JP4666897B2 - 電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は電池の製造方法に関するものである。
従来、正極板と負極板をセパレータを介して積層して構成した極板群を電槽内に挿入して成る電池の製造方法において、電池の短絡不良の検査方法として、図３に示すように、正極板２２と負極板２３をセパレータ２４を介して積層してなる極板群２１を電槽としての電池ケース２５内に挿入した状態で、負極板２３が接触している電池ケース２５と中央の正極板２２に接続された正極端子２６と間の絶縁抵抗を絶縁抵抗測定器２７で測ることによって行う方法が知られている。
また、極板群を電槽内に挿入するための２本の押し棒に検査装置を接続して、挿入中又は挿入直後に押し棒間に電圧をかけて短絡検査を行うことも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、電池ケース内に極板群を挿入した状態で、電解液を注入する前に、正極と負極間に高電圧を印加し、短絡電流による電圧降下によって短絡検査を行うことにより、軽短絡を起こす恐れのある未短絡部分も判別するという検査方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平４−１３８６７４号公報
特開平１１−４０２１０号公報
ところが、図３に示したように電池ケース２５内に極板群２１を挿入した状態で極板群２１の絶縁抵抗を測定する方法では次のような問題があった。すなわち、電池を充放電した後には極板に膨潤が発生する一方、極板群２１は電池ケース２５によって拘束されているため、極板２２、２３間に介装されているセパレータ２４が圧縮された状態となり、その結果充放電後に極板２２、２３とセパレータ２４の間に潜在的に存在していた導電性の異物や極板２２、２３のバリにより短絡が発生する恐れがあり、そのため電解液の注入前の検査の結果は良品と判断されたものでも、充放電後に短絡不良となる電池が少なくないという問題があった。
そのため、電池を完成して充放電を行った後、エージングを入れて、不良品の排出を試みていたが、時間がかかるとともに完成した電池が不良品の場合には全く無駄になり、コスト高の要因となっていた。
また、絶縁抵抗を測定する方法では、雰囲気湿度の影響を受け易く、誤判定する恐れがあり、特に高出力設計の電池では判定が難しいという問題があった。
また、上記特許文献１に開示された検査方法は検査工程を挿入工程と同時に行うことによって生産性は向上しても、上記極板の膨潤により発生する不良品を未然に検出することはできず、また特許文献２に開示された検査方法でも、軽短絡を起こす恐れのある未短絡部分を判別できるとは言え、このような問題を高い信頼性をもって的確に検査できるという保証はない。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、充放電後の極板の膨潤に起因して短絡不良となる極板群を未然に排除して信頼性の高い電池を効率的に製造できる電池の製造方法を提供することを目的としている。
本発明の電池の製造方法は、正極板と負極板をセパレータを介して積層して極板群を構成し、電池を所定回数サイクル使用した後にセパレータが圧縮される寸法と同等の寸法にセパレータが圧縮されるまで極板群を加圧しながら短絡不良を検査し、検査結果が良品の極板群を電槽に挿入配置し、電槽内に電解液を注入して開口部を密封するものであり、極板群を電槽に挿入する前に、電池を所定回数サイクル使用した後にセパレータが圧縮される寸法と同等の寸法にセパレータが圧縮されるまで極板群を加圧しながら短絡不良を検査することで、充放電後の極板の膨潤によるセパレータの圧縮状態を疑似的に作り出した状態の短絡検査を行い、良品のみを電槽に挿入することで、充放電後の極板の膨潤に起因して短絡不良となる不良品を未然に排除でき、信頼性の高い電池を効率的に製造することができるとともに、電池を所定回数サイクル使用した後にセパレータが圧縮される寸法と同等の寸法にセパレータが圧縮されるまで極板群を加圧すると、極板の膨潤により発生する不良品がかなり後になって発生するという恐れがなく、より信頼性の高い検査を行うことができる。
また、両極板及びセパレータを減圧乾燥した後、極板群を構成すると、雰囲気湿度の影響を受けない精度の高い検査を行った電池を製造することができる。
本発明によれば、極板群を電槽に挿入する前に電池を所定回数サイクル使用した後にセパレータが圧縮される寸法と同等の寸法にセパレータが圧縮されるまで極板群を加圧しながら短絡不良を検査し、検査結果が良品の極板群を電槽に挿入配置するので、充放電後の極板の膨潤に起因して短絡不良となる不良品を未然に排除でき、信頼性の高い電池を効率的に製造することができるとともに、電池を所定回数サイクル使用した後にセパレータが圧縮される寸法と同等の寸法にセパレータが圧縮されるまで極板群を加圧すると、極板の膨潤により発生する不良品がかなり後になって発生するという恐れがなく、より信頼性の高い検査を行うことができる。
以下、本発明の電池の製造方法の一実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
図１において、１はニッケル・水素二次電池用の極板群であり、複数枚の正極板２と複数枚の負極板３とを交互に配置するとともに、各正極板２に横方向に開口部を有する袋状のセパレータ４を被せることにより、正極板２と負極板３の間にセパレータ４を介装した状態で積層して構成されている。正極板２及び負極板３は互いに反対側の側縁部が外側に突出されてリード部とされ、両リード部にそれぞれ垂直にニッケル板又はニッケルメッキ鋼板製の正極と負極の集電板５、６が溶接接合されている。
正極板２はＮｉの発泡メタルから成るとともに、そのリード部は発泡メタルを加圧して圧縮しかつその一面にリード板を超音波溶接でシーム溶接して構成されている。また、負極板３はＮｉのパンチングメタルにリード部を除いて活物質を塗着して構成されている。また、セパレータ４は０．２０ｍｍ厚さの不織布を袋状に形成して構成されている。なお、これら正極板２、負極板３及びセパレータ４は、極板群１を構成する前に減圧乾燥して後続する短絡検査において雰囲気湿度の影響を受けないようにし、高い検査精度が得られるようにしている。
このように構成された極板群１を電槽に挿入する前に加圧治具８ａ、８ｂとシリンダ装置などの押圧具９とから成る加圧手段７の加圧治具８にセットし、集電板５、６を短絡検査装置１０のアウトプット端子１０ａ、１０ｂに接続して短絡検査が行われる。
短絡検査装置１０は、電源１１に第１のスイッチ１２を介してコンデンサ１３を接続し、コンデンサ１３と両アウトプット端子１０ａ、１０ｂの間に電流検出器１４とスイッチ１５を介装して構成されている。
短絡検査に際しては、加圧手段７にて極板群１に約４０００Ｎの荷重を負荷することによってセパレータ４の厚さをｔ１からｔ２まで圧縮して保持する。この圧縮量は、電池の充放電を繰り返すと、図２に示すように、セパレータ４の厚さが当初のｔ１から漸次圧縮されるとともに、所定回数サイクル使用した後にはセパレータ４の厚さがｔ２で安定することに基づいている。通例では、充電放電回数Ｃが１００回程度で安定し、その時には例えば当初の厚さｔ１＝０．２０ｍｍであったものが厚さｔ２＝０．１３ｍｍ程度となる。
次に、短絡検査装置１０の第２のスイッチ１５を開き、第１のスイッチ１２を閉じてコンデンサ１３に充電し、充電が終わると印加電圧４００Ｖで第１のスイッチ１２を開き、第２のスイッチ１５を閉じて極板群１に通電し、その際の通電電流を電流検出器１４で測定する。通常、良品の場合は短絡電流が流れないため、良否の判定を確実に行うことができる。
こうして極板群１の短絡検査を行った後、良品の極板群１のみを上面開口の直方体状の電槽（図示せず）内に電解液とともに収納し、電槽の上面開口を蓋体（図示せず）にて一体的に閉鎖することによって電池が製造される。
本実施形態によれば、上記のように極板群１を加圧することによって充放電後の極板２、３の膨潤によるセパレータ４の圧縮状態を疑似的に作り出して短絡検査を行っているので、極板群１を電槽に挿入する前の検査によって、充放電後の極板２、３の膨潤に起因して短絡不良となる電池を確実に検査でき、使用後に発生する不良品を未然に検出することができる。特に、短絡検査時の極板群１の加圧力を、セパレータ４の厚さが電池を所定回数サイクル使用した後に安定する厚さと同等の厚さになるように設定しているので、極板２、３の膨潤により発生する不良品がかなり後になって発生するという恐れがなく、より信頼性の高い検査を行うことができる。
また、短絡不良検査は、正負極２、３間にコンデンサ１３にて所定の電圧を印加し、その際の通電電流を電流検出器１４にて測定して行っているので、微細な異物やバリによる潜在的な短絡要因も確実に検査でき、信頼性の高い検査を行うことができ、特に印加電圧を、圧縮したセパレータ４の限界電圧の２／３より低くかつそれに近い電圧、例えば４００Ｖ程度の高い電圧に設定しているので、極板群１にダメージを与えることなく、厳格な検査を行うことができ、検査の信頼性を向上できる。
また、このように予め短絡検査を行った極板群１を用いて上記のように電池を製造することによって、充放電後の極板２、３の膨潤に起因する短絡不良品を未然に排除でき、信頼性の高い電池を効率的に製造することができる。
以上の実施形態の短絡検査方法と、極板群を加圧せずに短絡検査する従来例によって検査した場合について、その短絡検査不良率と１０００サイクル使用後の故障率とを次の表１に示す。なお、数値は従来例を１００とした指数である。
本発明にかかる電池の製造方法は、充放電後の極板の膨潤に起因して短絡不良となる不良の極板群を未然に排除して信頼性の高い電池を効率的に製造することができるので、正極板と負極板をセパレータを介して積層して成る極板群を電槽内に挿入配置した各種電池に有用である。
１ 極板群
２ 正極板
３ 負極板
４ セパレータ
７ 加圧手段
１０ 短絡検査装置
２ 正極板
３ 負極板
４ セパレータ
７ 加圧手段
１０ 短絡検査装置
Claims (2)
- 正極板と負極板をセパレータを介して積層して極板群を構成し、電池を所定回数サイクル使用した後にセパレータが圧縮される寸法と同等の寸法にセパレータが圧縮されるまで極板群を加圧しながら短絡不良を検査し、検査結果が良品の極板群を電槽に挿入配置し、電槽内に電解液を注入して開口部を密封することを特徴とする電池の製造方法。
- 両極板及びセパレータを減圧乾燥した後、極板群を構成することを特徴とする請求項１記載の電池の製造方法。
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