CN114512726A - 非水电解液二次电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开，可提供一种能够使非水电解液以短时间且可靠地渗透到卷绕电极体的内部的非水电解液二次电池的制造方法。这里公开的非水电解液二次电池的制造方法至少具备如下工序：形成卷绕电极体的卷绕工序，将电极端子与卷绕电极体连接的端子连接工序，以及将卷绕电极体收纳于电池壳体的内部后将电池壳体密闭的密闭工序。而且，在这里公开的制造方法中，在卷绕工序与端子连接工序之间设置有渗透工序，该渗透工序使卷绕电极体浸渍于非水电解液，反复进行对该卷绕电极体的加压和释放。在该渗透工序中，反复进行卷绕电极体的极间的释放和封闭而产生泵送效应，能够向卷绕电极体的内部压送非水电解液，因此，能够与以往相比以短时间充分地渗透非水电解液。

Description

非水电解液二次电池的制造方法
技术领域
本发明涉及非水电解液二次电池的制造方法。
背景技术
现在，锂离子二次电池等二次电池被广泛用于各种领域。例如，二次电池被用于混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车等车辆驱动用电源等。这种二次电池的一个方式可举出使用非水电解液作为电解质的非水电解液二次电池。一般而言，该非水电解液二次电池通过向收纳有电极体的电池壳体的内部注入非水电解液而制作。
非水电解液二次电池为了发挥适当的电池性能，要求非水电解液充分地渗透到电极体的内部(正极与负极的电极间)。如果在非水电解液的渗透不充分的情况下，电池电阻有可能大幅上升。但是，根据电极体的结构，有时非水电解液的渗透变得困难。例如，作为电极体的结构的一个例子，可举出卷绕有隔离件、正极和负极等片构件的卷绕电极体。该卷绕电极体的非水电解液所流通的流路限于两侧面。另外，卷绕电极体的极间距离非常窄，非水电解液通过毛细管现象而逐渐渗入的方式渗透。因此，仅将卷绕电极体和非水电解液一起收纳于电池壳体内时，有可能需要非常长的渗透时间(几个月左右)。
因此，提出了各种促进非水电解液向卷绕电极体渗透的技术。例如，在专利文献1、2中，使非水电解液含浸于制作卷绕电极体前的片构件(隔离件等)。通过如此预先润湿片构件，能够促进非水电解液向卷绕电极体内部的渗透。另外，在专利文献3中，用C形套筒的内侧卷绕片构件而制作卷绕电极体，连同该套筒一起将卷绕电极体收纳于壳体内后将套筒拔出。由此，电极体的卷绕张力在电池壳体内松弛而极间距离变宽，因此，非水电解液容易渗透。另外，在专利文献4中，在非水电解液的注液前将电池壳体内减压，在卷绕电极体的内外产生压差。由此，非水电解液以消除上述压差的方式向卷绕电极体的内部渗透，因此，基于毛细管现象的非水电解液的渗透得到促进。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开平5－114397号公报
专利文献2：日本专利申请公开平11－339855号公报
专利文献3：日本专利申请公开第2013－206755号公报
专利文献4：日本专利申请公开第2015－79578号公报
发明内容
但是，近年来，对非水电解液二次电池所要求的性能日益提高，为了应对该要求，卷绕电极体大型化。具体而言，近年来的非水电解液二次电池的设计存在卷绕电极体的外部尺寸(宽度尺寸和高度尺寸)变大，且片构件的卷绕数增加的趋势。该卷绕电极体的大型化的结果，难以使用如上所述的技术。
例如，在使片构件的卷绕数增加的情况下，在卷绕时对各片构件施加的张力变强。此时，如果像专利文献1、2那样使用用非水电解液润湿了的片构件，则在一边重叠各片构件一边卷绕时，片构件彼此几乎不滑动，因此，会频繁产生片构件的损坏、卷绕不良。另外，含浸于片构件的非水电解液有可能在卷绕中飞散而使制造环境变差。另外，如专利文献3那样的松弛卷绕时的张力而扩大极间距离的技术当然无法用于为了提高电池性能而使卷绕数增加的大型的卷绕电极体。
另一方面，如专利文献4那样通过减压而在电极体的内外产生压差的技术即使在使用大型的卷绕电极体的情况下也能够发挥一定的效果。但是，通过该技术能够缩短的渗透时间是有限的，难以说能够充分地抑制因电极体的大型化所致的制造效率的降低。根据本发明人的研究，在使用专利文献4的技术的情况下，能够将以往尺寸的卷绕电极体的渗透时间缩短到几时间左右。但是，确认了大型的卷绕电极体即使使用专利文献4的技术，渗透时间也会为几十小时。
本发明是为了解决上述问题而创造出的，其目的在于提供能够使非水电解液以短时间且可靠地渗透到卷绕电极体的内部的非水电解液二次电池的制造方法。
为了实现上述目的，根据本发明，可提供一种以下构成的非水电解液二次电池的制造方法(以下，也简称为“制造方法”)。
这里公开的制造方法是制造在电池壳体内收纳有卷绕电极体和非水电解液的非水电解液二次电池的方法。该制造方法至少具备：介由隔离件将正极和负极卷绕而形成卷绕电极体的卷绕工序；将电极端子与卷绕电极体连接的端子连接工序；以及将卷绕电极体收纳于电池壳体的内部后，将该电池壳体密闭的密闭工序。而且，在这里公开的制造方法中，在卷绕工序与端子连接工序之间设置有渗透工序，该渗透工序使卷绕电极体浸渍于非水电解液，通过反复进行对该卷绕电极体的加压和释放，由此使非水电解液渗透到卷绕电极体的内部。
在这里公开的制造方法中，在浸渍于非水电解液的状态下实施反复进行卷绕电极体的加压和释放的渗透工序。由此，卷绕电极体发生弹性变形而正极与负极的极间开闭，因此，向卷绕电极体的内部压送非水电解液，并且将存在于极间的空气挤出。通过利用这样的泵送效应使非水电解液渗透，与利用毛细管现象的现有技术相比，能够大幅缩短渗透时间。而且，在这里公开的制造方法中，在卷绕工序之后实施该渗透工序。由此，能够防止因用濡湿的片构件实施卷绕工序所致的片构件的损坏等。另外，如果将电极端子与卷绕电极体连接，则该卷绕电极体的两侧面(电解液流通路径)的一部分被堵塞，因此，存在电解液的渗透性降低的趋势。与此相对，在这里公开的制造方法中，在端子连接工序之前实施渗透工序。其结果，能够实现渗透时间的进一步缩短。根据这里公开的制造方法，通过发挥以上的效果，能够将现有技术中为几小时～几十小时的渗透时间缩短到几十分钟左右。
在这里公开的制造方法的优选的一个方案中，将在渗透工序中对卷绕电极体进行加压时的压力设定为0.7kN/m2～1kN/m2。由此，能够适当地产生泵送效应，适当地将非水电解液压送到卷绕电极体的内部。
在这里公开的制造方法的优选的一个方案中，将在渗透工序中对卷绕电极体进行加压的次数设定为3次～4次。由此，能够适当地产生泵送效应，适当地将非水电解液压送到卷绕电极体的内部。
在这里公开的制造方法的优选的一个方案中，具备：对卷绕电极体进行加压而成型为扁平形状的临时压制工序；以及对扁平形状的卷绕电极体的扁平面进一步加压，使卷绕电极体塑性变形直至能够收纳于电池壳体的厚度的正式压制工序。而且，在该方案中，将临时压制工序设置在卷绕工序与渗透工序之间，且将正式压制工序设置在渗透工序与端子连接工序之间。如此，通过在渗透工序之前将扁平形状的卷绕电极体成型，能够抑制从渗透工序后的卷绕电极体漏出大量的非水电解液。另一方面，如果使卷绕电极体完全塑性变形，则在极间距离窄的状态下被固定，因此，在渗透工序中不易产生泵送效应。因此，正式压制工序优选如本方案那样在渗透工序之后实施。
另外，在实施上述临时压制工序的方案中，优选将在临时压制工序中对卷绕电极体进行加压时的压力设定为0.1kN/m2～0.5kN/m2。由此，在渗透工序中能够使卷绕电极体适当地弹性变形。
另外，在这里公开的制造方法的优选的一个方案中，在端子连接工序中使用电阻焊接或激光焊接将电极端子与卷绕电极体连接。由此，尽管非水电解液于卷绕电极体，也能够将卷绕电极体与电极端子牢固地连接。
另外，在这里公开的制造方法的优选的一个方案中，在端子连接工序与密闭工序之间设置有膜收纳工序，该膜收纳工序在将电池壳体与卷绕电极体进行绝缘的箱型的绝缘膜内收纳卷绕电极体。由此，能够抑制从渗透工序后的卷绕电极体漏出的非水电解液广范围地飞散而使制造环境恶化。
另外，在实施上述膜收纳工序的情况下，优选在膜收纳工序中，一边使板状的导板与卷绕电极体的表面接触一边在绝缘膜内插入卷绕电极体。根据本方案，能够在防止卷绕电极体与绝缘膜密合的同时在绝缘膜内收纳卷绕电极体，因此，能够抑制制造效率的降低。
另外，在实施上述膜收纳工序的方案中，优选在密闭工序中，将收纳在绝缘膜内的卷绕电极体配置于重力方向的上侧，且将电池壳体配置于重力方向的下侧。由此，能够将从卷绕电极体漏出的非水电解液保持在绝缘膜的内部，因此，能够防止非水电解液广范围地飞散。
另外，在如上所述在密闭工序中将电池壳体配置于下侧的情况下，优选用可动盖覆盖电池壳体的上表面开口直至开始将卷绕电极体收纳于电池壳体的内部。由此，能够防止异物混入电池壳体的内部。
在如上所述在密闭工序中将电池壳体配置于下侧的情况下，优选在密闭工序中，在用端部盖覆盖电池壳体的上端面的状态下将卷绕电极体收纳于电池壳体的内部。由此，能够防止从绝缘膜漏出的非水电解液附着于电池壳体的上表面端部而阻碍电池壳体的密闭。
另外，这里公开的制造方法能够特别适用于使用大型的卷绕电极体的非水电解液二次电池的制造。如上所述，大型的卷绕电极体有助于高容量化、高能量密度化，另一方面，难以以短时间使非水电解液充分地渗透。与此相对，根据这里公开的制造方法，即使是大型的卷绕电极体，也能够以短时间且可靠地使非水电解液渗透。
例如，这里公开的制造方法适于具备宽度尺寸为200mm以上的卷绕电极体的非水电解液二次电池的制造。这样的宽度尺寸长的卷绕电极体难以如以往那样仅通过毛细管现象使非水电解液充分地渗透至宽度方向的中央部。与此相对，在这里公开的制造方法中，在渗透工序中反复进行卷绕电极体的极间的开闭，通过泵送效应将非水电解液压送到卷绕电极体的内部。因此，即使是宽度尺寸为200mm以上的大型的卷绕电极体，也能够使非水电解液充分地渗透至宽度方向的中央部。
另外，这里公开的制造方法适于具备高度尺寸为100mm以上的卷绕电极体的非水电解液二次电池的制造。这样的高度尺寸长的卷绕电极体具有难以向重力方向的上侧的区域供给非水电解液的问题。与此相对，在这里公开的制造方法中，在使卷绕电极体浸渍于非水电解液的状态下实施渗透工序，因此，即使是高度尺寸为100mm以上的大型的卷绕电极体，也能够使非水电解液充分地渗透至高度方向的上端部。
另外，这里公开的制造方法适于具备卷绕数为35次以上的卷绕电极体的非水电解液二次电池的制造。这种卷绕数多的电极体由于卷绕张力变强，因此，存在极间距离变窄而非水电解液不易渗透的趋势。与此相对，在这里公开的制造方法中，由于反复进行卷绕电极体的极间的开闭而将非水电解液压送到卷绕电极体的内部，因此，即使是卷绕数为35次以上的大型的卷绕电极体，也能够使非水电解液充分地渗透。
附图说明
图1是示意性地表示非水电解液二次电池的内部结构的主视图。
图2是对卷绕电极体的结构进行说明的立体图。
图3是图1中的III－III向视图。
图4是对一个实施方式的制造方法进行说明的流程图。
图5是示意性地表示一个实施方式的制造方法的卷绕工序的侧视图。
图6是示意性地表示一个实施方式的制造方法的渗透工序的立体图。
图7是表示一个实施方式的制造方法中使用的绝缘膜的俯视图。
图8是示意性地表示一个实施方式的制造方法的膜收纳工序的侧视图。
图9是示意性地表示一个实施方式的制造方法的膜收纳工序的侧视图。
图10是示意性地表示一个实施方式的制造方法的密闭工序的剖视图。
图11是示意性地表示一个实施方式的制造方法的密闭工序的剖视图。
符号说明
1 非水电解液二次电池
1A 组装体
10 电池壳体
12 盖体
14 壳体主体
16 安全阀
18 注液口
18a 密封塞
20 卷绕电极体
20A 核部
20B 正极连接部
20C 负极连接部
20D 电解液流通路径
30 非水电解液
32 多余电解液
40 电极端子
42 正极端子
44 负极端子
50 正极
52 正极集电体
54 正极活性物质层
56 正极露出部
60 负极
62 负极集电体
64 负极活性物质层
66 负极露出部
70 绝缘膜
80 隔离件
150 正极供给部
160 负极供给部
180 隔离件供给部
S10 卷绕工序
S20 临时压制工序
S30 渗透工序
S40 正式压制工序
S50 端子连接工序
S60 膜收纳工序
S70 密闭工序
具体实施方式
以下，参照附图对这里公开的技术的一个实施方式详细地进行说明。应予说明，本说明书中没有特别提及的事项以外的事项且这里公开的技术的实施所需要的事项可以基于本领域的现有技术作为本领域技术人员的设计事项来掌握。这里公开的技术可以基于本说明书中公开的内容和该领域中的技术常识来实施。另外，在以下的图面中，对起到相同的作用的构件·部位标注相同的符号进行说明。进而，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并非反映实际的尺寸关系。
在本说明书中，“二次电池”是指通过电荷载体介由电解质在正极与负极之间进行移动而能够反复实施充放电的一般蓄电设备。而且，“非水电解液二次电池”是指使用非水电解液作为电解质的二次电池。另外，本说明书中的“非水电解液二次电池”除锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池等所谓的蓄电池以外，还包含电双层电容器等电容器等。即，这里公开的非水电解液二次电池的制造方法并非制造特定种类的电池的方法，而是能够广泛应用于所有非水电解液二次电池的制造的方法。
1.非水电解液二次电池的结构
首先，对作为这里公开的制造方法的制造对象的非水电解液二次电池的结构的一个例子进行说明。图1是示意性地表示非水电解液二次电池的内部结构的主视图。另外，图2是对卷绕电极体的结构进行说明的立体图。图3是图1中的III－III向视图。应予说明，本说明书中示出的各图中的符号X表示“宽度方向”，符号Y表示“深度方向”，符号Z表示“高度方向”。应予说明，这些方向是为了方便说明而决定的，并非旨在对使用中、制造中的非水电解液二次电池的设置方式进行限定。
如图1所示，该非水电解液二次电池1具备电池壳体10、卷绕电极体20以及非水电解液30。具体而言，通过在电池壳体10的内部收纳卷绕电极体20和非水电解液30并将该电池壳体10密封，从而能够构建非水电解液二次电池1。以下，对各构成进行说明。
(1)电池壳体
电池壳体10为扁平的方形的壳体。在该电池壳体10形成有大致矩形形状的内部空间10a。在该内部空间10a收纳有卷绕电极体20和非水电解液30。而且，电池壳体10具备：在上表面形成有与内部空间10a相连的开口部的箱型的壳体主体14以及封闭该壳体主体14的开口部的板状的盖体12。另外，在图1所示的盖体12设置有安全阀16和注液口18。安全阀16以电池壳体10的内压上升到规定水平以上时被打开的方式构成。由此，能够防止因内压上升所致的电池壳体10的膨胀。另外，注液口18是为了设置多余电解液32而形成于电池壳体10(盖体12)的开口部。在制造后的非水电解液二次电池1中，注液口18由密封塞18a密封。应予说明，电池壳体10优选由轻量且导热性良好的材质(例如，铝、铝合金等)构成。
另外，在该非水电解液二次电池1中，在电池壳体10(盖体12)安装有一对电极端子40。各电极端子40为在高度方向Z延伸的长条的导电构件。该电极端子40的下端40a在电池壳体10的内部与卷绕电极体20连接。另一方面，电极端子40的上端40c在电池壳体10的外部露出。应予说明，在本说明书中，将一对电极端子40中与卷绕电极体20的正极50连接的电极端子40称为“正极端子42”，将与负极60连接的电极端子40称为“负极端子44”。另外，电极端子40的原材料没有特别限定，可以没有特别限制地使用一般的非水电解液二次电池的电极端子中可使用的金属材料(铝、铜等)。
(2)卷绕电极体
如图2所示，卷绕电极体20通过介由隔离件80将正极50和负极60卷绕而形成。构成该卷绕电极体20的构件(正极50、负极60和隔离件80)均为长条的片状的构件。因此，在本说明书中，有时也将这些卷绕电极体20的构成构件汇总称为“片构件”。
正极50具备作为长条的箔状的导电构件的正极集电体52以及赋予到该正极集电体52的表面(例如两面)的正极活性物质层54。另外，在正极50的宽度方向X的一方(图2中的左侧)的侧缘部形成有未赋予正极活性物质层54而正极集电体52露出的区域(正极露出部56)。一方的负极60也具有与正极50大致同等的构成。即，负极60具备作为长条的箔状的导电构件的负极集电体62以及赋予到该负极集电体62的表面(例如两面)的负极活性物质层64。而且，在负极60的宽度方向X的另一方(图2中的右侧)的侧缘部形成有未赋予负极活性物质层64而负极集电体62露出的区域(负极露出部66)。另外，隔离件80为形成有多个电荷载体能够通过的微细的空隙的长条的绝缘片。应予说明，图2所示的卷绕电极体20具有2片隔离件80。而且，一方的隔离件80配置在正极50与负极60之间。另外，另一方的隔离件80配置在负极60的外侧。通过在该状态下卷绕各片构件，能够形成在正极50与负极60之间介设有隔离件80的卷绕电极体20。应予说明，各片构件的原材料可以没有特别限制地使用一般的二次电池中可使用的材料，由于并非限定这里公开的技术，因此，省略详细的说明。
而且，在卷绕电极体20的宽度方向X的中央部形成有正极活性物质层54与负极活性物质层64对置且成为产生充放电反应的主要场所的核部20A。另外，在卷绕电极体20的宽度方向X的一方的侧缘部形成仅卷绕有正极露出部56的正极连接部20B。另一方面，在宽度方向X的另一方的侧缘部形成仅卷绕有负极露出部66的负极连接部20C。另外，卷绕电极体20的宽度方向X的两侧面被释放到外部。即，在该卷绕电极体20中，在宽度方向X的两侧面形成有使非水电解液30流通的电解液流通路径20D。
而且，如图3所示，在负极连接部20C连接有负极端子44的下端40a。具体而言，负极连接部20C的高度方向Z的中央部附近在深度方向Y被压缩，多片负极露出部66(负极集电体62)(参照图2)聚集。而且，将该负极连接部20C的中央部附近与负极端子44的下端40a接合。由此，形成将卷绕电极体20与电极端子40连接的连接部40b。应予说明，通过如此连接电极端子40，电解液流通路径20D的高度方向Z的中央部附近封闭。即，在电极端子40连接后的卷绕电极体20中，成为仅电解液流通路径20D的上端部和下端部被打开的状态，因此，非水电解液30的流通性降低。应予说明，如图1所示，在正极连接部20B连接有正极端子42。该正极连接部20B与正极端子42的连接部分由于具有与上述的负极连接部20C与负极端子44的连接部分同等的构成，因此，省略详细的说明和图示。
(3)非水电解液
非水电解液30与卷绕电极体20一起收纳于电池壳体10的内部。另外，非水电解液30的大部分渗透到卷绕电极体20的内部(正极50与负极60的极间)。其中，非水电解液30的一部分可以作为多余电解液32而存在卷绕电极体20的外部(卷绕电极体20与电池壳体10之间)。由此，在卷绕电极体20内的非水电解液30不足时，能够将多余电解液32向卷绕电极体20的内部供给。应予说明，非水电解液30通过使支持盐溶解于非水溶剂而制备。这些非水电解液30的成分可以没有特别限制地使用一般的二次电池中可使用的成分，由于并非限定这里公开的技术，因此，省略详细的说明。
(4)其它构成
另外，在图1所示的非水电解液二次电池1中，在成型为箱型的绝缘膜70的内部收纳有卷绕电极体20。如此，通过在电池壳体10与卷绕电极体20之间介设绝缘膜70，能够防止电池壳体10与卷绕电极体20的通电。另外，详细情况进行后述，通过在这样的箱型的绝缘膜70的内部收纳卷绕电极体20，能够防止在非水电解液二次电池1的制造中，从卷绕电极体20漏出的非水电解液30广范围地飞散而使制造环境恶化。
2.非水电解液二次电池的制造方法
接着，对这里公开的非水电解液二次电池的制造方法的一个实施方式进行说明。图4是对本实施方式的制造方法进行说明的流程图。这里公开的非水电解液二次电池的制造方法至少具备卷绕工序S10、端子连接工序S50以及密闭工序S70，该方法的特征在于在卷绕工序S10与端子连接工序S50之间设置有渗透工序S30。详细情况进行后述，在本实施方式的制造方法中，在渗透工序S30中能够以短时间且可靠地向卷绕电极体的内部渗透足够量的非水电解液，因此，能够大幅缩短非水电解液二次电池的制造所需要的时间。
应予说明，这里公开的制造方法除上述的卷绕工序S10、渗透工序S30、端子连接工序S50、密闭工序S70以外，还可以具备各种制造工序。例如，如图4所示，本实施方式的制造方法除上述的各工序以外，还具备临时压制工序S20、正式压制工序S40和膜收纳工序S60。以下，对构成本实施方式的制造方法的各工序进行说明。
(1)卷绕工序S10
图5是示意性地表示本实施方式的制造方法的卷绕工序的侧视图。如图5所示，在本工序中，通过介由隔离件80将正极50与负极60卷绕而形成卷绕电极体20。具体而言，首先，准备卷绕有片状的正极50的正极供给部150、卷绕有片状的负极60的负极供给部160以及卷绕有片状的隔离件80的隔离件供给部180。接着，从正极供给部150、负极供给部160和隔离件供给部180分别卷出片构件，将各片构件的前端安装于圆柱状的卷绕轴WL。接着，通过使卷绕轴WL旋转，将隔离件80、负极60、隔离件80、正极50依次重叠地卷绕于卷绕轴WL。接着，在卷绕规定的卷绕数量的片构件后，将片构件裁切并从卷绕轴WL取下，由此能够制作圆筒形状的卷绕电极体20a。
应予说明，在图5所示的卷绕工序S10中，在正极50与负极60的输送路径配置导辊G以便将各片构件在大致相同的时间重叠。而且，在将各片构件重叠的层叠点S处，各片构件一边相互滑动一边被卷绕于卷绕轴WL。由此，能够使对各片构件施加的卷绕张力均匀。但是，如果用非水电解液等润湿片构件，则在层叠点S处，各片构件有可能相互不滑动。此时，对特定的片构件施加大的卷绕张力，有可能产生卷绕不良、片构件的断裂。但是，在本实施方式的制造方法中，在渗透工序S30之前实施卷绕工序S10，使用已干燥的片构件制作卷绕电极体20a。因此，能够适当地防止卷绕工序S10中的卷绕不良、片构件的断裂。
(2)临时压制工序S20
如图4所示，在本实施方式的制造方法中，在卷绕工序S10与渗透工序S30之间设置有临时压制工序S20。该临时压制工序S20对卷绕工序S10中制作的圆筒状的卷绕电极体20a进行加压，成型为如图2所示的扁平形状的卷绕电极体20。具体而言，通过夹持圆筒状的卷绕电极体20a并压碎，能够成型为扁平形状的卷绕电极体20。应予说明，在本工序中，优选以卷绕电极体20未完全塑性变形、留有弹性变形的余地的方式调节压力。这是因为在本工序中，如果卷绕电极体20完全塑性变形，则后述的渗透工序S30中的非水电解液的渗透性有可能降低。具体而言，本工序中的压力优选在使卷绕电极体适当地形成为扁平形状这样的目的下，考虑卷绕电极体的基于弹力的回弹、活性物质层的涂覆厚度、集电体的厚度等而适当地调节。例如，临时压制工序S20中的压力优选为0.1kN/m2以上，更优选为0.25kN/m2以上，特别优选为0.4kN/m2以上。另一方面，从防止卷绕电极体20完全塑性变形的观点考虑，本工序中的压力优选为1.0kN/m2以下，更优选为0.7kN/m2以下，特别优选为0.5kN/m2以下。
(3)渗透工序S30
图6是示意性地表示本实施方式的制造方法的渗透工序的图。如图6所示，在本工序中，在使卷绕电极体20浸渍于非水电解液30的状态下反复进行卷绕电极体20的加压和释放。由此，能够使非水电解液30渗透到卷绕电极体20的内部。具体而言，在渗透工序S30中，使用储存非水电解液30的渗透槽T以及对卷绕电极体20进行加压的压制夹具P。在上述渗透槽T形成有方型的凹部T1，在该凹部T1储存有非水电解液30。而且，在将卷绕电极体20收纳于凹部T1内并使其浸渍于非水电解液30的状态下使压制夹具P下降而对卷绕电极体20进行加压。由此，由于卷绕电极体20的极间距离变窄，因此，残留于卷绕电极体20的内部的空气被排出。接着，如果使压制夹具P上升而释放对卷绕电极体20施加的压力，则卷绕电极体20的极间距离变宽，因此，非水电解液30通过电解液流通路径20D而流入卷绕电极体20的内部。如此，在渗透工序S30中，反复进行多次对卷绕电极体20的加压和释放，通过泵送效应将非水电解液30压送到卷绕电极体20的内部。由此，与利用毛细管现象的现有技术相比，能够大幅缩短为了使足够量的非水电解液30渗透所需要的时间。具体而言，在利用毛细管现象的现有技术中，需要几小时～几十小时的渗透时间。另一方面，根据本实施方式的制造方法，以几分钟～几十分钟这样的非常短的渗透时间就能够渗透足够量的非水电解液。
进而，在本实施方式的制造方法中，在端子连接工序S50之前实施渗透工序S30。换言之，在本实施方式中，在因电极端子40与卷绕电极体20的连接而电解液流通路径20D的一部分被封闭之前实施使非水电解液30渗透的工序。因此，能够进一步缩短非水电解液的渗透时间。
另外，在本实施方式中，在实施渗透工序S30之前，将卷绕电极体20成型为扁平形状。由此，在渗透工序S30中，能够容易地对卷绕电极体20施加均匀的压力，因此，能够更适当地发挥基于反复加压和释放的泵送效应。此外，圆筒状的卷绕电极体由于极间距离过宽而保液能力不足，暂时渗透的非水电解液容易漏出。与此相对，经过临时压制工序S20的扁平形状的卷绕电极体20由于适当地调节了极间距离，因此，能够适当地抑制暂时渗透的非水电解液的漏出。
应予说明，在渗透工序S30中，对卷绕电极体20进行加压时的压力优选为0.5kN/m2以上，更优选为0.6kN/m2以上，特别优选为0.7kN/m2以上。由此，能够适当地产生泵送效应，向卷绕电极体20的内部高效地压送非水电解液。另一方面，如果过于增大本工序中的压力，则卷绕电极体20发生塑性变形，非水电解液的渗透效率反而有可能降低。从该观点考虑，渗透工序S30中的压力优选为1.5kN/m2以下，更优选为1.4kN/m2以下，进一步优选为1.2kN/m2以下，特别优选为1kN/m2以下。
另外，渗透工序S30中的加压次数优选为1次以上，更优选为2次以上，特别优选为3次以上。由此，能够适当地产生泵送效应，向卷绕电极体20的内部高效地压送非水电解液。另一方面，非水电解液30充分渗透后，即使反复进行卷绕电极体20的加压和释放，也仅是渗透时间变长。因此，渗透工序S30中的加压次数优选为7次以下，更优选为6次以下，进一步优选为5次以下，特别优选为4次以下。
另外，本实施方式的制造方法能够特别适用于使用大型的卷绕电极体的非水电解液二次电池的制造。大型的卷绕电极体有助于高容量化、高能量密度化，另一方面，难以使足够量的非水电解液在短时间内渗透。与此相对，本实施方式的制造方法由于实施了通过泵送效应向卷绕电极体的内部压送非水电解液的渗透工序S30，因此，即使在使用这样的大型的卷绕电极体的情况下，也能够以短时间且可靠地使非水电解液渗透。即，根据本实施方式的制造方法，能够消除因使用大型的卷绕电极体所致的不利，而仅享受利益。
例如，卷绕电极体20的宽度方向X的长度(宽度尺寸)优选为150mm以上，更优选为200mm以上，特别优选为300mm以上。这种宽度尺寸长的卷绕电极体20难以使用以往的利用了毛细管现象的方法使非水电解液充分地渗透至宽度方向X的中央部。但是，本实施方式中的渗透工序S30由于通过泵送效应将非水电解液30压送到卷绕电极体20的内部，因此，对于这样的宽度尺寸长的卷绕电极体20也能够使非水电解液30充分地渗透。应予说明，卷绕电极体20的宽度尺寸的上限没有特别限定，可以为500mm以下，也可以为450mm以下，还可以为400mm以下。
另外，卷绕电极体20的高度方向Z的长度(高度尺寸)优选为100mm以上，更优选为125mm以上，特别优选为150mm以上。如图1中的多余电解液32所示，注入到电池壳体10内的非水电解液容易积存于高度方向Z的下侧。因此，高度尺寸长的卷绕电极体20具有不易向高度方向Z的上侧的区域供给非水电解液30这样的问题。与此相对，本实施方式的渗透工序S30如图6所示，在使卷绕电极体20整体浸渍于非水电解液30的状态下反复进行卷绕电极体20的加压和释放。因此，即使在使用高度尺寸为100mm以上的大型的卷绕电极体20的情况下，也容易使非水电解液30充分地渗透至高度方向Z的上端部。另一方面，卷绕电极体20的高度尺寸的上限没有特别限定，可以为250mm以下，也可以为225mm以下，还可以为200mm以下。
进而，作为大型的卷绕电极体20的一个例子，可举出片构件的卷绕数为25次以上(优选为30次以上，特别优选为35次以上)的卷绕电极体。这种卷绕数多的卷绕电极体20由于卷绕时的张力增大而极间距离变窄，因此，存在非水电解液30不易渗透的趋势。但是，本实施方式中的渗透工序S30由于通过泵送效应将非水电解液30压送到卷绕电极体20的内部，因此，对于这样的卷绕数多的卷绕电极体20也能够使非水电解液30充分地渗透。应予说明，片构件的卷绕数的上限没有特别限定，可以为50次，也可以为45次，还可以为40次。
进而，通过实施如本实施方式那样的渗透工序S30，能够高效地制造使用了高粘度的非水电解液的非水电解液二次电池。具体而言，在非水电解液二次电池中，由于片构件(特别是负极)伴随充放电的膨胀·收缩，非水电解液有时流出到卷绕电极体的外部。与此相对，如果使用高粘度的非水电解液，则能够抑制伴随充放电的非水电解液的流出。另一方面，高粘度的非水电解液由于向卷绕电极体内部的渗透性低、使生产效率大幅降低，因此，在以往的利用毛细管现象的方法中难以使用。但是，根据本实施方式的制造方法，即使非水电解液30为高粘度，也能够通过泵送效应向卷绕电极体20的内部压送非水电解液30。即，根据本实施方式的制造方法，能够以高制造效率制造使用了高粘度的非水电解液的非水电解液二次电池。
(4)正式压制工序S40
如图4所示，在本实施方式的制造方法中，在渗透工序S30与端子连接工序S50之间设置有正式压制工序S40。在该正式压制工序S40中，对扁平形状的卷绕电极体20的扁平面进一步进行加压，使卷绕电极体20塑性变形至能够收纳于电池壳体10的厚度。如上所述，在临时压制工序S20中，未使卷绕电极体20完全塑性变形，留有弹性变形的余地。在这样的状态下，难以将卷绕电极体20收纳于电池壳体10的内部。因此，在本工序中，优选使卷绕电极体塑性变形至能够收纳于电池壳体10的厚度。另外，通过实施本工序，卷绕电极体20的极间距离均匀化，因此，也能够有助于电池性能的稳定化。
(5)端子连接工序S50
在本工序中，将电极端子40与卷绕电极体20连接。例如，在本工序中，准备安装有一对电极端子40的盖体12(参照图3)。而且，在以沿着深度方向Y夹持负极连接部20C的中央部附近和负极端子44的下端40a的方式加压的状态进行接合处理。由此，形成将负极连接部20C与负极端子44连接的连接部40b。而且，依照与负极侧相同的步骤，将正极连接部20B与正极端子42连接(参照图1)。由此，得到连接有盖体12和卷绕电极体20的组装体1A(图8参照)。另外，如果实施本工序，则卷绕电极体20的电解液流通路径20D的一部分(例如，高度方向Z的中央部附近)被封闭而限制非水电解液的流通。由此，能够抑制非水电解液从卷绕电极体20的内部漏出。
应予说明，在通常的非水电解液二次电池的制造中，电极端子与卷绕电极体的连接中的接合处理使用超声波接合等。但是，在本实施方式的制造方法中，由于非水电解液附着于卷绕电极体20，因此，即使进行超声波接合也难以产生新生面，有可能无法将卷绕电极体20与电极端子40牢固地连接。因此，在本实施方式的制造方法中，卷绕电极体20与电极端子40的接合处理优选使用电阻焊接或激光焊接。这些接合处理即使非水电解液30附着于卷绕电极体20，也能够将卷绕电极体20与电极端子40牢固地接合。
(6)膜收纳工序S60
如图4所示，在本实施方式的制造方法中，在端子连接工序S50与密闭工序S70之间设置有膜收纳工序S60。在该膜收纳工序S60中，在将电池壳体10与卷绕电极体20进行绝缘的箱型的绝缘膜70内收纳卷绕电极体20(参照图1)。通过在实施端子连接工序S50后实施本工序，能够抑制从卷绕电极体20漏出的非水电解液广范围地飞散。以下，参照图7～图9对本工序具体地进行说明。图7是表示本实施方式的制造方法中使用的绝缘膜的一个例子的俯视图。图8是示意性地表示本实施方式的制造方法的膜收纳工序的侧视图。图9是示意性地表示本实施方式的制造方法的膜收纳工序的侧视图。
首先，在本工序中，准备如图7所示的矩形的绝缘膜F。为了方便说明，以下，将图7中的横向称为“第一方向D1”，将纵向称为“第二方向D2”。在本工序中，首先，在第二方向D2的中央部，设定沿着第一方向D1大致平行地延伸的2条格线M1，沿着该格线M1将绝缘膜F折弯。由此，以在侧视图中成为U字形的方式将绝缘膜F成型。然后，在第一方向D1的两侧缘部，切入沿着格线M1的切割线C1～C4。接着，如图8所示，将组装体1A的卷绕电极体20的部分插入到U字形的绝缘膜F的内侧。然后，如图9所示，以利用绝缘膜F覆盖卷绕电极体20的两侧面的方式将格线M2～M4折弯并将绝缘膜F向内侧折叠。由此，在箱状的绝缘膜70的内部收纳卷绕电极体20。应予说明，如果考虑卷绕电极体20的插入和位置调整的容易度，则在将绝缘膜F向内侧折叠时，优选在将格线M3和格线M4折弯后，将格线M2折弯。
应予说明，在本实施方式中，非水电解液附着于卷绕电极体20的表面。因此，卷绕电极体20密合于绝缘膜70的内侧面，有时难以向绝缘膜70的内侧插入卷绕电极体20。因此，在本工序中，如图8所示，优选在绝缘膜70的内部配置导板GP。由此，能够一边防止卷绕电极体20与绝缘膜70密合一边在绝缘膜70的内侧插入卷绕电极体20。应予说明，导板GP的形状没有特别限定。例如，在图8中，将在宽度方向(纸面垂直方向)延伸的导板GP配置于绝缘膜70的内部。而且，通过配合组装体1A下降地使导板GP上升，从而能够一边使卷绕电极体20与绝缘膜70密合的部位剥离一边插入卷绕电极体20。另外，作为导板的形状的其它例子，可举出在高度方向延伸的导轨状的导板。在沿着该导轨状的导板插入卷绕电极体的情况下，能够将卷绕电极体与绝缘膜的密合防患于未然。
(6)密闭工序S70
在本工序中，在将卷绕电极体20收纳于电池壳体10的内部后，将该电池壳体10密闭。由此，制造在电池壳体10内收纳有卷绕电极体20和非水电解液30的非水电解液二次电池1(参照图1)。
应予说明，在一般的非水电解液二次电池的制造中，为了防止尘埃等异物进入壳体主体的内部，在将壳体主体配置于重力方向的上侧且将壳体主体的开口部朝向重力方向的下侧的状态下实施密闭工序。与此相对，如图10所示，本实施方式中的密闭工序S70将电池壳体10(壳体主体14)配置于重力方向的下侧(高度方向Z的下方)，使该壳体主体14的开口部14a朝向重力方向的上侧。而且，将收纳于绝缘膜70内的卷绕电极体20配置于重力方向的上侧(高度方向Z的上方)，从上侧向下侧将卷绕电极体20插入到电池壳体10的内部。由此，能够一边将从卷绕电极体20漏出的非水电解液保持在绝缘膜70内一边实施密闭工序S70，因此，能够防止因非水电解液广范围地飞散所致的制造环境的恶化。应予说明，如本实施方式所示，在将壳体主体14的开口部14a朝向重力方向的上侧的情况下，优选用可动盖MC覆盖壳体主体14的开口部14a直至开始收纳卷绕电极体20。由此，能够防止异物进入壳体主体14的内部。
然后，在本工序中，如图11所示，在取下可动盖MC而打开壳体主体14的开口部14a后，使组装体1A下降而将卷绕电极体20插入到壳体主体14的内部。接着，使盖体12的外周缘部的底面12a与壳体主体14的上端面14b接触。然后，利用激光焊接等将盖体12与壳体主体14的接触部分接合。由此，形成电池壳体10，在该电池壳体10的内部空间10a收纳卷绕电极体20和非水电解液30(参照图1)。然后，在本实施方式中，从注液口18注入少量的非水电解液，在电池壳体10内产生多余电解液32。然后，将注液口18用密封塞18a密封。由此，制造非水电解液二次电池1。
应予说明，在本工序中，如果非水电解液附着于壳体主体14的上端面14b，则在壳体主体14与盖体12之间有可能产生接合不良。因此，如图11所示，在将卷绕电极体20插入到壳体主体14的期间，优选用端部盖EC覆盖壳体主体14的上端面14b。
如上所述，在本实施方式的制造方法中，在因电极端子40的连接而电解液流通路径20D的一部分被封闭之前实施渗透工序S30。进而，在该渗透工序S30中，在使卷绕电极体浸渍于非水电解液的状态下反复进行卷绕电极体的加压和释放，通过泵送效应向卷绕电极体的内部压送非水电解液。其结果，能够将利用毛细管现象的现有技术中需要几小时～几十小时的渗透时间缩短到几分钟～几十分钟。
进而，如果通过以往的利用毛细管现象的技术使电解液渗透，则在卷绕电极体的宽度方向的中央部附近产生沿着高度方向延伸的条纹状的未渗透区域的可能性高。由于在这样的未渗透区域中未适当地进行充放电，因此，会成为电池性能降低的原因。与此相对，在通过本实施方式的制造方法制造的非水电解液二次电池中，在卷绕电极体不会产生上述的条纹状的未渗透区域，能够使非水电解液适当地渗透到卷绕电极体的整个区域。因此，本实施方式的制造方法也能够有助于提高制造后的非水电解液二次电池的性能。
3.其它实施方式
这里公开的制造方法并不限定于上述的实施方式，包含各种实施方式。例如，这里公开的制造方法只要具备卷绕工序S10、渗透工序S30、端子连接工序S50和密闭工序S70即可。通过至少实施这些工序，能够以短时间且可靠地使非水电解液渗透到卷绕电极体的内部而制造非水电解液二次电池。即，上述的实施方式中说明的临时压制工序S20、正式压制工序S40以及膜收纳工序S60可以省略。
例如，在上述的实施方式中，在卷绕工序S10中使用圆柱状的卷绕轴WL制作圆筒形的卷绕电极体20a，因此，在实施渗透工序S30之前，实施将扁平形状的卷绕电极体20成型的临时压制工序S20。但是，临时压制工序并非必需工序，可以适当地省略。例如，在卷绕工序中，如果使用扁平的板状的卷绕轴，则即使不实施临时压制工序，也能够制作扁平形状的卷绕电极体。另外，提供到渗透工序S30的电极体的形状也可以不是扁平形状。根据这里公开的制造方法，即使将圆筒形状的卷绕电极体提供到渗透工序，也能够以短时间且可靠地使非水电解液渗透到卷绕电极体的内部。
另外，这里公开的制造方法也包含在渗透工序之前实施正式压制工序的方式。在该方式中，将完全塑性变形的卷绕电极体提供到渗透工序，因此，存在渗透工序中的非水电解液的渗透时间稍微变长的趋势。但是，采用该方式时的渗透时间为几十分钟程度，与现有技术相比，渗透时间得到大幅缩短。应予说明，在采用该方式的情况下，由于能够省略临时压制工序，因此，能够减少使卷绕电极体加压变形的设备，能够削减设备成本。
另外，如图1所示，在上述的实施方式中，在箱状的绝缘膜70的内部收纳有卷绕电极体20。但是，根据非水电解液二次电池的结构，也可以省略绝缘膜。例如，在电池壳体具有绝缘性的情况下，即使不使用绝缘膜，也能够防止卷绕电极体与电池壳体的导通。作为具有这样的绝缘性的电池壳体的一个例子，可举出在可与电极体接触的内周面形成有绝缘层的壳体。而且，在使用这样的结构的电池壳体的情况下，可以省略膜收纳工序。
另外，在上述的实施方式中，在密闭工序S70中注入少量的非水电解液，使电池壳体10内产生多余电解液32。但是，在这里公开的制造方法中，由于能够在渗透工序中渗透足够量的非水电解液，因此，即使不设置多余电解液，也能够充分地抑制伴随充放电的卷绕电极体内部的液体干枯。而且，在未设置多余电解液的情况下，由于不需要在电池壳体(盖体)形成注液口、密封塞，因此，能够通过部品数量、工序的削减而有助于制造成本的降低。
以上，对本发明的具体例详细地进行了说明，但这些仅为例示，并不限定请求保护的范围。请求保护的范围中记载的技术包含对以上例示的具体例进行各种变形、变更而得的技术。

Claims (14)

1.一种非水电解液二次电池的制造方法，是制造在电池壳体内收纳有卷绕电极体和非水电解液的非水电解液二次电池的方法，
该方法至少具备如下工序：
介由隔离件将正极和负极卷绕而形成卷绕电极体的卷绕工序，
将电极端子与所述卷绕电极体连接的端子连接工序，以及
将所述卷绕电极体收纳于电池壳体的内部后，将该电池壳体密闭的密闭工序；
在所述卷绕工序与所述端子连接工序之间设置有渗透工序，该渗透工序使所述卷绕电极体浸渍于所述非水电解液，并反复进行对该卷绕电极体的加压和释放，由此使所述非水电解液渗透到所述卷绕电极体的内部。
2.根据权利要求1所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，在所述渗透工序中，将对所述卷绕电极体进行加压时的压力设定为0.7kN/m2～1kN/m2。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，在所述渗透工序中，将对所述卷绕电极体进行加压的次数设定为3次～4次。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，具备如下工序：
对所述卷绕电极体进行加压而成型为扁平形状的临时压制工序，以及
对所述扁平形状的卷绕电极体的扁平面进一步进行加压，使所述卷绕电极体塑性变形至能够收纳于所述电池壳体的厚度的正式压制工序；
将所述临时压制工序设置于所述卷绕工序与所述渗透工序之间，且
将所述正式压制工序设置于所述渗透工序与所述端子连接工序之间。
5.根据权利要求4所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，在所述临时压制工序中，将对所述卷绕电极体进行加压时的压力设定为0.1kN/m2～0.5kN/m2。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，在所述端子连接工序中，使用电阻焊接或激光焊接将所述电极端子与所述卷绕电极体连接。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，在所述端子连接工序与所述密闭工序之间设置有膜收纳工序，该膜收纳工序在将所述电池壳体与所述卷绕电极体进行绝缘的箱型的绝缘膜内收纳所述卷绕电极体。
8.根据权利要求7所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，在所述膜收纳工序中，一边使板状的导板与所述卷绕电极体的表面接触一边在所述绝缘膜内插入所述卷绕电极体。
9.根据权利要求7或8所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，在所述密闭工序中，将收纳于所述绝缘膜内的所述卷绕电极体配置于重力方向的上侧，且将所述电池壳体配置于重力方向的下侧。
10.根据权利要求9所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，在所述密闭工序中，用可动盖覆盖所述电池壳体的上表面开口直至开始将所述卷绕电极体收纳于所述电池壳体的内部。
11.根据权利要求9或10所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，在所述密闭工序中，在用端部盖覆盖所述电池壳体的上端面的状态下将所述卷绕电极体收纳于电池壳体的内部。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，所述卷绕电极体的宽度尺寸为200mm以上。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，所述卷绕电极体的高度尺寸为100mm以上。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的非水电解液二次电池的制造方法，其中，所述卷绕电极体的卷绕数为35次以上。
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