JP4202539B2 - Manufacturing method of sealed battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉電池および密閉電池の製造方法に関し、特に電解液の注入孔を封止する構造を改良した密閉電池およびその製造方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の密閉電池、例えば角型密閉電池は次のような構造を有する。
【0003】
(1)有底角筒形の金属製外装缶と、この外装缶内に収納された発電要素と、前記外装缶の開口部から注入された電解液と、前記外装缶の上端開口部に溶接により接合され、ハーメティックシールにより絶縁された電極端子を有する金属製蓋体とを備えた密閉電池。
【0004】
(2)有底角筒形の外装缶と、この外装缶内に収納された発電要素と、前記外装缶の開口部に溶接により接合され、ハーメティックシールにより絶縁された電極端子および電解液の注入孔を有する金属板材からなる蓋体と、前記蓋体の注入孔を通して前記外装缶内に注入された電解液と、前記注入孔に差し込まれ、ろう付けまたは抵抗溶接により接合された球形状または釘形の栓体とを備えた密閉電池。
【0005】
しかしながら、前述した(1)の構造を有する角型密閉電池では外装缶の上端開口部に蓋体を溶接する際、前記外装缶内に既に電解液が収容され、電解液が蒸発された雰囲気下でなされる。このため、前記外装缶と前記蓋体との溶接箇所に電解液蒸気が付着して溶接不良が生じて密閉性が著しく低下される。
【0006】
前記(2)の構造を有する角型密閉電池では、前記栓体を電解液が付着されている注入孔に差し込み、抵抗溶接またはろう付けを行なう。このため、前記電解液の蒸発により前記栓体の接合不良を招く恐れがある。また、軽量化を図る目的で前記蓋体をアルミニウムにより形成する場合、前記栓体をろう付けや抵抗溶接により前記蓋体の注入孔に接合することが困難になる。
【0007】
なお、注入孔を外装缶の底面や側面に設けた密閉電池においても、部位が異なるだけで、他の構成が変わらないため注入孔を蓋体に設けた電池と同様な問題が起こる。
【0008】
また、角型の密閉電池のみならず、円筒型の密閉電池においても、前記(1)の技術では角型と同様な理由から溶接不良が生じて密閉性が低下する。前記(2)の技術では、角型と同様な理由から接合不良が起こったり、接合自体が困難になる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、外装缶の開口部に蓋体を気密に接合またはカシメを行なった電池ケースを有し、かつ前記電池ケースの注入孔を金属封止部材で気密に封止した構造の密閉電池およびその製造方法を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る密閉電池の製造方法は、アルミニウム系金属からなる外装缶内にセパレータを挟んで対峙された正極および負極を有する発電要素を収納する工程;
前記外装缶の開口部にアルミニウム系金属からなる蓋体を溶接により接合して電池ケースを作製する工程;
前記電池ケース内に電解液をそのケースに開口された注入孔を通して注入する工程;
前記注入孔を含む前記電池ケースにアルミニウム系金属板材を配置する工程;
一端側に円筒部を有し、その円筒部の先端面に複数の突起が形成された円柱状ホーンを用意する工程;および
前記円柱状ホーンの前記円筒部の先端面を前記金属板材に対してその円筒部が前記注入孔を包囲するように当接させ、このホーンを通して前記金属板材に超音波を付与して前記金属板材を前記電池ケースに溶接すると共に前記円筒部の外縁に沿って前記金属板材を溶断することにより円板状の封止部材を前記電池ケースに接合して前記注入孔を気密封止する工程;
を具備したことを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる密閉電池を角型密閉電池を例として図面を参照して詳細に説明する。ここで、角型とは外装缶を発電要素を含む面で切断したときの形状が長方形であることを意味するが、コーナ部においてアールが付けられることを許容するものである。
【0017】
図11は、本発明に係わる密閉電池、例えば角型密閉リチウムイオン二次電池を示す斜視図である。
【0018】
角型の電池ケース1は、例えばアルミニウム系金属からなる有底矩形筒状をなす外装缶2の開口部にアルミニウム系金属からなる蓋体3を例えばレーザ溶接により気密に接合した構造を有する。前記外装缶2は、例えば正極端子を兼ね、底部内面に絶縁フィルム4が配置されている。
【0019】
発電要素である電極体5は、前記電池ケース1の外装缶2内に収納されている。前記電極体5は、例えば負極6とセパレータ7と正極8とを前記正極8が最外周に位置するように渦巻状に捲回した後、扁平状にプレス成形することにより作製される。中心付近にリード取出穴を有する例えば合成樹脂からなるスペーサ9は、前記外装缶2内の前記電極体5上に配置されている。
【0020】
前記蓋体3の中心付近には、負極端子の取出し穴10が開口されている。注入孔11は、前記取出し穴10から離れた前記蓋体3の箇所に開口されている。電解液は、前記注入孔11を通して前記外装缶2内に注入されている。負極端子12は、前記蓋体3の穴10にガラス製または樹脂製の絶縁材13を介してハーメティクシールされている。前記負極端子12の下端面には、リード14が接続され、かつこのリード14の他端は前記電極体5の負極6に接続されている。
【0021】
上部側絶縁紙17は、前記蓋体3の外表面全体に被覆されている。スリット18を有する下部側絶縁紙19は、前記外装缶2の底面に配置されている。二つ折りされたPTC(Positive Thermal Coefficient)素子20は、一方の面が前記外装缶2の底面と前記下部側絶縁紙19の間に介装され、かつ他方の面が前記スリット18を通して前記絶縁紙19の外側に延出されている。外装チューブ21は、前記外装缶2側面から上下面の絶縁紙17、19の周辺まで延出するように配置され、前記上部側絶縁紙17および下部側絶縁紙19を前記外装缶2に固定している。このような外装チューブ21の配置により、外部に延出された前記PTC素子20の他方の面が前記下部側絶縁紙19の底面に向けて折り曲げられる。
【0022】
前記電池ケースの材質であるアルミニウム系金属としては、例えば純アルミニウム、0.05重量%以下のMgおよび0.2重量%以下のCuを含むアルミニウム合金を挙げることができる。このようなアルミニウム系金属としては、例えばJISの合金番号でA1050、A1100、A1200、A3003等を挙げることができる。ただし、電池ケースはアルミニウム系金属の他にステンレスまたは鉄を用いることを許容する。
【0023】
前記電池ケースをアルミニウム系金属により作った場合には、その厚さを0.5mm以上、より好ましくは1mm以上にすることが望ましい。電池ケースの厚さを0.5mm未満にすると、強度が低下して外装缶に収納された発電要素を十分に保護することが困難になる。
【0024】
前記電池ケースを鉄またはステンレスにより作った場合には、その厚さを0.2mm以上、より好ましくは1mm以上にすることが望ましい。電池ケースの厚さを0.2mm未満にすると、強度が低下して外装缶に収納された発電要素を十分に保護することが困難になる。
【0025】
前記電池ケースを構成する外装缶と蓋体は、レーザ溶接により接合する場合に限らず、カシメにより接合してもよい。
【0026】
前記負極、セパレータ、正極および電解液は、密閉電池がリチウムイオン二次電池の場合、次のような形態のものが用いられる。
【0027】
前記負極は、例えばリチウムイオンが出し入れされる炭素質物質を含むペーストをアルミニウム薄板のような集電体の両面に保持させた構造を有する。
【0028】
前記正極は、例えばリチウムニッケル酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物のような活物質を含むペーストを銅薄板のような集電体の両面に保持させた構造を有する。
【0029】
前記セパレータとしては、例えばポリプロピレンのような合成樹脂からなる多孔性フィルムが用いられる。
【0030】
前記電解液としては、例えば過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウム、六フッ化リチウム、六フッ化燐リチウム等の電解質をエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートのような有機溶媒で溶解したもの等が用いられる。
【0031】
次に、前記蓋体3の注入孔を封止するための3つの形態を詳細に説明する。
【0032】
封止形態(1)
図2は、図11の二次電池の蓋体を示す上面図、図3は図2のIII−III線に沿う拡大断面図。
【0033】
例えば金属円板からなる封止部材15は、前記蓋体3の前記注入孔11を通して電解液を注入した後において前記注入孔11周囲の前記蓋体3に対して超音波溶接により接合され、前記注入孔11を気密封止している。すなわち、前記封止部材15は図2および図3に示すように前記注入孔11を囲むように形成されたドーナツ状の超音波溶接部16により前記蓋体3に対して接合されている。
【0034】
前記封止部材の材質であるアルミニウム系金属としては、例えば純アルミニウム、0.05重量%以下のMgおよび0.2重量%以下のCuを含むアルミニウム合金を挙げることができる。このようなアルミニウム系金属としては、例えばJISの合金番号でA1050、A1100、A1200、A3003等を挙げることができる。特に、前記封止部材の材質は焼きなましにより調質された最も軟質のアルミニウムのO材であることが好ましい。このようなアルミニウムのO材からなる封止部材は、超音波溶接性が高いために前記電池ケース(例えば蓋体)に良好に接合することが可能になる。
【0035】
前記金属板材からなる封止部材は、その溶接しろ部分の厚さを0.08〜0.30mmにすることが好ましい。前記封止部材の溶接しろ部分の厚さを0.08mm未満にすると、前記封止部材による前記電池ケース(例えば蓋体)に開口された注入孔の気密封止が困難になる。一方、前記封止部材の溶接しろ部分の厚さが0.30mmを超えるとこの封止部材を電池ケース(例えば蓋体)に良好に超音波溶接することが困難になる。このため、前記封止部材による前記注入孔の気密封止性が損なわれる恐れがある。より好ましい前記封止部材の厚さは、0.10〜0.25mmである。
【0036】
封止形態(2)
図5は、図11の二次電池の蓋体を示す上面図、図6は図5の要部断面図、図7は鋲形状の封止部材を蓋体の注入孔に圧入する状態を示す斜視図である。なお、前述した図2、図3と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【0037】
金属製の円板41の中心付近に金属製突出棒42(突出部)を取着するか、もしくは前記円板41をプレス加工して形成した鋲形状をなす封止部材15における前記突出棒42は、蓋体3の注入孔11内に圧入して前記注入孔11を気密封止すると共に前記封止部材15の前記円板41を前記蓋体3表面に当接させている。前記円板41と前記蓋体3は、溶接、例えばスポット溶接された複数、例えば4つの溶接部43を有し、これらの溶接部43により前記封止部材15と前記蓋体3とを接合している。
【0038】
前記封止部材は、例えば鉄またはステンレスから作られる。ただし、前記蓋体をアルミニウム系金属から作った場合、前記封止部材も同様なアルミニウム系金属から作ることによって密閉電池をより軽量化することが可能になる。
【0039】
前記封止部材の円板は、0.1mm以上の厚さを有することが好ましい。この円板の厚さを0.1mm未満にすると、前記封止部材による前記注入孔の気密封止が困難になる。
【0040】
図7に示すように前記封止部材15の突出棒42の外径(φ1)は、前記蓋体3の注入孔11の内径(φ2)より0.02〜0.1mm大きいことが好ましい。この寸法差を0.02mm未満にすると、前記封止部材により前記注入孔を良好に気密封止することが困難になる恐れがある。一方、前記寸法差が0.1mmを超えると、前記封止部材の突出棒を前記蓋体の注入孔への挿入と、気密保持が困難になる。
【0041】
前記封止部材の突出棒を前記蓋体の注入孔に圧入する時の力は、5〜12kgfにすることが好ましい。
【0042】
前記封止部材の突出棒は、先端をテーパ状にすることが好ましい。
【0043】
前記封止部材の円板と蓋体との溶接は、例えば抵抗溶接、レーザ溶接または超音波溶接が用いられる。超音波溶接を適用する場合には、アルミニウム系金属から作られた前記蓋体および封止部材が用いられる。このようなアルミニウム系金属としては、例えばJISの合金番号でA1050、A1100、A1200、A3003等を挙げることができる。
【0044】
なお、封止部材の円板と蓋体との溶接はスポット溶接に限らず、蓋体の注入孔を囲むように例えば円環状の溶接部を形成してもよい。
【0045】
封止形態(3)
図8は、図11の二次電池の蓋体を示す上面図、図9は図8の要部断面図である。なお、前述した図2、図3と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【0046】
金属製の円板41の中心付近に金属製突出棒42(突出部)を取着するか、もしくは前記円板41をプレス加工して形成した鋲形状をなす封止部材15における前記突出棒42は、蓋体3の注入孔11内に挿入されて前記円板41を前記蓋体3表面に当接させている。前記円板41と前記蓋体3は、前記注入孔11を囲むように溶接された例えば円環状の溶接部44を有し、この溶接部44により前記封止部材15を前記蓋体3に接合すると共に、前記注入孔11を気密封止している。
【0047】
前記封止部材は、例えば鉄またはステンレスから作られる。ただし、前記蓋体をアルミニウム系金属から作った場合、前記封止部材も同様なアルミニウム系金属から作ることによって密閉電池をより軽量化することが可能になる。
【0048】
前記封止部材の円板は、0.1mm以上の厚さを有することが好ましい。この円板の厚さを0.1mm未満にすると、前記封止部材による前記注入孔の気密封止が困難になる。
【0049】
前記封止部材の円板と蓋体との溶接は、例えば抵抗溶接、レーザ溶接または超音波溶接が用いられる。例えば後述する図4に示すホーン33を用いた超音波溶接を適用する場合には、アルミニウム系金属から作られた前記蓋体および封止部材が用いられる。このようなアルミニウム系金属としては、例えばJISの合金番号でA1050、A1100、A1200、A3003等を挙げることができる。
【0050】
次に、前述した密閉電池の製造方法を説明する。
【0051】
まず、アルミニウム系金属からなる有底角形の外装缶2内の底面に絶縁紙4を配置し、この中に発電要素(例えば正極8および負極6をセパレータ7を挟んで渦巻き状に捲回し、扁平状に成形した電極体5)を収納する。つづいて、前記外装缶2内の前記電極体5上に中心付近にリード取出し穴を有するスペーサ9を配置した後、前記外装缶2の上端開口部にアルミニウム系金属からなる蓋体3を例えばレーザ溶接により気密に接合して内部に電極体5が収納された電池ケース1を組み立てる。なお、前記蓋体3は絶縁材13を介してハーメティックシールされた電極端子(負極端子12)および電解液の注入孔11を有する。
【0052】
次いで、前記外装缶2内に電解液を前記蓋体3の注入孔11を通して注入した後、この注入孔を気密封止する。つづいて、前記蓋体3表面に絶縁紙17を位置させ、かつ前記外装缶2の底部外面にスリット18を有する絶縁紙19を配置すると共に、この絶縁紙18に二つ折りされたPTC素子20を配置し、前記外装缶2を含む全体を外装チューブ21に入れ、このチューブ21を熱収縮する。これにより上部側の絶縁紙17は前記蓋体3に、下部側の絶縁紙19およびPTC素子20は前記外装缶2の底部に、それぞれ固定され、例えば前述した図1に示す構造の角型密閉リチウムイオン二次電池のような角型密閉電池が製造される。
【0053】
前述した密閉電池の製造において、蓋体の注入孔の封止は次の3つの方法によりなされる。
【0054】
封止方法(1)
前記外装缶2内に電解液を前記蓋体3の注入孔11を通して注入した後、前記外装缶2を支持固定し、前記注入孔11を含む前記蓋体3の外表面に長尺のアルミニウム系金属板材を捲回したフープからアルミニウム系金属板材を配置する。つづいて、図4の(A),(B)に示す下端付近に円筒部31を有し、かつ前記円筒部31下面に多数の突起(例えばピラミッド形の突起)32が形成された円柱状ホーン33を備えた超音波溶接装置を用いて前記金属板材を超音波溶接すると共に溶断することにより円板状の封止部材15を前記蓋体3に接合する。詳述すると、前記ホーン33の円筒部31下面を前記金属板材の所定位置に当接させた後、図示しない超音波振動部材により前記ホーン33を超音波振動させることにより前記円柱状ホーン33の当接箇所に超音波溶接部が形成されるとともに、そのホーン33の外周縁で前記板材を溶断することにより円板状の封止部材15を前記蓋体3に接合するとともに、前記注入孔11を気密封止する。つまり、前述した図2および図3に示すように円板状の封止部材15が前記注入孔11を囲むように形成されたドーナツ状の超音波溶接部16により前記蓋体3に対して接合される。
【0055】
前記超音波溶接において、前記ホーン33における円筒部31下面に多数の突起32を形成することにより前記ホーン33が前記金属板材に対して効果的に食い込み、溶断により形成された円板状の封止部材15から前述した図2および図3に示すように蓋体3に向かって深い超音波溶接部16が形成され、前記蓋体3の注入孔11を良好に気密封止することが可能になる。なお、前記突起32はその数を多くするほど効果が大きくなる。
【0056】
また、図4に示す円柱状ホーン33の円筒部31の外周縁のアール(R1)を0.2以下と急峻にし、同円筒部31の内周縁のアール(R2)を0.5以上と緩慢にすることが好ましい。このような形状のホーン33を用いることによって、このホーン33の円筒部31を前記金属板材に当接させて超音波振動を付与する際、前記円筒部31の外周縁がカッターの役目をなし、前記アルミニウム系金属板材を容易に溶断して前記円筒部31と同様な外形寸法を持つ封止部材を蓋体に接合できるとともに、前記円筒部31の内周縁で溶断されるのを防止することが可能になる。
【0057】
封止方法(2)
金属製円板41の中心付近に金属製突出棒42を固定した鋲形状をなす封止部材15を用意し、この封止部材15の突出棒42を電解液注入後の前記注入孔11に圧入して前記注入孔11を気密封止すると共に、前記平板41を前記蓋体3表面に当接させた後、前記平板41と前記蓋体3を例えばスポット溶接して4つの溶接部43により前記封止部材14を前記蓋体3に接合する。
【0058】
封止方法(3)
金属製円板41の中心付近に金属製突出棒42を形成した鋲形状をなす封止部材15を用意し、この封止部材15の突出棒42を電解液注入後の前記注入孔11に挿入して前記平板41を前記蓋体3表面に当接させた後、前記平板41と前記蓋体3を前記注入孔を囲むように溶接して例えば円環状の溶接部44を形成し、前記封止部材14を前記蓋体3に接合すると共に、前記注入孔11を気密封止する。
【0059】
なお、本発明に係わる密閉電池において注入孔は電池ケース1の蓋体3に開口される場合に限らない。例えば、図10に示すように外装缶2の側面に注入孔11を開口し、この注入孔11を含む外装缶2の側面に封止蓋15を超音波溶接により接合してもよい。また、電池ケースの外装缶の底面に注入孔を開口し、この注入孔を含む外装缶の底面に封止蓋を超音波溶接により接合してもよい。
【0060】
また、本発明に係わる密閉電池において外装缶2と電極体5との電気的接合は、図1に示す構造にしてもよい。すなわち、電極体5の最外周をセパレータ7とし、その代わりに電極体5から正極リード22を蓋体3の側に設けて、蓋体3における電極体5側の面に対して正極リード22を溶接によって接合する。このようにすれば、蓋体3と外装缶2とは溶接によって電気的に接合されるので、蓋体3を介して間接的に外装缶2と電極体5とを電気的に接合することができる。
【0061】
さらに、前述した密閉電池において電極体を外装缶に収納する際にその負極が外側に位置するようにして外装缶を負極端子とし、蓋体にハーメティクシールされた電極端子を正極端子とする構造にしてもよい。
【0062】
本発明に係わる密閉電池は角型の密閉電池に限らず、形状が異なるだけで電池としての基本構成が変わらない円筒型等の密閉電池にも同様に適用することができる。
【0063】
以上説明した本発明に係わる密閉電池は、注入孔を通して電解液を注入した後において、アルミニウム系金属からなる封止部材を前記注入孔周囲のアルミニウム系金属からなる電池ケース(例えば蓋体)に対して超音波溶接により接合した構成を有する。
【0064】
このような構成によれば、電池ケースおよび封止部材が比較的軟質のアルミニウム系金属により作られているため、それら部材を溶接条件が安定した超音波溶接により容易に接合することができる。特に、封止部材の材質として焼きなましにより調質された最も軟質のアルミニウムのO材を用いれば、電池ケースに対してより一層良好な超音波溶接を実現できる。その上、前記注入孔を封止する前記封止部材の溶接しろ部分の厚さを0.08〜0.30mmにすることによって、より一層信頼性の高い超音波溶接を実現できる。
【0065】
また、前記注入孔内面に電解液が付着していても、超音波溶接箇所である前記注入孔周辺の電池ケース(例えば蓋体)外面には電解液が存在しないため、前記電解液による溶接への影響を受けることなく前記注入孔を含む前記蓋体に封止部材を良好に超音波溶接することができる。
【0066】
したがって、電池ケースに開口された電解液の注入孔を封止部材によって良好に気密封止した軽量の密閉電池を得ることができる。特に、前記封止部材と前記注入孔周囲の前記電池ケースとの超音波溶接部の形状をドーナツ状にすることによって、前記注入孔をより一層良好に気密封止することが可能になる。
【0067】
本発明の方法によれば、アルミニウム系金属からなる外装缶内にセパレータを挟んで対峙された正極および負極を有する発電要素を収納する工程と、前記外装缶の開口部にアルミニウム系金属からなる蓋体を溶接により接合して電池ケースを作製する工程と、前記電池ケースに電解液を注入するための注入孔を開口する工程と、前記電池ケース内に電解液を前記注入孔を通して注入する工程と、前記注入孔を含む前記電池ケースにアルミニウム系金属板材を配置した後、先端面に多数の突起が形成された円筒部を一端側に有する円柱状ホーンにおける前記円筒部の先端面を前記金属板材にその円筒部が前記注入孔を包囲するように当接させ、このホーンを通して前記金属板材に超音波を付与して溶接すると共に前記円筒部の外縁に沿って溶断することにより円板状の封止部材を前記電池ケースに接合して前記注入孔を気密封止する工程とを具備することによって、電池ケースに開口された電解液の注入孔を封止部材によって良好に気密封止した軽量の密閉電池を容易に製造することができる。
【0068】
本発明に係わる別の密閉電池は、金属製平板の中心付近に金属製突出棒を形成した鋲形状をなす封止部材を用いて、この突出棒を電解液の注入後の注入孔に圧入して前記注入孔を気密封止すると共に、前記平板を前記ケース表面に当接させ、かつ前記平坦と前記ケースとを溶接して前記ケースに接合した構成を有する。
【0069】
このような構成によれば、前記封止部材の突出棒を前記電池ケース(例えば蓋体)の注入孔に挿入し、前記電池ケース表面に当接された記封止部材の平板とを溶接することによって、電池ケースに開口された電解液の注入孔を封止部材によって極めて良好に気密封止した密閉電池を得ることができる。
【0070】
特に、前記注入孔の径に比べて0.02〜0.1mm大きな外径を持つ突出棒を有する前記封止部材を用いることによって、前記注入孔をより一層良好に気密封止することが可能になる。
【0071】
本発明の別の方法によれば、金属からなる外装缶内にセパレータを挟んで対峙された正極および負極を有する発電要素を収納する工程と、前記外装缶のの開口部に金属からなる蓋体を溶接もしくはカシメにより気密に固定して電池ケースを作製する工程と、前記電池ケースに電解液を注入するための注入孔を開口する工程と、前記電池ケース内に電解液を前記注入孔を通して注入する工程と、金属製平板の中心付近に金属製突出棒を形成した鋲形状をなす封止部材を用意し、この封止部材の突出棒を前記注入孔に挿入して前記注入孔を気密封止すると共に、前記平板を前記ケース表面に当接させた後、前記平板と前記ケースとを溶接する工程とを具備することによって、電池ケースに開口された電解液の注入孔を封止部材によって極めて良好に気密封止した密閉電池を製造できる。
【0072】
本発明に係わるさらに別の密閉電池は、金属製平板の中心付近に金属製突出棒を形成した鋲形状をなす封止部材を用い、この突出棒を電池ケース(例えば蓋体)の注入孔に挿入して前記平板を前記ケース表面に当接させ、かつ前記平板と前記ケースとを前記注入孔を囲むように溶接して前記ケースに接合されることにより前記注入孔を気密封止した構成を有する。
【0073】
このような構成によれば、前記封止部材の突出棒を前記電池ケース(例えば蓋体)の注入孔に挿入することによって、前記封止部材を前記注入孔を含む電池ケースに簡単に位置決めできるとともに、前記電池ケース表面に当接された記封止部材の平板とを前記注入孔を囲むように溶接する際に前記封止部材の位置ずれを防止できるため、電池ケースに開口された電解液の注入孔を封止部材によって極めて良好にに気密封止した密閉電池を得ることができる。
【0074】
本発明のさらに別の方法によれば、金属からなる外装缶内にセパレータを挟んで対峙された正極および負極を有する発電要素を収納する工程と、前記外装缶のの開口部に金属からなる蓋体を溶接もしくはカシメにより気密に固定して電池ケースを作製する工程と、前記電池ケースに電解液を注入するための注入孔を開口する工程と、前記電池ケース内に電解液を前記注入孔を通して注入する工程と、金属製平板の中心付近に金属製突出棒を形成した鋲形状をなす封止部材を用意し、この封止部材の突出棒を前記注入孔に挿入して前記平板を前記ケース表面に当接させた後、前記平板と前記ケースとを前記注入孔を囲むように溶接して前記注入孔を気密封止する工程とを具備することによって、電池ケースに開口された電解液の注入孔を封止部材によって極めて良好に気密封止した密閉電池を製造できる。
【0075】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を前述した図11、図2、図3に示す角型密閉電池を参照して詳細に説明する。
【0076】
(実施例1)
まず、アルミニウム(JIS合金番号A3003)からなる有底角筒形の外装缶2内の底面に絶縁紙4を配置し、この中に正極8および負極6をセパレータ7を挟んで渦巻き状に捲回し、扁平状に成形した電極体5を収納した。つづいて、前記外装缶2内の前記電極体5上の中心付近にリード取出し穴を有するスペーサ9を配置した後、アルミニウム(JIS合金番号A3003)からなる厚さ1.0mmの蓋体3を前記外装缶2の上端開口部にレーザ溶接により気密に接合した。なお、前記蓋体3には絶縁材13を介してハーメティクシールされた負極端子12および電解液の注入孔11(孔径2.0mm)を有する。
【0077】
次いで、前記外装缶2内に六フッ化燐リチウムの電解質をエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートで溶解した非水溶媒系電解液を前記蓋体3の注入孔11を通して注入した。つづいて、幅6mm、厚さ0.05mmのアルミニウム(JIS合金番号A3003で焼きなましを行なったO材)からなる長尺板材のフープから引き出した板材を前記注入孔11を含む前記蓋体3の外表面に配置した。
【0078】
次いで、前述した図3に示す円柱状ホーン33を備えた超音波溶接装置を用意した。この円柱状ホーン33は、下端付近に外径4.5mm、内径3.0mmで、外周のエッジR1が0.2、内周のエッジR2が0.5の円筒部31を有し、かつ前記円筒部31下面に高さ0.05mm、ピッチ0.2mmの多数のピラミッド形突起32が形成されている。前記円柱状ホーン33の円筒部31下面の多数の突起32を前記蓋体3のアルミニウム板材の所定位置に当接させて食い込ませた後、図示しない超音波振動部材により前記ホーン33を超音波振動させることにより前記円柱状ホーン33の当接箇所に図2に示すように外径4.5mm、内径3.0mmのドーナツ状の超音波溶接部16を形成するとともに、そのホーン33の外周縁のカッター作用により前記板材を溶断することにより外径寸法が4.5mmの円板状の封止部材15を前記蓋体3に接合して前記注入孔11を塞いだ。この時の超音波溶接条件は、振幅18μm、加圧力2.5kgf/cm2、エネルギー0.70Jとした。
【0079】
次いで、前記蓋体3表面に絶縁紙17を配置し、かつ前記外装缶2の底部外面にスリット18を有する絶縁紙19を配置すると共に、この絶縁紙19に二つ折りされたPTC素子20を配置した。前記外装缶2を含む全体を外装チューブ21に入れ、このチューブ21を熱収縮することにより上部側の絶縁紙17を前記蓋体3に、下部側の絶縁紙19およびPTC素子20を前記外装缶2の底部に固定することにより前述した図11に示す構造の角型密閉リチウムイオン二次電池を製造した。
【0080】
(実施例2〜6)
幅6mmで下記表1に示す厚さのアルミニウムのO材からなる長尺板材を用い、実施例1と同様な形状のホーンを有する超音波溶接装置による超音波溶接条件を振幅18μm、加圧力1.0〜3.0kgf/cm2、エネルギー0.4〜0.75Jとした以外、実施例1と同様な方法により封止部材を電池ケースの注入孔を含む蓋体に超音波溶接し、前述した図11に示す構造の5種の角型密閉リチウムイオン二次電池を製造した。
【0081】
得られた実施例1〜6の各二次電池100個について、電解液の漏れ等を起こさない良品の割合を調べた。その結果を下記表1に示す。
【0082】
【表1】
【0083】
前記表1から明らかなように厚さが0.08〜0.30mmの封止部材を有する二次電池は、極めて高い良品率を有することがわかる。
【0084】
(参照例1)
実施例1と同様に外装缶に電極体を収納し、外装缶に注入孔が開口された蓋体をレーザ溶接により気密に接合した後、電解液を前記注入孔を通して注入した。つづいて、外径2.08mm弱の突出棒を有し、円板の厚さが0.15mmの鋲状封止部材を用い、この封止部材の突出棒を前記電池ケースの蓋体の注入孔(孔径;2.0mm)に挿入するとともに前記円板を前記蓋体表面に当接させた。この後、前記円板と前記蓋体とをスポット溶接することにより前述した図11,図5,図6に示す構造角型密閉リチウムイオン二次電池を製造した。
【0085】
(参照例2,3)
まず、厚さが0.15mmの円板中心付近に外径2.0mm弱の突出棒を形成した鋲状封止部材を用い、実施例1と同様に電極体の収納、電解液の注入後の電池ケースの蓋体の注入孔(孔径;2.0mm)に前記封止部材の突出棒を挿入した。この後、実施例1と同様な下部付近に円筒部を有するホーンを備えた超音波溶接装置、および外径4.5mm、外周のエッジが0.2で、かつ円形下面に高さ0.05mm、ピッチ0.2mmの多数のピラミッド形突起が形成された全体が円柱状をなすホーンを備えた超音波溶接装置により振幅18μm、加圧力2.0kgf/cm2、エネルギー0.6Jの超音波溶接条件で超音波溶接することにより前述した図11,図8,図9に示す構造の2種の角型密閉リチウムイオン二次電池を製造した。
【0086】
得られた参照例1〜3の各二次電池100個について、電解液の漏れ等を起こさない良品の割合を調べた。その結果を下記表2に示す。
【0087】
【表2】
【0088】
前記表2から明らかなように鋲状封止部材を用いて電池ケースの注入孔を含む蓋体に溶接した参照例1〜3の二次電池は、いずれも極めて高い良品率を有することがわかる。
【0089】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば外装缶の開口部に蓋体を気密に接合またはカシメを行なった電池ケースを有し、かつ前記電池ケースの注入孔を金属封止部材で気密に封止した信頼性の高い密閉電池およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる角型密閉リチウムイオン二次電池のさらに別の形態を示す部分切欠斜視図。
【図2】 図1の二次電池の蓋体を示す図。
【図3】 図2のIII−III線に沿う断面図。
【図4】 超音波溶接装置に組込まれるホーンを示す図。
【図5】 本発明に係わる別の密閉型電池における蓋体を示す図。
【図6】 図5の要部断面図。
【図7】 図5の要部斜視図。
【図8】 本発明に係わるさらに別の密閉型電池における蓋体を示す図。
【図9】 図8の要部断面図。
【図10】 本発明に係わる角型密閉リチウムイオン二次電池の別の形態示す側面図。
【図11】 本発明に係わる密閉型電池の一例である角型密閉リチウムイオン二次電池を示す部分切欠斜視図。
【符号の説明】
1…電池ケース、2…外装缶、3…蓋体、5…電極体、11…注入孔、15…封止部材、16…超音波溶接部、20…PTC素子、21…外装チューブ、31…円筒部、32…突起、33…ホーン、41…円板、42…突出棒、43,44…溶接部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealed battery and a manufacturing method of the sealed battery, and more particularly to a sealed battery having an improved structure for sealing an injection hole for an electrolyte and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of sealed battery, such as a square sealed battery, has the following structure.
[0003]
(1) A bottomed rectangular tube-shaped metal outer can, a power generation element housed in the outer can, an electrolyte injected from an opening of the outer can, and an upper end opening of the outer can And a metal lid having an electrode terminal joined by a hermetic seal and insulated by a hermetic seal.
[0004]
(2) Bottomed rectangular tube-shaped outer can, power generation element housed in the outer can, electrode terminal and electrolyte solution joined to the opening of the outer can by welding and insulated by a hermetic seal A lid made of a metal plate material having an injection hole, an electrolyte injected into the outer can through the injection hole of the lid, and a spherical shape inserted into the injection hole and joined by brazing or resistance welding Or a sealed battery with a nail-shaped plug.
[0005]
However, in the rectangular sealed battery having the structure of (1) described above, when the lid is welded to the upper end opening of the outer can, the electrolytic solution is already contained in the outer can and the electrolyte is evaporated. Made in For this reason, electrolyte solution vapor adheres to the welding location of the said outer can and the said cover body, a poor welding arises, and sealing performance falls remarkably.
[0006]
In the rectangular sealed battery having the structure (2), the plug is inserted into an injection hole to which an electrolytic solution is attached, and resistance welding or brazing is performed. For this reason, there exists a possibility of causing the joining defect of the said plug by evaporation of the said electrolyte solution. Further, when the lid is formed of aluminum for the purpose of reducing the weight, it is difficult to join the stopper to the injection hole of the lid by brazing or resistance welding.
[0007]
Even in a sealed battery in which the injection hole is provided on the bottom and side surfaces of the outer can, the same problem as in the battery in which the injection hole is provided in the lid occurs because the other parts are not changed except for the site.
[0008]
Further, not only in the rectangular sealed battery but also in the cylindrical sealed battery, the technique (1) causes poor welding due to the same reason as the rectangular type, and the sealing performance is lowered. In the technique (2), a bonding failure occurs for the same reason as that of the square shape, or the bonding itself becomes difficult.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention includes a sealed battery having a battery case in which a lid is airtightly joined or crimped to an opening of an outer can, and an injection hole of the battery case is hermetically sealed with a metal sealing member, and The manufacturing method is intended to be provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the present inventionThe method for producing such a sealed battery includes a step of housing a power generation element having a positive electrode and a negative electrode facing each other with a separator sandwiched in an outer can made of an aluminum-based metal;
A step of producing a battery case by joining a lid made of an aluminum-based metal to the opening of the outer can by welding;
Injecting an electrolyte into the battery case through an injection hole opened in the case;
Disposing an aluminum-based metal plate in the battery case including the injection hole;
Providing a columnar horn having a cylindrical portion on one end side and having a plurality of protrusions formed on a tip surface of the cylindrical portion; and
The tip of the cylindrical portion of the columnar horn is brought into contact with the metal plate so that the cylindrical portion surrounds the injection hole, and ultrasonic waves are applied to the metal plate through the horn to provide the metal plate. Welding the metal plate material along the outer edge of the cylindrical portion and joining the disk-shaped sealing member to the battery case to hermetically seal the injection hole;
It is characterized by comprising.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a sealed battery according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking a square sealed battery as an example. Here, the square shape means that the shape when the outer can is cut along the surface including the power generation element is rectangular, but it is allowed to be rounded at the corner.
[0017]
Figure11These are the perspective views which show the sealed battery concerning this invention, for example, a square-shaped sealed lithium ion secondary battery.
[0018]
The
[0019]
The electrode body 5 that is a power generation element is housed in the
[0020]
In the vicinity of the center of the
[0021]
The upper
[0022]
Examples of the aluminum-based metal that is a material of the battery case include an aluminum alloy containing pure aluminum, 0.05 wt% or less Mg and 0.2 wt% or less Cu. As such an aluminum-based metal, for example, A1050, A1100, A1200, A3003 and the like can be given as JIS alloy numbers. However, the battery case allows the use of stainless steel or iron in addition to the aluminum-based metal.
[0023]
When the battery case is made of an aluminum-based metal, the thickness is desirably 0.5 mm or more, more preferably 1 mm or more. If the thickness of the battery case is less than 0.5 mm, the strength is lowered and it is difficult to sufficiently protect the power generation element stored in the outer can.
[0024]
When the battery case is made of iron or stainless steel, the thickness is desirably 0.2 mm or more, more preferably 1 mm or more. When the thickness of the battery case is less than 0.2 mm, the strength is reduced and it is difficult to sufficiently protect the power generation element stored in the outer can.
[0025]
The outer can and the lid constituting the battery case are not limited to being joined by laser welding, but may be joined by caulking.
[0026]
When the sealed battery is a lithium ion secondary battery, the negative electrode, the separator, the positive electrode, and the electrolyte are used in the following forms.
[0027]
The negative electrode has a structure in which, for example, a paste containing a carbonaceous material into and out of lithium ions is held on both surfaces of a current collector such as an aluminum thin plate.
[0028]
The positive electrode has a structure in which a paste containing an active material such as lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, or lithium manganese oxide is held on both surfaces of a current collector such as a copper thin plate.
[0029]
As the separator, for example, a porous film made of a synthetic resin such as polypropylene is used.
[0030]
As the electrolytic solution, for example, an electrolyte such as lithium perchlorate, lithium borofluoride, lithium hexafluoride, or lithium hexafluorophosphate dissolved in an organic solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate is used.
[0031]
Next, three forms for sealing the injection hole of the
[0032]
Sealing form (1)
Figure 211The top view which shows the cover body of the secondary battery of FIG. 3, FIG. 3 is an expanded sectional view which follows the III-III line | wire of FIG.
[0033]
For example, the sealing
[0034]
Examples of the aluminum-based metal that is the material of the sealing member include an aluminum alloy containing pure aluminum, 0.05 wt% or less Mg and 0.2 wt% or less Cu. As such an aluminum-based metal, for example, A1050, A1100, A1200, A3003 and the like can be given as JIS alloy numbers. In particular, the material of the sealing member is preferably the softest aluminum O material tempered by annealing. Since the sealing member made of the aluminum O material has high ultrasonic weldability, it can be satisfactorily bonded to the battery case (for example, the lid).
[0035]
The sealing member made of the metal plate preferably has a weld margin of 0.08 to 0.30 mm. When the thickness of the welding portion of the sealing member is less than 0.08 mm, it becomes difficult to hermetically seal the injection hole opened in the battery case (for example, the lid) by the sealing member. On the other hand, when the thickness of the welding portion of the sealing member exceeds 0.30 mm, it becomes difficult to satisfactorily ultrasonically weld the sealing member to a battery case (for example, a lid). For this reason, there exists a possibility that the airtight sealing performance of the said injection hole by the said sealing member may be impaired. A more preferable thickness of the sealing member is 0.10 to 0.25 mm.
[0036]
Sealing form (2)
FIG.11FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of FIG. 5, and FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a hook-shaped sealing member is press-fitted into the injection hole of the lid. Note that members similar to those in FIGS. 2 and 3 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0037]
The protruding
[0038]
The sealing member is made of, for example, iron or stainless steel. However, when the lid is made of an aluminum-based metal, the sealed battery can be made lighter by making the sealing member from the same aluminum-based metal.
[0039]
The disk of the sealing member preferably has a thickness of 0.1 mm or more. When the thickness of the disk is less than 0.1 mm, it becomes difficult to hermetically seal the injection hole with the sealing member.
[0040]
As shown in FIG. 7, the outer diameter (φ of the protruding
[0041]
The force when the projecting rod of the sealing member is press-fitted into the injection hole of the lid is preferably 5 to 12 kgf.
[0042]
The protruding rod of the sealing member preferably has a tapered tip.
[0043]
For example, resistance welding, laser welding, or ultrasonic welding is used for welding the disk of the sealing member and the lid. When applying ultrasonic welding, the lid body and the sealing member made of an aluminum-based metal are used. As such an aluminum-based metal, for example, A1050, A1100, A1200, A3003 and the like can be given as JIS alloy numbers.
[0044]
The welding of the sealing member disk and the lid is not limited to spot welding, and for example, an annular welded portion may be formed so as to surround the injection hole of the lid.
[0045]
Sealing form (3)
Figure 811The top view which shows the cover body of the secondary battery of this, FIG. 9 is principal part sectional drawing of FIG. Note that members similar to those in FIGS. 2 and 3 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0046]
The protruding
[0047]
The sealing member is made of, for example, iron or stainless steel. However, when the lid is made of an aluminum-based metal, the sealed battery can be made lighter by making the sealing member from the same aluminum-based metal.
[0048]
The disk of the sealing member preferably has a thickness of 0.1 mm or more. When the thickness of the disk is less than 0.1 mm, it becomes difficult to hermetically seal the injection hole with the sealing member.
[0049]
For example, resistance welding, laser welding, or ultrasonic welding is used for welding the disk of the sealing member and the lid. For exampleTo be described laterWhen ultrasonic welding using the
[0050]
Next, a method for manufacturing the above-described sealed battery will be described.
[0051]
First, the insulating paper 4 is disposed on the bottom surface of the bottomed rectangular outer can 2 made of an aluminum-based metal, and a power generation element (for example, the
[0052]
Next, after the electrolyte is injected into the
[0053]
In the manufacturing of the above-described sealed battery, the lid injection hole is sealed by the following three methods.
[0054]
Sealing method (1)
After injecting the electrolyte into the
[0055]
In the ultrasonic welding, by forming a large number of
[0056]
Further, the outer peripheral edge (R) of the
[0057]
Sealing method (2)
A sealing
[0058]
Sealing method (3)
A sealing
[0059]
In the sealed battery according to the present invention, the injection hole is not limited to the case where the injection hole is opened in the
[0060]
Moreover, in the sealed battery according to the present invention, the electrical connection between the
[0061]
Further, when the electrode body is stored in the outer can in the above-described sealed battery, the outer can is used as a negative electrode terminal so that the negative electrode is positioned outside, and the electrode terminal hermetically sealed on the lid is used as a positive electrode terminal. It may be structured.
[0062]
The sealed battery according to the present invention is not limited to a rectangular sealed battery, but can be similarly applied to a cylindrical sealed battery or the like whose basic configuration as a battery is different only by a different shape.
[0063]
In the sealed battery according to the present invention described above, after injecting the electrolytic solution through the injection hole, the sealing member made of aluminum metal is attached to the battery case (for example, lid) made of aluminum metal around the injection hole. And are joined by ultrasonic welding.
[0064]
According to such a configuration, since the battery case and the sealing member are made of a relatively soft aluminum-based metal, the members can be easily joined by ultrasonic welding with stable welding conditions. In particular, if the softest aluminum O material tempered by annealing is used as the material of the sealing member, even better ultrasonic welding can be realized for the battery case. Moreover, ultrasonic welding with higher reliability can be realized by setting the thickness of the welding margin of the sealing member that seals the injection hole to 0.08 to 0.30 mm.
[0065]
Even if the electrolyte is attached to the inner surface of the injection hole, the electrolyte does not exist on the outer surface of the battery case (for example, the lid) around the injection hole, which is an ultrasonic welding location. The sealing member can be satisfactorily ultrasonically welded to the lid including the injection hole without being affected by the above.
[0066]
Therefore, a lightweight sealed battery in which the electrolyte injection hole opened in the battery case is hermetically sealed with the sealing member can be obtained. In particular, the injection hole can be hermetically sealed even more by making the shape of the ultrasonic weld between the sealing member and the battery case around the injection hole a donut shape.
[0067]
According to the method of the present invention, the step of housing the power generating element having the positive electrode and the negative electrode facing each other with the separator sandwiched in the outer can made of an aluminum-based metal, and the lid made of the aluminum-based metal in the opening of the outer can Joining the bodies by welding to produce a battery case, opening an injection hole for injecting an electrolyte into the battery case, and injecting an electrolyte into the battery case through the injection hole, After the aluminum-based metal plate material is disposed on the battery case including the injection hole, the metal plate material is formed on the tip surface of the cylindrical portion in the columnar horn having a cylindrical portion on one end side with a plurality of protrusions formed on the tip surface. The cylindrical part is contacted so as to surround the injection hole, and ultrasonic welding is applied to the metal plate through the horn and welding is performed along the outer edge of the cylindrical part. A step of joining the disk-shaped sealing member to the battery case and hermetically sealing the injection hole, whereby the electrolyte injection hole opened in the battery case is formed by the sealing member. A lightweight sealed battery that is well hermetically sealed can be easily manufactured.
[0068]
Another sealed battery according to the present invention uses a hook-shaped sealing member in which a metal protruding bar is formed near the center of a metal flat plate, and presses the protruding bar into the injection hole after the electrolyte is injected. The injection hole is hermetically sealed, the flat plate is brought into contact with the case surface, and the flat and the case are welded and joined to the case.
[0069]
According to such a configuration, the protruding rod of the sealing member is inserted into the injection hole of the battery case (for example, the lid), and the flat plate of the sealing member that is in contact with the surface of the battery case is welded. Thus, a sealed battery in which the electrolyte injection hole opened in the battery case is hermetically sealed with the sealing member can be obtained.
[0070]
In particular, the injection hole can be hermetically sealed even better by using the sealing member having a protruding rod having an outer diameter 0.02 to 0.1 mm larger than the diameter of the injection hole. become.
[0071]
According to another method of the present invention, a step of housing a power generation element having a positive electrode and a negative electrode opposed to each other with a separator sandwiched in a metal outer can, and a lid made of metal in the opening of the outer can A battery case that is hermetically fixed by welding or caulking, a step of opening an injection hole for injecting the electrolyte into the battery case, and injecting the electrolyte into the battery case through the injection hole And a sealing member having a bowl shape in which a metal protruding rod is formed in the vicinity of the center of the metal flat plate, and the protruding rod of the sealing member is inserted into the injection hole so that the injection hole is hermetically sealed. And a step of welding the flat plate and the case after the flat plate is brought into contact with the surface of the case, so that the electrolyte injection hole opened in the battery case is formed by the sealing member. Very good Capable of producing a sealed battery that is hermetically sealed.
[0072]
Still another sealed battery according to the present invention uses a sealing member having a bowl shape in which a metal protruding bar is formed near the center of a metal flat plate, and the protruding bar is used as an injection hole of a battery case (for example, a lid). The injection hole is hermetically sealed by inserting the flat plate into contact with the case surface and welding the flat plate and the case so as to surround the injection hole and joining to the case. Have.
[0073]
According to such a configuration, the sealing member can be easily positioned on the battery case including the injection hole by inserting the protruding rod of the sealing member into the injection hole of the battery case (for example, the lid). In addition, since the displacement of the sealing member can be prevented when welding the flat plate of the sealing member in contact with the surface of the battery case so as to surround the injection hole, the electrolytic solution opened in the battery case It is possible to obtain a sealed battery in which the injection hole is hermetically sealed with a sealing member very well.
[0074]
According to still another method of the present invention, a step of storing a power generating element having a positive electrode and a negative electrode opposed to each other with a separator sandwiched in a metal outer can, and a metal cap at the opening of the outer can A step of manufacturing a battery case by airtightly fixing the body by welding or caulking, a step of opening an injection hole for injecting an electrolytic solution into the battery case, and an electrolytic solution in the battery case through the injection hole Preparing a sealing member having a bowl shape in which a metal projecting rod is formed in the vicinity of the center of the metal flat plate, and inserting the projecting rod of the sealing member into the injection hole to insert the flat plate into the case And a step of welding the flat plate and the case so as to surround the injection hole and hermetically sealing the injection hole, thereby bringing the electrolyte solution opened in the battery case into contact with the surface. Seal the injection hole Can be produced very well sealed battery hermetically sealed by.
[0075]
【Example】
The preferred embodiments of the present invention have been described above.11, FIG.This will be described in detail with reference to the square sealed battery shown in FIG.
[0076]
Example 1
First, the insulating paper 4 is disposed on the bottom surface of the bottomed rectangular tube-shaped outer can 2 made of aluminum (JIS alloy number A3003), and the
[0077]
Next, a nonaqueous solvent electrolyte solution in which an electrolyte of lithium phosphorus hexafluoride was dissolved in ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate was injected into the
[0078]
Next, an ultrasonic welding apparatus provided with the above-described
[0079]
Next, the insulating
[0080]
(Examples 2 to 6)
An ultrasonic welding condition by an ultrasonic welding apparatus having a width of 6 mm and made of an aluminum O material having the thickness shown in Table 1 below and having a horn having the same shape as that of Example 1 was set to an amplitude of 18 μm and a pressure of 1 The sealing member was ultrasonically welded to the lid including the injection hole of the battery case by the same method as in Example 1 except that the pressure was 0.0 to 3.0 kgf /
[0081]
About 100 obtained each secondary battery of Examples 1-6, the ratio of the good article which does not raise | generate the leakage of electrolyte solution etc. was investigated. The results are shown in Table 1 below.
[0082]
[Table 1]
[0083]
As can be seen from Table 1, the secondary battery having a sealing member having a thickness of 0.08 to 0.30 mm has a very high yield rate.
[0084]
(Reference example 1)
In the same manner as in Example 1, the electrode body was accommodated in the outer can, and the lid body in which the injection hole was opened was hermetically joined by laser welding, and then the electrolytic solution was injected through the injection hole. Subsequently, a rod-shaped sealing member having a protruding rod having an outer diameter of less than 2.08 mm and a disc thickness of 0.15 mm is used, and the protruding rod of this sealing member is injected into the lid of the battery case. While being inserted into a hole (hole diameter; 2.0 mm), the disk was brought into contact with the surface of the lid. After this, it was described above by spot welding the disk and the lid.FIG., FIG. 5 and FIG. 6 were used to manufacture a prismatic sealed lithium ion secondary battery.
[0085]
(Reference examples 2 and 3)
First, using a bowl-shaped sealing member in which a protruding rod having an outer diameter of less than 2.0 mm is formed near the center of a disk having a thickness of 0.15 mm, the electrode body is stored and the electrolytic solution is injected in the same manner as in Example 1. The protruding rod of the sealing member was inserted into the injection hole (hole diameter: 2.0 mm) of the lid of the battery case. Thereafter, an ultrasonic welding apparatus including a horn having a cylindrical portion in the vicinity of the lower part as in Example 1, an outer diameter of 4.5 mm, an outer peripheral edge of 0.2, and a circular lower surface having a height of 0.05 mm Ultrasonic welding conditions with an amplitude of 18 μm, a pressure of 2.0 kgf /
[0086]
ObtainedReference examples 1 to 3For each of the secondary batteries, the ratio of non-defective products that did not cause electrolyte leakage or the like was examined. The results are shown in Table 2 below.
[0087]
[Table 2]
[0088]
As is apparent from Table 2, it was welded to the lid including the injection hole of the battery case using the hook-shaped sealing member.Reference examples 1 to 3It can be seen that all of the secondary batteries have a very high yield rate.
[0089]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the battery case has a battery case in which the lid is airtightly joined or crimped to the opening of the outer can, and the injection hole of the battery case is airtight with the metal sealing member. A sealed battery with high reliability and a manufacturing method thereof can be provided.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]The partial notch perspective view which shows another form of the square-shaped sealed lithium ion secondary battery concerning this invention.
FIG. 2 is a view showing a lid of the secondary battery of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a view showing a horn incorporated in an ultrasonic welding apparatus.
FIG. 5 is a view showing a lid in another sealed battery according to the present invention.
6 is a cross-sectional view of the main part of FIG.
7 is a perspective view of a main part of FIG.
FIG. 8 is a view showing a lid in yet another sealed battery according to the present invention.
9 is a cross-sectional view of the main part of FIG.
FIG. 10 is a side view showing another embodiment of a square sealed lithium ion secondary battery according to the present invention.
FIG. 111 is a partially cutaway perspective view showing a square sealed lithium ion secondary battery that is an example of a sealed battery according to the present invention. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記外装缶の開口部にアルミニウム系金属からなる蓋体を溶接により接合して電池ケースを作製する工程;
前記電池ケース内に電解液をそのケースに開口された注入孔を通して注入する工程;
前記注入孔を含む前記電池ケースにアルミニウム系金属板材を配置する工程;
一端側に円筒部を有し、その円筒部の先端面に複数の突起が形成された円柱状ホーンを用意する工程;および
前記円柱状ホーンの前記円筒部の先端面を前記金属板材に対してその円筒部が前記注入孔を包囲するように当接させ、このホーンを通して前記金属板材に超音波を付与して前記金属板材を前記電池ケースに溶接すると共に前記円筒部の外縁に沿って前記金属板材を溶断することにより円板状の封止部材を前記電池ケースに接合して前記注入孔を気密封止する工程;
を具備したことを特徴とする密閉電池の製造方法。 Storing a power generation element having a positive electrode and a negative electrode facing each other with a separator sandwiched in an outer can made of an aluminum-based metal;
A step of producing a battery case by joining a lid made of an aluminum-based metal to the opening of the outer can by welding;
Injecting an electrolyte into the battery case through an injection hole opened in the case;
Disposing an aluminum-based metal plate in the battery case including the injection hole;
Providing a columnar horn having a cylindrical portion on one end side and having a plurality of protrusions formed on a tip surface of the cylindrical portion; and
The end face of the cylindrical portion of the columnar horn is brought into contact with the metal plate material so that the cylindrical portion surrounds the injection hole, and ultrasonic waves are applied to the metal plate material through the horn. Welding the metal plate material along the outer edge of the cylindrical portion and joining the disk-shaped sealing member to the battery case to hermetically seal the injection hole ;
The manufacturing method of the sealed battery characterized by comprising.
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