JP2004327214A

JP2004327214A - 密閉型電池の製造方法

Info

Publication number: JP2004327214A
Application number: JP2003119815A
Authority: JP
Inventors: Kiyohide Takimoto; 清秀滝本
Original assignee: NEC Tokin Tochigi Ltd; NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】電解液注液口の封口特性が良好な密閉型電池を提供する。
【解決手段】密閉型電池の製造方法において、電池缶壁面もしくは電池ヘッダーに設けた電解液注液口５に、第一の封口部材６をその上面が電解液注液口の上面よりも下方に位置するように挿入して密閉した後に、電解液注液口５およびその周囲を洗浄剤によって洗浄した後に、第二の封口部材７を電解液注液口に挿入して封口した密閉型電池の製造方法。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池の製造方法に関し、とくに電解液を注入した後に電解液注液口を封口した際に、封口部における異物の存在による封口不良を防止した封口特性が良好な密閉型電池を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用の電子機器は、小型軽量化と共に機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの電子機器に使用する電源用の電池には、小型、軽量で容積あたり容量が大きな電池が求められている。
リチウムイオンをドープ、および脱ドープする正極活物質と負極活物質を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられているニッケルカドミウム電池や鉛電池に比べて、容積あるいは質量当たりのエネルギー密度が大きな二次電池として小型の電子機器用の電源として利用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、正極電極と負極電極をセパレータを介して巻回して製造した電池要素、あるいは正極電極と負極電極を積層した電池要素を金属缶に収納した後に、電池缶とは極性の異なる電極を絶縁性部材で絶縁した電極を備えた蓋体を取り付けて電池缶と蓋体との会合部を封口している。
次いで、電解液注液口から所定の量の電解液を注入した後に、電解液注液口に液口栓を嵌合した状態でレーザーを照射して溶融させて一体化している。
レーザー溶接においては、電解液注液口に付着した電解液によって溶接不良による封口不良が生じたり、あるいは電解液注液口の壁面と液口栓との嵌合状態の不良によって封口不良が生じることがあった。
【０００４】
図４は、従来の電解液注液および封口工程を説明する図である。
図４（Ａ）に示すように、密閉型電池１の電解液注液口５に電解液１０を注液した場合には、電解液注液口５およびその周辺部には、電解液が付着したり、あるいは図４（Ｂ）に示すように、電解液注液口５に液口栓１５を挿入すると、電解液１０が電解液注液口５からその周辺部へ飛び出し、周辺部に付着すること起きた。
また、図４（Ｃ）に示すように、液口栓１５と電池ヘッダー３の会合部にレーザー１２を照射すると、残留した電解液あるいはレーザー照射によって分解した生成物によってピンホールが発生したり、内圧上昇によって電解液の噴出１６が発生して封口不良が生じることがあった。
【０００５】
そこで、電解液注液口およびその周囲を洗浄したり、あるいは電解液注液口の溶接部およびその周辺に付着する付着物、あるいは溶接部近傍に被覆された被覆物をレーザービームの照射によって除去する除去工程を設けて、付着物等によって生じる溶接不良を防止することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
しかしながら、レーザービームの照射によって付着した電解液等は分解するものの、分解生成物が残留して封口栓を挿入して熱融着した場合には、残留した分解生成物によって溶接部の封口特性が悪化するおそれがあった。また、レーザービーム照射時の内圧の上昇によって電解液が吹き出して封口特性を悪化させることもあった。
【０００７】
一方、電解液注液口に弾性体を封口栓として使用すると共に、封口栓が電池缶内部の圧力上昇時に脱落することを防止するために、電池缶の蓋体または外装缶の表面に封止蓋をレーザー溶接によって取り付けた密閉型電池が提案されている（例えば、特許文献２）。
しかしながら、電解液注液時に電解液注液口の周辺に付着した電解液によって溶接時に生じる封口不良が生じる可能性があった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２１４３７号公報
【特許文献２】
特開平１１−２７３６３８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、注液口に封口部材を装着して封口した密閉型電池の製造方法において、注液時に注液口周辺に付着した電解液によって封口不良が生じることがない密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、密閉型電池の製造方法において、電池缶壁面もしくは電池ヘッダーに設けた電解液注液口に、第一の封口部材をその上面が電解液注液口の上面よりも下方に位置するように挿入して密閉した後に、電解液注液口およびその周囲を洗浄剤によって洗浄した後に、第二の封口部材を電解液注液口に挿入して封口した密閉型電池の製造方法である。
また、第二の封口部材を電解液注液口に挿入した後に、第二の封口部材と電池缶壁面もしくは電池ヘッダーとの会合部をレーザー溶接した前記の密閉型電池の製造方法である。
このように、電解液注液口に第一の封口部材を挿入した後に、付着した電解液を洗浄剤によって洗浄すると、電解液注液口およびその周辺部に付着した電解液を確実に除去することが可能となり、また電解液注液口には、第一の封口部材が挿入されて封口されているので、短時間の電解液注液口の洗浄時には、電池内部に洗浄液が進入する可能性もなく、電池性能に悪影響を及ぼすこともない。
【００１１】
また、封口部に電解液の残渣等の異物が存在せず、清浄化される結果、第二の封口部材として、金属材料以外にも固体状の合成樹脂材料を挿入した後に、接着剤によって接合したり、流動性がある合成樹脂組成物を第二の封口部材として充填した場合にも確実な封口を形成することが可能となる。
【００１２】
また、第二の封口部材として金属材料を用いると共に、第二の封口部材と電池缶壁面あるいは電池ヘッダーとの会合部にレーザーを照射してレーザー溶接によって融着して封口した場合にも、封口部に電解液のレーザー照射による分解生成物が存在しないので確実な封口が可能となる。
また、洗浄剤として電解液を構成する溶媒を使用した前記の密閉型電池の製造方法である。
このように、洗浄剤として電解液の溶媒を使用した場合には、電解液との親和性が大きく電解液の溶解除去を確実なものとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、電池缶の缶壁面、もしくは電池缶の開口部に装着する電池ヘッダーに設けた電解液注液口に、封口部材を挿入して電解液注液口を封口した密閉型電池において、封口部の不良が電解液注液口に付着した電解液や電解液分解生成物によって生じることを見出したものである。また、電解液注液口およびその周辺部に付着した電解液を洗浄によって確実に洗浄除去することによって封口不良が生じることがない密閉型電池を製造することが可能であることを見出したものである。
【００１４】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の密閉型電池の製造方法によって製造した電池の一例を説明する図である。
図１（Ａ）は、密閉型電池を説明する斜視図である。図１（Ｂ）は、密閉型電池を上部からみた平面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）において、電解液注液口部分をＡ−Ａ’線で切断した断面を示す図である。
本発明の密閉型電池１は、電池缶２内に電池要素を収納した後に、電池缶２の開口部に電池ヘッダー３を装着したものであり、電池ヘッダー３は中央部に電極端子４を有するとともに、電解液注液口５を有している。
【００１５】
電解液注液口５には、第一の封口部材６、および第二の封口部材７が挿入されており、第２の封口部材７と電池ヘッダー３の会合部には、レーザー照射によって溶解して封口した融着部８が形成されている。
第一の封口部材６には、リチウムイオン電池のように非水溶媒電解液を用いた場合には電解液に対して耐食性が大きな、ポリオレフィン、オレフィンゴム等を用いることができる。また、第一の封口部材６には、電解液注液口に挿入した場合には、上部に凹部９が形成されたものを用いることが好ましい。
【００１６】
このように第一の封口部材６に凹部９を形成した場合には、電解液注液口に第一の封口部材６を挿入した場合には、第一の封口部材の上部に、第二の封口部材７の先端部を受け入れる凹部９が形成されるので、第二の封口部材７を深く挿入することができるので、第二の封口部材による封口特性を良好なものとすることができる。
【００１７】
図２は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図であり、電池ヘッダーに設けた注液口部を切断した縦断面図である。
図２（Ａ）に示すように、電池ヘッダー３に設けた電解液注液口５に電解液１０が注液される。電解液の注液時には、電解液が電解液注液口、あるいはその周辺部への電解液の付着を避けることは困難であった。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、電解液注液口５にはポリオレフィン、オレフィンゴム等の弾性材料で形成された第一の封口部材６が挿入される。また、図２（Ｃ）に示すように、第一の封口部材は所定の深さまで押圧されて第一の封口部材と電池ヘッダーの上面との間には空間が形成される。
【００１８】
次いで、図２（Ｄ）に示すように、電解液注液口５が第一の封口部材６で封口された密閉型電池の電解液注液口５およびその周辺部は、洗浄手段１１から供給される洗浄剤によって洗浄されて、電解液が除去される。洗浄剤には、電解液を形成している溶媒を使用することが好ましい。
【００１９】
次いで、洗浄に使用した液体をエアブロー等によって充分に乾燥して除去した後に、図２（Ｅ）に示すように、第二の封口部材７を挿入する。第二の封口部材７の先端部は、電解液注液口に挿入した状態で先に挿入した第一の封口部材６の上部の凹部９に装着されるような形状とすることが好ましい。
更に、図２（Ｆ）に示すように、第二の封口部材７と電池ヘッダー３との会合部にレーザー１２を照射して融着部８を形成して封口を行うことができる。
【００２０】
また、洗浄工程についてより詳しく説明すると、第一の封口部材を挿入して封口した後に、電池を１個ずつ、あるいは多数個をまとめて、電池を保持具で保持して洗浄液槽へ浸漬、金属製の下部が網状部材で形成された液切りの容易な容器に収納して洗浄液槽へ浸漬、洗浄すべき注液口部への洗浄液の噴射、注液口部にブラシ等の洗浄器具の適用等の少なくとも一つによって洗浄することができる。洗浄の後には、自然乾燥、乾燥気体の噴射等によって乾燥することができる。
【００２１】
図３は、本発明の他の実施例を説明する図である。
図３（Ａ）は、電解液注液口５に封口用の金属球１３を装着してレーザー溶接によって封口する例を説明する図であり、図２で示したように、第二の封口部材として電解液注液口５に内壁面に密着する封口部材を挿入して封口されるものに限らず、球状、棒状等の金属片を装着してレーザー溶接によって融着部８を形成して封口を行っても良い。
また、図３（Ｂ）は、第二の封口部材として、合成樹脂組成物等から成る合成樹脂組成物系封口部材１４を用いたものである。本発明の密閉型電池の製造方法においては、電解液注液口に電解液の残渣等が存在しておらず清浄な表面状態であるので、エポキシ系接着剤、合成ゴム系接着剤等の接着性物質を使用することができる。なかでも、金属との接合特性が良好なエポキシ系接着剤を用いることが好ましい。
【００２２】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示し、本発明を説明する。
実施例１
幅３０ｍｍ、高さ４６ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミニウム製のリチウムイオン電池の電池缶に直径１．０ｍｍの注液口を形成し、溶媒としてジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とエチレンカーボネート（ＥＣ）を５：３（容量比）で混合した混合溶媒を使用し、六フッ化リン酸リチウムを電解質とした電解液を注液口から注液した。
注液の後に直径１．０５ｍｍ、長さ１ｍｍのポリプロピレン製の第一の液口栓をその上部が注液口面よりも下部に位置するように注液口に挿入し封口した後に、ジエチルカーボネート中に浸漬したのちに、エアーブローによって乾燥した。
次いで、直径１．１ｍｍ、長さ０．８ｍｍのアルミニウム製の第二の液口栓を圧入してレーザー溶接を行った。
作製した４００個のリチウムイオン電池について、レーザー溶接による封口部のピンホールの形成の有無を確認したところ、ピンホールが生じたものはなかった。
【００２３】
比較例１
電解液の注液後に、注液口をジエチルカーボネートで洗浄した後に、直径１．１ｍｍ、長さ０．８ｍｍのアルミニウム製の液口栓を圧入してレーザー溶接を行った点を除き実施例１と同様にしてリチウムイオン電池を作製した。作製した２００個の電池について封口部のピンホールの確認をしたところ、４個についてピンホールが生じていた。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の密閉型電池の製造方法では、電解液注液口に第一の封口部材を装着して封口した後に電解液注液口およびその周辺部を洗浄して電解液の残渣等を取り除いた後に第二の封口部材によって封口したので、第二の封口部材による封口の際には、電解液注液口およびその周辺部には電解液の残渣は付着していないので、確実な封口が可能となり、信頼性が高い密閉型電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池の製造方法によって製造した電池の一例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施例を説明する図である。
【図４】図４は、従来の電解液注液および封口工程を説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉型電池、２…電池缶、３…電池ヘッダー、４…電極端子、５…電解液注液口、６…第一の封口部材、７…第二の封口部材、８…融着部、９…凹部、１０…電解液、１１…洗浄手段、１２…レーザー、１３…金属球、１４…合成樹脂組成物系封口部材、１５…液口栓、１６…電解液の噴出

Claims

密閉型電池の製造方法において、電池缶壁面もしくは電池ヘッダーに設けた電解液注液口に、第一の封口部材をその上面が電解液注液口の上面よりも下方に位置するように挿入して封口した後に、電解液注液口およびその周囲を洗浄剤によって洗浄した後に、第二の封口部材を電解液注液口に挿入して封口したことを特徴とする密閉型電池の製造方法。
第二の封口部材を電解液注液口に挿入した後に、第二の封口部材と電池缶壁面もしくは電池ヘッダーとの会合部をレーザー溶接したことを特徴とする請求項１記載の密閉型電池の製造方法。
洗浄剤として電解液を構成する溶媒を使用したことを特徴とする請求項１または２記載の密閉型電池の製造方法。