０に固定する導電性の部材である。つまり、第三導電性部材２６１は、正極集電部材１３０を介して発電要素１２０の正極板に電気的に接続されており、第一パッキン１５０及び第二パッキン１６０によってふた板１１０とは絶縁されている。
【０１４４】
第三導電性部材２６１は、例えば、正極安全素子２６０をふた板１１０及び正極集電部材１３０に、かしめにより固定する金属製のリベットである。なお、第三導電性部材２６１はリベットに限定されず、例えばボルトであってもよい。この場合、当該固定のためにかしめる必要はなく、ボルト締めによって当該固定を行うことができる。
【０１４５】
ハウジング２６２は、正極安全素子２６０のハウジングである。具体的には、ハウジング２６２は、第二導電性部材２０３、低融点部材２０４及び融解物吸収部材２０５を覆う絶縁性と断熱性とを備えた囲いである。なお、ハウジング２６２は、実施の形態１におけるハウジング２０６と同様に、全部が絶縁性の材料で形成されていなくともよく、一部が金属などの導電性部材で構成されていてもよい。また、ハウジング２６２は、周囲が断熱材で覆われていてもよいし、断熱性の材料で形成されていても良い。
【０１４６】
このように、正極安全素子２６０と本体部１００ａとは一体で形成されていることにしてもよい。ただし、正極安全素子２６０と本体部１００ａとを一体で形成する際には、正極安全素子２６０の製造後に正極安全素子２６０に低融点部材２０４が融解するような熱がかからないような工程の下で、電池作製を行う必要がある。例えば、正極安全素子２６０と本体部１００ａとの接合は、かしめ封口により行うことが好ましい。
【０１４７】
また、正極安全素子２６０と本体部１００ａとが一体で形成される場合には、低融点部材２０４は、ふた板１１０の上方（本体部１００ａの外方）に配置されていなくともよい。つまり、低融点部材２０４は、発電要素１２０の正極板と端子２０２との間に配置されていればよく、本体部１００ａの内方に配置されていてもよい。
【０１４８】
なお、上記実施の形態２〜４に係る正極安全素子２１０〜２３０の構成を、実施の形態７に係る電池２０の正極安全素子２６０に適用してもよい。
【０１４９】
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る正極安全素子及び電池について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１５０】
つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【０１５１】
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、正極安全素子及び負極安全素子の双方ともに低融点部材を備えていることとしたが、正極安全素子及び負極安全素子のうちのいずれか一方のみ低融点部材を備えていることにしてもよい。つまり、例えば、上記実施の形態及びその変形例で示した構成は、正極安全素子には備わっておらず、負極安全素子のみに備わっていることにしてもよい。この場合、低融点部材を備えていない安全素子の端子は、低融点部材を介さずに正極板または負極板と電気的に接続される。
【０１５２】
また、本発明は、このような電池端子機能を有する安全素子または電池として実現することができるだけでなく、当該電池を少なくとも１つ備えた組電池として実現することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、電池内部の温度が過度に上昇した場合に、簡易な構造で電流を遮断することができる非水電解質二次電池等の電池の電池端子機能を有する安全素子等に適用できる。
【符号の説明】
【０１５４】
１０、２０ 電池
１００、１００ａ 本体部
１０１ 電池容器
１１０ ふた板
１１１ プール
１１２ 正極
１２０ 発電要素
１３０ 正極集電部材
１４０ 負極集電部材
１５０ 第一パッキン
１６０ 第二パッキン
２００、２１０、２２０、２２０ａ、２３０、２４０ａ〜２４０ｃ、２５０ａ〜２５０ｃ、２６０ 正極安全素子
２０１、２０１ａ 第一導電性部材
２０１ｂ 溝部
２０２、２４１ 端子
２０３ 第二導電性部材
２０４ 低融点部材
２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ 融解物
２０５ 融解物吸収部材
２０６、２１１、２２１、２３１、２５１、２５２、２６２ ハウジング
２０７、２４２、２５３ 接合部
２１１ａ、２１１ｂ 溜部
２１１ｃ、２１１ｄ 孔部
２１２、２１３ スペーサ
２２２、２２２ａ 仕切部
２２２ｂ 孔部
２２２ｃ 切れ込み部
２２２ｄ コーティング領域
２３１ａ 排出部
２３２ 排出管
２６１ 第三導電性部材
３００ 負極安全素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の正極板または負極板と電気的に接続される端子を備える電池端子機能を有する安全素子であって、
前記正極板または負極板と前記端子との間に配置され、前記安全素子が前記電池の本体部の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して前記正極板または負極板と前記端子とを絶縁させる低融点部材を備える
電池端子機能を有する安全素子。
【請求項２】
さらに、
前記低融点部材が融解することにより前記正極板または負極板と前記端子とが絶縁された後に、再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部を備える
請求項１に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項３】
前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を吸収する融解物吸収部であり、
前記融解物吸収部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を吸収することにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する
請求項２に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項４】
前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を溜める空間が形成された溜部であり、
前記溜部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を溜めることにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する
請求項２に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項５】
前記再短絡防止部は、前記低融点部材が配置される空間を仕切る仕切部であり、
前記仕切部は、前記低融点部材が融解した際に、仕切った空間に前記低融点部材の融解物を分散させることにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する
請求項２に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項６】
前記仕切部は、前記低融点部材の断面形状よりも小さい孔が形成された弾性部材であり、
前記低融点部材は、前記仕切部の当該孔に挿入されて配置される
請求項５に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項７】
前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を前記電池端子機能を有する安全素子の外方へ排出する排出部であり、
前記排出部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を前記電池端子機能を有する安全素子の外方へ排出することにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する
請求項２に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項８】
さらに、
前記電池の本体部と機械的に接合される接合部を備える
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項９】
前記接合部は、前記電池の本体部とネジ締めにより接合される
請求項８に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項１０】
さらに、
前記低融点部材を覆う断熱性の部材を備える
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項１１】
正極側及び負極側の少なくとも一方に、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電池端子機能を有する安全素子を備える
電池。
【請求項１２】
正極側及び負極側の少なくとも一方に配置された請求項７に記載の電池端子機能を有する安全素子と、
前記電池端子機能を有する安全素子から排出される前記低融点部材の融解物を溜めるプールと
を備える電池。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の電池を少なくとも１つ備える
組電池。
【請求項１】
電池の正極板または負極板と電気的に接続される端子を備える電池端子機能を有する安全素子であって、
前記正極板または負極板と前記端子との間に配置され、前記安全素子が前記電池の本体部の近傍に備えられることにより、所定温度以上の温度で融解して前記正極板または負極板と前記端子とを絶縁させる低融点部材を備える
電池端子機能を有する安全素子。
【請求項２】
さらに、
前記低融点部材が融解することにより前記正極板または負極板と前記端子とが絶縁された後に、再度電気的に接続されるのを防止する再短絡防止部を備える
請求項１に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項３】
前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を吸収する融解物吸収部であり、
前記融解物吸収部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を吸収することにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する
請求項２に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項４】
前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を溜める空間が形成された溜部であり、
前記溜部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を溜めることにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する
請求項２に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項５】
前記再短絡防止部は、前記低融点部材が配置される空間を仕切る仕切部であり、
前記仕切部は、前記低融点部材が融解した際に、仕切った空間に前記低融点部材の融解物を分散させることにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する
請求項２に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項６】
前記仕切部は、前記低融点部材の断面形状よりも小さい孔が形成された弾性部材であり、
前記低融点部材は、前記仕切部の当該孔に挿入されて配置される
請求項５に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項７】
前記再短絡防止部は、前記低融点部材の融解物を前記電池端子機能を有する安全素子の外方へ排出する排出部であり、
前記排出部は、前記低融点部材が融解した際に前記低融点部材の融解物を前記電池端子機能を有する安全素子の外方へ排出することにより、前記正極板または負極板と前記端子との絶縁状態を維持し、再度電気的に接続されるのを防止する
請求項２に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項８】
さらに、
前記電池の本体部と機械的に接合される接合部を備える
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項９】
前記接合部は、前記電池の本体部とネジ締めにより接合される
請求項８に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項１０】
さらに、
前記低融点部材を覆う断熱性の部材を備える
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池端子機能を有する安全素子。
【請求項１１】
正極側及び負極側の少なくとも一方に、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電池端子機能を有する安全素子を備える
電池。
【請求項１２】
正極側及び負極側の少なくとも一方に配置された請求項７に記載の電池端子機能を有する安全素子と、
前記電池端子機能を有する安全素子から排出される前記低融点部材の融解物を溜めるプールと
を備える電池。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の電池を少なくとも１つ備える
組電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−９８０９３（Ｐ２０１３−９８０９３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１５５５（Ｐ２０１１−２４１５５５）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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