JP2013171801A

JP2013171801A - 電池の注液口封止方法

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Publication number: JP2013171801A
Application number: JP2012036722A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Yokoyama; 友宏横山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2013-09-02

Abstract

【課題】本発明は、電池の注液口を封止部材により本封止した後のリーク検査を確実に行うことができる電池の注液口封止方法を提供するものである。
【解決手段】電池容器２０内へ電解液を注入するための注液口２２ａが電池容器２０の蓋体２２に形成され、電池容器２０に溶接にて接合される封止部材７０により注液口２２ａが封止される電池１の注液口封止方法であって、封止部材７０により注液口２２ａを閉塞し、封止部材７０の外周と蓋体２２との間を弾性部材により構成される仮封止部材８０にて被覆することにより、注液口２２ａを仮封止する工程と、封止部材７０における仮封止部材８０により仮封止された箇所よりも内周側の箇所を蓋体２２に対して溶接することにより、注液口２２ａを本封止する工程と、注液口２２ａを本封止した後に、仮封止部材８０を除去する工程とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池の注液口を封止部材により本封止した後のリーク検査を確実に行うことができる電池の注液口封止方法に関する。

従来、密閉型電池に構成されるリチウムイオン二次電池などの電池においては、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、前記電池容器に設けられる注液口から電池容器内に電解液を注入した後に、前記注液口を封止する構造が知られている。
前記注液口を封止する構造としては、例えば、密閉型電池の外装缶の電池封口体に形成される注液口に、弾性部材にて構成される栓体を圧入して前記注液口を仮封止するとともに、前記注液口を金属板にて構成される蓋体にて覆って、前記電池封口体における注液口形成部分の周縁部と前記蓋体とを溶接することにより前記注液口を本封止する構成が、特許文献１に開示されている。

また、注液口を封止する構造としては、図４に示すように、封止栓１６０および封口板１７０を用いて、電池容器１２０に形成される注液口１２１を封止するように構成したものがある。
注液口１２１は電池容器１２０の一面（例えば上面）を貫通する孔であり、電池容器１２０の内部側に位置する小径部１２１ａと外部側に位置する大径部１２１ｂとを備えている。封止栓１６０は、弾性を有する樹脂部材等により構成されており、注液口１２１の小径部１２１ａに圧入可能に構成されている。封口板１７０は、注液口１２１の大径部１２１ｂと略同径の金属板により構成されており、大径部１２１ｂに嵌合可能に構成されている。

そして、注液口１２１を封止する際には、まず電池容器１２０の内部が減圧された状態で注液口１２１の小径部１２１ａに封止栓１６０を圧入して、注液口１２１を仮封止する。これにより、電池容器１２０内の減圧状態が維持される。
次に、注液口１２１の大径部１２１ｂに封口板１７０を嵌合して、大径部１２１ｂと封口板１７０との境界部を全周にわたって溶接する。これにより、封口板１７０と大径部１２１ｂの周縁部とが全周にわたって接続され、注液口１２１が本封止される。
封口板１７０により本封止された注液口１２１においては、注液口１２１の大径部１２１ｂと封口板１７０との溶接部に欠陥がなく完全に封止されているか否かを確認するために、前記溶接部におけるリーク箇所の有無を検査するリーク検査を行うことが望ましい。

しかし、封口板１７０と注液口１２１の大径部１２１ｂとの溶接による接合は、封止栓１６０が注液口１２１の小径部１２１ａに圧入されたままの状態で行われるため、注液口１２１の本封止後も、注液口１２１の小径部１２１ａが封止栓１６０により密封された状態となっている。
封止栓１６０は、注液口１２１における封口板１７０よりも内側に位置していて、封口板１７０の溶接後に取り出すことはできないため、注液口１２１の大径部１２１ｂと封口板１７０との溶接状態をリーク検査により確認することが困難であった。
特許文献１に記載の密閉型電池においても同様に、注液口に圧入される栓体の存在により、溶接により注液口を封止する蓋体のリーク検査を行うことが困難であった。

特開２０１１−２１０６９１号公報

そこで、本発明においては、電池の注液口を封止部材により本封止した後のリーク検査を確実に行うことができる電池の注液口封止方法を提供するものである。

上記課題を解決する電池の注液口封止方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、電池容器内へ電解液を注入するための注液口が前記電池容器に形成され、前記電池容器に溶接にて接合される封止部材により前記注液口が封止される電池の注液口封止方法であって、前記封止部材により前記注液口を閉塞し、前記封止部材の外周と前記電池容器との間を弾性部材により構成される仮封止部材にて被覆することにより、前記注液口を仮封止する工程と、前記封止部材における前記仮封止部材により仮封止された箇所よりも内周側の箇所を前記電池容器に対して溶接することにより、前記注液口を本封止する工程と、前記注液口を本封止した後に、前記仮封止部材を除去する工程と、を備える。
これにより、封止部材による注液口の本封止後に、仮封止部材を容易に除去して、注液口の封止部材による封止箇所のリーク検査を確実に行うことが可能となっている。

また、請求項２記載の如く、前記封止部材における溶接部となる部分は、他の部分よりも薄肉に形成され、前記電池容器における溶接部となる部分には、前記封止部材の薄肉部に対応する突起部が形成される。
これにより、封止部材の電池容器に対する接合を透過溶接により行う場合、当該溶接箇所における封止部材および電池容器の溶け込みを向上することができる。

本発明によれば、封止部材による注液口の本封止後に、仮封止部材を容易に除去して、注液口の封止部材による封止箇所のリーク検査を確実に行うことが可能となる。

本発明に係る注液口封止方法により注液口が封止される非水電解液二次電池を示す側面図である。注液口を本封止する封止部材および仮封止する仮封止部材を示す図である。注液口封止方法の手順を示す図である。従来の注液口の封止構造を示す側面断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１に示すように、本発明に係る注液口封止方法により注液口２２ａが封止される電池である非水電解液二次電池１は、正極３１および負極３２、ならびに正極３１と負極３２との間に介装されるセパレータを巻回してなる電極体３０を、電解液とともに電池容器２０内に封入した密閉型電池に構成されている。

正極３１は、集電体の両面に正極合材層を形成して構成されており、正極活物質、導電材、および結着材（バインダ）等の電極材料を、溶媒とともに混練機にて混練して得られた正極合材ペーストを、正極用の集電体に塗布して乾燥させることによって製造される。また、負極３２は、集電体の両面に負極合材層を形成して構成されており、負極活物質や増粘剤や結着材等の電極材料を混練機にて混練して得られた負極合材ペーストを、負極用の集電体に塗布して乾燥させることにより製造される。

電池容器２０は、一面（上面）が開口した有底角筒形状の容器本体２１と、平板状に形成され容器本体２１の開口部を閉塞する蓋体２２とで構成され、蓋体２２の長手方向一端部（図１における左端部）には正極端子４１が設けられ、蓋体２２の長手方向他端部（図１における右端部）には負極端子４２が設けられている。
正極端子４１は、正極側集電端子５１を介して正極３１と接続されており、負極端子４２は、負極側集電端子５２を介して負極３２と接続されている。

蓋体２２における正極端子４１と負極端子４２との間には、蓋体２２を貫通する注液口２２ａが開口している。注液口２２ａは、蓋体２２に組み付けられた巻回体３０を容器本体２１内に収容し、容器本体２１の開口部に蓋体２２を嵌合して、蓋体２２と容器本体２１とを溶接により接合した後に、容器本体２１内に電解液を注入する際に用いられる開口である。
注液口２２ａは、容器本体２１内に電解液を注入した後に、封止部材７０により封止される。

図２に示すように、封止部材７０は、注液口２２ａよりも大径の円板形状に形成され、アルミニウム等の金属部材にて構成されている。
封止部材７０の下面（注液口２２ａを封止する際に蓋体２２と対向する側の面）には、凹溝７１が形成されている。凹溝７１は、封止部材７０の円板形状と同心の円環状に形成されており、その断面形状はＶ溝形状となっている。
封止部材７０における凹溝７１が形成されている部分は、他部よりも薄肉となっている。つまり、封止部材７０における凹溝７１が形成された部分の厚みは、他部の厚みよりも薄くなっている。

蓋体２２における、注液口２２ａの外周部には突起部２２ｂが形成されている。突起部２２ｂは、注液口２２ａと同心の円環状に形成されており、その断面形状は三角形状に形成されている。
突起部２２ｂは、封止部材７０の凹溝７１に対応する大きさ・形状に形成されており、封止部材７０により注液口２２ａを封止する際に、封止部材７０の凹溝７１と蓋体２２の突起部２２ｂとが嵌合可能となっている。

次に、注液口２２ａの封止部材７０による封止方法について説明する。
封止部材７０により注液口２２ａを封止する際には、まず封止部材７０を、電池容器２０の外側から蓋体２２における注液口２２ａの開口部分に当接させて注液口２２ａを閉塞することにより、注液口２２ａの仮封止を行う。

この場合、図２に示すように、封止部材７０の外周部に環状の仮封止部材８０を嵌装した状態で注液口２２ａの閉塞を行う。仮封止部材８０は、弾性を有する樹脂部材やゴム部材により構成されており、その内径は封止部材７０の外径よりも若干小さく形成されている。
従って、仮封止部材８０を封止部材７０の外周に嵌装することが可能であるとともに、封止部材７０に嵌合した際に、仮封止部材８０の内周面と封止部材７０の外周面とが圧着することとなる。

また、図２に示すように、注液口２２ａを閉塞する前の状態の封止部材７０に対して嵌合された仮封止部材８０は、その下端部が、封止部材７０の下面側に若干の所定寸法ｄだけ突出している。
従って、図３（ａ）に示すように、封止部材７０を蓋体２２における注液口２２ａの開口部分に当接させた状態では、仮封止部材８０の下端部が蓋体２２における注液口２２ａの周縁部に圧着することとなる。

このように、外周に仮封止部材８０が嵌装された封止部材７０を蓋体２２における注液口２２ａの開口部分に当接させることで、仮封止部材８０が封止部材７０の外周面から蓋体２２における注液口２２ａの周縁部にかけて圧着することとなり、仮封止部材８０により注液口２２ａがシールされる。

注液口２２ａを仮封止部材８０により仮封止するときには、電池容器２０内を減圧状態としたうえで仮封止が行われるが、注液口２２ａが仮封止部材８０によりシールされるので、仮封止後は電池容器２０内の減圧状態が維持される。
また、封止部材７０により注液口２２ａを閉塞するときには、封止部材７０の凹溝７１と蓋部２２の突起部２２ｂとの位置を合わせて、封止部材７０を蓋体２２に当接させるので、注液口２２ａが仮封止された状態では、封止部材７０の凹溝７１と蓋部２２の突起部２２ｂとが嵌合している。
このように、封止部材７０および蓋部２２に、それぞれ互いに嵌合可能な凹溝７１および突起部２２ｂを形成することで、封止部材７０により注液口２２ａを閉塞する際の、封止部材７０の蓋部２２に対する位置決めが容易となっている。

なお、本実施形態では、仮封止部材８０が嵌装された状態の封止部材７０により注液口２２ａを閉塞することにより仮封止を行っているが、これに限るものではなく、仮封止部材８０を嵌装していない状態の封止部材７０を蓋体２２における注液口２２ａの開口部分に当接させ、その後仮封止部材８０を封止部材７０の外周部に嵌装して、注液口２２ａのシールを行うように構成することもできる。

図３（ｂ）に示すように、封止部材７０および仮封止部材８０により注液口２２ａを仮封止した後は、溶接により封止部材７０と蓋体２２とを接合して、封止部材７０により注液口２２ａを本封止する。
溶接は、封止部材７０の外方から、封止部材７０の凹溝７１が形成された部分に沿ってレーザを照射して行う。凹溝７１は、封止部材７０の外周縁部よりも内周側の箇所に全周にわたって形成されているため、封止部材７０と蓋体２２に対するレーザ溶接は、封止部材７０における仮封止部材８０により仮封止された箇所よりも内周側の箇所、かつ注液口２２ａの周縁よりも外周側の箇所において全周にわたって行われることとなる。
このように、封止部材７０と蓋体２２とが溶接により接合されることで、封止部材７０により注液口２２ａが本封止されることとなる。

封止部材７０の蓋体２２に対する溶接は透過溶接とされ、封止部材７０の凹溝７１が形成された部分、および凹溝７１に嵌合する蓋体２２の突起部２２ｂが形成された部分の両方が溶融されて溶接部となり、封止部材７０と蓋体２２とを確実に接合している。
また、封止部材７０および蓋体２２における透過溶接を行う箇所に、それぞれ凹溝７１および突起部２２ｂを形成することで、当該溶接箇所における封止部材７０および蓋体２２の溶け込み向上が図られている。
さらに、電池容器２０の内部は仮封止部材８０により減圧状態に保持されているため、封止部材７０と蓋体２２との溶接は大気圧下で行うことが可能となっている。

図３（ｃ）に示すように、封止部材７０による注液口２２ａの本封止を行った後は、封止部材７０に嵌装されている仮封止部材８０を除去する。
仮封止部材８０を封止部材７０から取り外して除去することで、仮封止部材８０による注液口２２ａの仮封止（シール）状態が解除され、注液口２２ａは、蓋体２２に溶接によって接合された封止部材７０によってのみ封止された状態となる。

仮封止部材８０を除去した後に、封止部材７０による注液口２２ａの封止状態を確認するため、リーク検査が行われる。
リーク検査を行うときには、注液口２２ａを仮封止していた仮封止部材８０は除去されていて、注液口２２ａは封止部材７０のみによって封止された状態となっているので、リーク検査により、封止部材７０による注液口２２ａの封止状態、即ち封止部材７０の蓋体２２に対する溶接状態の良否を確実に検査することが可能である。

このように、本実施形態においては、仮封止部材８０を、注液口の本封止を行う封止部材７０の外側（より詳しくは、封止部材７０による注液口２２ａの封止箇所となる溶接箇所の外側）に配置して注液口２２ａの仮封止を行うように構成しているので、封止部材７０による注液口２２ａの本封止後に、仮封止部材８０を容易に除去して、注液口２２ａの封止部材７０による封止箇所のリーク検査を確実に行うことが可能となっている。

１非水電解液二次電池
２０電池容器
２１容器本体
２２蓋体
２２ａ注液口
２２ｂ突起部
３０電極体
７０封止部材
７１凹溝
８０仮封止部材

Claims

電池容器内へ電解液を注入するための注液口が前記電池容器に形成され、前記電池容器に溶接にて接合される封止部材により前記注液口が封止される電池の注液口封止方法であって、
前記封止部材により前記注液口を閉塞し、前記封止部材の外周と前記電池容器との間を弾性部材により構成される仮封止部材にて被覆することにより、前記注液口を仮封止する工程と、
前記封止部材における前記仮封止部材により仮封止された箇所よりも内周側の箇所を前記電池容器に対して溶接することにより、前記注液口を本封止する工程と、
前記注液口を本封止した後に、前記仮封止部材を除去する工程と、
を備えることを特徴とする電池の注液口封止方法。
前記封止部材における溶接部となる部分は、他の部分よりも薄肉に形成され、
前記電池容器における溶接部となる部分には、前記封止部材の薄肉部に対応する突起部が形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池の注液口封止方法。