CN104604008B - 密闭型电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供能够改善泄漏检查工序中的错误判定率的密闭型电池的制造方法。一种制造工序(S1)，进行泄漏检查工序，所述泄漏检查工序检测导入到外装(30)内的氦气(H)的泄漏，所述制造工序(S1)包括：向外装(30)注入电解液(E)的工序；将外装(30)内减压到预定的压力的工序；和向外装(30)内导入与所述预定的压力对应的量的氦气(H)的工序。此时，所述预定的压力被设定为比电解液(E)的饱和蒸气压高的压力。

Description

密闭型电池的制造方法

技术领域

本发明涉及进行泄漏检查工序的密闭型电池的制造方法，所述泄漏检查工序检测导入到电池容器内的检测气体的泄漏。

背景技术

以往，在密闭型电池的制造工序中，出于防止水分浸入到电池容器内而使电池性能劣化等目的，进行确认电池容器的密闭性的泄漏检查工序(例如参照专利文献1)。

专利文献1中公开了如下的技术。

首先，除了电解液注液口以外将电池罐(电池容器)密闭，通过排气手段从电解液注液口排出电池罐内的空气(将电池罐内减压)。

接着，将电池罐与电解液罐(pot)连接，通过电池罐与电解液罐的压力差，从电解液注液口向电池罐中注入电解液。此时，通过用氦气将电解液罐内加压，从电解液注液口向电池罐中导入氦气。

最后，将电解液注液口封口，使用氦泄漏检测器确认从电池罐泄漏的泄漏气体中所含的氦量，由此进行泄漏检查工序。

如专利文献1所公开的技术那样，在注入电解液时导入了氦气的情况下，在直到进行泄漏检查工序为止的期间，电解液向电极体渗透，混入到电极体内部的气体被排出到电极体外部。与此相伴，电池罐内的氦浓度降低。

由于导入氦气后直到进行泄漏检查工序为止的时间产生偏差(波动)等，导致此时的电解液对电极体的渗透度，也就是说，所述气体排出的量产生偏差。

也就是说，专利文献1所公开的技术中，由于电解液对电极体的渗透度的偏差的影响，泄漏气体的氦浓度(泄漏检查工序时的电池罐内的氦浓度)产生偏差。

在此，如图7所示，从电池罐仅泄漏了一定量的泄漏气体的情况下的氦泄漏检测器的输出值，根据泄漏气体的氦浓度而成为不同的值。具体而言，从电池罐仅泄漏了一定量的泄漏气体的情况下的氦泄漏检测器的输出值，在泄漏气体的氦浓度高的情况下为大的值(参照图7所示的线G11)，在泄漏气体的氦浓度低的情况下为小的值(参照图7所示的线G12)。

在泄漏检查工序中，需要以泄漏气体的氦浓度低的情况下的泄漏气体漏出量为基准，设定检查阈值T1。

因此，在泄漏气体的氦浓度高的情况下，尽管是比与氦浓度低的情况下的检查阈值T1对应的泄漏气体漏出量L少的泄漏气体漏出量，还是存在氦泄漏检测器的输出值超过检查阈值T1的可能性(参照图7所示的范围R1)。

如专利文献1所公开的技术那样，在泄漏气体的氦浓度产生偏差的情况下，需要将检查阈值T1仅减小该偏差的量，因此会以比较高的比例错误判定良品为不良品。

这样，在专利文献1所公开的技术中，存在泄漏检查工序中的错误判定率恶化的可能性。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2002-117901号公报

发明内容

本发明是鉴于以上那样的状况而完成的，提供能够改善泄漏检查工序中的错误判定率的密闭型电池的制造方法。

本发明涉及的密闭型电池的制造方法，进行泄漏检查工序，所述泄漏检查工序检测导入到电池容器内的检测气体的泄漏，该制造方法包括：向所述电池容器注入电解液的工序；将注有所述电解液的所述电池容器的内部减压到预定的压力的工序；和向减压到所述预定的压力的所述电池容器的内部导入与所述预定的压力对应的量的所述检测气体的工序。

在本发明涉及的密闭型电池的制造方法中，优选所述预定的压力被设定为比所述电解液的饱和蒸气压高的压力。

本发明取得能够改善泄漏检查工序中的错误判定率的效果。

附图说明

图1是表示电池的总体构成的图。

图2是表示电池的制造工序的图。

图3(a)是表示将外装内减压的情形的图，(b)是表示导入检测气体的情形的图。

图4是表示成为错误判定的范围的图。

图5是表示测定氦浓度的结果的图。

图6是表示不将外装内减压而导入检测气体的情形的图。

图7是表示在以往技术中成为错误判定的范围的图。

具体实施方式

以下，对本发明涉及的密闭型电池的制造方法的一实施方式即制造工序S1进行说明。

首先，参照图1，对本发明涉及的密闭型电池的一实施方式即电池10进行说明。

电池10是密闭型的锂离子二次电池。再者，本发明适用的对象并不限定于锂离子二次电池，对于镍氢二次电池等其它密闭型电池也能够适用。

在电池10的制造工序中，为确认电池容器的密闭性，进行泄漏检查工序，所述泄漏检查工序检测导入到电池容器内的检测气体的泄漏。

电池10具备发电要素20、外装30、盖子40、和外部端子50、50。

发电要素20是使电解液渗透到电极体B中而成的，该电极体B是将正极、负极、和隔板层叠并卷绕而成的。在电池10充放电时，通过在发电要素20内引起化学反应(严格地说，在正极与负极之间经由电解液引起离子的移动)，产生电流。

电池容器即外装30是具有收纳部31和盖部32的大致长方体状的罐。

收纳部31是一面开口的有底方筒状的构件，在内部收纳发电要素20。

盖部32是具有与收纳部31的开口面对应的形状的平板状的构件，以堵塞了收纳部31的开口面的状态与收纳部31接合。在盖部32上，在外部端子50、50插通的部位之间，开有用于注入电解液的注液孔33。

注液孔33是在盖部32的外侧和内侧内径尺寸不同的俯视为大致圆形的孔。注液孔33被形成为上部(图1中的上侧部分)的内径比下部(图1中的下侧部分)的内径大。

再者，在本实施方式中，将电池作为外装形成为有底方筒状的方型电池而构成，但并不限于此，例如，也可以作为外装形成为有底圆筒状的圆筒型电池而构成。

盖子40是用于将注液孔33封止(密封)的构件。盖子40被形成为与注液孔33的上部大致相同的形状。盖子40嵌入到注液孔33的上部使得堵塞注液孔33的下部，外周缘部被激光焊接，由此与盖部32接合。

外部端子50、50，以它们的一部分从盖部32的外侧面向电池10的上方(外方)突出的状态配置。外部端子50、50经由集电端子51、51分别与发电要素20的正极以及负极电连接。外部端子50、50，分别通过在外周面部装嵌固定构件34，介由绝缘构件52、53相对于盖部32以绝缘状态被固定。外部端子50、50和集电端子51、51，作为将积蓄在发电要素20中的电力取出到外部、或将来自外部的电力外部引入到发电要素20中的通电路径发挥功能。

集电端子51、51，分别与发电要素20的正极以及负极连接。作为集电端子51、51的材料，例如，在正极侧能够采用铝，在负极侧能够采用铜。

在外部端子50、50中，在向电池10的外方突出的部位实施搓螺纹，形成螺栓部。在电池10实际使用时，使用该螺栓部在外部端子50、50上缔结固定母线(bus bar)、和外部装置的连接端子等构件。

将这些构件缔结固定时，在外部端子50、50上施加缔结扭矩，并且通过螺纹缔结而向轴向赋予外力。因此，作为外部端子50、50的材料，优选采用铁等高强度材料。

接着，对制造工序S1进行说明。

在制造工序S1中，使用模涂机等涂敷机在集电体(正极集电体和负极集电体)的表面涂敷混合剂(正极合剂和负极合剂)后，使该混合剂干燥。

而且，通过对集电体的表面上的混合剂实施压制加工，在集电体的表面形成混合剂层(正极合剂层和负极合剂层)。

这样，制作出正极和负极。

在制造工序S1中，将经过这样的工序而制作的正极以及负极、和隔板层叠后，将它们卷绕，由此制作电极体B。而且，将与外装30的盖部32一体化的外部端子50、50和集电端子51、51等与电极体B连接，将该电极体B收纳于外装30的收纳部31中。然后，通过焊接将外装30的收纳部31和盖部32进行接合来封罐。

将外装30封罐后，如图2所示，从注液孔33注入电解液E(参照图2所示的箭头E)。

此时，例如，在腔室111内收纳外装30，并且在外装30上安装规定的注液单元，将腔室111内抽真空。然后，向腔室111内导入大气而使腔室111内回到大气压。在制造工序S1中，利用此时的差压，向外装30中注入电解液E。

向外装30中注入电解液E后，向外装30内导入氦气H(参照图2所示的箭头H)。

此时，例如，使用图3所示那样的导入装置120，进行氦气H的导入。

再者，在图3中，为了便于说明，将电解液E的液面的高度记载为比图2所示的电解液E高的位置。

如图3(a)和图3(b)所示，导入装置120具备封入喷嘴121、密封构件122、和阀123。

封入喷嘴121配置在注液孔33的上方，在下端部形成有喷射口121a。在封入喷嘴121的上下中途部连结有阀123。

如图3(a)所示，封入喷嘴121经由阀123和配管124等与规定的减压泵连接。即，导入装置120，形成有减压路径P1来作为从封入喷嘴121向所述减压泵的路径。

如图3(b)所示，封入喷嘴121经由阀123等与规定的氦供给源连接。即，导入装置120，形成有供给路径P2来作为从所述氦供给源向封入喷嘴121的路径。

如图3(a)和图3(b)所示，密封构件122被形成为，在大致有底筒状构件的底面(上面)形成了沿上下方向贯通的贯通孔那样的形状。即，密封构件122被形成为下部(图3(a)和图3(b)中的下侧部分)的内径比上部(图3(a)和图3(b)的上侧部分)的内径大。

在密封构件122中，在上部插通有封入喷嘴121。而且，在密封构件122中，下部比封入喷嘴121的喷射口121a靠下侧地突出，该突出端面与盖部32的注液孔33的周围触接。由此，密封构件122将注液孔33和封入喷嘴121密封。

即，导入装置120，被构成为在将注液孔33密封了的状态下能够向外装30内喷射氦气H，并且被构成为能够排出外装30内的空气30A。

在这样的导入装置120中，设有能够测定外装30内的压力的压力计。

阀123将减压路径P1和供给路径P2的任一方关闭，并且将另一方开放。也就是说，导入装置120通过阀123的控制，将与封入喷嘴121连通的路径切换为减压路径P1和供给路径P2的任一个。

在制造工序S1中，导入氦气H时，首先，如图3(a)所示，开放减压路径P1(将减压路径P1与封入喷嘴121连通)，使所述减压泵工作来排出外装30内的空气30A。

此时，用所述压力计确认外装30内的压力，并将外装30内减压到预定的压力。

而且，如图3(b)所示，开放供给路径P2(将供给路径P2与封入喷嘴121连通)，从所述氦供给源向封入喷嘴121供给氦气H，并从封入喷嘴121喷射氦气H。

此时，用所述压力计确认外装30内的压力，使外装30内回到大气压。

即，在制造工序S1中，向外装30内仅导入将外装30减压了的量的氦气H、也就是说仅导入将外装30内的空气30A排出的量的氦气H。

在此，所述预定的压力(减压时的外装30内的压力)被设定为比电解液E的饱和蒸气压高的压力。

由此，电解液E不会沸腾且能够向外装30内导入氦气H。

再者，在本实施方式中，所述预定的压力被设定为比电解液E的饱和蒸气压高、并且接近于电解液E的饱和蒸气压的压力。

由此，能够向外装30内导入更多的氦气H，因此能够提高外装30内的氦气H的浓度。

向外装30内导入氦气H后，如图2所示，利用盖子40将注液孔33封止(参照图2中所示的涂黑的三角形)。

此时，将盖子40嵌入到注液孔33的上部使得其堵塞注液孔33的下部。而且，采用激光焊机沿盖子40的外缘部照射激光，将注液孔33封止。

将注液孔33封止后，检查来自外装30的泄漏(也就是说，外装30的密封程度)。

此时，在规定的腔室131中收纳外装30，并将腔室131内抽真空。然后，用市售的氦泄漏检查器检测氦气H是否从外装30向腔室131内泄漏。

即，如图4所示，在制造工序S1中，用所述氦泄漏检查器检测从外装30向腔室131内漏出的泄漏气体中所含的氦气H的量，在所述氦泄漏检查器的输出值超过规定的检查阈值T的情况下，判定为外装30存在泄漏。

这样，在制造工序S1中进行泄漏检查工序，所述泄漏检查工序检测作为导入到外装30内的检测气体的氦气H的泄漏。

检查外装30的泄漏后，如图2所示，进行电池10的初始充电和电压的检查等。

在制造工序S1中，这样地制造密闭型的电池10。

在此，注入到外装30中的电解液E向电极体B渗透。与此相伴，外装30内的电解液E的液面逐渐下降，混入到电极体B内部的气体排出到电极体B外部。

由于注入电解液E后直到进行泄漏检查工序为止的时间产生偏差等，这样的电解液E对电极体B的渗透度，也就是说，所述气体排出的量产生偏差(参照图3(a)所示的电解液E)。

因此，在注入电解液E时导入了氦气H的情况下，由于电解液E对电极体B的渗透度的偏差的影响，所述气体的排出量产生偏差，因此泄漏气体的氦浓度(泄漏检查工序时的外装30内的氦气H的浓度)产生偏差。

另外，如图6所示，在注入电解液E后向外装30内导入了一定量的氦气H的情况下，根据导入氦气H时的电解液E的液面的高度，外装30内的空间的大小产生偏差，外装30内的氦浓度变化。

也就是说，在该情况下，由于电解液E对电极体B的渗透度的偏差的影响，不能够使外装30内成为一定的氦浓度，因此泄漏气体的氦浓度产生偏差。

因此，在制造工序S1中，如图3(a)所示，在注入电解液E后，将外装30内暂时减压。

更详细地讲，在制造工序S1中，在注入到外装30中的电解液E某种程度(例如，即使在导入氦气H后，混入到电极体B内部的气体被进一步排出，也对泄漏检查工序没有影响的程度)地渗透到电极体B中后，将外装30内暂时减压。

由此，在制造工序S1中，将外装30内的空气30A仅以与电解液E的液面高度相应的量排出。

即，在制造工序S1中，在电解液E的液面低的情况下，较多地排出外装30内的空气30A，在电解液E的液面高的情况下，不较多地排出外装30内的空气30A。

而且，在制造工序S1中，如图3(b)所示，通过使用氦气H使外装30内回到大气压，向外装30内仅导入与电解液E的液面高度相应的量的氦气H。

即，在制造工序S1中，在电解液E的液面低的情况下，导入较多的氦气H，在电解液E的液面高的情况下，不导入较多的氦气H。

这样，根据制造工序S1，不管导入氦气H时的电解液E对电极体B的渗透度就能够使外装30内的氦浓度成为与导入氦气H时的外装30内的压力变化适称的浓度。

如本实施方式那样在减压后回到大气压的情况下，外装30内的氦浓度成为与减压时的压力适称的浓度。

因此，根据制造工序S1，通过确认导入氦气H时的外装30内的压力变化，能够保证外装30内的氦浓度成为与导入氦气H时的外装30内的压力变化适称的浓度、也就是说成为一定的浓度。

另外，根据制造工序S1，不管导入氦气H时的电解液E对电极体B的渗透度就能够使外装30内成为一定的氦浓度，因此能够减少泄漏气体的氦浓度的偏差。

因此，如图4所示，根据制造工序S1，能够减小来自外装30的泄漏气体漏出量为规定量的情况下的、泄漏气体的氦浓度高的情况的氦泄漏检查器的输出值(参照图4所示的线G1)与泄漏气体的氦浓度低的情况的氦泄漏检查器的输出值(参照图4所示的线G2)之差。

也就是说，根据制造工序S1，能够降低与泄漏气体的氦浓度相应的氦泄漏检查器的输出值的偏差。

再者，在图4中用单点划线表示的线G11和线G12，分别与图7中的线G11和线G12对应。

因此，根据制造工序S1，能够使检查阈值T仅增大使氦泄漏检查器的输出值的偏差降低了的量。

因此，在泄漏气体的氦浓度高的情况下，尽管是比与泄漏气体的氦浓度低的情况的检查阈值T对应的泄漏气体漏出量L少的泄漏气体漏出量，氦泄漏检查器的输出值也超过了检查阈值T，能够抑制错误判定良品为不良品(参照图4所示的范围R)。

这样，根据制造工序S1，能够改善泄漏检查工序中的错误判定率。另外，能够提高泄漏检查工序的稳健(robust)性。

在此，注入到外装30中的电解液E的一部分，在直到进行泄漏检查工序为止的期间挥发。即，在注入电解液E之后的外装30内，存在电解液E的挥发成分(例如烃等)。这样的电解液E的挥发成分的比重比氦气H的比重大。

因此，如图6所示，在注入电解液E后，仅是用封入喷嘴喷射了氦气H的情况下，通过这样的比重大的电解液E的挥发成分抑制了氦气H向外装30内的导入。

另外，仅是用封入喷嘴喷射了氦气H的情况下，比重小的氦气H在外装30内难以沉淀，因此较多地位于注液孔33的附近。因此，在该情况下，在直到将注液孔33封止为止的期间，氦气H较多地漏出。

也就是说，仅是用封入喷嘴喷射了氦气H的情况下，由于电解液E的挥发成分的影响，不能够不浪费地向外装30内导入氦气H。

另一方面，在制造工序S1中，如图3所示，将外装30内暂时减压后导入氦气H。

也就是说，在制造工序S1中，某种程度地排出电解液E的挥发成分后喷射氦气H，因此能够向外装30内较多地导入氦气H，并且能够使氦气H在外装30内沉淀。

因此，根据制造工序S1，能够以高浓度的状态导入氦气H，并且能够在直到将注液孔33封止为止的期间减少氦气H漏出的量。

由此，能够在外装30内的氦浓度高的状态下、也就是说在泄漏气体的氦浓度高的状态下，进行泄漏检查工序，因此能够精度良好地进行泄漏检查工序。

在制造工序S1中，在利用密封构件122将注液孔33密封了的状态下从封入喷嘴121喷射氦气H，因此能够将喷射出的大致全部氦气H导入外装30内。也就是说，通过使用如图3所示的导入装置120导入氦气H，能够不浪费地导入氦气H。

因此，根据制造工序S1，能够减少泄漏检查工序所需的成本。

这样，在制造工序S1中，向外装30中注入电解液E后，进行将外装30内减压到预定的压力，并向外装30内导入与该预定的压力对应的量的氦气H的导入工序。

再者，在制造工序S1中，向外装30内导入氦气H，使外装30内回到大气压，但并不限定于此。

例如，也可以向外装30内导入氦气H而使外装30内成为加压了数kPa左右的状态，或者，使外装30内成为减压了数kPa左右的状态。

也就是说，与所述预定的压力对应的量，不一定必须是与在减压到所述预定的压力时排出的外装30内的空气30A的量相同的量。

即，与所述预定的压力对应的量，也可以是比排出的空气30A的量多的量、或比排出的空气30A的量少的量。

假设是向外装30内导入了比排出的空气30A的量多的量的氦气H的情况，与向外装30内仅导入了与排出的空气30A的量相同的量的氦气H的情况相比，能够以更高浓度的状态导入氦气，因此能够精度良好地进行泄漏检查工序。

另外，在向外装30内导入了比排出的空气30A少的量的氦气H的情况下，与向外装30内仅导入了与排出的空气30A的量相同的量的氦气H的情况相比，能够减少导入的氦气H的量，因此能够降低泄漏检查工序所需的成本。

接着，对在制造工序S1中导入了氦气H的情况下的氦浓度的测定结果进行说明。

在氦浓度的测定中，将外装30内暂时减压后，通过向外装30内导入氦气H而使外装30内回到大气压，然后将注液孔33封止，重复进行这一系列的操作，制作了多个试样(testpieces)。也就是说，通过多次进行制造工序S1，制作了多个试样(参照图3)。

另外，在氦浓度的测定中，不将外装30内减压就向外装30内导入氦气H后，将注液孔33封止，重复进行这一系列的操作，制作了比较例涉及的多个试样(参照图6)。

在氦浓度的测定中，对于全部试样，在导入氦气H后在外装30上开孔，并且将氦浓度测定器的测定头迅速按压在该孔上，测定了氦浓度。

如图5所示，经过制造工序S1制作出的试样的氦浓度，比比较例的试样的氦浓度高。

而且，经过制造工序S1制作出的试样的氦浓度的偏差，比比较例的试样的氦浓度的偏差小。

由以上的测定结果明确可知，根据制造工序S1，能够以高浓度的状态向外装30内导入氦气H，并且能够减少泄漏气体的氦浓度的偏差。

因此，明确可知，根据制造工序S1，能够精度良好地进行泄漏检查工序，并且能够改善泄漏检查工序中的错误判定率。

在氦浓度的测定中，也测定了在制造工序S1中刚刚导入氦气H后的试样的氦浓度。此时的氦浓度是与导入氦气H时的外装30内的压力变化适称的浓度。

也就是说，明确可知，根据制造工序S1，不管导入氦气H时的电解液E向电极体B的渗透度，外装30内的氦浓度成为与导入氦气H时的外装30内的压力变化适称的浓度。

再者，作为检测气体，能够使用各种气体，但优选采用氦气。这是由于通过采用氦气，能够防止对电池性能造成影响，以及，分子直径小，能够检测来自微细的孔的泄漏等，与其它气体相比能够得到各种效果。

另外，在导入氦气时，也可以导入将氦气与氦气以外的气体的混合了的混合气体。

产业上的利用可能性

本发明能够利用于进行泄漏检查工序的密闭型电池的制造方法，所述泄漏检查工序检测导入到电池容器内的检测气体的泄漏。

附图标记说明

10 电池(密闭型电池)

30 外装(电池容器)

H 氦气(检测气体)

Claims (1)

1.一种密闭型电池的制造方法，进行泄漏检查工序，所述泄漏检查工序检测导入到电池容器内的检测气体的泄漏，该制造方法包括：

从收容有电极体的电池容器的注液孔，向所述电池容器内注入电解液的工序；

通过压力计确认所述电池容器内的压力，在使所述注液孔朝向上方向的状态下，对注有所述电解液的所述电池容器的内部减压，使得所述电池容器内从大气压的状态减压到预定的压力的工序；和

通过压力计确认所述电池容器内的压力，在使所述注液孔朝向上方向的状态下，向所述电池容器内导入所述检测气体直到所述电池容器内变为所述大气压的工序，

所述预定的压力被设定为比所述电解液的饱和蒸气压高的压力。