CN105122531B - 密封型电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密封型电池的制造方法，其能够在不增加工序数的条件下实施在初始充电时产生的气体的放气。本发明的制造方法为具备具有开口部(33)的电池容器(30)和被收纳于电池容器中的发电要素(20)的密封型电池的制造方法，并包括：将具有正极、负极以及分隔件的电极体收纳于电池容器内的工序；将电解液从开口部注入电池容器内，而将所述电极体形成为发电要素的工序；通过薄膜(120)而对内部电池容器的开口部进行临时密封的工序；对发电要素进行初始充电的工序；在通过刺破被设置于开口部上的薄膜而解除临时密封的同时，通过从薄膜的被刺破了的地方进入电池容器内的封入喷嘴(140)而将检测气体(He)导入电池容器内的工序；通过正式密封部件(40)而对内部被导入了氦(He)的电池容器的开口部进行正式密封的工序。

Description

密封型电池的制造方法

技术领域

本发明提供一种在将电解液从向外部开口的开口部注入电池容器内之后，将检测气体从开口部导入电池容器内并对开口部进行密封的密封型电池的制造方法。

背景技术

一直以来，在密封型电池的制造工序中，以防止水分浸入电池容器内而使电池性能劣化的情况等为目的，对电池容器的密封性进行检查。

此时，在密封型电池的制造工序中，预先将检测气体(例如，氦等)导入电池容器内，并对所述检测气体是否从电池容器漏泄进行确认。

作为用于导入检测气体的技术，例如存在专利文献1中所公开的技术等。

在专利文献1所公开的技术中，将经由电解液壶而与氦供给单元连接的注液喷嘴安装在电解液注液口上，并从电池罐(电池容器)的外侧朝内侧喷射氦，从而将氦导入到电池罐内。

在密封型电池的制造工序中，由于在对电池进行初始充电时电解液分解等，从而产生碳氢化合物气体等气体。在密封型电池的制造工序中，在这样的于初始充电时产生的气体的量多到不满足电池罐的耐压要件等的情况下，需要放掉滞留于电池罐内的在初始充电时产生的气体。

也就是说，在该情况下，在密封型电池的制造工序中，在对电解液注液口进行临时密封之后进行初始充电，而后，解除电解液注液口的临时密封以放掉在初始充电时产生的气体。然后，导入氦，并对电解液注液口进行正式密封。

专利文献1所公开的技术为，将氦从外侧导入开口的电池罐的技术。也就是说，专利文献1所公开的技术设想了未对电解液注液口进行临时密封，或者在氦导入前预先解除了临时密封的情况。

因此，在放掉于初始充电时产生的气体并且利用专利文献1所公开的技术导入氦的情况下，需要依次实施对电解液注液口进行临时密封的工序、进行初始充电的工序、解除临时密封的工序以及导入氦的工序。

也就是说，在现有技术中，无法效率地实施制造密封型电池的工序，其结构为，为了制造密封型电池而实施的工序数变多。因此，在现有技术中，增大了为了制造密封型电池所需的成本。

在先技术文献

专利文献

专利文献1日本特开2002-117901号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于如上的情况所完成的发明，其提供一种能够在不增加工序数的条件下实施对在初始充电时产生的气体的放气的密封型电池的制造方法。

用于解决问题的方法

本发明所涉及的密封型电池的制造方法为，具备具有向外部开口的开口部的电池容器和被收纳于所述电池容器中的发电要素的密封型电池的制造方法，所述密封型电池的制造方法包括：将具有正极、负极以及分隔件的电极体收纳于所述电池容器的内部的工序；将电解液从所述开口部注入所述电池容器的内部，而将所述电极体形成为所述发电要素的工序；通过临时密封部件而对内部被注入了所述电解液的所述电池容器的开口部进行临时密封的工序；对被临时密封了的所述开口部的所述电池容器内的发电要素进行初始充电的工序；在解除由所述临时密封部件实施的所述开口部的临时密封的同时，将检测气体从所述开口部导入所述电池容器内的工序；通过正式密封部件而对内部被导入了所述检测气体的所述电池容器的开口部进行正式密封的工序。

在本发明所涉及的密封型电池的制造方法中，优选为，在导入所述检测气体的工序中，使能够喷射所述检测气体的封入喷嘴朝向被临时密封了的所述开口部移动，在通过所述封入喷嘴的所述开口部侧的端部而刺破所述临时密封部件的同时，通过所述封入喷嘴来喷射所述检测气体。

在本发明所涉及的密封型电池的制造方法中，优选为，所述封入喷嘴的所述开口部侧的端部被形成为朝向所述开口部而变尖的凸起形状。

发明效果

根据本发明，能够在不增加工序数的条件下实施对在初始充电时产生的气体的放气。

附图说明

图1为表示电池的整体结构的图。

图2为表示从注入电解液到对电池进行初始充电的工序的图。

图3为从放掉在初始充电时产生的气体到对外包装件的密封性进行检查的工序的图。

图4为表示封入喷嘴的图。

图5为表示使封入喷嘴下降的状况的图。

图6为表示导入了氦的状况的图。

图7为表示对氦浓度进行测量后的结果的图。

图8为表示在通过独立地移动的放气针以及封入喷嘴来放掉在初始充电时产生的气体的同时导入氦的状况的图。

图9为表示封入喷嘴的改变例的图。

图10为表示封入喷嘴的顶端部的改变例的图。

具体实施方式

以下，对作为本发明所涉及的密封型电池的制造方法的一个实施方式的电池10的制造工序进行说明。

首先，对电池10的概要结构进行说明。

电池10为密封型的锂离子二次电池。并且，应用了本发明的对象并不限定于锂离子二次电池，也可以是镍氢二次电池等其他的密封型电池。

如图1所示，电池10具备发电要素20、外包装件30、帽40以及外部端子50、50。

发电要素20为，使电解液E浸透到以层叠了正极、负极以及分隔件的状态卷绕成的电极体中的要素(参照图2)。在电池10的充放电时，由于在发电要素20内产生化学反应(严格而言，在正极和负极之间产生经由电解液E的离子的移动)，从而产生电流。

作为电池容器的外包装件30为，具有收纳部31和盖部32的大致长方体状的罐。

收纳部31为一面开口的有底角筒状的部件，在内部收纳发电要素20。

盖部32为具有与收纳部31的开口面相对应的形状的平板状的部件，并以封堵收纳部31的开口面的状态而与收纳部31接合。在盖部32中，在如后文所述那样插穿外部端子50、50的位置之间，开口有用于注入电解液E的注液孔33。

注液孔33为贯穿盖部32的板面的孔。注液孔33为在盖部32的外侧和内侧内径有所不同的俯视观察时呈大致圆状的孔。注液孔33被形成为上部(图1中的上侧部分)的内径大于下部(图1中的下侧部分)的内径，从而在上下中途部处形成有高低差部。

在电池10的制造工序中俯视观察时呈大致呈圆状的薄膜120被熔敷在所述高低差部上。薄膜120在电池10的制造工序中被刺破。因此，在表示完成的电池10的图1中，薄膜120成为被刺破的状态。

并且，虽然本实施方式的电池被构成为，外包装件被形成为有底的角筒状的角型电池，但是并不局限于此，例如，也能够被构成为，外包装件被形成为有底的圆筒状的圆筒型电池。

帽40为对注液孔33进行密封的大致圆板状的盖体。帽40的下表面被形成为从外侧覆盖薄膜120的形状。帽40的外径成为与注液孔33的上部的内径大致相同的尺寸。

帽40被载置于注液孔33的所述高低差部上，并通过外周缘部被激光焊接，从而与盖部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)突出的状态而被配置。外部端子50、50经由集电端子51、51而分别与发电要素20的正极以及负极电连接。外部端子50、50通过分别在外周面部上嵌合安装有固定部件34，从而使绝缘部件52、53介于外部端子50、50与盖部32之间，由此相对于盖部32而以绝缘状态被固定。外部端子50、50以及集电端子51、51作为将储存在发电要素20中的电力向外部取出，或者将来自外部的电力取入发电要素20中的通电路径而发挥功能。

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，能够在正极侧采用铝，在负极侧采用铜。

在外部端子50、50上，在向电池10的外方突出的部位处实施螺纹辊轧，从而形成螺栓部。在电池10的实际使用时，利用该螺栓部，而在外部端子50、50上紧固固定汇流条以及外部装置的连接端子等部件。

当对这些部件进行紧固固定时，紧固力矩被施加于外部端子50、50上，并且，通过螺纹紧固而使外力向轴向被施加。因此，作为外部端子50、50的材料，优选为，采用铁等高强度材料。

接下来，对电池10的制造工序进行说明。

在电池10的制造工序中，利用模涂机等涂布机，而将混合剂(正极混合剂以及负极混合剂)涂布在集电体(正极集电体以及负极集电体)的表面上，之后，使混合剂干燥。

然后，通过对集电体的表面上的混合剂实施冲压加工，从而在集电体的表面上形成混合剂层(正极混合剂层以及负极混合剂层)。

通过上述方式，而制作出正极以及负极。

在电池10的制造工序中，将以此种方式被制作出的正极以及负极和分隔件以层叠的状态进行卷绕而制作电极体。然后，使与外包装件30的盖部32一体化的外部端子50、50以及集电端子51、51等与所述电极体连接，并将该电极体收纳于外包装件30的收纳部31内。而后，通过焊接而使外包装件30的收纳部31和盖部32接合从而进行封罐。

在对外包装件30进行了封罐的时间点，注液孔33处于未被帽40或薄膜120密封的状态(参照图2的左上所示的注液孔33)。

因此，在该时间点，注液孔33向外部开口。也就是说，本实施方式的注液孔33与本发明所涉及的向外部开口的开口部对应。

如图2所示，在对外包装件30进行了封罐之后，从注液孔33向外包装件30内注入电解液E(参照图2所示的箭头标记E)。

此时，例如，将外包装件30收纳于腔室110内，并且，将预定的注液单元设置于外包装件30上，并对腔室110内进行抽真空。而后，将大气导入腔室110内，从而使腔室110内恢复为大气压。在电池10的制造工序中，利用此时的差压，而将电解液E注入到外包装件30内。

并且，用于注入电解液的顺序并不限定于本实施方式。例如，也可以在大气气氛下将注液喷嘴安装在注液孔上，并将电解液加向注液喷嘴加压输送，从而将电解液注入到外包装件内。

在将电解液E注入到外包装件30内之后，对注液孔33进行临时密封(也就是说，暂时密封)。

此时，例如，将由树脂构成的较薄的薄膜120载置于注液孔33的所述高低差部上，从而覆盖注液孔33的下部。然后，利用激光焊接机而沿着薄膜120的外周缘部照射激光，从而将薄膜120熔敷在盖部32上(参照图2以涂黑的方式表示的三角形以及图4所示的薄膜120)。

如此，在电池10的制造工序中，在注入电解液E之后，实施通过薄膜120对注液孔33进行临时密封的工序。

也就是说，本实施方式的薄膜120与本发明所涉及的临时密封部件对应。

并且，对注液孔进行临时密封的工序的顺序并不限定于本实施方式。例如，也可以在注液孔的所述高低差部上涂布粘合剂，并将薄膜粘贴在所述高低差部上。

在对注液孔33进行了临时密封之后，实施制造中途的电池10的初始充电(发电要素20的初始充电)。

此时，通过约束夹具对外包装件30进行约束，并沿着外包装件30的厚度方向(朝向图2中的纸面纵深侧的方向)，对外包装件30施加预定大小的载荷。然后，使电源装置130的电极与外部端子50、50连接，并对电池10(发电要素20)进行初始充电。

在约束时以及初始充电时，被注入到外包装件30中的电解液E进行分解等，从而在外包装件30内产生碳氢化合物气体等气体HC(参照图4)。

在约束时以及初始充电时，气体HC滞留于被临时密封了的外包装件30的内部，从而外包装件30的内压上升(参照图2中以涂白的方式表示的箭头标记)。

因此，如图3所示，从外侧刺破薄膜120，从而使注液孔33向外部开放，由此放出滞留于外包装件30内的气体HC。由此，使外包装件30的内压降低(参照图3中以涂白的方式表示的箭头标记以及用双点划线表示的外包装件30)。

在电池10的制造工序中，实施将氦He从这样的向外部开放的注液孔33导入外包装件30内的工序(参照图3所示的箭头标记He)。

在电池10的制造工序中，在导入氦He的工序的过程中，实施在初始充电时产生的气体HC的放气。

对于导入氦He的工序的具体顺序，将在后文详细叙述。

在将氦He导入到外包装件30内之后，通过帽40对注液孔33进行正式密封。

此时，将帽40载置于注液孔33的所述高低差部上，利用激光焊接机而沿着帽40的外缘部照射激光，从而对注液孔33进行密封(参照图3所示的涂黑的三角形)。

本实施方式的帽40与本发明所涉及的正式密封部件对应。

在对注液孔33进行了密封之后，对被导入到外包装件30内的氦He的漏泄(也就是说，外包装件30的密封性)进行检查。

此时，将外包装件30收纳在腔室150内，并对腔室150内进行抽真空。而后，利用市场销售的氦漏泄检查器，对每单位时间从外包装件30内漏泄的氦He的量进行确认。

然后，根据氦漏泄检查器的输出值，对外包装件30是否存在漏泄进行判断。

具体而言，在氦漏泄检查器的输出值小于检查阈值的情况下，判断为未从外包装件30漏泄氦He，在氦漏泄检查器的输出值在检查阈值以上的情况下，判断为存在从外包装件30漏泄氦He的情况。

如此，在本实施方式中，用于对外包装件30的漏泄进行判断的检测气体为氦He。

另外，检测气体并非如本实施方式那样限定于氦，而是优选为采用氦。这是因为，通过采用氦，从而能够防止给电池性能造成影响的情况，并且能够对从分子直径较小且微细的孔的漏泄进行检测等，与其他检测气体相比，能够在电池的制造工序中获得有利的效果。另外，当导入氦时，也可以导入将氦和氦以外的气体混合而成的混合气体。

在对氦He从外包装件30的漏泄进行了检查之后，实施电压的检查，并解除所述约束工具对外包装件30的约束。

在电池10的制造工序中，通过上述方式而对密封型的电池10进行制造。

接下来，对导入氦He的工序的顺序进行说明。

并且，以下，将外包装件30设为，处于被临时密封了注液孔33的状态，并且处于通过在约束时以及初始充电时产生的气体HC而使内压上升了的状态(参照图4)。

在电池10的制造工序中，利用如图4所示的封入喷嘴140，实施导入氦He的工序。

如图4所示，封入喷嘴140的顶端部141(下端部)被形成为，如外径随着趋向下方向而渐渐变小(朝向封入喷嘴140的中心部而收敛)这样的、向下变尖的形状。封入喷嘴140在与顶端部141相比靠上方的侧面，即外径成为固定的部分的侧面上形成有朝外部开口的喷射口。

封入喷嘴140被配置在注液孔33的上方，并经由配管以及泵等而与预定的氦供给源连接。由此，封入喷嘴140被构成为，能够喷射氦He。

封入喷嘴140例如通过与气缸等连结从而被构成为能够进行升降。

在电池10的制造工序中，利用这样的封入喷嘴140，以如下的顺序实施导入氦He的工序。

首先，如图5所示，使封入喷嘴140下降，从而使封入喷嘴140接近于外包装件30(参照在图5的上侧用涂白的方式表示的箭头标记)。

此时，注液孔33处于被薄膜120临时密封的状态，即被薄膜120覆盖的状态。

接下来，通过使封入喷嘴140下降，从而使封入喷嘴140的顶端部141与薄膜120抵接。

而且，在抵接之后仍继续实施封入喷嘴140的下降动作(参照在图5的下侧用涂白的方式表示的箭头标记)。

如前文所述，封入喷嘴140被形成为顶端部141朝下而变尖的凸起形状。也就是说，如图6所示，封入喷嘴140通过下降动作而刺破薄膜120。

这样一来便解除了外包装件30的临时密封。

在解除了外包装件30的临时密封之后，继续实施封入喷嘴140的下降动作(参照图6中用涂白的方式表示的箭头标记)。

而且，当封入喷嘴140的顶端部141以及所述喷射口位于发电要素20的上方且薄膜120的下方时，停止封入喷嘴140的下降动作。

在停止了封入喷嘴140的下降动作之后，从封入喷嘴140的喷射口实施固定时间的氦He的喷射，从而将氦He导入到外包装件30内(参照图6所示的箭头标记He)。

在从刺破薄膜120到导入氦He的期间，滞留于外包装件30的内部的气体HC由于外包装件30内和外部的压力差而从注液孔33被排出至外部。

在电池10的制造工序中，通过以上方式，同时实施在初始充电时产生的气体HC的放气和氦He的导入。

在实施了由封入喷嘴140进行的氦He的喷射之后，使封入喷嘴140上升，并返回至氦He导入前的高度位置。

如此，在电池10的制造工序中，在封入喷嘴140的下降动作，即用于导入氦He的一系列的动作中，解除注液孔33的临时密封，并将氦He导入到外包装件30内。

也就是说，在为了放掉在初始充电时产生的气体HC而对注液孔33进行了临时密封的情况下，在现有技术中，如果不预先解除临时密封，则无法导入氦He，但在电池10的制造工序中，即使在保持临时密封注液孔33的状态下，也能够导入氦He。

即，在电池10的制造工序中，能够在一个工序中(同时)实施注液孔33的临时密封的解除和氦He的导入。

由此，能够在不另外实施用于放掉滞留于外包装件30内的气体HC的工序的条件下，抑制因初始充电时产生的气体HC而导致的外包装件30的内压上升。

因此，能够在不增加工序数的条件下，实施在初始充电时产生的气体HC的放气。因此，能够减少为了制造电池10所需的成本。

如此，在电池10的制造工序中，实施在解除由薄膜120进行的注液孔33的临时密封的同时，将氦He导入外包装件30内的工序。

并且，导入氦He的工序的顺序并不限定于本实施方式。例如，如图8所示，也可以利用能够独立地升降并且顶端部平坦的封入喷嘴240以及顶端部尖锐的放气针241，而实施导入氦He的工序。

在该情况下，例如，在使放气针241下降而刺破薄膜120的同时，使封入喷嘴240下降而从注液孔33进入外包装件30内，在封入喷嘴240进入到外包装件30内之后，从封入喷嘴240喷射氦He，并且使放气针241上升。

接下来，对在电池10的制造工序中导入了氦He的结果进行说明。

首先，通过封入喷嘴140来刺破薄膜120，并从封入喷嘴140喷射氦He，从而导入氦He(参照图6)。

然后，利用氦浓度测量器，对氦He导入后的外包装件30内的氦He的浓度进行测量。

多次实施这样的氦He的浓度的测量。

如图7所示，外包装件30内的氦He的浓度成为大幅高于为了实施漏泄检查工序所需的氦He的浓度(图7所示的虚线L的氦He的浓度)的浓度。

根据上述，能够确认如下的内容，即，即使在电池10的制造工序中，在解除注液孔33的临时密封的同时，导入氦He的情况下，也能够以可切实地对外包装件30的密封性进行检查的程度，高浓度地导入氦He。

如前文所述，在电池10的制造工序中，通过顶端部141(也就是说，外包装件30侧的端部)被形成为朝下而变尖的凸起形状的封入喷嘴140的下降动作，从而刺破薄膜120(参照图6)。

由此，能够在不独立地实施仅用于解除注液孔33的临时密封的动作的条件下，在用于导入氦He的动作中，解除注液孔33的临时密封。

因此，不仅能够在不增加工序数的条件下实施在初始充电时产生的气体HC的放气，还能够效率地实施在初始充电时产生的气体HC的放气和氦He的导入。

也就是说，能够缩短实施在初始充电时产生的气体HC的放气和氦He的导入的时间。

如此，在导入氦He的工序中，使封入喷嘴140朝向保持临时密封的状态的注液孔33进行移动，在通过封入喷嘴140的顶端部141刺破薄膜120的同时，从封入喷嘴140喷射氦He。

并且，只要能够通过封入喷嘴的下降动作而刺破薄膜即可，例如，也可以如图9所示那样，利用安装有从平坦的顶端部突出的放气针341的封入喷嘴340。

在该情况下，本发明所涉及的封入喷嘴的开口部侧的端部成为放气针341的顶端部。

另外，通过利用如本实施方式这样的顶端部141被形成为尖锐的凸起形状的封入喷嘴140，从而与利用了如图9所示的安装有放气针341的封入喷嘴340的情况相比，能够进一步减少用于导入氦He的加工费。

也就是说，通过利用如本实施方式这样的顶端部141被形成为尖锐的凸起形状的封入喷嘴140，从而能够进一步减少为了制造电池10所需的成本。

并且，顶端部尖锐的凸起形状的封入喷嘴并不限定于本实施方式。例如，顶端部尖锐的凸起形状的封入喷嘴也可以为，如图10所示的以顶端部441的径向一端部与径向另一端部相比较为突出的方式而朝下变尖的凸起形状，即如将平坦的顶端部斜向切断那样的形状的封入喷嘴440。

并且，薄膜的结构并不限定于本实施方式。薄膜只需在实施导入氦He的工序时通过来自外部的力而被刺破即可，例如，也可以为金属箔。另外，薄膜也可以为树脂、金属箔以及将它们的组合层压多张并贴合在一起的结构。

工业上的可利用性

本发明能够利用于将电解液从向外部开口的开口部注入电池容器内之后，将检测气体从开口部导入电池容器内并对开口部进行密封的密封型电池的制造方法中。

符号说明

10电池(密封型电池)；20发电要素；30外包装件(电池容器)；33注液孔(开口部)；40帽(正式密封部件)；120薄膜(临时密封部件)；140封入喷嘴；141顶端部；E电解液；He氦(检测气体)。

Claims (2)

1.一种密封型电池的制造方法，其中，所述密封型电池具备：具有向外部开口的开口部的电池容器；和被收纳于所述电池容器中的发电要素，所述密封型电池的制造方法包括：

将具有正极、负极以及分隔件的电极体收纳于所述电池容器的内部的工序；

将电解液从所述开口部注入所述电池容器的内部，而将所述电极体形成为所述发电要素的工序；

通过临时密封部件而对内部被注入了所述电解液的所述电池容器的开口部进行临时密封的工序；

对被临时密封了所述开口部的所述电池容器内的发电要素进行初始充电的工序；

在解除由所述临时密封部件实施的所述开口部的临时密封的同时，将检测气体从所述开口部导入所述电池容器内的工序；

通过正式密封部件而对内部被导入了所述检测气体的所述电池容器的开口部进行正式密封的工序，

在导入所述检测气体的工序中，

使能够喷射所述检测气体的封入喷嘴朝向被临时密封了的所述开口部移动，在通过所述封入喷嘴的所述开口部侧的端部而刺破所述临时密封部件的同时，通过所述封入喷嘴来喷射所述检测气体。

2.如权利要求1所述的密封型电池的制造方法，其中，

所述封入喷嘴的所述开口部侧的端部被形成为朝向所述开口部而变尖的凸起形状。