JP2000208133A - 密閉電池の注液口封止方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業者の熟練度に影響されず、常に、注液口
にゴム栓をを圧入して正確に気密に封止できる密閉電池
の注液口封止方法とその装置。 【解決手段】 ゴム栓供給工程で供給されたゴム栓２２
を、密閉電池の蓋体８の注液口１０の上部に係合するゴ
ム栓圧入装置２０の押込み孔２６に係止させ、ゴム栓２
２を上方から押圧して注液口１０へ所定量だけゴム栓２
２を圧入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池等の密閉電池の製造方法とその製造装置に関し、
特に蓋体に設けられた電解液の注入孔を確実に封止する
封止方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコンなどの電子機器の小型
化、軽量化、コードレス化に伴い、その駆動電源として
小型、軽量でエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が
可能な密閉二次電池が要望されている。この種の二次電
池としては、負極活物質にリチウム、リチウム合金等を
用い、正極活物質としてバナジウム、チタン、モリブデ
ン、ニオブなどの酸化物、硫化物、セレン化物を用いた
たものが知られている。最近では負極活物質カーボンを
用い、正極活物質にはリチウムコバルト酸化物、リチウ
ムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物を用いたリ
チウムイオン二次電池の開発、商品化されている。

【０００３】また、電池の形状としてコイン形、筒形の
他に機器の薄型化、省スペース化の要請から角形、長円
形などの収納時に体積効率の優れた電池の要求も高まっ
ている。

【０００４】また、一般に、密閉電池の密閉構造は角型
密閉電池を例にとると次のようなものが知られている。

【０００５】（１）開口部を有する金属からなる有底角
形の外装岳内に発電要素を収納し、この電池缶の開ロ部
にハーメティックシールにより絶縁された電極電子およ
び電解液の注液口を有する金属板材からなる蓋体を溶接
して接合し、電解液を蓋体の注液口を通して電池缶内に
注液した後、注液口に球形状または釘形の金属製の栓体
を差込み、この栓体と蓋体を前記注入孔の近傍でろう付
けまたは抵抗溶接により接合し、注液口を塞いで密閉し
た電池。

【０００６】（２）前記（１）同様に電解液を注入した
後、金属薄板材からなる封止蓋を、蓋体または電池缶に
レーザ溶接によるシーム接合し、注液口を塞いで密閉し
た電池。

【０００７】（３）前記（１）同様に電解液を注人した
後、注液口にエチレン・プロピレンゴム製の球形状の封
止部材を圧入し、さらに金属薄板材からなる封止蓋を、
前記注液口を含む蓋体または電池缶にレーザ溶接による
シーム接合またはスポット接合し、注液口を塞いで密閉
した電池。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）の構造を有する角型密閉電池では、栓体が電解液
が付着されている注液口と抵抗溶接やろう付けされるた
め、電解液の蒸発により栓体の接合不良を招く恐れがあ
る。また、軽量化を図る目的で蓋体をアルミニウムまた
はアルミニウム系合金により形成する場合、栓体をろう
付けや抵抗溶接により蓋体の注液口に接合することが困
難になる。さらに、抵抗溶接においては溶接時に電極に
スプラッシュが付着し、電極の寿命を低下させる問題が
ある。

【０００９】また、上記（２）の構造を有する角型密閉
電池では、前記（１）に比べて封止は良好に行われるも
のの、溶接時の入熱により注液した電解液が蒸発を伴っ
て注液口より吹き出し、溶接に悪影響を与える場合があ
る。

【００１０】また、上記（３）の構造を有する角型密閉
電池では、溶接時の入熱による電解液が蒸発を生じるこ
とがなく、上記（２）に比べて封止は良好に行われる
が、作業者が人手作業でゴム栓を金属蓋の注液口へ圧入
しているため、作業者により作業に慣れるまで作業が遅
く、生産性並びにコスト面で問題が存在していると共
に、作業者により品質および作業速度にばらつきが生じ
ていた。

【００１１】それらのばらつきを図９（ａ）から（ｄ）
に例示すると、すなわち、電池缶１に溶接された板厚が
１．０ｍｍの蓋体８に孔設された孔径φ１．２ｍｍの注
液口１０に、外径φ１．０ｍｍのゴム栓２２を圧入する
場合の関係である。

【００１２】図９（ａ）はゴム栓２２が注液口１０の正
規の位置にある状態である。この状態では蓋体８の上面
と注液口１０に圧入されたゴム栓２２の頂部が面一にな
り、弾性変形したゴム栓２２の下部は０．３ｍｍ程度が
蓋体８よりも下方の電池缶１の内部へ突起した状態にな
る。

【００１３】図９（ｂ）はゴム栓２２が注液口１０より
上方の外側へ出ている、いわゆる浮きの状態であり、図
９（ｃ）はゴム栓２２が注液口１０の下方にに設計値よ
り深く圧入されている状態であり、図９（ｄ）はゴム栓
２２が傷付いた状態である。これらの状態はいずれも電
解液の漏れの原因になり密閉電池の製造上、発生しては
具合の悪いものである。

【００１４】本発明はこれらの事情にもとづいてなされ
たもので、作業者の熟練度に影響されず、常に、注液口
を正確に気密に封止できる密閉電池の注液口封止方法と
その装置を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による手段によれ
ば、電池缶内部にセパレータを挟んで対峙した正極およ
び負極を有する発電要素を収納し、開口部はアルミニウ
ムまたはアルミニウム系合金からなる蓋体が溶接接合さ
れ、前記蓋体に孔設された注液口から電解液が注液され
た密閉電池における前記蓋体の前記注液口をゴム栓で封
止する密閉電池の注液口封止方法において、前記電解液
が注入された電池缶を立位状態でゴム栓圧入装置に装着
する装着工程と、この装着工程の後に、部品供給路に連
なって貯留している前記ゴム栓を１個ずつ順次ゴム栓供
給容器内へ供給するゴム栓供給工程と、このゴム栓供給
工程で供給された前記ゴム栓を、前記注液口の上部に係
合する前記ゴム栓供給容器の押込み孔に係止させるゴム
栓係止工程と、このゴム栓係止工程の後に、前記押込み
孔に係止しているゴム栓を上方から押圧して前記電池缶
の前記注液口へ所定量圧入するゴム栓圧入工程とを有す
ることを特徴とする密閉電池の注液口封止方法である。

【００１６】また本発明による手段によれば、前記ゴム
栓供給工程は、振動を印加して行なうことを特徴とする
密閉電池の注液口封止方法である。

【００１７】また本発明による手段によれば、前記ゴム
栓圧入工程は、空気圧によって作動する手段を用いて行
なうことを特徴とする密閉電池の注液口封止方法であ
る。

【００１８】また本発明による手段によれば、前記ゴム
栓は、球状であることを特徴とする密閉電池の注液口封
止方法である。

【００１９】また本発明による手段によれば、前記ゴム
栓圧入工程の後に、前記ゴム栓と前記蓋体との位置を検
出する工程を有することを特徴とする密閉電池の注液口
封止方法である。

【００２０】また本発明による手段によれば、前記ゴム
栓圧入工程の後に、前記ゴム栓の上部に金属板を接合す
る工程を有することを特徴とする密閉電池の注液口封止
方法である。

【００２１】また本発明による手段によれば、内部にセ
パレータを挟んで対峙した正極および負極を有する発電
要素を収納した電池缶の開口部に、アルミニウムまたは
アルミニウム系合金からなり溶接接合された蓋体に孔設
された注液口にゴム栓を圧入するゴム栓圧入手段を具備
する密閉電池の注液口封止装置において、前記ゴム栓圧
入手段は、電解液が注入された電池缶を立位状態で保持
する電池缶保持部と、この電池缶保持部で保持されてい
る電池缶の前記注液口の上部に連通する押込み孔にゴム
栓を供給し係止させるゴム栓供給部と、このゴム栓供給
部により前記押込み孔に係止している前記ゴム栓を上方
から押圧して前記電池缶の前記注液口へ所定量圧入する
ゴム栓圧入部とを有することを特徴とする密閉電池の注
液口封止装置である。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に本発明に係わる密閉電池の電
解液の注入孔を封止する封止方法とその装置について図
面を参照して説明する。

【００２３】図１に示すような密閉電池の製造は、ま
ず、金属からなる有底角形の電池缶１内の底面に絶縁紙
２を配置し、この中に発電要素（例えば正極６および負
極４をセパレータ５を挟んで渦巻き状に捲回し、偏平状
に成形した電極体３）を収納する。なお、充電可能な二
次電池の場合には、充電可能な形態の発電要素が用いら
れる。

【００２４】次に、電池缶１内の電極体３の上に、中心
付近にリード取出し孔を有するスぺーサ７を配置した
後、絶縁材１２を介してハーメティックシールされた電
極端子（負極端子１１）および縦断面形状が円柱状また
は深さ方向に狭まりを有する円錐台形状の注液口１０を
有するアルミニウムまたはアルミニウム系合金からなる
蓋体８を、電池缶１の上端開口部に例えばレーザ溶接に
より気密に接合する。

【００２５】次いで、電池缶１内に図示しない電解液を
蓋体８の注液口１０を通して図示しない注液装置により
所定量を正確に注液する。電解液は非水電解液であり、
例えば、六弗化リンリチウム等のような電解質をエチレ
ンカーボネートやプロピレンカーボネート等の有機溶媒
で溶解したものであり、電解質としては、例えば、Ｌｉ
ＣｌＯ₄ 、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ Ｌｉ
Ｃ、Ｆ₃ ＦＯ₃ 、ＬｉＢ（Ｃ₆ Ｈ₅ ）₄ 、ＬｉＣｌ，Ｌ
ｉＢｒ、ＬｉＣＨ₃ ＳＯ₃ から選ばれる１種または２種
以上のリチウム塩を用いる。

【００２６】また、有機溶媒としては、例えばプロピレ
ンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメ
トキシエタン、γ−ブチルラクトン、テトラヒドロフラ
ン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソ
ラン、スルホラン、アセトニトリル、ジエチレンカーボ
ネート、ジプロビルカーボネートから選ばれる１種また
は２種以上の混合物を用いる。電解質の非水溶媒に対す
る溶解量は、０．５〜１．５５モル／ｌとすることが望
ましい。

【００２７】次に、この所定量の電解液が注液された電
池缶１を、図２に示すゴム栓圧入装置２０に装着する。

【００２８】ゴム栓圧入装置２０の構造を説明すると、
この装置は大別すると電解液が注液された電池缶１を載
置して空気圧で作動される昇降自在な載置テーブル２１
と、この載置テーブル２１で所定位置まで上昇した電池
缶１を装着保持し、電池缶１の注液口１０にゴム栓２２
を圧入するための各種手段が装備されたホルダ２３とで
構成されている。

【００２９】すなわち、電池缶１を載置して昇降する載
置テーブル２１の上方に対向してホルダ２３が設けら
れ、このホルダ２３は載置テーブル２１に対向した側は
凹部状の案内部２４を形成している。この案内部２４の
内側の寸法は電池缶１が僅かな隙間で嵌合するように設
定されている。また、案内部２４の天井にはホルダ２３
に形成されたゴム栓供給容器であるすり鉢状空間２５が
形成され、その底部には押込み孔２６が孔設されてい
る。この押込み孔２６は電池缶１が載置テーブル２１に
載置されて上昇し、ホルダ２３の案内部２４に嵌合した
際に、電池缶１の注液口１０と中心軸が合致して密接し
連通する位置に設定されている。なお、押込み孔２６の
孔径はφ１．０ｍｍで、注液口１０の孔径φ１．２ｍｍ
よりも僅かに小さく設定されている。

【００３０】また、この押込み孔２６の中心軸の上方に
はこの中心軸に沿って昇降自在な押込みポンチ２７が設
けられている。なお、押込みポンチ２７の先端部は円柱
状で押圧部は平で平滑に仕上げられている。また、押込
みポンチ２７の外径は、降下時に僅かな隙間で押込み孔
２６に遊合する寸法に設定されている。

【００３１】また、すり鉢状空間２５の傾斜は略４５度
に設定され、拡開した上部の内側には、ポンチ部が上下
動する切出しポンチ２８が設けられている。この切出し
ポンチ２８が設けられたすり鉢状空間２５の上部の縁に
は、連通して部品供給路２９が形成されている。この部
品供給路２９はすり鉢状空間２５の傾斜と同方向に緩や
かな勾配で設けられている。従って、部品供給路２９内
に収納されている大量のゴム栓２２は常に切出しポンチ
２８に偏寄する構造になっている。

【００３２】なお、押込みポンチ２７と切出しポンチ２
８いずれも図示しない空気圧による駆動手段で駆動され
ている。同様に、それらの動きは図示しない制御部によ
って制御されている。

【００３３】また、ホルダ２３にはボイスコイル等の振
動発生手段３０が設けられ、常に微少な振動が部品供給
路２９に印加されている。これによって、部品供給路２
９のゴム栓２２にも常に振動が印加されて、部品供給路
２５に停留したり、ゴム栓２９同士が隙間を空けること
無く連なって切出しポンチ２８に寄せられて連なって並
ぶようになっている。

【００３４】上述のように構成されたゴム栓圧入装置２
０の動作を説明すると、まず、載置テーブル２１の所定
位置に電池缶１が載置されると、載置テーブル２１が上
昇しホルダ２３の案内部２４に緩やかに嵌合して密着す
る。この状態で電池缶１の注液口１０とホルダ２３の底
部に設けられた押込み孔２６は密接して連通する。

【００３５】続いて、図３に示すように切出しポンチ２
８が所定量下降して、外径がφ１．３ｍｍのエチレン・
ポリプレンゴム製のゴム栓２２を１個だけ切り出す。切
り出されたゴム栓２２は図４に示すようにすり鉢状空間
２５の略４５度に設定された傾斜に沿って転動しながら
落下し、傾斜の底部に設けられた孔径がφ１．０ｍｍの
押込み孔２６に嵌まりこんで停止する。この間に下降し
た切出しポンチ２８は上昇して元の位置に戻る。

【００３６】次に、図５に示すように、押込みポンチ２
７が下降を開始する。続いて、図６に示すように押込み
ポンチ２７が所定量下降する。この下降により押込み孔
２６の中のゴム栓２２は押圧されて、押込み孔２６と連
通している電池缶１に孔設された孔径φ１．２ｍｍの注
液口１０へ所定深さ量だけ押圧されて所定位置に圧入さ
れる。この押圧の際、上述のように押込み孔２６の孔径
は注液口１０の孔径よりも僅かに小さく設定されている
ので、ゴム栓２２が注液口１０の縁に当たって傷付くこ
とはない。なお、押込み孔２６と注液口１０の各孔径を
同じにする場合は、ゴム栓２２が傷付かないように注液
口１０の上面に糸面取り加工を施す必要が有る。

【００３７】注液口１０への圧入が終了すると図７で示
すように、押込みポンチ２７は上昇して元の位置に戻
り、同時に、電池缶１を載置した載置テーブル２１が下
降する。これにより、ゴム栓２２が圧入された電池缶１
とホルダ２３が分離し、電池缶１へのゴム栓２２の圧入
工程が終了する。

【００３８】続いて、ゴム栓２２が圧入された電池缶１
は、ゴム栓位置検出装置４０に装着される。このゴム栓
位置検出装置４０は、電池缶１に圧入されたゴム栓２２
が蓋体８の所定範囲以内にあるか否を検出する装置であ
る。この装置は、図８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示
すように昇降自在の接触子４１とこの接触子４１の位置
を検出するセンサ４２ａ、４２ｂを具備している。この
センサ４２ａ、４２ｂは近接センサで、光学式でも磁気
式でも、或いはその他の検出方式を任意に選択すること
ができる。

【００３９】すなわち、接触子４１には検出部４３が設
けられており、接触子４１は下降し、ゴム栓２２に極小
な接触圧で接触して停止する。このときの接触子４１の
検出部４３の位置をセンサ４２ａ、４２ｂで検出し、そ
の検出結果でゴム栓２２の位置が適正か否かを検出す
る。

【００４０】すなわち、図８（ａ）に示すように、所定
位置に固定されている２個のセンサ４２ａ、４２ｂの両
方が同時に検出部４３を検出した場合は適正と判断す
る。また、図８（ｂ）に示すように、所定位置に固定さ
れている２個のセンサ４２ａ、４２ｂの内４２ａのみが
検出部４３を検出した場合は浮きの状態で不適正と判断
する。また、図８（ｃ）に示すように、所定位置に固定
されている２個のセンサ４２ａ、４２ｂの内４２ｂのみ
が検出部４３を検出した場合は深すぎの状態で不適正と
判断する。

【００４１】従って、注液口１０内でのゴム栓２２の浮
きや深すぎは、それぞれの位置検出をする機構により監
視し不良品は排出するので、確実な品質管理ができる。

【００４２】また、また、作業者の熟練度に影響されな
い生産速度が得られ、人手作業よりも高速で生産するこ
とが可能である。

【００４３】なお、センサ４２ａ、４２ｂでゴム栓２２
の位置が適正と判断された電池缶１は、ゴム栓２２の上
から金属板を溶接する一般に用いられている図示しない
溶接装置により注液口１０が図示しない金属板で封止さ
れる。

【００４４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば密
閉電池の注液口に球状のゴム栓を所定深さまで正確かつ
迅速に圧入できるので、注液口から電解液の漏れの無い
封止を確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】角型密閉リチウムイオン二次電池を示す部分切
欠斜視図。

【図２】本発明の実施の形態を示すゴム栓圧入装置の概
要側面図。

【図３】本発明の実施の形態を示すゴム栓圧入装置の動
作状態の説明図。

【図４】本発明の実施の形態を示すゴム栓圧入装置の動
作状態の説明図。

【図５】本発明の実施の形態を示すゴム栓圧入装置の動
作状態の説明図。

【図６】本発明の実施の形態を示すゴム栓圧入装置の動
作状態の説明図。

【図７】本発明の実施の形態を示すゴム栓圧入装置の動
作状態の説明図。

【図８】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はいずれも本発明
に係わるゴム栓位置検出装置の概要説明図。

【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は注液口
とゴム栓との圧入状態のばらつきを例示する説明図。

【符号の説明】

１…電池缶１、３…電極体、８…蓋体、１０…注液口、
２０…ゴム栓圧入装置、２２…ゴム栓、２３…ホルダ、
２６…押込み孔、２７…押込みポンチ、２８…切出しポ
ンチ、４０…ゴム栓位置検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯野 保夫 群馬県前橋市古市町180番地 株式会社エ イ・ティーバッテリー前橋工場内 Ｆターム(参考） 5H023 AA03 AS01 BB05 BB10 CC16 CC28 5H029 AJ15 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 CJ05 DJ03 EJ01 EJ12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池缶内部にセパレータを挟んで対峙し
   た正極および負極を有する発電要素を収納し、開口部は
   アルミニウムまたはアルミニウム系合金からなる蓋体が
   溶接接合され、前記蓋体に孔設された注液口から電解液
   が注液された密閉電池における前記蓋体の前記注液口を
   ゴム栓で封止する密閉電池の注液口封止方法において、 前記電解液が注入された電池缶を立位状態でゴム栓圧入
   装置に装着する装着工程と、 この装着工程の後に、部品供給路に連なって貯留してい
   る前記ゴム栓を１個ずつ順次ゴム栓供給容器内へ供給す
   るゴム栓供給工程と、 このゴム栓供給工程で供給された前記ゴム栓を、前記注
   液口の上部に係合する前記ゴム栓供給容器の押込み孔に
   係止させるゴム栓係止工程と、 このゴム栓係止工程の後に、前記押込み孔に係止してい
   るゴム栓を上方から押圧して前記電池缶の前記注液口へ
   所定量圧入するゴム栓圧入工程とを有することを特徴と
   する密閉電池の注液口封止方法。
2. 【請求項２】 前記ゴム栓供給工程は、振動を印加して
   行なうことを特徴とする請求項１記載の密閉電池の注液
   口封止方法。
3. 【請求項３】 前記ゴム栓圧入工程は、空気圧によって
   作動する手段を用いて行なうことを特徴とする請求項１
   記載の密閉電池の注液口封止方法。
4. 【請求項４】 前記ゴム栓は、球状であることを特徴と
   する請求項１記載の密閉電池の注液口封止方法。
5. 【請求項５】 前記ゴム栓圧入工程の後に、前記ゴム栓
   と前記蓋体との位置を検出する工程を有することを特徴
   とする請求項１記載の密閉電池の注液口封止方法。
6. 【請求項６】 前記ゴム栓圧入工程の後に、前記ゴム栓
   の上部に金属板を接合する工程を有することを特徴とす
   る請求項１記載の密閉電池の注液口封止方法。
7. 【請求項７】 内部にセパレータを挟んで対峙した正極
   および負極を有する発電要素を収納した電池缶の開口部
   に、アルミニウムまたはアルミニウム系合金からなり溶
   接接合された蓋体に孔設された注液口にゴム栓を圧入す
   るゴム栓圧入手段を具備する密閉電池の注液口封止装置
   において、 前記ゴム栓圧入手段は、電解液が注入された電池缶を立
   位状態で保持する電池缶保持部と、この電池缶保持部で
   保持されている電池缶の前記注液口の上部に連通する押
   込み孔にゴム栓を供給し係止させるゴム栓供給部と、こ
   のゴム栓供給部により前記押込み孔に係止している前記
   ゴム栓を上方から押圧して前記電池缶の前記注液口へ所
   定量圧入するゴム栓圧入部とを有することを特徴とする
   密閉電池の注液口封止装置。