JP2000353547A - 角形リチウムイオン二次電池のガス抜き方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期充電の際に電池缶内に発生するガスを、
大気中に放出することなく、また、電解液を飛散させる
こともなく確実に回収することができる角形リチウムイ
オン二次電池のガス抜き方法を提供する。 【解決手段】 注液口１１（ガス抜き孔）を密閉するよ
うに電池の上蓋５の表面に所定形状のゴム栓Ｒを装着し
た状態で初期充電を行い、この初期充電後にシリンジ２
５に連通させた中空針２７の先端２７ａをゴム栓Ｒの上
方から刺通して電池缶内に挿入することにより電池缶内
のガス等をシリンジ２５内に回収し、ゴム栓Ｒを除去し
た後に注液口１１を安全弁１５により本封口するように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、角形リチウムイ
オン二次電池のガス抜き方法に関し、その初期充電にお
いて発生するガスを大気中に放出させることなく回収す
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウムイオン二次電池は、従来のニッ
ケル・カドミウム電池や鉛蓄電池といった二次電池に比
べ、高エネルギー密度で電池電圧が高く自己放電も少な
いといった各種優れた性能を備え、最近ではノート型パ
ソコンや携帯電話機といった小型電子機器用などに広く
活用されている。

【０００３】リチウムイオン二次電池は、よく知られて
いるように、炭素材料のようなリチウムイオンをドープ
・脱ドープすることが可能な物質を負極とし、一方、リ
チウムコバルト複合酸化物等のリチウム複合酸化物を正
極とし、正極と負極との間で一方が放出したリチウムイ
オンを他方が吸蔵するという可逆反応によって充放電を
行うものである。

【０００４】図３に典型的な扁平角形リチウムイオン二
次電池の概略構成を示す。このリチウムイオン二次電池
は、正極板と負極板とをセパレータを介して巻回してな
るスパイラル電極１と、このスパイラル電極１や電解液
などの発電要素を収容する金属製扁平角形の外装缶３
と、この外装缶３の上部を密封する金属性の上蓋５など
を備えて構成される（以下の説明では外装缶３および上
蓋５を総称して電池缶と称する）。

【０００５】また、上蓋５の一部には矩形の凹部７が形
成され、その矩形凹部７の内部にはさらに円形に凹部９
が形成され、この円形凹部９の中央に電池缶内に貫通さ
せた電解液注入用の注液口１１（ガス抜き孔としても用
いられる）が設けられている。

【０００６】さらに、前記注液口１１部分について詳説
すると、完成後の状態において、前記注液口１１はステ
ンレス製の矩形平板状の安全弁押さえ１３により所定圧
力で押圧された耐有機溶剤性のエチレン−プロピレン共
重合体（ＥＰＤＭ）製略円柱状の弾力性を有する安全弁
１５によって封口されることになる。また、前記安全弁
押さえ１３はその周縁部分の数カ所で前記矩形凹部７に
抵抗溶接される。また、安全弁押さえ１３と矩形凹部７
との間には前記溶接部を除く数カ所に隙間空間が形成さ
れている。

【０００７】電池の使用中に外部ショート・外部温度の
変化・過充電等により電池缶内にガスが発生し電池内圧
が所定の値に達すると、ガスは安全弁１５と前記円形凹
部９との間から抜けて、さらに前述した隙間空間をなど
を通って大気中へと放出される。尚、安全弁押さえ１３
の面内には通気孔１７を設けられており、これによりガ
ス抜き効率の向上が図られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、リチウムイ
オン二次電池は、その発電要素の性質上、初期充電の際
に電池缶内に多量のガスが発生し、その内圧により電池
缶が変形してしまうことがあり、中でも角形のリチウム
イオン二次電池は特に変形が起きやすいことが知られて
いる。そのため、従来から角形リチウムイオン二次電池
の製造に際しては、注液口１１をゴム栓などで仮封口し
て初期充電を行い、充電後にゴム栓を取り除きガスを放
出させるという一連のガス抜き工程を行い、その後で前
述した安全弁押さえ１３および安全弁１５により本封口
するようにしている。

【０００９】しかしながら、上記ガス抜き工程にあって
は、注液口１１から排出されたガスをそのまま大気中に
放出するようにしていたため、特に量産時においては工
場内にガスを除去するための換気設備や回収設備を用意
しなければならず、その設置や運営のために多大な労力
やコストを強いられていた。

【００１０】また、充電後にゴム栓を取り除くにあた
り、ガスの放出とともに注液口１１から電解液が飛散す
ることがあり、外装缶３と上蓋５の間の封口部などに飛
散した電解液が付着すると封口不良をまねくおそれがあ
る。そこで、従来は飛散した電解液を拭き取るためのク
リーニング工程を設けなければならず、この工程の存在
が電池の製造効率を低下させる要因となっていた。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、初期充電の際に電池缶内に発生するガス
を、大気中に放出することなく、また、電解液を飛散さ
せるようなことなく確実に回収することができる角形リ
チウムイオン二次電池のガス抜き方法を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明は、発電要素を内填する電池缶の表面に内外を
貫通するガス抜孔が形成されてなる角形リチウムイオン
二次電池において、前記ガス抜孔を密閉するように前記
電池缶の表面に所定形状の弾性体からなる仮封口栓を装
着した状態で初期充電を行い、この初期充電後にシリン
ジ等の容器に連通する中空針の先端を前記仮封口栓の上
方から刺通して前記電池缶内に挿入することにより前記
電池缶内のガス等を前記容器内に回収し、前記仮封口栓
を除去した後に前記ガス抜き孔を安全弁等の栓により本
封口することとする。

【００１３】すなわち、ガス抜き孔を密閉するように弾
性体が装着されているので、ガス抜き孔からガスが大気
中に漏れ出したり電解液が飛散するようなことがなく、
また、弾性体に刺通された中空針からガスや電解液を確
実にシリンジ等の容器に回収することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、前述した構成の扁平角形リ
チウムイオン二次電池の初期充電に際し、本発明のガス
抜き方法を適用した場合を一実施例として詳細に説明す
る。

【００１５】図１は、これから初期充電を行ってガス抜
きを行おうとする扁平角形リチウムイオン二次電池の注
液口１１付近の様子を示したものである。この図の上方
に示した装置は、本発明のガス抜き方法を効率よく実施
するために用意したガス抜き装置Ｍである。このガス抜
き装置Ｍは、先端にかぎ状の把持部２１ａを有するチャ
ックハンド２１と、チャックハンド２１内に収容され上
下にスライド式に移動可能なゴム栓押さえ２３と、ゴム
栓押さえ２３の内部に収容され上下にスライド式に移動
可能なシリンジ２５（注射筒）と、シリンジ２５の底部
に連通する金属製の中空針２７などを備えて構成され
る。

【００１６】一方、注液口１１上にはエチレン−プロピ
レン共重合体（ＥＰＤＭ）製のゴム栓Ｒが載置されてい
る。ゴム栓Ｒは、その径が下部から上部に向かって次第
に太くなるテーパ状に形成された略円柱形状を呈し、上
部側面には前述したチャックハンド２１の把持部２１ａ
が噛み合う段付部２９が形成されている。さらに、ゴム
栓Ｒには、上面からその中心軸に沿って前記中空針２７
とほぼ同径円柱状にその底部に薄肉部Ｕを残すようにく
り抜き形成されたガイド孔３１を有する。

【００１７】つぎに、以上に説明した構成のガス抜き装
置Ｍおよびゴム栓Ｒを用い、初期充電からガス抜きまで
の一連の作業を以下の〜の手順に沿って進める。

【００１８】まず、図２（ａ）に示すように、注液口
１１を密閉するようにゴム栓押さえ２３を下方にスライ
ドさせてゴム栓Ｒを注液口１１に向けて圧入し、初期充
電を行う。尚、この時ゴム栓Ｒは十分に強い圧入力で円
形凹部９に装着されているので、初期充電による内圧上
昇によって外れることはなく、初期充電中はゴム栓Ｒを
ゴム栓押さえ２３などで押圧しておく必要はない。

【００１９】初期充電が完了したら、図２（ｂ）に示
すように、注液口１１を密閉したままシリンジ２５をガ
イド孔３１に沿って下方にスライド移動させ、中空針２
７の鋭利な先端２７ａを薄肉部Ｕに刺通させ、注液口１
１から先端２７ａを電池缶内に挿入する。この時、電池
缶内のガス及びガスに伴われたごく一部の電解液は中空
針１１からシリンジ２５に回収される。また、ゴム栓Ｒ
はゴム栓押さえ２３により注液口１１に押圧されている
ため、注液口１１とゴム栓Ｒの間からガスや電解液が漏
れ出ることはない。さらに、薄肉部Ｕにおいて中空針１
１の外周にゴム栓Ｒが密着しているので、中空針１１と
ゴム栓Ｒの間からガスや電解液が漏れ出すこともない。

【００２０】シリンジ２５内にガスや電解液を回収し
た後、図２（ｃ）のようにゴム栓押さえ２３を上方にス
ライドさせて中空針１１をゴム栓Ｒから引き抜く。

【００２１】さらに、チャックハンド２１を下方にス
ライドさせて把持部２１ａによりゴム栓Ｒの段付部２９
を掴み注液口１１からゴム栓Ｒを取り外す（図２
（ｄ））。

【００２２】尚、実際の製造に際しては、出荷に先立ち
以上の〜の作業を経た後、図３のように注液口１１
に安全弁１５を載置し、前述したようにして安全弁押さ
え１３を矩形凹部７に抵抗溶接することになる。

【００２３】＝＝＝その他の応用例等＝＝＝ ところで、本発明によるガス抜き方法は、注液口が電池
缶のどの位置に設けられているかによって限定されるも
のではない。また、注液口の形状が異なっていても、例
えば、ゴム栓の形状を注液口の形状に合わせるようにす
ることで本発明のガス抜き方法を適用することができ
る。

【００２４】また、前述の例ではＥＰＤＭ製のゴム製を
用いているが、例えば、クロロプレンゴム、ブチルゴ
ム、シリコンゴム、フッ素系製のものを用いてもよい。
また、これらを適宜組み合わせた材質としてもよい。さ
らに、以上に示した以外の材質で耐電解液性・耐ガス性
で中空針に密着する性質を有するものを採用することも
考えられる。

【００２５】また、前述したガス抜き装置Ｍは非常にシ
ンプルな構成であるので、簡単にその制御を自動化して
製造ラインへ適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の角形リチウムイオン二次電池の
ガス抜き方法によれば、初期充電時において電池缶の内
部に発生したガスを大気中に放出させずに確実に回収す
ることができるので、量生産時などにおいて換気設備や
回収設備を設ける必要がなくこれらの設置や運営のため
に強いられていた労力やコストが削減される。また、ガ
ス抜きの際に電解液が飛散することもないので、付着し
た電解液を拭き取るためのクリーニング工程も必要なく
製造効率の大幅な向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における初期充電に際し、扁
平角形リチウムイオン二次電池の注液口にゴム栓を載置
した状態を示す図である。

【図２】本発明の一実施例における角形リチウムイオン
二次電池の初期充電からガス抜きまでの一連の手順を説
明する図である。

【図３】扁平角形リチウムイオン二次電池の一部側断面
図を示す図である。

【符号の説明】

３ 外装缶 ５ 上蓋 １１ 注液口（ガス抜き孔） １５ 安全弁 ２７ 中空針 ２７ａ 先端 ３１ ガイド孔 Ｒ ゴム栓 Ｕ 薄肉部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大屋 幸由 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 Ｆターム(参考） 5H012 AA01 BB02 JJ06 5H029 AJ12 AJ14 AK03 AL06 AM02 BJ02 BJ27 CJ30 DJ02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電要素を内填する電池缶の表面に内外
   を貫通するガス抜孔が形成されてなる角形リチウムイオ
   ン二次電池において、前記ガス抜孔を密閉するように前
   記電池缶の表面に所定形状の弾性体からなる仮封口栓を
   装着した状態で初期充電を行い、この初期充電後にシリ
   ンジ等の容器に連通する中空針の先端を前記仮封口栓の
   上方から刺通して前記電池缶内に挿入することにより前
   記電池缶内のガス等を前記容器内に回収し、前記仮封口
   栓を除去した後に前記ガス抜き孔を安全弁等の栓により
   本封口するようにしたことを特徴とする角形リチウムイ
   オン二次電池のガス抜き方法。