JP2013105678A - Sealed battery and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉型電池及びその製造方法に関し、特に、電池容器の注液孔を封止する技術に関する。 The present invention relates to a sealed battery and a method for manufacturing the same, and particularly to a technique for sealing a liquid injection hole of a battery container.
従来、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の密閉型電池においては、充放電要素(正極、負極、セパレータ等)を電池容器内に収容し、電解液を注液した後に注液孔を封止する構造が知られている。 Conventionally, in a sealed battery such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery, a charging / discharging element (a positive electrode, a negative electrode, a separator, etc.) is accommodated in a battery container, and an injection solution is injected after an electrolyte is injected. A structure for sealing is known.
前記のような密閉型電池を製造する工程では、まず、注液孔を介して電池容器内に電解液を注液した後に、仮封止フィルム(第一封止フィルム)を注液孔の周囲に溶着して注液孔を仮封止する。そして、その状態で初期充電を行って電池を活性化した後、仮封止フィルムに孔を開けて電池容器の内外を連通するガス抜き通路を形成し、活性化処理において発生した電池容器内の余剰ガスを外部に排出する。さらに、内部の電解液が漏れないように電池を密閉するため、電池容器の注液孔を封止フィルム(第二封止フィルム)で封止するのである(例えば、特許文献1を参照)。 In the process of manufacturing the sealed battery as described above, first, an electrolytic solution is injected into the battery container through the injection hole, and then the temporary sealing film (first sealing film) is placed around the injection hole. The liquid injection hole is temporarily sealed by welding. In this state, after initial charging and activating the battery, a hole is formed in the temporary sealing film to form a gas vent passage that communicates the inside and outside of the battery container. Excess gas is discharged to the outside. Furthermore, in order to seal the battery so that the internal electrolyte does not leak, the injection hole of the battery container is sealed with a sealing film (second sealing film) (see, for example, Patent Document 1).
しかし、前記特許文献1に記載の技術は、仮封止フィルムに孔を開ける工程と、仮封止フィルムに開いた孔を封止フィルムで封止する工程とが別工程であり、それぞれを連続して行うことが難しいため、密閉型電池の製造工程が複雑となっていた。つまり、それぞれの工程に別の部材(例えば、仮封止フィルムに孔を開けるための穿孔具と、仮封止フィルムを封止するための封止フィルムなど)が必要であるために製造工程が複雑となる要因となっていた。 However, in the technique described in Patent Document 1, the step of opening a hole in the temporary sealing film and the step of sealing the hole opened in the temporary sealing film with the sealing film are separate steps, and each is continuous. Therefore, the manufacturing process of the sealed battery is complicated. In other words, each process requires a separate process (for example, a punch for making a hole in the temporary sealing film, a sealing film for sealing the temporary sealing film, etc.), and thus the manufacturing process is necessary. It was a complicated factor.
本発明は、上記の状況を鑑み、製造工程を簡易にすることができる、密閉型電池及びその製造方法を提供する。 In view of the above situation, the present invention provides a sealed battery and a method for manufacturing the same, which can simplify the manufacturing process.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、電解液を注液するための注液孔が開口する電池容器と、前記注液孔を仮封止する仮封止部材と、前記注液孔を封止する封止部材と、を備える密閉型電池の製造方法であって、前記仮封止部材は、その軸心部分に連通孔が開口されてその外径が前記注液孔の内径よりも大きく形成された弾性体である筒状部材と、前記連通孔の内径より大径に形成されて前記連通孔にその一端部が挿入可能な棒状部材と、で構成され、前記棒状部材を前記連通孔に挿入するとともに、前記筒状部材を前記注液孔に挿入し、前記仮封止部材を弾性変形させて前記注液孔を仮封止する、仮封止工程と、前記棒状部材を前記連通孔から引抜くことにより、電池容器の内部と外部とを連通させる、連通工程と、前記封止部材で前記注液孔を封止する封止工程と、を備えるのである。 That is, in claim 1, a battery container having a liquid injection hole for injecting an electrolytic solution, a temporary sealing member for temporarily sealing the liquid injection hole, and a seal for sealing the liquid injection hole. A temporary sealing member, wherein the temporary sealing member has a communication hole formed in an axial center portion thereof, and an outer diameter thereof is larger than an inner diameter of the liquid injection hole. A cylindrical member that is an elastic body, and a rod-shaped member that is formed to have a diameter larger than the inner diameter of the communication hole and that can be inserted into the communication hole, and the rod-shaped member is inserted into the communication hole. In addition, the cylindrical member is inserted into the liquid injection hole, the temporary sealing member is elastically deformed to temporarily seal the liquid injection hole, and the rod-shaped member is pulled from the communication hole. By disconnecting, the inside and outside of the battery container are in communication with each other, and the liquid injection hole is sealed with the sealing member. A sealing step of, is provided with a.
請求項2においては、前記筒状部材は、その軸心部分に連通孔が開口されてその外径が前記注液孔の内径よりも大きく形成された本体部と、該本体部の軸心方向における両端部に配置され、その外径が前記注液孔の内径よりも大きく形成されて前記本体部から半径方向外側へと突出するフランジ部と、を備えるものである。 According to a second aspect of the present invention, the cylindrical member includes a main body portion having a communication hole formed in an axial center portion thereof and having an outer diameter larger than an inner diameter of the liquid injection hole, and an axial direction of the main body portion. And a flange portion that has an outer diameter larger than the inner diameter of the liquid injection hole and protrudes radially outward from the main body portion.
請求項3においては、前記棒状部材が樹脂製であるものである。 In Claim 3, the said rod-shaped member is a product made from resin.
請求項4においては、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の密閉型電池の製造方法により製造した密閉型電池である。 A fourth aspect of the present invention is a sealed battery manufactured by the method for manufacturing a sealed battery according to any one of the first to third aspects.
本発明によれば、密閉型電池の製造において、その製造工程を簡易にすることができる。 According to the present invention, the manufacturing process can be simplified in manufacturing a sealed battery.
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
Next, embodiments of the invention will be described.
It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the following examples, but broadly covers the entire scope of the technical idea that the present invention truly intends, as will be apparent from the matters described in the present specification and drawings. It extends.
[電池10]
図1を参照して、本発明に係る電池の一実施形態である電池10の概略構成について説明する。本実施形態の電池10は、密閉型のリチウムイオン二次電池である。なお、本発明が適用される対象はリチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池等の他の密閉型電池についても適用可能である。
[Battery 10]
With reference to FIG. 1, a schematic configuration of a
電池10は、発電要素20と、発電要素20を内部に収納する電池容器である外装30と、外装30から外方に向けて突出する外部端子40・40と、それぞれの外部端子40と外装30との間に介装される絶縁部材50・51と、を具備する。
The
発電要素20は、正極、負極及びセパレータを積層又は巻回してなる電極体に電解液を含浸させたものである。電池10の充放電時に発電要素20内で化学反応が起こる(厳密には、正極と負極との間で電解液を介したイオンの移動が起こる)ことによって電流の流れが発生する。
The
電池容器である外装30は、収納部31と蓋部32を有する角柱型缶である。収納部31は、一面が開口した有底角筒状の部材であり、内部に発電要素20を収納する。蓋部32は、収納部31の開口面に応じた形状を有する平板状の部材であり、収納部31の開口面を塞いだ状態で収納部31と接合される。蓋部32において、後述するように外部端子40・40が挿通される箇所の間には、電解液を注液するための注液孔32bが開口している。
なお、本実施形態の電池10は、外装30が有底の角筒状に形成された角型電池に構成しているが、これに限るものではなく、例えば、外装30が有底の円筒状に形成された円筒型電池に適用することも可能である。
The
In addition, although the
外部端子40・40は、その一部が蓋部32の外側面から電池10の外方に突出した状態で配置される。外部端子40・40は、集電端子45・45を介して発電要素20の正極又は負極に電気的に接続される。外部端子40・40及び集電端子45・45は、発電要素20に蓄えられる電力を外部に取り出す、若しくは、外部からの電力を発電要素20に取り入れる通電経路として機能する。
集電端子45・45は、発電要素20の正極板、負極板と接続されている。集電端子45・45の材料としては、例えば正極側にアルミニウム、負極側に銅を採用することができる。
The
The
それぞれの外部端子40は、その外周面部に固定部材35が嵌装されることにより、絶縁部材50・51を間に介して蓋部32に対して絶縁状態で固定される。絶縁部材50・51の材料としては、高温クリープ特性に優れる材料、つまり、電池10の冷熱サイクルに対する長期の耐クリープ性を有する材料が好ましく、例えばPFA(パーフルオロアルコシキエチレン)等が挙げられる。
Each
外部端子40・40には、電池10の外方側に突出する部位にはねじ転造によりねじ加工が施され、ボルト部が形成される。電池10の実使用時には、このボルト部を用いて外部端子40・40にバスバー、外部装置の接続端子等が締結固定される。締結固定する際、外部端子40・40には締結トルクがかかるとともに、ねじ締結によって軸方向へ外力が付与されるため、外部端子40・40の材料としては、鉄等の高強度材料を採用することが好ましい。
The
[注液孔32b]
次に、図2を参照して、本実施形態に係る電池10の注液孔32b近傍の構成について説明する。注液孔32bは、上記の如く蓋部32において外部端子40・40の間に位置するように開口して形成されている。注液孔32bは、所定の内径を有する貫通孔であり、蓋部32の厚さ方向に蓋部32を貫通する。注液孔32bは、予め発電要素20が収容された外装30の内部に電解液を注液するために用いられる。注液孔32bの上側には、その内径が注液孔32bよりも大きく形成された第一大径部32aと、その内径が第一大径部32aよりもさらに大きく形成された第二大径部32cと、が段階的に形成されている。第二大径部32cは第一大径部32aよりも上側に配置されている。
[
Next, with reference to FIG. 2, a configuration in the vicinity of the
注液孔32bには、注液孔32bを仮封止する仮封止部材60(図4から図6を参照)の構成部材である筒状部材61と、注液孔32bを封止する封止部材71と、が取り付けられる。
仮封止部材60は、図4から図6に示す如く、弾性体(例えば、ゴム体)である筒状部材61と、棒状部材66と、で構成される。
The
As shown in FIGS. 4 to 6, the
筒状部材61は、本体部62とフランジ部63・64とを備えた弾性体であり、弾性変形可能に構成されている。
本体部62は、筒状部材61の軸心部分に連通孔65が開口され、その外径が注液孔32bの内径よりもやや大きく形成される。連通孔65の上部には、上側に向かって拡径するテーパ面65aが形成されている。また、フランジ部63・64は、本体部62の軸心方向における両端部に配置され、その外径が注液孔32bの内径よりも大きく形成され、本体部62の外周面から半径方向外側へと突出するように形成される。上側のフランジ部63は図2に示す如く、第一大径部32aよりもやや小径、かつ、上下幅が小さく形成されている。つまり、フランジ部63は第一大径部32aの内部に完全に収容される大きさに形成されている。
The
The
棒状部材66は、連通孔65の内径より大径に形成され、図5及び図6に示す如く連通孔65にその一端部である下端部が挿入可能である。棒状部材66の挿入側端部(下端部)66aは、その先端にいくに従って縮径して形成されている。本実施形態において、棒状部材66は樹脂製部材として形成されている。
The rod-shaped
封止部材71は、金属製の板状部材であり、第二大径部32cの内径と略同一の径となり、かつ、その上下幅が第二大径部32cと略同一となるように形成される。即ち、封止部材71は第二大径部32cの内部に完全に収容される大きさに形成されている。本実施形態において、封止部材71で注液孔32bを封止する場合は、図2に示す如く封止部材71の周縁部において蓋部32に溶接される。ただし、注液孔32bを封止する態様は本実施形態の構成に限定されるものではなく、他の締結治具などを用いて封止する構成としても差し支えない。
The sealing
[電池10の製造方法]
次に、電池10の製造方法について図3から図7を用いて説明する。なお、以下に記載する電池10の製造方法における各工程は、収納部31内に発電要素20を収容し、収納部31の開口部を蓋部32で閉塞し、収納部31と蓋部32とを接合した後において行われる工程である。
[Method for Manufacturing Battery 10]
Next, a method for manufacturing the
以下の各工程を行う前には、図4中の矢印Aに示す如く、筒状部材61における連通孔65に、棒状部材66の挿入側端部66aを挿入しておく。この際、図5に示す如く、筒状部材61のテーパ面65aと挿入側端部66aとがそれぞれテーパ状に形成されているために互いの接触面積が大きくなる。このため、筒状部材61と棒状部材66との間(連通孔65)を、高い気密性で閉塞することができる。このように、棒状部材66を筒状部材61の連通孔65に挿入することにより、仮封止部材60を構成するのである。
Before performing the following steps, the insertion-
図3中に示すステップS01においては、注液孔32bを介して外装30の内部に電解液を注液する。具体的には、蓋部32に開口形成された注液孔32bを介して電解液を外装30の内部に充填し、電極体である発電要素20に電解液を浸透させるのである。
In step S01 shown in FIG. 3, an electrolytic solution is injected into the exterior 30 through the
所定量の電解液が外装30内に注液された後、図3中に示すステップS02においては、図5中の矢印Bに示す如く、棒状部材66が連通孔65に挿入された状態の仮封止部材60を下方に移動させて蓋部32に近接させて、注液孔32bに挿入する。そして、図6に示す如く、本体部62の外周部を弾性変形させて(縮径させて)注液孔32bを塞ぎ、本体部62の弾性力により仮封止部材60で注液孔32bを仮封止する(仮封止工程)。このとき、フランジ部63が第一大径部32aに当接することで、仮封止部材60が外装30内に抜け落ちることを防止している。
After a predetermined amount of electrolytic solution has been injected into the exterior 30, in step S02 shown in FIG. 3, the
なお、本実施形態においては、棒状部材66を連通孔65に挿入してから仮封止部材60を注液孔32bに挿入する構成としたが、先に筒状部材61を注液孔32bに挿入した後に棒状部材66を連通孔65に挿入する構成とすることも可能である。この場合に、棒状部材66を連通孔65に挿入する際でも、フランジ部63が第一大径部32aに当接することで、仮封止部材60が抜け落ちることを防止できる。
In the present embodiment, the rod-shaped
その後、図3中に示すステップS03においては、初期の充電及び放電のサイクルを反復することにより、電池10の活性化処理を行う。この際、活性化処理によって電池容器である外装30の内部に余剰ガスが発生する。しかし、注液孔32bは前記の如く仮封止部材60で仮封止されているため、余剰ガスが外装30の外部に流出することはない。この際、前記の如く筒状部材61と棒状部材66との間(連通孔65)は、高い気密性で閉塞されているため、連通孔65を通じて余剰ガスが外装30の外部に流出することもない。また、フランジ部64が蓋部32の下面に当接することで、外装30の内部圧力によって仮封止部材60が抜けることを防止している。
Thereafter, in step S03 shown in FIG. 3, the activation process of the
その後、図3中に示すステップS04においては、図6中の矢印Cに示す如く、棒状部材66を連通孔65から引抜く。これにより、電池容器である外装30及び蓋部32の内部と外部とが、連通孔65を介して連通される(連通工程)。これにより、活性化処理において発生した外装30内の余剰ガスが、図7中の破線矢印Gに示す如く外部に排出される。
Thereafter, in step S04 shown in FIG. 3, the rod-shaped
その後、図3中に示すステップS05においては、図7中の矢印Dに示す如く、封止部材71を下方に移動させて第二大径部32cに収容する。そして、図2に示す如く封止部材71の周縁部において蓋部32に溶接して、注液孔32bを封止するのである(封止工程)。こうして、外装30を密閉状態として密閉型の電池10が完成する。
Thereafter, in step S05 shown in FIG. 3, as shown by an arrow D in FIG. 7, the sealing
上記の如く、本実施形態に係る電池10の製造方法において、仮封止部材60は、その軸心部分に連通孔65が開口されてその外径が注液孔32bの内径と略同一に形成された本体部62と、本体部62の軸心方向における両端部にその外径が注液孔32bの内径よりも大きく形成されて半径方向外側へと突出するフランジ部63・64と、を備えた弾性体である筒状部材61と、連通孔65の内径より大径に形成されて連通孔65にその一端部が挿入可能な棒状部材66と、で構成される。
As described above, in the method for manufacturing the
そして、電池10の製造方法は、棒状部材66を連通孔65に挿入し、仮封止部材60で注液孔32bを仮封止する、仮封止工程と、棒状部材66を連通孔65から引抜くことにより、電池容器の内部と外部とを連通させる、連通工程と、封止部材71で注液孔32bを封止する封止工程と、を備えるのである。
And the manufacturing method of the
本実施形態に係る電池10の製造方法によれば、仮封止部材60における弾性体である筒状部材61を弾性変形させて、注液孔32bを閉塞して注液孔32bを仮封止する構成であるため、従来技術と比較して注液孔32bを仮封止するための作業を簡易にすることができる。そして、棒状部材66を連通孔65から引抜くだけで電池容器である外装30及び蓋部32の内部と外部とを連通させることができる。換言すれば、本体部62が弾性変形することにより強い摩擦力で注液孔32bを塞いでいる筒状部材61を取り外す必要がないのである。即ち、電池10の製造方法における工程を簡易にすることができるのである。
According to the manufacturing method of the
また、本実施形態における棒状部材66は樹脂製部材として形成されているため、仮封止工程における金属異物の発生を防止することが可能となる。
In addition, since the rod-shaped
10 電池
30 外装(電池容器)
32 蓋部
32b 注液孔
60 仮封止部材
61 筒状部材
62 本体部
63 フランジ部
64 フランジ部
65 連通孔
66 棒状部材
71 封止部材
10
32
Claims (4)
前記仮封止部材は、その軸心部分に連通孔が開口されてその外径が前記注液孔の内径よりも大きく形成された弾性体である筒状部材と、前記連通孔の内径より大径に形成されて前記連通孔にその一端部が挿入可能な棒状部材と、で構成され、
前記棒状部材を前記連通孔に挿入するとともに、前記筒状部材を前記注液孔に挿入し、前記仮封止部材を弾性変形させて前記注液孔を仮封止する、仮封止工程と、
前記棒状部材を前記連通孔から引抜くことにより、電池容器の内部と外部とを連通させる、連通工程と、
前記封止部材で前記注液孔を封止する封止工程と、を備えることを特徴とする、密閉型電池の製造方法。 A sealed type comprising: a battery container having a liquid injection hole for injecting an electrolytic solution; a temporary sealing member for temporarily sealing the liquid injection hole; and a sealing member for sealing the liquid injection hole. A battery manufacturing method comprising:
The temporary sealing member includes a cylindrical member that is an elastic body having a communication hole opened in an axial center portion thereof and an outer diameter larger than the inner diameter of the liquid injection hole, and a larger diameter than the inner diameter of the communication hole. A rod-shaped member that is formed in a diameter and can be inserted into one end of the communication hole,
A temporary sealing step of inserting the rod-shaped member into the communication hole, inserting the cylindrical member into the liquid injection hole, and elastically deforming the temporary sealing member to temporarily seal the liquid injection hole; ,
A communication step of connecting the inside and the outside of the battery container by pulling out the rod-shaped member from the communication hole;
And a sealing step of sealing the liquid injection hole with the sealing member.
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