CN1350337A - 密闭型电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种密闭型电池,不必设置专用的注液口进行电解液的注液,制造密闭型电池,在电池箱开口部位装载盖体,通过熔接封口,对盖体周围与电池箱开口部位的结合部位封口时,留有一部分形成间隙部位,从间隙部位注入电解液后对间隙部位封口。

Description

密闭型电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及通过熔接电池箱开口部位配置的盖体进行封口的密闭型电池，特别涉及特征在于电解液的注液的密闭型电池及其制造方法。

背景技术

在密闭型电池中，已知有在电池箱开口部位通过密封圈安装盖体，与电池箱铆接一体进行封口的电池，或者在电池箱开口部位配置盖体后通过激光熔接等方法进行封口的密闭型电池。

作为小型电子设备等的电源使用的密闭型电池，广泛地使用能够有效地利用电池容纳空间的方型密闭型电池。

例如，小型电子设备用的方型锂离子电池，在正极集电体和负极集电体上分别涂敷活性物质制造的正极电极和负极电极通过隔板层叠，并且卷绕形成的电池元件，被容纳于电池箱内之后，在电池箱开口部位配置盖体封口，从设置于盖体或者电池箱的电解液注液口注入电解液后，在电解液注液口设置封口片，通过熔接封口片和注液口壁面之间，进行封口。

图9是说明已有的密闭型电池的组装工序的图。

如图9(A)所示，电池元件容纳在电池箱2内，具有电解液注液口9、外电极引出端子3、和防止电池内部压力上升时电池破裂等的压力释放阀等的盖体4，通过激光5照射熔接等方法，安装在电池箱2上部的开口部位后，如图9(B)所示，在盖体4设置的电解液注液口9气密地安装电解液注液装置的注液嘴7，将电池箱内部的空气排气到预定减压度之后，从注液嘴7注入预定量的电解液8。

然后，如图9(C)所示，在电解液注液口9安装封口片10，进行激光5的熔接，对电解液注液口进行封口。

但是，在这种密闭型电池中，为了对电解液注液口封口，在电解液注液口安装板状、棒状、球状等各种形状的封口片的工序是必不可少的。因此，如果封口片不能正确地安装在注液口，则存在封口不良这样的问题。虽然提出了临时固定封口片、或者封口时调节照射激光的照射方向等方法，但是使用封口片封口所产生的问题仍旧未能解决。特别是，小型电池的电解液注液口较小，封口片也较小，在销状、球状等小封口片的自动运输中，容易产生运输不良，必需确认封口片是否正确地安装在电解液注液口的工序。

而且，电池制造时发电元件等容纳在电池箱内之后，填充电解液，然后在电池箱开口部位配置安装有外接线端子等的盖体，通过激光熔接进行封口的方法也被考虑了，但是现实中不能实施这样的方法。这是由于以下理由所导致的，必须考虑通过对电池箱开口部位整体进行激光熔接封口时，产生大量的热使电解液劣化，而且因附着的电解液而产生气孔的危险，在盖体未安装在固定位置的情况，激光照射电池箱内部，电解液使用可燃性物质时，存在发生火灾的危险等。

发明概述

本发明的目的在于提供一种电池，不在盖体或者电池箱设置电解液注液口，而向密闭型电池注入电解液并且封口；提供一种密闭型电池及其制造方法，无需在注液口安装封口片、确认安装、熔接封口片的封口工序等一系列工序。

本发明提供一种密闭型电池，在电池箱开口部位配置盖体，通过熔接进行封口，其中在盖体周围与电池箱开口部位的结合部位以外之处具有封口部位。

而且，提供一种电解液使用非水系电解液的上述密闭型电池。

而且，提供一种密闭型电池，在电池箱开口部位配置盖体，通过熔接进行封口，其中，在盖体周围与电池箱开口部位的结合部位留有一部分间隙部位而进行封口后，从间隙部位注入电解液，然后对间隙部位进行封口。

提供一种密闭型电池，电池箱开口部位所配置的盖体，在电池箱开口部位配置时，与电池箱内壁面之间的特定位置形成间隙。

提供一种密闭型电池的制造方法，在电池箱开口部位配置盖体，通过熔接进行封口，其中，电池元件容纳在电池箱内之后，盖体配置在电池箱开口部位，在盖体与电池箱开口部位的结合部位留有间隙部位，通过熔接进行封口后，从间隙部位注入电解液，然后通过熔接间隙部位进行封口。

在上述密闭型电池的制造方法中，在间隙部位位于底部，在注入应被容纳同时注液的电解液的注液槽设置在内部的注液室中，注液室内压力至少一次减压到大气压以下之后，保持在大气压或者大气压以上的压力，进行电解液的注液。

附图图面简要说明

图1是本发明的密闭型电池的制造工序的说明图。

图2是间隙部位形成位置的一个例子的说明图。

图3是说明使用根据压力变化进行注液的注液装置的注液方法。

图4(A)和4(B)展示了其它电解液注液装置的例子。

图5是电解液注液装置的注液室内因压力变化所产生的减压速度与减压度的一个例子的说明图，纵轴表示压力，横轴表示经过时间。

图6是说明电解液注液槽的透视图。

图7是说明单位注液槽一个例子的图。

图8是实施例的电池的间隙部位的形成位置的说明图。

图9是已有的密闭型电池的组装工序的说明图。

具体实施方式

根据本发明，作为在电池箱开口部位配置的盖体，采用在盖体的特定部位，在电池箱内壁面与盖体之间形成间隙部位，由此留有间隙部位，通过激光熔接等方法对电池箱和盖体进行封口之后，从未封口的间隙部位注入电解液，之后通过对间隙部位封口，制造密闭型电池。

因此，根据本发明可以提供一种密闭型电池，在电池箱开口部位与盖体结合部位以外之处，没有以注液后通过激光溶接进行封口的电解液注液口为代表的封口部位。而且，本发明的密闭型电池的特征在于，无需在盖体或电池箱设置专用的电解液注液口、配置封口片以及封口工序。

以下参考附图说明本发明。

图1是本发明的密闭型电池的制造工序的说明图。

如图1(A)的透视图所示，本发明的密闭型电池1，在容纳电池元件的电池箱2的开口部位，通过绝缘材料安装配置了导电接线端子3的盖体4，在电池箱与盖体的结合部位照射激光5形成封口部位6之时，在电池箱壁面与盖体之间设置具有间隙的部分，在间隙部分不照射激光，形成间隙部位11。

然后，如图1(B)所示，在间隙部位11配设电解液注液头7，注入电解液8。最好在电解液注液头7结合使用减压装置，抽出除去电池箱内的气体之后注入电解液，这样可以向电池箱内部容纳的电池元件的细微之处快速填充电解液。

如图1(C)所示，电解液注液之后，向间隙部位11照射激光5，完成密闭型电池的封口。

在本发明的密闭型电池中，最好通过对电池箱或盖体的加工，使得电池箱和盖体之间经常形成一定范围内的间隙，特别地，形成间隙部位最好是在盖体的一部分设置宽度小的部分，以便在配置于电池箱开口部位时形成间隙部位。

图2是间隙部位形成位置的一个例子的说明图。

图2(A)至(D)是平面图，盖体尺寸一部分小于电池箱内壁面所形成的空间，由于电池箱与盖体的结合部位常常在同样的位置形成间隙，所以该部分可以作为间隙部位11。通过金属加工制造盖体时，使用预定的模具即可容易地制造这样的盖体。间隙的形成部位无论是哪一部分都可以，但是最好是经常在同样的位置形成间隙，以此部分作为间隙部位。

而且，间隙的尺寸(宽度)最好是10-150μm，间隙尺寸如果小于10μm，则从间隙部位注入电解液需要一定时间，所以不理想，另一方面，在大于150μm的情形，存在激光封口时在封口部位容易产生气孔等熔接不良这样的问题。

如果间隙部位的尺寸即宽度大，则由于电解液注液速度快，可以缩短制造时间，所以有利。但是通过激光熔接封口时，由于可能存在产生气孔等的问题，所以此时通过推压电池箱间隙部位等方法，使间隙部位的尺寸缩小后，进行激光熔接，或者在推压电池箱的间隙部位的状态下进行激光熔接，可以使封口部位的特性良好。

而且，由于间隙的长度也影响电解液的注液速度，所以从电解液的注液速度的观点来看，间隙的长度更长为好。但是，由于有注液的电池使用时会泄漏电解液，或者注液后封口部分长的问题，所以长度最好是3-10mm。

本发明的电池中，可以在电池箱内壁面与盖体之间的间隙部位所形成的间隙安装电解液注液头，对电池箱内减压后，再进行电解液的注液。

而且，本申请人在特愿2000-305865号中提出，开口部位最好位于电解液中，使用改变系统内压力的注液装置，进行电解液的注液。已有的安装注液头的方法中，必须准备对应于间隙部位形状的注液头，但是在本方法中，由于可以在电解液液面下设置注入电解液的间隙位置，所以电解液的注液可以不依赖于间隙的形状等。

图3是说明使用根据压力变化进行注液的注液装置的注液方法。

电解液注液装置21具有注液室24，其内部设置具有多个单元注液槽22的注液槽23，注液室24与可以任意调整注液室内压力的压力调整装置25结合。压力调整装置25具有可以把注液室24内压力减压到大气压以下的排气装置26、大气释放阀27。

在一部分留有间隙部位11的电池箱2，其间隙部位11位于底部，多个这样的电池箱放置在注入电解液9的注液槽23所设置的单元注液槽22，之后操作压力调整装置25的排气装置26，使注液室24内的压力减压并且保持一定时间。

然后，打开大气释放阀27，使注液室24内的压力在大气压保持一定的时间后，再次操作压力调整装置25的排气装置26，使注液室24内的压力减压后，打开大气释放阀27，使注液室24内的压力在大气压保持预定的时间。

这样，通过改变注液室24内的压力，从间隙部位11向减压的电池箱2内注入电解液。注入电解液之后，从注液室内取出电池箱。

由于在间隙部位形成的间隙可以充分地小，所以从注液槽去除电池箱时，电解液不会从间隙部位漏出。

然后，用有机溶剂清洗附着有电解液的间隙部位周围，可以通过激光熔接对间隙部位做封口处理。清洗使用的有机溶剂即使混入电解液也不会产生不利影响，最好使用挥发速度块的溶剂，具体的可以列举出碳酸二乙酯。而且，最好使用水分含量特别少的有机溶剂。

最好根据注入的电解液的特性等考虑注液室内的减压程度和减压下的保持时间，含有挥发性大的液体，在根据减压改变混合比的情形，最好在减压状态的保持时间是较短时间。

注液室内的减压和开放于大气压、在大气压下保持的次数最好至少是2次以上。

而且，在进行多次减压的情形，第二次以后的减压度最好设定得低于第一次的压力，减压速度最好也比第一次快，这样可以提高注液速度。

在大气压下的保持最好采用按多阶段改变压力的方法，最终装置内处于大气压，必须取出注液后的容器，在不限于大气压的任意压力下保持后，恢复到大气压后取出等。

图4展示了其他的电解液注液装置例。

图4(A)所示的电解液注液装置21，具有其内部设置有多个单元注液槽22构成的注液槽23的注液室24，注液室24与可以任意地调整注液室内压力的压力调整装置25结合。压力调整装置25具有排气装置26和气氛气体供给装置28，排气装置26可以使注液室24内的压力减压到大气压以下的压力，留有间隙部位11而密闭的电池箱2，间隙部位11位于其底部，具有注入电解液9的多个单元注液槽22的注液槽23内容纳电池箱2之后，操作压力调整装置25的排气装置26，使注液室24内的压力减压，保持预定时间之后，打开气氛气体供给阀门29，向注液室24内供给预定气氛气体，保持预定时间后，关闭气氛气体供给阀门29。

再次操作压力调整装置25的排气装置26，使注液室24内的压力减压后，打开气氛气体供给阀门29。由此向注液室24内供给气氛气体，保持预定的时间，向减压的电池箱内注入电解液。然后，打开大气释放阀门27，用空气置换气氛气体后，在间隙部位朝上的状态从注液室取出电池箱，然后进行封口处理。

通过使用这样的电解液注液装置，由于可以从气氛气体供给装置供给氮气、氦气、二氧化碳等气体，形成这些气体的气氛，所以能够在容器中充满这些气体的气氛，解决液体与空气接触的问题。

特别是，如果使用氦气等可以用于泄漏检测的特殊气体，则不设置这些气体的填充工序，即可在电池封口之后进行泄漏检测。

而且，如图4(B)所示的电解液注液装置21，具有其内部设置有多个单元注液槽22构成的注液槽23的注液室24，注液室24与可以任意地调整注液室内压力的压力调整装置25结合。压力调整装置25具有排气装置26和加压装置30，排气装置26可以使注液室24内的压力减压到大气压以下的压力，留有间隙部位11而密闭的电池箱2，间隙部位11位于其底部，注入电解液9的单元注液槽22内容纳电池箱2之后，操作压力调整装置25的排气装置26，使注液室24内的压力减压，保持预定时间之后，利用加压装置30使注液室内的压力保持在大气压以上，通过保持预定时间，向减压的电池箱内注入电解液。也可以反复进行注液室24内压力的减压和保持在预定压力的工序。然后，打开大气释放阀门27，用空气置换气氛气体，使注液室内达到大气压。

注液后的电池箱可以在间隙部位朝上的状态取出，进行封口处理。

而且，如图4(B)所示的加压装置30，也可以与图4(A)所示气氛气体供给装置结合，供给大气压以上压力的预定气氛气体。

通过这样使注液室内加压到大气压以上的压力，可以提高电解液的注液速度。

图5是电解液注液装置的注液室内因压力变化所产生的减压速度与减压度的一个例子的说明图，纵轴表示压力，横轴表示经过时间。

在图5(A)中，A表示第一次的减压速度大的情形，从容器内取出的气体的速度大，因产生气泡，液体容易从容器内溢出，所以决定减压速度必须考虑到单元注液槽的壁面高度等。

首先，减压到预定的减压度B。减压度B最好不是在应注入的电解液的温度下的蒸汽压以下的压力，如果减压度大，会成为沸腾状态，从单元注液槽损失液体。然后，到达预定的减压度B后，恢复到大气压，在预定的保持时间C期间保持在大气压。

然后，以大于第一次的减压速度的减压速度D，进行第二次减压操作，减压到比第一次或压度B更低的预定减压度E。在这种状态下，向电池箱内注入相当量的电解液。从而，在电池箱内存在隔板、浸渍活性物质等液体的部件的情形，即使提高减压度，加大减压速度，也不会产生从单元注液槽溢出液体等现象。

达到预定减压度E之后，压力恢复到大气压，经过预定的保持时间F后从容器中取出。

而且，图5(B)展示了减压后在预定从B1到B2的时间内保持在减压状态的压力，恢复到大气压保持预定时间后，再次减压，从E1到E2保持在比前次更大的减压度的例子。

在减压状态保持预定时间的方法，对电解液注液口比要注液的电池尺寸小的情形，电解液粘性大的情形特别有效。

图6是说明电解液的注液槽的透视图。

注液槽23最好具有由壁板31分隔成多个区域的单元注液槽22。一个注液槽内可以容纳多个电池箱，由于注液工序中向各个电池箱内的注液速度不是恒定的，与注液状态、注液口与注液槽的壁面的接触状态等有关，所以注液的液体量也不是恒定的。因此，为了在一次注液工序中同时向多个容器内注液，最好形成由壁板31划分的单元注液槽22。

而且，注液槽23的每个划分形成的单元注液槽22，在内部注入应该注液的预定量的电解液的状态下，其大小必须保证即使容纳了电池箱电解液也不溢出，而且在对注液室排气减压时，电池箱内的气体在电解液中上升时电解液起泡，其深度必须保证不从单元注液槽22损失电解液。

而且，图7是说明单元注液槽一个例子的图。图7(A)是单元注液槽的剖面视图，图7(B)是平面视图。

单元注液槽22的底部32最好有向中心部位的倾斜，而且单元注液槽22的侧壁面33与结合部位34最好形成曲面，以便减少液体的残留量。

并且，底部32最好形成凹入部位35，以便在容纳要注液的电池箱时，使电池箱设置的外部接线端子等突出部位纳入，通过形成凹入部位，可以确保从间隙部位的注液。

注液槽应使用与待注入的电解液浸润性小的材料制作，通过使用浸润性小的材料，可以减少在注液槽残留的液体量，所以电解液的损失量小。而且，注液槽的基材使用金属等强度大稳定的材料，则可以仅在注液槽内面被覆与待注入的电解液亲润性小的材料。

作为亲润性小的材料，应根据待注入的电解液而不同，但是可以使用聚丙烯、氟树脂等合成树脂。而且，可以使用不锈钢等金属材料作为基材形成被覆。

在使用上述利用压力变化向电池箱内注液的方法的情形，设置多个单元注液槽的注液槽中，使用具有多个注液嘴的定量注液装置，注入预定量的电解液后，容纳多个待注液的电池箱，进行预定次数的减压和压力恢复到大气压的操作，可以向多个电池箱内一次注入预定量的液体。

以下根据所示实施例说明本发明。

实施例1

在电池箱上部的由长边为29mm、短边为4.8mm构成的开口部位，安装具有电极引出端子的顶盖，形成长边侧为70μm、短边侧为55μm的间隙，然后如图8所示制作盖体，其中形成间隙部位处，a＝0.02mm，b＝3mm，留出c区域，通过激光熔接封口，制作具有间隙部位的电池箱。

然后，在内部尺寸为，宽50mm、高42mm、厚12mm，底部设置深0.8mm的电极引出端子的容纳部位的单元注液槽中，注入含有碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)以及六氟磷酸锂(LiPF₆)的3.1克电解液之后，把电池箱的间隙部位朝向底面放入后，安装在注液室内，对注液室内排气，减压度到达0.005MPa时刻，在该减压度保持5秒后，使注液室内的压力达到大气压，在大气压保持5分钟后取出电池箱。电解液不会从电池箱的电解液注液口落下。

检测注入了电解液的10个电池箱注液前后的质量，注液量如表1所示，可以注入平均3.00克的电解液。

对比例

去除在顶盖设置的1mm的电解液注液口，与实施例1一样地进行电解液的注液操作，检测获得的10个电池的注液前后的质量，平均注液量是3.00克。

                                 表1

                              注液量(克)试样   1      2      3      4      5      6      7      8      9      10    平均编号                                                                         值实施  2.98   3.02   2.99   3.01   3.00   2.99   3.01   3.00   3.00   3.00   3.00例1对比  3.00   3.00   2.99   2.98   3.01   3.02   3.01   2.99   3.00   3.00   3.00例1

本发明的密闭型电池，在对电池箱开口部位封口时，封口留有间隙部位，注入电解液时利用形成的间隙部位，不必设置电解液注液口。而且，在设置电解液注液口的情形，封口时不可缺少的用于堵塞注液口的封口片不必存在，使得封口工序简化，同时可以解决封口片安装不良等问题。

而且，根据注液室的压力变化而适用电解液注液方法，可以在一次处理工序中向大量电池箱注液，所以与向各个容器注液的方法相比，可以提高生产率。

Claims (4)

1.一种密闭型电池，在电池箱的开口部位装载盖体进行封口，其特征在于，在盖体周围与电池箱开口部位的结合部位以外之处具有封口部位。

2.一种密闭型电池，在电池箱的开口部位装载盖体，通过熔接进行封口，其特征在于，在盖体周围与电池箱开口部位的结合部位的一部分形成间隙部位的状态进行封口后，从间隙部位注入电解液之后对间隙部位进行封口。

3.一种密闭型电池的制造方法，在电池箱的开口部位装载盖体，通过熔接进行封口，其特征在于，电池箱内容纳电池元件之后，在电池箱开口部位装载盖体，在盖体与电池箱开口部位的结合部位的一部分形成间隙部位的状态，通过熔接进行封口后，从间隙部位注入电解液，然后通过熔接对间隙部位封口。

4.根据权利要求3的密闭型电池的制造方法，其特征在于，在注液室内设置注液槽，其中待注液的电解液注入注液槽，间隙部位置于底部，注液室内的压力至少减压一次到大气压以下，保持在大气压或者大气压以上的压力，进行电解液的注液。

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