JP2022178063A - 栓の装着装置、および該装置を使用した二次電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】対象物をより高い気密性で封止できる技術を提供する。【解決手段】ここで開示される栓装着装置は、対象物Ｓの貫通孔Ｓｈに、一の端面２４ａに開口部２４ｈを有する非貫通の穴２４が内部に形成された筒状の栓２０を装着する装置である。この装置は、栓２０の開口部２４ｈから穴２４の内部に挿入される挿入ピン３００と、挿入ピン３００の周壁面をガイドし、かつ、挿入ピン３００の軸方向においてスライド可能なガイド部４００と、を備えている。この装置は、栓２０を貫通孔Ｓｈに配置して、ガイド部４００を開口部２４ｈの周囲に配置した状態で、挿入ピン３００を穴２４の内部に押し込んで栓２０を貫通孔Ｓｈに装着し、装着後、挿入ピン３００を穴２４と逆方向に移動させて該穴から取り除いた後に、ガイド部４００を開口部２４ｈから離脱させるように構成されている。【選択図】図６
Description
本発明は、栓の装着装置、および該装置を使用した二次電池の製造方法に関する。
貫通孔を有する対象物の該貫通孔に栓を装着することによって、該対象物の内部を外部から封止することがある。例えば特許文献１には、第１の治具および第２の治具を用いてワーク（対象物）の開口に栓を着脱することが記載されている。この栓本体は、筒状であり、上記開口への挿入位置を規制するストッパと、該ストッパ側から栓本体の途中まで形成されて底面を有する穴と、を備える。栓の装着では、第１の治具の一部を上記穴に挿入して栓をストッパの位置まで開口に押し込む。ここで、第１の治具は穴に挿入される部分とは異なる他の部分がストッパに当接し、ストッパをワークの表面に押し付けるため、ストッパの変形を抑制することができる。その一方、栓の脱着では、装着された栓の孔に第２の治具を挿入し、挿入方向に押し込むことで、ストッパが変形して、栓が開口から脱落する。このような技術によれば、ワークへの栓の着脱を簡易、かつ迅速に行うことができると記載されている。
ところで、上記特許文献１で開示される技術には、まだまだ改善の余地があった。特許文献１における栓本体の装着は、ストッパがワークの表面に接触したときに完了する。このとき、第１の治具が栓本体の穴から取り除かれるが、栓本体が第１の治具に追随してワークの開口から外れる虞がある。これは、栓による封止の対象物の気密性を低下させる要因となるため、好ましくない。
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、その目的とするところは、対象物をより高い気密性で封止できる技術を提供することである。
ここで開示される栓の装着装置は、貫通孔を有する対象物の該貫通孔に、筒状の栓であって、一の端面に開口部を有する非貫通の穴が内部に形成された栓、を装着する装置である。この装置は、上記栓の上記開口部から上記穴の内部に挿入される挿入ピンと、上記挿入ピンの周壁面をガイドし、かつ、該挿入ピンの軸方向においてスライド可能なガイド部と、を備えている。この装置は、上記栓を上記貫通孔に配置して、上記ガイド部を上記開口部の周囲に配置した状態で、上記挿入ピンを上記穴の内部に押し込んで上記栓を上記貫通孔に装着し、上記装着後、上記挿入ピンを上記穴と逆方向に移動させて該穴から取り除いた後に、上記ガイド部を上記開口部から離脱させるように構成されている。
かかる構成の装着装置では、栓の穴に挿入される挿入ピンを備えることによって、対象物の貫通孔に栓をより容易に装着することができる。また、挿入ピンの周壁面をガイドするガイド部を備えることによって、挿入ピンをより確実に穴に挿入することができる。また、栓を装着した後、挿入ピンを穴から取り除いた後にガイド部を開口部から離脱させることによって、装着された栓が挿入ピンの移動に追随して貫通孔から外れるのを防止し、対象物の気密性を高めることができる。
ここで開示される装着装置の好適な一態様では、上記挿入ピンは、同軸上に、柱状の大径部と、該大径部よりも径が小さい柱状の小径部とを有している。上記小径部は、上記大径部の上記軸方向における一方の端部から突出している。上記大径部は、上記穴の内壁面に沿って上記軸方向にスライド可能である。上記大径部の少なくとも一部、および上記小径部が上記穴に挿入され、かつ、該挿入方向における上記小径部の端部が、上記穴の底面の少なくとも一部と接触した状態で、上記栓を上記貫通孔に装着するように構成されている。かかる構成によると、上記効果に加えて、対象物の貫通孔への栓装着の好適な自動化を実現することができる。
ここで開示される装着装置の好適な他の一態様では、上記栓は、上記対象物の上記貫通孔に嵌め込まれる栓本体と、上記栓の上記貫通孔への嵌め込みを規制する規制部と、を備えている。上記栓本体と上記規制部とは、相互に連なって形成されている。上記栓本体と上記規制部とが連なる方向において、上記穴の上記開口部は上記規制部側の外表面に形成されている。上記穴は、上記開口部から上記規制部を貫通して上記栓本体の内部に至っている。上記栓本体の内部に、上記穴の上記底面が形成されている。かかる構成の栓を使用することによって、上記の効果に加えて、該栓が対象物の内部に栓が落ち込むのを抑制することができる。
本発明者は、より具体的に、二次電池の製造に着目した。即ち、ここで開示される技術によると、正極および負極を有する電極体と、非水電解液と、上記電極体と上記非水電解液とを収容する電池ケースであって、上記非水電解液を注液するための注液孔を有する電池ケースと、を備える二次電池を製造する方法が提供される。当該製造方法は、上記電極体および上記非水電解液が収容された状態の電池ケースの上記注液孔を仮封止することを包含する。上記仮封止を、上記栓の装着装置を用いて実施する。かかる構成によると、より高い気密性の仮封止ができる。このため、二次電池の製造設備の一部を省略することができ、より低コストで二次電池を製造することができる。
以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。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で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。ここで開示される技術は、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、図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。
本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する概念である。また、本明細書において数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、「Ａ以上Ｂ以下」という意味とともに、「Ａを上回り、かつ、Ｂを下回る」という意味も包含する。
ここで開示される栓装着装置は、貫通孔を有する対象物の該貫通孔に、筒状の栓であって、一方の端面に開口部を有する非貫通の凹部が内部に形成された栓、を装着する装置である。図１に示すように、栓装着装置１０００は、機能ブロックとして制御部１００、栓供給部２００、ピン挿入部５００、栓装着部６００、および、離脱部７００を備える。また、栓装着装置１０００は、挿入ピン３００とガイド部４００とを備える（図３参照）。制御部１００は、栓装着装置１０００の一連の動作（例えば、栓への挿入ピンの挿入、対象物への栓の装着、挿入ピンの栓からの離脱、およびガイド部の離脱等）を制御する。制御部１００は、処理プログラムを実行するＣＰＵと、該処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートおよび通信ポートとを備える。制御部１００の基本的な構成は、従来のこの種の制御部と同様でよく、ここで開示される技術を特徴づけるものではないため、詳細な説明は省略する。
栓供給部２００は、対象物に装着される栓を供給する。栓供給部２００は、栓をストックする貯蔵部（図示なし）と連結している。図２に示すように、栓２０は筒状の栓であり、対象物Ｓの貫通孔Ｓｈに嵌め込まれる栓本体２７と、栓２０の貫通孔Ｓｈへの嵌め込みを規制する規制部２３とを備えている。栓本体２７（詳しくは後述のシール部２５）と規制部２３（詳しくは後述の、筒部２２）とは相互に連なって形成されており、これによって規制部２３と栓本体２７とが一体化して栓２０を構成している。
図２に示すように、栓本体２７は、筒状のシール部２５と、断面がテーパ状のテーパ部２６と、を有する。シール部２５とテーパ部２６とは、栓２０の軸方向に連なっている。シール部２５の外径Ｒａは、上記貫通孔Ｓｈへの押し込み（圧入）ができる程度の大きさに設定される。特に限定するものではないが、シール部２５の外径Ｒａと貫通孔Ｓｈの径Ｒｓとの比（Ｒａ／Ｒｓ）は０．６以上１．２以下とすることができる。
規制部２３は、円盤状のフランジ部２１と、筒状の筒部２２と、を有する。フランジ部２１と筒部２２とは、栓２０の軸方向に連なっている。規制部２３が２つの部分を有することで、対象物Ｓから栓２０をより容易に脱着することができる。特に限定するものではないが、本実施形態では、フランジ部２１の径は、筒部２２の径よりも大きい。こうすることで、後述のとおり、貫通孔Ｓｈに栓２０を装着するときに、ガイド部４００がフランジ部２１を押すところ、この押す力を筒部２２が弾性変形して吸収することができる。このため、対象物Ｓの貫通孔Ｓｈの周囲に変形が生じるのを抑制することができる。
規制部２３は、栓本体２７から外側に向かって広がっている。具体的には、図２に示すように、筒部２２の径はシール部２５の径Ｒａよりも大きい。筒部２２の面２２ａは、対象物Ｓの表面Ｓａに当接している。また、筒部２２の径は対象物Ｓの貫通孔Ｓｈの径Ｒｓよりも大きいため、規制部２３によって、栓２０全体が貫通孔Ｓｈを貫通するのを防止することができる。なお、筒部２２の径は、栓２０全体が押し込まれた場合であっても貫通孔Ｓｈを貫通するのを防止できる程度の大きさであれば、特に限定されない。
栓２０では、一の端面２４ａに開口部２４ｈを有する非貫通の穴２４が、内部に形成されている。具体的には、図２に示すように、栓本体２７と規制部２３とが連なる方向（即ち、栓２０の軸方向）において、穴２４の開口部２４ｈは規制部２３側の外表面に形成されている。より詳しくは、栓２０の内部には、上記軸方向の規制部２３側においては栓２０の外表面（端面２４ａ）に達して開口部２４ｈを形成しつつ、軸方向の栓本体２７側においては栓２０の外表面に達していない穴２４（空洞）が形成されている。穴２４は、開口部２４ｈからフランジ部２１および筒部２２を貫通して栓本体２７の内部に至っている。栓本体２７の内部に、穴２４の底面２４１が形成されている。本実施形態において、穴２４の内壁面２４５と底面２４１との間には段差部２４３が設けられている。底面２４１の直径Ｒｃは、穴２４の径Ｒｂよりも小さくなっている。特に限定するものではないが、直径Ｒｃと径Ｒｂとの比（Ｒｃ／Ｒｂ）は、例えば０．５以上であり、１未満（例えば０．９５以下、０．９０以下）に設定するとよい。穴２４に挿入された挿入ピン３００の先端を底面２４１に安定して接触させることができる。これによって、穴２４の内部で挿入ピン３００がずれるのを抑制し、より確実に栓を対象物の貫通孔に装着することができる。
栓２０は、弾性体であって非水電解液に対する耐薬品性を有する材料で構成されていることが好ましい。栓２０の材料としては、ブチルゴム、スチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等のゴム（またはエラストマー）等が挙げられる。耐薬品性の観点から、ＥＰＤＭを好ましく使用することができる。栓本体２７と規制部２３とが別の材料で構成されてもよいが、少なくとも栓本体２７は、ゴム（例えばＥＰＤＭ）で形成されていることが好ましい。
挿入ピン３００は、栓２０の開口部２４ｈから穴２４の内部に挿入されるピンである。図３に示すように、挿入ピン３００は、同軸上（図３では軸心ＳＣ上）に、柱状（図３では円柱状）の大径部３５０と、該大径部３５０よりも径が小さい柱状（図３では円柱状）の小径部３７０とを有している。小径部３７０は、大径部３５０の軸方向における一方の端部３５１から突出している。小径部３７０を設けることによって、対象物Ｓの貫通孔Ｓｈに、より確実に栓２０を装着し（図２参照）、栓装着後における対象物の気密性を高めることができる。
大径部３５０は、穴２４の内壁面２４５（図２参照）に沿って挿入ピン３００の軸方向にスライド可能であるように構成されている。具体的には、大径部３５０の径Ｒ１と穴２４の径Ｒｂとの比（Ｒ１／Ｒｂ）を１未満とするとよい。上記比（Ｒ１／Ｒｂ）は、０．９８以下であってよく、０．９６以下であってよい。また、径Ｒ１は、大径部３５０が穴２４に挿入された状態で栓２０を保持しながら移動できる程度の大きさであることが好ましい。上記比（Ｒ１／Ｒｂ）は、０．７０以上とするとよく、０．７５以上であってよく、０．８０以上であってよい。
挿入ピン３００を穴２４に挿入したときに、小径部３７０と穴２４の内壁面２４５との間に空隙が存在することが好ましい。これによって、栓２０を対象物Ｓの貫通孔Ｓｈに装着したとき、栓２０が弾性変形しやすくなる。このため、貫通孔Ｓｈの内壁面に加わる負荷を軽減し、貫通孔Ｓｈの周囲が変形するのを抑制することができるとともに、栓２０の傷つき等のダメージを抑制することで再利用をしやすくすることができる。具体的には、例えば、大径部３５０の径Ｒ１と小径部３７０の径Ｒ２との比（Ｒ２／Ｒ１）は、１未満に設定するとよい。上記比は、例えば０．９以下とすることができ、０．７以下であることが好ましく、０．６以下であることがより好ましい。
また、栓２０を確実に貫通孔Ｓｈに装着させるため、上記比（Ｒ２／Ｒ１）は、０．２以上であることが好ましく、０．４以上であることがより好ましい。同様の観点から、小径部３７０の径Ｒ２は、穴２４の底面２４１の直径Ｒｃよりも小さいことが好ましく、例えば４／５Ｒｃ以下であってよい。一方で、径Ｒ２は、１／８Ｒｃ以上であってよく、１／５Ｒｃ以上であってよく、１／３Ｒｃ以上としてもよい。あるいは、穴２４の深さを１としたときに、小径部３７０の高さ（軸方向の長さ）を０．２以上、０．３以上、または０．４以上とし、０．９以下、０．８以下、または０．７以下とするとよい。
ガイド部４００は、挿入ピン３００の周壁面３５２をガイドし、かつ、挿入ピン３００の軸方向においてスライド可能であるように構成されている。ガイド部４００は、円筒状であり、栓装着装置１０００の動作時に、ガイド部４００の内部に、挿入ピン３００の大径部３５０が配置される。ガイド部４００の内径は、内部に配置された大径部３５０が円滑にスライドできる限りは特に限定されず、大径部３５０の径Ｒ１の大きさに応じて適宜変更され得る。
ピン挿入部５００は、挿入ピン３００を栓２０の穴２４に挿入し、挿入ピン３００と栓２０との合体物を形成する部位である。栓装着部６００は、栓２０を対象物Ｓの貫通孔Ｓｈに装着する部位である。離脱部７００は、対象物Ｓの貫通孔Ｓｈに装着された栓２０の穴２４から、挿入ピン３００およびガイド部４００を離脱させる部位である。以下、図３～８に示す断面図を用いて、制御部１００による栓装着装置１０００の動作の一例をより詳細に説明する。まず、ピン挿入部５００は、挿入ピン３００をガイド部４００の内部に配置して（図３）、この挿入ピン３００を、栓供給部２００から供給された栓２０の開口部２４ｈから穴２４の内部に挿入する。具体的には、図４に示すように（図３も参照）、まず、挿入ピン３００の大径部３５０の少なくとも一部、および小径部３７０を穴２４の内部に挿入する。次いで、ガイド部４００を開口部２４ｈの周囲に配置する。このとき、ガイド部４００は端面２４ａに当接する。ここで、小径部３７０の端部３７１を穴２４の底面２４１の少なくとも一部と接触させる。
次いで、栓装着部６００は、この状態の栓２０を貫通孔Ｓｈに配置する。具体的には、図５に示すように、栓装着部６００は、栓２０のテーパ部２６を装着の先端として、端面２６１の位置を対象物Ｓの貫通孔Ｓｈ周囲の表面Ｓａに合わせる。次いで、上記で用意したように、ガイド部４００を開口部２４ｈの周囲に配置した状態で、挿入ピン３００をスライドさせ、穴２４の内部に押し込んで栓２０を貫通孔Ｓｈに嵌め込む。このとき、テーパ部２６、シール部２５の順で栓本体２７が貫通孔Ｓｈに挿入され、シール部２５が貫通孔Ｓｈの内壁面に嵌め込まれる。挿入ピン３００は、図６に示すように、筒部２２の面２２ａが対象物Ｓの表面Ｓａに当接するまで穴２４の内部に押し込まれる。面２２ａが表面Ｓａに当接したときに、栓２０の貫通孔Ｓｈへの装着が完了する。
上記装着後、離脱部７００は、図７に示すように、挿入ピン３００を穴２４と逆方向（上記押し込み方向と逆方向）に移動（スライド）させ、小径部３７０の端部３７１を底面２４１から離脱させる。このとき、ガイド部４００を開口部２４ｈの周囲に配置した状態にしておく。そして、離脱部７００は上記移動によって挿入ピン３００を穴２４から取り除く。この後、離脱部７００は、図８に示すように、ガイド部４００を穴２４と逆方向に移動させて、開口部２４ｈから離脱させる。そうすることで、上記移動によって栓２０が貫通孔Ｓｈから外れることを防止できる。
栓装着装置１０００による栓装着がなされる対象物Ｓの種類は、特に限定されない。対象物Ｓは、貫通孔Ｓｈの封止（即ち、栓装着）によって内部に閉空間を有する容器であり得る。例えば、対象物Ｓは、二次電池の電池ケースであり得る。即ち、ここで開示される栓装着装置を使用することによって、二次電池の製造方法が提供される。図９に示すように、当該方法によって製造される二次電池１０は、電極体（図示なし）と、非水電解液（図示なし）と、電池ケース１と、を備える。二次電池１０は、ここではリチウムイオン二次電池である。
電池ケース１は、開口を有するケース本体１１と、該開口を塞ぐ蓋体１２と、を備えている。電池ケース１は、ケース本体１１の開口の周縁に蓋体１２が接合されることによって、一体化されて気密に封止（密閉）されている。蓋体１２には、注液孔１２ｈと、安全弁（図示なし）と、正極外部端子５と、負極外部端子６と、が設けられている。注液孔１２ｈは、電池ケース１内に電解液を注液するための孔であり、封止栓により封止されている。安全弁は、ケース内の圧力が所定値以上になったときに破断して、ケース内のガスを外部に排出するように構成されている。正極外部端子５および負極外部端子６は、電池ケース１に収容された電極体と電気的に接続されている。電池ケース１には、電解液と非水電解液とが収容されている。電池ケース１を構成する金属材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等が挙げられる。あるいは、電池ケース１はポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂材料により構成されてもよい。
電極体は、二次電池１の発電要素であり、正極、負極、および該正極と該負極とを離隔するセパレータを備えている。なお、上述した以外の二次電池１０の構成材料（例えば、電極体や非水電解液の構成材料）は、この種の二次電池において使用されるものを特に制限なく使用することができ、ここで開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明は省略する。
ここで開示される製造方法は、図１０に示すように、下記Ｓ１～Ｓ８の工程：組立工程Ｓ１；乾燥工程Ｓ２；注液工程Ｓ３；仮封止工程Ｓ４；含浸工程Ｓ５；開封工程Ｓ６；初期充電工程Ｓ７；および、封止工程Ｓ８；を包含する。
組立工程Ｓ１では、電極体を電池ケースに収容する。具体的には、例えば、図９、１１に示すように、従来公知の方法で作製した電極体８に正極内部端子５１および負極内部端子６１を取り付ける。次いで、蓋体１２に取り付けられた正極外部端子５および負極外部端子６に、同極の内部端子を従来公知の方法（例えば、超音波接合、抵抗溶接、レーザ溶接等）で接合する。そして、電極体８をケース本体１１に収容する。この状態で、ケース本体１１の開口部に蓋体１２を重ね合わせて、これらを溶接する。このようにして、ケース本体１１を封口し、電池組立体１０ａを作製する。
乾燥工程Ｓ２では、電池組立体の内部を乾燥させる。例えば、図１１に示すように、二次電池組立体１０ａを気密チャンバ９０内に収容して、気密チャンバ９０内が予め定められた温度になるまで昇温し、当該温度に達してから所定の時間（例えば、１０分～４時間）維持する。上記温度は、電池組立体１０ａの内部から水分を十分に除去できる温度であれば特に限定されないが、例えば、１００℃以上１５０℃以下となるように設定するとよい。このため、気密チャンバ内９０内に発熱体（プレートヒータ等）を設置してよい。
注液工程Ｓ３では、注液孔１２ｈを介して電池ケース１の内部に非水電解液を注液する（図９，１１参照）。非水電解液の注液方法としては、従来公知の注液方法を特に制限なく使用することができる。一例として、非水電解液を電池ケース１に減圧注液する。この場合、まず、電池ケース１の内圧を大気圧よりも低くなるように減圧する。例えば、気密チャンバ９０内を減圧雰囲気とすることで、電池ケース１内を減圧することができる。減圧後の電池ケース１の内圧は、特に限定されないが、大気圧（０．１ＭＰａ）に対して－０．０５ＭＰａ以下、－０．０８ＭＰａ以下、－０．０９ＭＰａ以下とするとよく、より低い圧力であるほどよい。上記のような減圧雰囲気で、電池ケース１に非水電解液を所定量注液する。具体的には、例えば、非水電解液の供給源（例えば、非水電解液を収容するタンク等）に接続された注液用の配管を注液孔１２ｈに接続し、ケース本体１２に非水電解液を注液する。この後、電池ケース１の内圧を大気圧にまで昇圧する。この昇圧では、例えば、気密チャンバ９０内に乾燥空気や不活性ガス（窒素ガス等）を導入するとよい。
仮封止工程Ｓ４では、電極体８および非水電解液が収容された状態の電池ケース１の注液孔１２ｈを仮封止する。この仮封止を、ここで開示される栓装着装置を用いて実施する。即ち、対象物としての二次電池１０の注液孔１２ｈ（貫通孔）に、図２に示す構造の栓２０を仮封止部材（仮封止栓）として装着する。
含浸工程Ｓ５では、注液孔１２ｈの仮封止をした状態で、電極体８に、非水電解液の少なくとも一部を含浸させる。上記のとおり、電池ケース１の内圧は、大気圧に昇圧されている。そのため、電極体８内の圧力が電池ケース１の内圧よりも低くなっている。この圧力差によって、電極体８内に非水電解液が含浸する。本工程では、例えば、電池ケース１内に注液された非水電解液が所定の高さに低下するまで、二次電池組立体を大気圧下および所定の温度条件下で、所定時間放置する。上記温度条件は、例えば２０℃～３０℃であり、室温（２５℃）程度とすることができる。上記放置時間は、製造する二次電池のサイズにもよるが、５時間～４５時間（概ね２０時間～３０時間）とすることができる。
上記のとおり、ここで開示される製造方法では、非水電解液の注液後に、注液孔１２ｈが上記栓装着装置を用いて仮封止されている。この仮封止後の電池ケース１では、高い気密性が実現されている。そのため、上記含浸工程Ｓ５を、気密チャンバ９０の外で実施することができる。あるいは、気密チャンバ９０に乾燥空気や不活性ガス（窒素ガス等）を導入しない状態で、上記含浸工程Ｓ５を実施することができる。このように、上記栓装着装置を用いることによって、二次電池の製造設備の一部を省略することができる。
開封工程Ｓ６では、仮封止部材を取り除いて注液孔１２ｈを開封する。具体的には、例えば、二次電池組立体１０ａに装着された仮封止部材を注液孔１２ｈと逆方向に移動させることによって、注液孔１２ｈから脱着し、これを開封することができる。仮封止部材を脱着する機能を上記装置に付与してもよく、別の装置（即ち、栓脱着装置）を使用してもよい。なお、開封後の仮封止部材は、回収し、再利用することができる。
初期充電工程Ｓ７では、注液孔１２ｈを開封した状態で二次電池組立体１０ａの充電を行う。本工程を行うことによって、ガスを発生させるとともに、このガスを電池ケース１外に放出することができる。また、負極活物質層の表面に良質な被膜を形成させることができる。本工程における充電条件は特に限定されず、適宜設定され得る。
封止工程Ｓ８では、封止部材を用いて注液孔１２ｈを封止する。この封止部材としては、この種の二次電池で使用される封止部材を特に限定なく使用することができる。一例として、金属製の封止栓を用い、該封止栓を注液孔１２ｈに嵌め込む。次いで、この封止栓で注液孔１２ｈを塞いだ状態で、レーザ溶接等を施し、注液孔１２ｈを封止する。なお、この後、所定の条件の下、二次電池組立体１０ａの充電およびエージング処理を行うことで、使用可能状態の二次電池１０を得ることができる。
以下、本発明に関する試験例を説明するが、以下の説明は本発明を限定することを意図したものではない。
厚み１．４ｍｍのアルミニウム製の電池ケースであって、蓋体に直径５ｍｍの円形の注液孔を有する電池ケースを用意した。また、図２に示す構造の仮封止部材（仮封止栓）を用意した。この仮封止栓は、Ｒａ＝３．６ｍｍ、Ｒｂ＝２．４ｍｍ、Ｒｃ＝２．０ｍｍ、Ｄａ＝５．３ｍｍ、Ｄｂ＝０．２ｍｍ、Ｌａ＝７．６ｍｍであった。なお、Ｌａは、端面２４ａから端面２６１までの長さ（仮封止栓の高さ）であり、Ｄａは開口部２４ｈから段差部２４３までの長さであり、Ｄｂは段差部２４３から底面２４１までの長さである。
また、下記例１～例３に係る挿入ピンを用意した。
－例１－
例１に係る挿入ピンとして、図３に示す構造の挿入ピン３００を用意した。挿入ピン３００の構成は上記のとおりであり、Ｒ１＝２．８ｍｍ、Ｒ２＝１．４ｍｍ、Ｌ１＝３．７ｍｍであった。なお、Ｌ１は小径部３７０の軸方向の長さである。
－例２－
例２に係る挿入ピンとして、図１２に示す構造の挿入ピン２３０を用意した。挿入ピン２３０は、大径部２３５からなり、小径部を有さないものであった。大径部２３５の径Ｒ５は、２．８ｍｍであった。なお、図１２における符号２３２は、挿入ピン２３０の周壁面を示している。
－例１－
例１に係る挿入ピンとして、図３に示す構造の挿入ピン３００を用意した。挿入ピン３００の構成は上記のとおりであり、Ｒ１＝２．８ｍｍ、Ｒ２＝１．４ｍｍ、Ｌ１＝３．７ｍｍであった。なお、Ｌ１は小径部３７０の軸方向の長さである。
－例２－
例２に係る挿入ピンとして、図１２に示す構造の挿入ピン２３０を用意した。挿入ピン２３０は、大径部２３５からなり、小径部を有さないものであった。大径部２３５の径Ｒ５は、２．８ｍｍであった。なお、図１２における符号２３２は、挿入ピン２３０の周壁面を示している。
－例３－
例３に係る挿入ピンとして、図１３に示す構造の挿入ピン３３０を用意した。挿入ピン３３０は、大径部３３５と、小径部３３７とを有するものであった。大径部３３５の径Ｒ６は、２．８ｍｍであった。小径部３３７の径Ｒ７は１．６ｍｍであり、長さＬ７は０．７ｍｍであった。なお、Ｌ７は小径部３３７の軸方向の長さである。また、図１３における符号３３２は、挿入ピン３３０の周壁面を示している。
例３に係る挿入ピンとして、図１３に示す構造の挿入ピン３３０を用意した。挿入ピン３３０は、大径部３３５と、小径部３３７とを有するものであった。大径部３３５の径Ｒ６は、２．８ｍｍであった。小径部３３７の径Ｒ７は１．６ｍｍであり、長さＬ７は０．７ｍｍであった。なお、Ｌ７は小径部３３７の軸方向の長さである。また、図１３における符号３３２は、挿入ピン３３０の周壁面を示している。
各例に係る挿入ピンをそれぞれガイド部４００の内部に配置し、上記用意した仮封止栓２０の穴２４に挿入した（図２、３、１２、１３参照）。各例に係る挿入ピンを挿入した仮封止栓を、上記実施形態に記載の手順にて上記電池ケースの注液孔に装着した。このとき、該注液孔の周囲にかかった負荷（荷重）を、測定装置のマニュアルに従って測定した。結果を図１４に示す。なお、この測定装置として、島津製作所製のオートグラフＡＧ５０ｋＮＸを使用した。
図１４に示すグラフの横軸は挿入ピンの移動量（ｍｍ）を示し、縦軸は注液孔の内壁面にかかった荷重（Ｎ）を示している。グラフ中の符号Ａ～Ｄは以下のとおり、仮封止栓と注液孔との位置関係を示しており：
Ａは、仮封止栓２０のテーパ部２６の端面２６１の位置と対象物Ｓ（上記蓋体）の貫通孔Ｓｈ（上記注液孔）の周囲の表面Ｓａの位置とが一致した状態であり（図５参照）；
Ｂは、仮封止栓２０のシール部２５が貫通孔Ｓｈ（上記注液孔）に嵌め込まれ始めた状態であり；
Ｃは、仮封止栓２０の筒部２２の面２２ａが対象物Ｓ（上記蓋体）の表面Ｓａに当接した状態であり（図６参照）；
Ｄは、上記Ｃの状態からさらに挿入ピンを押し込み、これによって筒部２２が撓んだ状態であった。
Ａは、仮封止栓２０のテーパ部２６の端面２６１の位置と対象物Ｓ（上記蓋体）の貫通孔Ｓｈ（上記注液孔）の周囲の表面Ｓａの位置とが一致した状態であり（図５参照）；
Ｂは、仮封止栓２０のシール部２５が貫通孔Ｓｈ（上記注液孔）に嵌め込まれ始めた状態であり；
Ｃは、仮封止栓２０の筒部２２の面２２ａが対象物Ｓ（上記蓋体）の表面Ｓａに当接した状態であり（図６参照）；
Ｄは、上記Ｃの状態からさらに挿入ピンを押し込み、これによって筒部２２が撓んだ状態であった。
図１４に示すように、各例に係る挿入ピンを用いて仮封止栓を注液孔に装着した場合の、上記Ａの位置関係から上記Ｃの位置関係になるまでに注液孔の内壁面にかかった負荷の増大度合いに関して、例１での増大度合いが最小であった。これに対して、例２では、小径部がないため、挿入ピンの押し込みによって仮封止栓にヨレが生じ、負荷の増大度合いが大きくなった。また、例３では、挿入ピンが挿入された穴の内部に十分な空間がなく、仮封止栓の嵌め込み時に、挿入ピンと仮封止栓と注液孔の内壁面との間に摩擦が生じ、上記増大度合いがさらに大きくなったと考えられる。
以上、ここで開示される技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。ここで開示される技術には上記の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記実施形態では、栓２０の穴２４の内部に段差部２４３を設けている。しかし、ここで開示される技術の効果を実現し得る限り、これに限定されない。例えば、段差部２４３を傾斜部としてもよいし、段差部２４３を設けなくてもよい。
１ 電池ケース
５ 正極外部端子
５１ 正極内部端子
６ 負極外部端子
６１ 負極内部端子
８ 電極体
１０ 二次電池
１０ａ 二次電池組立体
１２ｈ 注液孔
２０ 栓
２３ 規制部
２４ 穴
２４ｈ 開口部
２７ 栓本体
１００ 制御部
２００ 栓供給部
３００ 挿入ピン
４００ ガイド部
３５０ 大径部
３７０ 小径部
５００ ピン挿入部
６００ 栓装着部
７００ 離脱部
１０００ 栓装着装置
５ 正極外部端子
５１ 正極内部端子
６ 負極外部端子
６１ 負極内部端子
８ 電極体
１０ 二次電池
１０ａ 二次電池組立体
１２ｈ 注液孔
２０ 栓
２３ 規制部
２４ 穴
２４ｈ 開口部
２７ 栓本体
１００ 制御部
２００ 栓供給部
３００ 挿入ピン
４００ ガイド部
３５０ 大径部
３７０ 小径部
５００ ピン挿入部
６００ 栓装着部
７００ 離脱部
１０００ 栓装着装置
Claims (4)
- 貫通孔を有する対象物の該貫通孔に、筒状の栓であって、一の端面に開口部を有する非貫通の穴が内部に形成された栓、を装着する装置であって、
前記栓の前記開口部から前記穴の内部に挿入される挿入ピンと、
前記挿入ピンの周壁面をガイドし、かつ、該挿入ピンの軸方向においてスライド可能なガイド部と、
を備えており、
前記栓を前記貫通孔に配置して、
前記ガイド部を前記開口部の周囲に配置した状態で、前記挿入ピンを前記穴の内部に押し込んで前記栓を前記貫通孔に装着し、
前記装着後、前記挿入ピンを前記穴と逆方向に移動させて該穴から取り除いた後に、前記ガイド部を前記開口部から離脱させる
ように構成されている、装置。 - 前記挿入ピンは、同軸上に、柱状の大径部と、該大径部よりも径が小さい柱状の小径部とを有しており、
前記小径部は、前記大径部の前記軸方向における一方の端部から突出しており、
前記大径部は、前記穴の内壁面に沿って前記軸方向にスライド可能であり、
前記大径部の少なくとも一部、および前記小径部が前記穴に挿入され、かつ、該挿入方向における前記小径部の端部が、前記穴の底面の少なくとも一部と接触した状態で、前記栓を前記貫通孔に装着するように構成されている、
請求項１に記載の装置。 - 前記栓は、前記対象物の前記貫通孔に嵌め込まれる栓本体と、前記栓の前記貫通孔への嵌め込みを規制する規制部と、を備えており、
前記栓本体と前記規制部とは、相互に連なって形成されており、
前記栓本体と前記規制部とが連なる方向において、前記穴の前記開口部は前記規制部側の外表面に形成されており、
前記穴は、前記開口部から前記規制部を貫通して前記栓本体の内部に至っており、
前記栓本体の内部に、前記穴の前記底面が形成されている、
請求項１または２に記載の装置。 - 正極および負極を有する電極体と、
非水電解液と、
前記電極体と前記非水電解液とを収容する電池ケースであって、前記非水電解液を注液するための注液孔を有する電池ケースと、
を備える二次電池を製造する方法であって、
前記電極体および前記非水電解液が収容された状態の電池ケースの前記注液孔を仮封止することを包含し、
前記仮封止を、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置を用いて実施する、製造方法。
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