JP2015072799A - 非水電解質二次電池の製造方法および非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
注液孔を備えた電池ケース、巻回された電極群および非水電解液を備えた非水電解質二次電池の製造方法であって、注液孔の直径は0.1〜5mmであり、電極群の巻回軸と注液孔が配置されている電池ケースの面とが対向しておらず、非水電解液は下記式(1)〜(5)で表される群から選択される少なくとも1種の化合物を含有しており、注液孔を封止する前に充電を行い、熱処理によって注液孔を封止する工程を含むことを特徴とする。
[1.未注液電池の準備]
図1に、本発明に用いる電池の一実施態様を例示する。図1を参照して説明すると、電池10は、大きくは電池ケース本体111、電池ケース蓋体110、電極群140とからなる。
電池ケース本体111は、電極群140を格納するものであり、アルミニウムや鉄などの公知の材料を適宜用いることができる。
電極群140は、正極活物質を含有する長尺の正極と、負極活物質を含有する長尺の負極とをセパレータを介在させて巻回して構成されている。
注液孔の構造は、一般に用いられている構造であれば特に限定されることはないが、孔形成工程の簡便さを考えると、図2に記載されているように電池ケース蓋体110を単純に円形ないし所望の形状にくり抜いた構造であることが好ましい。
正極活物質、負極活物質、セパレータ等の材料は特に限定されるものではなく、当業者に一般に知られた任意の材料を用いることができる。結着剤や導電助剤なども、公知の材料を適宜用いることができる。
例えば、正極の金属箔としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金、負極の金属箔としては、銅または銅合金などを用いることができる。
以上のようにして準備した未注液電池に、注液孔を通して非水電解液を注入する。非水電解液の注入方法に特に制限はなく、一般に知られた任意の方法を用いることができる。
当該非水電解液としては、非水電解質二次電池としての性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。上記非水電解液の有機溶媒には、特に制限はなく、例えば、エチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート等の非水溶媒が挙げられる。通常は複数の有機溶媒を混合して用いる。
本発明の非水電解質二次電池では、これらの有機溶媒と電解質塩とを組み合わせて、非水電解液として使用する。
注液孔から電池ケース内に非水電解液を注入した後、封止前充電を実施する。封止前充電の方法に特に制限はなく、一般に知られた方法を適宜用いることができる。一般的には、非水電解液の全質量の70〜98%の非水電解液を注液孔から注入して、所定の充電深度(SOC)まで所定の充電電流で充電する。その後、注液孔を封止しない状態で電池を静置する。封止前充電の充電深度はSOC20%〜SOC50%が好ましく、充電電流は0.2CA〜0.5CAが好ましい。ここで、SOCとは充電深度を示すパラメータであり、完全放電状態(SOC0%)から完全充電状態(SOC100%)までの間の充電状態を示し、充電電流のCAとは電流値に関するパラメータであり、1.0CAは電池容量を1時間で放電する電流値である。また、封止前充電後、注液孔112からガスを排出ことを目的として、電池を30分以上静置させておくことが好ましい。
すでに述べたとおり、本発明の添加剤にはこれらのガスの発生を抑制する効果がある。発生したガスは、電池ケース中にとどまることなく、封止されていない注液孔から排出される。一方、添加剤によってガスの発生が抑制されているので、ガスが非水電解液等やその分解物を伴って注液孔から噴出したり、気泡がはじけて注液孔の周囲が非水電解液で汚染されたりすることが少ない。
残りの非水電解液を注液孔から注入した後に、注液孔を封口栓で封止する。封止の方法としては、熱処理を用いるものであれば任意の方法を用いることができ、好ましくはレーザー照射が用いられる。
注液孔が電解質や溶媒を含んだ非水電解液やその分解物等で汚染されていると、封口栓と注液孔外周との間の熱伝達性が悪化し、封止不良が増加する。本発明は非水電解液等による注液孔の汚染を防止することによりこの封止不良を減少させることを特徴とするものであり、特に熱処理による封止を用いる際に効果を奏する。
[実施例1]
まず、電池ケースを準備した。電池ケースの基本的な構造は図1の通りである。電極ケース本体はアルミニウムで出来ており、外形が幅148mm、厚み26.5mm、高さ91mmの直方体形状で、電極群が格納される内体積は320cm3である。電極ケース蓋体は、直径1.5mmの注液孔を有し、その構造は図2の通りである。
以上の工程により、実施例1の電池(電池A)を計300個作製した
添加剤である式(1)の化合物を非水電解液の総質量に対して2.0重量%および3.0重量%含有したほかは、電池Aと全く同様にして実施例2の電池(電池B)および実施例3の電池(電池C)を作製した。
式(1)の化合物の代わりに添加剤として式(2)、式(3)、式(4)および式(5)の化合物を用いたほかは、電池Aと全く同様にして実施例4の電池(電池D)、実施例5の電池(電池E)、実施例6の電池(電池F)および実施例7の電池(電池G)を作製した。
添加剤をまったく添加しなかったほかは、電池Aと全く同様にして電池Hを作製した。
式(1)の化合物の代わりに添加剤として下記式(6)の化合物を1.0重量%含有させたほかは、電池Aと全く同様にして電池Iを作製した。
電池A〜Iについて、封止の不良率を評価した。各電池それぞれ300個を10kPa以下で1分以上真空引きして、真空引き前後の重量変化を測定した。重量変化の平均値が0.1g以下であれば「良」、0.1gよりも大きければ「不良」と評価した。
110 蓋部
111 電極外装体
112 注液孔
120 集電体
130 集電体
140 電極群
200 端子部
300 端子部
Claims (3)
- 注液孔を備えた電池ケース、巻回された電極群および非水電解液を備えた非水電解質二次電池の製造方法であって、
前記注液孔の直径は0.1〜5mmであり、
前記電極群の巻回軸と前記注液孔が配置されている電池ケースの面とが対向しておらず、
前記非水電解液は下記式(1)〜式(5)で表される群から選択される少なくとも1種の化合物を含有しており、
前記注液孔を封止する前に充電を行い、熱処理によって前記注液孔を封止する工程を含むことを特徴とする、非水電解質二次電池の製造方法。
- 前記化合物の含有量が、非水電解液の総質量に対して0.05〜2.0質量%である、請求項1に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
- 請求項1または請求項2の製造方法によって製造された非水電解質二次電池。
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