CN111384356B - 二次电池的制造方法及二次电池的制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于电解液注入孔直径为1.5mm以上的二次电池的二次电池制造方法及二次电池制造装置。该二次电池(10)的制造方法中，二次电池包括：电池壳体(12)和密封构件(28)，该电池壳体包括设置有电解液注入孔(26)的盖板(16)，该密封构件对电解液注入孔进行密封，电解液注入孔具有朝向盖板的电池壳体外表面侧扩径的锥形面(34)，该方法包括：准备电池单体(13)的准备工序，电池单体通过在将电解液从电解液注入孔注入到电池壳体后，在电解液注入孔配置密封构件而形成；和压入工序，从与密封构件接触的焊头(64)施加压入载荷和与压入方向平行的频率为20kHz以上的超声波振动的同时，将密封构件压入电解液注入孔中。

Description

二次电池的制造方法及二次电池的制造装置

技术领域

本发明涉及一种二次电池的制造方法以及二次电池的制造装置，所述二次电池中，通过密封构件对构成电池壳体的上表面部的盖板上所形成的电解液注入孔进行封装。

背景技术

在构成电池壳体的上表面部的盖板上，形成有用于将电解液注入到电池壳体内部的电解液注入孔。从该电解液注入孔将电解液注入于电池壳体的内部，并且在注入后，对电解液注入孔进行封装。通过将与铝板一体的橡胶材料插入电解液注入孔中实施预封装，然后利用激光对铝板和盖板进行缝焊(seam welding)来实施封装。然而，由于电解液附着在电解液注入孔周围的盖板上，因此存在下述问题：在激光焊接时容易发生飞溅，并且由于在焊接部分中形成针孔而导致密封性差。

针对这样的问题，例如，在专利文献1中公开了下述方法：在电解液注入孔的上部形成有锥形面，使作为密封构件的金属球加压在该电解液注入孔上并压入，从而用金属球来封装电解液注入孔。在该方法中，金属球在变形的同时被插入于电解液注入孔的锥形面，通过已变形的金属球对电解液注入孔进行封装，从而不需要焊接工艺。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-15991号公报

发明内容

本发明欲解决的问题

二次电池内部由于充放电等而产生气体，使得内部压力上升，因此需要使封装后的耐压超过内部压力。即，用于保持插入有盖板的密封构件的保持力至少需要超过内部压力(约2MPa)。

在上述专利文献1的方法中，需要以不会导致盖板变形的较小范围的压入载荷(150N以下)将密封构件插入到电解液注入孔中。在电解液注入孔的内径为约1mm的小型二次电池的情况下，即使在盖板不变形的范围内的载荷下，也可以获得超过上述内部压力的保持力。如果电解液注入孔的内径加倍，则通过简单的计算可知需要四倍的保持力，即使以不会导致盖板变形的范围内的载荷将密封构件插入电解液注入孔中，也无法获得必要的保持力。为了获得更大的保持力，需要增加插入时的载荷，但是载荷过大会导致盖板变形。因此，上述专利文献1的方法存在难以适用于例如车载用二次电池等电解液注入孔的内径为1.5mm以上的大型二次电池的问题。

本发明的目的在于提供一种能够应用于电解液注入孔的内径为1.5mm以上的二次电池的二次电池制造方法和二次电池制造装置。

用于解决问题的技术方案

根据本发明的二次电池的制造方法是包括电池壳体和密封构件的二次电池的制造方法，所述电池壳体包括设置有电解液注入孔的盖板，所述密封构件密封所述电解液注入孔，所述电解液注入孔具有朝向所述盖板的所述电池壳体外表面侧扩径的锥形面，所述方法包括：准备电池单体的准备工序，所述电池单体通过在将电解液从所述电解液注入孔注入所述电池壳体之后，在所述电解液注入孔配置所述密封构件而形成；和压入工序，从与所述密封构件接触的焊头施加压入载荷和与压入方向平行的频率为20kHz以上的超声波振动的同时，将所述密封构件压入所述电解液注入孔。

根据本发明的二次电池的制造装置，包括：焊头，所述焊头与配置于设置在电池壳体的盖板上的电解液注入孔上的密封构件接触，且在施加压入载荷和与压入方向平行的频率为20kHz以上的超声波振动的同时，将所述密封构件压入所述电解液注入孔；和判断部，所述判断部基于表示所述焊头的输出值的时间变化的输出值波形和/或表示所述焊头的沉入量的时间变化的沉入量波形，来判断所述密封构件的压入状态是否良好。

发明的效果

根据本发明，通过沿压入方向对密封构件施加超声波振动，从而减小了压入时的阻力，并且能够以不会导致盖板变形的较小范围的压入载荷将密封构件平滑地压入电解液注入孔中。此外，通过施加超声波振动，从而电解液注入孔的表面与密封构件进行面接触，能够确保极高的保持力。因此，本实施方式的二次电池的制造方法以及二次电池的制造装置能够应用于电解液注入孔的内径为1.5mm以上的二次电池。

附图说明

图1是示出应用本实施方式的二次电池的制造方法和二次电池的制造装置的二次电池的立体图。

图2是上述二次电池的密封部的局部剖视图。

图3是表示压入前的上述二次电池的电解液注入孔和密封构件的局部剖视图。

图4是表示本实施方式的二次电池的制造装置的框图。

图5是表示本实施方式的超声波压入装置的示意图。

图6是用于说明本实施方式的二次电池的制造方法的示意图。

图7是表示用于对本实施方式的二次电池的制造方法进行说明的合格品的监测结果的一个示例的曲线图。

图8是表示用于对本实施方式的二次电池的制造方法进行说明的不良品的监测结果的一个示例的曲线图。

图9是使用本实施方式的二次电池的制造方法制作的样品的截面照片。

图10是用通常的制造方法制作的样品的截面照片。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。

1.整体结构

(二次电池的结构)

首先，对适用根据本实施方式的二次电池的制造方法及二次电池的制造装置的二次电池的结构进行说明。图1所示的二次电池10是适用二次电池的制造方法及二次电池的制造装置的二次电池的一个示例，包括长方体状的电池壳体12、以及容纳于电池壳体12内部的电极组装体(未示出)和电解液(未示出)。电池壳体12具有在一端具有开口的壳体主体14和用于封闭开口的盖板16。作为电池壳体12的材质，使用铝或铝合金等金属。壳体主体14为有底的方筒形状。盖板16为矩形的板状部件，设置有正极端子18、负极端子20、安全阀22以及密封部24。

正极端子18在厚度方向上贯通盖板16，一端向外侧突出，另一端在电池壳体12内与电极组装体的正极板连接。同样，负极端子20在厚度方向上贯通盖板16，一端向外侧突出，另一端在电池壳体12内与电极组装体的负极板连接。在电池壳体12的内部达到预定压力的情况下，安全阀22断裂而打开阀门。

如图2所示，通过将密封构件28压入电解液注入孔26而形成密封部24。密封构件28的上部平坦，在长度位于盖板16的厚度方向上的周向的区域中，密封构件28与电解液注入孔26的表面进行面接触，密封构件28的下部为球状。密封构件28在从电解液注入孔26的后述的锥面到平直面的较宽区域内，与电解液注入孔26的表面接触。密封构件28的上部从盖板16的上表面侧突出，下部从盖板16的下表面侧突出。另外，密封部24也可以构成为密封构件28不从盖板16的上表面侧突出。另外，密封构件28也可以不从盖板16的下表面侧突出。电解液注入孔26的表面和密封构件28的接合面30被一体化使得边界达到不能通过目视来区分的程度。电解液注入孔26和密封构件28优选在界面上以原子级一体化结合。

电解液注入孔26是沿厚度方向贯通盖板16的最小直径为1.5mm以上的贯通孔。以下，在本说明书中，“电解液注入孔26的内径”是指电解液注入孔26中的最小直径。图3所示的电解液注入孔26是盖板16的内表面侧的内径R1为1.5mm以上的贯通孔，具有朝向所述盖板16的外部表面侧扩径的锥面34。锥面34具有与盖板16的外部表面连续的外侧锥面35和设置在外侧锥面35的内部表面侧的中间锥面36。电解液注入孔26在中间锥面36的内部表面侧具有平直面32。中间锥面36形成在外侧锥面35和平直面32之间。平直面32与盖板16的内部表面连续，具有与轴向平行的内周面，内径R1为1.5mm以上。与中间锥面36相比，外侧锥面35与平直面32的中心轴所成的夹角(锥角)较大。外侧锥面35与盖板16的外部表面接触的周面的直径R2的尺寸大于或等于密封构件28的直径R3，密封构件28的直径R3优选为1.1～1.15倍。外侧锥面35可以适当省略，例如，可以由中间锥面36和平直面32构成，也可以仅由中间锥面36构成。

密封构件28是由与盖板16同种或不同种类的材料形成的球体，直径R3在比平直面32的内径R1大的范围内适当选择。密封构件28的材质为铝或铝合金等金属，优选与盖板16的材料的金属相比硬度低的材料。密封构件28的形状不限于球形，也可以是圆柱形状、圆锥销形状、铆钉形状。球体的部件成本便宜，压入时的处理简单，并且不易发生倾斜压入等压入不良的情况，因此作为密封构件28最优选。密封构件28形成为比电解液注入孔26的内径R1大0.1～1.0mm，例如，在电解液注入孔26的内径R1为2mm的情况下，密封构件的直径R3优选为2.1～3.0mm。密封构件28为球体或圆柱形状的情况下，形成为直径比电解液注入孔26的内径R1大0.1～1.0mm。密封构件28为圆锥销形状或铆钉形状的情况下，与电解液注入孔26接触的侧表面的直径形成为比电解液注入孔26的内径R1大0.1～1.0mm。

例如，在与盖板16一体形成的正极端子18和负极端子20的另一端，分别焊接电极组装体的正极片和负极片，从开口容纳于壳体主体14的内部，在将盖板16安装并焊接于壳体主体14的开口之后，从设置在盖板16上的电解液注入孔26注入电解液。在本说明书中，将于该电池壳体12内注入有电解液的结构称为电池单体。通过用密封构件28对该电池单体的盖板16上的电解液注入孔26进行封装，从而能够得到上述二次电池10。

(制造装置的结构)

如图4所示，制造装置40包括控制装置42和超声波压入装置44。控制装置42具有运算处理部46、存储部48、输入部50和显示部52。运算处理部46具有驱动控制部54。另外，运算处理部46也可以具有判断部56。超声波压入装置44具有加压部58和超声波施加部60。超声波施加部60具有超声波振荡器66、转换器68和调幅器(booster)70。

运算处理部46包括CPU(Central Processing Unit)，按照存储在存储部48中的各种程序对制造装置40整体进行统一控制。驱动控制部54对超声波压入装置44的动作进行控制。当从驱动控制部54输出用于开始超声波压入装置44的动作的控制信号时，超声波压入装置44使加压部58和超声波振荡器66动作。另外，驱动控制部54也可以是与控制装置42不同的结构，例如，也可以使用可编程逻辑控制器(PLC)。

判断部56根据从超声波压入装置44获得的监测数据执行监测处理。关于监测处理的详细情况将在后面叙述。判断部56将表示监测处理的结果的数据输出到显示部52。

存储单元48包括ROM(Read Only Memory，只读存储器)和RAM(Random accessmemory，随机存取存储器)。在ROM中存储由CPU执行的驱动控制处理和监测处理等各种程序以及执行这些程序所需的数据。将存储在ROM中的各种程序和数据加载到RAM中并执行。存储部48例如作为执行监测处理程序时所需的数据，预先存储有合格品下限输出值、合格品上限输出值、合格品下限沉入量以及合格品上限沉入量。

存储部48也可以使用硬盘驱动器(HDD)等磁存储器、或光盘等光存储器。或者,也可以将各种程序和数据存储在可与控制装置42分离的记录介质中。

输入部50可以是任何装置，只要能够输入数据即可，例如，可以是触摸面板、键盘等。操作者能够使用输入部50输入文字、数字、记号等。输入部50在由用户操作时，生成与该操作对应的信号。然后，将所生成的信号作为用户的指示输出到运算处理部46。

显示部52显示由判断部56处理后的监测结果的数据。显示部52具有液晶显示器(LCD)、等离子显示器、或有机电致发光(EL)显示器等显示器，按照从判断部56输出的数据显示监测处理的结果。

如图5所示，超声波压入装置44安装在沿与基台1的XY平面正交的Z轴延伸的机架62上。超声波压入装置44具有焊头64，该焊头64以Z轴方向为压入方向，与配置在设于盖板16的电解液注入孔26中的密封构件28接触，一边施加压入载荷和与压入方向平行的频率为20kHz以上的超声波振动，一边将所述密封构件28压入到所述电解液注入孔26中。焊头64是圆柱形状的部件，前端既可以是平坦的，也可以形成多个凸部。焊头64的基端与壳体69的前端连接。在基台1上设置有保持件78。保持件78在压入工序中对电池单体13进行定位，并且防止电池单体13的翻倒。保持件78至少保持电池壳体12的底面侧的四角。

加压部58可以使用液压缸或气缸等流体缸或电动机等，从压入轴71向焊头64施加预定的压入载荷。压入轴71与壳体69的基端连接。在加压部58上设置有载荷传感器(loadcell)72。载荷传感器72在将密封构件28压入电解液注入孔26时，检测向焊头64施加的载荷，输出与载荷成比例的模拟信号。载荷传感器72例如可以设置在压入轴71和壳体69之间。通过由载荷传感器72检测从压入轴71施加给壳体69的载荷，从而能够测定施加在密封构件28上的压入载荷。另外，载荷传感器72也可以设置在基台1上。通过在设置于基台1上的载荷传感器上载置电池单元13，由载荷传感器检测施加在电池单元13上的载荷，从而能够测定施加在密封构件28上的压入载荷。

在加压部58设置有线性标尺(也称为线性编码器)74，在将密封构件28压入电解液注入孔26时，检测压入轴71的Z轴方向的位移，输出与位移成比例的模拟信号。通过线性标尺74检测压入轴71的Z轴方向的位移，从而能够测定焊头64的沉入量。也可以使用激光位移计等位置传感器来代替线性标尺74。

超声波施加部60对焊头64施加与压入方向即Z轴平行的超声波振动。超声波振荡器66生成20kHz以上的电信号。超声波振荡器66在将密封构件28压入电解液注入孔26时，输出与施加到焊头64的超声波的频率成比例的模拟信号、以及与施加到焊头64的超声波的输出值成比例的模拟信号。

从加压部58和超声波振荡器66输出的各种模拟信号由A/D转换器76转换为数字信号，作为监测数据分别输出到控制装置42。

转换器68和调幅器70设置在壳体69内。壳体69是圆筒状的部件，基端与压入轴71的前端连接，前端与焊头64的基端连接。即，压入轴71经由壳体69与焊头64连接。转换器68由与超声波振荡器66电连接的压电元件构成，当从超声波振荡器66供给电信号时，通过厚度的变化，将电能转换为振动能量。转换器68以厚度方向即振动方向与Z轴平行的方式配置，并与调幅器70的Z轴上侧连接。调幅器70对转换器68的振动能量进行放大。调幅器70的Z轴下侧与焊头64的基端连接，将放大后的振动能量传递给焊头64。这样，焊头64与Z轴平行地振动。

2.制造方法

接着，对使用了上述制造装置40的二次电池10的制造方法进行说明。本实施方式的制造方法虽然包括准备电池单体13的准备工序和将密封构件28压入所述电解液注入孔26的压入工序，其中，所述准备工序中，所述电池单体13通过在注入电解液后，于电解液注入孔26中配置密封构件28而形成；但上述准备工序可以采用与以往相同的方法，因此省略说明。

在电解液注入孔26中配置有密封构件28的电池单体13，以使盖板16沿Z轴方向朝上的方式，配置在与XY平面平行的基台1上，由保持体78固定。盖板16的表面与XY平面平行，电解液注入孔26的中心轴与Z轴平行地配置(图6)。使焊头64的中心轴与电解液注入孔26的中心轴一致，使焊头64的前端与密封构件28接触。在该状态下，焊头64以预定的压入载荷将密封构件28向Z轴方向按压，同时一边对密封构件28施加与Z轴平行地振动的超声波振动，一边将密封构件28压入电解液注入孔26。压入载荷优选为60N以上且小于150N。压入载荷更优选为130N以下，进一步优选为110N以下。超声波振动的频率为20kHz以上。超声波振动的频率优选为80kHz以下。超声波振动优选为：压入时间为：0.1～1.0秒左右，振幅为5μm以上且50μm以下。

被焊头64推压的密封构件28向Z轴方向移动，通过与外侧锥面35、中间锥面36接触而变形，同时进一步进入电解液注入孔26内，并被推向平直面32。当经过了压入时间，驱动控制部54向超声波压入装置44输出用于停止压入动作的控制信号。当从驱动控制部54输出了用于停止压入动作的控制信号时，超声波压入装置44驱动加压部58，使焊头64向离开密封构件28的方向移动，使超声波振荡器66停止。如上所述，密封构件28被压入电解液注入孔26，形成盖板16和密封构件28一体化的密封部24。驱动控制部54也可以根据后述的监测数据，在沉入量超过恒定值的时刻，向超声波压入装置44输出用于停止压入动作的控制信号。

判断部56从存储部48读出焊头输出值中的合格品下限输出值和合格品上限输出值、以及沉入量中的合格品下限沉入量和合格品上限沉入量，根据从超声波压入装置44取入的监测数据执行监测处理，在显示部52显示监测结果的数据(图7)。

图7中，横轴表示时间(msec)，纵轴表示压入载荷(N)、焊头振幅(％)、焊头输出值(％)、沉入量(μm)，各波形表示合格品的监测结果。焊头振幅是将预先设定的焊头振幅即50μm作为100的值，焊头输出值是将预先设定的焊头输出值即400W作为100的值。在本图中，将焊头输出值的波形称为输出值波形，将沉入量的波形称为沉入量波形。在压入状态正常的情况下，压入开始后，压入载荷、焊头振幅及焊头输出值稳定地维持在恒定范围内。另外，由于密封构件28一边变形一边经由锥面34进入电解液注入孔26内，因此，沉入量随着时间的经过而增加，在到达平直面32的阶段，停留在恒定值以下。

压入状态的异常主要由密封构件28的尺寸、电解液注入孔26的内径引起，因此，在从压入刚开始、压入开始后、经过预定时间后的监测数据中容易出现异常。

在本实施方式的情况下，判断部56在压入工序的后半的预定范围即t1～t2中的焊头输出值为合格品下限输出值g1以上、合格品上限输出值g2以下的范围(以下，也称为“容许输出值区域”)的情况下，判断为合格品。合格品下限输出值g1和合格品上限输出值g2可以预先通过上述方法制作多个样品，得到合格品的输出值波形，根据从该合格品输出值波形设定的基准输出值来设定。基准输出值也可以是在多个采样整体中对合格品输出值波形的t1～t2中的多个测定值进行平均而得到的值。合格品下限输出值g1和合格品上限输出值g2相对于基准输出值例如可以为±20～40％的范围的值。

另外，判断部56在压入工序的后半的预定范围即t3～t4中的沉入量为合格品下限沉入量g3以上、合格品上限沉入量g4以下的范围(以下，也称为“容许沉入量区域”)的情况下，判断为合格品。t3、t4可以与上述t1、t2不同，也可以相同。合格品下限沉入量g3和合格品上限沉入量g4与焊头输出值的情况同样地，可以基于从预先得到的合格品沉入量波形设定的基准沉入量来进行设定。基准沉入量也可以是在多个样品整体中对合格品沉入量波形的t3～t4中的多个测定值进行平均而得到的值。合格品下限沉入量g3和合格品上限沉入量g4相对于基准沉入量例如可以为±20～40％的范围的值。

在图7所示的曲线图的从压入开始到结束为止的预定范围即t1～t2中，表示焊头64的输出值的时间变化的输出值波形为合格品下限输出值g1以上且合格品上限输出值g2以下。因此，由于上述范围内的输出值波形在容许输出值区域内，所以判断部56将基于该输出值波形的二次电池10的压入状态判断为合格品。

另外，在从压入开始到结束的预定范围即t3～t4中，表示焊头64的沉入量的时间变化的沉入量波形为合格品下限沉入量g3以上且合格品上限沉入量g4以下。因此，由于上述范围内的沉入量波形在容许沉入量区域内，所以判断部56将基于该沉入量波形的二次电池10的压入状态判断为合格品。

另一方面，图8是表示不良品的监测结果的曲线图。在从图8的压入开始到结束为止的预定范围即t1～t2中，表示焊头64的输出值的时间变化的输出值波形小于合格品下限输出值g1。认为输出值波形小于合格品下限输出值g1的原因是由于密封构件28过小或者电解液注入孔26过大而导致密封构件28无阻力地被压入电解液注入孔26、使得输出值降低而引起的。因此，由于上述范围内的输出值波形在容许输出值区域外，所以判断部56将基于该输出值波形的二次电池10的压入状态判断为不良品。

另外，在从压入开始到结束的预定范围即t3～t4中，表示焊头64的沉入量的时间变化的沉入量波形超过了合格品上限沉入量g4。沉入量波形超过了合格品上限沉入量g4的原因，如上所述，认为是由于密封构件28过小或者电解液注入孔26过大而导致密封构件28进入电解液注入孔26较深，使得沉入量变大而引起的。因此，由于上述范围内的沉入量波形在容许沉入量区域外，所以判断部56将基于该沉入量波形的二次电池10的压入状态判断为不良品。

如上所述，焊头输出值和沉入量相互联动地变化，因此判断部56能够基于输出值波形和沉入量波形中的任意一者的监测结果，来判断二次电池10的压入状态是否良好。判断部56也可以基于输出值波形和沉入量波形这两者的监测结果来判断二次电池10的压入状态是否良好。另外，在判断部56基于监测数据判断为输出值波形超过了容许输出值区域的情况下，或者判断为沉入量波形超过了容许沉入量区域的情况下，驱动控制部54也可以向超声波压入装置44输出用于停止压入动作的控制信号，使压入动作立即停止。

关于焊头输出值，也可以在上述容许输出值区域内设定接合状态为良好的稳定输出值区域。稳定输出值区域是大于合格品下限输出值g1的警告下限输出值与小于合格品上限输出值g2的警告上限输出值之间的区域。警告下限输出值和警告上限输出值例如可以是相对于基准输出值在±10～15％的范围内的值。判断部56在输出值波形位于稳定输出值区域内的情况下，判断为接合状态良好，在超过稳定输出值区域而在容许输出值区域内的情况下，判断为可靠性差但使用没有问题，在超过容许输出值区域的情况下，判断为接合状态不良。

另外，关于沉入量，也可以与焊头输出值同样地，在容许沉入量区域内设定压入状态为良好的稳定沉入量区域。稳定沉入量区域是大于合格品下限沉入量g3的警告下限沉入量与小于合格品上限沉入量g4的警告上限沉入量之间的区域。警告下限沉入量和警告上限沉入量例如可以是相对于基准沉入量为±10～15％的范围的值。判断部56在沉入量波形位于稳定沉入量区域内的情况下，判断为接合状态良好，在超过稳定沉入量区域而位于容许沉入量区域内的情况下，判断为可靠性差但使用没有问题，在超过容许沉入量区域的情况下，判断为接合状态不良。

在输出值波形超过稳定输出值区域而在容许输出值区域内的情况下，或者沉入量波形超过稳定沉入量区域而在容许沉入量区域内的情况下，判断部56可以判断可靠性低，使显示部52显示警告显示，以对用户进行警告。

另外，也可以将输出值波形及所述沉入量波形分割为从压入开始到压入结束为止的每段时间的多个区间，对于所述多个区间的每一个，设定所述容许输出值区域、所述容许沉入量区域、所述稳定输出值区域、所述稳定沉入量区域。

3.作用及效果

本实施方式的二次电池10的制造方法，一边对密封构件28施加沿压入方向振动的超声波振动，一边将密封构件28压入电解液注入孔26。通过对密封构件28施加压入方向的超声波振动，从而压入时的阻力变小，能够以盖板16不变形的范围的较小压入载荷将密封构件28顺畅地压入电解液注入孔26。密封构件28沿着电解液注入孔26的形状变形，通过施加超声波振动，电解液注入孔26的表面与密封构件28进行面接触，能够确保极高的保持力。因此，本实施方式的二次电池10的制造方法能够适用于电解液注入孔26的内径为1.5mm以上的二次电池10。

密封构件28通过由硬度比构成盖板16的金属小的金属形成，从而容易沿着电解液注入孔26的形状变形，因此密封构件28和电解液注入孔26的接合面变得均匀，能够更稳定地得到较高的保持力。

判断部56监测焊头输出值和沉入量并判断压入状态是否良好，由此能够判断制造时的全部压入状态，保证密封部24的压入状态。

图9是一边对密封构件28施加压入方向的超声波振动，一边将密封构件28压入电解液注入孔26而得到的样品的密封部24的截面照片。样品中，盖板16的厚度为1.4mm，电解液注入孔26的内径为3mm，锥面与盖板16的外部表面相切的圆周面的直径为3.6mm，由球体构成的密封构件28的直径为3.2mm。在上述样品中，设定压入载荷为110N，施加压入方向的超声波振动(频率40kHz、振幅25μm、载荷100N)，将密封构件28压入电解液注入孔26。尽管在盖板16不变形的范围内施加较小的压入载荷，但是由球体构成的密封构件28，在被焊头64推压的上部变形为平坦状的状态下，从盖板16的上表面侧突出。另外，可以确认密封构件28在从盖板16的锥面到平直面的区域与电解液注入孔26的表面面接触。电解液注入孔26的表面与密封构件28一体化，在图9中不能确认电解液注入孔26的表面与密封构件28的边界。密封构件28的下部为球状，从盖板16的下表面侧突出。这样形成的密封部24，由于密封构件28与电解液注入孔26的表面的接触面积较大，所以能够发挥更高的保持力。

图10是除了不施加超声波振动以外，在与图9相同的样品、条件下将密封构件28压入电解液注入孔26而得到的样品的密封部100的截面照片。可以确认密封构件28在压入后也几乎不变形而保持球体的形状，且在平直面32与锥面34的边界处，密封构件28与电解液注入孔26以线接触。密封构件28的下部未从盖板16的下表面侧突出。在图10中，能够确认密封构件28与电解液注入孔26接触的边界。该密封部100由于密封构件28与电解液注入孔26的表面的接触面积极小，因此保持力也较小。

对密封构件28施加压入方向的超声波振动的同时将密封构件28压入电解液注入孔26而得到的密封部24(图9)，通过密封构件28与电解液注入孔26的表面进行面接触，与图10的密封部100相比能够得到200倍的耐压压力。

本发明不限于上述实施方式，可以在本发明的宗旨的范围内进行适当变更。例如，在上述制造方法中，对包括准备电池单体13的准备工序的情况进行了说明，所述电池单体13在注入电解液后，于电解液注入孔26配置密封构件28而形成，但本发明不限于此，也可以包括：准备注入有电解液的电池单体13的准备工序和在所述电池单体13的电解液注入孔26配置密封构件28的配置工序。

4.实施例

制作多个试样，对效果进行了确认。试样的盖板的厚度为1.4mm，密封构件为球体。电解液注入孔的内径R1、锥面与盖板的外部表面相切的圆周面的直径R2、密封构件的直径R3以及压入载荷如表1所示。另外，密封构件的直径R3在电解液注入孔的内径为3mm的情况下为3.2mm，在电解液注入孔的内径为2mm的情况下为2.2mm，在电解液注入孔的内径为1mm的情况下为1.15mm。除了实施例1和对比例21以外，实施例1～6和对比例1～21的超声波振动的频率为40kHz，振幅为25μm。在实施例1～6中，施加了与压入方向平行地振动的超声波振动，在对比例21中，施加了在与压入方向正交的方向上振动的超声波振动。对比例1～20未施加超声波振动。在盖板上实际形成如上所述的电解液注入孔，测定将密封构件压入该电解液注入孔后的耐压压力，并对密封部的保持力进行了评价。以盖板单体进行了试验。在耐压试验中，使用了水压式排气压测试机。

如表1所示，实施例1为电解液注入孔的内径为2mm的试样，实施例2～6为电解液注入孔的内径为3mm的试样。在实施例1～6中，确认了通过在施加压入方向的超声波振动的同时将密封构件压入电解液注入孔，从而在具有内径2mm以上的电解液注入孔的二次电池中，即使在盖板不会变形的足够小的压入载荷下，也能够得到约25MPa以上的较大的耐压压力。实施例1中，与电解液注入孔的内径较小情况相应地，相比于实施例2～6可以使压入载荷做得较小，且得到了与实施例2～6相同程度的耐压压力。

另一方面，对比例1～5除了不施加超声波振动以外，与实施例2～6的条件相同，耐压压力为实施例2～6的1/200。由此确认了通过施加压入方向的超声波振动，耐压压力提高到200倍。

对比例6～20为电解液注入孔的内径互不相同的例子。在将压入载荷同样设定为150N的情况下，电解液注入孔的内径越大，耐压压力越小，在内径为2mm以上时，耐压压力小于2MPa。由此可知，在不施加超声波振动而将密封构件压入电解液注入孔的现有方法中，由于不能得到预定的内部压力，所以不能适应内径为2mm以上的电解液注入孔。

对比例6～10对应于现有的二次电池的结构及制造方法，是以电解液注入孔的内径为1mm、压入载荷为150N进行压入的例子，耐压压力平均为7.6MPa。实施例1～6与对比例6～10相比，也能够得到3倍以上的耐压压力。由此确认了通过施加压入方向的超声波振动，从而与电解液注入孔的内径为1mm的现有二次电池相比，能够以更小的压入载荷制造具有更大的耐压压力的、电解液注入孔的内径为2mm以上的二次电池。

对比例21为一边施加在与压入方向正交的方向(图5中的XY方向)上振动的超声波振动，一边将密封构件压入电解液注入孔的例子。从对比例21可知虽然得到了与实施例1～6同等的耐压压力(25MPa)，但压入载荷为157N，压入时需要比实施例1更大的压入载荷。

如上所述，本实施方式的二次电池的制造方法，通过一边对密封构件施加压入方向的超声波振动，一边将密封构件压入电解液注入孔从而能够以更小的压入载荷压入密封构件，并且能够制造具有更大的耐压压力的、电解液注入孔的内径为2mm以上的二次电池。

表1

符号说明

10：二次电池

12：电池壳体

13：电池单体

16：盖板

26：电解液注入孔

28：密封构件

40：制造装置

56：判断部

58：加压部

60：超声波施加部

64：焊头

Claims (6)

1.一种二次电池的制造方法，所述二次电池包括：电池壳体，所述电池壳体包括设置有电解液注入孔的盖板；和密封构件，所述密封构件密封所述电解液注入孔，其中，

所述电解液注入孔具有朝向所述盖板的所述电池壳体外表面侧扩径的锥形面，

所述方法包括：准备电池单体的准备工序，所述电池单体通过在将电解液从所述电解液注入孔注入所述电池壳体之后，在所述电解液注入孔配置作为球体的所述密封构件而形成；和

压入工序，从与所述密封构件接触的焊头施加小于150N的压入载荷和与压入方向平行的频率为20kHz以上的超声波振动的同时，将所述密封构件压入所述电解液注入孔，

所述压入工序按照所述密封构件沿着所述电解液注入孔的形状变形以使所述电解液注入孔的表面与所述密封构件面接触的方式进行。

2.如权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，

所述电解液注入孔的所述电池壳体内表面侧的内径为1.5mm以上。

3.如权利要求1或2所述的二次电池的制造方法，其中，

所述压入工序按照所述密封构件的上部从所述盖板的上表面侧突出、所述密封构件的下部从所述盖板的下表面侧突出的方式进行。

4.如权利要求1或2所述的二次电池的制造方法，其中，

所述盖板的材料为金属，所述密封构件的材料为金属，所述密封构件的材料硬度低于所述盖板的材料。

5.一种二次电池的制造方法，所述二次电池包括：电池壳体，所述电池壳体包括设置有电解液注入孔的盖板；和密封构件，所述密封构件密封所述电解液注入孔，其中，

所述电解液注入孔具有朝向所述盖板的所述电池壳体外表面侧扩径的锥形面，

所述方法包括：准备电池单体的准备工序，所述电池单体通过在将电解液从所述电解液注入孔注入所述电池壳体之后，在所述电解液注入孔配置作为球体的所述密封构件而形成；和

压入工序，从与所述密封构件接触的焊头施加小于150N的压入载荷和与压入方向平行的频率为20kHz以上的超声波振动的同时，将所述密封构件压入所述电解液注入孔，

其中，所述压入工序包括：基于表示所述焊头的输出值的时间变化的输出值波形和/或表示所述焊头的沉入量的时间变化的沉入量波形，来判断所述密封构件的压入状态是否良好。

6.一种二次电池的制造装置，其中，包括：

焊头，所述焊头与配置于设置在电池壳体的盖板上的电解液注入孔的密封构件接触，且在施加小于150N的压入载荷和与压入方向平行的频率为20kHz以上的超声波振动的同时，将所述密封构件压入所述电解液注入孔；和

判断部，所述判断部基于表示所述焊头的输出值的时间变化的输出值波形和/或表示所述焊头的沉入量的时间变化的沉入量波形，来判断所述密封构件的压入状态是否良好。

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