JP6766777B2

JP6766777B2 - 密閉型電池の製造方法

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Publication number: JP6766777B2
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Inventors: 悟史中嶋
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Description

本発明は、密閉型電池の製造方法に関する

リチウムイオン二次電池等の密閉型電池（以下、単に「電池」ともいう）において、電解液が電池内部から電池外部に漏洩したり、水分が電池外部から電池内部に侵入すると、電池性能が低下するなどの問題が生じる。このため、電池の製造過程において、電池の気密性を検査して気密不良品を排除する必要がある。
この気密検査方法としては、例えば以下の手法が挙げられる。即ち、電池ケース内に電解液を注液し、電池ケース内にヘリウムガスなどの検査用ガスを導入した後、電池ケースを気密に封止する。その後、電池内部から電池外部に漏れ出る検査用ガスの漏れ量を検知して、この漏れ量が基準漏れ量以上である場合に、当該電池を気密不良品と判定する。例えば特許文献１に、このような密閉型電池の気密検査方法が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲及び背景技術等を参照）。

特開２０１４−１８３０２７

しかしながら、上述の気密検査方法では、検査用ガスの漏れ量を検知する際に、電池の気密不良部に電解液が付着して気密不良部が電解液で塞がれている場合には、検査用ガスが電池内部から電池外部に漏れ出し難くなる。このため、検査した電池がピンホールや亀裂などの気密不良部を有する気密不良品であるにも拘わらず、検査用ガスの漏れ量が少ないために、良品と誤判定されるおそれがある。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、密閉型電池の気密性を適切に検査して、気密信頼性の高い密閉型電池を製造できる密閉型電池の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、密閉型電池の製造方法であって、電池ケース内に電解液を注液する注液工程と、上記電池ケース内に検査用ガスを導入するガス導入工程と、上記注液工程及び上記ガス導入工程の後、上記電池ケースを気密に封止する封止工程と、上記封止工程の後、電池内部から電池外部に漏れ出る上記検査用ガスの漏れ量Ｑ１を検知する検査用ガス検知工程と、上記封止工程の後、電池内部から電池外部に漏れ出る、上記電解液が揮発した電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２を検知する電解液由来ガス検知工程と、上記検査用ガスの漏れ量Ｑ１及び上記電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２に基づいて、当該密閉型電池の気密性を判定する判定工程と、を備え、上記判定工程は、上記検査用ガスの漏れ量Ｑ１が第１基準漏れ量Ｑ１ｋ以上である場合（Ｑ１≧Ｑ１ｋ）に、当該密閉型電池を気密不良品と判定する第１工程と、上記第１工程で気密不良品と判定されなかった上記密閉型電池について、上記検査用ガスの漏れ量Ｑ１と上記電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２との差（｜Ｑ１−Ｑ２｜）が基準差ΔＱｋ未満である場合（｜Ｑ１−Ｑ２｜＜ΔＱｋ）に、当該密閉型電池を気密性が良好な良品と判定する第２工程と、上記第２工程で上記差（｜Ｑ１−Ｑ２｜）が上記基準差ΔＱｋ以上（｜Ｑ１−Ｑ２｜≧ΔＱｋ）と判定された上記密閉型電池について、上記電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２が、上記第１基準漏れ量Ｑ１ｋ以下の値に設定した第２基準漏れ量Ｑ２ｋ（Ｑ２ｋ≦Ｑ１ｋ）以上である場合（Ｑ２≧Ｑ２ｋ）に、当該密閉型電池を気密不良品と判定し、上記漏れ量Ｑ２が上記第２基準漏れ量Ｑ２ｋ未満である場合（Ｑ２＜Ｑ２ｋ）に、当該密閉型電池を上記良品と判定する第３工程と、を有する密閉型電池の製造方法である。

上述の密閉型電池の製造方法では、封止工程の後、電池内部から電池外部に漏れ出る検査用ガスの漏れ量Ｑ１を検知すると共に、電池内部から電池外部に漏れ出る電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２を検知する。なお、漏れ量Ｑ１，Ｑ２は、いずれも「Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ」の単位で示される。
気密不良部が生じた気密不良品の電池において、気密不良部に電解液が付着している場合には、この気密不良部を通じて検査用ガスが電池内部から電池外部に漏れ出し難いため、気密不良部に電解液が付着していない場合に比して、検査用ガス検知工程で検知される検査用ガスの漏れ量Ｑ１が少なくなる。

一方、電解液が揮発した電解液由来ガスについて言えば、気密不良部への電解液の付着の有無に拘わらず、電解液由来ガスが気密不良部を通じて電池内部から電池外部に漏れ出るため、電解液由来ガス検知工程で検知される電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２はあまり違わない。
従って、判定工程で検査用ガスの漏れ量Ｑ１と電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２の両方に基づいて、電池の気密性を判定することにより、気密不良部への電解液の付着の有無に拘わらず、電池の気密性を適切に判定できる。従って、上述の製造方法によれば、密閉型電池の気密性を適切に検査して、気密信頼性の高い密閉型電池を製造できる。

また、一般に、検査用ガスの漏れ量Ｑ１を検知する検査ガス用センサの測定精度は、電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２を検知する電解液由来ガス用センサの測定精度よりも高い。このため、気密不良部が存在する特定の試験用電池について、検査用ガスの漏れ量Ｑ１及び電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２をそれぞれ繰り返し測定した場合、検査用ガスの漏れ量Ｑ１を検査ガス用センサで測定するのに比べて、電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２を電解液由来ガス用センサで測定する方が、測定値のバラツキが大きくなり易い。

このため、第３工程において電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２の多寡に基づいて当該電池の気密性を判定する際に、第２基準漏れ量Ｑ２ｋの値が大きすぎると、気密不良品を良品と誤判定する場合が多くなる。そこで、電解液由来ガスの第２基準漏れ量Ｑ２ｋの値は、誤判定が生じない程度に小さい値に設定することが考えられる。しかし、そうすると、今度は良品を気密不良品と判定（以下、「過判定」ともいう）する電池数が増えて、電池の歩留まりが低下する。

これに対し、上述の密閉型電池の製造方法では、第３工程で電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２の多寡に基づいて当該電池の気密性を判定するのに先立ち、第２工程で、検査用ガスの漏れ量Ｑ１と電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２との差（｜Ｑ１−Ｑ２｜）が基準差ΔＱｋ未満である場合（｜Ｑ１−Ｑ２｜＜ΔＱｋ）に、当該電池を良品と判定する。そして、第２工程で差（｜Ｑ１−Ｑ２｜）が基準差ΔＱｋ以上（｜Ｑ１−Ｑ２｜≧ΔＱｋ）と判定された電池のみ、第３工程に進む。
このように、上述の製造方法では、第３工程に先立って第２工程で良品と判定した電池については、第３工程を行わない。このため、第２工程を行わずに第３工程を行った場合に比して、第３工程で気密不良品であると過判定される場合を減少できる。つまり、上述の製造方法によれば、第３工程で気密不良品であると過判定される良品の電池数を減らすことができ、電池の歩留まりを向上させることができる。

なお、「検査用ガス」としては、例えば、ヘリウムガスや水素ガスなどが挙げられる。
「注液工程」及び「ガス導入工程」は、先に注液工程を行い、これよりも後にガス導入工程を行ってもよいし、注液工程とガス導入工程を並行して行ってもよい。
「検査用ガス検知工程」及び「電解液由来ガス検知工程」は、先に検査用ガス検知工程を行い、これよりも後に電解液由来ガス検知工程を行ってもよいし、先に電解液由来ガス検知工程を行い、これよりも後に検査用ガス検知工程を行ってもよい。また、検査用ガス検知工程と電解液由来ガス検知工程を並行して行うこともできる。

実施形態に係る密閉型電池の斜視図である。実施形態に係る密閉型電池の縦断面図である。実施形態に係る密閉型電池の製造方法のフローチャートである。実施形態に係る密閉型電池の製造方法に関し、気密検査装置を用いた気密検査を示す説明図である。実施形態に係り、ヘリウムガスの漏れ量Ｑ１及び電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２と頻度分布との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に、本実施形態に係る電池（密閉型電池）１の斜視図及び縦断面図を示す。なお、以下では、電池１の電池縦方向ＢＨ、電池横方向ＣＨ及び電池厚み方向ＤＨを、図１及び図２に示す方向と定めて説明する。
この電池１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池である。電池１は、電池ケース１０と、この内部に収容された電極体２０と、電池ケース１０に支持された正極端子部材５０及び負極端子部材６０等から構成される。また、電池ケース１０内には、電解液１７が収容されており、その一部は電極体２０内に含浸されている。この電解液１７は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を体積比３０：４０：３０で混合した非水溶媒に、ＬｉＰＦ₆を１．０Ｍの濃度で溶解した非水電解液である。

このうち電池ケース１０は、直方体箱状で金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる。この電池ケース１０は、上側のみが開口した有底角筒状のケース本体部材１１と、このケース本体部材１１の開口を閉塞する形態で溶接された矩形板状のケース蓋部材１３とから構成される。このうちケース蓋部材１３には、電池ケース１０の内外を貫通し、電解液１７を電池ケース１０内に注入する際に利用される注液孔１３ｈが所定の位置に形成されている。この注液孔１３ｈは、封止部材１５がケース蓋部材１３に溶接されることにより気密に封止されている。

また、ケース蓋部材１３には、アルミニウムからなる正極端子部材５０がケース蓋部材１３と絶縁された状態で固設されている。この正極端子部材５０は、電池ケース１０内で電極体２０のうち正極板２１に接続し導通する一方、ケース蓋部材１３を貫通して電池外部まで延びている。また、ケース蓋部材１３には、銅からなる負極端子部材６０がケース蓋部材１３と絶縁された状態で固設されている。この負極端子部材６０は、電池ケース１０内で電極体２０のうち負極板３１に接続し導通する一方、ケース蓋部材１３を貫通して電池外部まで延びている。

電極体２０は、扁平状の捲回型電極体であり、軸線を横倒しにした状態で電池ケース１０内に収容されている。電極体２０と電池ケース１０との間には、絶縁フィルムからなる袋状の絶縁フィルム包囲体１９が配置されている。電極体２０は、帯状の正極板２１と帯状の負極板３１とを、帯状で樹脂製の多孔質膜からなる一対のセパレータ４１，４１を介して互いに重ね、軸線周りに捲回して扁平状に圧縮したものである。正極板２１は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔の両主面の所定位置に、正極活物質、導電材及び結着剤からなる正極活物質層を帯状に設けてなる。また、負極板３１は、帯状の銅箔からなる負極集電箔の両主面の所定位置に、負極活物質、結着剤及び増粘剤からなる負極活物質層を帯状に設けてなる。

次いで、上記電池１の製造方法について説明する（図３及び図４参照）。まず、ステップＳ１の組立工程において、電池１ｘを組み立てる。具体的には、正極板２１及び負極板３１を、一対のセパレータ４１，４１を介して互いに重ねて捲回し、扁平状に圧縮して電極体２０を形成する。別途、ケース蓋部材１３を用意し、これに正極端子部材５０及び負極端子部材６０を固設しておく（図１及び図２参照）。その後、正極端子部材５０及び負極端子部材６０を、電極体２０の正極板２１及び負極板３１にそれぞれ溶接する。次に、電極体２０に絶縁フィルム包囲体１９を被せて、これらをケース本体部材１１内に挿入すると共に、ケース本体部材１１の開口をケース蓋部材１３で塞ぐ。そして、ケース本体部材１１とケース蓋部材１３とをケース蓋部材１３の全周にわたり溶接して電池ケース１０を形成する。

なお、この組立工程Ｓ１において、電池１ｘにピンホールや亀裂などの気密不良部が出来ることがある。気密不良部は、電池ケース１０のケース本体部材１１とケース蓋部材１３との溶接部分や、正極端子部材５０及び負極端子部材６０と電池ケース１０との固設部分に特に生じ易い。しかし、本実施形態では、後述するように、ステップＳ５〜ステップＳ１１に示す気密検査を行うため、このような気密不良部が生じた電池１ｘを電池１の製造過程で排除できる。

次に、この組み立てた電池１ｘについて、ステップＳ２の注液工程を行う。即ち、電解液１７を、注液孔１３ｈから電池ケース１０内に注液して、電極体２０内に含浸させる。
次に、ステップＳ３のガス導入工程において、注液孔１３ｈを通じて、電池ケース１０内に検査用ガス（実施形態では、ヘリウムガス）ＧＳ１を導入する。

次に、ステップＳ４の封止工程において、電池ケース１０を気密に封止する。即ち、封止部材１５を電池ケース１０のケース蓋部材１３に溶接して注液孔１３ｈを気密に封止して、電池ケース１０を気密に封止する。なお、ガス導入工程Ｓ３の終了時から封止工程Ｓ４の開始時までの時間は、できる限り短くする、例えば１２０秒以内とするのが好ましい。電池ケース１０内のヘリウムガスＧＳ１の濃度が低下し過ぎると、後述する気密検査を正常に行えなくなるからである。

なお、この封止工程Ｓ４において、封止部材１５と電池ケース１０との溶接部分に、ピンホールや亀裂などの気密不良部が出来ることがある。しかし、本実施形態では、後述するように、ステップＳ５〜ステップＳ１１に示す気密検査を行うため、このような気密不良部が生じた電池１を排除できる。

次に、この電池１について、ステップＳ５〜ステップＳ１１に示す気密検査を行う。この気密検査は、図４に示す気密検査装置１００を用いて行う。気密検査装置１００は、チャンバ１１０と、チャンバ１１０内を減圧する真空ポンプ１２０と、ヘリウムガスＧＳ１を検知可能なヘリウムガス検知器１３０と、電解液１７が揮発した電解液由来ガスＧＳ２を検知可能な電解液由来ガス検知器１４０とを備える。

チャンバ１１０と真空ポンプ１２０とは、気体第１流通路１２１を介して接続されている。この気体第１流通路１２１の途中には、気体第１流通路１２１におけるガスの流通をオン・オフする電磁弁１２３と、気体第１流通路１２１を流れるガスの流量を調整するニードルバルブ１２５が配置されている

ヘリウムガス検知器１３０として、本実施形態では、酸化スズ半導体ガスセンサを用いた。また、ヘリウムガス検知器１３０は、チャンバ１１０と気体第１流通路１２１及び気体第１流通路１２１から分岐した気体第２流通路１３１を介して接続されている。この気体第２流通路１３１の途中には、気体第２流通路１３１におけるガスの流通をオン・オフする電磁弁１３３が配置されている。

電解液由来ガス検知器１４０として、本実施形態では、酸化スズ半導体ガスセンサを用いた。この電解液由来ガス検知器１４０は、電解液１７を構成するエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の各揮発成分をまとめて検知できる。なお、電解液由来ガス検知器１４０として、燃焼式のガスセンサを用いることもできる。

電解液由来ガス検知器１４０は、チャンバ１１０と気体第１流通路１２１及び気体第１流通路１２１から分岐した気体第３流通路１４１を介して接続されている。更に、この気体第３流通路１４１は、気体第１流通路１２１のうち電磁弁１２３とニードルバルブ１２５との間の部分に繋がっている。気体第３流通路１４１のうち、チャンバ１１０と電解液由来ガス検知器１４０との間の部分には、チャンバ１１０と電解液由来ガス検知器１４０との間の気体第３流通路１４１におけるガスの流通をオン・オフする電磁弁１４３が配置されている。また、気体第３流通路１４１のうち、電解液由来ガス検知器１４０から気体第１流通路１２１に達するまでの部分には、電解液由来ガス検知器１４０から気体第１流通路１２１までの間の気体第３流通路１４１におけるガスの流通をオン・オフする電磁弁１４５と、そのガスの流量を調整するニードルバルブ１４７が配置されている。

また、この気密検査装置１００では、チャンバ１１０に、チャンバ１１０の外部と繋がる気体第４流通路１５１が接続されている。この気体第４流通路１５１の途中には、気体第４流通路１５１におけるガスの流通をオン・オフする電磁弁１５３と、そのガスの流量を調整するリークバルブ１５５が配置されている。また、気体第４流通路１５１の先端には、外部から気体第４流通路１５１内への異物の混入を防ぐフィルタ１５７が取り付けられている。
更に、チャンバ１１０には、チャンバ１１０の外部と繋がる気体第５流通路１６１が接続されている。この気体第５流通路１６１の途中には、気体第５流通路１６１におけるガスの流通をオン・オフする電磁弁１６３が配置されている。また、気体第５流通路１６１の先端には、外部から気体第５流通路１６１内への異物の混入を防ぐフィルタ１６５が取り付けられている。

この気密検査装置１００を用いた電池１の気密検査を行うにあたっては、まずチャンバ１１０内に、封止工程Ｓ４を終えた電池１を収容する。その後、真空ポンプ１２０を作動させ、この状態で電磁弁１２３を開くと共に、ニードルバルブ１２５で気体第１流通路１２１を流れるガスの流量を調整して、チャンバ１１０内を所定時間にわたり減圧し、チャンバ１１０内を例えば減圧度０〜２０ｋＰａａｂｓ（本実施形態では、減圧度１ｋＰａａｂｓ以下）まで減圧する。

その際、電池１に気密不良部が出来ている場合には、その気密不良部を通じて電池内部から電池外部にヘリウムガスＧＳ１及び電解液由来ガスＧＳ２が漏れ出し、チャンバ１１０内に滞留する。なお、気密不良部に電解液１７が付着して気密不良部が電解液１７で塞がれている場合には、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１は少なく、主に電解液由来ガスＧＳ２が電池外部に漏れ出す。

まずステップＳ５の検査用ガス検知工程において、電池内部から電池外部に漏れ出るヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１（Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）を検知する。本実施形態では、気体第１流通路１２１に配置した電磁弁１２３を閉じた後に、気体第２流通路１３１に配置した電磁弁１３３を開く。これにより、チャンバ１１０内のガスが気体第１流通路１２１及びその途中から分岐した気体第２流通路１３１を通じてヘリウムガス検知器１３０に送られ、ヘリウムガス検知器１３０でヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１（Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）が検知される。ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１を測定した後は、気体第２流通路１３１の電磁弁１３３を閉じる。
なお、封止工程Ｓ４の終了時から検査用ガス検知工程Ｓ５の開始時までの時間は、できる限り短くする、例えば３０分以内とするのが好ましい。気密不良部からヘリウムガスＧＳ１が多く漏れ出して、電池ケース１０内のヘリウムガスＧＳ１の濃度が大きく低下すると、気密検査を正常に行えなくなるからである。

次に、ステップＳ６において、測定されたヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１が、第１基準漏れ量Ｑ１ｋ以上（Ｑ１≧Ｑ１ｋ）であるか否かを判断する。本実施形態では、第１基準漏れ量Ｑ１ｋ＝９．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃとした。この第１基準漏れ量Ｑ１ｋの値については後述する。ステップＳ６でＹＥＳ、即ち、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１が第１基準漏れ量Ｑ１ｋ以上である場合には、ステップＳ７に進み、当該電池１を気密不良品と判定する。当該電池１に許容できない大きさの気密不良部が存在するために、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１が多くなっていると考えられるからである。なお、ステップＳ６及びステップＳ７が、前述の判定工程の「第１工程」に該当する。

一方、ステップＳ６でＮＯ、即ち、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１が第１基準漏れ量Ｑ１ｋ未満（Ｑ１＜Ｑ１ｋ）である場合には、ステップＳ８に進む。この場合、当該電池１に気密不良部が無いか、或いは、気密不良部が有るが、この気密不良部に電解液１７が付着しているために、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１が少なくなっていると考えられる。

ステップＳ８の電解液由来ガス検知工程では、電池内部から電池外部に漏れ出る電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２（Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）を検知する。本実施形態では、気体第３流通路１４１に配置した電磁弁１４３及び電磁弁１４５をそれぞれ開く。これにより、チャンバ１１０内のガスが気体第１流通路１２１及びその途中から分岐した気体第３流通路１４１を通じて電解液由来ガス検知器１４０に送られ、電解液由来ガス検知器１４０で電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２（Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）が検知される。電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２を測定した後は、気体第３流通路１４１に配置した電磁弁１４３及び電磁弁１４５をそれぞれ閉じる。

なお、ニードルバルブ１４７で気体第３流通路１４１におけるガスの流量を、例えば５〜１０００ｍＬ／ｍｉｎの範囲内で調整することにより、電解液由来ガス検知器１４０の検知感度を良好にできる。また、チャンバ１１０に繋がる気体第４流通路１５１に配置した電磁弁１５３を開くと共に、リークバルブ１５５で気体第４流通路１５１を流れるガスの流量を調整することにより、電解液由来ガスＧＳ２がチャンバ１１０内に滞留するのを抑制して、電解液由来ガスＧＳ２を電解液由来ガス検知器１４０まで確実に流通させることができる。

次に、ステップＳ９において、測定されたヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１と電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２との漏れ量の差の絶対値ΔＱ＝｜Ｑ１−Ｑ２｜が、基準差ΔＱｋ以上（｜Ｑ１−Ｑ２｜≧ΔＱｋ）であるか否かを判断する。本実施形態では、基準差ΔＱｋ＝１．０×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃとした。この基準差ΔＱｋの値については後述する。

ステップＳ９でＹＥＳ、即ち、漏れ量の差の絶対値ΔＱ＝｜Ｑ１−Ｑ２｜が基準差ΔＱｋ以上である場合には、後述するステップＳ１０に進む。この場合、気密不良部に電解液１７が付着している可能性がある。
一方、ＮＯ、即ち、漏れ量の差の絶対値ΔＱ＝｜Ｑ１−Ｑ２｜が基準差ΔＱｋ未満（｜Ｑ１−Ｑ２｜＜ΔＱｋ）である場合には、ステップＳ１１に進み、当該電池１を気密不良部の無い良品（より正確には、気密不良部が全く存在しないか、或いは、気密不良部がごく小さいために電池性能に殆ど影響を与えず良品として取り扱うことが可能な電池）と判定する。この場合、気密不良部に電解液１７が付着しておらず、気密不良品については、前述のステップＳ６及びステップＳ７で既に気密不良品と判定されているからである。なお、このステップＳ９及びステップＳ１１が、前述の判定工程の「第２工程」に該当する。

次に、ステップＳ９でＹＥＳと判断され、ステップＳ１０に進んだ場合には、ステップＳ１０で、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２が第２基準漏れ量Ｑ２ｋ以上（Ｑ２≧Ｑ２ｋ）であるか否かを判断する。なお、この第２基準漏れ量Ｑ２ｋは、第１基準漏れ量Ｑ１ｋ（＝９．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）以下の値（本実施形態では、Ｑ２ｋ＝８．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）とする。この第２基準漏れ量Ｑ２ｋの値については後述する。

ここで、ＹＥＳ、即ち、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２が第２基準漏れ量Ｑ２ｋ以上である場合には、前述のステップＳ７に進み、当該電池１を気密不良品と判定する。当該電池１に許容できない大きさの気密不良部が有るために、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２が多くなっていると考えられるからである。
一方、ステップＳ１０でＮＯ、即ち、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２が第２基準漏れ量Ｑ２ｋ未満（Ｑ２＜Ｑ２ｋ）である場合には、ステップＳ１１に進み、当該電池１を気密不良部の無い良品と判定する。電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２が少なく、当該電池１に許容できない大きさの気密不良部が存在しないと考えられるからである。なお、これらステップＳ１０、ステップＳ７及びステップＳ１１が、前述の判定工程の「第３工程」に該当する。

かくして、気密検査が終了する。なお、ステップＳ６、ステップＳ７、ステップＳ９〜ステップＳ１１が、前述の「判定工程」に該当する。その後は、チャンバ１１０に繋がる気体第５流通路１６１に配置した電磁弁１６３を開いて、チャンバ１１０内を大気開放する。そして、電池１をチャンバ１１０から取り出し、気密不良品と判定された電池１を排除する。かくして、電池１が完成する。

ここで、前述の第１基準漏れ量Ｑ１ｋ（＝９．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）、第２基準漏れ量Ｑ２ｋ（＝８．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）及び基準差ΔＱｋ（＝１．０×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）の各値について説明する（図５参照）。図５のグラフは、気密性の良否判断の基準となる試験用電池（所定の大きさの微小な気密不良部が存在する特定の電池１）について、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１及び電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２をそれぞれ繰り返し測定して得た結果である。

測定されるヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１は、気密不良部に電解液１７が付着していない場合と、気密不良部に電解液１７が付着している場合とで異なる。具体的には、気密不良部に電解液１７が付着していない場合、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１の測定値は、Ｐ１＝１．０×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ〜Ｐ２＝２．０×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃの範囲内の値となる。そこで、第１基準漏れ量Ｑ１ｋは、Ｐ１＝１．０×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃよりも低い値、本実施形態では、Ｑ１ｋ＝９．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃとした。
一方、気密不良部に電解液１７が付着している場合、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１の測定値は、Ｐ３＝６×１０^-8Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ〜Ｐ４＝１．０×１０^-7Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃの範囲内の値となる。

他方、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２の測定値は、気密不良部への電解液１７の付着の有無に拘わらず、Ｐ５＝９．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ〜Ｐ６＝２．２×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃの範囲内の値となる。そこで、第２基準漏れ量Ｑ２ｋは、Ｐ５＝９．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃよりも低い値、本実施形態では、Ｑ２ｋ＝８．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃとした。

このように、本実施形態では、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１の測定値バラツキよりも、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２の測定値バラツキが大きくなる。ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１の測定値バラツキは小さいため、第１基準漏れ量Ｑ１ｋを大きめの値（本実施形態では、９．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）に設定できる一方、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２の測定値バラツキは大きいため、第２基準漏れ量Ｑ２ｋを小さめの値（本実施形態では、８．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ）に設定している。このように漏れ量Ｑ１，Ｑ２の測定値バラツキをそれぞれ考慮した、値の異なる第１基準漏れ量Ｑ１ｋ及び第２基準漏れ量Ｑ２ｋを用いることにより、ステップＳ６及びステップＳ１０で過判定（良品を気密不良品と判定）される電池数をそれぞれ抑制できる。

気密不良部に電解液１７が付着していない場合、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１の測定値は、最大でＰ２＝２．０×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃであり、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２の測定値は、最小でＰ５＝９．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃである。これらの差の絶対値ΔＰＡは、ΔＰＡ＝｜Ｐ２−Ｐ５｜＝１．１×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃである。従って、気密不良部に電解液１７が付着していない場合には、測定されたヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１と電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２との差の絶対値ΔＱ＝｜Ｑ１−Ｑ２｜が、ΔＰＡ＝１．１×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下となる。

一方、気密不良部に電解液１７が付着している場合、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１の測定値は、最大でＰ４＝１．０×１０^-7Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃであり、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２の測定値は、最小でＰ５＝９．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃである。これらの差の絶対値ΔＰＢは、ΔＰＢ＝｜Ｐ４−Ｐ５｜＝８．９×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃである。従って、気密不良部に電解液１７が付着している場合には、測定されたヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１と電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２との差の絶対値ΔＱ＝｜Ｑ１−Ｑ２｜が、ΔＰＢ＝８．９×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以上となる。

前述の基準差ΔＱｋは、ΔＰＡ＝１．１×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃとΔＰＢ＝８．９×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃとの間に設ける。例えば、前述のように基準差ΔＱｋ＝１．０×１０^-5Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃと設定する。
これにより、ステップＳ９において、漏れ量の差の絶対値ΔＱ＝｜Ｑ１−Ｑ２｜が、基準差ΔＱｋ以上である場合には、気密不良部に電解液１７が付着している可能性があるため、ステップＳ１０に進んで、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２の多寡に基づいて電池１の気密性を判定する。

一方、漏れ量の差の絶対値ΔＱ＝｜Ｑ１−Ｑ２｜が、基準差ΔＱｋ未満である場合には、気密不良部に電解液１７が付着していないため、ステップＳ１１に進んで、当該電池１を気密不良の無い良品と判定することができる。気密不良部に電解液１７が付着していない電池１については、ステップＳ６の判定で足りるから、ステップＳ１０の判定を行う必要がないからである。

以上で説明したように、電池１の製造方法では、封止工程Ｓ４の後、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１を検知すると共に、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２を検知している。
気密不良部が生じた気密不良品の電池において、気密不良部に電解液１７が付着している場合には、この気密不良部を通じてヘリウムガスＧＳ１が電池内部から電池外部に漏れ出し難いため、気密不良部に電解液１７が付着していない場合に比して、検査用ガス検知工程Ｓ５で検知されるヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１が少なくなる。

一方、電解液由来ガスＧＳ２について言えば、気密不良部への電解液の付着の有無に拘わらず、電解液由来ガスＧＳ２が気密不良部を通じて電池内部から電池外部に漏れ出るため、電解液由来ガス検知工程Ｓ８で検知される電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２はあまり違わない。
従って、判定工程に該当するステップＳ６、ステップＳ７、ステップＳ９〜ステップＳ１１で、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１と電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２の両方に基づいて、電池１の気密性を判定することにより、気密不良部への電解液１７の付着の有無に拘わらず、電池１の気密性を適切に判定できる。従って、電池１の製造方法によれば、電池１の気密性を適切に検査して、気密信頼性の高い密閉型電池１を製造できる。

本実施形態では、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１を検知するヘリウムガス検知器１３０の測定精度は、電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２を検知する電解液由来ガス検知器１４０の測定精度よりも高い。
ステップＳ１０において電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２の多寡に基づいて電池１の気密性を判定する際に、第２基準漏れ量Ｑ２ｋの値が大きすぎると、気密不良品を良品と誤判定する場合が多くなる。そこで、電解液由来ガスＧＳ２の第２基準漏れ量Ｑ２ｋの値は、誤判定が生じない程度に小さい値に設定することが考えられる。しかし、そうすると、今度は良品を気密不良品と過判定する電池数が増えて、電池１の歩留まりが低下する。

これに対し、電池１の製造方法では、ステップＳ１０で電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２の多寡に基づいて当該電池１の気密性を判定するのに先立ち、ステップＳ９で、ヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１と電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２との差（｜Ｑ１−Ｑ２｜）が基準差ΔＱｋ未満である場合（｜Ｑ１−Ｑ２｜＜ΔＱｋ）に、当該電池１を良品と判定している。そして、ステップＳ９で差（｜Ｑ１−Ｑ２｜）が基準差ΔＱｋ以上（｜Ｑ１−Ｑ２｜≧ΔＱｋ）と判定された電池のみ、ステップＳ１０に進める。

電池１の製造方法では、このようにステップＳ９及びステップＳ１１で一部の電池１を良品と判定して除いてステップＳ１０を行わないため、ステップＳ９及びステップＳ１１で良品と判定された電池１が、ステップＳ１０及びステップＳ７で気密不良品であると過判定される場合を減少できる。従って、電池１の製造方法によれば、ステップＳ１０及びステップＳ７で気密不良品であると過判定される良品の電池数を減らすことができ、電池１の歩留まりを向上させることができる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態では、封止部材１５をケース蓋部材１３に溶接することにより注液孔１３ｈを気密に封止した電池１を例示したが、注液孔の封止形態はこれに限られない。例えば、注液孔に雌ネジを形成しておき、注液孔にボルトを螺入することにより注液孔を気密に封止した電池や、注液孔にブラインドリベットを挿入して注液孔を気密に封止した電池に、本発明を適用することもできる。

また、実施形態では、組立工程Ｓ１において、電池ケース１０のケース本体部材１１とケース蓋部材１３との溶接部分や正極端子部材５０及び負極端子部材６０と電池ケース１０との固設部分などに生じる気密不良と、封止工程Ｓ４において、封止部材１５と電池ケース１０との溶接部分に生じる気密不良とを、ステップＳ５〜ステップＳ１１の気密検査で検査する場合を例示したが、これに限られない。
例えば、組立工程Ｓ１の後、注液工程Ｓ２の前に、組立工程Ｓ１で生じる気密不良を別途検査し、ステップＳ５〜ステップＳ１１の気密検査では、封止工程Ｓ４で生じる気密不良のみを検査することもできる。この場合、電池１全体を減圧下に配置する必要はなく、例えば封止部材１５を覆うように真空パッドを当てることにより、封止部材１５と電池ケース１０との溶接部分に生じる気密不良を検査することもできる。

また、実施形態では、先にステップＳ５でヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１を測定し、それよりも後にステップＳ８で電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２を測定したが、先に電解液由来ガスＧＳ２の漏れ量Ｑ２を測定し、それよりも後にヘリウムガスＧＳ１の漏れ量Ｑ１を測定してもよい。

１電池（密閉型電池）
１ｘ（注液工程前の）電池（密閉型電池）
１０電池ケース
１３ｈ注液孔
１５封止部材
１７電解液
ＧＳ１ヘリウムガス（検査用ガス）
ＧＳ２電解液由来ガス
Ｓ１組立工程
Ｓ２注液工程
Ｓ３ガス導入工程
Ｓ４封止工程
Ｓ５検査用ガス検知工程
Ｓ８電解液由来ガス検知工程
Ｓ６，Ｓ７，Ｓ９〜Ｓ１１判定工程
１００気密検査装置
１１０チャンバ
１３０ヘリウムガス検知器
１４０電解液由来ガス検知器
Ｑ１（ヘリウムガスの）漏れ量
Ｑ１ｋ第１基準漏れ量
Ｑ２（電解液由来ガスの）漏れ量
Ｑ２ｋ第２基準漏れ量

Claims

密閉型電池の製造方法であって、
電池ケース内に電解液を注液する注液工程と、
上記電池ケース内に検査用ガスを導入するガス導入工程と、
上記注液工程及び上記ガス導入工程の後、上記電池ケースを気密に封止する封止工程と、
上記封止工程の後、電池内部から電池外部に漏れ出る上記検査用ガスの漏れ量Ｑ１を検知する検査用ガス検知工程と、
上記封止工程の後、電池内部から電池外部に漏れ出る、上記電解液が揮発した電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２を検知する電解液由来ガス検知工程と、
上記検査用ガスの漏れ量Ｑ１及び上記電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２に基づいて、当該密閉型電池の気密性を判定する判定工程と、を備え、
上記判定工程は、
上記検査用ガスの漏れ量Ｑ１が第１基準漏れ量Ｑ１ｋ以上である場合（Ｑ１≧Ｑ１ｋ）に、当該密閉型電池を気密不良品と判定する第１工程と、
上記第１工程で気密不良品と判定されなかった上記密閉型電池について、上記検査用ガスの漏れ量Ｑ１と上記電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２との差（｜Ｑ１−Ｑ２｜）が基準差ΔＱｋ未満である場合（｜Ｑ１−Ｑ２｜＜ΔＱｋ）に、当該密閉型電池を気密性が良好な良品と判定する第２工程と、
上記第２工程で上記差（｜Ｑ１−Ｑ２｜）が上記基準差ΔＱｋ以上（｜Ｑ１−Ｑ２｜≧ΔＱｋ）と判定された上記密閉型電池について、上記電解液由来ガスの漏れ量Ｑ２が、上記第１基準漏れ量Ｑ１ｋ以下の値に設定した第２基準漏れ量Ｑ２ｋ（Ｑ２ｋ≦Ｑ１ｋ）以上である場合（Ｑ２≧Ｑ２ｋ）に、当該密閉型電池を気密不良品と判定し、上記漏れ量Ｑ２が上記第２基準漏れ量Ｑ２ｋ未満である場合（Ｑ２＜Ｑ２ｋ）に、当該密閉型電池を上記良品と判定する第３工程と、を有する
密閉型電池の製造方法。