JP2017134987A - Power storage device and method of manufacturing power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解液の注液口を有するケースに電極組立体と電解液が収容された蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a power storage device in which an electrode assembly and an electrolytic solution are housed in a case having a liquid injection port, and a method for manufacturing the power storage device.
リチウムイオン電池等の蓄電装置においては電解液の注液口を有するケースに電極組立体と電解液が収容されている。この蓄電装置の製造の際には、ケースに電極組立体を収納した後に注液口からケース内へ電解液を注入し、注液口を仮封止する。そして、初期充電、エージング等を行った後にケース内で発生したガスを注液口からケース外へ放出し、その後に注液口を本封止する。仮封止の際に、弾性部材における軸部が注液口に挿入され、軸部の凹部にピンを差し込むことで注液口を仮封止する技術が知られている(例えば特許文献1)。 In a power storage device such as a lithium ion battery, an electrode assembly and an electrolytic solution are accommodated in a case having a liquid injection port. In manufacturing this power storage device, after the electrode assembly is housed in the case, an electrolyte is injected from the liquid inlet into the case, and the liquid inlet is temporarily sealed. And after performing initial charge, aging, etc., the gas generated in the case is discharged from the liquid inlet to the outside of the case, and then the liquid inlet is fully sealed. A technique is known in which the shaft portion of the elastic member is inserted into the liquid injection port during temporary sealing, and the liquid injection port is temporarily sealed by inserting a pin into the concave portion of the shaft portion (for example, Patent Document 1). .
ところで、注液口のシール性向上を図りたいという要求がある。
本発明の目的は、より信頼性の高い注液口の封止ができる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供することにある。
By the way, there is a demand to improve the sealing performance of the liquid injection port.
An object of the present invention is to provide a power storage device capable of sealing a liquid injection port with higher reliability and a method for manufacturing the power storage device.
請求項1に記載の発明では、電解液の注液口を有するケースに電極組立体と電解液とが収容された蓄電装置であって、前記注液口を封止する封止栓を具備し、前記封止栓は、弾性部材と、ピン部材とを備え、前記弾性部材は、前記注液口に挿入され、前記ケースの外に開口する凹部を有する軸部、及び、前記ケースの外部において前記軸部の径方向外側に延設しており、かつ前記注液口の周囲で接触する第1フランジ部を有し、前記ピン部材は、前記軸部の凹部に挿入されて前記軸部を拡径して前記軸部の外周面で注液口内面をシールさせる棒部、及び、前記ケースの外部において前記棒部に設けられ前記第1フランジ部よりも広く前記注液口の周囲を覆う第2フランジ部を有し、前記第2フランジ部における前記第1フランジ部よりも外周側の部位が前記ケースとの封着部となっており、前記弾性部材による前記軸部の外周面と注液口内面との第1シール部、及び、前記ピン部材による前記第2フランジ部の外周側の部位での封着による第2シール部を有することを要旨とする。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、シールが、弾性部材による軸部の外周面と注液口内面との第1シール部、及び、ピン部材による第2フランジ部の外周側の部位での封着による第2シール部で行われることにより、より信頼性の高い注液口の封止ができる。
According to invention of
請求項2に記載の発明では、電解液の注液口を有するケースに電極組立体と電解液とが収容された蓄電装置の製造方法であって、凹部が形成された軸部と前記軸部の径方向外側に延設する第1フランジ部を有する弾性部材、及び、棒部と第2フランジ部を有するピン部材を用いて、前記注液口に挿入した前記軸部における前記ケースの外に開口する凹部に前記棒部を挿入して前記軸部を拡径して前記軸部の外周面で注液口内面をシールすることにより前記注液口を仮封止する仮封止工程と、前記仮封止工程後に、前記ピン部材及び前記弾性部材のうち少なくとも前記ピン部材を取り外して前記ケース内のガスをケース外に排出するガス抜き工程と、前記ガス抜き工程後に、前記仮封止工程で用いた前記弾性部材及び前記ピン部材を再度用いて、前記注液口に挿入した前記軸部の凹部に前記棒部を挿入して前記第1フランジ部よりも広く前記注液口の周囲を覆う第2フランジ部における前記第1フランジ部よりも外周側の部位を前記ケースに封着することにより前記注液口を本封止する本封止工程と、を有することを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a power storage device in which an electrode assembly and an electrolytic solution are housed in a case having an electrolyte solution injection port, the shaft portion having a recess and the shaft portion Using the elastic member having the first flange portion extending outward in the radial direction and the pin member having the rod portion and the second flange portion, outside the case in the shaft portion inserted into the liquid injection port A temporary sealing step of temporarily sealing the liquid injection port by inserting the rod portion into the opening recess and expanding the diameter of the shaft portion and sealing the inner surface of the liquid injection port with the outer peripheral surface of the shaft portion; After the temporary sealing step, at least the pin member of the pin member and the elastic member is removed, and a gas venting step for discharging the gas in the case to the outside of the case; after the gas venting step, the temporary sealing step Reuse the elastic member and pin member used in The rod portion is inserted into the concave portion of the shaft portion inserted into the liquid injection port, and the outer peripheral side of the first flange portion in the second flange portion that covers the periphery of the liquid injection port wider than the first flange portion. And a main sealing step of sealing the liquid injection port by sealing the part to the case.
請求項2に記載の発明によれば、シールが、弾性部材による軸部の外周面と注液口内面との間、及び、ピン部材による第2フランジ部の外周側の部位での封着により行われることにより、より信頼性の高い注液口の封止ができる。また、仮封止が、ピン部材の棒部を用いて軸部の外周面と注液口内面とがシール(軸シール)されて行われるとともに、本封止が、第2フランジ部における第1フランジ部よりも外周側の部位がケースと封着されて行われるので、仮封止と本封止を兼ねる部材を用いて容易に仮封止と本封止を行うことができる。
According to invention of
請求項3に記載のように、請求項2に記載の蓄電装置の製造方法において、前記ピン部材は、金属よりなるとよい。
請求項4に記載のように、請求項2または3に記載の蓄電装置の製造方法において、前記ピン部材は、前記ケースと同一材料よりなり、溶接により前記ケースに封着されるとよい。
According to a third aspect of the present invention, in the power storage device manufacturing method according to the second aspect, the pin member may be made of metal.
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing the power storage device according to the second or third aspect, the pin member is made of the same material as the case and is sealed to the case by welding.
本発明によれば、より信頼性の高い注液口の封止ができる。 According to the present invention, it is possible to seal the liquid injection port with higher reliability.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、金属製(本実施形態ではアルミ製)のケース11を備え、ケース11に電極組立体12と電解液(図示せず)が収容されている。ケース11は、有底四角筒状のケース本体13と、ケース本体13に電極組立体12を挿入する開口部を閉塞する矩形平板状の蓋体14とを備える。よって、本実施形態の二次電池10は、その外観が角型をなす角型電池である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a
電極組立体12は、正極電極、負極電極、及び正極電極と負極電極とを絶縁するセパレータを有する。正極電極は、正極金属箔(アルミ箔)の両面に正極活物質を塗布して構成される。負極電極は、負極金属箔(銅箔)の両面に負極活物質を塗布して構成される。そして、電極組立体12は、複数の正極電極と複数の負極電極とを交互に積層するとともに、正極電極と負極電極との間にセパレータを介在した積層構造とされている。
The
電極組立体12には、正極端子15及び負極端子16が電気的に接続されている。正極端子15及び負極端子16の各一部分は、蓋体14からケース11外に露出している。また、正極端子15及び負極端子16には、ケース11から絶縁するためのリング状の絶縁部材17がそれぞれ取り付けられている。
A
ケース11の蓋体14には、ケース11(ケース本体13)内に電解液を注入するための注液口18が穿設されており、その注液口18は封止栓19によって閉塞されている。注液口18は円形をなしている。
The
次に、二次電池10の製造工程について説明する。
図2に示すように、ケース11に電極組立体12を収納する工程が完了した後に、注液口18からケース11内へ電解液を注入する(注液工程)。その後、注液口18を仮封止部材で仮封止する(仮封止工程)。そして、電解液が各極の活物質に浸透した後、ケース11を拘束して初期充電を行う(初期充電工程)。引き続き、二次電池10をエージング温度にまで昇温させた状態で所定時間放置する(エージング工程)。その後、エージング工程においてケース11内で発生したガスを、注液口18からケース11外へ放出する(ガス抜き工程)。そして、注液口18を本封止部材で封止する(本封止工程)。さらに、二次電池10を自己放電する(自己放電工程)。これにより、二次電池10が完成する。
Next, the manufacturing process of the
As shown in FIG. 2, after the process of housing the
二次電池10に具備される封止栓19を、図3に示し、封止栓19により注液口18を封止している。
封止栓19は、弾性部材40と、ピン部材50とを備える。弾性部材40は、ゴム材よりなる。ピン部材50は、金属、具体的にはアルミ材よりなる。
A
The
弾性部材40は、立設される軸部41、及び、軸部41の上端から外径側に突出する第1フランジ部42を有する。軸部41は、有底円筒状をなし、上面に開口する凹部41aを有する。凹部41aはケース11の外に開口する。軸部41は、注液口18に挿入される。第1フランジ部42は、円板状をなし、その径は注液口18の径より大きい。第1フランジ部42は、ケース11の外部において軸部41の径方向外側に延設しており、かつ注液口18の周囲で接触する。
The
ピン部材50は、棒部(ピン)51、及び、棒部51の端部において外径側に突出する第2フランジ部52を有する。棒部51は、円柱状をなしている。棒部51は、軸部41の凹部41aに挿入されて軸部41を拡径して軸部41の外周面で注液口内面をシールさせる。第2フランジ部52は、円板状をなし、その径は第1フランジ部42の径より大きい。第2フランジ部52は、ケース11の外部において棒部51に設けられ、第1フランジ部42よりも広く注液口18の周囲を覆う。つまり、第2フランジ部52は第1フランジ部42よりも外周側において大きくなっている。第1フランジ部42の上に第2フランジ部52を重ねて配置した状態において第1フランジ部42の外周側において第2フランジ部52の外周側の部位53が全周にわたりはみ出る。このはみ出た部位53が本封止の際の溶接部となる。即ち、第2フランジ部52における第1フランジ部42よりも外周側の部位53がケース11との封着部となっている。この部位53は下方に突出する突部となっている。
The
弾性部材40による軸部41の外周面と注液口内面との第1シール部S1、及び、ピン部材50による第2フランジ部52の外周側の部位53での封着による第2シール部S2を有する。
The first seal portion S1 between the outer peripheral surface of the
次に、仮封止工程、ガス抜き工程、本封止工程を詳細に説明しながら本実施形態の作用を説明する。
図4,5に示すように、仮封止工程においては、凹部41aが形成された軸部41と軸部41の径方向外側に延設する第1フランジ部42を有する弾性部材40、及び、棒部51と第2フランジ部52を有するピン部材50を用いる。そして、図4に示すように、注液口18に軸部41を挿入し、図5に示すように、軸部41におけるケース11の外に開口する凹部41aに棒部51を挿入して軸部41を拡径して軸部41の外周面で注液口内面をシールすることにより注液口18を仮封止する。これによりケース11内が気密封止される。
Next, the effect | action of this embodiment is demonstrated, explaining a temporary sealing process, a degassing process, and a main sealing process in detail.
As shown in FIGS. 4 and 5, in the temporary sealing step, the
図6に示すように、ガス抜き工程においては、凹部41aから棒部51を抜いてピン部材50を取り外してケース11内のガスをケース11外に排出する。なお、ガス抜き工程において、ピン部材50に加えて弾性部材40も取り外してケース11内のガスをケース11外に排出してもよい。
As shown in FIG. 6, in the gas venting process, the
図7,8に示すように、本封止工程においては、仮封止工程で用いた弾性部材40及びピン部材50を再度用いる。そして、図7に示すように、注液口18に挿入した軸部41の凹部41aに棒部51を挿入する。このとき、第2フランジ部52は、第1フランジ部42よりも広く注液口18の周囲を覆っている。そして、図8に示すように、第2フランジ部52における第1フランジ部42よりも外周側の部位53をレーザービームの照射により溶接してケース11に封着する。これにより注液口18を本封止する。
As shown in FIGS. 7 and 8, in the main sealing step, the
比較例について説明する。比較例として、注液口の仮封止を弾性部材の軸部の凹部に棒部(ピン)を差し込んで軸部を押し広げることにより行う。ガス抜きの後はこれらの部品を取り外し、別部品であるブラインドリベット(BR)で本封止する。よって、比較例においては、弾性部材、ピン部材、ブラインドリベット(BR)をそれぞれ用意する必要がある。また、比較例においては、弾性部材とピン部材の再利用の管理が困難となる。また、ピン部材が耐久性を考慮し、ステンレス鋼(SUS)製である必要がある。 A comparative example will be described. As a comparative example, the liquid injection port is temporarily sealed by inserting a rod portion (pin) into the recess of the shaft portion of the elastic member and expanding the shaft portion. After degassing, these parts are removed and finally sealed with a blind rivet (BR) which is a separate part. Therefore, in the comparative example, it is necessary to prepare an elastic member, a pin member, and a blind rivet (BR). Moreover, in the comparative example, it becomes difficult to manage the reuse of the elastic member and the pin member. In addition, the pin member needs to be made of stainless steel (SUS) in consideration of durability.
これに対し、本実施形態においては、ピン部材50としてアルミ材を用い、ガス抜き後に仮封止工程で用いた弾性部材40及びピン部材50を戻し、弾性部材40とピン部材50で封着させる。これにより、封止栓19は、仮封止部材と本封止部材を兼ねることができる。
On the other hand, in this embodiment, an aluminum material is used as the
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)電解液の注液口18を有するケース11に電極組立体12と電解液とが収容された蓄電装置としての二次電池10の構成として、注液口18を封止する封止栓19を具備し、封止栓19は、弾性部材40と、ピン部材50とを備える。弾性部材40は、注液口18に挿入され、ケース11の外に開口する凹部41aを有する軸部41、及び、ケース11の外部において軸部41の径方向外側に延設しており、かつ注液口18の周囲で接触する第1フランジ部42を有する。ピン部材50は、軸部41の凹部41aに挿入されて軸部41を拡径して軸部41の外周面で注液口内面をシールさせる棒部51、及び、ケース11の外部において棒部51に設けられ第1フランジ部42よりも広く注液口18の周囲を覆う第2フランジ部52を有する。また、ピン部材50は、第2フランジ部52における第1フランジ部42よりも外周側の部位53がケース11との封着部となっている。弾性部材40による軸部41の外周面と注液口内面との第1シール部S1、及び、ピン部材50による第2フランジ部52の外周側の部位53での封着による第2シール部S2を有する。これにより、シールが、弾性部材40による軸部41の外周面と注液口内面との第1シール部S1、及び、ピン部材50による第2フランジ部52の外周側の部位53での封着による第2シール部S2で行われることにより、より信頼性の高い注液口の封止ができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) As a configuration of the
(2)電解液の注液口18を有するケース11に電極組立体12と電解液とが収容された蓄電装置としての二次電池10の製造方法として、仮封止工程とガス抜き工程と本封止工程とを有する。仮封止工程では、凹部41aが形成された軸部41と軸部41の径方向外側に延設する第1フランジ部42を有する弾性部材40、及び、棒部51と第2フランジ部52を有するピン部材50を用いて、注液口18に挿入した軸部41におけるケース11の外に開口する凹部41aに棒部51を挿入して軸部41を拡径して軸部41の外周面で注液口内面をシールすることにより注液口18を仮封止する。ガス抜き工程では、仮封止工程後に、ピン部材50及び弾性部材40のうち少なくともピン部材50を取り外してケース11内のガスをケース11外に排出する。本封止工程では、ガス抜き工程後に、仮封止工程で用いた弾性部材40及びピン部材50を再度用いる。そして、注液口18に挿入した軸部41の凹部41aに棒部51を挿入して第1フランジ部42よりも広く注液口18の周囲を覆う第2フランジ部52における第1フランジ部42よりも外周側の部位53をケース11に封着することにより注液口18を本封止する。これにより、シールが、弾性部材40による軸部41の外周面と注液口内面との間、及び、ピン部材50による第2フランジ部52の外周側の部位53での封着により行われることにより、より信頼性の高い注液口の封止ができる。また、仮封止が、ピン部材50の棒部51を用いて軸部41の外周面と注液口内面とがシール(軸シール)されて行われるとともに、本封止が、第2フランジ部52における第1フランジ部42よりも外周側の部位53がケース11と封着されて行われるので、仮封止と本封止を兼ねる部材を用いて容易に仮封止と本封止を行うことができる。
(2) As a manufacturing method of the
(3)ピン部材50は、金属よりなるので、ケース11に封着しやすい。
(4)ピン部材50は、ケース11と同一材料よりなり、溶接によりケース11に封着されるので、ケース11に、より封着しやすい。
(3) Since the
(4) Since the
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○図3(a),(b)においては第2フランジ部52の外周側の部位53は下方に突出する突部となっていた。これに代わり図9(a)に示すように、第2フランジ部52の外周側の部位53が下方に突出する突部となっていなくてもよく(平坦面であってもよく)、図9(b)に示すように、第1フランジ部42を圧縮して第2フランジ部52をケース11に接近して配置して溶接してもよい。もしくは、外周側の部位53をケース11に押し付けた状態で溶接してもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
In FIGS. 3A and 3B, the outer
○図3(a),(b)においては第2フランジ部52の外周側の部位53は下方に突出する突部となっていたが、これに代わり図10(a),(b)に示すように、第2フランジ部52の外周側の部位53が下方に突出する突部となっていない平坦面であるとともにケース11側に突部60が形成されていてもよい。
3 (a) and 3 (b), the outer
○図11に示すように、ピン部材50における棒部51の先端面に凹部70を形成するとともに、弾性部材40における凹部41aの底面に、前記凹部70と係合する突起80を形成してもよい。
As shown in FIG. 11, the
○ピン部材50は、アルミ材以外の金属製であってもよく、例えばステンレス製であってもよい。
○ピン部材50は、金属以外にも樹脂製であってもよく、熱溶着にてケース11に封着(密閉封止)してもよい。
The
The
○ケース11は、アルミ製以外の金属製であってもよく、例えばステンレス製であってもよい。
○正極電極及び負極電極は、金属箔の片面に活物質が存在する構造でもよい。
The
The positive electrode and the negative electrode may have a structure in which an active material is present on one side of the metal foil.
○電極組立体12は、積層型に限らず、帯状の正極電極と帯状の負極電極を捲回して層状に積層した捲回型であってもよい。
○二次電池10は角型電池でなくてもよく、筒型電池であってもよい。
The
The
○二次電池10は、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
○蓄電装置としてのキャパシタに適用してもよい。
The
-You may apply to the capacitor as an electrical storage apparatus.
10…二次電池、11…ケース、12…電極組立体、18…注液口、19…封止栓、40…弾性部材、41…軸部、41a…凹部、42…第1フランジ部、50…ピン部材、51…棒部、52…第2フランジ部、53…部位、S1…第1シール部、S2…第2シール部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記注液口を封止する封止栓を具備し、前記封止栓は、弾性部材と、ピン部材とを備え、
前記弾性部材は、前記注液口に挿入され、前記ケースの外に開口する凹部を有する軸部、及び、前記ケースの外部において前記軸部の径方向外側に延設しており、かつ前記注液口の周囲で接触する第1フランジ部を有し、
前記ピン部材は、前記軸部の凹部に挿入されて前記軸部を拡径して前記軸部の外周面で注液口内面をシールさせる棒部、及び、前記ケースの外部において前記棒部に設けられ前記第1フランジ部よりも広く前記注液口の周囲を覆う第2フランジ部を有し、前記第2フランジ部における前記第1フランジ部よりも外周側の部位が前記ケースとの封着部となっており、
前記弾性部材による前記軸部の外周面と注液口内面との第1シール部、及び、前記ピン部材による前記第2フランジ部の外周側の部位での封着による第2シール部を有することを特徴とする蓄電装置。 A power storage device in which an electrode assembly and an electrolytic solution are housed in a case having an injection port for an electrolytic solution,
Comprising a sealing plug for sealing the liquid injection port, the sealing plug comprises an elastic member and a pin member;
The elastic member is inserted into the liquid injection port and has a shaft portion having a recess that opens to the outside of the case, and extends outward in the radial direction of the shaft portion outside the case. Having a first flange portion in contact with the periphery of the liquid port;
The pin member is inserted into the recess of the shaft portion to expand the diameter of the shaft portion and seal the inner surface of the liquid injection port with the outer peripheral surface of the shaft portion, and the rod portion outside the case A second flange portion that is provided wider than the first flange portion and covers the periphery of the liquid injection port, and a portion of the second flange portion on the outer peripheral side of the first flange portion is sealed to the case Part
A first seal portion between the outer peripheral surface of the shaft portion and the inner surface of the liquid injection port by the elastic member, and a second seal portion by sealing at a portion on the outer peripheral side of the second flange portion by the pin member. A power storage device characterized by the above.
凹部が形成された軸部と前記軸部の径方向外側に延設する第1フランジ部を有する弾性部材、及び、棒部と第2フランジ部を有するピン部材を用いて、前記注液口に挿入した前記軸部における前記ケースの外に開口する凹部に前記棒部を挿入して前記軸部を拡径して前記軸部の外周面で注液口内面をシールすることにより前記注液口を仮封止する仮封止工程と、
前記仮封止工程後に、前記ピン部材及び前記弾性部材のうち少なくとも前記ピン部材を取り外して前記ケース内のガスをケース外に排出するガス抜き工程と、
前記ガス抜き工程後に、前記仮封止工程で用いた前記弾性部材及び前記ピン部材を再度用いて、前記注液口に挿入した前記軸部の凹部に前記棒部を挿入して前記第1フランジ部よりも広く前記注液口の周囲を覆う第2フランジ部における前記第1フランジ部よりも外周側の部位を前記ケースに封着することにより前記注液口を本封止する本封止工程と、
を有することを特徴とする蓄電装置の製造方法。 A method of manufacturing a power storage device in which an electrode assembly and an electrolytic solution are housed in a case having an injection port for an electrolytic solution,
An elastic member having a shaft portion in which a recess is formed, a first flange portion extending radially outward of the shaft portion, and a pin member having a rod portion and a second flange portion are used for the liquid injection port. The liquid injection port is formed by inserting the rod portion into a recessed portion opened outside the case in the inserted shaft portion, expanding the diameter of the shaft portion, and sealing the inner surface of the liquid injection port with the outer peripheral surface of the shaft portion. A temporary sealing step of temporarily sealing,
After the temporary sealing step, a degassing step of removing at least the pin member from the pin member and the elastic member and discharging the gas in the case out of the case;
After the degassing step, the elastic member and the pin member used in the temporary sealing step are reused, and the rod portion is inserted into the concave portion of the shaft portion inserted into the liquid injection port. A main sealing step of sealing the liquid injection port by sealing a portion of the second flange portion that covers the periphery of the liquid injection port wider than the first portion to the case. When,
A method for manufacturing a power storage device, comprising:
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