JP3680939B2 - 封孔栓を有する電池の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、封孔栓を有する電池に属する。本発明は、特に、リチウムイオン二次電池に好適に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などのポータブル機器に内蔵される電池として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池が多く使用される。従来より、リチウムイオン二次電池は、正極板、負極板及びこれらの間に介在するセパレータからなる発電要素を備え、発電要素は金属からなる角形の外装体に収納される。外装体は、一方に開口した容器とその開口を封じる蓋とからなり、容器の側面又は蓋には非水電解液を注入するための注液孔が形成されている。注液孔は、非水電解液を注入後に封孔栓によって封じられる。
【０００３】
図２に軸方向断面図として示すように、封孔栓１１は異径部１１ａとこれに連続した同径部１１ｃとからなり、異径部１１ａは、端面に近づくにつれて外径が小さくなってテーパー状に形成されている。注液孔２ａを封じるには、まず、封孔栓１１の異径部１１ａを差し込む。これによって、図２に示すように、異径部１１ａの外周面１１ｂが注液孔２ａの内周面の外側縁部２ｂに当接され、注液孔２ａが閉塞される。次に、この状態で封孔栓１１を容器２にレーザー溶接する。このとき、同径部１１ｃは溶けしろとなる。その結果、容器２の注液孔２ａが封じられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の封孔栓１１では、注液孔２ａに差し込んだとき、異径部１１ａの外周面１１ｂと注液孔２ａの内周面縁部２ｂとの接触が十分でない。そのため、溶接後にピンホール、クラック等の隙間が生じやすく、封孔不良になりやすい。従って、電解液の漏洩等の問題を起こすことがある。
それ故、本発明の課題は、電池外装体の注液孔の封孔不良が生じにくい電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池の製造方法は、
電池外装体に形成された注液孔を封孔する電池の製造方法において、
一方の軸方向円形端面に近づくにつれて外径が小さくなった異径部と、他方の軸方向円形端面側に位置する同径部とを有する封孔栓を準備し、この異径部を前記注液孔に差し込んでこれを閉塞した状態で、電池外装体に接合する段階を有し、
封孔栓の軸方向断面視において異径部の外周面が径方向外側に湾曲していることを特徴とする。
【０００６】
本発明の電池は、接合前の封孔栓が、一方の軸方向端面に近づくにつれて外径が小さくなった異径部を有し、その異径部の外周面は、軸方向断面視において径方向外側に湾曲している。そのため、異径部の外径の変化が緩やかである。よって、封孔栓の異径部を電池外装体の注液孔に差し込んだとき、異径部の外周面のうち、注液孔の内周面と接触する又は接近する部分が多い。従って本発明によると、封孔栓と電池外装体との接合が安定し、注液孔の封孔不良が防止される。
【０００７】
本発明の封孔栓の材質については、アルミニウム等の金属を使用することができる。異径部の外周面を湾曲させるには、例えば成形後に研磨すると良い。また、異径部の外周面を注液孔の内周面にできるだけ接触・接近させるため、軸方向断面視において、異径部外周面の最大径位置での接線と中心線とがなす角度を３０度以下にするのが望ましい。異径部の軸方向の長さは０．２〜０．８ｍｍ、最大径は０．８〜２ｍｍ、最小径は０．５〜１．３ｍｍ、外周面の曲率半径は０．４〜０．６ｍｍが好ましい。封孔栓と電池外装体との接合方法としては、レーザー溶接がある。尚、同径部は、溶接時に溶けしろとなる。
【０００８】
本発明は、リチウムイオン二次電池に適用されうる。この場合、電池の発電要素としては、コバルト酸リチウム等の活物質材料が塗布された正極板、セパレータ、及び炭素等のホスト物質が塗布された負極板を順に積層して渦状に巻いたものを使用することができる。発電要素を収納する電池外装体としては、アルミニウム等の金属からなる角形の外装体が使用可能である。また電池外装体は、一方に開口した容器と、容器の開口を封じる蓋とからなるのが好ましい。そして、注液孔は、容器の側面又は蓋に設けられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面とともに説明する。図１は、実施形態の電池の封孔栓を軸方向に切断した断面図である。
【００１０】
この封孔栓１は、アルミニウム製であり、円盤状の同径部１ｃとこれに連続した異径部１ａとからなる。異径部１ａでは端面に近づくにつれて外径が小さくなっており、その最大径は約１．０ｍｍで、最小径は約０．８ｍｍである。また、異径部１ａの軸方向の長さは約０．３ｍｍである。軸方向断面視において、異径部１ａの外周面１ｂは径方向外側に湾曲しており、その曲率半径は約０．５ｍｍである。
【００１１】
この封孔栓１は、以下のようにして使用される。
まず、電池外装体の容器２の側面に開けられた注液孔２ａに、封孔栓１の異径部１ａを外側から差し込むことによって、図１のような状態にする。このとき、異径部１ａの外周面１ｂは注液孔内周面の外側縁部２ｂに接触しており、そのため注液孔２ａは閉塞されている。次に、この状態で封孔栓１と容器２とをレーザー溶接する。この際、同径部１ｃは溶けしろとなる。これにて、容器２の注液孔２ａが封孔される。
【００１２】
本実施形態の封孔栓１では、異径部１ａの外周面１ｂが外側に湾曲しているため、封孔栓１の異径部１ａを容器２の注液孔２ａに差し込んだとき、異径部１ａの外周面１ｂのうちの多くの部分が注液孔２ａの内周面に接触又は接近する。よって、この状態で溶接すると、封孔栓１と容器２との接合性が高くなり、注液孔２ａの封孔が良好になる。
【００１３】
【実施例】
リチウムイオン二次電池を以下の手順で製造した。
まず、コバルト酸リチウム８７重量部、ポリフッ化ビニリデン８重量部及びアセチレンブラック５重量部を混合し、適宜Ｎ−メチルピロリドンを加えてペースト状に調製した後、これをアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥することによって、正極板を作製した。さらに、黒鉛９０重量部とポリフッ化ビニリデン１０重量部とを混合し、適宜Ｎ−メチルピロリドンを加えてペースト状に調製した後、これを銅箔に塗布、乾燥することによって、負極板を作製した。そして、ポリエチレン製の微多孔フィルムからなるセパレータを正極板と負極板とで挟み、これを長円渦状に巻回した。これにより、発電要素を得た。
【００１４】
次に、アルミニウムからなる角形の電池外装体を用意した。電池外装体は、上方に開口した容器とその開口を封じる蓋とからなり、容器の側面には注液孔が開けられている。また、蓋の中央には貫通孔が設けられていて、その貫通孔には負極端子が絶縁性パッキンとともに挿入されている。
続いて、発電要素の正極板及び負極板をそれぞれ蓋の下面及び負極端子の下端に接続させた。そして、発電要素を容器に収納した後、蓋を容器開口にレーザー溶接した。
【００１５】
次いで、エチレンカーボネート：メチルエチルカーボネート＝４：６（体積比）の混合液に１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ₆を含有させてなる電解液を、容器側面の注液孔より注入した。その後、図１に示す実施形態の封孔栓１を注液孔に差し込み、さらにレーザー溶接によって注液孔を封孔した。これにて、リチウムイオン二次電池が完成した。
【００１６】
この手順で製造された１５０００個のリチウムイオン二次電池について、注液孔２ａの封孔が良好かどうかを判定した。この際、顕微鏡観察によって封孔栓１から電解液の染み出しが認められない場合は良好とし、認められる場合は不良とした。また比較のために、封孔栓として図２に示す従来の封孔栓１１を使用した以外は同じ手順で製造された１５０００個の電池についても、同様に判定した。結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
表１に示すように、従来の封孔栓１１を用いた比較例の電池では、１．５０％が封孔不良であった。それに対して本実施例の電池では、封孔不良率が僅かに０．０４％であった。この結果より、本発明の封孔栓を使用すると注液孔の封孔不良が抑制されることが明らかとなった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の封孔栓によると、電池外装体に開けられた注液孔の封孔不良を抑制することができ、電解液の漏洩等の問題を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の電池の封孔栓を示す軸方向断面図である。
【図２】従来の電池の封孔栓を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
１封孔栓
１ａ異径部、１ｂ外周面、１ｃ同径部
２容器
２ａ注液孔、２ｂ内周面縁部

Claims (1)

1. 電池外装体に形成された注液孔を封孔する電池の製造方法において、
   一方の軸方向円形端面に近づくにつれて外径が小さくなった異径部と、他方の軸方向円形端面側に位置する同径部とを有する封孔栓を準備し、この異径部を前記注液孔に差し込んでこれを閉塞した状態で、電池外装体に接合する段階を有し、
   封孔栓の軸方向断面視において異径部の外周面が径方向外側に湾曲していることを特徴とする、電池の製造方法。

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