JP2014077674A - Leak inspection method for current shut-off valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流遮断弁のリーク検査を行う電流遮断弁のリーク検査方法に関する。 The present invention relates to a leakage check method for a current cutoff valve that performs a leakage check for a current cutoff valve.
従来から、リチウムイオン電池等の密閉型電池には、外装内の内圧が所定レベルを超えたことを検知して電流を遮断する電流遮断弁を具備するものがある。
電流遮断弁は、外装の電池ケースを封止する封口体に設置される。電流遮断弁には外装の外側と内側とを連通する貫通孔が形成されており、貫通孔の一端側に反転板の外周縁部を溶接によって接合するとともに、反転板の中央部に集電体を溶接によって接合することで電流遮断弁が構成される。貫通孔の一端側は、反転板の外周縁部を全周溶接することで密閉状態となる。
外装内の内圧が所定レベルを超えたとき、電流遮断弁は、外装内の内圧と貫通孔内の内圧との圧力差によって反転板を変形させ、集電板の反転板との接合部分を切り離して電流を遮断する。
Conventionally, some sealed batteries such as lithium ion batteries include a current cutoff valve that detects that the internal pressure in the exterior has exceeded a predetermined level and cuts off the current.
The current cutoff valve is installed in a sealing body that seals the battery case of the exterior. The current cutoff valve has a through hole that communicates the outside and the inside of the exterior. The outer peripheral edge of the reversing plate is joined to one end of the through hole by welding, and the current collector is located at the center of the reversing plate Are connected by welding to form a current cutoff valve. One end side of the through hole is hermetically sealed by welding the outer peripheral edge of the reversing plate all around.
When the internal pressure in the exterior exceeds a predetermined level, the current cutoff valve deforms the reversal plate due to the pressure difference between the internal pressure in the exterior and the internal pressure in the through hole, and disconnects the junction between the current collector and the reversal plate. Interrupt the current.
電池の製造工程では、このような電流遮断弁を確実に動作させるために、貫通孔の一端側に反転板の外周縁部を溶接した後で、貫通孔の一端側と反転板との溶接部のリーク検査を行う必要がある。 In the battery manufacturing process, in order to reliably operate such a current cutoff valve, after welding the outer peripheral edge portion of the reversing plate to one end side of the through hole, the welded portion between one end side of the through hole and the reversing plate It is necessary to perform a leak inspection.
特許文献1に開示される技術では、封口体タブ(貫通孔の一端側)に反転板の外周縁部を溶接した後で貫通孔の内側にガスを導入し、封口体タブと反転板との溶接部から漏出したガスの量に基づいて、封口体タブと反転板との溶接部の密閉状態を検査する。
In the technique disclosed in
特許文献1に開示される技術では、封口体タブと反転板との溶接部から漏出したガスの量を測定するため、貫通孔の外側を真空にする必要がある。すなわち、特許文献1では、貫通孔の内側にガスを導入した後で、貫通孔の他端側(反転板が溶接される側と反対側)をシールし、封口体をチャンバーに入れて、チャンバーを真空にする必要がある。
この場合には、封口体を入れられる程度に大きなチャンバーを真空にする必要がある。
In the technique disclosed in
In this case, it is necessary to evacuate the chamber large enough to contain the sealing body.
つまり、特許文献1に開示される技術では、大きな容積の空間に対して真空処理を行う必要があって、真空処理を行う時間が長くなってしまうため、リーク検査に時間がかかってしまう。このため、特許文献1では、リーク検査を行う設備の設置台数が増加してしまい、その結果、密閉型電池の生産コストが増大してしまう。
That is, in the technique disclosed in
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、短時間でリーク検査を行うことができる電流遮断弁のリーク検査方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a leakage check method for a current cutoff valve capable of performing a leak check in a short time.
請求項1においては、電池の外装の内側と外側とを連通する貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔の一端側に反転板が取り付けられる電流遮断弁の、前記貫通孔の一端側のリーク検査を行う電流遮断弁のリーク検査方法であって、前記貫通孔の他端側より前記反転板を固定する固定部材を挿入するとともに、前記貫通孔の他端側を覆って密閉空間を形成し、前記密閉空間に対して真空処理を行うことにより、前記貫通孔の一端側のリーク検査を行う、ものである。
According to
本発明は、短時間でリーク検査を行うことができる、という効果を奏する。 The present invention has an effect that a leak inspection can be performed in a short time.
以下では、本実施形態の電流遮断弁のリーク検査方法について説明する。 Below, the leakage check method of the current cutoff valve of this embodiment will be described.
まず、図1を参照して、電流遮断弁50を具備する電池1の構成について説明する。
なお、本実施形態において、電池1はリチウムイオン電池であるものとするが、これに限定されるものでない。
First, the configuration of the
In addition, in this embodiment, although the
電池1は、外装10、捲回電極体20、負極集電端子30、正極集電端子40、および電流遮断弁50等を具備する。
The
外装10は、電池ケース11および封口板12を有する直方体形状の角型ケースとして構成される。
The
電池ケース11は、上面が開口した有底筒状の角型部材であり、内部に捲回電極体20を収納する。電池ケース11には、電解液が注液される。
The
封口板12は、電池ケース11の開口面に応じた形状を有する平板状の矩形部材であり、電池ケース11の開口面を塞いだ状態で電池ケース11と接合される。
封口板12は、導電性の部材によって形成される外部端子15・16、および樹脂によって形成される絶縁部材17・18を介して、負極端子13および正極端子14を支持する。
The
The
負極端子13および正極端子14の一部は封口板12の表面側(上側)に突出する。
絶縁部材17・18は、外部端子15・16と封口板12との間に介装され、外部端子15・16と封口板12とを電気的に絶縁する。
A part of the
The insulating
捲回電極体20は、それぞれ長尺シート状に形成される負極シートおよび正極シートを、長尺シート状に形成されるセパレータを介して、幅方向を軸方向として捲回して構成される。捲回電極体20は、正極シート、負極シート、およびセパレータを捲回した後でプレス加工が施されて扁平形状に形成される。捲回電極体20は、その軸方向両端部より負極集電体21および正極集電体22がそれぞれ露出する。
The
負極集電端子30は、銅を素材として形成され、封口体12の下方、かつ、電池ケース11の左側に配置される。負極集電端子30には、本体31の左端部より下方に向かって延出する脚部32が形成される。負極集電端子30は、脚部32に負極集電体21が接合され、捲回電極体20と電気的に接続される。
負極端子13は、外部端子15および負極集電端子30を介して、捲回電極体20の負極集電体21と電気的に接続される。
The negative electrode
The
図1および図2に示すように、正極集電端子40は、アルミニウムを素材として形成され、封口体12の下方、かつ、電池ケース11の右側に配置される。正極集電端子40には、本体41の右端部より下方に向かって延出する脚部42が形成される。正極集電端子40は、脚部42に正極集電体22が接合され、捲回電極体20と電気的に接続される。
電流遮断弁50は、このような正極集電端子40と正極端子14との間に介装される。すなわち、正極端子14は、外部端子16、電流遮断弁50、および正極集電端子40を介して、捲回電極体20の正極集電体22と電気的に接続される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the positive electrode
The
次に、図2を用いて、電流遮断弁50の構成について説明する。
Next, the configuration of the
電流遮断弁50は、外装10内の内圧が所定レベルを超えたことを検知して電流を遮断するものである。電流遮断弁50は、リベット51、上側絶縁部材52、反転板53、および下側絶縁部材54を備える。
The
リベット51は、下側の内径寸法および外径寸法が、上側の内径寸法および外径寸法よりも大径に形成される、略円筒形状の部材である。このようなリベット51には、小径部51a、大径部51b、および貫通孔51cが形成される。
The
小径部51aは、リベット51の上側に形成される小径側の部分である。
The
大径部51bは、リベット51の下側に形成される、小径部51aの内径寸法および外径寸法よりも大径に形成される部分である。
The
貫通孔51cは、リベット51の略中央部を上下方向に貫通する平面視略円状の孔である。
The through
リベット51は、外部端子16、絶縁部材18、封口体12、および上側絶縁部材52を、小径部51aと大径部51bとによってかしめることで、外部端子16、絶縁部材18、封口体12、および上側絶縁部材52を一体的に固定する。
これにより、リベット51は、外部端子16と電気的に接続される。
The
Thereby, the
このとき、小径部51aと封口体12との間には、リベット51の径方向に沿って所定の隙間が形成される。また、貫通孔51cは、電池1の外装10の内側と外側とを連通する。
At this time, a predetermined gap is formed between the
すなわち、本実施形態の貫通孔51cは、本発明に係る電流遮断弁に形成される貫通孔として機能する。
That is, the through
上側絶縁部材52は、樹脂を素材として形成され、上方に凹陥する凹陥形状に形成される。上側絶縁部材52は、封口板12とリベット51の大径部51bとの間に介装され、封口板12とリベット51とを電気的に絶縁する。
The upper insulating
反転板53は、アルミニウムを素材として略円板形状に形成される。反転板53の略中央部分には、上面側が凹陥する部分となる凹部53aが形成される。反転板53は、外周縁部が溶接によってリベット51の大径部51bの下端部に接合され、リベット51と電気的に接続される(図2に示す溶接部53b参照)。
The
このとき、反転板53の外周縁部は、全周にわたって隙間なく溶接され、貫通孔51cの下側を密閉状態にする。
これにより、貫通孔51cと外装10の内側とは、反転板53を隔てて別々の空間として形成される(図1参照)。
At this time, the outer peripheral edge portion of the reversing
Thereby, the through-
このように、電流遮断弁50は、貫通孔51cの下側(一端側)に反転板53が取り付けられる。
Thus, the
以下では、反転板53の上側、つまり、貫通孔51c側を「反転板53の内側」と表記する。また、反転板53の下側、つまり、正極集電端子40側を「反転板53の外側」と表記する。
Hereinafter, the upper side of the reversing
反転板53の外側の圧力が反転板53の内側の圧力よりも高くなったとき、反転板53は、加圧方向(反転板53の外側から内側に向かう方向)に沿って反るように変形可能に構成される。
When the pressure outside the reversing
下側絶縁部材54は、樹脂を素材として形成され、中央部分に孔部が形成される円板形状に形成される。下側絶縁部材54の孔部には、反転板53の凹部53aが配置される。
下側絶縁部材54は、リベット51の大径部51bおよび反転板53と、正極集電端子40との間に介装され、リベット51および反転板53の凹部53aを除く部分と、正極集電端子40とを電気的に絶縁する。
The lower insulating
The lower insulating
このような電流遮断弁50を動作させるために、正極集電端子40の本体41には、切欠部43および接続部44が形成される。
正極集電端子40の本体41において、切欠部43および接続部44が形成される部分の厚みは、本体41の他の部分の厚みよりも薄い。
In order to operate such a
In the
切欠部43は、正極集電端子40の本体41の下面において、反転板53の凹部53aよりも外側に対応する部分を、平面視略円状に切り欠いたような形状に形成される溝である。
The
接続部44は、正極集電端子40の本体41において、切欠部43が形成される部分の内周側に対応する部分である。接続部44の中央部には、本体41を上下方向に沿って嵌通する平面視略円状の孔部が形成される。接続部44は、反転板53の凹部53aと溶接によって接合される。
すなわち、正極集電端子40は、接続部44と反転板53の凹部53aとの接触によって、反転板53と電気的に接続される。
The
That is, the positive electrode current collecting
なお、接続部44と反転板53の凹部53aとの接合は、全周にわたって隙間なく溶接されるものではなく、少なくとも一箇所が溶接されている程度のものとしている。
In addition, joining of the
次に、図1および図3を用いて、電流遮断弁50の動作について説明する。
Next, the operation of the
電池1が過充電されることによって電解液中の成分が分解され、外装10の内部には、ガスが発生する。これに伴って反転板53の外側の圧力(外装10内の内圧)が上昇するため、反転板53の内側(貫通孔51cの内側)と外側との間には圧力差が生じる。
When the
仮に、反転板53の外側の圧力が所定レベルを超えた場合、電流遮断弁50は、反転板53の内側と外側との圧力差によって、反転板53を上向きに反るように変形させる。これに伴って、正極集電端子40は、切欠部43にて破断する。
これにより、電流遮断弁50は、過充電を検知して、正極集電端子40の接続部44を本体41から切り離し、反転板53と正極集電端子40との電気的な接続を遮断する。
If the pressure outside the reversing
Thus, the
電流遮断弁のリーク検査方法は、このような電流遮断弁50の動作を確実にするために、リベット51と反転板53との間の密閉状態を検査するものである。すなわち、電流遮断弁のリーク検査方法は、貫通孔51cの一端側(つまり、貫通孔51cの下側に位置するリベット51と反転板53との溶接部53b)のリーク検査を行うものである。
The leak check method for the current cutoff valve is to inspect the sealed state between the
次に、電流遮断弁のリーク検査方法によるリーク検査の手順について説明する。 Next, the procedure of leak inspection by the leak check method for the current cutoff valve will be described.
まず、図4に示すように、電流遮断弁のリーク検査方法では、封口板12に電流遮断弁50を取り付ける。すなわち、電流遮断弁のリーク検査方法では、リベット51によって外部端子16、絶縁部材18、封口体12、および上側絶縁部材52を一体的に固定する。
そして、電流遮断弁のリーク検査方法では、溶接によってリベット51の大径部51bに反転板53の外周縁部を接合する(図4に示す溶接部53b参照)。
First, as shown in FIG. 4, in the leakage check method for a current cutoff valve, a
In the leakage check method for the current cutoff valve, the outer peripheral edge of the reversing
封口板12に電流遮断弁50を取り付けた後で、電流遮断弁のリーク検査方法では、捲回電極体20(図1参照)が収納されていない状態であるとともに、電解液が注液されていない状態の電池ケース(以下、「測定ケース100」と表記する)に、封口板12をセットする。
After the
封口板12をセットした後で、図5に示すように、電流遮断弁のリーク検査方法では、リベット51の貫通孔51cの上側(他端側)より固定部材110を挿入し、固定部材110の下端部を反転板53の凹部53aに当接させる。
After the sealing
固定部材110は、リベット51の貫通孔51cの内径寸法よりも小さな外径寸法に設定される略円柱状の部材である。固定部材110は、リベット51の貫通孔51cに挿入されたとき、上端部がリベット51より上方向に突出する。
The fixing
固定部材110を挿入した後で、図6に示すように、電流遮断弁のリーク検査方法では、貫通孔51cの上側(他端側)をシール材120により覆って、シール材120および反転板53により閉塞された貫通孔51c内の空間を密閉空間Sとして形成する。
そして、電流遮断弁のリーク検査方法では、密閉空間Sに対して真空処理を行う(図6に示す矢印参照)。
After the fixing
In the leakage check method for the current cutoff valve, the sealed space S is subjected to vacuum processing (see the arrow shown in FIG. 6).
このとき、電流遮断弁のリーク検査方法では、例えば、図6に示すようなシール材120およびノズル130を用いて密閉空間Sの形成および密閉空間Sに対する真空処理を行う。
At this time, in the leak check method for the current cutoff valve, for example, the sealed space S is formed and the vacuum treatment is performed on the sealed space S using the sealing
シール材120は、樹脂を素材として形成され、上方に凹陥する凹陥形状に形成される。シール材120の上側には、ノズル130を挿通可能な孔部が形成される。
The sealing
ノズル130は、シール材120の孔部に挿入され、シール材120との間が密閉状態となっている。ノズル130は、配管等を介して減圧ポンプと連通する。
The
電流遮断弁のリーク検査方法では、シール材120の下端部をリベット51の小径部51aの上面に当接させることで、貫通孔51cの上側(他端側)を覆って密閉空間Sを形成する。
このとき、電流遮断弁のリーク検査方法では、固定部材110の上端部にシール材120の底面(窪んだ部分の内側面)を当接させる。
In the leak check method for the current cutoff valve, the lower end portion of the sealing
At this time, in the leak check method for the current cutoff valve, the bottom surface of the sealing material 120 (the inner surface of the recessed portion) is brought into contact with the upper end portion of the fixing
そして、電流遮断弁のリーク検査方法では、前記減圧ポンプを動作させて密閉空間Sの空気を排出することで、密閉空間Sに対して真空処理を行う(図6に示す矢印参照)。 And in the leak check method of the current cutoff valve, the vacuum process is performed on the sealed space S by operating the pressure reducing pump and discharging the air in the sealed space S (see the arrow shown in FIG. 6).
ここで、本実施形態のように密閉空間Sに対して真空処理を行った場合、反転板53の外側の圧力は、反転板53の内側(つまり、密閉空間S側)の圧力と比較して相対的に高くなる。
すなわち、電池1が過充電された場合と同様に、反転板53の外側の圧力は反転板53の内側の圧力よりも高くなる。また、密閉空間Sは真空となるため、反転板53の外側の圧力が所定レベルを超えた場合よりも、反転板53の内側と外側との間の圧力差は大きくなる。
Here, when vacuum processing is performed on the sealed space S as in this embodiment, the pressure outside the reversing
That is, as in the case where the
従って、本実施形態のように密閉空間Sに対して真空処理を行った場合、反転板53は、上向きに反るように変形しようとする。
Therefore, when the vacuum processing is performed on the sealed space S as in the present embodiment, the reversing
そこで、電流遮断弁のリーク検査方法では、真空処理を行う前に固定部材110を貫通孔51cより挿入し、固定部材110の上端部にシール材120の底面を当接させることで、固定部材110によって反転板53を固定している。
これによれば、電流遮断弁のリーク検査方法では、リーク検査時に反転板53が変形することを防止できる。
Therefore, in the leak check method for the current cutoff valve, the fixing
According to this, in the leak check method for the current cutoff valve, the
このように、本実施形態の固定部材110は、本発明に係る反転板を固定する固定部材として機能する。
Thus, the fixing
密閉空間Sに対して真空処理を行った後で、図7に示すように、電流遮断弁のリーク検査方法では、測定ケース100内にガスを注入する(図7に示す矢印H参照)。
本実施形態の電流遮断弁のリーク検査方法では、封口板12に形成される電解液注液孔に、所定のヘリウム供給源と連結されるノズルを挿入し、ノズルよりヘリウムHを噴射する。
このとき、電流遮断弁のリーク検査方法では、引き続きシール材120で貫通孔51cの上側を覆って、密閉空間Sを形成した状態を維持している。また、測定ケース100は、開口面にセットされた封口板12により、少なくとも測定ケース100内に注入したガスが外部に漏れ出さない程度に密閉されている。
After performing vacuum processing on the sealed space S, as shown in FIG. 7, in the leak check method of the current cutoff valve, gas is injected into the measurement case 100 (see arrow H shown in FIG. 7).
In the leak check method for the current cutoff valve of the present embodiment, a nozzle connected to a predetermined helium supply source is inserted into the electrolyte solution injection hole formed in the sealing
At this time, in the leakage check method for the current cutoff valve, the sealing
測定ケース100内にヘリウムHを注入した後で、電流遮断弁のリーク検査方法では、密閉空間Sに流入したヘリウムHを検出する。
このとき、電流遮断弁のリーク検査方法では、例えば、市販のヘリウムリーク検査器を用いて、密閉空間Sに流入したヘリウムHの量を検出する。
そして、電流遮断弁のリーク検査方法では、検出したヘリウムHの量に基づいて、溶接部53bに漏れがないかを判定する。
After injecting helium H into the
At this time, in the leakage check method for the current cutoff valve, for example, the amount of helium H flowing into the sealed space S is detected using a commercially available helium leak checker.
In the leakage check method for the current cutoff valve, it is determined based on the detected amount of helium H whether or not there is a leak in the
このように、電流遮断弁のリーク検査方法は、密閉空間Sに対して真空処理を行うことにより、貫通孔51cの下側(一端側、つまり、溶接部53b)に対してリーク検査を行う。
As described above, the leak check method for the current cutoff valve performs a leak check on the lower side (one end side, that is, the welded
本実施形態の電流遮断弁のリーク検査方法では、密閉空間Sに対して真空処理を行っているため、封口体12を入れられる程度に大きなチャンバー内の空間に対して真空処理を行う場合と比較して、真空にする空間の容積を小さくすることができる(図6および図7参照)。
In the leak check method for the current cutoff valve according to the present embodiment, since the vacuum processing is performed on the sealed space S, it is compared with the case where the vacuum processing is performed on the space in the chamber large enough to contain the sealing
これによれば、電流遮断弁のリーク検査方法は、真空処理を行う時間を短縮できるため、短時間で電流遮断弁50(貫通孔51cの下側)のリーク検査を行うことができる。
従って、電流遮断弁のリーク検査方法は、電流遮断弁50のリーク検査を行う設備の設置台数を減らすことができ、電池1の生産コストを低減できる。
According to this, the leak check method for the current cutoff valve can reduce the time for performing the vacuum processing, so that the leak check for the current cutoff valve 50 (below the through
Therefore, the leak check method for the current cutoff valve can reduce the number of installed equipment for performing the leak check of the
また、前述のように、電流遮断弁のリーク検査方法は、密閉空間Sに対して真空処理を行った場合の、反転板53の内側と外側との圧力差に起因する反転板53の変形を、固定部材110によって防止できる。
従って、電流遮断弁のリーク検査方法は、反転板53の凹部53aに正極集電端子40の本体41を接合した後に電流遮断弁50のリーク検査を行う場合でも、反転板53が変形することなく(つまり、正極集電端子40が切欠部43にて破断することなく)、短時間でリーク検査を行うことができる。
In addition, as described above, the leak check method for the current cutoff valve is the deformation of the reversing
Accordingly, the leak check method for the current cutoff valve is such that the
なお、固定部材110は、リーク検査時に反転板53を固定できる形状であればよく、必ずしも略円柱状の部材である必要はない。
The fixing
本実施形態では、測定ケース100内にヘリウムHを注入したが、これに限定されるものでなく、例えば、水素を注入しても構わない。
In the present embodiment, helium H is injected into the
電流遮断弁50の構成は、本実施形態に限定されるものでない。例えば、電流遮断弁は、正極端子に貫通孔を形成し、正極端子に固定される導電性の部材に反転板の外周縁部が溶接されるような構成であっても構わない。
The configuration of the
1 電池
10 外装
50 電流遮断弁
51c 貫通孔
53 反転板
53b 溶接部(貫通孔の一端側)
110 固定部材
S 密閉空間
DESCRIPTION OF
110 Fixing member S Sealed space
Claims (1)
前記貫通孔の他端側より前記反転板を固定する固定部材を挿入するとともに、前記貫通孔の他端側を覆って密閉空間を形成し、
前記密閉空間に対して真空処理を行うことにより、前記貫通孔の一端側のリーク検査を行う、
電流遮断弁のリーク検査方法。 A current cut-off valve for performing a leak test on one end side of the through-hole of a current cut-off valve in which a through-hole communicating with the inside and outside of the battery exterior is formed and a reversing plate is attached to one end side of the through-hole The leak inspection method of
Inserting a fixing member for fixing the reversing plate from the other end side of the through hole, and forming a sealed space covering the other end side of the through hole,
By performing a vacuum treatment on the sealed space, a leak inspection is performed on one end side of the through hole.
Current check valve leak inspection method.
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