JP6078377B2 - リチウム電池の製造方法 - Google Patents
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Description
前記電池缶内に、前記発電要素を挿入するとともに、前記有機電解液を注入する発電要素充填工程と、
前記電池缶の開口に、負極端子部を含んで構成される前記封口体をガスケットを介して嵌着する封口工程と、
当該封口工程によって組み立てられたリチウム電池に対し、所定の電気容量を放電させる予備放電工程と、
を含み、
前記封口工程にはさらに複数の工程が含まれ、当該複数の工程のそれぞれの実行期間、および当該複数の工程において前後する工程間で前記電池缶を搬送する期間のうち、所定の2以上の期間において、前記電池缶と前記封口体との間を短絡させる事前放電工程を実行し、
前記予備放電工程では、前記正極端子部と前記負極端子部との間に所定の負荷を所定時間接続し、前記2以上の期間で実行した前記事前放電工程での総放電容量との合計放電容量が理論容量に対して所定の割合の容量となるように放電させる、
ことを特徴とするリチウム電池の製造方法としている。
上述したように、「定電流方式」で予備放電を行う従来のリチウム電池の製造方法では、生産性の向上が見込まれない。しかし、容量の1〜3%を短絡方式によって放電させれば、発熱に伴う長期保存特性の劣化が問題となる。また、電解液を構成するPCが分解してガスが発生する、という問題もある。
図1に本発明の対象となるリチウム電池の概略構成を示した。ここに示したリチウム電池1は、円筒形のボビン型(またはインサイド・アウト型)と呼ばれるものであって、この図では円筒軸100の延長方向を上下(縦)方向としたときの縦断面図を示している。そして、このリチウム電池1は、正極端子を兼ねる有底円筒状の電池缶2、中空円筒状に成形された正極合剤3、負極4、円筒カップ状のセパレーター5、負極端子板7などによって構成されている。
図2に、上記構造のリチウム電池1の組み立て工程の一例を示した。まず、円筒状の絶縁体(絶縁円筒)をあらかじめ正極合剤3を挿入した電池缶2に着脱自在に被装させておき(s1)、つぎに、正極合剤3の内側にセパレーター5を配置する(s2)。そして、負極リード6の一端部6aが固着された状態の負極4をセパレーター5を介してリング状の正極合剤3の内側に挿入する(s3)。
本発明の実施例に係る製造方法によって製造されるリチウム電池は、図1に示したボビン型リチウム電池1と同じ構造である。しかし、その方法において予備放電の仕方に特徴を有し、それによって、リチウム電池の生産性と、製造後のリチウム電池の長期保存特性を向上させることに成功している。概略的には、上述したリチウム電池1の組み立て工程中には、正極端子部11などの電池缶2の一部と、負極4と電気的に接続されている部分(負極端子板7、封口板8など)とに同時に接触する工程が幾つかある。そこで、本発明の実施例に係るリチウム電池の製造方法では、上述したリチウム電池1の組み立て工程に含まれる、正極と負極に同時接触する工程の実行期間中に短絡方式による予備放電を行い、最終的に予備放電させる容量の一部をリチウム電池1の組立が完了する前に放電させておくことに特徴を有している。
図3に示した製造方法において、組み立て完了後の本放電工程(s12)では、従来と同様の定電流方式によって放電したとしても、事前放電により一部の容量が放電されているため、確実に放電時間を短縮することができる。しかし、定電流方式による予備放電自体に長い時間を要し、また、電流監視系統のトラブルに起因する危険性も考慮する必要があることから、本発明の実施例に係る製造方法では、本放電工程(s12)に際し、正負の両極間所定の負荷(固定抵抗)を接続する方式(以下、定抵抗方式)で予備放電を行うことで、安全性を確保しつつ、予備放電に要する時間を劇的に短縮させることを検討した。もちろん、予備放電時間の短縮が可能であっても、エージング後の開路電圧(OV)が規定値を下回っていたり、長期保存特性が劣化してしまったりすれば、不良品の発生率が増加することになり、却って生産性を低下させてしまう。
上記実施例では、図3に示したように、組み立て工程中に5回、事前放電を実行しているが、この回数は増減可能である。例えば、注液工程後の工程において、正負の電極間を短絡できる機会がさらにあれば、5回より多くなる。事前放電に必要な容量分が確保できるのであれば、5回よりも少なくできる。また、生産ラインを構成する製造機械や治具の配置関係によっては、前後の工程間で電池缶を移載装置のピックアップなどで把持しながら搬送する場合もあり、その搬送に際して事前放電を行うことも可能である。
5 セパレーター、4 負極リチウム、9 封口体、7 負極端子板、8 封口板、
6 負極リード、10 ガスケット
Claims (3)
- 正極端子部を備えた有底の金属製電池缶内に、発電要素として、正極合剤からなる正極と、リチウム金属あるいはリチウム合金からなる負極活物質を含む負極と、前記正極と負極との間に介在するセパレーターと、非水電解液とが収納されているとともに、前記電池缶の開口を上方として、当該開口が、前記負極と電気的に接続された状態の金属製の封口体で封口されてなるリチウム電池の製造方法であって、
前記電池缶内に、前記発電要素を挿入するとともに、前記有機電解液を注入する発電要素充填工程と、
前記電池缶の開口に、負極端子部を含んで構成される前記封口体をガスケットを介して嵌着する封口工程と、
当該封口工程によって組み立てられたリチウム電池に対し、所定の電気容量を放電させる予備放電工程と、
を含み、
前記封口工程にはさらに複数の工程が含まれ、当該複数の工程のそれぞれの実行期間、および当該複数の工程において前後する工程間で前記電池缶を搬送する期間のうち、所定の2以上の期間において、前記電池缶と前記封口体との間を短絡させる事前放電工程を実行し、
前記予備放電工程では、前記正極端子部と前記負極端子部との間に所定の負荷を所定時間接続し、前記2以上の期間で実行した前記事前放電工程での総放電容量との合計放電容量が理論容量に対して所定の割合の容量となるように放電させる、
ことを特徴とするリチウム電池の製造方法。 - 請求項1において、
前記封口工程には、前記複数の工程として、前記負極と電気的に接続された状態にある封口板をガスケットを介して前記電池開口に配置する封口板配置工程と、当該封口板の上に前記負極端子部となる負極端子板を積層する負極端子板積層工程と、前記電池缶の開口の縁端を内方に曲げるカール加工工程と、当該電池缶の開口を内方にかしめて前記積層状態にある前記封口板と前記負極端子板とからなる前記封口体を当該電池缶の開口に嵌着するかしめ工程とを含むとともに、当該複数の工程のいずれか2以上の工程の実行期間に前記事前放電工程を実行する、ことを特徴とするリチウム電池の製造方法。 - 請求項1または2において、前記負荷は30Ω以上であることを特徴とするリチウム電池の製造方法。
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