CN113519083A - 约束夹具及电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据实施方式，提供在方形的外包装容器的内部收纳电极组的电池的制造中使用的约束夹具。约束夹具具备金属制的多个约束板。多个约束板被排列，并且形成在彼此相邻的约束板之间配置电池的空间。多个约束板对配置于空间的电池进行约束，由此抑制外包装容器的超过规定的范围的膨胀。多个约束板分别具有内部空腔，并且具备使冷却流体流入内部空腔的流入口和使冷却流体从内部空腔流出的流出口。

Description

约束夹具及电池的制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及约束夹具及电池的制造方法。
背景技术
作为电池，使用锂离子电池等非水电解质电池。在这样的电池(二次电池)的制造中，在形成为例如方形(长方体形状)的外包装容器的内部收纳具备正极及负极的电极组。另外，从外包装容器的注液口向外包装容器的内部注入电解液。然后，在电极组及电解液被收纳在外包装容器的内部的状态下，用栓等将注液口密封(临时密封)，形成被临时密封的电池(临时电池)。然后，至少对电池进行充电，将电池的充电深度调整为规定的范围。由此，电池成为充电状态。然后，在高温的气氛中保持电池(临时电池)。通过电池的充电(初充电)及高温的气氛下的老化(ageing)，在外包装容器的内部，通过附着于电极组的水的电解等而产生气体。由此，附着于电极组等的水及二氧化碳等杂质作为气体从电极组等被放出。然后，在高温的气氛中的老化后，在室温等常温的气氛中保持电池。然后，若电池(电极组及外包装容器)的温度由于常温下的老化而降低至室温左右时，则卸下被安装于注液口的栓等，在外包装容器形成开口。由此，在老化等中产生的气体经由开口(例如注液口)从外包装容器的内部向外包装容器的外部放出。然后，在放出气体后，在开口(例如注液口)处将密封板焊接于外包装容器等，将开口密封(正式密封)。
在如上述那样制造电池时，在充电及老化之后的气体向外部的放出中，要求抑制电解液从开口(例如注液口)流出。电解液从开口流出，由此在外包装容器的外表面在开口的附近会附着电解液。电解液附着在开口的附近，由此有可能对密封板向外包装容器的焊接造成影响，有可能对开口的密封(正式密封)造成影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-232665号公报
专利文献2：日本特开2016-197588号公报
专利文献3：日本特开2002-310585号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种约束夹具及电池的制造方法，在电池的制造时的充电及老化后从外包装容器的内部放出气体时，有效地抑制电解液向外包装容器的外部的流出。
用于解决技术问题的手段
根据实施方式，提供在方形的外包装容器的内部收纳电极组的电池的制造中使用的约束夹具。约束夹具具备金属制的多个约束板。多个约束板被排列，并且在彼此相邻的约束板之间形成供电池配置的空间。多个约束板通过对配置于空间的电池进行约束，从而抑制外包装容器的超过规定的范围的膨胀。多个约束板分别具有内部空腔，并且具备使冷却流体向内部空腔流入的流入口和使冷却流体从内部空腔流出的流出口。
另外，根据实施方式，提供一种电池的制造方法。在制造方法中，在外包装容器的内部收纳电极组，从外包装容器的注液口向外包装容器的内部注入电解液。然后，对于在内部收纳有电极组及电解液的外包装容器中，将注液口密封，形成临时电池。并且，在金属制的多个约束板排列而成的约束夹具中，在彼此相邻的约束板之间的空间中配置临时电池，通过多个约束板来约束临时电池的外包装容器。然后，在通过多个约束板约束了外包装容器的状态下，将临时电池设为充电状态，并且保持在比室温高的温度的气氛中。然后，在保持在比室温高的温度的气氛中之后，使冷却流体流入到多个约束板各自的内部空腔，对临时电池进行冷却。然后，在基于冷却流体进行冷却之后，在外包装容器形成开口，将外包装容器的内部的气体从开口向外包装容器的外部放出。然后，在放出气体之后，对开口进行密封。
附图说明
图1是概略地表示第一实施方式的约束夹具的立体图。
图2是以从第一方向的一侧观察的状态表示第一实施方式的约束夹具的概略图。
图3是以与厚度方向垂直或大致垂直的截面概略地表示第一实施方式的约束夹具的约束板中的任意1个的剖视图。
图4是概略地表示图3的A1-A1截面的剖视图。
图5是以与厚度方向垂直或大致垂直的截面概略地表示第一实施方式的某个变形例的约束夹具的约束板中的任意1个的剖视图。
图6是概略地表示图5的A2-A2截面的剖视图。
图7是以与厚度方向垂直或大致垂直的截面概略地表示与第一实施方式的图5不同的某个变形例的约束夹具的约束板中的任意1个的剖视图。
图8是概略地表示图7的A3-A3截面的剖视图。
图9是将使用实施方式的约束夹具而制造的电池的一例以按每个部件分解后的状态来概略地表示的立体图。
图10是以部件相互组装的状态概略地表示图9的一例的电池的立体图。
图11是概略地表示在图9的一例的电池中使用的电极组的结构的一例的立体图。
图12是概略地表示在使用了实施方式的约束夹具的电池的制造中，在约束板之间的空间配置有电池的状态的立体图。
图13是在使用了实施方式的约束夹具的电池的制造中，以从约束夹具的第一方向的一侧观察的状态来表示在约束板之间的空间配置有电池的状态的概略图。
具体实施方式
以下，参照图1至图13对实施方式进行说明。
[约束夹具]
首先，对实施方式的约束夹具进行说明。实施方式的约束夹具被使用于二次电池等电池的制造中。
(第一实施方式)
图1及图2表示第一实施方式的约束夹具1。如图1及图2所示，约束夹具1具备多个约束板2。多个约束板2在排列方向(箭头X1及箭头X2所示的方向)上排列。另外，在约束夹具1中，规定与排列方向交叉的(垂直或大致垂直的)第一方向(箭头Y1及箭头Y2所示的方向)及与排列方向及第一方向双方交叉的第二方向(箭头Z1及箭头Z2所示的方向)。在此，图1是立体图，图2表示从第一方向的一侧(箭头Y1侧)观察的状态。另外，在多个约束板2之中，约束板2A在排列方向上配置于一侧的端部，约束板2B在排列方向上配置于与约束板2A相反一侧的端部。另外，在图1及图2的一例中，设置有3个约束板2，但约束板2的数量没有特别限定。
在本实施方式中，多个约束板2使用轴3及螺母4A、4B相互连结。螺母4A、4B分别设置为与轴3相同的数量，安装于轴3的对应的1个。在图1及图2的一例中，设置有4个轴3，并且螺母4A、4B分别设置有各4个。另外，约束板2在排列方向上等间隔或大致等间隔地配置。并且，在约束夹具1中，在彼此相邻的约束板2之间形成空间5。
约束板2分别是大致四边形状(大致长方形状)的板。在各约束板2中，规定厚度方向、与厚度方向交叉的(垂直或大致垂直的)宽度方向、及与厚度方向及宽度方向这两者交叉的(垂直或大致垂直的)纵向(dead direction)。在各个约束板2中，厚度方向上的尺寸与宽度方向上的尺寸及纵向上的尺寸的每一个尺寸相比非常小。约束板2分别以厚度方向与约束板2的排列方向一致或大致一致的状态配置。并且，约束板2分别以宽度方向与第一方向一致或大致一致、且纵向与第二方向一致或大致一致的状态配置。另外，多个约束板2在第一方向及第二方向上相互不偏移或者几乎不偏移。
另外，约束板2各自的外表面具备朝向厚度方向的一侧的主面(第一主面)7A和在厚度方向上朝向与主面7A相反一侧的主面(第二主面)7B。在约束夹具1中，在各约束板2中，主面7A朝向排列方向的一侧(箭头X1侧)，主面7B朝向排列方向的另一侧(箭头X2侧)。因此，在彼此相邻的约束板2中，一个约束板的主面7A隔着空间5与另一个约束板的主面7B对置。另外，在排列方向上在一侧的端部配置的约束板2A中，主面7A在排列方向上朝向外侧。并且，在排列方向上在与约束板2A相反一侧的端部配置的约束板2B中，主面7B在排列方向上朝向外侧。
另外，轴3分别沿厚度方向贯通各约束板2。并且，在各个约束板2中，轴3分别在大致四边形状的4个角部的对应的1个角部附近通过。另外，在排列方向上在一侧的端部配置的约束板2A中，螺母4A分别在排列方向上从外侧抵接于主面7A。并且，在排列方向上在与约束板2A相反一侧的端部配置的约束板2B中，螺母4B分别在排列方向上从外侧与主面7B抵接。
约束板2分别由金属等耐压性高的材料形成。约束板2分别具有相对于0.5MPa以下的压力不发生变形(塑性变形)的程度的耐压性。另外，约束板2分别优选具有相对于1MPa以下的压力不变形的程度的耐压性，更优选具有相对于2MPa以下的压力不变形的程度的耐压性。作为形成约束板2的金属，例如举出铝。
图3及图4表示约束板2中的任意1个。在此，图3表示与厚度方向垂直或大致垂直的截面。并且，图4表示图3的A1-A1截面，表示与宽度方向垂直或大致垂直的截面。如图3及图4所示，约束板2分别具有内部空腔10。在图3及图4的一例中，内部空腔10是呈锯齿状延伸设置的内部流路。另外，约束板2分别具有流入口11A及流出口11B。在各约束板2中，内部空腔10在流入口11A及流出口11B处相对于外部开口。在各约束板2中，冷却液或冷却气体等冷却流体能够从流入口11A流入内部空腔10。并且，在各约束板2中，冷却流体能够从内部空腔10通过流出口11B而流出。在本实施方式中，在各约束板2中，在锯齿状的内部流路的一端形成流入口11A，在锯齿状的内部流路的与流入口11A相反一侧的端部形成流出口11B。
约束板2分别具备壁部12A、12B。在各约束板2中，壁部(第一壁部)12A在厚度方向上从一侧与内部空腔10相邻。并且，在各个约束板2中，壁部(第二壁部)12B在厚度方向上从与壁部12A相反一侧与内部空腔10相邻。因此，在本实施方式的各约束板2中，在厚度方向上，在壁部12A、12B之间形成有作为锯齿状的流路的内部空腔10。
另外，在约束夹具1中，通过管等形成中继通路13。中继通路13对约束板2各自的内部空腔10与其他约束板2的内部空腔10之间进行中继。因此，约束板2中的某1个约束板流入口11A经由中继通路13与约束板2中的其他1个流出口11B连通。在图1及图2等的一例中，在彼此相邻的约束板2中，一方的流入口11A经由中继通路13与另一方的流出口11B连通。如上所述，设置有中继通路13，因此通过中继通路13，多个约束板2的内部空腔10相互连通。并且，形成了通过中继通路13将多个约束板2的内部空腔10连通的1个流路。
另外，在排列方向上在一侧的端部配置的约束板2A中，供给管15A与流入口11A连接。并且，在排列方向上在与约束板2A相反一侧的端部配置的约束板2B中，排出管15B与流出口11B连接。在多个约束板2的内部空腔10连通而得到的流路中能够流动前述的冷却流体。在图1及图2等的一例中，通过供给管15A向多个约束板2的内部空腔10连通而得到的流路供给冷却流体。然后，经由排出管15B，从多个约束板2的内部空腔10连通而得到的流路排出冷却流体。
在冷却流体在多个约束板2的内部空腔10连通而得到的流路流动的状态下，在各约束板2中，冷却流体从流入口11A流入内部空腔10，并且冷却流体经由流出口11B从内部空腔10流出。在某一例中，通过驱动泵等驱动部件，使在罐等中贮存的冷却流体向上述的流路流动。在其他的某一例中，作业者通过将冷却流体向上述流路注入等，由此使冷却流体向流路流动。另外，在某一例中，在上述流路中流动的冷却流体被排气或排出到废弃箱等。另外，也可以是冷却流体在上述的流路中循环的结构。
(变形例)
另外，多个约束板2各自的内部空腔10的结构并不限于上述的锯齿状的流路。在图5及图6所示的某一变形例中也是，在各约束板2中，在壁部12A、12B之间形成内部空腔10。但是，在本变形例中，内部空腔10形成为大致长方体状。并且，在本变形例中，在约束板2的各个内部空腔10配置有多个间隔件16。在各约束板2中，间隔件16分别在内部空腔10中被夹在壁部12A、12B之间。另外，图5及图6表示约束板2中的任意1个。在此，图5表示与厚度方向垂直或大致垂直的截面。并且，图6表示图5的A2-A2截面，表示与宽度方向垂直或大致垂直的截面。
在图5及图6的一例中，间隔件16分别为金属制，并且具备相互交叉的3个棒状部。在本变形例中，各约束板2也具有相对于0.5MPa以下的压力不发生变形(塑性变形)的程度的耐压性。并且，各约束板2优选具有相对于1MPa以下的压力不变形的程度的耐压性，更优选具有相对于2MPa以下的压力不变形的程度的耐压性。另外，约束板2分别具备流入口11A及流出口11B。
另外，在图7及图8所示的其他变形例中，在各约束板2中，在壁部12A、12B之间形成内部空腔10。但是，在本变形例中，内部空腔10形成为大致长方体状。并且，在本变形例中，在约束板2的各个内部空腔10中延伸设置有多个柱状部17。在约束板2的各个内部空腔10中，柱状部17分别从壁部(第一壁部)12A到壁部(第二壁部)12B在厚度方向上连续。并且，在约束板2的各个内部空腔10中，由多个柱状部17形成晶格构造。在此，图7表示与厚度方向垂直或大致垂直的截面。并且，图8表示图7的A3-A3截面，表示与宽度方向垂直或大致垂直的截面。
柱状部17分别由金属形成。在本变形例中，约束板2也分别具有相对于0.5MPa以下的压力不发生变形(塑性变形)的程度的耐压性。并且，约束板2分别优选具有相对于1MPa以下的压力不变形的程度的耐压性，更优选具有相对于2MPa以下的压力不变形的程度的耐压性。另外，约束板2分别具备流入口11A及流出口11B。
另外，某个约束板2的内部空腔10的结构也可以与其他约束板2的内部空腔10的结构不同。在某一变形例中，在约束板2的某1个中，内部空腔10形成为与第一实施方式等相同的结构。并且，在约束板2的其他某1个中，内部空腔10形成为与图5及图6的变形例等相同的结构。
另外，在某一变形例中，也可以不设置中继通路13。在该情况下，约束板2的各个内部空腔10不与其他约束板2的内部空腔10连通。在本变形例中，对于约束板2的每一个，需要设置将冷却流体对向内部空腔10的流入口11A供给的供给路径、及使冷却流体从内部空腔10的流出口11B排出的排出路径。
[电池]
接着，对使用上述的约束夹具1制造的电池进行说明。电池例如是二次电池。另外，电池是非水电解质电池等。图9及图10表示使用约束夹具1制造的电池30的一例。另外，图9在按每个部件分解的状态下表示电池30。图10在部件相互组装的状态下表示电池30。如图9及图10所示，电池30具备外包装容器31、收纳于外包装容器31的内部的电极组32、及浸渍(保持)于电极组32的电解液。
在此，在电池30中，规定纵向(箭头X3及箭头X4所示的方向)、与纵向交叉(垂直或大致垂直的)横向(箭头Y3及箭头Y4所示的方向)及与纵向及横向双方交叉的(垂直或大致垂直的)高度方向(箭头Z3及箭头Z4所示的方向)。电池30的纵向与外包装容器31的纵向一致或大致一致，电池30的横向与外包装容器31的横向一致或大致一致。并且，电池30的高度方向与外包装容器31的高度方向一致。
外包装容器31例如为金属制。在外包装容器31中，纵向上的尺寸与横向上的尺寸及高度方向上的尺寸的每一个相比，非常小。因此，在电池30中，纵向上的尺寸与横向上的尺寸及高度方向上的尺寸的每一个相比，非常小。在电池30中，外包装容器31形成为方形(长方体形状)。外包装容器31具备容器主体33及盖体35。容器主体33具有底壁36及侧壁37A、37B、38A、38B。
在容器主体33的内部，通过底壁36及侧壁37A、37B、38A、38B形成供电极组32及电解液等收纳的收纳空腔41。收纳空腔41在开口部42向外包装容器31的高度方向的一侧(箭头Z3侧)开口。另外，在外包装容器31中，底壁36隔着收纳空腔41而与开口部42在高度方向上分离地配置，通过底壁36，在高度方向上形成与开口部42相反一侧(箭头Z4侧)的端面。盖体35在开口部42被安装于容器主体33，将开口部42封堵。由于是如上述那样的结构，因此在外包装容器31中，从盖体35的外表面到底壁36的外表面的尺寸与高度方向上的尺寸相同或者大致相同。
侧壁37A、37B、38A、38B从底壁36至盖体35(开口部42)沿高度方向延伸设置。侧壁37A、37B隔着收纳空腔41在纵向上相互分离地配置，侧壁38A、38B隔着收纳空腔41在横向上相互分离地配置。另外，侧壁37A、37B分别从侧壁38A至侧壁38B沿横向延伸设置，侧壁38A、38B分别从侧壁37A至侧壁37B沿纵向延伸设置。在外包装容器31中，从侧壁37A的外表面到侧壁37B的外表面的尺寸与纵向上的尺寸相同或大致相同。并且，在外包装容器31中，从侧壁38A的外表面到侧壁38B的外表面的尺寸与横向上的尺寸相同或大致相同。
图11表示电极组32的结构的一例。在图11的一例中，电极组32例如形成为扁平形状，具备正极45、负极46及隔膜47。正极45具备作为正极集电体的正极集电箔45A和担载于正极集电箔45A的表面的含正极活性物质层45B。另外，负极46具备作为负极集电体的负极集电箔46A和担载于负极集电箔46A的表面的含负极活性物质层46B。
在正极集电箔45A中，通过一方的长边边缘45C及其附近部位形成正极集电极耳45D。在正极集电极耳45D中，在正极集电箔45A的表面不担载含正极活性物质层45B。另外，在负极集电箔46A中，通过一方的长边边缘46C及其附近部位形成负极集电极耳46D。在负极集电极耳46D中，在负极集电箔46A的表面不担载含负极活性物质层46B。
在图11的一例的电极组32中，在含正极活性物质层45B与含负极活性物质层46B之间夹着隔膜47的状态下，正极45、负极46及隔膜47以卷绕轴B为中心卷绕成扁平形状。此时，例如，正极45、隔膜47、负极46及隔膜47以该顺序重叠的状态卷绕。另外，在图11的一例的电极组32中，正极集电箔45A的正极集电极耳45D相对于负极46及隔膜47向沿着卷绕轴B的方向的一侧突出。并且，负极集电箔46A的负极集电极耳46D相对于正极45及隔膜47在沿着卷绕轴B的方向上向正极集电极耳45D突出一侧的相反侧突出。
如图9等所示，电极组32以卷绕轴B沿着外包装容器31(电池30)的横向的状态配置于收纳空腔41。因此，在配置于外包装容器31的收纳空腔41的电极组32中，正极集电极耳45D在外包装容器31(电池30)的横向上相对于负极46向一侧突出。并且，在电极组32中，负极集电极耳46D在外包装容器31(电池30)的横向上相对于正极45向正极集电极耳45D突出一侧的相反侧突出。
另外，在电池30中，正极端子51A及负极端子51B作为一对电极端子被安装于盖体35的外表面。电极端子51A、51B在电池30的横向上相互分离地配置。另外，电极端子51A、51B分别在盖体35的外表面向高度方向的一侧(箭头Z3侧)突出。另外，在电池30中，设置有绝缘体52A、52B及绝缘衬垫53A、53B。正极端子51A通过绝缘体52A及绝缘衬垫53A来防止与外包装容器31的接触，并相对于外包装容器31电绝缘。同样地，负极端子51B通过绝缘体52B及绝缘衬垫53B来防止与外包装容器31的接触，并与外包装容器31电绝缘。
另外，在外包装容器31的收纳空腔41中，收纳有包含引线55A的1个以上的正极侧引线、及包含引线55B的1个以上的负极侧引线。正极端子51A经由1个以上的正极侧引线(包括55A)而与正极45的正极集电极耳45D电连接。并且，负极端子51B经由1个以上的负极侧引线(包含55B)而与负极46的负极集电极耳46D电连接。另外，正极集电极耳45D及负极集电极耳46D各自向引线的连接、及引线彼此的连接例如通过超声波焊接或激光焊接等焊接来进行。另外，电极端子51A、51B各自向引线的连接例如通过铆接固定等来进行。
另外，在外包装容器31的收纳空腔41中收纳电极保护件56A、56B。电极保护件56A、56B分别具有电绝缘性。引线55A等正极侧引线及正极集电极耳45D通过电极保护件56A防止向外包装容器31的接触，并相对于外包装容器31电绝缘。同样地，引线55B等负极侧引线及负极集电极耳46D通过电极保护件56B防止向外包装容器31的接触，并相对于外包装容器31电绝缘。
另外，在外包装容器31的盖体35形成气体排出阀61及注液口62。气体排出阀61及注液口62在电池30的横向上配置于电极端子51A、51B之间。并且，在盖体35中，注液口62形成于气体排出阀61的附近。另外，气体排出阀61与盖体35的其他部位相比形成为薄壁。另外，在盖体35的外表面焊接有密封板63。密封板63例如由铝和铝合金等金属形成。注液口62被密封板63封堵，注液口62被密封。
以下，对正极45、负极46、隔膜47、电解液及外包装容器31进行详细地说明。另外，对电极组32的构造及形状也详细地进行说明。
1)正极
正极可以具备正极集电体和在集电体的表面的一部分形成的含正极活性物质层。正极集电体是铝箔或铝合金箔等，厚度为10μm～20μm左右。
含正极活性物质层可以含有正极活性物质和任意的导电剂及粘结剂。作为正极活性物质，例如可以使用氧化物或硫化物。例如，作为正极活性物质，并不限定于这些物质，列举出能够嵌入/脱嵌锂离子的氧化物、硫化物及聚合物等。另外，从得到高正极电位的观点出发，正极活性物质优选使用锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂钴复合氧化物及磷酸铁锂等。
2)负极
负极可以具备负极集电体和在负极集电体的表面的一部分形成的含负极活性物质层。负极集电体是铝箔、铝合金箔或铜箔等，厚度为10μm～20μm左右。
含负极活性物质层可以含有负极活性物质和任意的导电剂及粘结剂。作为负极活性物质，例如为能够嵌入/脱嵌锂离子的物质，能够使用金属氧化物、金属氮化物、合金及碳等。例如，作为负极活性物质，并不特别限定，列举出能够嵌入/脱嵌锂离子的金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物及碳材料等。特别是，优选将锂离子的嵌入/脱嵌电位相对于金属锂电位为0.4V以上的物质、即在0.4V(对Li+/Li)以上的电位下能够嵌入/脱嵌锂离子的物质用作负极活性物质。通过使用具有这样的锂离子嵌入/脱嵌电位的负极活性物质，铝或铝合金与锂的合金反应得到抑制，因此在负极集电体和与负极相关联的构成部件中使用铝及铝合金。作为锂离子的嵌入/脱嵌电位为0.4V(对Li+/Li)以上的负极活性物质，例如列举出钛氧化物、钛酸锂等锂钛复合氧化物、钨氧化物、非晶锡氧化物、铌-钛复合氧化物、锡硅氧化物及氧化硅等，特别优选使用锂钛复合氧化物作为负极活性物质。另外，在将嵌入/脱嵌锂离子的碳材料用作负极活性物质的情况下，负极集电体可以使用铜箔。用作负极活性物质的碳材料的锂离子的嵌入/脱嵌电位为0V(对Li+/Li)左右。
另外，正极集电体及负极集电体中使用的铝合金优选包含选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si中的1种或2种以上的元素。铝及铝合金的纯度可以为98重量％以上，优选为99.99重量％以上。另外，能够将纯度100％的纯铝用作正极集电体和/或负极集电体的材料。铝及铝合金中的镍、铬等过渡金属的含量优选设为100重量ppm以下(包含0重量ppm)。
3)隔膜
隔膜例如可以由包含聚乙烯、聚丙烯、纤维素或聚偏氟乙烯(PVdF)在内的多孔膜或合成树脂制的无纺布形成。其中，由聚乙烯或聚丙烯形成的多孔膜在一定温度下熔融，能够切断电流，因此能够提高安全性。
另外，隔膜既可以是与正极及负极分体的片材等，也可以与正极及负极中的一方形成为一体。另外，隔膜既可以由有机材料形成，也可以由无机材料形成，还可以由有机材料与无机材料的混合物形成。作为形成隔膜的有机材料，列举出工程塑料及超级工程塑料。并且，作为工程塑料，可以举出聚酰胺、聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺酰亚胺、间规聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯和改性聚苯醚等。另外，作为超级工程塑料，列举出聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚腈、聚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺和热塑性聚酰亚胺等。另外，作为形成隔膜的无机材料，可列举出氧化物(例如，氧化铝、二氧化硅、氧化镁、磷酸化物、氧化钙、氧化铁、氧化钛)、氮化物(例如，氮化硼、氮化铝、氮化硅、氮化钡)等。
另外，作为隔膜，也可以使用固体电解质。在该情况下，在电极组中，固体电解质被夹在正极与负极之间。由此，通过固体电解质，正极与负极之间电绝缘。
4)电解液
作为浸渍于电极组的电解液，例如可以使用非水电解液。非水电解液例如通过将电解质溶解于有机溶剂来制备。液状的非水电解液优选为将电解质以0.5摩尔/L以上2.5摩尔/L以下的浓度溶解于有机溶剂而成的非水电解液。
作为溶解于有机溶剂的电解质的例子，包括高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、及三氟甲基磺酰亚胺锂[LiN(CF3SO2)2]这样的锂盐、及它们的混合物。电解质优选为即使在高电位下也难以氧化的电解质，最优选为LiPF6。
作为有机溶剂的例子，包括碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)及碳酸亚乙烯酯这样的环状碳酸酯；碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)及碳酸甲乙酯(MEC)这样的链状碳酸酯；四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)及二氧戊环(DOX)这样的环状醚；二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)这样的链状醚；γ-丁内酯(GBL)、乙腈(AN)及环丁砜(SL)。这些有机溶剂可以单独使用，或者作为混合溶剂使用。
另外，电解液也可以是水溶液等水系电解液。
5)外包装容器
作为外包装容器，如上述的外包装容器31那样，能够使用方形(长方体形状)的金属制容器。作为金属制容器，例如可以使用厚度1mm以下的金属制容器。金属制容器更优选厚度为0.5mm以上。
金属制容器由铝或铝合金等制成。铝合金优选为含有镁、锌及硅等元素的合金。合金中含有铁、铜、镍和铬等过渡金属时，其含量优选为1质量％以下。
6)电极组的结构及形状
电极组只要是正极活性物质与负极活性物质隔着隔膜相对的结构，则也可以采用任意的结构。另外，作为隔膜，也可以使用固体电解质。
例如，电极组可以具有堆叠结构。堆叠结构具有在正极与负极之间夹着隔膜而层叠正极及负极而成的结构。另外，电极组可以具有卷绕结构。在卷绕结构中，在正极与负极之间夹着隔膜，而层叠正极及负极。并且，在卷绕结构中，层叠有正极及负极的层叠体被卷绕成涡旋状或扁平的漩涡状。作为电极组的整体的形状，能够相应于收纳电极组的外包装容器来决定。
[电池的制造方法]
接着，对上述的电池30等电池的制造方法进行说明。在实施方式等中，在电池的制造中，使用前述的约束夹具1。
在电池30的制造中，如上所述形成电极组32，将所形成的电极组32干燥。然后，在电极组32中，将正极集电极耳45D与正极侧引线连接，将负极集电极耳46D与负极侧引线连接。集电极耳45D、46D各自向引线的连接通过焊接等进行。然后，在电极组32中，将电极保护件56A安装于正极集电极耳45D，利用绝缘带(未图示)等将电极保护件56A固定于电极组32。同样地，在电极组32中，将电极保护件56B安装于负极集电极耳46D，利用绝缘带(未图示)等将电极保护件56B固定于电极组32。
并且，将正极端子51A安装于盖体35的外表面，并且将正极端子51A向正极侧引线连接。同样地，将负极端子51B安装于盖体35的外表面，并且将负极端子51B向负极侧引线连接。电极端子51A、51B各自向盖体35的安装、及电极端子51A、51B各自向引线的连接通过铆接固定来进行。通过如上述那样组装部件，电极组32、盖体35、电极端子51A、51B、正极侧引线(包括引线55A)、负极侧引线(包括引线55B)及电极保护件56A、56B被一体化。另外，正极集电极耳45D与正极端子51A电连接，负极集电极耳46D与负极端子51B电连接。
然后，将上述的部件等被一体化而成的一体化物插入到容器主体33的收纳空腔41中。由此，电极组32等被收纳在外包装容器31的收纳空腔41中。然后，利用收纳空腔41的开口部42将盖体35安装于容器主体33。由此，开口部42被盖体35封堵。盖体35通过焊接等固定于容器主体33。
然后，将外包装容器31的收纳空腔41中残存的水分从外包装容器31的注液口62排出。然后，将电解液从注液口62注入到外包装容器31的内部的收纳空腔41中。然后，将注液口62密封(临时密封)。此时，例如通过在注液口62安装与密封板63不同的栓，来密封注液口62。由此，形成由栓代替密封板63而密封注液口62的电池30(临时电池)。
然后，在前述的约束夹具1中，在彼此相邻的约束板2之间的空间5配置电池30(临时电池)。此时，在电极组32被收纳于外包装容器31的内部且注液口62被密封的状态下，电池30被配置于空间5。图12及图13表示在约束夹具1的空间5配置有电池30(临时电池)的状态。在此，图12是立体图，图13表示从约束夹具1的第一方向的一侧(箭头Y1侧)观察的状态。另外，在图12中，省略上述绝缘体52A、52B来表示。
如图12及图13所示，电池30以电池30的高度方向与约束夹具1的第二方向一致或大致一致的状态配置。并且，在电池30的纵向与约束板2的排列方向一致或大致一致、并且电池30的横向与约束夹具1的第一方向一致或大致一致的状态下，电池30配置于空间5。另外，电池30以外包装容器31的侧壁37A的外表面与约束板2的对应的1个主面7B对置及接触的状态配置。并且，电池30以外包装容器31的侧壁37B的外表面与约束板2的对应的1个主面7A对置及接触的状态配置。
另外，电池30(临时电池)以外包装容器31的盖体35的外表面与约束板2的每一个齐平或大致齐平的状态配置。因此，在如上所述那样配置于空间5的电池30中，电极端子51A、51B相对于约束板2的每一个而向约束夹具1的第二方向的一侧(箭头Z1侧)突出。即，电池30以电极端子51A、51B相对于约束板2的每一个向约束夹具1的外侧突出的状态配置。另外，在某一例中，也可以在电极端子51A、51B相对于约束板2的每一个不向外侧突出的状态下配置电池30。
通过如上所述那样将电池30配置于空间5，由此电池30的外包装容器31被约束板2约束。由此，外包装容器31的超过规定的范围(规定的尺寸)的膨胀被约束板2抑制。因此，外包装容器31的塑性变形等被有效地防止。另外，约束板2的每一个如上述那样，具有相对于0.5MPa以下的压力不发生变形(塑性变形)的程度的耐压性，在某一例中，约束板2的每一个具有相对于2MPa以下的压力不变形的程度的耐压性。因此，约束板2的每一个，即使作用了电池30的压力上限值以上的压力，也不会变形。在此，电池30的压力上限值是指电池30的外包装容器31不发生变形(塑性变形)的压力范围的上限值。
并且，在电池30配置于约束夹具1的空间的状态下，使电流流过电极端子51A、51B之间，对电池30(临时电池)进行充电(初充电)。另外，也可以在进行充电后，反复进行充放电。如上所述，通过至少对电池30进行充电，由此将电池30(临时电池)的充电深度(SOC：State of Charge)调整为规定的范围。例如，电池30的充电深度通过充电或充放电而被调整为大于0％且小于20％的规定的范围。通过如上所述那样调整充电深度，电池30成为充电深度大于0％的充电状态。此外，充电深度(SOC)是电池30(临时电池)中的充电容量与满充电容量之比。因此，在电池30的充电容量与满充电容量一致的情况下，充电深度为100％。
并且，若通过充电或充放电而使电池成为充电状态时，将包含外包装容器31及电极组32在内的电池30(临时电池)保持在比室温高的温度的气氛中。例如，电池30被保持在50℃以上且90℃以下的气氛中。即，在比较高温的气氛中进行电池30的老化。此时，电池30被配置于约束夹具1的空间5，电池30的外包装容器31被约束板2约束。
在外包装容器31的收纳空腔41中收纳的电极组32等上附着有水及二氧化碳等杂质。因此，在电池30的制造中，进行前述的充电深度的调整及高温的气氛中的老化，由此例如通过附着于电极组32等的水的电解等，而在收纳空腔41中产生气体。并且，附着于电极组32等的水及二氧化碳等杂质作为气体从电极组32等向收纳空腔41放出。
上述杂质在负极46的电位低的状态下，容易作为气体从电极组32等放出。因此，通过使电池30(临时电池)的充电深度为小于20％的状态，由此能够促进使气体产生的反应。另外，在电池30的充电深度高且正极45的电位高的情况下，从负极46放出的气体在正极45被氧化，由此容易再次被电极组32等吸收。因此，通过使电池30的充电深度为小于20％的状态，由此正极45中的氧化反应得以抑制，能够促进气体从电极组32的放出。此外，在未进行充电或充放电的状态、即电池30的充电深度为0％的状态下(在电池30不是充电状态的情况下)，即使在高温的气氛中老化，也不会从电极组32等放出气体。
另外，即使通过充电或充放电来如前述那样调整充电深度，在小于50℃的气氛中进行保持的情况下，来自电极组32等的气体的放出也不被充分地进行。另外，在超过90℃的气氛中进行老化的情况下，在正极45及负极46的表面容易发生电解液的反应等。因此，在超过90℃的气氛中进行老化的情况下，在电极组32的表面等形成覆膜等，电极组32的阻抗可能上升，电池30的放电容量可能降低。因此，在50℃以上且90℃以下的气氛中对电池30进行老化，更优选在60℃以上且80℃以下的气氛中对电池30进行老化。
另外，在温度为50℃以上且90℃以下的气氛中保持电池30的时间只要为从电极组32充分放出气体的时间即可。在某一例中，高温气氛中的保持时间可以为5小时以上且50小时以下，优选为10小时以上且40小时以下。
另外，在高温气氛中的老化中，电池30被约束板2约束。因此，即使在收纳空腔41中如上所述产生气体，外包装容器31的超过规定的范围的膨胀也被约束板2抑制。因此，即使因高温的气氛中的老化等而在收纳空腔41中产生气体，外包装容器31的塑性变形等也被有效地防止。另外，如上所述，通过约束板2来抑制外包装容器31的膨胀，因此，当由于高温的气氛中的老化等而在收纳空腔41中产生气体时，收纳空腔41的压力上升。并且，由于压力的上升，收纳空腔41的压力比外包装容器31(电池30)的外部的压力高。
并且，在由于高温的气氛中的老化等而产生了气体之后，使冷却气体或冷却液等冷却流体流入约束板2各自的内部空腔10。然后，对约束板2的每一个进行冷却，并且对配置于空间5的电池30(临时电池)进行冷却。由此，外包装容器31及电极组32被冷却。基于冷却流体的冷却在25℃左右的室温等常温的气氛中进行。通过基于冷却流体的冷却，约束板2及电池30(包括外包装容器31及电极组32)被冷却至比室温(常温)低的温度。在某一例中，约束板2及电池30被冷却流体冷却至20℃以下的温度。
若电池30(外包装容器31及电极组32)的温度由于利用冷却流体的冷却而降低至比室温(常温)低的温度，则卸下安装于注液口62的栓。由此，注液口62作为收纳空腔41的开口而形成于外包装容器31。如上所述，由于在高温的气氛中的老化等而在收纳空腔41中产生气体，由此收纳空腔41的压力变得比外包装容器31(电池30)的外部的压力高。因此，通过使收纳空腔41在注液口62开口，由此由于高温的气氛中的老化等而产生的气体从注液口(开口)62向外包装容器31的外部放出。
然后，在放出气体后，从约束夹具1的空间5取出电池30(临时电池)。然后，在注液口(开口)62处将密封板63焊接于外包装容器31。由此，注液口62(收纳空腔41的开口)被密封(正式密封)。
另外，在某一例中，如上述那样将气体放出到外包装容器31的外部之后，对注液口62上栓等，而将注液口62密封。然后，根据需要，为了确认电池30的容量等而进行充放电。
另外，在其他某一例中，在注液口62被密封板63密封的状态下，进行基于前述的充电等的充电深度的调整、及高温的气氛中的老化。在该情况下，在高温的气氛中的老化之后，在与注液口62不同的位置在外包装容器31形成开口。然后，从所形成的开口将外包装容器31的收纳空腔41(外包装容器31的内部)的气体放出到外包装容器31的外部。然后，在放出气体之后，在开口处将与密封板63同样的密封板等焊接于外包装容器31等。由此，所形成的开口被密封。
在上述的实施方式等中，在由于高温的气氛中的老化等而在收纳空腔41中产生了气体之后，使冷却流体流入到约束板2各自的内部空腔10。然后，利用冷却流体对电池30(临时电池)进行冷却。电池30被冷却，由此在向外包装容器31的外部放出气体时，电解液难以从注液口62等放出气体的开口向外包装容器31的外部流出。电解液难以从开口喷出，由此能够有效地防止在外包装容器31中电解液向开口(注液口62)的附近的附着。由此，在注液口62等放出气体的开口处，密封板63等被适当地焊接于外包装容器31等，放出气体后的开口被适当地密封(正式密封)。
另外，在实施方式等中，约束板2及电池30(包括外包装容器31及电极组32)被冷却至比室温(常温)低的温度。在某一例中，约束板2及电池30被冷却流体冷却至20℃以下的温度。因此，在向外包装容器31的外部放出气体时，电解液难以从注液口62等放出气体的开口进一步向外包装容器31的外部流出。
另外，作为约束夹具1，优选使用多个约束板2的内部空腔10通过中继通路13而相互连通的约束夹具1。在该情况下，由于对多个约束板2的内部空腔10通过中继通路13而连通的1个流路供给冷却流体，因此按每个约束板2向内部空腔10供给的冷却流体的温度不均得以抑制。由此，在基于冷却流体的上述的冷却中，抑制了按每个约束板2而温度不均，抑制了按配置于空间5的每个电池30而温度不均。即，在基于冷却流体的上述的冷却中，约束夹具1在整体上被冷却为均匀或大致均匀的温度，多个电池30被冷却为相互均匀或大致均匀的温度。由此，在配置于约束夹具1的空间5中的多个电池30的每一个中，电解液向外包装容器31的外部的流出被有效地抑制。
另外，在约束夹具1的空间5中，在电极端子51A、51B相对于约束板2的每一个而向约束夹具1的外侧突出的状态下配置电池30(临时电池)。由此，在基于充电等的充电深度的调整、及高温的气氛中的老化中，电池30的电极端子51A、51B向约束板2的接触被有效地防止。电极端子51A、51B向约束板2的接触被防止，由此多个电池30经由约束板2等而相互导通等被有效地防止。
根据这些至少一个实施方式或实施例，约束夹具的多个约束板分别具有内部空腔，并且具备使冷却流体流入内部空腔的流入口和使冷却流体从内部空腔流出的流出口。由此，能够提供在电池的制造时的充电及老化后从外包装容器的内部放出气体时电解液向外包装容器的外部的流出被有效地抑制的约束夹具。
另外，根据这些至少一个实施方式或实施例，在比室温高的温度的气氛中保持了临时电池之后，使冷却流体流入到多个约束板各自的内部空腔，对临时电池进行冷却。然后，在基于冷却流体的冷却之后，在外包装容器形成开口，将外包装容器的内部的气体从开口向外包装容器的外部放出。由此，能够提供在电池的制造时的充电及老化后从外包装容器的内部放出气体时，有效地抑制电解液向外包装容器的外部的流出的电池的制造方法。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (11)

1.一种约束夹具，被使用于制造在方形的外包装容器的内部收纳电极组的电池，
该约束夹具具备金属制的多个约束板，
所述多个约束板被排列，并且在彼此相邻的约束板之间形成供所述电池配置的空间，
所述多个约束板对配置于所述空间的所述电池进行约束，由此抑制所述外包装容器的超过规定的范围的膨胀，
所述多个约束板分别具有内部空腔，并且具备使冷却流体流入所述内部空腔的流入口和使所述冷却流体从所述内部空腔流出的流出口。
2.根据权利要求1所述的约束夹具，其中，
所述多个约束板分别具有相对于2MPa以下的压力不变形的耐压性。
3.根据权利要求1或2所述的约束夹具，其中，
还具备中继通路，该中继通路将所述多个约束板各自的所述内部空腔相对于其他约束板的所述内部空腔进行中继，形成所述多个约束板的所述内部空腔相互连通的流路。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的约束夹具，其中，
所述多个约束板中的1个以上约束板在所述内部空腔中具备锯齿状延伸设置的内部流路。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的约束夹具，其中，
所述多个约束板分别具备：第一壁部，在厚度方向上从一侧与所述内部空腔相邻；以及第二壁部，在所述厚度方向上从与所述第一壁部相反一侧与所述内部空腔相邻，
所述多个约束板中的1个以上约束板具备配置于所述内部空腔的多个间隔件，
在所述多个约束板的所述1个以上约束板中，所述多个间隔件分别在所述内部空腔中被夹在所述第一壁部与所述第二壁部之间。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的约束夹具，其中，
所述多个约束板分别具备：第一壁部，在厚度方向上从一侧与所述内部空腔相邻；以及第二壁部，在所述厚度方向上从与所述第一壁部相反一侧与所述内部空腔相邻，
所述多个约束板中的1个以上约束板具备多个柱状部，该多个柱状部在所述内部空腔中从所述第一壁部到所述第二壁部分别连续地延伸设置，
在所述多个约束板的所述1个以上约束板中，通过所述多个柱状部在所述内部空腔中形成晶格构造。
7.一种电池的制造方法，包括如下步骤：
在外包装容器的内部收纳电极组，从所述外包装容器的注液口向所述外包装容器的内部注入电解液；
在内部收纳有所述电极组及所述电解液的所述外包装容器中，将所述注液口密封而形成临时电池；
在金属制的多个约束板排列而成的约束夹具中，在彼此相邻的约束板之间的空间中配置所述临时电池，通过所述多个约束板约束所述临时电池的所述外包装容器；
在通过所述多个约束板约束了所述外包装容器的状态下，将所述临时电池设为充电状态并且保持在比室温高的温度的气氛中；
在保持在比所述室温高的温度的所述气氛中之后，使冷却流体流入到所述多个约束板各自的内部空腔，对所述临时电池进行冷却；
在基于所述冷却流体的冷却之后，在所述外包装容器上形成开口，将所述外包装容器的内部的气体从所述开口向所述外包装容器的外部放出；以及
在放出所述气体之后，将所述开口密封。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其中，
通过所述冷却流体进行冷却的步骤包括将所述临时电池冷却至比室温低的温度的步骤。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，
将所述临时电池冷却至比所述室温低的温度的步骤包括将所述临时电池冷却至20℃以下的温度的步骤。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的制造方法，其中，
在注入所述电解液之前还包括在所述外包装容器的外表面安装电极端子的步骤，
在彼此相邻的所述约束板之间的空间中配置所述临时电池的步骤，包括将所述临时电池配置为所述电极端子相对于所述多个约束板分别向所述约束夹具的外侧突出的状态的步骤。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的制造方法，其中，
将所述外包装容器的所述注液口密封的步骤包括将栓安装于所述注液口的步骤，
在所述外包装容器上形成所述开口的步骤包括通过将安装于所述注液口的所述栓卸下而将所述注液口形成为所述开口的步骤；以及
将所述开口密封的步骤包括在所述注液口处向所述外包装容器焊接密封板的步骤。
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