JP2005259468A - 電気部品、及び電気部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電解液の注液・流入時間をより短縮することによって、生産性の向上を図ることが可能な電池の製造方法を提供することである。
【解決手段】巻回極板１を、上部の開口したケース５に挿入する第１工程と、巻回極板１に接続されている一方のリード線６と、上部と下部に少なくとも２箇所の空気抜け穴１８、１９が開設され、リード線６に沿って存在する空気抜け通路１７を形成する空気抜け部材７とを、絶縁部１１に設けられている穴１６に通し、上部の空気抜け穴１９が絶縁部１１の上方に、下部の空気抜け穴１８が絶縁部１１の下方に配置されるように、絶縁部１１を巻回極板群１上に載置する第２工程と、絶縁部１１の上方から、絶縁板１１とケース５によって囲まれた空間に、電解液１５を注液する第３工程とを備えた、電気部品の製造方法。
【選択図】 図２

Description

本発明は電気部品、及び電気部品の製造方法に関する。

近年、例えば、リチウムイオン２次電池は携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの携帯電子機器の発達とこれらへの応用展開に伴い、年々高容量化されてきている。そのため、高容量が確保できる極板材料や絶縁シ−ト素材、電解液の開発とともに、高い信頼性を確保しつつ電池ケース内への極板材料の高充填化、絶縁シート薄膜化をはかるための電池構造の開発が盛んに取り組まれている。

従来の電池の製造方法としては、例えば、特許文献１のリチウム二次電池、その極板の製造法、及び巻取装置、特許文献２の渦巻状電極群巻回方法と装置とそれを用いた電池等に示されている。

以下に従来の電池の極板製造方法について説明する。

連続した長い帯状の正極、負極やセパレータの電極材料を繰り出し軸に装着する。そして、繰り出し軸から電極材料を巻きとる巻芯に至る移送経路に設けた多数の電極材料移送用ローラ装置を介して、方向転換をさせながら巻芯に向けて移送し張力を加えながら電極群の巻回を行ない、ケースに収納する。

この後、電解液を注液し、電池ケース内に収容された前記電極群の正、負極の各材料内に含浸される。このケースの上部開口部には封口板が配されるとともに封口板とケースとの間を絶縁する絶縁ガスケットが配されている。

以下、電池の電解液注液方法について説明する。図１１及び図１２は、従来の電池の製造方法における電解液の注液方法を説明するための図である。

図１１において、１は正極２、負極３、セパレータ４を交互の重ね巻回することによって形成された巻回電極群で、巻回工程を経た後ケース５収納される。６は表面が絶縁性を有するテープ７で被覆され前記正極２に電気的に接続され電気量をケース外に引き出す正極リード線である。又、８は表面が絶縁性を有するテープ９で被覆され前記負極３に電気的に接続され、ケース５の底部に接地されている負極リード線である。巻回極板群１の底部には下部絶縁板１０が、上部には上部絶縁板１１が設置されており、ケース５と電気的絶縁を保っている。

次の工程で図１２に示すようにケース５の上部を周方向に沿って内側に溝１２を加工し、巻回極板群１をケース５内で保持する。その後、正極リード線６の絶縁被覆のない先端部をガスケット１３の付いた封口板１４の底部に電気的に接続する。その後、ケース５の上部に電解液１５を供給すると、電解液１５は溝１２の内側と上部絶縁板１１の隙間及び上部絶縁板１１に設けられた穴１６を伝ってケース５の内部へ流入する。
特開平１１−１７１３８２号公報 特開２００１−２０２９８６号公報

しかしながら、電解液１５は粘度が高く、溝１２の内側と上部絶縁板１１の隙間、上部絶縁板１１に設けられた穴を塞ぐ状態になりケース内部の空気が抜け難い。そのため、電解液がケース内部に入るのに時間がかかり、生産性の低下や電解液の蒸発による材料ロス、又、電解液の注入量が下限以下となるため工程歩留り低下の原因になっていた。又、リチウムイオン二次電池と同様に、コンデンサー等の電気部品を製造する際の電解液の注入工程においても上記課題はあった。

上記従来の課題を考慮して、本発明の目的は、電解液の注液・流入時間をより短縮することによって、生産性の向上、電解液の蒸発量低減による材料ロスの低減、又は、注液量下限以下による不良の低減を図ることが可能な電気部品及び電気部品の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、第１の本発明は、正極及び負極の極板を巻回した巻回極板を、上部の開口したケースに挿入する第１工程と、
前記巻回極板に接続されている一方のリード線と、上部と下部に少なくとも１箇所ずつの空気抜け穴が開設され、前記リード線に沿って存在する空気抜け通路を形成する空気抜け部材とを、絶縁板に設けられている穴に通し、前記上部の空気抜け穴が前記絶縁板の上方に、前記下部の空気抜け穴が前記絶縁板の下方に配置されるように、前記絶縁板を前記巻回極板群上に載置する第２工程と、
前記絶縁板の上方から、前記絶縁板と前記ケースによって囲まれた空間に、電解液を注液する第３工程とを備えた、電気部品の製造方法である。

又、第２の本発明は、前記下部空気抜け穴は、前記絶縁板の近傍に開設されており、前記上部空気抜け穴は、前記リード線の前記巻回極板群と接続されている反対側の端部の近傍に開設されている、第１の本発明の電気部品の製造方法である。

又、第３の本発明は、前記リード線の中に前記空気抜け通路が形成され、前記リード線が 前記空気抜け部材を兼ねている、第１の本発明の電気部品の製造方法である。

又、第４の本発明は、前記空気抜け部材は、前記リード線を覆う絶縁部材であり、前記空気抜け通路は、前記リード線の外壁と、前記絶縁部材の内壁によって形成されている、第１の本発明の電気部品の製造方法である。

又、第５の本発明は、前記空気抜け部材は、前記リード線を覆う絶縁部材であり、前記空気抜け通路は、前記絶縁部材の内壁のみで形成されている、第１の本発明の電気部品の製造方法である。

又、第６の本発明は、前記リード線は、長手方向に溝を有しており、前記空気抜け通路は、前記溝によって形成されている、第４の本発明の電気部品の製造方法である。
又、第７の本発明は、前記溝の形状は、Ｕ字型、Ｌ字型、又はＶ字型である、第６の本発明の電気部品の製造方法である。

又、第８の本発明は、ケースと、前記ケースに収納された、正極及び負極の極板を巻回した巻回極板と、前記巻回極板の上部に載置された絶縁部と、前記巻回極板に接続されている少なくとも２つのリード線と、上部と下部に少なくとも１箇所ずつの空気抜け穴が開設され、前記リード線のうち少なくとも１つに沿って存在する空気抜け通路を形成する空気抜け部材とを備え、前記上部の空気抜け穴は、前記絶縁部の上方に、前記下部の空気抜け穴は、前記絶縁部の下方に配置されている、電気部品である。

本発明によれば、電解液の注液・流入時間の短縮により生産性を向上させることができるとともに、電解液に蒸発量低減による材料ロスの低減、又は注液量下限以下による不良の低減をはかることが可能な電気部品、及びその製造方法を提供することが出来る。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態１について、図１から図５を用いて説明する。

図１〜図４は、本実施の形態１における二次電池の製造方法を説明するための側断面図である。

はじめに、本実施の形態１における二次電池の構成について以下に説明する。

本実施の形態１における二次電池は、図４に示すように正極２、負極３、及びセパレータ４を交互に重ね巻回された、本発明の巻回極板の一例である巻回極板群１と、この巻回極板群１が収納されている、上部に開口部を有するケース５とを備えている。又、電気量をケース５外に引き出す、本発明のリード線の一例である正極リード線６が、巻回極板群１の正極２と電気的に接続されており、負極リード線８が負極３と電気的に接続されている。この負極リード線８は、表面が絶縁性を有するテープ９で被覆されており、ケース５の底部に設置されている。

又、巻回極板群１の下部とケース５の底面の間には、下部絶縁板１０が、巻回極板群１の上部には、本発明の絶縁部の一例である上部絶縁板１１が設置されており、ケース５と電気的絶縁を保っている。

又、上部絶縁板１１の上部周縁には、ケース５の加工により内側に突出した溝１２が形成されており、その溝１２によって上部絶縁板１１が固定されている。ケース５の開口部は、封口板１４によって封止されており、この封口板１４とケース５の間には、ガスケット１３が設置され、電気的絶縁が保たれている。

又、正極リード線６は、表面が絶縁性を有する、本発明の絶縁部材の一例であるテープ７で被覆されており、上部絶縁板１１に開孔されている穴１６を通って、被覆のない先端部が、封口板１４の底部に電気的に接続されている。すなわち、正極リード線６は、巻回極板群１から上方へと延びており、上部絶縁板１１の穴１６を経て封口板１４に接続されている。

又、図５（ａ）は、本実施の形態１における正極リード線６と空気抜け通路１７の側断面図である。又、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡＡ´間の断面図である。図５（ａ）、及び図５（ｂ）に示す様に、テープ７と正極リード線６の間には空隙が設けられており、その空隙が空気抜け通路１７となっている。この空気抜け通路１７は、正極リード線６に沿って形成されており、図１〜図４に示す様に下部に下部空気抜け穴１８が、上部に上部空気抜け穴１９がテープ７に開設されている。この下部空気抜け穴１８は上部絶縁板１１の穴１６よりも下方であり、かつ上部絶縁板１１の近傍に設けられている。又、上部空気抜け穴１９は、封口板１４と接続されている箇所の近傍に設けられている。尚、本発明の空気抜け部材は、例えば本実施の形態１では、空気抜け通路１７を形成するテープ７に相当し、空気抜け通路１７は、テープ７の内側と、正極リード線６の外壁によって形成されている。

又、巻回極板群１が収納されている、ケース５と上部絶縁板１１で覆われている空間には、電解液１５が充填されている。

上記構成の二次電池の製造方法について以下に説明する。

はじめに、図１に示す様に、正極２、負極３、セパレータ４を交互に重ね巻回することによって形成された巻回極板群１がケース５に収納される（本発明の第１工程の一例に相当する。）。次に、正極リード線６と空気抜け通路１７とを穴１６に通し、上部絶縁板１１を巻回極板群１上に載置する（本発明の第２工程の一例に相当する。）。

次に、図２に示す様に、ケース５の上部を周方向に沿って内側に溝１２を加工し、巻回極板群１をケース５内で保持する。この後、正極リード線６の絶縁被覆のない先端部をガスケット１３の付いた封口板１４の底部に電気的に接続する。

次に、ケース５の上部に電解液１５を供給し、溝１２の内側と上部絶縁板１１の隙間及び上部絶縁板１１に設けられた穴１６を伝ってケース５の内部へ流入する（本発明の第３工程の一例に相当する。）。

この際、本発明の実施の形態１においては、図３に示す様に、ケース５と上部絶縁板１１に囲まれた空間の空気が、空気抜け通路１７のケース内部の下部空気抜け穴１８から空気抜け通路１７を通ってケース外の上部空気抜け穴１９へ抜ける。

この後図４に示すようにケース５の上部を封口板１４で封口して工程を完了させる。

上述した様に、ケース５内に流入する電解液の粘度が高くても電解液１５は、溝１２の内側と上部絶縁板１１の隙間及び上部絶縁板１１に設けられた穴１６を伝ってケース５の内部へ流入し、ケース５と上部絶縁板１１で囲まれた空間内の空気は正極リード線６の壁面に沿った空気抜け通路１７を通ってケース外へ抜ける。そのため、電解液１５の粘度が高くても、ケース５と上部絶縁板１１で囲まれた空間内の空気が外部へ抜けるため、効率よく電解液とケース内空気の置換が行われ電解液の注液・流入時間を短縮することができる。

尚、本実施の形態の形態１では、正極リード線６に封口板１４を接続した後に、電解液１５を注液しているが、正極リード線６に封口板１４を接続する前に電解液１５を注液しても良い。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図６を用いて具体例を説明する。本実施の形態２の二次電池は、実施の形態１と基本的構成は同じであるが、空気抜け通路の形状が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明をする。

図６（ａ）は、本発明にかかる本実施の形態２における二次電池の正極リード線と空気抜け通路の側断面図である。又、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢＢ´の断面図である。図６（ａ）、図６（ｂ）に示す様に、本実施の形態２における空気抜け通路２０は、周囲を絶縁性を有するテープ７によって覆われた正極リード線６の中に形成されている。すなわち、正極リード線６は、中空パイプ形状となっている。この場合、図示していないが、上部空気抜け穴１９、及び下部空気抜け穴１８は、テープ７及び正極リード線６を貫通して形成されている。

尚、本発明の空気抜け部材と兼ねているリード線は、例えば、本実施の形態２における正極リード線６に相当する。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図７を用いて具体例を説明する。本実施の形態３の二次電池は、実施の形態１と基本的構成は同じであるが、空気抜け通路の形状が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。

図７（ａ）は、本発明にかかる本実施の形態３における二次電池の正極リード線と空気抜け通路の側断面図である。又、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣＣ´の断面図である。図７（ａ）、図７（ｂ）に示す様に、本実施の形態３における正極リード線６には、正極リード線６の長手方向に断面が台形形状の溝２６が形成されている。又、正極リード線６は、絶縁性を有するテープ７で覆われており、溝２６とテープ７で覆われた空気抜け通路２１が形成されている。

尚、本実施の形態３における空気抜け通路２１は、断面が台形形状であるが、本形状に限らず、例えば直方体、Ｕ字型、Ｖ字型の形状であってもよい。

（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図８を用いて具体例を説明する。本実施の形態４の二次電池は、実施の形態１と基本的構成は同じであるが、空気抜け通路の形状が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。

図８（ａ）は、本発明にかかる本実施の形態４における二次電池の正極リード線と空気抜け通路の側断面図である。又、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤＤ´断面図である。図８（ａ）、図８（ｂ）に示す様に、本実施の形態４における正極リード線６は断面がＬ字型に加工されており、その外周が絶縁性を有するテープ７で覆われている。このＬ字部分とテープ７の間の空間によって、空気抜け通路２２が形成されている。

尚、本実施の形態４ではＬ字型に加工されたリード線を用いたがリード線とそれを被う絶縁性を有するテープで空気抜け穴となる空間が形成できればよく、リード線の加工形状はＵ字やＶ字でもよい。

（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図９を用いて具体例を説明する。本実施の形態５の二次電池は、実施の形態１と基本的構成は同じであるが、空気抜け通路の形状が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。

図９（ａ）は、本発明にかかる実施の形態５における二次電池の正極リード線と空気抜け通路の側断面図である。又、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＥＥ´断面図である。図９（ａ）、図９（ｂ）に示す様に、実質上正極リード線６と接する様に大部分は絶縁性のテープ７によって覆われているが、一部分は正極リード線６の周囲に接しておらず、たるみ部分２４が生じている。たるみ部分２４は、テープ７が正極リード線６から離れ、たるみが生じる箇所を２４ａ、再び正極リード線６と接する箇所を２４ｂとすると、テープ７の位置２４ａと２４ｂの間となる。たるみ部分２４が、正極リード線６に沿って設けられており、空気抜け通路２３を形成している。

尚、本実施の形態５では、正極リード線６に接していない箇所でたるみ部分を形成しているが、図１０に示す様に、テープ７が正極リード線６の周囲全部に接し、たるみ部分を生じさせて、空気抜け通路２５を形成してもよい。これは、上述した２４ａと２４ｂが正極リード線６の外周上で接している状態に相当する。又、本発明における、空気抜け通路は絶縁部材の内壁のみで形成されているとは、例えば、図１０に示す本実施の形態５の空気抜け通路２５がテープ７の内壁のみで形成されている状態に相当する。

尚、本発明における空気抜け通路が形成されている側のリード線とは、実施の形態１〜５における正極リード線６に相当するが、電解液注入側に負極リード線を設けた場合は、負極リード線に沿って空気抜け通路を形成しても良い。

尚、本発明の電気部品として、本実施の形態１〜５では二次電池を例に挙げて、その製造方法について説明しているが、コンデンサー、一次電池等であってもよい。要するに、電解液を注入する電気部品であって、巻回極板からのリード線に沿って空気抜け通路を形成しさえすれば、本発明は適用できる。

本発明の電気部品及びその製造方法は、電解液の注液・流入時間の短縮により生産性を向上させることができるとともに、電解液に蒸発量低減による材料ロスの低減、又は注液量下限以下による不良の低減をはかることが可能な効果を有し、電池、コンデンサーなどの電子部品の製造工程の短縮等の用途に有用である。

本発明にかかる実施の形態１における二次電池の製造方法を説明するための図 本発明にかかる実施の形態１における二次電池の製造方法を説明するための図 本発明にかかる実施の形態１における二次電池の製造方法を説明するための図 本発明にかかる実施の形態１における二次電池の製造方法を説明するための図 （ａ）本発明にかかる実施の形態１における二次電池のリード線と空気抜け通路の側断面図（ｂ）（ａ）に示したリード線と空気抜け通路のＡＡ´間の断面図 （ａ）本発明にかかる実施の形態２における二次電池のリード線と空気抜け通路の側断面図（ｂ）（ａ）に示したリード線と空気抜け通路のＢＢ´間の断面図 （ａ）本発明にかかる実施の形態３における二次電池のリード線と空気抜け通路の側断面図（ｂ）（ａ）に示したリード線と空気抜け通路のＣＣ´間の断面図 （ａ）本発明にかかる実施の形態４における電池のリード線と空気抜け通路の側面図（ｂ）（ａ）に示したリード線と空気抜け通路のＤＤ´間の断面図 （ａ）本発明にかかる実施の形態５における電池のリード線と空気抜け通路の側面図（ｂ）（ａ）に示したリード線と空気抜け通路のＥＥ´間の断面図 本発明にかかる実施の形態５の変形例における電池のリード線と空気抜け通路の断面図 従来の電池の製造方法を説明するための図 従来の電池の製造方法を説明するための図

符号の説明

１ 巻回電極群
２ 正極
３ 負極
４ セパレータ
５ ケース
６ 正極リード線
７ テープ
８ 負極リード線
９ テープ
１０ 下部絶縁板
１１ 上部絶縁板
１２ 溝
１３ ガスケット
１４ 封口板
１５ 電解液
１６ 穴
１７ 空気抜け通路
１８、１９ 空気抜け穴

Claims (8)

1. 正極及び負極の極板を巻回した巻回極板を、上部の開口したケースに挿入する第１工程と、
   前記巻回極板に接続されている一方のリード線と、上部と下部に少なくとも１箇所ずつの空気抜け穴が開設され、前記リード線に沿って存在する空気抜け通路を形成する空気抜け部材とを、絶縁部に設けられている穴に通し、前記上部の空気抜け穴が前記絶縁部の上方に、前記下部の空気抜け穴が前記絶縁部の下方に配置されるように、前記絶縁部を前記巻回極板群上に載置する第２工程と、
   前記絶縁部の上方から、前記絶縁板と前記ケースによって囲まれた空間に、電解液を注液する第３工程とを備えた、電気部品の製造方法。
2. 前記下部空気抜け穴は、前記絶縁部の近傍に開設されており、前記上部空気抜け穴は、 前記リード線の前記巻回極板と接続されている反対側の端部の近傍に開設されている、請求項１記載の電気部品の製造方法。
3. 前記リード線の中に前記空気抜け通路が形成され、前記リード線が前記空気抜け部材を兼ねている、請求項１記載の電気部品の製造方法。
4. 前記空気抜け部材は、前記リード線を覆う絶縁部材であり、前記空気抜け通路は、前記リード線の外壁と、前記絶縁部材の内壁によって形成されている、請求項１記載の電気部品の製造方法。
5. 前記空気抜け部材は、前記リード線を覆う絶縁部材であり、前記空気抜け通路は、前記絶縁部材の内壁のみで形成されている、請求項１記載の電気部品の製造方法。
6. 前記リード線は、長手方向に溝を有しており、前記空気抜け通路は、前記溝によって形成されている、請求項４記載の電気部品の製造方法。
7. 前記溝の形状は、Ｕ字型、Ｌ字型、又はＶ字型である、請求項６記載の電気部品の製造方法。
8. ケースと、
   前記ケースに収納された、正極及び負極の極板を巻回した巻回極板と、
   前記巻回極板の上部に載置された絶縁部と、
   前記巻回極板に接続されている少なくとも２つのリード線と、
   上部と下部に少なくとも１箇所ずつの空気抜け穴が開設され、前記リード線のうち少なくとも１つに沿って存在する空気抜け通路を形成する空気抜け部材とを備え、
   前記上部の空気抜け穴は、前記絶縁部の上方に、前記下部の空気抜け穴は、前記絶縁部の下方に配置されている、電気部品。

Images