CN117954703A - 二次电池的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及二次电池的制造方法。在本发明的二次电池的制造方法中,具备注液工序、充电工序以及密封工序。二次电池包括面积比第二侧壁大的第一侧壁和比底部的厚度大的封口板。在此,在密封工序中,将在一对第一侧壁的宽度方向中央通过按压夹具进行按压的第一区域、位于比第一区域靠封口板侧的位置的第二区域以及位于比第一区域靠底部侧的位置的第三区域中从一方的第一侧壁的外表面朝向另一方的第一侧壁的外表面的电池壳体的厚度方向上的距离设为T1、T2、T3时,通过按压夹具按压一对第一侧壁,以使各自的最大值成为T2>T3>T1,将注液孔密封。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池的制造方法。
背景技术
以往,已知有具备包含正极及负极的电极体、电解液以及收纳上述电极体及上述电解液的电池壳体的二次电池。与此相关,例如在日本专利申请公开2010-21104号公报中,公开了一种二次电池的制造方法,其特征在于,在从两侧夹持电池壳体的一对宽幅面并在该夹持方向上按压该电池壳体的约束状态下,执行充电工序、脱气工序以及老化工序。
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开2010-21104号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据发明人的研究,在上述技术中,发现了进一步改善的余地。若详细叙述,在上述技术的电池壳体的按压方法中,未考虑抑制该电池壳体相对于高度方向(上下方向)的膨化。即,在上述技术的按压方法中,有可能由于该电池壳体的底部膨胀而使电池壳体的高度增加。
在此公开的技术是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种二次电池的制造方法,抑制由伴随二次电池的充放电的气体产生而导致的电池壳体的凸状的膨胀,并且在电池壳体的按压时抑制电池壳体的高度的增加。
用于解决课题的方案
在此公开的技术是具备包含正极及负极的电极体、电解液以及收纳上述电极体及上述电解液的电池壳体的二次电池的制造方法。上述电池壳体包括:外装体,其包括开口、底部、一对第一侧壁以及各自的面积比上述第一侧壁小的一对第二侧壁;以及封口板,其将上述开口密封,上述封口板的厚度比上述底部的厚度大。该二次电池的制造方法具备:从设置于上述封口板的注液孔向上述电池壳体内注入上述电解液的注液工序;进行充电的充电工序;以及在通过按压夹具从两侧按压上述一对第一侧壁的状态下将上述注液孔密封的密封工序。在此,在上述密封工序中,将在上述一对第一侧壁的宽度方向中央通过上述按压夹具进行按压的区域设为第一区域,将位于比上述第一区域靠上述封口板侧的位置的区域设为第二区域,将位于比上述第一区域靠上述底部侧的位置的区域设为第三区域,将上述第一区域、上述第二区域以及上述第三区域的、从一方的上述第一侧壁的外表面朝向另一方的上述第一侧壁的外表面的上述电池壳体的厚度方向上的距离分别设为T1、T2、T3时,通过上述按压使上述电池壳体变形,以使上述T1、上述T2、上述T3的各自的最大值成为以下的关系:T2>T3>T1。
根据该制造方法,上述按压夹具按压上述电池壳体中的第一侧壁。并且,上述封口板的厚度比外装体底部的厚度大。因此,即使通过该按压夹具按压电池壳体以使第二区域鼓起,封口板也不易变形。即,能够抑制电池壳体的损伤,并且抑制电池壳体的高度的增加(换言之,外装体底部向下方的突出)。而且,在通过该按压使电池壳体的内容积减少的状态下将注液孔密封。由此,能够抑制由于伴随二次电池的充放电的气体产生而使电池壳体膨胀成凸状。
附图说明
图1是示意性地表示一实施方式的电池的立体图。
图2是沿着图1的II-II线的示意性的纵剖视图。
图3是沿着图1的III-III线的示意性的纵剖视图。
图4是表示一实施方式的电极体的结构的示意图。
图5是示意性地表示第一实施方式的密封工序的纵剖视图。
图6是示意性地表示第二实施方式的密封工序的纵剖视图。
图7是示意性地表示第三实施方式的密封工序的纵剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明在此公开的技术的实施方式。此外,在本说明书中未提及的且在此公开的技术的实施所需的事项可以作为本领域技术人员基于该领域中的现有技术作出的设计事项来掌握。在此公开的技术能够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,在以下的附图中,对起到相同作用的构件、部位标注相同的附图标记来进行说明。另外,各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。此外,在说明书中表达为“A~B”的数值范围包括A和B,并且包含“优选比A大”以及“优选比B小”的含义。
此外,在本说明书中,“电池”是指能够取出电能的所有蓄电设备的用语,是包含一次电池和二次电池的概念。另外,在本说明书中,“二次电池”是指通过电荷载体经由电解质在正极与负极之间移动而能够反复充放电的所有蓄电设备。另外,二次电池包含锂离子二次电池、镍氢电池等所谓的蓄电池(化学电池)。以下,对以锂离子二次电池为对象的情况下的实施方式进行说明。
<二次电池100>
图1是示意性地表示第一实施方式的二次电池100的立体图。图2是沿着图1中的II-II线的示意性的纵剖视图。图3是沿着图1中的III-III线(第一侧壁12a的长边方向Y的中央)的示意性的纵剖视图。此外,在以下的说明中,图中的附图标记L、R、F、Rr、U、D表示左、右、前、后、上、下。另外,图中的附图标记X表示二次电池100的短边方向(也称为厚度方向。),附图标记Y表示二次电池100的长边方向,附图标记Z表示二次电池100的上下方向(也称为高度方向。)。但是,这些仅是为了便于说明的方向,并不限定二次电池100的设置方式。在此,为了便于说明,在图1中,用假想线表示第一区域51。
如图1、图2所示,二次电池100具备电池壳体1、电极体20、正极端子6、负极端子8、正极集电构件35以及负极集电构件45。虽然图示省略,但二次电池100在此还具备电解液。二次电池100优选为锂离子二次电池等非水电解质二次电池。
电池壳体1是收纳电极体20的框体。如图1所示,电池壳体1在此具有扁平且有底的长方体形状(方形)的外形。电池壳体1的材质与以往使用的材质相同即可,没有特别限制。电池壳体1优选为金属制,更优选由铝、铝合金构成。如图1和图2所示,电池壳体1具备具有开口12u的外装体12和将开口12u封口的封口板14。外装体12和封口板14具有与电极体20的收纳数量(1个或多个。在此为1个。)、尺寸等相应的大小。
如图1、图2所示,外装体12是在上表面具有开口12u的有底且方形的容器。如图1所示,外装体12具备底部12d、从底部12d的长边向上方延伸并相互相向的一对第一侧壁(大面积侧壁)12a以及从底部12d的短边向上方延伸并相互相向的一对第二侧壁(小面积侧壁)12b。底部12d为大致矩形。第一侧壁12a的面积比第二侧壁12b的面积大。底部12d与开口12u(参照图2)相向。
封口板14是以堵塞外装体12的开口12u的方式安装于外装体12的俯视呈大致矩形的板状构件。如图2所示,在封口板14具有基部14a,设置有注液孔15、气体排出阀17以及端子引出孔18、19。基部14a是在上下方向Z上未形成凹凸的区域,换言之,是封口板14的厚度大致均匀的区域。封口板14与外装体12的底部12d相向。电池壳体1通过将封口板14与外装体12的开口12u的周缘接合(例如焊接接合)而一体化。由此,电池壳体1气密地密封(密闭)。
注液孔15是用于在将封口板14组装于外装体12之后向电池壳体1的内部注入电解液的贯通孔。在此,注液孔15在电解液的注液后由密封构件16密封。气体排出阀17是构成为在电池壳体1内的压力达到规定值以上时断裂而将电池壳体1内的气体排出到外部的薄壁部。密封构件16的材质能够没有特别限定地使用在这种二次电池中使用的密封构件。密封构件16例如仅由金属构件、或者金属构件和密封构件(树脂)构成。
作为电解液,能够没有特别限制地使用在以往公知的电池中使用的电解液。作为一例,优选使用在非水系溶剂(有机溶剂)中溶解支持盐(电解质盐)的非水电解液。作为非水系溶剂的一例,可列举出碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等碳酸酯系溶剂。作为支持盐的一例,可列举出LiPF6等含氟锂盐。电解液也可以根据需要而含有添加剂。
正极端子6安装于封口板14的长边方向Y的一方的端部(图1、图2的左端部)。负极端子8安装于封口板14的长边方向Y的另一方的端部(图1、图2的右端部)。如图2所示,正极端子6和负极端子8插通于端子引出孔18、19,露出到封口板14的外侧的表面。如图2所示,正极端子6的下端部6c在外装体12的内部经由正极集电构件35与电极体20的正极3电连接。负极端子8的下端部8c在外装体12的内部经由负极集电构件45与电极体20的负极4电连接。正极端子6和负极端子8通过垫片72和绝缘构件80而与封口板14绝缘。另外,也可以在正极端子6与正极集电构件35之间或负极端子8与负极集电构件45之间设置电流切断装置(CID)。
正极端子6在电池壳体1的外侧与板状的正极外部导电构件70电连接。负极端子8在电池壳体1的外侧与板状的负极外部导电构件71电连接。正极外部导电构件70和负极外部导电构件71经由母线等外部连接构件与其他二次电池、外部设备连接。正极外部导电构件70和负极外部导电构件71优选由导电性优异的金属构成,例如由铝、铝合金、铜、铜合金等构成。正极外部导电构件70和负极外部导电构件71通过外部树脂构件74与封口板14绝缘。但是,正极外部导电构件70和负极外部导电构件71不是必需的,也能够在其他实施方式中省略。
正极端子6优选为金属制,例如更优选由铝或铝合金构成。负极端子8优选为金属制,例如更优选由铜或铜合金构成。负极端子8也可以通过将2个导电构件接合并一体化而构成。例如,也可以为与负极集电构件45连接的部分由铜或铜合金构成,露出到封口板14的外侧的表面的部分由铝或铝合金构成。
配置在1个外装体12的内部的电极体20的数量没有特别限定,也可以为2个以上(多个)。如图2和图3所示,电极体20在此在被绝缘片9(电极体支架)覆盖的状态下配置在外装体12的内部。例如,绝缘片9折弯成箱状,在绝缘片9的内部配置电极体20。由此,能够防止电极体20与外装体12直接接触。绝缘片9优选为树脂制。
图4是表示电极体20的结构的示意图。如图4所示,电极体20具有正极3和负极4。电极体20优选为扁平状。如图4所示,电极体20优选为带状的正极3和带状的负极4以隔着带状的隔膜7绝缘的状态层叠并以卷绕轴WL为中心卷绕而成的扁平状的卷绕电极体。
如图3所示,电极体20具有与外装体12的底部12d及封口板14相向的一对曲面部21和将一对曲面部21连结并与外装体12的第一侧壁12a相向的平坦部22。但是,电极体20也可以为多个方形(典型地为矩形)的正极和多个方形(典型地为矩形)的负极以绝缘的状态堆叠而成的层叠电极体。
如图4所示,正极3具有正极集电体30、固定在正极集电体30的至少一方的表面上的正极活性物质层31以及正极保护层32。但是,正极保护层32不是必需的,也能够在其他实施方式中省略。正极集电体30例如由铝、铝合金、镍、不锈钢等导电性金属构成,优选由铝、铝合金构成。正极活性物质层31是包含能够可逆地吸留及放出电荷载体的正极活性物质(例如,锂镍钴锰复合氧化物等锂过渡金属复合氧化物)的层。正极保护层32例如是包含氧化铝等无机填料的层。
如图4所示,负极4具有负极集电体40和固定在负极集电体40上的负极活性物质层41。负极集电体40例如由铜、铜合金、镍、不锈钢等导电性金属构成,优选由铜、铜合金构成。负极活性物质层41是包含能够可逆地吸留及放出电荷载体的负极活性物质(例如,石墨等碳材料)的层。
在正极集电体30的长边方向Y的一方的端部(图4的左端部)设置有多个正极极耳36。多个正极极耳36分别朝向长边方向Y的一方侧(图4的左侧)突出。多个正极极耳36比隔膜7向长边方向Y突出。多个正极极耳36在此分别为梯形。但是,正极极耳36的形状不限定于此。另外,多个正极极耳36的尺寸也没有特别限定。正极极耳36的形状、尺寸能够考虑例如与正极集电构件35连接的状态而根据其形成位置等适当调整。正极极耳36优选由金属箔构成,更优选由铝箔或铝合金箔构成。在此,正极极耳36是正极集电体30的未形成正极活性物质层31及正极保护层32的部分(所谓的集电体露出部)。但是,正极极耳36也可以是与正极集电体30不同的构件。
在负极集电体40的长边方向Y的一方的端部(图4的右端部)设置有多个负极极耳46。多个负极极耳46朝向长边方向Y的一方侧(图4的右侧)突出。多个负极极耳46比隔膜7向长边方向Y突出。多个负极极耳46在此分别为梯形。但是,负极极耳46的形状不限定于此。另外,多个负极极耳46的尺寸也没有特别限定。负极极耳46的形状、尺寸能够考虑例如与负极集电构件45连接的状态而根据其形成位置等适当调整。负极极耳46优选由金属箔构成,更优选由铜箔或铜合金箔构成。在此,负极极耳46是负极集电体40的未形成负极活性物质层41的部分(所谓的集电体露出部)。但是,负极极耳46也可以是与负极集电体40不同的构件。
隔膜7是使正极3的正极活性物质层31和负极4的负极活性物质层41绝缘的构件。作为隔膜7,例如优选为由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂构成的多孔性的树脂制片。此外,也可以在隔膜7的表面设置包含无机填料的耐热层(Heat Resistance Layer:HRL)。
如图2所示,多个正极极耳36在长边方向Y的一方的端部(图2的左端部)层叠,构成正极极耳组38。另一方面,多个负极极耳46在长边方向Y的另一方的端部(图2的右端部)层叠,构成负极极耳组48。在此,二次电池100是正极极耳组38和负极极耳组48位于电极体20的左右的所谓的侧极耳构造。但是,二次电池100也可以是正极极耳组38和负极极耳组48位于电极体20的上下的所谓的上极耳构造。正极极耳组38以与正极集电构件35接合的状态弯曲。同样地,负极极耳组48以与负极集电构件45接合的状态弯曲。
正极集电构件35构成将电极体20的正极极耳组38与正极端子6电连接的导通路径。正极集电构件35优选由导电性优异的金属构成,例如由铝、铝合金构成。负极集电构件45构成将电极体20的负极极耳组48与负极端子8电连接的导通路径。负极集电构件45优选由导电性优异的金属构成,例如由铜、铜合金构成。
<二次电池100的制造方法>
在此公开的二次电池100的制造方法中,其特征在于,包括注液工序、充电工序以及密封工序。在此公开的二次电池100的制造方法中,除了上述的工序之外,也可以在任意的阶段还包括其他工序。虽然没有特别限定,但例如能够通过典型地依次包括(1)组装体准备工序、(2)干燥工序、(3)注液工序、(4)充电工序、(5)减压工序以及(6)密封工序的制造方法来制造。在此公开的二次电池的制造方法的特征在于密封工序,除此之外的制造工艺也可以与以往相同。
(1)组装体准备工序
在组装体准备工序中,在电池壳体1(外装体12)内配置电极体20,准备电池组装体。此外,在本说明书中,“电池组装体”是指组装至进行后述的充电工序之前的形态的二次电池。
例如,准备电池壳体1(封口板14和外装体12)、电极体20、正极端子6、负极端子8、正极集电构件35、负极集电构件45以及绝缘片9。电极体20优选为如上所述的将正极和负极隔着隔膜卷绕而成的扁平状的卷绕电极体。电极体20能够通过以往公知的方法制成。在此公开的二次电池100的特征在于电池壳体1(外装体12和封口板14),除此之外的结构也可以与以往相同。
在组装体准备工序中准备的外装体12为金属制,优选为铝或铝合金制。第一侧壁12a的厚度优选比第二侧壁12b的厚度小。第一侧壁12a的厚度优选为0.2mm以上,更优选为0.4mm以上,进一步优选为0.6mm以上。另一方面,第一侧壁12a的厚度优选为1.5mm以下,更优选为1.1mm以下,进一步优选为0.9mm以下。第一侧壁12a的宽度优选为15cm以上,更优选为20cm以上。第一侧壁12a的高度优选为5cm以上,更优选为8cm以上。此外,“第一侧壁12a的宽度”是指第一侧壁12a的长边方向Y上的长度,“第一侧壁12a的高度”是指第一侧壁12a的上下方向Z上的长度。底部12d的厚度优选为1.0mm以上,更优选为1.3mm以上,进一步优选为1.5mm以上。另一方面,底部12d的厚度优选为2.5mm以下,更优选为2.1mm以下,进一步优选为1.9mm以下。根据具备该结构的外装体12,在后述的密封工序中,外装体12的第一侧壁12a容易变形。因此,能够更有效地抑制电池壳体1的上下方向的高度H的增加。
在组装体准备工序中准备的封口板14为金属制,优选为铝或铝合金制。如图3、5所示,封口板14的基部14a的厚度比外装体12的底部12d的厚度大。由此,封口板14具有一定程度的强度,能够抑制电池壳体1的上下方向的高度H的增加。另外,为了外装体12与封口板14的接合部的质量提高,优选增大封口板14的厚度。封口板14的基部14a的厚度优选为1.5mm以上,更优选为2.0mm以上,进一步优选为2.5mm以上。另一方面,封口板14的基部14a的厚度优选为4.0mm以下,更优选为3.0mm以下,进一步优选为2.9mm以下。此外,“封口板14的基部14a的厚度”是指本说明书中的“封口板14的厚度”。根据具备上述结构的封口板14,在后述的密封工序中,抑制封口板14的变形的同时,更适当地使外装体12的第一侧壁12a容易变形。因此,能够更有效地抑制电池壳体1的上下方向的高度H的增加。
外装体12和封口板14的材质优选相互为同种,特别是尤其优选由铝主体(例如,铝含有比例为85质量%以上)的金属构成。但是,外装体12和封口板14的材质也可以相互不同。
在组装体准备工序中,在电极体20的正极极耳组38安装正极集电构件35,并且在负极极耳组48安装负极集电构件45。接着,在封口板14安装正极端子6和负极端子8。通过以往公知的方法(例如,超声波接合、电阻焊接、激光焊接等)在这些电极端子接合同极的电极集电构件。接着,在绝缘片9中收纳电极体20。然后,优选将由绝缘片9覆盖的电极体20收纳(插入)到外装体12的内部空间中。然后,将电池壳体1的外装体12和封口板14接合,从而制作电池组装体。该接合能够通过例如激光焊接等焊接进行。
在组装体准备工序中,电极体20优选以卷绕轴WL与外装体12的底部12d平行的方式配置在外装体12的内部。并且,电极体20优选以电极体20的厚度(层叠)方向成为与第一侧壁12a大致垂直的方向的方式(以与第一侧壁12a正交的方向)配置在外装体12的内部。换言之,电极体20在电池壳体1的厚度方向与电极体20的厚度方向一致的方向(短边方向X)上配置在电池壳体1内。由此,容易在第一侧壁12a与电极体20的曲面部21之间产生间隙,电池壳体1(外装体12)容易变形成期望的形状。
(2)干燥工序
在干燥工序中,对电池组装体进行干燥,从而除去电池组装体(例如,电极体20的内部等)所含的水分。该干燥方法能够通过公知的方法进行。例如,干燥工序能够通过将电池组装体(收纳有电极体20的电池壳体1)输送到干燥炉(未图示)并进行加热而进行。
干燥工序中的干燥温度及干燥时间能够按照电极体20所含的水分量等而适当调整。干燥温度只要是能够除去水分的范围即可,没有特别限定,但优选在电极体20的隔膜7不会损伤的温度下进行干燥。另外,干燥工序可以在大气压环境下实施,也可以在减压环境下实施,但优选在减压环境下实施。由此,能够缩短干燥工序中的干燥时间。此外,在此公开的技术中,干燥工序不是必需工序。在一些优选实施方式中,也能够省略干燥工序。
(3)注液工序
在注液工序中,从设置于封口板14的注液孔15向收纳有电极体20的电池壳体1内注入电解液。注液工序可以在大气压环境下实施,也可以在减压环境下实施,但优选在减压环境下实施。由此,电解液向电极体20内的浸渍性提高,能够在更短时间内进行注液工序。在注液处理中,注入电解液以使电解液达到遍布整个电极体20的分量。注液工序能够适当利用以往公知的电解液注液装置。此外,此时,作为为了压送电解液而能够使用的压送气体,与以往同样地可列举出氮气(N2)等非活性气体、干燥空气等。注液工序结束后,优选适当进行电池壳体1内的加压、减压。
(4)充电工序
在充电工序中,对电池组装体进行充电。通过进行充电工序,能够在负极活性物质层41的表面形成优质的覆膜。在充电工序中产生的气体放出到电池壳体1外。充电工序中的充电条件没有特别限定,也可以与以往的二次电池制造方法相同。在充电工序中,注液孔15也可以临时密封。但是,在充电工序中,注液孔15没有完全密封。
(5)减压工序
在减压工序中,对电池壳体1内部进行减压,从而将存在于电池壳体1内部的气体(例如,空气、在上述充电工序中产生的气体等)进一步向电池壳体1的外部排出。该减压工序可以与以往的这种电池制造方法中的减压工序相同,由于没有特别使在此公开的技术具有特征,因此省略除此之外的详细说明。此外,在此公开的技术中,减压工序不是必需工序。在一些优选实施方式中,也能够省略减压工序。
(6)密封工序
在密封工序中,在通过按压夹具92从两侧按压外装体12的第一侧壁12a的状态下,将注液孔15密封。密封工序依次包括(6-1)外装体按压工序和(6-2)注液孔密封工序。此外,也可以在密封工序之前或者之后(外装体按压工序之前或者注液孔密封工序之后)包括老化工序。该老化工序可以与以往的这种电池制造方法中的老化工序相同,由于没有特别使在此公开的技术具有特征,因此省略除此之外的详细说明。
(6-1)外装体按压工序
图5是示意性地表示第一实施方式的密封工序(外装体按压工序)的纵剖视图,是与图3对应的图。在外装体按压工序中,首先,将按压夹具92配置成从两侧夹持外装体12的一对第一侧壁12a。然后,如图5所示,利用上述一对按压夹具92,在该按压夹具92的夹持方向(图5的X方向)上按压外装体12的一对第一侧壁12a,使电池壳体1(外装体12)变形。
在外装体按压工序中,如图5所示,二次电池100具有第一区域51,该第一区域51是在第一侧壁12a的宽度方向(长边方向Y)的中央通过按压夹具92进行按压的区域。另一方面,在上下方向Z上,二次电池100具有位于比第一区域51靠封口板14侧(上侧)的位置的区域即第二区域52和位于比第一区域51靠外装体12的底部12d侧(下侧)的位置的区域即第三区域53。而且,将第一区域51、第二区域52、第三区域53的、从一方的第一侧壁12a的外表面朝向另一方的第一侧壁12a的电池壳体1的厚度方向X上的距离分别设为T1、T2、T3。此时,使电池壳体1(外装体12)变形,以使各自的最大值成为以下的式(i):T2>T3>T1。由此,能够抑制电池壳体1的损伤,并且抑制电池壳体1的高度H的增加(换言之,外装体12的底部12d向D方向的突出)。
若详细叙述,如图5所示,在第一区域51中,第一侧壁12a中的与按压夹具92抵接的部分被向外装体12的内侧(电极体20侧)方向压入(按压)。由此,T1比按压前的电池壳体1的厚度T0(参照图3)小。而且,在第二区域52中,形成在电池壳体1的厚度方向(短边方向X)上比封口板14的端部向外侧突出的膨胀部52a。另一方面,在第三区域53中,不形成膨胀部。即,T2比不形成膨胀部的第三区域53的T3大出在第二区域形成有膨胀部52a的量。因此,上述的式(i):T2>T3>T1成立。
在以往的制造方法中,在通过按压夹具92按压第一侧壁12a以使第三区域53膨胀的情况下,外装体12的底部12d有可能弯曲变形成下凸状。换言之,电池壳体1的高度H有可能增加。与此相对,在本实施方式的二次电池100中,封口板14的厚度比外装体12的底部12d厚。因此,即使按压成使第二区域52具有膨胀部52a,封口板14也不易变形。因此,在按压夹具92的按压时,能够抑制电池壳体1的高度H的增加。
在外装体按压工序中,通过利用上述的形状的电池壳体1(封口板14和外装体12)或控制按压条件,能够控制电池壳体1的变形,以满足上述式(i)。该按压条件能够根据电池壳体1的形状、厚度、材质等而适当调整。以下,对外装体按压工序中的优选的按压条件进行详细叙述。
如图5所示,按压夹具92优选使用金属制。但是,不限定于此,例如,也可以在按压夹具92的表面(换言之,按压夹具92与电池壳体1接触的区域)配置由树脂、橡胶等构成的构件。
在外装体按压工序中,在外装体12的一对第一侧壁12a中,在沿着电极体20的厚度方向观察时(正面观察),将一方的第一侧壁12a与电极体20的平坦部22重叠的整个区域设为100%时,优选第一区域51包含至少80%以上的区域,更优选包含90%以上,进一步优选包含100%(参照图1)。另外,第一区域51也可以比与上述电极体20的平坦部22重叠的区域大,另外,也可以包含该区域。另外,第一区域51在正面观察时,优选包含第一侧壁和电极体20的平坦部22中的包含正极活性物质层31的区域。
在外装体按压工序中,对于上述的距离T1、T2及T3的比率,T2/T1优选为1.03以上。另一方面,T3/T1优选为1.02以下。
在外装体12的一对第一侧壁12a中,按压夹具92的压入量优选设为0.5~5mm左右,更优选设为0.5~2mm左右。由此,在二次电池100的充放电时,能够适当地抑制电池壳体1膨胀成凸状。此外,在本说明书中,“压入量”是指短边方向X上的、按压前的电池壳体1的距离(厚度)T0(参照图3)与按压中的第一区域的距离T1(参照图5)之差(即,T0-T1)。
外装体按压工序中的、按压夹具92按压外装体12的第一侧壁12a时的按压强度(按压力)优选为5kN以上,更优选为10kN以上,进一步优选为20kN以上。另一方面,按压强度(按压力)优选为40kN以下,更优选为35kN以下,进一步优选为30kN以下。
作为与外装体按压工序中的外装体12的按压方法(电池壳体1的变形方法)相关的一些优选例,可列举出以下的实施方式。但是,并不限定于这些实施方式,也能够通过其他方法来实施。
(第二实施方式)
图6是示意性地表示第二实施方式的密封工序(外装体按压工序)的纵剖视图。如图6所示,在第二实施方式中,在按压夹具92的上端配置第一导向构件94。除此之外可以与上述的第一实施方式相同。第一导向构件94具有对第一侧壁12a进行导向的作用。第一导向构件94在此是在上下方向Z上朝向上方向而厚度逐渐减少的锥形。第一导向构件94和按压夹具92在此一体成型。但是,不限定于此,例如,第一导向构件94和按压夹具92可以在分别成型后通过焊接等接合,也可以是相互不同的构件。由此,在通过按压夹具92进行按压时,外装体12沿着第一导向构件94的锥形部变形。因此,在第二区域52中,容易形成膨胀部52a。
(第三实施方式)
图7是示意性地表示第三实施方式的密封工序(外装体按压工序)的纵剖视图。如图7所示,在第三实施方式中,在按压夹具92的上端配置第一导向构件294来代替第一导向构件94。而且,在按压夹具92的下端具备第二导向构件296。除此之外可以与上述的第二实施方式相同。第二导向构件296具有对第一侧壁12a进行导向的作用。如图7所示,第一导向构件294和第二导向构件296在此为树脂制。在此,第一导向构件294构成为覆盖整个第二区域52。另一方面,第二导向构件296构成为覆盖整个第三区域53。由此,在通过按压夹具92按压外装体12的第一侧壁12a时,通过第二导向构件296抑制第三区域53中的膨胀部的形成,并且通过第一导向构件294而容易在第二区域52形成膨胀部52a。
(6-2)注液孔密封工序
在注液孔密封工序中,在通过外装体按压工序按压外装体12的状态下,将电池壳体1的注液孔15密封。由此,在使电池壳体1的内容积减少的状态下将注液孔15密封。因此,能够抑制由于在对二次电池100进行充放电时产生的气体而使电池壳体1膨胀成凸状。在此,通过金属制的密封构件16将注液孔15密封,通过将密封构件16的金属部分和电池壳体1焊接而进行密封。但是,注液孔15的密封方法不限定于此。虽然图示省略,但例如也可以通过盲孔铆钉等铆钉将注液孔15密封。
如上所述,在此公开的二次电池的制造方法中,能够抑制电池壳体1的损伤,并且,抑制电池壳体1的高度H的增加的同时将注液孔15密封,另外,抑制由于伴随二次电池100的充放电的气体产生而使电池壳体1膨胀成凸状。
二次电池100能够利用于各种用途,典型地能够优选用作搭载于各种车辆、例如乘用车、货车等的电机用的动力源(驱动用电源)。车辆的种类没有特别限定,但例如可列举出插电式混合动力汽车(PHEV)、混合动力汽车(HEV)、电动汽车(BEV)等。另外,二次电池100也能够优选用于电池组的构建。
以上,对在此公开的技术中的一些实施方式进行了说明,但上述实施方式仅为一例。在此公开的技术除此之外也能够以各种方式实施。在此公开的技术能够基于本说明书公开的内容和该领域中的技术常识来实施。权利要求书记载的技术包括将上述例示的实施方式进行各种变形、变更而得到的技术。例如,也能够将上述的实施方式的一部分置换成其他变形方式,也能够在上述的实施方式中追加其他变形方式。另外,若其技术特征没有作为必需的技术特征来说明,则也能够适当删除。
如上所述,作为在此公开的技术的具体方式,可列举出以下的各项所述的方式。
项1:一种二次电池的制造方法,所述二次电池具备:包含正极及负极的电极体;电解液;以及收纳上述电极体及上述电解液的电池壳体,其中,上述电池壳体包括:外装体,其包括开口、底部、一对第一侧壁以及各自的面积比上述第一侧壁小的一对第二侧壁;以及封口板,其将上述开口密封,上述封口板的厚度比上述底部的厚度大,所述二次电池的制造方法具备:从设置于上述封口板的注液孔向上述电池壳体内注入上述电解液的注液工序;进行充电的充电工序;以及在通过按压夹具从两侧按压上述一对第一侧壁的状态下将上述注液孔密封的密封工序,在此,在上述密封工序中,将在上述一对第一侧壁的宽度方向中央通过上述按压夹具进行按压的区域设为第一区域,将位于比上述第一区域靠上述封口板侧的位置的区域设为第二区域,将位于比上述第一区域靠上述底部侧的位置的区域设为第三区域,将上述第一区域、上述第二区域以及上述第三区域的、从一方的上述第一侧壁的外表面朝向另一方的上述第一侧壁的外表面的上述电池壳体的厚度方向上的距离分别设为T1、T2、T3时,通过上述按压使上述电池壳体变形,以使上述T1、上述T2、上述T3的各自的最大值成为以下的关系:T2>T3>T1。
项2:在项1所述的二次电池的制造方法中,上述外装体的上述底部的厚度为1.0~2.5mm,上述外装体的上述第一侧壁的厚度为0.2~1.5mm,上述封口板的厚度为1.5~4.0mm。
项3:在项1或2所述的二次电池的制造方法中,上述第一侧壁的厚度比上述第二侧壁的厚度小。
项4:在项1~3中任一项所述的二次电池的制造方法中,上述外装体为铝或铝合金制,上述封口板为铝或铝合金制。
项5:在项1~4中任一项所述的二次电池的制造方法中,上述第一侧壁的宽度为20cm以上,高度为8cm以上。
项6:在项1~5中任一项所述的二次电池的制造方法中,上述电极体是扁平状的卷绕电极体,上述卷绕电极体的卷绕轴配置成与上述外装体的上述底部平行,上述卷绕电极体的厚度方向配置成与上述第一侧壁垂直的方向。
Claims (6)
1.一种二次电池的制造方法,所述二次电池具备:
包含正极及负极的电极体;
电解液;以及
收纳所述电极体及所述电解液的电池壳体,
其中,
所述电池壳体包括:外装体,其包括开口、底部、一对第一侧壁以及各自的面积比所述第一侧壁小的一对第二侧壁;以及封口板,其将所述开口密封,
所述封口板的厚度比所述底部的厚度大,
所述二次电池的制造方法具备:
从设置于所述封口板的注液孔向所述电池壳体内注入所述电解液的注液工序;
进行充电的充电工序;以及
在通过按压夹具从两侧按压所述一对第一侧壁的状态下将所述注液孔密封的密封工序,
在此,在所述密封工序中,
将在所述一对第一侧壁的宽度方向中央通过所述按压夹具进行按压的区域设为第一区域,
将位于比所述第一区域靠所述封口板侧的位置的区域设为第二区域,
将位于比所述第一区域靠所述底部侧的位置的区域设为第三区域,
将所述第一区域、所述第二区域以及所述第三区域的、从一方的所述第一侧壁的外表面朝向另一方的所述第一侧壁的外表面的所述电池壳体的厚度方向上的距离分别设为T1、T2、T3时,
通过所述按压使所述电池壳体变形,以使所述T1、所述T2、所述T3的各自的最大值成为以下的关系:
T2>T3>T1。
2.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法,其中,
所述外装体的所述底部的厚度为1.0~2.5mm,
所述外装体的所述第一侧壁的厚度为0.2~1.5mm,
所述封口板的厚度为1.5~4.0mm。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池的制造方法,其中,
所述第一侧壁的厚度比所述第二侧壁的厚度小。
4.根据权利要求1或2所述的二次电池的制造方法,其中,
所述外装体为铝或铝合金制,
所述封口板为铝或铝合金制。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池的制造方法,其中,
所述第一侧壁的宽度为20cm以上,高度为8cm以上。
6.根据权利要求1或2所述的二次电池的制造方法,其中,
所述电极体是扁平状的卷绕电极体,
所述卷绕电极体的卷绕轴配置成与所述外装体的所述底部平行,所述卷绕电极体的厚度方向配置成与所述第一侧壁垂直的方向。
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