JP6428847B2 - 二次電池の製造方法、二次電池及び組電池 - Google Patents
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Description
このため、二次電池の製造過程では、下記特許文献1にも記載のように、二次電池を減圧環境下に配置して二次電池の筐体内の発生ガスを排出させる工程を有する場合が多い。
この二次電池内のガス抜きのための工程としては、従来は、減圧環境下に二次電池を配置してガス抜きをした後に常圧環境下に戻して、ガス抜きのための開口を完全に封止するという作業(本封止)が行われていた。
リチウムイオン電池等の二次電池は、わずかずつではあるが、その二次電池の実使用時においても二次電池の筐体内でガスが発生することが知られている。
この発生ガスが、元々二次電池の筐体内に存在する空気と共に、二次電池の筐体内の内圧を上昇させ、その内圧によって筐体を膨張させる電池膨れが発生してしまう。
また、電池内部で電極間にガス溜まりが生じると、その部分で充放電反応が行なわれなくなるために、電池性能が低下する虞があるという問題もあり、筐体内部の圧力を減圧状態にすることが重要であった。
しかしながら、このような減圧環境下での封止等の作業は、たとえ封栓部材を筐体の開口部位に設置するという簡単な作業であっても、大気圧下の作業と比較して非常に困難を伴ない、そのような作業を行えるようにするための装置設備が必要となり製造コストの上昇を招くために、現実的に量産に対応できないという問題があった。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造コストの上昇を可及的に抑制しながら、電池膨れの発生を抑制できるようにする点にある。
この第1の封止体は、前記筐体内の内圧が外圧(筐体外の気圧)よりも高いときに、前記内圧に押圧されて前記開口部からの内気の流出を許容し、且つ、前記筐体内の内圧が外圧よりも低いときに、前記外圧に押圧されて前記開口部からの外気の進入を阻止するように変位又は変形するものであり、二次電池の筐体内から筐体外へのガスの流出のみを許容する一方向性の弁としての機能を有する。
従って、二次電池筐体内に発生ガスが存在する状態で上記第1の封止体を取り付けた二次電池を減圧環境下に配置すると、筐体内のガスが上記第1の封止体を取り付けた開口部を経て筐体外へと流出し、二次電池筐体内の圧力は周囲の減圧環境に近い圧力まで低下する。
このようにして減圧環境下で筐体内のガスを流出させた後に二次電池を常圧環境下に戻すと、二次電池筐体内の内圧が外圧(大気圧)よりも低い状態となり、上記第1の封止体は外圧に押圧されて外気の二次電池筐体内への進入を阻止する。
このように外気の進入が阻止されている状態で、適宜の手段で上記開口部を完全に気密封止すれば良い。
扁平な直方体形状の筐体を有する二次電池は、円筒形状のものと比べて複数並べて配置した場合のデッドスペースが小さいので空間の利用効率の良い配置が可能となり、底面が正方形の直方体形状のものと比べて比表面積が大きいため温度制御が精度良く行えるので長寿命化が図れる。
その反面、筐体が扁平な直方体形状である場合、電池筐体の内圧が上昇してしまった場合には扁平面が形状変化し易く、使用期間の増大に伴う筐体の膨れが、円筒形状または底面が正方形の直方体形状のものと比べて顕著となってしまう。
このため、長期間の使用により電池膨れが生じてしまうと、隣り合う二次電池間の空間が狭くなって冷却風の経路として機能できず温度制御の精度が著しく低下してしまう。
従って、電池膨れを想定して隣り合う二次電池間の間隔をある程度広くしておく必要があり、筐体を扁平な直方体形状とする際の利点である空間の利用効率の良さを減殺してしまうものとなっていた。
この点、本発明によれば、電池膨れを抑制できるので、互いの電池を近づける配置が可能となり、且つ、隣り合う二次電池間の空間の形状が長期間維持されることとなり、その結果、従来達成できなかったような省スペース化および長寿命化が図れる。
すなわち、上記第1の封止体が常圧環境下での外気の進入を阻止して仮封止している状態で、その第1の封止体の存在空間を覆うように第2の封止体で本封止を行うのである。
前記第2の封止体と前記筐体とを溶接する方法を用いて封止することによって信頼性の高い気密が長期間維持できる。さらに、本発明によれば、設備コストが大幅に削減できるという効果が同時に得られる。設備コストが大幅に削減できるという効果は、溶接するための装置を常圧環境下で使用できることに起因するものである。尚、溶接するための溶接装置を減圧環境下で使用できるようにするためには、当該装置を含む空間全体を減圧環境にするなどの特別な設備が必要で有り設備コストが高くなるという問題がある。
第1の封止体と第2の封止体とを互いに固定することで、第1の封止体と第2の封止体とを同時に取り扱うことができるので、工程を簡略化できる。
第2の封止体が板状の場合、常圧環境下に戻す工程において第2の封止体が高い頻度で位置ずれするという問題が見出された。これは、常圧に戻すための気体吹き込み方向を調整したり、吹き込み速度を低くしたりしても改善できなかった。前記第2の封止体の一部を前記筐体に固定(仮止めともいう)することによって、この問題が改善でき、同時に、
気体吹き込み方向を調整したり、吹き込み速度を低くする必要も無くなった。
又、本出願の第7の発明は、上記第1〜第6のいずれかの発明の構成に加えて、前記筐体は金属製である。
二次電池の筐体内は第1の封止体による仮封止の作用により減圧環境に近い圧力となっており、ユーザによる二次電池の実使用において二次電池の筐体内でガスが発生しても、元々筐体内が低圧であることによるマージンが存在するので、いわゆる電池膨れを可及的に抑制できる。
溶接法を用いて封止することによって信頼性の高い気密が長期間維持でき、簡易な設備で製造することができる。
すなわち、リチウムイオン電池等の二次電池では、二次電池筐体内の内圧が過度に上昇したときに、内気を筐体外部へ逃がすための安全弁が備えられる。
この安全弁にそれの本来の機能を有効に発揮させるために、気密封止した状態の第2の封止体の耐圧は、上記の安全弁の作動圧力よりも高くなるように設定している。
更に、筐体内のガス抜きのために二次電池を減圧環境下に置いた場合、第1の封止体が電池筐体内のガスの排出を開始する前に安全弁が作動してガスが排出されてしまうような設定では二次電池の製造過程で二次電池を使用できなくしてしまうことになるので、そのようなことのないように第1の封止体が内気の流出を開始する圧力差を設定している。
すなわち、第1の封止体はいわば仮封止の状態となっており、ガス排出工程等において二次電池に振動や衝撃が加わる等した場合には第1の封止体の取り付け箇所を通じて電解液が漏れ出してしまう可能性もある。
このような場合でも、第1の封止体の取付位置と第2の封止体の取付位置との間に備えられる滞留部で電解液を滞留させることができるので、漏れ出た電解液が第2の封止体の取付位置まで拡がってしまうのを抑制できる。
第1の封止体と第2の封止体とを互いに固定することで、第1の封止体と第2の封止体とを同時に取り扱うことができるので、工程を簡略化できる。
又、本出願の第13の発明は、上記第9〜第12のいずれかの発明の構成に加えて、前記第2の封止体は板状に形成されている。
第2の封止体を板状に形成することで、第2の封止体の重量を軽量にできる。更に、第1の封止体と第2の封止体とが互いに接触または固定されている状態とした場合においては、第2の封止体を軽量とすることによって、第1の封止体の作動圧力を極力小さくすることができる。
すなわち、上記第1の封止体を、前記筐体内の内圧が外圧よりも高いときに、前記内圧に押圧されて前記開口からの内気の流出を許容し、且つ、前記筐体内の内圧が外圧よりも低いときに、前記外圧に押圧されて外気の進入を阻止するための構成として、筐体内外の圧力差を利用して第1の封止体の気密保持部と開口部との接当状態を変化させ、第1の封止体の取付箇所での通気を制御する。
二次電池筐体内の内圧が外圧よりも高くなる減圧環境下では、筐体内の内圧によって第1の封止体が押圧されて変位し、前記開口部と第1の封止体の気密保持部との間に空隙が形成され、内気が開口部を経て筐体外へと流出する。
一方、減圧環境下から常圧環境下に戻したときは、筐体外部の外圧(大気圧)によって第1の封止体が押圧されて、第1に封止体の気密保持部が前記開口部に押し付けられ、外気の筐体内への進入を阻止する。
すなわち、上記第1の封止体を、前記筐体内の内圧が外圧よりも高いときに、前記内圧に押圧されて前記開口からの内気の流出を許容し、且つ、前記筐体内の内圧が外圧よりも低いときに、前記外圧に押圧されて外気の進入を阻止するための構成として、筐体内外の圧力差を利用して第1の封止体を弾性変形させて、第1の封止体の取付箇所での通気を制御する。
二次電池筐体内の内圧が外圧よりも高くなる減圧環境下では、筐体内の内圧によって第1の封止体が押圧されて、前記開口部の前記貫通部の周囲と第1の封止体との間に形成されている空隙を通過して筐体内のガスが排出される。
一方、減圧環境下から常圧環境下に戻したときは、筐体外部の外圧(大気圧)によって第1の封止体が押圧されて、第1の封止体が前記貫通部の周囲に押し付けられ、弾性変形によって前記貫通部の周囲に密着して外気の筐体内への進入を阻止する。
すなわち、二次電池筐体内の発生ガスを排出させるための前記開口を、電解液を注液する注液口と兼用させている。
電解液の注液口は本来的に設置される場合が多いので、二次電池筐体内の発生ガスを排出させるために新たに開口を形成する必要がない。
互いの電池を近づける配置が可能となり、かつ、隣り合う二次電池間の空間の形状が長期間維持されることとなり、その結果、従来達成できなかったような省スペース化および長寿命化が図れる。
又、本出願の第18の発明は、上記第8〜第17のいずれかの発明の構成に加えて、前記筐体は金属製である。
上記第8〜第18のいずれかの発明の二次電池を複数備えていることにより、各電池の電池膨れが抑制されているので、互いの電池を近づける配置が可能となり、かつ、隣り合う二次電池間の空間の形状が長期間維持されることとなり、その結果、従来達成できなかったような省スペース化および長寿命化が図れる。
このように、常圧環境下で本封止を行う構成であっても、第1の封止体によって外気の進入が阻止されているので、二次電池の筐体内は第1の封止体による仮封止の作用により減圧環境に近い圧力となっており、ユーザによる二次電池の実使用において二次電池の筐体内でガスが発生しても、元々筐体内が低圧であることによるマージンが存在するので、いわゆる電池膨れを可及的に抑制できる。
もって、製造コストの上昇を可及的に抑制しながら、電池膨れの発生を抑制できる二次電池の製造方法を提供できるに至った。
又、上記第3の発明によれば、上記第1の封止体が常圧環境下での外気の進入を阻止して仮封止している状態で、その第1の封止体の存在空間を覆うように第2の封止体で本封止を行うので、気密封止を的確に行うことができる。
又、上記第4の発明によれば、上記第2の封止体を常圧環境下での溶接作業で封止できるので、設備コストの増大を可及的に抑制できる。
又、上記第5の発明によれば、第1の封止体と第2の封止体とを同時に取り扱って工程を簡略化することで、二次電池の製造コストの低減に寄与できる。
又、上記第6の発明によれば、常圧環境下に戻す際に位置ずれし易い板状の第2の封止体を予め仮止めしておくことで、第2の封止体の封止作業性を向上させることができる。
又、上記第7の発明によれば、長期にわたり安定した保形性を確保することができる。
又、上記第9の発明によれば、溶接法を用いて封止することによって信頼性の高い気密が長期間維持でき、簡易な設備で製造することができるので、製造コストの増大を抑制しながら二次電池の信頼性を向上させることができる。
又、上記第10の発明によれば、気密封止した状態の第2の封止体の耐圧を十分に高く設定して気密の確保を図り、更に、二次電池の製造過程で安全弁が動作してしまうようなことがないようにしながらも、安全弁が的確に動作するようにして二次電池の安全性を確保している。
又、上記第11の発明によれば、二次電池に振動や衝撃が加わる等して第1の封止体の取り付け箇所を通じて電解液が漏れ出てしまった場合でも、漏れ出た電解液が第2の封止体の取付位置まで拡がってしまうのを抑制できるので、漏れ出た電解液に邪魔されることなく第2の封止体の気密封止作業を行うことができて、作業性を向上させることができる。
又、上記第13の発明によれば、第2の封止体を板状に形成して軽量化することで、二次電池の軽量化に寄与できる。
又、上記第14の発明によれば、筐体内外の圧力差を利用して第1の封止体の気密保持部と開口部との接当状態を変化させ、第1の封止体の取付箇所での通気を制御するので、簡素な構成で一方向性の弁を構成することができる。
又、上記第15の発明によれば、筐体内外の圧力差を利用して第1の封止体を弾性変形させて、第1の封止体の取付箇所での通気を制御するので、簡素な構成で一方向性の弁を構成することができる。
又、上記第17の発明によれば、電池筐体内の内圧の上昇によって電池膨れが発生し易い扁平な直方体形状の筐体を有する二次電池において、的確に電池膨れを抑制できるので、空間の利用効率の良い配置が可能となる電池筐体の形状の利点を有効に生かすことができる。
又、上記第18の発明によれば、長期にわたり安定した保形性を確保することができる。
本実施の形態では、二次電池の1例である非水電解液二次電池(より具体的にはリチウムイオン電池)を例示して説明する。
尚、詳細な説明は省略するが、本実施の形態の二次電池RBは組電池の一部を構成するものであり、以下において詳細に説明する二次電池RBを複数個並べて配置して組電池として使用する。
図1及び図2の斜視図並びに図3の側面図に示すように、本実施の形態の非水電解液二次電池RBは、有底筒状(より具体的には有底矩形筒状)の缶体1の開放面に略平板状の蓋部2を被せて溶接して構成した筐体BCを有している。蓋部2は短冊状の長方形に形成されており、筐体BCは全体として扁平な直方体形状を有している。扁平な直方体形状の寸法としては、例えば、たて(底面のたて幅の寸法)47.2mm、よこ(底面のよこ幅の寸法)170.2mm、高さ(端子部含む)133.2mmとすれば良い。尚、図2は、完成した二次電池RB(図1に示すもの)から缶体1を除いて筐体BC内部の構成を図示している。
発電要素3は、箔状正極板の活物質未塗工部分が側方に延出して集電体4に溶接され、箔状負極板の活物質未塗工部分がそれと反対側の側方に延出して集電体6に溶接されている。
端子ボルト5は、図3の断面図に示すように、それの頭部側にリベット部5aを有するように一体形成され、そのリベット部5aが蓋部2に形成された電極取付孔8を貫通する状態で配置されている。
端子ボルト5の蓋部2への取付固定は、蓋部2を挟む状態で配置される一対のパッキン9,10を端子ボルト5の頭部と集電体4とで挟んでリベット部5aをかしめることで行う。
図示を省略するが、負極側も正極側と同一構造であり、金属部材の材料のみが異なる。
正極側の金属部材はアルミニウムにて構成し、負極側の金属部材は銅にて構成している
。
安全弁11は、二次電池RBの筐体BC内の内圧が所定の作動圧力よりも高くなったときに、弁体を開放して内気を逃がすものである。
注液口13は、図2に及び注液口13付近の拡大図である図7に示すように、蓋部2を貫通する貫通孔13aと、筐体BC外部側において貫通孔13aを中心として内径を拡大した拡径部13bとからなっている。
この注液口13は、円板状の台座部14b中央から円柱状の突部14aが突出した形状を有する樹脂製の封止栓14によって封止される。但し、封止栓14の機能は注液口13を永久に気密封止したままとするのではなく、外気の筐体BC内への進入を防ぐための一時的な気密封止でありいわば仮封止のためのものである。
これに対して、封止板12は、注液口13を永久に気密封止するためのものである。
注液口13は、筐体BC内へ電解液を注入するための開口であるが、詳しくは後述するように、筐体BCで発生したガスを筐体BC外へ排出させるガス抜きのための開口部APとしての機能をも有している。
次に、二次電池RBの製造工程について概略的に説明する。
先ず、二次電池RBの筐体BCを組み立てる。
発電要素3は、上述のように、長尺帯状の箔状正極板及び箔状負極板に正極活物質及び負極活物質を夫々塗布し、乾燥処理等の後にセパレータを挟んで巻回すると共に、扁平形状となるように押圧して成形する。尚、箔状正極板及び箔状負極板には、集電体4,6との接続のために、幅方向の一端側に活物質を塗布していない未塗工領域を備えている。この未塗工部は正極と負極とで反対側の端縁部に位置している。
次に、上記のように蓋部2に固定された集電体4,6に発電要素3の上記未塗工部を溶接することで、蓋部2と発電要素3とを一体化する。
更に、発電要素3を缶体1に収納して、蓋部2と缶体1とを溶接することで、二次電池RBの筐体BCの組み立てが完了する。
この初期充電の際に、二次電池RBの筐体BC内にガスが発生するため、次のガス排出工程において筐体BC内のガスを排出させる。
ガス排出工程では、図6に示すように、注液口13に封止栓14を取り付け、初期充電の完了した二次電池RBを密閉容器内に配置する。
その密閉容器内を真空ポンプ等で排気して、密閉容器内の気圧が大気圧(常圧)よりも低い所定の圧力まで減圧する。これによって、二次電池RBが減圧環境下に配置されることになる。
このため、上記のように初期充電が終了した二次電池RBを減圧環境下に置くと筐体BC内の内圧が外圧(筐体BC外の気圧)よりも高い状態となり、前記内圧に押圧されて封止栓14がわずかに持ち上がる。この筐体BC内外の圧力差による封止栓14の変位の際には、案内部GDである貫通孔13aが被案内部DGである突部14aを移動案内することになる。尚、図7では、図面を分かり易くするために、封止栓14の浮き上り量を誇張して図示している。
従って、貫通孔13aと突部14aとの間の空隙、及び、拡径部13bの底面と台座部14bとの間の空隙を経るガスの排出流路が形成され、図7において矢印Aで示すように、筐体BC内のガスが貫通孔13aを経て筐体BC外へ排出される。
尚、筐体BCの内圧が外圧よりも高くなると、蓋部2に取り付けている安全弁11の作動要因となるが、封止栓14が浮き上がって内気の流出を開始する筐体BC内外の圧力差は、安全弁11が内気の流出を開始する筐体BC内外の圧力差よりも十分小さい圧力差に設定されているので、ガス排出工程において安全弁11が作動してしまうことはない。
以上のようにして、筐体BC内のガス抜きが完了すると、封止栓14には特別の操作を加えずにそのまま密閉容器に外気等を導入して常圧(大気圧)に戻す。
この台座部14bと拡径部13bの底面との密着によって通気が阻止され、貫通孔13aを経て大気が筐体BC内へ流入するのを阻止する。
尚、この大気の流入の阻止効果をより確実なものとするために、拡径部13bの底面にシール材を塗布しておくか、あるいは、ゴム製のパッキン等を配置しておくようにしても良い。
拡径部13bは、図7等に示すように、封止栓14の台座部14bの径よりも大径の空間としてあり、封止栓14と封止板12との間には設定容積の空間が形成されている。
この空間の主たる目的は、二次電池RBの製造工程(特に、上記ガス排出工程)において封止栓14から電解液が漏れ出た場合に、漏れ出た電解液を保持しておく機能を有している。
すなわち、封止栓14の取付位置は、封止板12の取付位置である蓋部2の上面から階段状に段差を設けて1段低くした拡径部13bの底面であり、上記ガス排出工程においても二次電池RBを蓋部2が上側となる正立姿勢として取り扱うため、封止栓14から電解液が漏れ出ても、封止栓14の取付位置と封止板12の取付位置との間の封止栓14の周囲の空間すなわち拡径部13b内が滞留部STとなって電解液が滞留する。
これによって、漏れ出た電解液が封止板12の取付位置である蓋部2の上面までは至らず、電解液の漏れ出しを気にすることなく封止板12の気密封止作業すなわち溶接作業を行うことができる。
又、封止板12は、前記第1の封止体FS(封止栓14)の存在空間を覆う状態で封止する封止体SS(説明の便宜上、「第2の封止体SS」と称する)として機能する。
このようにして製造した二次電池RBは筐体BC内の気圧が大気圧よりも低い圧力になっており、その低い圧力がマージンとなって、二次電池RBの実使用状態において筐体BC内でガスが発生しても、筐体BC内の気圧が上昇して大気圧よりも高くなることによる電池膨れが発生しにくくなる。
又、封止板12は蓋部2に対して十分な強度を有する状態で溶接しており、第2の封止体SSである封止板12の耐圧は、安全弁11が作動する所定の作動圧力よりも十分高い圧力に設定されている。
各二次電池RBは、上述した通り、電池膨れが防止された構造であるので、複数の電池間の隙間が狭くなるようなことが無く、当該隙間に供給される冷却風が円滑に流れて適切に冷却される。
以下、本発明の別実施形態を列記する。
(1)上記実施の形態では、ガス抜き後の二次電池RBの筐体BC内への大気の進入を阻止する封止栓14を、それの突部14aを注液口13の貫通孔13aに挿入するように構成する場合を例示しているが、この封止栓14の機能を実現するための具体構成は種々に変更可能である。
例えば、図9に示すように、薄板状の金属円板21(例えば、アルミニウム製の円板)にゴム製の円板22を固定したものを、上記実施の形態と同様に形成した注液口13に取り付ける構成としても良い。
仮止めすることによって、金属円板21の位置がずれるのを防ぐことができる。そのため、後に行われる金属円板21の全周を溶接して金属円板21と蓋板2とを完全に気密封止する工程において、位置あわせを行う必要がなくなる。尚、金属円板21の位置がずれるという現象は、筐体BCを収納している密閉容器内に外気等を導入して常圧に戻す工程を行い、かつ、金属円板21の直径方向の面積が広く、重量が軽いということに起因して生じるものである。外気等を導入するのに伴って生じる気体の流れは、金属円板21と蓋板2との隙間および滞留部STの空間内にも生じ、その結果、金属円板21を浮き上がらせる方向の力を生じさせる。金属円板21は、直径方向の面積は広く軽量であるため、気体の流れが小さくても金属円板21が浮き上がることとなっていた。
このように金属円板21を仮止めするタイミングは、ガス排出を終了して減圧環境下から常圧環境下に戻すより前であれば、いつでも良い。
金属円板21を仮止めした状態では、ゴム製の円板22は貫通孔13aの上に軽く乗っている状態となっており、円板22と拡径部13bの底面との間には微少な空隙が存在している。
この状態では、筐体BC内外の圧力差によって円板22が筐体BC外方側へ押され、円板22における貫通孔13aの周囲との接触面において注液口13との間に存在する空隙が更に拡がり、その空隙を通して注液口13からの内気の流出を許容する状態となる。
より具体的には、図9において矢印Bに示すように、筐体BC内のガスが貫通孔13a,ゴム製の円板22と拡径部13bの底面における貫通孔13aの周囲部分との間の空隙,及び,金属円板21と蓋部2表面との間の空隙を通過して、筐体BC内のガスが外部へ流出する。
この状態で、前記外圧によってゴム製の円板22が拡径部13bの底面に押圧されて弾性変形し、貫通孔13aの周囲と密着して通気を阻止する。すなわち、外気の筐体BC内への進入を阻止する。
円板22が大気の進入を阻止している状態で、金属円板21の端縁部と蓋部2とを金属円板21の全周に亘って溶接して完全に気密封止する。
これ以降の製造工程は、上記実施の形態と同一である。
以上から、図9に示す構成では、ゴム製の円板22が、上記実施の形態における封止栓14と同様に第1の封止体FSとして機能し、円板22を支持する金属円板21が上記実施の形態における封止板12と同様に第2の封止体SSとして機能する。
従って、第1の封止体FSと第2の封止体SSとが互いに固定されている関係にある。
又、ゴム製の円板22の周囲の空間が、円板22の取付箇所を経て漏れ出た電解液を滞留させる滞留部STとして機能する点も上記実施の形態と同様である。
具体的には、例えば図10に示すように、金属円板21及びゴム製の円板22を配置する注液口13の部分を蓋部2とは別部材の注液口ユニット30として形成し、蓋部2に、金属円板21の径よりも若干大径の開口31と、その開口31よりも更に大径の段差部32とを形成する。この段差部32に、上記第2の封止体SSとして金属製(より具体的にはアルミニウム製)の封止板33を配置する。封止板33は、第1の封止体FSである円板22や金属円板21の存在空間を覆っており、封止板33の端縁を全周に亘って溶接することで注液口13を完全に気密封止する。
図9に示すものと異なるのは、二次電池RBを減圧環境下から常圧環境下に戻した後の工程であり、図9の例では金属円板21の端縁を全周に亘って溶接して気密封止する場合を説明したが、図10に示す構成では、減圧環境下から常圧環境下に戻した後、円板22が外気に進入を阻止している状態で、段差部32に封止板33を載置して、封止板33の端縁を全周に亘って溶接し、気密封止する。もちろん、封止板33の取り付けの前に、金属円板21の端縁を全周に亘って溶接して気密封止をより確実なものとするようにしても良い。
以下、第1の封止体FSの変更態様である各種形状の封止栓を列挙して説明する。
図11(a)では、単純な円柱形状(角柱形状でも良い)に形成した封止栓41を示している。蓋部2には、封止栓41の外形形状に適合した陥没部42を形成し、更に、その陥没部42の底面中央に注液口43を貫通孔として形成しており、陥没部42と注液口43とで筐体BC内のガスを排出するための開口部を構成している。
陥没部42と封止栓41とは隙間嵌め状態で嵌合し、両者の間には通気用の空隙が存在すると共に、封止栓41が筐体BC内外の圧力差で変位する際に、陥没部42の縦側面が案内部となり、封止栓41の縦側面を被案内部として移動案内する。
一方、陥没部42の底面における注液口43の周囲は気密保持用の接当面TSとして封止栓41の底面と接当し、封止栓41の底面を気密保持部SLとして機能させる。
筐体BC内の内圧が外圧よりも高いときは、前記内圧によって封止栓41がわずかに浮き上がり、それによって生じた陥没部42の底面と封止栓41の底面との間の空隙を経て内気が排出される。
又、筐体BC内の内圧が外圧よりも低いときは、前記外圧によって封止栓41が陥没部42の底面へ押圧され、陥没部42の底面と封止栓41の底面との接当部分で外気の進入を阻止する。
図11(b)に示す封止栓44は、図11(a)に示す封止栓41の上端にフランジ状の幅広部44aを備えた形状を有し、その幅広部44aと接当する蓋部2の表面を気密保持用の接当面TSとして機能させ、幅広部44aの下面を気密保持部SLとして機能させることができる。
図11(c)に示す例においても、陥没部46と封止栓45とは隙間嵌め状態で嵌合し、両者の間には通気用の空隙が存在すると共に、封止栓45が筐体BC内外の圧力差で変位する際に、陥没部46の縦側面が案内部となり、封止栓45の縦側面を被案内部として移動案内する。
又、陥没部46下端側の傾斜面は気密保持用の接当面TSとして封止栓45下端の傾斜面と接当し、封止栓45下端の傾斜面を気密保持部SLとして機能させる。
図11(d)に示す封止栓47は、図11(b)に示す封止栓44と同様に、上端にフランジ状の幅広部47aを備えたものであり、それの機能も図11(b)について説明した幅広部44aと同様である。
図11(e)及び図11(f)に示す封止栓48,49は、図11(c)及び図11(d)に示すものに対して、注液口43の径を大きくしたものであり、それに合わせて封止栓48,49の下端を切除している。封止栓49にも、幅広部44aと同様の形状及び機能を有する幅広部49aが備えられている。
図12(a)に示す例では、陥没部51の傾斜面は気密保持用の接当面TSとして封止栓50の傾斜面と接当し、封止栓50の傾斜面を気密保持部SLとして機能させる。それと同時に、封止栓50が筐体BC内外の圧力差で変位する際に、陥没部51の傾斜面が案内部となり、封止栓50の傾斜面を被案内部として移動案内する関係にもなっている。
図12(b)に示す封止栓52は、図11(b)の封止栓44の幅広部44a等と同様の幅広部52aを備えており、その機能も幅広部44a等と同様である。
上記実施の形態,図11(a)〜(f)及び図12(a),(b)では、第1の封止体FSの気密保持部SL(封止栓14の台座部14b等)が開口部APと面接触して、外気の進入を阻止する場合を例示しているのに対して、図12(c)に示す例では、断面がかぎ状に湾曲した陥没部54の底面における注液口43の端縁部分と封止栓53とがほぼ線接触しており、筐体BCの外気による外圧によって封止栓53が注液口43の端縁部分に押圧されるとき、その線接触によって外気の進入を阻止する。
図12(d)に示す封止栓55は、図11(b)の封止栓44の幅広部44a等と同様のフランジ状の幅広部55aを備えており、その機能も幅広部44a等と同様である。
封止栓56と注液口43の端縁部分との接当による外気の進入を阻止する機能は、図12(c)の例で説明したのと同様である。
図12(f)に示す封止栓57は球体形状に形成したもので、それの機能及び作用は図12(e)に示す例と同様である。
(4)上記実施の形態では、初期充電時に二次電池RBの筐体BC内に発生するガスを排出するガス排出工程を初期充電の終了後に行う場合を例示しているが、初期充電とガス排出工程とを同時並行で行うようにしても良い。
(5)上記実施の形態では、二次電池RBの筐体BC内のガスを排出するための開口部APと兼用の注液口13を、筐体BCの上面を形成する蓋部2に備える場合を例示しているが、筐体BCの側面(すなわち、缶体1の側面)に備える等、具体的な設置箇所は適宜に変更可能である。
BC 筐体
DG 被案内部
FS 第1の封止体
GD 案内部
RB 二次電池
SL 気密保持部
SS 第2の封止体
ST 滞留部
11 安全弁
13 注液口
13a 貫通孔
Claims (10)
- 開口部が筐体に備えられた二次電池であって、
前記開口部に、前記筐体内の内圧が外圧よりも高いときに、前記内圧に押圧されて前記開口部からの内気の流出を許容し、且つ、前記筐体内の内圧が外圧よりも低いときに、前記外圧に押圧されて前記開口部からの外気の進入を阻止するように、前記筐体の内外の圧力差によって変位又は変形する第1の封止体が備えられ、
前記筐体と前記第1の封止体とで囲まれた空間の内部の圧力は、外部の圧力と比べて低く設定されており、
前記第1の封止体の存在空間を覆う状態で封止する第2の封止体が備えられ、前記第2の封止体と前記筐体とが前記第2の封止体の全周に亘って溶接されている二次電池。 - 前記筐体に、前記筐体内の内圧が所定の作動圧力よりも高くなったときに前記筐体内の内気を逃がす安全弁が備えられ、
前記第2の封止体の耐圧は、前記安全弁の前記作動圧力よりも高い圧力に設定され、
前記第1の封止体が内気の流出を開始する前記筐体内外の圧力差は、前記安全弁が内気の流出を開始する前記筐体内外の圧力差よりも小さい圧力差に設定されている請求項1記載の二次電池。 - 前記第1の封止体の取付位置から漏れ出た電解液を、前記第1の封止体の取付位置と前記第2の封止体の取付位置との間で滞留させる滞留部が備えられている請求項1又は2記載の二次電池。
- 前記第1の封止体と前記第2の封止体とは互いに固定されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記第2の封止体は板状に形成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記第1の封止体は、前記開口部における前記筐体の内外を貫通する貫通孔の筐体外部側を覆う姿勢で配置され、
前記筐体内の内圧が外圧よりも高いときに、前記貫通孔の周囲との接触面において前記開口部との間に存在する空隙を通して前記筐体内の内気の流出を許容し、且つ、前記筐体内の内圧が外圧よりも低いときに、前記外圧に押圧されて弾性変形し、前記貫通孔の周囲と密着して外気の進入を阻止するように構成されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池。 - 前記開口部は、前記筐体内に電解液を注液する注液口として形成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記筐体は扁平な直方体形状である請求項1〜7のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記筐体は金属製である請求項1〜8のいずれか1項に記載の二次電池。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の二次電池を複数個備えて構成される組電池。
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