JP6503847B2 - Method of manufacturing battery - Google Patents
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Description
本発明は、電池の製造方法、電池収容体、電池製造システム、及び電池の検査方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a battery, a battery holder, a battery manufacturing system, and a method of inspecting a battery.
リチウムイオン電池は、有機電解液などの電解質が密閉されたものであるが、ピンホールが生じたり、密閉度が低い場合には、電解質が漏出する可能性がある。このような漏出を未然に防ぐため、例えば、特許文献1のような検査装置が提案されている。この検査装置では、つぎのように漏出の検査を行う。まず、電池を検査装置の密閉された検査空間に配置する。続いて、検査空間を減圧し、電池から電解質成分を漏出させた上で、漏出した電解質成分を測定する。これにより、電池から電解質成分が漏出している場合には、これを検出することができる。
A lithium ion battery is one in which an electrolyte such as an organic electrolytic solution is sealed, but if a pinhole occurs or the degree of sealing is low, the electrolyte may leak. In order to prevent such a leak, for example, an inspection apparatus as disclosed in
しかしながら、上記の検査方法では、電解質成分が電池から検査空間に漏出させるのに時間を要する場合がある。例えば、電池の密閉度によっては、不良であるにもかかわらず、検出を行うことができる状態になるまで電解質成分が漏出するのに長時間を要するおそれがある。このような検査の問題は、リチウムイオン電池に限られず、電解質を含む電池素子を包装材に収容することで形成された電池全般に起こり得る問題である。 However, in the above-described inspection method, it may take time for the electrolyte component to leak from the battery into the inspection space. For example, depending on the degree of sealing of the battery, despite the failure, it may take a long time for the electrolyte component to leak until it can be detected. Such a problem of inspection is not limited to lithium ion batteries, and may be a general problem of batteries formed by housing a battery element containing an electrolyte in a packaging material.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、上記のような電池からの電解質成分の漏出の検査を短時間で行うことができる、電池の製造方法、電池収容体、電池製造システム、及び電池の検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a method of manufacturing a battery, a battery holder, and a battery manufacturing method capable of inspecting the leakage of the electrolyte component from the battery as described above in a short time. An object of the present invention is to provide a system and a method of inspecting a battery.
本発明に係る第1の電池の製造方法は、少なくとも一部が開封可能に構成された収容具を準備するステップと、電解質を含む電池素子を包装材に収容し密閉した少なくとも1つの電池を、前記収容具に収容し密閉することで、電池収容体を形成するステップと、前記電池収容体を所定時間保管するステップと、前記電池収容体を検査空間に配置するとともに開封し、当該検査空間内を減圧することで、前記収容具からの電解質成分の漏出を検査するステップと、を備えている。 The first method for producing a battery according to the present invention comprises the steps of preparing a container at least a part of which is configured to be openable, and at least one battery in which a battery element containing an electrolyte is contained and sealed. A step of forming a battery container by storing and sealing the container in the container, a step of storing the battery container for a predetermined time, disposing the battery container in the inspection space and opening the container Checking the leak of the electrolyte component from the container by depressurizing the pressure sensor.
この構成によれば、電池を電池収容体に収容し、これを所定時間保管した後に、検査空間において電解質成分の漏出を検出するようにしている。これに対して、例えば、電池を直接検査空間に配置して電解質成分の漏出を検査すると、電池から電解質成分が漏出するのに時間を要する場合には、検査が長時間に亘るおそれがある。そこで、本発明では、電池を収容具に収容した電池収容体を形成し、これを所定時間保管しているため、電解質成分の漏出があれば、保管中に収容具内に電解質成分が溜まる。そのため、保管後の電池収容体を検査空間に配置して開封すれば、収容具内に溜まった電解質成分を短時間で検出することができる。したがって、電解質成分の漏出の検査に要する時間を大幅に短縮することができる。 According to this configuration, after the battery is accommodated in the battery container and stored for a predetermined time, leakage of the electrolyte component is detected in the inspection space. On the other hand, for example, when the battery is disposed directly in the inspection space and the leakage of the electrolyte component is inspected, if it takes time for the electrolyte component to leak out of the battery, the inspection may take a long time. Therefore, in the present invention, since the battery container containing the battery in the container is formed and stored for a predetermined time, if there is leakage of the electrolyte component, the electrolyte component is accumulated in the container during storage. Therefore, if the battery container after storage is placed in the inspection space and opened, the electrolyte component accumulated in the container can be detected in a short time. Therefore, the time required for the inspection for the leakage of the electrolyte component can be significantly reduced.
また、電池の製造においては、電解質を電子素子内に含浸させるために、電池を形成後に、電池を所定時間保管する工程、いわゆるエージング工程が行われることがある。そのため、本発明においては、このエージング工程を利用して、電池収容体を保管するステップを実行することができるため、保管の工程を別個に設ける必要がない。したがって、この観点からも製造時間の短縮が可能となる。 In addition, in the manufacture of a battery, in order to impregnate the electrolyte into the electronic device, a process of storing the battery for a predetermined time, that is, a so-called aging process may be performed after the battery is formed. Therefore, in the present invention, since the step of storing the battery case can be performed using this aging step, it is not necessary to separately provide a storage step. Therefore, the manufacturing time can be shortened also from this viewpoint.
本発明に係る第2の電池の製造方法は、内部空間と外部との圧力差により開封する開封部を有する収容具を準備するステップと、電解質を含む電池素子を包装材に収容し密閉した少なくとも1つの電池を、収容具に収容し密閉することで、電池収容体を形成するステップと、前記電池収容体を所定時間保管するステップと、前記電池収容体を検査空間に配置するとともに、当該検査空間内を減圧することで、前記開封部を開封し、前記収容具からの電解質成分の漏出を検査するステップと、を備えている。 A second method for manufacturing a battery according to the present invention comprises at least the steps of preparing a container having an opening part to be opened by a pressure difference between an internal space and the outside, and sealing a battery element containing an electrolyte in a packaging material. A step of forming a battery container by accommodating and sealing one battery in a container, a step of storing the battery container for a predetermined time, disposing the battery container in an inspection space, and the inspection Decompressing the inside of the space to unseal the unsealing part and checking for leakage of the electrolyte component from the container.
上記第1の電池の製造方法では、電池収容体を検査空間に配置する際に、収容具を開封しているが、第2の電池の製造方法では、内部空間と外部との圧力差により開封する開封部を有する収容具を用いる。これにより、電池収容体を検査空間に配置し、検査空間内を減圧すれば、圧力差により、収容具の開封部が自動的に開封する。したがって、第1の電池の製造方法と比べ、収容具を開封する工程が不要になり、漏出の検査をより簡易に行うことができる。 In the first method of manufacturing the battery, the container is opened when the battery container is disposed in the inspection space. However, in the second method of manufacturing the battery, the container is opened due to the pressure difference between the internal space and the outside. Use a container having an opening part. Thus, when the battery container is disposed in the inspection space and the pressure in the inspection space is reduced, the unsealing portion of the container is automatically opened by the pressure difference. Therefore, compared with the first method for manufacturing a battery, the step of opening the container is not necessary, and the leakage inspection can be performed more easily.
上記各電池の製造方法において、前記電池収容体を所定時間保管するステップでは、例えば、保管温度を20〜85℃とすることができる。 In the manufacturing method of each said battery, the storage temperature can be 20-85 degreeC, for example at the step of storing the said battery container for predetermined time.
このように、電池の保管温度を常温に比べて高くすると、包装材の内圧が高くなり、電解質成分が漏出しやすくなる。これにより、収容具内に電解質成分が溜まりやすくなり、その結果、検査時間をさらに短縮することができる。 As described above, when the storage temperature of the battery is higher than that at normal temperature, the internal pressure of the packaging material is increased, and the electrolyte component is likely to leak out. Thereby, the electrolyte component is easily accumulated in the container, and as a result, the inspection time can be further shortened.
上記各電池の製造方法においては、複数の前記電池を前記収容具に収容することができる。 In the manufacturing method of each said battery, several said batteries can be accommodated in the said container.
このように、収容具に複数の電池を収容しておけば、複数の電池に対する検査を一度で行うことができるため、検査に要する時間をさらに短縮することができる。 As described above, when a plurality of batteries are accommodated in the container, the inspection on the plurality of batteries can be performed at one time, and therefore the time required for the inspection can be further shortened.
本発明に係る電池の製造方法においては、電池の包装材は、特には限定されず、金属材料、硬質の樹脂材料など、種々の材料を用いることができるが、例えば、電池の包装材を、少なくとも一層の材料で形成されたシート状材料で形成し、電池素子をこのシート状材料に収容してシールすることで、電池を形成することもできる。これにより、例えば、包装材のピンホールなどからの漏出に加え、シールの不具合による電解質成分の漏出も検出することもできる。 In the method of manufacturing a battery according to the present invention, the packaging material of the battery is not particularly limited, and various materials such as a metal material and a hard resin material can be used. A battery can also be formed by forming a sheet-like material formed of at least one layer of material, and accommodating and sealing the battery element in the sheet-like material. Thereby, in addition to the leakage from the pinhole etc. of the packaging material, for example, the leakage of the electrolyte component due to the failure of the seal can also be detected.
本発明に係る電池収容体は、電解質を含む電池素子を包装材に収容し密閉した少なくとも1つの電池と、少なくとも一部が開封可能に構成され、前記電池を密閉状態で収容する収容具と、を備えている。 A battery container according to the present invention comprises at least one battery in which a battery element containing an electrolyte is housed and sealed in a packaging material, and a container configured to be openable at least in part and housing the battery in a sealed state; Is equipped.
上記電池収容体において、前記収容具は、内部空間と外部との圧力差により開封する開封部を有することができる。 In the above-mentioned battery container, the container can have an unsealing portion which is opened by a pressure difference between an internal space and the outside.
本発明に係る電池製造システムは、電解質を含む電池素子を包装材に収容し密閉した電池を形成する電池形成部と、少なくとも一部が開封可能に構成された収容具に、少なくとも1つの前記電池を収容し密閉することで電池収容体を形成する電池収容体形成部と、前記電池収容体を所定時間保管する保管部と、前記保管部から取り出された前記電池収容体を収容する検査空間を有し、前記電池収容体の収容具からの電解質成分の漏出を検査する検査部と、を備えている。 A battery manufacturing system according to the present invention comprises at least one battery including a battery forming portion forming a battery in which a battery element containing an electrolyte is enclosed in a packaging material and sealed, and a container at least a part of which is configured to be openable. A battery storage unit forming a battery storage unit by storing and sealing the battery storage unit, a storage unit for storing the battery storage unit for a predetermined time, and an inspection space for storing the battery storage unit taken out from the storage unit. And an inspection unit for inspecting leakage of the electrolyte component from the container of the battery container.
本発明に係る第1の電池の検査方法は、電解質を含む電池素子を包装材に収容し密閉した少なくとも1つの電池を、少なくとも一部が開封可能に構成された収容具に収容し密閉することで形成された、電池収容体を準備するステップと、前記電池収容体を所定時間保管するステップと、前記電池収容体を検査空間に配置するとともに開封し、前記収容具からの電解質成分の漏出を検査するステップと、を備えている。 In the first method of inspecting a battery according to the present invention, at least one battery in which a battery element containing an electrolyte is housed and sealed in a packaging material is housed and sealed in a container at least a part of which is configured to be openable. Providing the battery container, storing the battery container for a predetermined time, and disposing the battery container in the examination space and opening the container for leakage of the electrolyte component from the container. And testing.
本発明に係る第2の電池の検査方法は、電解質を含む電池素子を包装材に収容し密閉した少なくとも1つの電池を、内部空間と外部との圧力差により開封する開封部を有する収容具に収容し密閉することで形成された、電池収容体を準備するステップと、前記電池収容体を所定時間保管するステップと、前記電池収容体を検査空間に配置するとともに、当該検査空間内を減圧することで、前記開封部を開封し、前記収容具からの電解質成分の漏出を検査するステップと、を備えている。 The inspection method of the 2nd battery concerning the present invention is a container which has an opening part which unseals at least one battery which stored and sealed a battery element containing an electrolyte in a packing material according to a pressure difference between internal space and the outside. A step of preparing a battery container formed by housing and sealing, a step of storing the battery container for a predetermined time, disposing the battery container in an inspection space, and reducing the pressure in the inspection space And unsealing the unsealing portion to check for leakage of the electrolyte component from the container.
本発明によれば、電池からの電解質成分の漏出の検査を短時間で行うことができる。 According to the present invention, it is possible to check the leakage of the electrolyte component from the battery in a short time.
以下、本発明に係る電池の製造方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、対象となる電池、及びこれを収容する電池収容体の説明を行った後、製造システムを含めた電池の製造方法について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing a battery according to the present invention will be described with reference to the drawings. Below, after demonstrating the battery used as object, and the battery container which accommodates this, the manufacturing method of the battery including a manufacturing system is demonstrated.
<1.電池の概要>
図1は本実施形態に係る電池の平面図、図2は図1のA−A線断面図である。図1及び図2に示すように、本実施形態に係る電池1は、正極、負極、及び電解質を有する電池素子4を備えており、この電池素子4が包装材3に収容されている。包装材3は、一対の矩形状のシート材で構成され、これらシート材の周縁部30を互いにヒートシールすることで、内部空間を有する包装材3が形成される。上述した電池素子4は、包装材3の内部空間に配置されている。そして、電池素子4に電気的に接続された一対の金属端子2が包装材の周縁部から外部に突出している。具体的には、各金属端子2は、ヒートシールされた一対のシート材の周縁部30によって挟まれた状態で、外部に突出している。
<1. Battery Overview>
FIG. 1 is a plan view of a battery according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the
<1−1.電池素子>
本実施形態に係る電池素子4は、特には限定されず、次に挙げる電池用の電池素子4を用いることができる。例えば、一次電池、二次電池のいずれであってもよいが、好ましくは二次電池である。二次電池の種類については、特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛畜電池、ニッケル・水素畜電池、ニッケル・カドミウム畜電池、ニッケル・鉄畜電池、ニッケル・亜鉛畜電池、酸化銀・亜鉛畜電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシター等が挙げられる。これらの二次電池の中でも、好ましくは、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池が挙げられる。
<1-1. Battery element>
The
<1−2.金属端子>
金属端子2は、種々の態様とすることができるが、例えば、一例を示すと以下の通りである。例えば、金属端子2は、金属部材21と、金属端子接着性フィルム22とを有している。金属端子接着性フィルム層22は、金属部材21の表面上であって、金属端子2が包装材3に挟持される部分の少なくとも一部に形成されている。金属端子2に対して、より一層優れた耐電解液性及び短絡防止性能を備えさせる観点から、金属端子接着性フィルム層22は、金属部材の表面上であって、金属端子2が包装材に挟持される部分の全面に形成されていることがより好ましい。
<1-2. Metal terminal>
Although the
<1−2−1.金属部材>
金属部材21は、金属材料により形成されており、電池用金属端子2の導電性を担保している。金属端子2を構成する金属材料としては、特に制限されず、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅などが挙げられる。例えば、リチウムイオン電池の正極に接続される金属端子2は、通常、アルミニウムなどにより構成されている。また、リチウムイオン電池の負極に接続される金属端子2は、通常、銅、ニッケルなどにより構成されている。なお、金属部材21は、前記のような金属材料によって形成されている場合、他の金属を含む合金であってもよい。
<1-2-1. Metal member>
The
金属部材21の大きさは、使用される電池の大きさなどに応じて適宜設定すればよい。金属部材21の厚みとしては、好ましくは50〜1000μm程度、より好ましくは70〜800μm程度が挙げられる。また、金属部材21の長さとしては、好ましくは1〜200mm程度、より好ましくは3〜150mm程度が挙げられる。また、金属部材21の幅としては、好ましくは1〜200mm程度、より好ましくは3〜150mm程度が挙げられる。
The size of the
<1−2−2.金属端子接着性フィルム層>
金属端子接着性フィルム層22は、金属端子2と包装材3との間に介在し周縁部30をヒートシールすることで、金属端子2と包装材3との密着性及びヒートシール時の包装材3の金属箔層33と金属端子2とが短絡することを防止するためのものである。金属端子接着性フィルム層22としては、酸変性ポリオレフィン樹脂の単層又は多層の積層体、あるいは耐熱性基材の両面に酸変性ポリオレフィン樹脂を積層した積層体を使用することができる。
<1-2-2. Metal terminal adhesive film layer>
The metal terminal
<1−3.包装材>
以下、包装材3の一例について、図3を参照しつつ説明する。図3は包装材を構成するシート材の断面図である。同図に示すように、包装材3としては、少なくとも、基材層31、接着層32、金属箔層33、及びシーラント層34をこの順に有する積層体からなる積層構造を有するものが挙げられる。図3に、包装材3の断面構造の一例として、基材層31、接着層32、金属箔層33、及びシーラント層34がこの順に積層されている態様について示す。包装材3においては、基材層31が最外層になり、シーラント層34が最内層になる。電池の組み立て時に、電池素子4の周縁に位置するシーラント層34同士を接面させて熱溶着することにより電池素子4が密封され、電池素子4が封止される。なお、図1〜3には、エンボス成形などによって成形されたエンボスタイプの包装材3を用いた場合の電池1を図示しているが、包装材3は成形されていないパウチタイプであってもよい。なお、パウチタイプには、三方シール、四方シール、ピロータイプなどが存在するが、何れのタイプであってもよい。
<1-3. Packaging material>
Hereinafter, an example of the
<1−3−1.基材層>
包装材3において、基材層31は、包装材の基材として機能する層であり、最外層を形成する層である。
<1-3-1. Base layer>
In the
基材層31を形成する素材については、絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されるものではない。基材層31を形成する素材としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ、アクリル、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール、ポリエーテルイミド、ポリイミド、及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられる。
The material for forming the
前記ポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリカーボネート、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。また、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル−ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。また、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてブチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリブチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリブチレン(テレフタレート/セバケート)、ポリブチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステルは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。ポリエステルは、耐電解液性に優れ、電解液の付着に対して白化等が発生し難いという利点があり、基材層31の形成素材として好適に使用される。
Specific examples of the polyester include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyethylene isophthalate, polycarbonate, copolymer polyester having ethylene terephthalate as a main unit of repeating unit, and butylene terephthalate as a repeating unit And copolyesters based on the above. Further, as a copolymerized polyester having ethylene terephthalate as the main component of the repeating unit, specifically, a copolymer polyester in which ethylene terephthalate is polymerized as the main component of the repeating unit with ethylene isophthalate (hereinafter, polyethylene (terephthalate / isophthalate) Polyethylene (terephthalate / isophthalate), polyethylene (terephthalate / adipate), polyethylene (terephthalate / sodium sulfoisophthalate), polyethylene (terephthalate / sodium isophthalate), polyethylene (terephthalate / phenyl-dicarboxylate) , Polyethylene (terephthalate / decane dicarboxylate) and the like. Further, as a copolymerized polyester having butylene terephthalate as the main component of the repeating unit, specifically, a copolymer polyester in which butylene terephthalate is polymerized with butylene isophthalate as the main component of the repeating unit (hereinafter, polybutylene (terephthalate / isophthalate) And polybutylene (terephthalate / adipate), polybutylene (terephthalate / sebacate), polybutylene (terephthalate / decanedicarboxylate), polybutylene naphthalate and the like. These polyesters may be used alone or in combination of two or more. Polyester has an advantage that it is excellent in electrolytic solution resistance and is less likely to cause whitening or the like due to adhesion of the electrolytic solution, and is suitably used as a forming material of the
また、前記ポリアミドとしては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6とナイロン6,6との共重合体等の脂肪族系ポリアミド;テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する構成単位を含むナイロン6I、ナイロン6T、ナイロン6IT、ナイロン6I6T(Iはイソフタル酸、Tはテレフタル酸を表す)等のヘキサメチレンジアミン−イソフタル酸−テレフタル酸共重合ポリアミド、ポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミノメチルシクロヘキシルアジパミド(PACM6)等の脂環系ポリアミド;さらにラクタム成分や、4,4’−ジフェニルメタン−ジイソシアネート等のイソシアネート成分を共重合させたポリアミド、共重合ポリアミドとポリエステルやポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体であるポリエステルアミド共重合体やポリエーテルエステルアミド共重合体;これらの共重合体等が挙げられる。これらのポリアミドは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。延伸ポリアミドフィルムは延伸性に優れており、成形時の基材層31の樹脂割れによる白化の発生を防ぐことができ、基材層31の形成素材として好適に使用される。
In addition, as the polyamide, specifically, aliphatic polyamides such as nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 12, nylon 46, copolymers of nylon 6 and nylon 6, 6; terephthalic acid and / or Or hexamethylenediamine-isophthalic acid-terephthalic acid copolymerized polyamide such as nylon 6I, nylon 6T, nylon 6IT, nylon 6 I 6T (I is isophthalic acid, T represents terephthalic acid) containing constitutional units derived from isophthalic acid Aromatic-containing polyamides such as taxylylene adipamide (MXD6); alicyclic polyamides such as polyaminomethyl cyclohexyl adipamide (PACM 6); and lactam components and isocyanate components such as 4,4'-diphenylmethane-diisocyanate Copolymerized polyamide, Polyester amide copolymer and polyether ester amide copolymer is a copolymer of polymerized polyamide and polyester and polyalkylene ether glycol; copolymers thereof, and the like. These polyamides may be used alone or in combination of two or more. The stretched polyamide film is excellent in stretchability, can prevent the occurrence of whitening due to resin cracking of the
基材層31は、1軸又は2軸延伸された樹脂フィルムで形成されていてもよく、また未延伸の樹脂フィルムで形成してもよい。中でも、1軸又は2軸延伸された樹脂フィルム、とりわけ2軸延伸された樹脂フィルムは、配向結晶化することにより耐熱性が向上しているので、基材層31として好適に使用される。
The
これらの中でも、基材層31を形成する樹脂フィルムとして、好ましくはナイロン、ポリエステル、更に好ましくは2軸延伸ナイロン、2軸延伸ポリエステル、特に好ましくは2軸延伸ポリエステルが挙げられる。
Among these, as a resin film which forms the
基材層31は、耐ピンホール性及び電池の包装体とした時の絶縁性を向上させるために、異なる素材の樹脂フィルムを積層化することも可能である。具体的には、ポリエステルフィルムとナイロンフィルムとを積層させた多層構造や、2軸延伸ポリエステルと2軸延伸ナイロンとを積層させた多層構造等が挙げられる。基材層31を多層構造にする場合、各樹脂フィルムは接着剤を介して接着してもよく、また接着剤を介さず直接積層させてもよい。接着剤を介さず接着させる場合には、例えば、共押出し法、サンドラミ法、サーマルラミネート法等の熱溶融状態で接着させる方法が挙げられる。
The
また、基材層31は、成形性を向上させるために低摩擦化させておいてもよい。基材層31を低摩擦化させる場合、その表面の摩擦係数については特に制限されないが、例えば1.0以下が挙げられる。基材層31を低摩擦化するには、例えば、マット処理、スリップ剤の薄膜層の形成、これらの組み合わせ等が挙げられる。
In addition, the
基材層31の厚さについては、例えば、10〜50μm程度、好ましくは15〜30μm程度が挙げられる。
The thickness of the
<1−3−2.接着剤層>
包装材3において、接着層32は、基材層31に密着性を付与させるために、基材層31上に配置される層である。即ち、接着層32は、基材層31と金属箔層33の間に設けられる。
1-3-2. Adhesive layer>
In the
接着層32は、基材層31と金属箔層33とを接着可能である接着剤によって形成される。接着層32の形成に使用される接着剤は、2液硬化型接着剤であってもよく、また1液硬化型接着剤であってもよい。また、接着層32の形成に使用される接着剤の接着機構についても、特に制限されず、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれであってもよい。
The
接着層32の形成に使用できる接着剤の樹脂成分としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリカーボネート、共重合ポリエステル等のポリエステル系樹脂;ポリエーテル系接着剤;ポリウレタン系接着剤;エポキシ系樹脂;フェノール樹脂系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミド等のポリアミド系樹脂;ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、金属変性ポリオレフィン等のポリオレフィン系樹脂;ポリ酢酸ビニル系樹脂;セルロース系接着剤;(メタ)アクリル系樹脂;ポリイミド系樹脂;尿素樹脂、メラミン樹脂等のアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム等のゴム;シリコーン系樹脂;ふっ化エチレンプロピレン共重合体等が挙げられる。これらの接着剤成分は1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。2種以上の接着剤成分の組み合わせ態様については、特に制限されないが、例えば、その接着剤成分として、ポリアミドと酸変性ポリオレフィンとの混合樹脂、ポリアミドと金属変性ポリオレフィンとの混合樹脂、ポリアミドとポリエステル、ポリエステルと酸変性ポリオレフィンとの混合樹脂、ポリエステルと金属変性ポリオレフィンとの混合樹脂等が挙げられる。これらの中でも、展延性、高湿度条件下における耐久性や応変抑制作用、ヒートシール時の熱劣化抑制作用等が優れ、基材層31と金属箔層33との間のラミネーション強度の低下を抑えてデラミネーションの発生を効果的に抑制するという観点から、好ましくはポリウレタン系2液硬化型接着剤;ポリアミド、ポリエステル、又はこれらと変性ポリオレフィンとのブレンド樹脂が挙げられる。
Specific examples of the resin component of the adhesive that can be used to form the
また、接着層32は異なる接着剤成分で多層化してもよい。接着層32を異なる接着剤成分で多層化する場合、基材層31と金属箔層33とのラミネーション強度を向上させるという観点から、基材層31側に配される接着剤成分を基材層31との接着性に優れる樹脂を選択し、金属箔層33側に配される接着剤成分を金属箔層33との接着性に優れる接着剤成分を選択することが好ましい。接着層32は異なる接着剤成分で多層化する場合、具体的には、金属箔層33側に配置される接着剤成分としては、好ましくは、酸変性ポリオレフィン、金属変性ポリオレフィン、ポリエステルと酸変性ポリオレフィンとの混合樹脂、共重合ポリエステルを含む樹脂等が挙げられる。
Also, the
接着層32の厚さについては、例えば、2〜50μm程度、好ましくは3〜40μm程度が挙げられる。
The thickness of the
<1−3−3.金属箔層>
包装材3において、金属箔層33は、包装材の強度向上の他、電池内部に水蒸気、酸素、光等が侵入するのを防止するためのバリア層として機能する層である。金属箔層33を形成する金属としては、具体的には、アルミニウム、ステンレス、チタン等の金属箔が挙げられる。これらの中でも、アルミニウムが好適に使用される。包装材の製造時にしわやピンホールを防止するために、本発明において金属箔層33として、軟質アルミニウム、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS A8021P−O)又は(JIS A8079P−O)等を用いることが好ましい。
1-3-3. Metal foil layer>
In the
金属箔層33の厚さについては、包装材を薄型化しつつ、成形によってもピンホールの発生し難いものとする観点から、好ましくは10〜200μm程度、より好ましくは20〜100μm程度が挙げられる。
The thickness of the
包装材3の耐電解液性をより一層向上させる観点からは、クロメート処理を施した金属箔層33を用いることが好ましい。
From the viewpoint of further improving the electrolytic solution resistance of the
クロメート処理としては、例えば、硝酸クロム、フッ化クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、蓚酸クロム、重リン酸クロム、クロム酸アセチルアセテート、塩化クロム、硫酸カリウムクロムなどのクロム酸化合物を用いたクロム酸クロメート処理;リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、ポリリン酸等のリン酸化合物を用いたリン酸クロメート処理;下記一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体を用いたクロメート処理等が挙げられる。なお、当該アミノ化フェノール重合体において、下記一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位は、1種類単独で含まれていてもよいし、2種類以上の任意の組み合わせであってもよい。 As the chromate treatment, for example, chromate chromate using a chromate compound such as chromium nitrate, chromium fluoride, chromium sulfate, chromium acetate, chromium oxalate, chromium biphosphate, chromium acetate, acetyl acetate, chromium chloride, potassium chromium sulfate and the like Treatment: Phosphoric acid chromate treatment using phosphoric acid compounds such as sodium phosphate, potassium phosphate, ammonium phosphate, polyphosphoric acid and the like; Aminated phenol having repeating units represented by the following general formulas (1) to (4) The chromate process etc. which used the polymer are mentioned. In the aminated phenol polymer, repeating units represented by the following general formulas (1) to (4) may be contained singly or in any combination of two or more. It is also good.
一般式(1)〜(4)中、Xは、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリル基またはベンジル基を示す。また、R1及びR2は、それぞれ同一または異なって、ヒドロキシル基、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基を示す。一般式(1)〜(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基などの炭素数1〜4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。また、X、R1及びR2で示されるヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基などのヒドロキシ基が1個置換された炭素数1〜4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。一般式(1)〜(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基及びヒドロキシアルキル基は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。一般式(1)〜(4)において、Xは、水素原子、ヒドロキシル基またはヒドロキシアルキル基であることが好ましい。一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体の数平均分子量は、例えば、500〜100万であることが好ましく、1000〜2万程度であることがより好ましい。 In the general formulas (1) to (4), X represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, an allyl group or a benzyl group. In addition, R 1 and R 2 are the same or different and each independently represent a hydroxyl group, an alkyl group or a hydroxyalkyl group. In the general formulas (1) to (4), examples of the alkyl group represented by X, R 1 and R 2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group and an isobutyl group, C1-C4 linear or branched alkyl groups, such as a tert- butyl group, are mentioned. Also, examples of the hydroxyalkyl group represented by X, R 1 and R 2 include, for example, hydroxymethyl group, 1-hydroxyethyl group, 2-hydroxyethyl group, 1-hydroxypropyl group, 2-hydroxypropyl group, 3- C1-C4 linear or branched one substituted with one hydroxy group such as hydroxypropyl, 1-hydroxybutyl, 2-hydroxybutyl, 3-hydroxybutyl, 4-hydroxybutyl and the like An alkyl group is mentioned. In the general formulas (1) to (4), the alkyl group and the hydroxyalkyl group represented by X, R 1 and R 2 may be identical to or different from each other. In the general formulas (1) to (4), X is preferably a hydrogen atom, a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group. The number average molecular weight of the aminated phenol polymer having repeating units represented by the general formulas (1) to (4) is, for example, preferably 500 to 1,000,000, and more preferably about 1 to 20,000. preferable.
クロメート処理において金属箔層33の表面に形成させる耐酸性皮膜の量については、特に制限されないが、例えば、金属箔層33の表面1m2当たり、クロム酸化合物がクロム換算で約0.5mg〜約50mg、好ましくは約1.0mg〜約40mg、リン化合物がリン換算で約0.5mg〜約50mg、好ましくは約1.0mg〜約40mg、及びアミノ化フェノール重合体が約1mg〜約200mg、好ましくは約5.0mg〜150mgの割合で含有されていることが望ましい。
The amount of the acid resistant coating formed on the surface of the
クロメート処理は、耐酸性皮膜の形成に使用する化合物を含む溶液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法などによって、金属箔層33の表面に塗布した後に、金属箔層33の温度が70℃〜200℃程度になるように加熱することにより行われる。また、金属箔層33にクロメート処理を施す前に、予め金属箔層33を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法などによる脱脂処理に供してもよい。このように脱脂処理を行うことにより、金属箔層33の表面のクロメート処理をより効率的に行うことが可能となる。
The chromate treatment is performed by applying a solution containing a compound used to form an acid-resistant film on the surface of the
更に、金属箔層33には、必要に応じて、耐食性を付与する化成処理が施されていてもよい。金属箔層33に耐食性を付与する化成処理方法として、具体的には、リン酸中に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化スズなどの金属酸化物や硫酸バリウムの微粒子を分散させたものをコーティングし、150℃以上で焼付け処理を行うことにより、金属箔層33の表面に耐食処理層を形成する方法が挙げられる。また、耐食処理層の上には、カチオン性ポリマーを架橋剤で架橋させた樹脂層をさらに形成してもよい。ここで、カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンとカルボン酸を有するポリマーからなるイオン高分子錯体、アクリル主骨格に1級アミンをグラフト重合させた1級アミングラフトアクリル樹脂、ポリアリルアミンまたはその誘導体、アミノフェノール等が挙げられる。これらのカチオン性ポリマーとしては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、架橋剤としては、例えば、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、及びオキサゾリン基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物、シランカップリング剤等が挙げられる。これらの架橋剤としては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
Furthermore, the
<1−3−4.シーラント層>
包装材3において、シーラント層34は、最内層に該当し、電池の組み立て時にシーラント層同士が熱溶着して電池素子を密封する層である。
1-3-4. Sealant layer>
In the
シーラント層34に使用される樹脂成分については、熱溶着可能であることを限度として特に制限されないが、例えば、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、カルボン酸変性ポリオレフィン、カルボン酸変性環状ポリオレフィンが挙げられる。
The resin component used for the
前記ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等の結晶性又は非晶性のポリプロピレン;エチレン−ブテン−プロピレンのターポリマー;等が挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、好ましくはポリエチレン及びポリプロピレンが挙げられる。 Specific examples of the polyolefin include polyethylenes such as low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene and linear low density polyethylene; homopolypropylene, block copolymers of polypropylene (for example, block copolymers of propylene and ethylene), polypropylene Crystalline or amorphous polypropylene such as a random copolymer of (e.g., a random copolymer of propylene and ethylene); a terpolymer of ethylene-butene-propylene; and the like. Among these polyolefins, preferably polyethylene and polypropylene are mentioned.
前記環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体であり、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーであるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン、等が挙げられる。また、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネン等の環状アルケン;具体的には、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン等が挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、好ましくは環状アルケン、さらに好ましくはノルボルネンが挙げられる。 The cyclic polyolefin is a copolymer of an olefin and a cyclic monomer, and as the olefin which is a constituent monomer of the cyclic polyolefin, for example, ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, styrene, butadiene, isoprene, etc. Can be mentioned. Moreover, as a cyclic monomer which is a constituent monomer of the cyclic polyolefin, for example, cyclic alkenes such as norbornene; specifically, cyclic dienes such as cyclopentadiene, dicyclopentadiene, cyclohexadiene, norbornadiene, etc. may be mentioned. Among these polyolefins, preferred are cyclic alkenes, more preferably norbornene.
前記カルボン酸変性ポリオレフィンとは、前記ポリオレフィンをカルボン酸で変性したポリマーである。変性に使用されるカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等が挙げられる。 The carboxylic acid-modified polyolefin is a polymer obtained by modifying the polyolefin with a carboxylic acid. Examples of the carboxylic acid used for modification include maleic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic anhydride, itaconic anhydride and the like.
前記カルボン酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、α,β−不飽和カルボン酸又はその無水物に代えて共重合することにより、或いは環状ポリオレフィンに対してα,β−不飽和カルボン酸又はその無水物をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。カルボン酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、変性に使用されるカルボン酸としては、前記酸変性シクロオレフィンコポリマーの変性に使用されるものと同様である。 The carboxylic acid-modified cyclic polyolefin is obtained by copolymerizing part of the monomers constituting the cyclic polyolefin with an α, β-unsaturated carboxylic acid or its anhydride, or by copolymerizing α, β to the cyclic polyolefin -A polymer obtained by block polymerization or graft polymerization of unsaturated carboxylic acid or its anhydride. The cyclic polyolefin to be carboxylic acid modified is the same as described above. Moreover, as a carboxylic acid used for modification | denaturation, it is the same as that used for modification | denaturation of the said acid-modified cycloolefin copolymer.
これらの樹脂成分の中でも、好ましくは結晶性又は非晶性のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、及びこれらのブレンドポリマー;さらに好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとノルボルネンの共重合体、及びこれらの中の2種以上のブレンドポリマーが挙げられる。 Among these resin components, preferably crystalline or amorphous polyolefins, cyclic polyolefins, and blend polymers thereof; more preferably polyethylene, polypropylene, copolymers of ethylene and norbornene, and two or more of them And blend polymers of
シーラント層34は、1種の樹脂成分単独で形成してもよく、また2種以上の樹脂成分を組み合わせたブレンドポリマーにより形成してもよい。さらに、シーラント層34は、1層のみで形成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂成分によって2層以上形成されていてもよい。
The
また、シーラント層34の厚みとしては、特に制限されないが、2〜2000μm程度、好ましくは5〜1000μm程度、さらに好ましくは10〜500μm程度が挙げられる。
The thickness of the
なお、包装材3において、シーラント層34を強固に接着させために、金属箔層33とシーラント層34の間に、必要に応じて付加的に接着層を設けることもできる。
In the
この付加的な接着層は、金属箔層33とシーラント層34を接着可能である接着剤によって形成される。この接着層の形成に使用される接着剤の組成については、特に制限されないが、例えば、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物が挙げられる。この接着層に使用される熱硬化性樹脂の具体例については、上述した接着層32で例示したものと同様である。
This additional adhesive layer is formed by an adhesive capable of adhering the
また、この接着層の厚さについては、例えば、1〜40μm程度、好ましくは2〜30μm程度が挙げられる。 The thickness of the adhesive layer is, for example, about 1 to 40 μm, preferably about 2 to 30 μm.
<2.電池収容体>
次に、電池収容体について、図4を参照しつつ説明する。図4は電池収容体の平面図(a)及び断面図(b)である。同図に示すように、電池収容体10は、上述した電池1を収容したものであり、収容具5と、これに収容される複数の電池1(本例では、4個)と、を備えている。但し、収容される電池1の数は、特には限定されず、1個以上であればよい。
<2. Battery holder>
Next, the battery holder will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) of the battery holder. As shown to the same figure, the
収容具5は、電池1を密閉でき、事後的に一部を開封できるように構成されていれば、種々の態様が可能である。例えば、上述した電池1の包装材3と同じ材料を用い、図4に示すように、周縁部50をヒートシールすることで密閉したものを収容具5とすることができる。また、このような材料で収容具5を作製した場合、事後的に一部を切断したり、ヒートシールされた周縁部50を開いて開封することができる。
The
<3.電池の製造方法>
次に、上記のように構成された電池の製造方法について説明する。電池の製造工程は、主として、図5に示すように、(1)電池素子の包装材への収容、(2)充放電を行うコンディショニング、(3)電池の収容具への収容、(4)電池収容体を保管するエージング、及び(5)包装材のシール不良等を検査する検査工程、を有している。そのため、本実施形態に係る電池製造システムでは、図6に示すように、少なくとも、上記(1)の工程を行う電池形成部、(2)の工程を行うコンディショニング部、(3)の工程を行う電池収容体形成部、(4)の工程を行う保管部、及び(5)の工程を行う検査部と、を備えている。以下では、はじめに、電池収容体の製造工程及びエージング工程((1)〜(4))について説明し、その後、検査工程(5)について説明する。
<3. Battery manufacturing method>
Next, a method of manufacturing the battery configured as described above will be described. The manufacturing process of the battery mainly includes, as shown in FIG. 5, (1) accommodation of the battery element in the packaging material, (2) conditioning to perform charge and discharge, (3) accommodation of the battery in the container, (4) Aging including storage of the battery case, and (5) an inspection step of inspecting a sealing failure of the packaging material and the like. Therefore, in the battery manufacturing system according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, at least a battery forming unit performing the process of (1), a conditioning unit performing the process of (2), and a process of (3) The battery container formation part, the storage part which performs the process of (4), and the test | inspection part which performs the process of (5) are provided. Below, the manufacturing process and aging process ((1)-(4)) of a battery container are demonstrated first, and a test process (5) is demonstrated after that.
<3−1.電池収容体の製造工程、及びエージング工程>
はじめに、電池素子4を上述した包装材3に収容する。その方法は、種々の方法があるが、例えば、まず、矩形状に形成された一対の包装材用のシート材に、冷間成形により凹部を形成する。次に、シート材の周縁部のうち、3辺をヒートシールにより溶着することで、一辺が開口し、内部空間が形成された袋状の包装材3を形成する。これに続いて、包装材3の開口した一辺から、内部空間に電池素子4を挿入する。このとき、上述したように金属端子2を包装材3の開口から突出させておく。最後に、包装材3の開口した一辺にヒートシールを施し、密閉する。このとき、シート材には、金属端子2が挟まれた状態でヒートシールが施されるため、金属端子2は、シート材に固定される。こうして、電池素子4が収容された電池1が形成される。
<3-1. Manufacturing process of battery holder and aging process>
First, the
なお、電池素子4の収容方法は、特には限定されず、例えば、一枚の包装材用シート材を2つ折りにし、4つの周縁部のうち、対向する2つの周縁部にヒートシールを施す。これにより、4つの周縁部のうち、一辺が開口した包装材3が形成される。その後の電池素子4の収容方法は、上述したものと同じである。
In addition, the accommodation method of the
次に、上記のように形成された電池1に対し、1回以上の充電、つまり、いわゆるコンディショニング処理を行う。充電は1回だけでもよいし、例えば放電を挟んで2回以上繰り返し行うこともできる。
Next, the
続いて、電池1を収容具5に収容し、電池収容体10を形成する。収容の方法は、包装材3への電池素子4の収容方法と同じであるので、ここでは詳しい説明を省略する。
Subsequently, the
これに続いて、充電状態を保ったまま、電池収容体10を所定時間、保管空間に保管する。いわゆるエージング処理であり、電池素子4内において、電解質を電極に十分に含浸させるための処理である。保管時間は、電池の態様によって異なるが、例えば、2〜48時間とすることが好ましく、5〜24時間とすることがさらに好ましい。保管空間の温度は常温でもよいし、常温よりも高い温度にすることもできる。常温よりも高い温度にすると、保管時間を短くすることができる。例えば、保管温度は、20〜85℃であることが好ましく、20〜60℃であることがさらに好ましい。保管温度を20〜60℃にすれば、保管時間は、常温の保管時間に比べ、20〜50%短縮することができる。
Subsequently, the
この工程において、包装材3にピンホールが生じている場合には、ピンホールから電解質成分がガスとして漏出し、収容具5内に電解質成分が溜まる。また、ピンホールが生じていない場合であっても、包装材3の周縁部30から電解質成分が漏出することがある。すなわち、ヒートシールが施された周縁部30から溶着部分を通じて電解質成分が漏出することがある。特に、ヒートシールの不良により、周縁部30の溶着が不十分な場合には、電解質成分の漏出量が多くなる場合がある。例えば、図7(a)に示すように、ヒートシールが適正に施された場合に比べ、図7(b)に示すように、ヒートシーの不良により、周縁部30内にシールされていない未シール領域を有する場合には、電解質成分が漏出しやすくなり、結果として、漏出量が多くなる。
In this process, when pinholes are generated in the
こうして、この工程においては、所定時間に亘って電池収容体10を保管することにより、電池素子4の電解質成分が包装材3から漏出し、収容具5内に溜まる。ここで、保管時に、保管温度を高くすると、包装材3の内圧が上昇するため、電解質成分がより漏出しやすくなる。
Thus, in this step, the electrolyte component of the
<3−2.検査工程>
次に、検査工程について説明する。この検査工程では、電池1の包装材3が適切に密閉されているか否か、あるいはピンホールが生じているか否かの検査を行う。具体的には、包装材3から漏出した電解質成分を検出し、その検出量が所定の値を超えていれば、包装材3のシール不良、あるいはピンホールの発生と判断する。以下では、まず、検査装置について説明し、その後、検査方法について具体的に説明する。
<3-2. Inspection process>
Next, the inspection process will be described. In this inspection step, it is inspected whether or not the
<3−2−1.検査装置>
本実施形態に係る検査装置について、図8を参照しつつ説明する。本実施形態に係る検査装置8は、検査対象となる電池収容体10を収容する検査チャンバー(検査空間)81を有しており、この検査チャンバー81は、扉(図示省略)を閉じることで密閉される。そして、この検査チャンバー81には、外部に延びる吸引管82が接続されており、この吸引管82は、検査チャンバー81の外部に設置された真空ポンプ83に接続されている。したがって、真空ポンプ83が駆動すると、検査チャンバー81内が減圧される。また、この検査チャンバー81には、電解質成分を検出するための検出部84が設けられている。この検出部84は、例えば、ガスの流入口と、この流入口の内部に設置された公知のガスセンサと、で構成することができ、検査対象物である電解質成分がガスセンサに付着したときの電気伝導度の変化を計測することで、検査対象物の量を検知することができる。
<3-2-1. Inspection device>
An inspection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The inspection apparatus 8 according to the present embodiment has an inspection chamber (inspection space) 81 for housing the
また、真空ポンプ83及び検出部84のガスセンサは、コンピュータなどで構成される制御装置(図示省略)に接続されており、真空ポンプ83の駆動や、検出部84による検査対象物の測定を制御する。
Further, the
<3−2−2.検査方法>
続いて、上記検査装置8を用いた電解質成分の漏出の検査方法について説明する。はじめに、保管工程を経た電池収容体10の一部を開封した上で、この電池収容体10を検査チャンバー81に収容する。このとき、収容具5の一部を切断したり、あるいはヒートシールがなされた周縁部50を開封してもよい。但し、検査を正確に行うため、収容具5を開封した後は、即座に電池収容体10を検査チャンバー81に収容し、扉を閉じて密閉する。この状態で、検査チャンバー81には、開封された電池収容体10が収容されており、開封されることで、電池から電解質成分が漏出している場合には、収容具5内に溜まっている電解質成分が検査チャンバー81内に流れ出すことが可能な状態となる。
3-2-2. Inspection method>
Then, the inspection method of the leak of the electrolyte component using the said test | inspection apparatus 8 is demonstrated. First, the
次に、真空ポンプ83を駆動し、検査チャンバー81を減圧する。減圧は、種々の方法で行うことができるが、例えば、まず、検査に必要な電解質成分を電池収容体10から検査チャンバー81へ漏出させるための減圧を行う。これにより、収容具5の内部空間と、検査チャンバー81との間に圧力差が生じるため、収容具5に溜まった電解質成分が開封部分を介して漏出し、検査チャンバー81内に流れ出す。そして、検査チャンバー81内が所定の圧力に達した後には、減圧の度合いを切替え、検査のための減圧を行う。すなわち、検出部84に電解質成分を吸引するための減圧を行い、これによって検出部84において電解質成分の検出を行う。この方法においては、検査開始後の最初の所定時間は、検査の条件を満たすため、つまり電解質成分を検査チャンバー81へ流れ込ませるための減圧が行われ、その後、漏出した電解質成分の検出を検出部84に導くための減圧を行う。
Next, the
そして、検出部84で検出された電解質成分の検出量が、所定の量を超えていれば、電池1の包装材3にピンホールやシール不良が生じている可能性が認められる。本実施形態では、複数の電池1を収容具5に収容しているため、電解質成分の検出量が、所定の量を超えていれば、いずれかの電池1で不良が発生している可能性がある。そのため、不良が発生している電池1を特定するために、電池1を個別に検査装置で再検査してもよい。あるいは、電池収容体10ごと廃棄することもできる。不良を判定するための基準値は、電池素子4の種類、包装材3の種類、収容具5内の電池1の数などによって適宜設定することができる。例えば、ピンホール用の基準値とシール不良用の基準値など、複数の基準値を設定することができる。なお、ピンホールが生じている場合、シール不良よりも電解質成分の漏出量が多いと考えられる。
Then, if the detected amount of the electrolyte component detected by the
検査において、不良が認められない場合には、収容具5から電池1を取り出し、出荷してもよいし、収容具5から取り出さず、電池収容体10のまま出荷することもできる。こうして、電池の製造が完了する。
If no defect is found in the inspection, the
<3.特徴>
以上のように、本実施形態によれば、電池1を収容具5に収容し、これを所定時間保管した後に、検査チャンバー81において電解質成分の漏出を検出するようにしている。これに対して、例えば、電池1を直接検査装置8に配置して電解質成分の漏出を検査すると、検査に時間を要するおそれがある。すなわち、上述したように、検査装置8において、包装材3から検査チャンバー81へ電解質成分が漏出させるための減圧に要する時間が長くなる。
<3. Feature>
As described above, according to the present embodiment, after the
そこで、本実施形態では、電池1を収容具5に収容した電池収容体10を形成し、これを所定時間保管しているため、電池1から電解質成分の漏出があれば、保管中に収容具5内に電解質成分が溜まっていく。そのため、保管後の電池収容体10を検査装置8に配置して開封すれば、収容具5内に溜まった電解質成分が検査チャンバー81内に流れ込むため、電解質成分を短時間で検出することができる。したがって、上述した検査条件を満たすための減圧時間を短くすることができる。その結果、電解質成分の漏出の検査に要する時間を大幅に短縮することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
特に、電池収容体10を保管する工程において、保管温度を常温よりも高くしておくと、包装材3の内圧が上昇し、電解質成分の漏出量が多くなる。したがって、保管温度を高くしておけば、不良が生じている場合の電解質成分の漏出量が多くなり、検査時間をさらに短縮することができる。
In particular, when the storage temperature is kept higher than the normal temperature in the process of storing the
また、上記実施形態では、複数の電池1を収容具5に収容しているため、複数の電池1における不良を一度に判定することができる。したがって、検査時間を短縮することができる。
Further, in the above embodiment, since the plurality of
さらに、電池1の製造においては、上記のようなエージング工程が一般的に行われるため、電池収容体10に電解質成分を溜めるための保管時間として、エージング工程を利用することができる。したがって、保管の工程を別個に設ける必要がなく、この観点からも製造時間の短縮が可能となる。
Furthermore, in the manufacture of the
<4.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
<4. Modified example>
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible unless it deviates from the meaning.
<4−1>
上記実施形態では、シート材で形成された可撓性のある材料で包装材3を形成しているが、これに限定されるものではない。例えば、金属や硬質の樹脂材料など、可撓性を有さない硬質な材料で形成された包装材であっても、本発明に係る製造方法を適用することができる。すなわち、硬質の包装材であっても、密閉の不良があれば、包装材から電解質成分が漏出する可能性があり、特に不良部分が小さい場合には、漏出に時間を要する場合がある。このような場合には、本発明に係る製造方法を適用すると、特に有利である。
<4-1>
In the said embodiment, although the
<4−2>
上記実施形態では、収容具5を、包装材と同じ材料で形成しているが、これに限定されない。すなわち、収容具も、金属や硬質の樹脂材料などの可撓性を有さない硬質な材料で形成することができる。少なくとも、電池を密閉でき、事後的に開封できるような構成であれば、種々の材料を用いることができる。また、電池収容体10をそのまま利用できるように、電池1から突出する金属端子2を延長し、収容具5から突出させることもできる。
<4-2>
In the said embodiment, although the
<4−3>
上記実施形態では、検査装置8に電池収容体10を収容するに当たって、収容具5を開封しているが、収容具5を次のように構成することができる。すなわち、収容具5に弁などの圧力差によって開封する開封部を設ける。これにより、電池収容体10を検査チャンバー81に収容後、検査チャンバー81を減圧すれば、収容具5の内外で圧力差が生じ、開封部が自動的に開封する。したがって、このような収容具5を利用すれば、収容具5のマニュアルによる開封作業が不要になる。なお、開封部の構成は特には限定されず、公知の弁を利用するほか、収容具5に貫通孔を形成し、圧力差が生じると開封するように、ヒートシールによって蓋材で貫通孔を塞ぐようにすることができる。
<4-3>
In the above embodiment, when the
<4−4>
上記検査工程において、検査チャンバー81内に電池収容体10を配置した後、検査チャンバー81内を減圧しているが、必ずしも減圧しなくてもよい。すなわち、電池収容体10の保管時に、収容具5内に電解質成分が十分に漏出していれば、減圧するまでもなく、収容具5を開封したときに、検査チャンバー81内に電解質成分が流れ出るため、電解質成分の検出を即座に行うことができる。但し、上述したように、収容具5に圧力差によって自動的に開封する開封部が設けられている場合には、検査チャンバー81内を減圧する必要がある。
<4-4>
In the above-mentioned inspection process, after disposing the
<4−5>
上記実施形態に係る検査装置8は、一例であり、検査チャンバー内に流れ出る電解質成分の量を検出でき、必要に応じて減圧できるものであれば、特には限定されない。
<4-5>
The inspection apparatus 8 which concerns on the said embodiment is an example, and if it can detect the quantity of the electrolyte component which flows into a test chamber and can be pressure-reduced as needed, it will not be specifically limited.
以下、本発明に係る実施例について説明する。但し、本発明は,以下の実施例に限定されない。 Examples according to the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples.
本発明に係る電池の検査方法を検討するため、以下の通り、試験を行った。
1.電池の構造
試験用に電池1、電池2を作製した。具体的には、以下の仕様の包装材に、電解液入りのダミーセルを収容し、周縁部をシールした。電池1は包装材の周縁部のシールに不良がないものとした。一方、電池2は包装材の周縁部のシールが不十分であり、周縁部の内部に気泡が生じているため、不良と判断されたものである。
(1)電池1
・包装材の寸法:55mm×33mm
・周縁部のシール幅:5mm
・成型深さ:3mm
・シール条件:温度170℃、圧力0.5MPa、シール時間5秒
(2)電池2
・包装材の寸法:55mm×33mm
・周縁部のシール幅:5mm
・成型深さ:3mm
・シール条件:温度150℃、圧力0.2MPa、シール時間3秒
In order to examine the inspection method of the battery according to the present invention, a test was conducted as follows.
1. The
(1)
· Dimensions of packaging material: 55 mm × 33 mm
・ Sealing width of peripheral part: 5 mm
・ Molding depth: 3 mm
Sealing conditions: temperature 170 ° C., pressure 0.5 MPa, sealing
· Dimensions of packaging material: 55 mm × 33 mm
・ Sealing width of peripheral part: 5 mm
・ Molding depth: 3 mm
Sealing conditions: Temperature 150 ° C, pressure 0.2MPa, sealing
・包装材:
ナイロンフィルム(厚さ15μm)からなる基材層の上に、両面に化成処理を施したアルミニウム箔(厚さ30μm)からなる金属層をドライラミネーション法により積層させた。具体的には、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、金属層上に接着層(厚さ3μm)を形成した。次いで、金属層上の接着層と基材層を加圧加熱貼合(サンドラミネーション)した後、40℃で24時間のエージング処理を実施することにより、基材層/接着層/金属層の積層体を作成した。なお、金属層として使用したアルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥重量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。次に積層体の金属層の上に、カルボン酸変性ポリプロピレン(金属層側に配置)20μmとランダムポリプロピレン(最内層)20μmを共押し出しすることにより、金属層上に接着層/シーラント層を積層させ、包装材を作製した。
・ Packaging material:
On the base material layer which consists of a nylon film (15 micrometers in thickness), the metal layer which consists of aluminum foil (30 micrometers in thickness) which performed the chemical conversion treatment on both surfaces was laminated by the dry lamination method. Specifically, a two-component urethane adhesive (polyol compound and aromatic isocyanate compound) was applied to one surface of an aluminum foil to form an adhesive layer (3 μm in thickness) on the metal layer. Then, the adhesive layer on the metal layer and the base material layer are bonded by pressure heating (sand lamination), and then aging treatment is performed at 40 ° C. for 24 hours, thereby laminating the base material layer / adhesion layer / metal layer I created a body. In addition, the chemical conversion treatment of the aluminum foil used as the metal layer is carried out by roll coating such that the coating amount of chromium is 10 mg / m 2 (dry weight) of a treatment liquid comprising a phenol resin, a chromium fluoride compound and phosphoric acid. It apply | coated on both surfaces of the aluminum foil by the method, and carried out by baking for 20 seconds on the conditions which become the film | membrane temperature 180 degreeC or more. Next, the adhesive layer / sealant layer is laminated on the metal layer by coextrusion of 20 μm of carboxylic acid-modified polypropylene (arranged on the metal layer side) and 20 μm of random polypropylene (innermost layer) on the metal layer of the laminate. , Produced a packaging material.
・電解液:1M LiPF6 となるようにしたエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート(1:1:1)の混合液3gとした Electrolyte solution: 3 g of a mixed solution of ethylene carbonate, diethyl carbonate and dimethyl carbonate (1: 1: 1) adjusted to 1 M LiPF 6
2.収容具の構造
上述した各電池を5個ずつ収容するために、寸法が100mm×70mm×60mmで上部が開放したプラスチック容器を準備した。そして、電池を収容したプラスチック容器を、本発明に係る収容具に収容した。収容具として、袋状に形成されたアルミラミネートフィルムを用い、プラスチック容器を収納した後、ヒートシールをして密閉した。このフィルムは、4層構造、つまりポリエチレンテレフタレート、厚み9μm/アルミニウム箔、厚み13μm/酸変性ポリプロピレン、厚み14μm/ポリプロピレン、厚み10μmがこの順で積層されたフィルムである。なお、プラスチック容器を用いるのは、収容具内の容積を一定に保つためである。
2. Structure of Containment Tool In order to accommodate each of the five batteries described above, a plastic container having dimensions of 100 mm × 70 mm × 60 mm and an open top was prepared. And the plastic container which accommodated the battery was accommodated in the container which concerns on this invention. As a container, an aluminum laminate film formed in a bag shape was used, and after a plastic container was housed, it was sealed by heat sealing. This film has a four-layer structure, ie, a film in which polyethylene terephthalate, thickness 9 μm / aluminum foil, thickness 13 μm / acid-modified polypropylene, thickness 14 μm / polypropylene, and
3.検査装置
株式会社oneA社製 電解液 漏液検査装置LC−B1
3. Inspection device manufactured by oneA Co., Ltd. Electrolyte leakage test device LC-B1
4.検査対象
検査対象として以下の4つを準備した。
・サンプル1:5個の電池1をプラスチック容器に収容した後、これを収容具に収容し、シールした(電池収容体)
・サンプル2:5個の電池2をプラスチック容器に収容した後、これを収容具に収容し、シールした(電池収容体)
・サンプル3:電池1のみ
・サンプル4:電池2のみ
4. The following four were prepared as inspection targets.
Sample 1: Five
Sample 2: Five
Sample 3:
5.検査方法
(1)実施例の方法
サンプル1、2を、エージング処理として保管空間に保管する。保管空間の温度は60℃であり、保管時間は24時間とした。その後、サンプル1、2をそれぞれ保管空間から取り出し、収容具に針で穴を空けた後、検査装置に投入した。そして、電解質の漏出量を測定し、漏れ検出の判断を行うとともに、その判断に要する時間を記録した。
(2)比較例の方法
サンプル3,4を、エージング処理として保管空間に保管する。保管空間の温度は60℃であり、保管時間は24時間とした。その後、サンプル3,4をそれぞれ保管空間から取り出し、検査装置に投入した。そして、電解質の漏出量を測定し、漏れ検出の判断を行うとともに、その判断に要する時間を記録した。
5. Inspection Method (1) Method of
(2) Method of Comparative
6.検査結果
結果は、以下の通りである。
・サンプル1:漏出の検出なし、検出までの時間(漏出がないと判断するまでの時間) 120秒
・サンプル2:漏出の検出あり、検出までの時間 10秒
・サンプル3:漏出の検出なし、検出までの時間(漏出がないと判断するまでの時間) 120秒
・サンプル4:漏出の検出あり、検出までの時間 30秒
6. The test results are as follows.
Sample 1: No detection of leak, time to detection (time to judge no leak) 120 seconds Sample 2: Detection of leak, time to
シール不良のあるサンプル2,4について、サンプル2に対する実施例の方法は、サンプル4に対する比較例の方法よりも短時間で漏出の検出を行うことができた。一方、シール不良のないサンプル1,3については、検出までの時間が同じであるが、これは、サンプル1,3からは電解質の漏出がなかったためである。すなわち、漏出がないと判断するまでの時間であるため、いずれも同じ時間となっている。以上より、実施例に係る方法を用いると、電解質の漏出を短時間で検出できることが分かった。
For the
1 :電池
3 :包装材
4 :電池素子
5 :収容具
10 :電池収容体
1: Battery 3: Packaging material 4: Battery element 5: Containment tool 10: Battery containing body
Claims (8)
電解質を含む電池素子を包装材に収容し密閉することで形成された少なくとも1つの電池を、前記収容具に収容し密閉することで、電池収容体を形成するステップと、
前記電池収容体を所定時間保管するステップと、
前記電池収容体を検査空間に配置するとともに開封し、前記収容具からの電解質成分の漏出を検査するステップと、
を備えている、電池の製造方法。 Providing a container at least partially configured to be openable;
Forming at least one battery formed by accommodating and sealing a battery element containing an electrolyte in a packaging material in the container and forming a battery container;
Storing the battery container for a predetermined time;
Placing and unsealing the battery container in a test space and checking for leakage of electrolyte component from the container;
A method of manufacturing a battery, comprising:
電解質を含む電池素子を包装材に収容し密閉することで形成された少なくとも1つの電池を、前記収容具に収容し密閉することで、電池収容体を形成するステップと、
前記電池収容体を所定時間保管するステップと、
前記電池収容体を検査空間に配置するとともに、当該検査空間内を減圧することで、前記開封部を開封し、前記収容具からの電解質成分の漏出を検査するステップと、
を備えている、電池の製造方法。 Preparing a container having an opening part which is opened by a pressure difference between the internal space and the outside;
Forming at least one battery formed by accommodating and sealing a battery element containing an electrolyte in a packaging material in the container and forming a battery container;
Storing the battery container for a predetermined time;
Placing the battery container in an examination space and decompressing the examination space, thereby opening the unsealing part and examining leakage of the electrolyte component from the container;
A method of manufacturing a battery, comprising:
少なくとも一部が開封可能に構成された収容具に、少なくとも1つの前記電池を収容し密閉することで電池収容体を形成する電池収容体形成部と、
前記電池収容体を所定時間保管する保管部と、
前記保管部から取り出された前記電池収容体を収容する検査空間を有し、前記電池収容体の収容具からの電解質成分の漏出を検査する検査部と、
を備えている、電池製造システム。 A battery forming portion for forming a battery in which a battery element containing an electrolyte is contained in a packaging material and sealed;
A battery container forming portion that forms a battery container by accommodating and sealing at least one of the batteries in a container at least a part of which is configured to be openable;
A storage unit for storing the battery container for a predetermined time;
An inspection unit having an inspection space for accommodating the battery container taken out from the storage unit, and inspecting a leak of an electrolyte component from a container of the battery container;
The battery manufacturing system is equipped with.
前記電池収容体を所定時間保管するステップと、
前記電池収容体を検査空間に配置するとともに開封し、前記収容具からの電解質成分の漏出を検査するステップと、
を備えている、電池の検査方法。 Preparing a battery container formed by housing and sealing at least one battery in which a battery element containing an electrolyte is housed and sealed in a packaging material at least a part of which is configured to be openable; ,
Storing the battery container for a predetermined time;
Placing and unsealing the battery container in a test space and checking for leakage of electrolyte component from the container;
How to inspect the battery.
前記電池収容体を所定時間保管するステップと、
前記電池収容体を検査空間に配置するとともに、当該検査空間内を減圧することで、前記開封部を開封し、前記収容具からの電解質成分の漏出を検査するステップと、
を備えている、電池の検査方法。
A battery container formed by storing and sealing at least one battery in which a battery element containing an electrolyte is contained in a packaging material and sealed, in a container having an opening portion for opening by a pressure difference between an internal space and the outside Step of preparing
Storing the battery container for a predetermined time;
Placing the battery container in an examination space and decompressing the examination space, thereby opening the unsealing part and examining leakage of the electrolyte component from the container;
How to inspect the battery.
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