JP2013093122A - 電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池100の製造方法は、大気圧Paよりも減圧された内圧Pbとして、電池ケース110を気密に封止する減圧封止工程と、その後、電池100に初期充電を行う初期充電工程とを備える。減圧封止工程は、圧縮具200で電池100のうちケース主壁部110c,110d間を挟んで、電極体主平面120c,120dの全面を押圧して、電極体120をその厚み方向BHに圧縮した状態で行い、初期充電工程は、電池外の部材でケース主壁部110c,110dを押圧することなく行う。
【選択図】図4
Description
このような電池の製造過程において、電池に初期充電を行うと、電解液の一部が分解してガスが発生する。その際、電池(その電極体)が厚み方向に圧縮されていないと、発生したガスの一部が電極体から抜けずに、正負極板間に溜まり易くなる。このガスは、正負極板間内で移動し離合集散を繰り返すため、正負極板間には、ガスが接しているために充電できない部分と、電解液に接していて充電できる部分とが現れ、しかも、これらの部分が移動する。このため、正負極板全体について初期充電するのに時間が長く掛かり、製造コストが高くなる。
従って、初期充電を行う際には、電池外の圧縮具を用いて、電池のうち一対のケース主壁部間を挟んで、その一対のケース内主面で一対の電極体主平面をそれぞれ押圧し、電極体をその厚み方向に圧縮することにより、発生したガスが正負極板間に溜まり難くなるようにしていた。
また、特許文献3には、初期充放電を行うよりも前に、2枚の拘束板で電池を厚み方向に拘束しておき、初期充放電等で電池の膨張を抑制する旨が記載されている(特許文献2の段落(0024)、図2,5等を参照)。
なお、「エージング」とは、所定の充電状態、所定のエージング温度で、所定のエージング時間、電池を安置する処理を指す。
なお、本明細書では、原則として、内圧Pb等を、絶対真空を基準(零点)とした絶対圧ではなく、大気圧を基準(零点)としたゲージ圧で記載する。
また、残りの第3ケース側壁部110e及び第4ケース側壁部110fは、互いに平行に位置し、幅狭で(幅方向CHの寸法が小さく)面積の小さいケース壁部である。
また、ケース蓋部材113のうち、この安全弁113vの近傍には、電解液117を電池ケース110内に注入するために用いられる注液孔113hが、ケース蓋部材113を貫通する形態で設けられている。この注液孔113hは、後述するように、電池ケース110内が大気圧Pa(=0kPa)よりも減圧された状態(負圧状態)で、封止部材115により気密に封止されている。この封止部材115は、電池ケース110の材質と同じ材質(具体的にはアルミニウム)からなる円板状をなし、注液孔113hを電池外部から覆う形態で、ケース蓋部材113に固着(具体的には溶接)されている。
まず、安全弁113v及び注液孔113h等を形成したケース蓋部材113と、通電端子部材151,151と、ボルト153,153とを用意し、これらを射出成形用の金型にセットする。そして、射出成形により絶縁部材155,155を一体的に成形して、ケース蓋部材113に正極端子150及び負極端子160を固設する(図1及び図2参照)。
この圧縮具200は、金属(具体的にはアルミニウム)からなる2枚の拘束板(第1拘束板210及び第2拘束板220)と、これらの拘束板210,220を連結するための4つのボルト231,231,…及びナット233,233,…とを有する。
このエージングは、電池電圧値4.1V(SOC100%に相当)の状態にて、所定のエージング温度(具体的には50℃)で、所定のエージング時間(具体的には15時間)、電池100を安置する。
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。減圧封止工程において、圧縮具200によって電極体主平面(第1,第2電極体主平面)120c,120dに掛かる圧力Poを、0〜150kPaに変えて製造した複数の電池100を用意した。具体的には、電極体主平面120c,120dに掛かる圧力Poを、0kPa、25kPa、50kPa、75kPa、100kPa、125kPaまたは150kPaとした電池100をそれぞれ用意した。そして、各々の電池100について、実施形態と同様に減圧封止工程を行った後、実施形態と同様に充電工程を行った。その際、各電池100について、初期充電を開始してから初期充電が完了するまでの時間をそれぞれ測定した。その結果を図7に示す。
例えば、実施形態では、「電極体」として、各々帯状をなす正極板121及び負極板131をセパレータ141,141を介して互いに重ねて扁平状に捲回してなる扁平状捲回型の電極体120を例示したが、電極体の形態はこれに限られない。例えば、電極体を、各々所定形状(例えば矩形状など)をなす複数の正極板及び複数の負極板をセパレータを介して交互に複数積層してなる積層型としてもよい。
110 電池ケース
110a ケース上壁部
110b ケース下壁部
110c 第1ケース側壁部(ケース主壁部)
110cn 第1ケース内主面(ケース内主面)
110d 第2ケース側壁部(ケース主壁部)
110dn 第2ケース内主面(ケース内主面)
110e 第3ケース側壁部
110f 第4ケース側壁部
111 ケース本体部材
113 ケース蓋部材
120 電極体
120c 第1電極体主平面(電極体主平面)
120d 第2電極体主平面(電極体主平面)
120a 第1半円筒面
120b 第2半円筒面
150 正極端子
160 負極端子
200 圧縮具
210 第1拘束板
220 第2拘束板
BH 厚み方向
CH 幅方向
DH 高さ方向
Claims (3)
- 自身の厚み方向に直交する一対の電極体主平面を有する、扁平状捲回型または積層型の電極体と、
前記電極体を収容し、一対の前記電極体主平面にそれぞれ対向する一対のケース内主面を含む一対のケース主壁部を有する電池ケースと、を備える
電池の製造方法であって、
前記電極体が収容された前記電池ケースの内圧を、大気圧Paよりも減圧された内圧Pbとした上で、前記電池ケースを気密に封止する減圧封止工程と、
前記減圧封止工程の後、前記電池について初期充電を行う初期充電工程と、を備え、
前記減圧封止工程は、
電池外の圧縮具で前記電池のうち一対の前記ケース主壁部間を挟んで、一対の前記ケース内主面で一対の前記電極体主平面の全面を押圧して、前記電極体を前記厚み方向に圧縮した状態で行い、
前記初期充電工程は、
電池外の部材で前記ケース主壁部を押圧することなく、前記電池ケースの内外の気圧差により一対の前記ケース内主面で一対の前記電極体主平面の全面を押圧して、前記電極体を前記厚み方向に圧縮した状態で行う
電池の製造方法。 - 請求項1に記載の電池の製造方法であって、
前記初期充電工程の後、前記電池についてエージングを行うエージング工程を備え、
前記エージング工程は、
電池外の部材で前記ケース主壁部を押圧することなく、前記電池ケースの内外の気圧差により一対の前記ケース内主面で一対の前記電極体主平面の全面を押圧して、前記電極体を前記厚み方向に圧縮した状態で行う
電池の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の電池の製造方法であって、
前記減圧封止工程は、
前記圧縮具により、前記電極体主平面に掛かる圧力Poが75kPa以上となる力で前記電池を挟み、
前記内圧Pbを、大気圧Paを基準としたゲージ圧表記で−75kPa以下とする
電池の製造方法。
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