JP2022079235A - 密閉型電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用の密閉型電池の製造において、初期充電中の仮封止の開放によるケース内への異物の侵入を防止できる技術を提供する。【解決手段】ここに開示される製造方法は、仮封止部材をケース１０に取り付けて注液口１８を封止する仮封止工程と、電池組立体を初期充電する初期充電工程とを備えている。そして、ここに開示される製造方法では、仮封止部材として、注液口１８を封止する封止栓５２と、封止栓５２を注液口１８に向かって付勢する弾性部材５４と、封止栓５２および弾性部材５４を収容する外装体５６とを備えた逆止弁５０が用いられている。かかる構成の逆止弁５０は、初期充電工程でケース１０内圧が上昇した場合に封止栓５２を開放してケース１０内を減圧できる。そして、ケース１０内圧が低下すると、弾性部材５４からの付勢力によって封止栓５２が注液口１８を封止するため、ケース１０内への異物の侵入を防止できる。【選択図】図４

Description

本発明は、密閉型電池の製造方法に関する。

現在、リチウムイオン二次電池等の二次電池は、様々な分野において広く用いられている。例えば、二次電池は、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車などの車両駆動用電源などに用いられる。かかる二次電池の一形態に、密閉されたケース内に電解液と電極体を収容した密閉型電池が挙げられる。この種の密閉型電池のケースには、電解液を注液する注液口が形成されている。

上記構成の密閉型電池では、充放電によって電解液が分解してガスが発生することがある。この分解ガスによってケース内圧が上昇しすぎると、ケースの変形などの不具合が生じるおそれがある。このため、密閉型電池には、ケース内圧が上昇した際に開弁して分解ガスを排出する一方で、内圧が低下した際に閉塞してケースを密閉する封口装置（逆止弁）が取り付けられることがある。この種の逆止弁の一例が特許文献１に記載されている。

しかし、種々の理由によって、車載用の密閉型電池には、上記構成の逆止弁を取り付けることが困難である。例えば、逆止弁を取り付けた電池を車両に搭載すると、走行中の振動等によって逆止弁から電解液が漏出するおそれがある。このため、車載用の密閉型電池では、特許文献１に記載されたような逆止弁ではなく、ケース内圧が過剰に上昇した際に開放される安全弁（薄肉部）が設けられることがある（特許文献２参照）。

特開２０１１－２２２１３７号公報 特開２０１８－３２６０５号公報

ところで、充放電に伴う分解ガスは、製造工程における初期充電で最も多く発生する。ここで、車載用の密閉型電池の場合には、電解液の漏出防止のためにケースを完全に密閉する必要があるため、当該ケースの完全密閉（本封止）を行う前に、初期充電で生じた分解ガスを排出することが求められる。一方で、初期充電中にケースを開放し続けると、水分や金属片などの異物がケース内に侵入するおそれがある。このような異物が侵入した電池は、電池性能が大きく低下して不良品として廃棄されるため、製造工程における歩留まり低下の原因となる。かかる点を考慮し、車載用の密閉型電池の製造では、着脱可能な仮封止部材で注液口を仮封止した状態で初期充電を行い、仮封止を解除して分解ガスを排出した後に、注液口を本封止するという工程が採用されている。しかし、近年では電池性能の向上（例えば高容量化）に伴って初期充電における分解ガスの発生量が増加しているため、初期充電中のケース内圧の過剰な上昇によって仮封止部材が外れてケース内に異物が侵入するという事故が頻発するようになった。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、車両用の密閉型電池の製造において、初期充電中の仮封止の開放によるケース内への異物の侵入を防止できる技術を提供することを目的とする。

上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の密閉型電池の製造方法（以下、単に「製造方法」ともいう）が提供される。

ここに開示される製造方法は、電極体と電解液を収容するケースと、当該ケースを貫通する注液口とを備えた密閉型電池を製造する方法である。かかる製造方法は、ケースの内部に電極体が収容された電池組立体を構築する組立体構築工程と、注液口を介してケースの内部に電解液を注液する注液工程と、着脱可能の仮封止部材をケースに取り付けて注液口を封止する仮封止工程と、電池組立体を所定の電圧まで充電する初期充電工程と、仮封止部材をケースから取り外して注液口を開放する仮封止開放工程と、ケースに本封止部材を溶接して注液口を封止する本封止工程とを備えている。そして、ここに開示される製造方法では、仮封止部材として、注液口を封止する封止栓と、封止栓を注液口に向かって付勢する弾性部材と、封止栓および弾性部材を収容する外装体とを備えた逆止弁が用いられている。

ここに開示される製造方法では、仮封止部材として逆止弁を用いているため、初期充電工程で多量の分解ガスが発生したとしても、逆止弁の封止栓を開放して分解ガスをケース外に排出できる。そして、ケース内圧が低下すると、弾性部材からの付勢力によって封止栓が注液口を再び封止するため、ケース内への異物の侵入を防止できる。さらに、ここに開示される製造方法では、初期充電工程を実施した後の本封止工程において、ケースに本封止部材を溶接して注液口を封止している。これによって、ケースを完全に密閉できるため、振動等による電解液の漏出が防止された密閉型電池を製造できる。以上の通り、ここに開示される製造方法によると、車両搭載用電池に適した密閉型電池を高い歩留まりで効率よく製造できる。

また、ここに開示される製造方法の一態様では、本封止部材は板状の部材である。車両等の設置スペースに厳しい制約がある装置に密閉型電池を使用する場合、逆止弁のようなケース外側に向かって突出する突起物を本封止部材として取り付けることが困難である。これに対して、ここに開示される製造方法では、本態様のように本封止部材として板状部材を使用できる。このため、ケース外側に突出する部品の点数を減らし、製造後の密閉型電池を狭いスペースに容易に設置できる。また、板状部材のような単純な構造の本封止部材を使用することによって、本封止部材の内部に電解液が浸透してケース外部に漏れ出ることを確実に防止できる。

また、ここに開示される製造方法の一態様では、逆止弁の外装体に板状の係止部が形成され、かつ、注液口の周囲におけるケース外面に、係止部を保持する保持空間を有した固定部材が取り付けられている。そして、本態様では、仮封止工程において、係止部を保持空間に嵌め込むことによって仮封止部材をケースに取り付けて注液口を封止する。かかる構成を採用することによって逆止弁の着脱を容易に行うことができる。

また、上記保持空間を有する固定部材を用いる態様において、固定部材は、ケースの上面に接着された板状の底部と、底部の注液口に近接した側の端部から高さ方向に立ち上がる立ち上り部と、立ち上り部の上端からケースの上面に沿うように注液口に向かって延びた上部とを備えていることが好ましい。かかる構成の固定部材では、上部の底面とケースの上面との間に保持空間が形成される。

また、上記構造の固定部材を採用した態様では、固定部材の上部の底面が傾斜しており、当該上部の底面とケースの上面との間に、正面視における一端から他端に向かって高さ寸法が連続的に小さくなるテーパ状の保持空間が形成されていることが好ましい。これによって、ケース外面に逆止弁を十分に密着させることができるため、製造工程における電解液の漏出や異物の侵入を好適に防止できる。

また、ここに開示される製造方法の一態様では、仮封止開放工程においてケース外面から固定部材を取り外す。これによって、ケース外側に向かって突出する部品の点数を減らすことができるため、製造後の密閉型電池を狭いスペースに設置することが容易になる。

また、ここに開示される製造方法の一態様では、注液口の周囲におけるケース外面に、レーザによる粗面処理が施された接着領域が形成されており、当該ケース外面の接着領域と固定部材の底部とが接着される。このように、レーザによる粗面処理を施したケース外面と固定部材の底部とを接触させると、ナノアンカー効果によって固定部材とケース外面とが接着される。これによって、初期充電工程において外れにくく、かつ、仮封止開放工程において取り外しやすい固定部材を設けることができる。

また、ここに開示される製造方法の一態様では、接着領域は、テーパ状の保持空間の両端部のうち、高さ寸法が相対的に大きくなる方の端部に隣接した底部と接着されるように形成されている。これによって、仮封止開放工程において固定部材を取り外すことが更に容易になる。

密閉型電池の内部構造を模式的に示す一部断面図である。 一実施形態に係る製造方法を説明するフローチャートである。 組立体構築工程で構築された電池組立体を模式的に示す一部断面図である。 仮封止工程において逆止弁が取り付けられた注液口の近傍を模式的に示す断面斜視図である。 一実施形態に係る製造方法において使用される逆止弁の側面図である。 一実施形態に係る製造方法において使用される逆止弁の平面図である。 一実施形態に係る製造方法において使用される逆止弁の底面図である。 図５中のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ矢視図である。 固定部材が取り付けられた注液口の近傍を模式的に示す側面断面図である。 固定部材が取り付けられた注液口の近傍を模式的に示す平面図である。 固定部材が取り付けられた注液口の近傍を模式的に示す底面図である。 ケース上面に取り付けられた固定部材を模式的に示す正面図である。

以下、ここに開示される技術の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位に同じ符号を付して説明している。さらに、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、各図に記載の符号Ｘは「幅方向」を示しており、符号Ｙは「奥行方向」を示しており、符号Ｚは「高さ方向」を示している。但し、これらの方向は、説明の便宜上定めたものであり、使用中や製造中の密閉型電池の設置態様を限定することを意図したものではない。

本明細書において、「二次電池」とは、電解質を介して正極と負極との間を電荷担体が移動することによって充放電を繰り返し実施できる蓄電デバイス一般をいう。かかる「二次電池」は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池の他、電気二重層キャパシタ等のキャパシタなどを包含する。そして、「密閉型電池」とは、密閉されたケース内に電極体と電解液が収容された二次電池をいう。すなわち、ここに開示される密閉型電池の製造方法は、特定の種類の電池を製造する方法に限定されず、密閉型電池の構造を有した二次電池全般の製造に広く適用できる。

１．密閉型電池の構造
先ず、ここに開示される製造方法の製造対象である密閉型電池の構造の一例を説明する。図１は、密閉型電池の内部構造を模式的に示す正面図である。図１に示すように、この密閉型電池１では、密閉されたケース１０の内部に電極体２０と電解液３０が収容されており、当該ケース１０を貫通する注液口１８が設けられている。かかる密閉型電池１は、ケース１０の内部に電極体２０と電解液３０を収容した後に、本封止部材１９で注液口１８を封止することによって構築される。以下、密閉型電池１を構成する各部材について具体的に説明する。

（１）ケース
ケース１０は、扁平な角形のケースである。このケース１０には、略矩形状の内部空間１０ａが形成されており、当該内部空間１０ａに電極体２０と電解液３０が収容される。そして、ケース１０は、内部空間１０ａに連なる開口部が上面に形成された箱型のケース本体１４と、該ケース本体１４の開口部を塞ぐ板状の蓋体１２とを備えている。このケース本体１４と蓋体１２は、レーザ溶接等によって接合されている。また、この密閉型電池１のケース１０（蓋体１２）には、一対の電極端子４０が取り付けられている。各々の電極端子４０は、高さ方向Ｚに延びる長尺な導電部材であり、その下端部４０ａは、ケース１０の内部で電極体２０に接続されている。一方、電極端子４０の上端部４０ｂは、ケース１０の外部に露出している。また、ケース１０（蓋体１２）には安全弁１６が形成されている。この安全弁１６は、蓋体１２の他の部分よりも厚みが薄くなるように形成された薄肉部である。分解ガス等の発生によってケース１０の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に、この安全弁１６が開裂することによってケース１０の大きな変形などを防止できる。また、上述した通り、この密閉型電池１には、ケース１０（蓋体１２）を貫通する注液口１８が設けられている。詳しくは後述するが、本実施形態に係る製造方法では、この注液口１８を介してケース１０内に電解液３０を注液する。また、本実施形態では、板状の本封止部材１９をケース１０に溶接することによって注液口１８が封止されている。なお、ケースを構成する各部材の素材は、一般的な密閉型電池のケースに使用され得るものを特に制限なく使用でき、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。

（２）電極体
上述の通り、電極体２０は、ケース１０の内部に収容されている。詳しい図示は省略するが、この電極体２０は、セパレータを介して複数枚の電極（正極および負極）を対向させることによって形成される。例えば、正極は、箔状の導電部材である正極集電体と、当該正極集電体の表面（例えば両面）に付与された正極活物質層とを備えている。一方、負極は、箔状の導電部材である負極集電体と、当該負極集電体の表面（例えば両面）に付与された負極活物質層とを備えている。そして、電極体２０の幅方向Ｘの中心部には、正極活物質層と負極活物質層とが対向したコア部２２が形成されている。このコア部２２は、充放電反応が生じる主な場となる。また、電極体２０の幅方向Ｘの一方の側縁部には、正極集電体が露出した正極接続部２４が形成されている。さらに、他方の側縁部には、負極集電体が露出した負極接続部２６が形成されている。そして、正極接続部２４と負極接続部２６の各々は、電極端子４０の下端部４０ａに接続される。

なお、電極体２０を構成する各部材（正極、負極およびセパレータ等）の素材は、一般的な二次電池で使用され得る材料を特に制限なく使用でき、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。また、電極体２０の詳細な構造も特に限定されない。具体的には、電極体の具体的な構造の一例として、セパレータを介して長尺な帯状の電極を積層させた積層体を捲回した捲回電極体や、セパレータを介して矩形の電極シートを複数枚積層した積層型電極体などが挙げられる。しかし、本実施形態における電極体２０の構造は、特に限定されず、捲回電極体であってもよいし、積層型電極体であってもよい。

（３）電解液
電解液３０は、電極体２０と共にケース１０の内部に収容されている。また、電解液３０は、その大部分が電極体２０の内部（正極と負極との極間）に浸透している。なお、電解液３０の一部は、余剰電解液３２として電極体２０の外部（電極体２０とケース１０との間）に存在していてもよい。これによって、電極体２０内部の電解液３０が不足した際に、余剰電解液３２を電極体２０の内部に供給できる。なお、電解液３０は、非水溶媒に支持塩を溶解させることによって調製される。これらの電解液３０の成分は、一般的な二次電池で使用され得るものを特に制限なく使用でき、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。

２．密閉型電池の製造方法
次に、ここに開示される密閉型電池の製造方法の一実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る製造方法を説明するフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係る製造方法は、組立体構築工程Ｓ１０と、注液工程Ｓ２０と、仮封止工程Ｓ３０と、初期充電工程Ｓ４０と、仮封止開放工程Ｓ５０と、本封止工程Ｓ６０とを少なくとも備えている。以下、各々の工程について説明する。

（１）組立体構築工程Ｓ１０
図３は、組立体構築工程で構築された電池組立体を模式的に示す一部断面図である。図３に示すように、本工程では、ケース１０の内部に電極体２０が収容された電池組立体１００を構築する。かかる電池組立体１００を構築する際の手順の一例は、次の通りである。先ず、一対の電極端子４０が取り付けられた蓋体１２と電極体２０とを準備する。そして、一方の電極端子４０の下端部４０ａを電極体２０の正極接続部２４と接続し、他方の電極端子４０の下端部４０ａを電極体２０の負極接続部２６と接続する。なお、ここでは、抵抗溶接、超音波接合、レーザ溶接などの従来公知の接続手段を特に制限なく使用できる。そして、上面が開口した箱状のケース本体１４を準備し、当該開口部からケース本体１４の内部に電極体２０を挿入した後に、ケース本体１４の開口部を蓋体１２で塞ぐ。そして、蓋体１２とケース本体１４との接触界面をレーザ溶接などで接合し、ケース１０を形成する。これによって、ケース１０の内部空間１０ａに電極体２０が収容された電池組立体１００が構築される。

（２）注液工程Ｓ２０
本工程では、注液口１８を介してケース１０の内部に電解液を注液する。一例として、本工程では、次のような手順に従って電解液を注液することが好ましい。先ず、ケース１０の注液口１８にノズルを取り付け、当該ノズルからケース１０内を吸引する減圧処理を行う。これによって、電極体２０の内部（正極と負極の極間）を含めたケース１０内部が負圧になる。そして、注液口１８にノズルを取り付けたまま、当該ノズルからケース１０内に電解液を注液する。これによって、負圧となった電極体２０内部に電解液が吸引されるため、電解液の浸透時間を大幅に短縮できる。なお、本工程は、ケース１０の内部に電解液を注液できればよく、その具体的な手順は特に限定されない。例えば、積層型電極体等の電解液が浸透しやすい電極体を採用している場合には、上述した減圧処理を行わずに電解液を注液してもよい。

（３）仮封止工程Ｓ３０
本工程では、着脱可能の仮封止部材をケース１０に取り付けて注液口１８を封止する。後述する仮封止開放工程Ｓ５０を実施するまでの間、着脱可能な部材で注液口１８を仮封止することによって、製造工程におけるケース１０内への異物（例えば、水分、金属片など）の侵入を防止できる。この結果、不良品の発生を抑制して密閉型電池の製造における歩留まり低下を防止できる。そして、本実施形態に係る製造方法は、仮封止部材として逆止弁５０を用いることによって特徴付けられる。以下、本実施形態において用いられる逆止弁５０について説明する。

（ａ）逆止弁の構造
図４～図８は、本実施形態に係る製造方法において使用される逆止弁を説明する図である。具体的には、図４は、逆止弁５０が取り付けられた注液口１８の近傍を模式的に示す断面斜視図である。また、図５は本実施形態において使用される逆止弁５０の側面図であり、図６は平面図であり、図７は底面図である。そして、図８は、図５中のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ矢視図である。

図４～図８に示すように、この逆止弁５０は、注液口１８を封止する封止栓５２と、封止栓５２を注液口１８に向かって付勢する弾性部材５４と、封止栓５２および弾性部材５４を収容する外装体５６とを備えている。具体的には、本実施形態における逆止弁５０は、内部空間５１を有する円柱状の外装体５６を備えている。この外装体５６の底面には、円形の開口部５７が設けられている。そして、この逆止弁５０は、外装体５６の開口部５７とケース１０の注液口１８とが連通するようにケース１０（蓋体１２）の外側に取り付けられる。そして、外装体５６の内部には、外装体５６の開口部５７よりも大きな直径を有した球形の封止栓５２が収容されている。そして、弾性部材５４は、高さ方向Ｚに延びるバネ状の部材であり、その下端５４ａが封止栓５２に接触している。また、弾性部材５４の上端５４ｂは、外装体５６の内部空間５１の上面５１ａと接触している。この逆止弁５０では、弾性部材５４からの付勢力によって封止栓５２が注液口１８に押し付けられ、注液口１８が閉塞する。一方で、分解ガスの発生によって、ケース１０の内圧が弾性部材５４からの付勢力よりも強くなると、封止栓５２が上昇して注液口１８が開放される。すなわち、上記構成の逆止弁５０を取り付けることによって、ケース内圧の変化に応じて注液口１８を開閉できる。

（ｂ）逆止弁の着脱構造
上述した通り、本実施形態に係る製造方法では、仮封止部材（逆止弁５０）を着脱可能な状態でケース１０に取り付ける。図４に示すように、本実施形態では、逆止弁５０をケース１０に着脱可能に取り付けるために、固定部材６０と呼ばれる部材をケース１０の外面に設けている。以下、固定部材６０を用いた逆止弁５０の着脱構造を具体的に説明する。図９～図１２は、固定部材６０が取り付けられた注液口１８の近傍を模式的に示す図面である。具体的には、図９は側面図であり、図１０は平面図であり、図１１は底面図であり、図１２は正面図である。

図４に示すように、本実施形態では、注液口１８の周囲におけるケース１０の外面に、一対の固定部材６０が設けられている。そして、この固定部材６０の保持空間Ｓに逆止弁５０の一部（係止部５８）を嵌め込むことによって、逆止弁５０をケース１０に取り付けて注液口１８を封止する。具体的には、図９に示すように、各々の固定部材６０は、側面視において略Ｓ字状に形成された部材である。具体的には、固定部材６０は、ケース１０の上面に接着された板状の底部６２と、当該底部６２の注液口１８に近接した側の端部から高さ方向Ｚに立ち上がる立ち上り部６４と、立ち上り部６４の上端からケース１０の上面に沿うように注液口１８に向かって延びた上部６６とから構成されている。すなわち、固定部材６０の上部６６は、ケース１０の上面から離間しており、当該上部６６の底面６６ａとケース１０の上面との間に保持空間Ｓが形成される。そして、図９～図１１に示すように、本実施形態では、注液口１８を挟んで保持空間Ｓが対向するように、一対の固定部材６０がケース１０外面に取り付けられている。一方、図４～図８に示すように、本実施形態における逆止弁５０の外装体５６には、板状の係止部５８が一対設けられている。この一対の係止部５８の各々は、逆止弁５０の中心軸Ｃを挟んで対称となるように外装体５６の外方に突出している。

そして、本実施形態における仮封止工程Ｓ３０では、封止栓５２を注液口１８の上方に配置した状態で逆止弁５０を回転させることによって、逆止弁５０の係止部５８の各々を固定部材６０の保持空間Ｓに嵌め込む。これによって、仮封止部材（逆止弁５０）をケース１０の外面に取り付けて注液口１８を封止できる。このように、固定部材６０の保持空間Ｓに逆止弁５０の係止部５８を嵌め込むという構成を採用することによって、逆止弁５０の着脱が容易になるため製造効率の向上に貢献できる。具体的には、逆止弁５０の寸法を認識した上で、固定部材６０の取り付け位置を予め調節しておくことによって、視認が困難な逆止弁５０の中心軸Ｃと注液口１８との軸合わせを容易に行うことができる。

さらに、図１２に示すように、本実施形態で用いられている固定部材６０は、正面視において上部６６の底面６６ａが傾斜していることが好ましい。具体的には、この固定部材６０の上部６６の底面６６ａは、奥行方向Ｙの一端から他端（図１２中の右側から左側）に向かって高さが低くなるように所定の傾斜角θで傾斜している。これによって、固定部材６０の上部６６とケース１０の上面との間に、正面視における一方の端部Ｓ１から他方の端部Ｓ２に向かって高さ寸法が連続的に小さくなるテーパ状の保持空間Ｓが形成される。そして、かかる保持空間Ｓの一方の端部Ｓ１から他方の端部Ｓ２に向かって逆止弁５０の係止部５８を嵌め込むことによって、上部６６の底面６６ａの傾斜に沿って逆止弁５０を下降させながら、ケース１０に逆止弁５０を取り付けることができる。これによって、逆止弁５０とケース１０の上面とを十分に密着させることができるため、電解液の漏出や異物の侵入を好適に防止できる。なお、このようなテーパ状の保持空間Ｓを形成する固定部材６０を用いる場合には、図５に示すように、逆止弁５０の係止部５８の上面５９も傾斜させた方が好ましい。これによって、上部６６の底面６６ａの傾斜に沿って逆止弁５０の係止部５８を摺動させることが容易になる。

（４）初期充電工程Ｓ４０
次に、本実施形態では、逆止弁５０で注液口１８が仮封止された電池組立体１００を所定の電圧まで充電する初期充電工程Ｓ４０を実施する。具体的には、電池組立体１００の電極端子４０の各々に外部充電装置の電極を接続し、常温（例えば２０℃～３０℃程度）で所定の電圧まで充電する。このときの充電処理の一例として、端子間電圧（正極－負極間の電圧）が所定値（例えば４．３Ｖ～４．８Ｖ）に到達するまで０．１Ｃ～１０Ｃ程度の定電流充電を行った後、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が６０％～１００％程度になるまで定電圧充電を行う定電流定電圧充電（ＣＣ－ＣＶ充電）が挙げられる。但し、本工程における充電処理の条件は、特に限定されず、製造対称である密閉型電池の規格に応じて適宜変更することができる。さらに、本工程において充電処理を実施する回数も特に限定されない。例えば、本工程では、充電処理と放電処理とを組み合わせた充放電サイクルを複数回繰り返してもよい。

そして、上述した通り、密閉型電池の製造において初期充電を行うと、ケース１０内の電解液３０の一部が分解して炭化水素ガス等の分解ガスが発生し、ケース１０の内圧が急激に上昇する。ここで、図４に示すように、仮封止部材として逆止弁５０を注液口１８に取り付けていると、ケース１０内圧の上昇によって逆止弁５０の封止栓５２が押し上げられて注液口１８が開放される。このように、本実施形態に係る製造方法では、ケース１０内のガス抜きを適切に行うことができるため、内圧上昇によるケース１０の変形や安全弁１６（図３参照）の開裂を適切に防止できる。そして、本実施形態では、分解ガスが排出されてケース１０内圧が低下すると、弾性部材５４からの付勢力によって封止栓５２が注液口１８を再び封止する。このため、本実施形態では、注液口１８の開放による異物の侵入も適切に防止できる。

（５）仮封止開放工程Ｓ５０
次に、本工程では、仮封止部材（逆止弁５０）をケース１０から取り外して注液口１８を開放する。なお、本工程を実施した後の電池組立体１００は、清浄かつ乾燥した環境（クリーンベンチ等）に配置することが好ましい。これによって、後述の本封止工程Ｓ６０を実施する前にケース１０内に異物が侵入することを防止できる。また、本工程を実施した後、直ちに次工程（本封止工程Ｓ６０）を実施してもよい。このような手段を採った場合も、異物混入を適切に防止できる。具体的には、ケース１０から逆止弁５０を取り外してから６０秒以内（より好適には３０秒以内、さらに好適には２０秒以内）に本封止工程Ｓ６０を実施することが好ましい。これによって、異物混入をより好適に防止し、不良品の発生による歩留まり低下を防止できる。

なお、本実施形態のように、逆止弁５０着脱用の固定部材６０がケース１０に取り付けられている場合には、この固定部材６０を本工程において取り外した方が好ましい。これによって、ケース１０の外側に向かって突出する部品の点数が少なくなるため、密閉型電池の省スペース化に更に貢献できる。このとき、固定部材６０とケース１０とは、ナノアンカー効果によって接着されていることが好ましい。これによって、初期充電工程Ｓ４０の実施中にケース１０表面から固定部材６０を外れにくくできると共に、本工程においてケース１０から固定部材を容易に取り外すことができる。なお、上述したナノアンカー効果による接着は、ケース１０表面に対してレーザによる粗面処理を施すことによって生じさせることができる。より具体的には、図１１および図１２に示すように、注液口１８の周囲におけるケース１０外面に、レーザによる粗面処理が施された接着領域Ａを形成し、当該接着領域Ａと固定部材６０の底部６２とを接触させることによって、ナノアンカー効果による接着を行うことができる。

また、図１１および図１２に示すように、ケース１０と固定部材６０との接着領域Ａは、固定部材６０の底面視において、テーパ状の保持空間Ｓの両端Ｓ１、Ｓ２のうち、高さ寸法が相対的に大きくなる方の端部Ｓ１と隣接した底部６２と接着されるように形成されていると好ましい。このように接着された固定部材６０は、高さ寸法が小さな端部Ｓ２から大きな端部Ｓ１（図１２中の左側から右側）に向かって力を加えると、テコの原理によってケース１０から容易に取り外すことができる。一方で、テーパ状の保持空間Ｓが形成された場合には、高さ寸法が大きな端部Ｓ１から他方の端部Ｓ２（図１２中の右側から左側）に向かって逆止弁５０の係止部５８が挿入される。このときには、テコの原理でお大きくなった力が接着領域Ａに掛からないため、係止部５８を嵌め込む際の力で固定部材６０が外れることを防止できる。

（６）本封止工程Ｓ６０
本工程では、ケース１０に本封止部材１９を溶接して注液口１８を封止する。これによって、密閉されたケース１０内に電極体２０と電解液３０が収容された密閉型電池１（図１参照）が構築される。このとき、本実施形態に係る製造方法では、ケース１０に本封止部材１９を溶接している。これによって、ケース１０を完全に密閉できるため、振動等による電解液３０の漏出を防止できる。なお、本封止部材１９の形状は、注液口１８を封止できれば、特に限定されない。但し、本封止部材１９は、図１に示すような板状部材であると好ましい。これによって、ケース外側に突出する部品の点数を減らし、製造後の密閉型電池１を狭いスペースに設置することが容易になる。また、板状部材のような単純な構造の本封止部材１９を使用することによって、本封止部材１９の内部に電解液３０が浸透してケース１０外部に漏れ出ることを確実に防止できる。なお、密閉型電池１の更なる省スペース化の観点から、本封止部材１９は、ケース１０の表面から突出した他の部材（電極端子４０の上端部４０ｂなど）よりも薄くなるように形成されていることが好ましい。

以上の通り、本実施形態に係る製造方法では、仮封止部材として逆止弁５０を用いているため、初期充電工程Ｓ４０において多量の分解ガスが発生したとしても、仮封止部材の不可逆的な開放による不良品の発生を適切に防止できる。さらに、本実施形態では、初期充電工程Ｓ４０において発生した分解ガスを充分に排出できるため、その後の本封止工程Ｓ６０において、簡単な構造の本封止部材１９で注液口１８を完全に密閉できる。これによって、製造後の密閉型電池１の注液口１８から電解液が漏出することを確実に防止できる。

３．他の実施形態
ここに開示される製造方法は、上述の実施形態に限定されず、種々の実施形態を包含する。以下、ここに開示される製造方法の他の実施形態について説明する。

例えば、ここに開示される製造方法において使用される逆止弁は、図４～図８にて例示した形状に限定されない。例えば、外装体の外形は、円柱状に限定されず、角柱状であってもよい。また、封止栓の形状も、球形に限定されない。封止栓の他の例として、高さ方向に伸びる弁軸と、当該弁軸の下端に取り付けられた弁体とを備えた弁状の部材等が挙げられる。また、弾性部材も、バネ状の部材に限定されない。例えば、天然ゴムや合成ゴムなどの弾性樹脂を外装体の内部空間に充填し、これを弾性部材として機能させることもできる。

また、上述の実施形態では、固定部材６０の保持空間Ｓに逆止弁５０の係止部５８を嵌め込むことによって、逆止弁５０をケース１０に取り付けている。しかしながら、ここに開示される技術において、逆止弁をケースに取り付ける手段は特に限定されない。例えば、ケースから逆止弁を容易に取り外すことができれば、ケースの表面に逆止弁を直接接着してもよい。但し、逆止弁の再利用によるコスト低減という観点からは、上述の実施形態のように、固定部材を用いて逆止弁をケースに取り付けた方が好ましい。また、上述の実施形態では、固定部材をケースに取り付ける手段の一例として、ナノアンカー効果による接着を挙げている。しかし、固定部材や逆止弁をケースに取り付ける手段は特に限定されない。固定部材や逆止弁を着脱可能にケースに取り付ける手段の他の例として熱可塑性の接着剤が挙げられる。かかる熱可塑性の接着剤を使用した場合には、仮封止開放工程において注液口の周囲を加熱することによって、固定部材や逆止弁を容易にケースから取り外すことができる。また、注液口の側壁と逆止弁の外装体にネジ溝を形成し、注液口と逆止弁とを螺合させるという構成を採用することもできる。

また、ここに開示される製造方法は、図２中の５つの工程Ｓ１０～Ｓ５０以外の工程を含んでいてもよい。例えば、初期充電工程Ｓ４０を実施する前に、電解液が注液された電池組立体を静置して電極体の内部に電解液を浸透させる浸透工程を設けてもよい。これによって、電解液の浸透が充分でない電極体に対して初期充電を行うことによる性能低下を防止できる。なお、ケース内部への異物の侵入を防止するという観点から、この浸透工程は仮封止工程Ｓ３０の後に実施した方が好ましい。

また、注液工程Ｓ２０を実施する前に、ケース内を加熱・減圧する乾燥工程を実施してもよい。これによって、ケース内へ侵入した水分を除去できるため、水分侵入による性能低下をより確実に防止できる。なお、乾燥工程を実施している間、電池組立体の注液口は、逆止弁によって仮封止されていると好ましい。換言すると、乾燥工程を実施する態様では、注液工程Ｓ２０の前後においても仮封止工程と仮封止開放工程を実施することが好ましい。これによって、乾燥工程中のケース内への異物侵入を防止した上で、ケース内で気化した水分を適切に排出できる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、上述の説明は例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、上述の説明にて例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１ 密閉型電池
１０ ケース
１０ａ 内部空間
１２ 蓋体
１４ ケース本体
１６ 安全弁
１８ 注液口
１９ 本封止部材
２０ 電極体
２２ コア部
２４ 正極接続部
２６ 負極接続部
３０ 電解液
３２ 余剰電解液
４０ 電極端子
５０ 逆止弁
５１ 内部空間
５２ 封止栓
５４ 弾性部材
５６ 外装体
５７ 開口部
５８ 係止部
６０ 固定部材
６２ 底部
６４ 立ち上り部
６６ 上部
１００ 電池組立体
Ａ 接着領域
Ｃ 中心軸
Ｓ 保持空間
θ 傾斜角

Claims (8)

1. 電極体と電解液を収容するケースと、当該ケースを貫通する注液口とを備えた密閉型電池の製造方法であって、
   前記ケースの内部に電極体が収容された電池組立体を構築する組立体構築工程と、
   前記注液口を介して前記ケースの内部に前記電解液を注液する注液工程と、
   着脱可能の仮封止部材を前記ケースに取り付けて前記注液口を封止する仮封止工程と、
   前記電池組立体を所定の電圧まで充電する初期充電工程と、
   前記仮封止部材を前記ケースから取り外して前記注液口を開放する仮封止開放工程と、
   前記ケースに本封止部材を溶接して前記注液口を封止する本封止工程と
   を備え、
   前記仮封止部材として、
   前記注液口を封止する封止栓と、
   前記封止栓を前記注液口に向かって付勢する弾性部材と、
   前記封止栓および前記弾性部材を収容する外装体と
   を備えた逆止弁が用いられている、製造方法。
2. 前記本封止部材は板状の部材である、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記逆止弁の前記外装体に板状の係止部が形成され、かつ、前記注液口の周囲における前記ケース外面に、前記係止部を保持する保持空間を有した固定部材が取り付けられており、
   前記仮封止工程において、前記係止部を前記保持空間に嵌め込むことによって、前記仮封止部材を前記ケースに取り付けて前記注液口を封止する、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記固定部材は、前記ケースの上面に接着された板状の底部と、前記底部の前記注液口に近接した側の端部から高さ方向に立ち上がる立ち上り部と、前記立ち上り部の上端からケースの上面に沿うように前記注液口に向かって延びた上部とを備えており、
   前記上部の底面と前記ケースの上面との間に前記保持空間が形成されている、請求項３に記載の製造方法。
5. 前記固定部材の上部の底面が傾斜しており、当該上部の底面と前記ケースの上面との間に、正面視における一端から他端に向かって高さ寸法が連続的に小さくなるテーパ状の保持空間が形成されている、請求項４に記載の製造方法。
6. 前記仮封止開放工程において前記ケース外面から前記固定部材を取り外す、請求項５に記載の製造方法。
7. 前記注液口の周囲における前記ケース外面に、レーザによる粗面処理が施された接着領域が形成されており、当該ケース外面の接着領域と前記固定部材の前記底部とが接着される、請求項６に記載の製造方法。
8. 前記接着領域は、前記テーパ状の保持空間の両端部のうち、高さ寸法が相対的に大きくなる方の端部に隣接した底部と接着されるように形成されている、請求項７に記載の製造方法。

Images