JP3174289B2 - リチウム二次電池における初充電時のガス抜き方法 - Google Patents
リチウム二次電池における初充電時のガス抜き方法Info
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
の初充電時に発生するガスを外部に排出するためのガス
抜き方法に関するものである。
の初充電時に発生するガスを外部に排出するためのガス
抜き方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、リチウム二次電池は、正極活物
質として、遷移金属のリチウム含有酸化物、すなわち層
状構造を有するＬｉＭＯ2 あるいはスピネル構造を有す
るＬｉＭ2 Ｏ4 （但しＭは遷移金属、例えばコバルト、
マンガン、ニッケル鉄のいずれか）などを用いると共
に、負極物質としてカーボン材料を用い、正極と負極と
の間で一方が放出したリチウムイオンを他方が吸蔵する
という可逆反応によって充放電を行うものである。
質として、遷移金属のリチウム含有酸化物、すなわち層
状構造を有するＬｉＭＯ2 あるいはスピネル構造を有す
るＬｉＭ2 Ｏ4 （但しＭは遷移金属、例えばコバルト、
マンガン、ニッケル鉄のいずれか）などを用いると共
に、負極物質としてカーボン材料を用い、正極と負極と
の間で一方が放出したリチウムイオンを他方が吸蔵する
という可逆反応によって充放電を行うものである。
【０００３】かかるリチウム二次電池においては、その
初充電時に内部にガスが発生し、内圧が上昇するという
問題がある。
初充電時に内部にガスが発生し、内圧が上昇するという
問題がある。
【０００４】この問題に対しては、従来、次のような対
策方法とっていた。 （１）リチウム二次電池の構造上、初充電時の内圧上昇
に対して十分耐え得るような機械的強度を持たせるべ
く、電池缶に、肉厚の厚い缶を使用する。 （２）リチウム二次電池の製造時に電池缶を開放にして
初充電を行う。つまり、構造上、電池缶をガスが抜ける
状態にしておき、電池内部が外部に開放された状態のも
とで初充電を行い、同時にガス抜きを行う。ガス抜き
後、電池缶を完全密封する。
策方法とっていた。 （１）リチウム二次電池の構造上、初充電時の内圧上昇
に対して十分耐え得るような機械的強度を持たせるべ
く、電池缶に、肉厚の厚い缶を使用する。 （２）リチウム二次電池の製造時に電池缶を開放にして
初充電を行う。つまり、構造上、電池缶をガスが抜ける
状態にしておき、電池内部が外部に開放された状態のも
とで初充電を行い、同時にガス抜きを行う。ガス抜き
後、電池缶を完全密封する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）の厚い缶を使用するという方法では、電池缶の内
容積が少なくなり、リチウム二次電池の電池容量が小さ
くなるという問題がある。
（１）の厚い缶を使用するという方法では、電池缶の内
容積が少なくなり、リチウム二次電池の電池容量が小さ
くなるという問題がある。
【０００６】これに対し、上記（２）の方法では、先に
ガス抜きしてから電池缶を密封するので、電池缶の肉厚
を薄く作製しておくことができるという長所が得られ
る。しかし、リチウム二次電池の内部を開放にして初充
電を行うという従来のガス抜き方法では、次のような問
題点がある。 （イ）初充電時に電池内部が外部に開放されるため、電
解液が蒸発して、電池特性が悪くなる。 （ロ）また、封口部に電解液成分が付着し、封口不良が
発生する。この封口の信頼性を向上させるため、封口部
に付着した電解液成分を拭き取る工程が必要である。 （ハ）更に、充電中の厳密な湿度管理が必要である。す
なわち、充電中は、相対湿度１〜２％という乾燥した環
境を確保する必要があるが、かかる環境を通常の空気調
和機で達成することは困難である。このため、特別の乾
燥室を用意する必要がある。
ガス抜きしてから電池缶を密封するので、電池缶の肉厚
を薄く作製しておくことができるという長所が得られ
る。しかし、リチウム二次電池の内部を開放にして初充
電を行うという従来のガス抜き方法では、次のような問
題点がある。 （イ）初充電時に電池内部が外部に開放されるため、電
解液が蒸発して、電池特性が悪くなる。 （ロ）また、封口部に電解液成分が付着し、封口不良が
発生する。この封口の信頼性を向上させるため、封口部
に付着した電解液成分を拭き取る工程が必要である。 （ハ）更に、充電中の厳密な湿度管理が必要である。す
なわち、充電中は、相対湿度１〜２％という乾燥した環
境を確保する必要があるが、かかる環境を通常の空気調
和機で達成することは困難である。このため、特別の乾
燥室を用意する必要がある。
【０００７】本発明は以上の様な従来の課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、リチウム二次電池にお
いて、充電中の厳密な湿度管理を必要とせずに、初充電
時の発生ガスを放出させることができ、しかも封口不良
や電池特性の悪化を来すことがない初充電時のガス抜き
方法を提供することにある。
されたものであり、その目的は、リチウム二次電池にお
いて、充電中の厳密な湿度管理を必要とせずに、初充電
時の発生ガスを放出させることができ、しかも封口不良
や電池特性の悪化を来すことがない初充電時のガス抜き
方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、リチウム二次電池における初充電時の
ガス抜き方法は、次のように構成した。
め、本発明では、リチウム二次電池における初充電時の
ガス抜き方法は、次のように構成した。
【０００９】即ち、請求項１に係る初充電時のガス抜き
方法では、リチウム二次電池の電池缶に缶内部に向けて
窪ませられて形成された凹部内の最下端部に設けられた
注液口から電解液を注入した後、該凹部内に、自重で該
注液口に落ち込んで該注液口を塞ぐ金属球を装填すると
ともに、注液口の周囲と金属球との隙間に電解液に対し
て不溶解性の油状物を注入し、この状態で初充電を行
い、該充電時に缶内部に発生するガスの圧力で該金属球
を浮上させて該ガスを排出させた後、該金属球と該注液
口とを抵抗溶接によって封口することを特徴とする。
方法では、リチウム二次電池の電池缶に缶内部に向けて
窪ませられて形成された凹部内の最下端部に設けられた
注液口から電解液を注入した後、該凹部内に、自重で該
注液口に落ち込んで該注液口を塞ぐ金属球を装填すると
ともに、注液口の周囲と金属球との隙間に電解液に対し
て不溶解性の油状物を注入し、この状態で初充電を行
い、該充電時に缶内部に発生するガスの圧力で該金属球
を浮上させて該ガスを排出させた後、該金属球と該注液
口とを抵抗溶接によって封口することを特徴とする。
【００１０】
【００１１】上記構成による初充電時のガス抜き方法に
よれば、初充電前にあっては凹部内の金属球が底部中央
の注液口を塞いでいる。しかし、初充電中にガスが発生
し内圧が高くなると、ガスが金属球を押し上げて浮上さ
せるとともに、油状物質の間からガスが放出される。こ
のとき、放出されるガスにより油状物質や外気は外方に
押しやられるから、当該初充電中に油状物質や外気が電
池缶内に入り込むことはない。内圧が下がると同時に金
属球が下がり注液口が塞がる。
よれば、初充電前にあっては凹部内の金属球が底部中央
の注液口を塞いでいる。しかし、初充電中にガスが発生
し内圧が高くなると、ガスが金属球を押し上げて浮上さ
せるとともに、油状物質の間からガスが放出される。こ
のとき、放出されるガスにより油状物質や外気は外方に
押しやられるから、当該初充電中に油状物質や外気が電
池缶内に入り込むことはない。内圧が下がると同時に金
属球が下がり注液口が塞がる。
【００１２】即ち、金属球及び油状物質が逆止弁作用を
する。このため、従来のように相対湿度１〜２％という
乾燥した特別の乾燥室を用意することは必要なくなり、
通常の空気調和機を利用した作業室で初充電を行うこと
ができるようになる。よって、充電中の湿度管理が極め
て容易となる。
する。このため、従来のように相対湿度１〜２％という
乾燥した特別の乾燥室を用意することは必要なくなり、
通常の空気調和機を利用した作業室で初充電を行うこと
ができるようになる。よって、充電中の湿度管理が極め
て容易となる。
【００１３】また、金属球の表面や当該金属球と注液口
との隙間内には、油状物質により皮膜が形成されるた
め、初充電時のガス発生に伴い電池缶内の注液口に向け
て電解液成分の飛沫が飛来してきても、この飛沫は油状
物質の皮膜に付着して落下し、電池缶内に回収される。
このため、従来のように、初充電終了後に封口部に乾燥
した電解液成分が白い粉状に残ることはなく、封口部に
付着した電解液成分を拭き取る工程を必要としない。従
って、封口部の信頼性が向上する。
との隙間内には、油状物質により皮膜が形成されるた
め、初充電時のガス発生に伴い電池缶内の注液口に向け
て電解液成分の飛沫が飛来してきても、この飛沫は油状
物質の皮膜に付着して落下し、電池缶内に回収される。
このため、従来のように、初充電終了後に封口部に乾燥
した電解液成分が白い粉状に残ることはなく、封口部に
付着した電解液成分を拭き取る工程を必要としない。従
って、封口部の信頼性が向上する。
【００１４】更に、上記初充電を行った後、金属球と電
池缶との間を抵抗溶接により封口するので、金属球を初
充電中に上記逆止弁として機能させるだけでなく、溶接
電極の接触子としての作用を行わせることができ、製造
工程の簡易化を図れる。また、注液口の周囲に電解液の
付着が生じないので、これによるトラブルが起きること
がない。
池缶との間を抵抗溶接により封口するので、金属球を初
充電中に上記逆止弁として機能させるだけでなく、溶接
電極の接触子としての作用を行わせることができ、製造
工程の簡易化を図れる。また、注液口の周囲に電解液の
付着が生じないので、これによるトラブルが起きること
がない。
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１７】図１は本発明に係るガス抜き方法が採用さ
れた扁平角形リチウムイオン二次電池の全体構成を概略
的に示す分解斜視図であり、図２はそのガス抜き構造を
示す縦断面図、図３はそのガス抜き構造を示す平面図で
ある。図１に示すように、偏平角形リチウムイオン二次
電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して非円形
にスパイラル状に巻回してなる電極体１２と、この電極
体を収納する電池缶１、及びこの電池缶１の上部開口を
密閉する缶蓋１ａとから主になり、この缶蓋１ａに設け
られた電解液の注液部２に本発明に係るガス抜き方法が
適用されている。
れた扁平角形リチウムイオン二次電池の全体構成を概略
的に示す分解斜視図であり、図２はそのガス抜き構造を
示す縦断面図、図３はそのガス抜き構造を示す平面図で
ある。図１に示すように、偏平角形リチウムイオン二次
電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して非円形
にスパイラル状に巻回してなる電極体１２と、この電極
体を収納する電池缶１、及びこの電池缶１の上部開口を
密閉する缶蓋１ａとから主になり、この缶蓋１ａに設け
られた電解液の注液部２に本発明に係るガス抜き方法が
適用されている。
【００１８】当該注液部２は缶蓋１ａに円形に形成され
た鍋底状の凹部３と、この凹部３の最下端部である底壁
３ａ中央に同心的に開口形成された注液口５と、この凹
部３内に入れられている金属球４とを有する。ここで、
凹部３の直径Ｄ１は金属球４の直径Ｍの２倍以下（Ｄ１
≦２Ｍ）に設定され、深さＨは金属球４の半径Ｍ／２以
上（Ｈ≧Ｍ／２）に設定されている。また、底壁３ａ中
央に開口された注液口５の直径Ｄ２は、金属球４の直径
Ｍよりも小さく形成されている。注液口５の周縁部の中
央側底壁部６には、半径Ｒ１の丸みが付けられて下方に
湾曲されてカール加工されており、金属球４が凹部３内
の注液口５を密に閉塞し得るようになっている。また、
その湾曲開始点７から鍋底状凹部３の周壁３ｂまでの幅
（距離）Ｗは金属球の半径Ｍ／２以下（Ｗ≦Ｍ／２）に
設定されている。
た鍋底状の凹部３と、この凹部３の最下端部である底壁
３ａ中央に同心的に開口形成された注液口５と、この凹
部３内に入れられている金属球４とを有する。ここで、
凹部３の直径Ｄ１は金属球４の直径Ｍの２倍以下（Ｄ１
≦２Ｍ）に設定され、深さＨは金属球４の半径Ｍ／２以
上（Ｈ≧Ｍ／２）に設定されている。また、底壁３ａ中
央に開口された注液口５の直径Ｄ２は、金属球４の直径
Ｍよりも小さく形成されている。注液口５の周縁部の中
央側底壁部６には、半径Ｒ１の丸みが付けられて下方に
湾曲されてカール加工されており、金属球４が凹部３内
の注液口５を密に閉塞し得るようになっている。また、
その湾曲開始点７から鍋底状凹部３の周壁３ｂまでの幅
（距離）Ｗは金属球の半径Ｍ／２以下（Ｗ≦Ｍ／２）に
設定されている。
【００１９】即ち、上記凹部３の内径Ｄ１及び深さＨ、
注液口５の直径Ｄ２、金属球４の直径Ｍ、そして周壁３
ｂから湾曲開始点７までの幅Ｗの相互の寸法的関係は、
常に金属球４が自重で凹部３内の注液口５に落ち込ん
で、当該注液口５を塞ぐようになっている。つまり、凹
部３の内部形状は、金属球４が自重で自動的に注液口５
に落ち込んでこれを安定的に塞ぐような形状にされてい
る。具体的には、通常は、凹部３内の金属球４が底部中
央に形成されている注液口５を塞いでいるが、図２に
（イ）又は（ロ）で示したように、凹部３の半径方向最
外部に金属球４が移動して周壁３ｂに接しているような
場合にあっても、当該金属球４の中心（重心）８は注液
口５の周縁部６の下方への湾曲開始点７よりも内側にあ
って、注液口５側に位置するという関係になるように形
成されている。なお、凹部３の電池缶表面側との境界を
なす外周縁部９には半径Ｒ２による丸みが付けられ、ま
た、凹部３の底壁３ａから周壁３ａにかけても半径Ｒ３
による丸みが付けられている。
注液口５の直径Ｄ２、金属球４の直径Ｍ、そして周壁３
ｂから湾曲開始点７までの幅Ｗの相互の寸法的関係は、
常に金属球４が自重で凹部３内の注液口５に落ち込ん
で、当該注液口５を塞ぐようになっている。つまり、凹
部３の内部形状は、金属球４が自重で自動的に注液口５
に落ち込んでこれを安定的に塞ぐような形状にされてい
る。具体的には、通常は、凹部３内の金属球４が底部中
央に形成されている注液口５を塞いでいるが、図２に
（イ）又は（ロ）で示したように、凹部３の半径方向最
外部に金属球４が移動して周壁３ｂに接しているような
場合にあっても、当該金属球４の中心（重心）８は注液
口５の周縁部６の下方への湾曲開始点７よりも内側にあ
って、注液口５側に位置するという関係になるように形
成されている。なお、凹部３の電池缶表面側との境界を
なす外周縁部９には半径Ｒ２による丸みが付けられ、ま
た、凹部３の底壁３ａから周壁３ａにかけても半径Ｒ３
による丸みが付けられている。
【００２０】また、凹部３内の注液口５の周囲と金属球
４との隙間には、凹部内に付着する電解液成分を滑らせ
て電池缶１内に戻すため、電解液に対して不溶解性の油
状物から成る滑面物質１１が注入されている。この滑面
物質１１は、具体的にはポリブテン（分子量約３００）
から成る。このポリブテンは、多少電池缶１内に入って
も支障のないものであるが、できるだけ入れないように
するため、上記のように凹部３は鍋底状に形成して、こ
こに貯留させる形でポリブテンを設けている。なお、こ
のポリブデンは粘性が高く、水飴状の流動性を呈する。
４との隙間には、凹部内に付着する電解液成分を滑らせ
て電池缶１内に戻すため、電解液に対して不溶解性の油
状物から成る滑面物質１１が注入されている。この滑面
物質１１は、具体的にはポリブテン（分子量約３００）
から成る。このポリブテンは、多少電池缶１内に入って
も支障のないものであるが、できるだけ入れないように
するため、上記のように凹部３は鍋底状に形成して、こ
こに貯留させる形でポリブテンを設けている。なお、こ
のポリブデンは粘性が高く、水飴状の流動性を呈する。
【００２１】上記の如く構成される注液部２の金属球４
と滑面物質１１とは、注液口５から電解液を注液した後
に、凹部３内に設けられる。即ち、注液後に先ず金属球
４が凹部３内に装填され、金属球４が注液口５に落ち込
んでこれを塞いでいる状態で、更に滑面物質１１が注入
される。その後に、リチウムイオン二次電池に対して初
充電が行なわれる。
と滑面物質１１とは、注液口５から電解液を注液した後
に、凹部３内に設けられる。即ち、注液後に先ず金属球
４が凹部３内に装填され、金属球４が注液口５に落ち込
んでこれを塞いでいる状態で、更に滑面物質１１が注入
される。その後に、リチウムイオン二次電池に対して初
充電が行なわれる。
【００２２】初充電中の注液部２の働きは次のようにな
る。即ち、初充電の開始当初においては、図４（ａ）に
示す如く、注液口５は金属球４により塞がれ、その外周
囲を油状物から成る滑面物質１１が取り巻いて密封して
いる。初充電中にガスが発生して電池缶１内の内圧が高
まると、図４（ｂ）に示す如く、ガスにより金属球４が
押し上げられて浮上し、油状物質１１の間から、ガスが
電池缶の外部に放出される。内圧が下がると、同時に金
属球４が下がり、注液口５が閉塞される。つまり、金属
球４は逆止弁として機能する。そのあいだ、油状物質か
ら成る滑面物質１１は放出されるガスによって外周囲に
押しやられるから、電池缶１内に流れ込むことはなく、
また外気も入ることはない。
る。即ち、初充電の開始当初においては、図４（ａ）に
示す如く、注液口５は金属球４により塞がれ、その外周
囲を油状物から成る滑面物質１１が取り巻いて密封して
いる。初充電中にガスが発生して電池缶１内の内圧が高
まると、図４（ｂ）に示す如く、ガスにより金属球４が
押し上げられて浮上し、油状物質１１の間から、ガスが
電池缶の外部に放出される。内圧が下がると、同時に金
属球４が下がり、注液口５が閉塞される。つまり、金属
球４は逆止弁として機能する。そのあいだ、油状物質か
ら成る滑面物質１１は放出されるガスによって外周囲に
押しやられるから、電池缶１内に流れ込むことはなく、
また外気も入ることはない。
【００２３】上記初充電中には、電池缶１の内部で注液
口５やその近傍に向けて電解液成分の飛沫が飛来してく
るが、金属球４の表面及び金属球４と注液口５との缶の
隙間には、油状物質から成る滑面物質１１による皮膜が
形成されているため、この電解液成分は滑面物質１１に
付着することとなる。すなわち、滑面物質１１の働きに
より、電解液成分は当該滑面物質１１上を滑り落ち、電
池缶１内に戻される。このため、従来のように、封口部
に電解液成分が付着したままとなって乾燥した白い粉状
に残ることはなく、封口部の信頼性が向上する。
口５やその近傍に向けて電解液成分の飛沫が飛来してく
るが、金属球４の表面及び金属球４と注液口５との缶の
隙間には、油状物質から成る滑面物質１１による皮膜が
形成されているため、この電解液成分は滑面物質１１に
付着することとなる。すなわち、滑面物質１１の働きに
より、電解液成分は当該滑面物質１１上を滑り落ち、電
池缶１内に戻される。このため、従来のように、封口部
に電解液成分が付着したままとなって乾燥した白い粉状
に残ることはなく、封口部の信頼性が向上する。
【００２４】上記初充電を行った後、図５に示すよう
に、電池缶１を抵抗溶接の相手側電極１３上に置き、抵
抗溶接機の電極１４を、注液部２の凹部３内にある金属
球４に押し当て、金属球４と電池缶１との間で抵抗溶接
により封口する。金属球４が押されて注液口５の縁部６
に接触した時点で、すなわち金属同士が接触した時点で
電気的に導通するので、自動的に抵抗溶接が開始され
る。この際、油状物質１１は溶接を阻害することはな
く、電解液付着によるトラブルも避けられる。
に、電池缶１を抵抗溶接の相手側電極１３上に置き、抵
抗溶接機の電極１４を、注液部２の凹部３内にある金属
球４に押し当て、金属球４と電池缶１との間で抵抗溶接
により封口する。金属球４が押されて注液口５の縁部６
に接触した時点で、すなわち金属同士が接触した時点で
電気的に導通するので、自動的に抵抗溶接が開始され
る。この際、油状物質１１は溶接を阻害することはな
く、電解液付着によるトラブルも避けられる。
【００２５】＜実施例＞正極活物質としてＬｉＣｏＯ2
を９１重量部、導電剤として黒鉛を４重量部、バインダ
としてＰＶＤＦを５重量部混合し、適量のＮメチルピロ
リジノンを加えよく混合し、塗料状とした。一方、黒鉛
９０重量部と、ＰＶＤＦ１０重量部とを混合し正極と同
様に適量のＮメチルピロリジノンを加えよく混合し塗料
状とした。
を９１重量部、導電剤として黒鉛を４重量部、バインダ
としてＰＶＤＦを５重量部混合し、適量のＮメチルピロ
リジノンを加えよく混合し、塗料状とした。一方、黒鉛
９０重量部と、ＰＶＤＦ１０重量部とを混合し正極と同
様に適量のＮメチルピロリジノンを加えよく混合し塗料
状とした。
【００２６】続いて、正極集電体として２０μｍのＡｌ
箔、負極集電体として１０μｍのＣｕを用いて、先ず片
面に塗布を行い、乾燥後もう片方の面にも同様に塗布、
乾燥を行った。両面塗布を行った電極をロール圧延し
て、圧延後の正極は２２０μｍ、負極は１３０μｍとし
た。
箔、負極集電体として１０μｍのＣｕを用いて、先ず片
面に塗布を行い、乾燥後もう片方の面にも同様に塗布、
乾燥を行った。両面塗布を行った電極をロール圧延し
て、圧延後の正極は２２０μｍ、負極は１３０μｍとし
た。
【００２７】続いて正極については幅３１ｍｍ長さ３３
０ｍｍ、負極については幅３３ｍｍ長さ３８０ｍｍに切
り出し正極端部には厚さ１００μｍの短冊リード板１５
を、負極部には厚さ５０μｍの短冊状リード板１６を溶
接した。
０ｍｍ、負極については幅３３ｍｍ長さ３８０ｍｍに切
り出し正極端部には厚さ１００μｍの短冊リード板１５
を、負極部には厚さ５０μｍの短冊状リード板１６を溶
接した。
【００２８】以上作製した電極と厚さ２５μｍ、幅３５
ｍｍのポリプロピレン製微多孔膜をセパレータに用い
て、幅２９ｍｍ×高さ３５ｍｍ、厚さ７ｍｍの、断面が
長円状の電極体１２（図３）を作製した。
ｍｍのポリプロピレン製微多孔膜をセパレータに用い
て、幅２９ｍｍ×高さ３５ｍｍ、厚さ７ｍｍの、断面が
長円状の電極体１２（図３）を作製した。
【００２９】該電極体の上下に絶縁シートを配置し、電
池缶１内に該電極体１２を収納し、ニッケルリード板１
６の一端を缶の開口部付近に溶接接合し、蓋に形成され
た正極端子１７の内側部の一端に正極リード板１５の一
端を溶接して、その缶蓋１ａにより缶１の開口部を閉じ
てから、その周囲をレーザ溶接により接合して一体化
し、３０ｍｍ×４０ｍｍ×８ｍｍの偏平角形リチウムイ
オン二次電池（７００ｍＡｈ）を作製した。
池缶１内に該電極体１２を収納し、ニッケルリード板１
６の一端を缶の開口部付近に溶接接合し、蓋に形成され
た正極端子１７の内側部の一端に正極リード板１５の一
端を溶接して、その缶蓋１ａにより缶１の開口部を閉じ
てから、その周囲をレーザ溶接により接合して一体化
し、３０ｍｍ×４０ｍｍ×８ｍｍの偏平角形リチウムイ
オン二次電池（７００ｍＡｈ）を作製した。
【００３０】缶蓋１ａには前述の本発明によるガス抜き
構造を備えた注液部２が形成されており、この注液部２
の注液口５から充分な量の電解液を注入し、その後、注
液部２の凹部３内に金属球４を装填した。この金属球４
はステンレス球（直径Ｍ＝３ｍｍ）を用いた。また、注
液部２の凹部３は、深さＨ＝約２ｍｍ、内径Ｄ１＝φ
４．５ｍｍ、注液口５の直径Ｄ２＝φ１．８ｍｍとし
た。また、金属球４と凹部３との隙間には油状物から成
る滑面物質１１としてポリブテン（分子量約３００）を
注入した。
構造を備えた注液部２が形成されており、この注液部２
の注液口５から充分な量の電解液を注入し、その後、注
液部２の凹部３内に金属球４を装填した。この金属球４
はステンレス球（直径Ｍ＝３ｍｍ）を用いた。また、注
液部２の凹部３は、深さＨ＝約２ｍｍ、内径Ｄ１＝φ
４．５ｍｍ、注液口５の直径Ｄ２＝φ１．８ｍｍとし
た。また、金属球４と凹部３との隙間には油状物から成
る滑面物質１１としてポリブテン（分子量約３００）を
注入した。
【００３１】次に、初充電を行った。この初充電は、７
０ｍＡで、４．１Ｖまで行った。初充電の開始から約３
時間はガス発生が続いたが、その後は発生しなかった。
０ｍＡで、４．１Ｖまで行った。初充電の開始から約３
時間はガス発生が続いたが、その後は発生しなかった。
【００３２】爾後、抵抗溶接機を用いて、注液部２を封
口した。これは、図５に示すように、電池缶１を抵抗溶
接の相手側電極１３上に置き、抵抗溶接機の電極１４を
注液部２の金属球４に押し当て、金属球４と電池缶１と
の間で抵抗溶接することにより封口した。
口した。これは、図５に示すように、電池缶１を抵抗溶
接の相手側電極１３上に置き、抵抗溶接機の電極１４を
注液部２の金属球４に押し当て、金属球４と電池缶１と
の間で抵抗溶接することにより封口した。
【００３３】一方、同じ規格の扁平角形電池について、
注液部を塞いで電池缶１を密閉状態にしてから初充電を
行ったリチウムイオン二次電池と、注液部を開放状態に
してガス抜きをしながら初充電を行った後にその注液部
を塞いで密封したリチウムイオン電池とを比較例として
試作した。開放状態でガス抜きをしたものについては、
電解液成分を良く拭き取って、スポット溶接を行った。
なお、初充電は同じく７０ｍＡで、４．１Ｖまで行っ
た。
注液部を塞いで電池缶１を密閉状態にしてから初充電を
行ったリチウムイオン二次電池と、注液部を開放状態に
してガス抜きをしながら初充電を行った後にその注液部
を塞いで密封したリチウムイオン電池とを比較例として
試作した。開放状態でガス抜きをしたものについては、
電解液成分を良く拭き取って、スポット溶接を行った。
なお、初充電は同じく７０ｍＡで、４．１Ｖまで行っ
た。
【００３４】そして、これら３種の角形電池に対し、更
にサイクル試験を行った。このサイクル試験の結果を図
６のグラフに示す。この図６中において、ａは本発明に
係る角形電池の場合を、ｂは開放状態でガス抜きをした
角形電池の場合を、ｃは密閉状態でガス抜きをせずに初
充電した角形電池の場合をそれぞれ示す。
にサイクル試験を行った。このサイクル試験の結果を図
６のグラフに示す。この図６中において、ａは本発明に
係る角形電池の場合を、ｂは開放状態でガス抜きをした
角形電池の場合を、ｃは密閉状態でガス抜きをせずに初
充電した角形電池の場合をそれぞれ示す。
【００３５】図６から明らかなように、本発明の角形電
池ａにおける第１サイクルの容量を１００としたとき、
開放状態でガス抜きをした角形電池ｂの容量は、それよ
り１０％近く容量が低い。これは開放状態でガス抜きを
する結果、水分の侵入、電解液の組成変化があるためと
考えられる。また、密閉状態にしてガス抜きをしなかっ
た角形電池ｃの場合は、ガスが内部に溜まり約１ｍｍの
膨らみが発生した。また、電極の接触の不安定さが原因
と考えられる充電サイクルでの容量変動があった。
池ａにおける第１サイクルの容量を１００としたとき、
開放状態でガス抜きをした角形電池ｂの容量は、それよ
り１０％近く容量が低い。これは開放状態でガス抜きを
する結果、水分の侵入、電解液の組成変化があるためと
考えられる。また、密閉状態にしてガス抜きをしなかっ
た角形電池ｃの場合は、ガスが内部に溜まり約１ｍｍの
膨らみが発生した。また、電極の接触の不安定さが原因
と考えられる充電サイクルでの容量変動があった。
【００３６】このように本発明の角形リチウム二次電池
は、効率よくガスを放出することができ、封口も、電解
液成分拭き取り工程が不要で電池特性も良好であった。
は、効率よくガスを放出することができ、封口も、電解
液成分拭き取り工程が不要で電池特性も良好であった。
【００３７】
【発明の効果】以上に詳しく説明したように、本発明に
かかるリチウム二次電池における初充電時のガス抜き方
法によれば、次のような優れた効果が得られる。
かかるリチウム二次電池における初充電時のガス抜き方
法によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００３８】（１）初充電前にあっては凹部内の金属球
と油状物質とで注液口を密封し、初充電中にガスが発生
し内圧が高くなった場合に、ガスで金属球を押し上げて
浮上させ、油状物質間を通じてガスを放出させ、内圧が
下がると金属球の自重で注液口を自動的に塞ぐという逆
止弁として機能を、金属球及び油状物質に行わせること
ができ、よって従来のように相対湿度１〜２％という乾
燥した特別の乾燥室を用意する必要はなく、通常の空気
調和機を利用した作業室で初充電を容易に行うことがで
きるようになり、充電中の湿度管理が極めて容易とな
る。
と油状物質とで注液口を密封し、初充電中にガスが発生
し内圧が高くなった場合に、ガスで金属球を押し上げて
浮上させ、油状物質間を通じてガスを放出させ、内圧が
下がると金属球の自重で注液口を自動的に塞ぐという逆
止弁として機能を、金属球及び油状物質に行わせること
ができ、よって従来のように相対湿度１〜２％という乾
燥した特別の乾燥室を用意する必要はなく、通常の空気
調和機を利用した作業室で初充電を容易に行うことがで
きるようになり、充電中の湿度管理が極めて容易とな
る。
【００３９】（２）金属球の表面や当該金属球と注液口
との隙間内には、油状物質により皮膜が形成されるた
め、初充電時のガス発生に伴い電池缶内の注液口に向け
て電解液成分の飛沫が飛来してきても、この飛沫は油状
物質の皮膜に付着して落下し、電池缶内に回収されるの
で、従来のように、初充電終了後に封口部に乾燥した電
解液成分が白い粉状に残ることはなく、封口部に付着し
た電解液成分を拭き取る工程を必要としない。従って、
封口部の信頼性が向上する。
との隙間内には、油状物質により皮膜が形成されるた
め、初充電時のガス発生に伴い電池缶内の注液口に向け
て電解液成分の飛沫が飛来してきても、この飛沫は油状
物質の皮膜に付着して落下し、電池缶内に回収されるの
で、従来のように、初充電終了後に封口部に乾燥した電
解液成分が白い粉状に残ることはなく、封口部に付着し
た電解液成分を拭き取る工程を必要としない。従って、
封口部の信頼性が向上する。
【００４０】（３）初充電を行った後に、金属球を電池
缶に抵抗溶接で固着して注液口を封口するので、金属球
を初充電中に逆止弁として機能させるだけでなく、溶接
電極の接触子としての作用をおこなわせることができ、
製造工程の簡易化を図れる。
缶に抵抗溶接で固着して注液口を封口するので、金属球
を初充電中に逆止弁として機能させるだけでなく、溶接
電極の接触子としての作用をおこなわせることができ、
製造工程の簡易化を図れる。
【００４１】
【図１】本発明に係る初充電時のガス抜き方法を採用す
るためのガス抜き構造が備えられたリチウム二次電池の
組立状態を示した斜視図である。
るためのガス抜き構造が備えられたリチウム二次電池の
組立状態を示した斜視図である。
【図２】図１のリチウム二次電池に形成される注液部の
構成を示した断面図である。
構成を示した断面図である。
【図３】図１のリチウム二次電池に形成される注液部の
構成を示した平面図である。
構成を示した平面図である。
【図４】上記注液部における金属球の作用を示したもの
で、（ａ）は金属球が閉塞状態にあるときの図、（ｂ）
は金属球との間からガスが抜ける状態を示した図であ
る。
で、（ａ）は金属球が閉塞状態にあるときの図、（ｂ）
は金属球との間からガスが抜ける状態を示した図であ
る。
【図５】図１のリチウム二次電池を製造する際の金属球
の抵抗溶接の仕方を示した図である。
の抵抗溶接の仕方を示した図である。
【図６】本発明による初充電時のガス抜き方法を採用し
て製造されたリチウム二次電池の充電サイクル特性と、
従来のガス抜き方法で製造した電池の充電サイクル特性
とを比較して示したグラフである。
て製造されたリチウム二次電池の充電サイクル特性と、
従来のガス抜き方法で製造した電池の充電サイクル特性
とを比較して示したグラフである。
１ 電池缶 ２ 注液部 ３ 凹部 ３ａ 底壁 ３ｂ 周壁 ４ 金属球 ５ 注液口 ６ 底壁の内周部 ７ 湾曲開始点 ８ 金属球の中心 １１ 滑面物質 １２ 巻回体 １３ 相手側電極 １３ 抵抗溶接機の電極 １７ 正極端子 Ｄ１ 凹部の内径 Ｄ２ 注液口の直径 Ｈ 凹部の深さ Ｍ 金属球の直径 Ｗ 湾曲開始点から凹部の周壁までの幅（距離）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 吉郎 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−321293（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−129203（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−199174（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−7868（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−65052（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−314775（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−6689（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−70156（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−30964（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 2/12 101 H01M 10/40
Claims (1)
- 【請求項１】 リチウム二次電池の電池缶に缶内部に向
けて窪ませられて形成された凹部内の最下端部に設けら
れた注液口から電解液を注入した後、該凹部内に、自重
で該注液口に落ち込んで該注液口を塞ぐ金属球を装填す
るとともに、該注液口の周囲と該金属球との隙間に電解
液に対して不溶解性の油状物を注入し、この状態で初充
電を行い、該充電時に缶内部に発生するガスの圧力で該
金属球を浮上させて該ガスを排出させた後、該金属球と
該注液口とを抵抗溶接によって封口することを特徴とす
るリチウム二次電池における初充電時のガス抜き方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25324597A JP3174289B2 (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | リチウム二次電池における初充電時のガス抜き方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25324597A JP3174289B2 (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | リチウム二次電池における初充電時のガス抜き方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1196987A JPH1196987A (ja) | 1999-04-09 |
| JP3174289B2 true JP3174289B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=17248589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25324597A Expired - Fee Related JP3174289B2 (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | リチウム二次電池における初充電時のガス抜き方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3174289B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100484115B1 (ko) | 2003-05-21 | 2005-04-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 |
| KR100876268B1 (ko) * | 2007-10-09 | 2008-12-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차전지 |
| US9812686B2 (en) | 2010-06-30 | 2017-11-07 | Gs Yuasa International Ltd. | Manufacturing method of secondary battery, secondary battery, and assembled battery |
| US9147865B2 (en) | 2012-09-06 | 2015-09-29 | Johnson Controls Technology Llc | System and method for closing a battery fill hole |
| KR102321906B1 (ko) * | 2021-03-25 | 2021-11-04 | 주식회사 유로셀 | 원통형 이차전지 |
-
1997
- 1997-09-18 JP JP25324597A patent/JP3174289B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1196987A (ja) | 1999-04-09 |
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|---|---|---|---|
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