JP7202526B2 - 非水電解液二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、かかる問題点に鑑みて創出されたものであり、初期充電およびエージング処理等の充放電工程において電池内部でガスが発生した場合であっても、このガスが、電池ケース封止後においても電極間に残存することを効果的に抑制し得る非水電解液二次電池を製造する方法の提供を目的とする。
密閉可能な電池ケースと、該電池ケース内に収容される電極体および非水電解液と、該電池ケースの少なくとも一部をシールするシール材とを備える非水電解液二次電池の製造方法であって、
上記電極体および非水電解液を収容した上記電池ケースの内部に、上記シール材に対して高い透過性を有するガス分子種を主体とする充填用ガスを封入した状態で該電池ケースを封止することを特徴とする。
「電極体」とは、正極、負極、および正負極間にセパレータとして機能し得る多孔質絶縁層を含む電池の主体を成す構造体をいう。「正極活物質」または「負極活物質」は、電荷担体となる化学種(例えば、リチウムイオン二次電池においてはリチウムイオン、ナトリウムイオン二次電池においてはナトリウムイオン)を可逆的に吸蔵および放出可能な化合物(正極活物質または負極活物質)をいう。
次に、減圧した電池ケース内に、後述する注入孔から適当な非水電解液を注入する。例えば、適当な電解液注入装置を注入孔に接続することにより、電解液を電池ケース内に注入することができる。
シール材としては、非水電解液に対して耐食性を有し、上記充填用ガスの主体たるガス分子種に対して高いガス透過性を有する材質からなるものを好ましく用いることができる。
例えば、上記ガス分子種が二酸化炭素(CO2)やヘリウム(He)である場合には、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等がシール材の好適な材質として挙げられる。上記ガス分子種として二酸化炭素(CO2)やヘリウム(He)を採用した場合においてシール材がこれらのゴム製部材からなることにより、電池内部に封入された充填用ガスが容易に当該シール材を介して電池ケース外部に放出され、結果、電池ケース内部を負圧化することができる。
例えば、リチウムイオン二次電池を製造する場合の非水溶媒(有機溶媒)としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、およびエチルメチルカーボネート(EMC)等のうちの1種を単独で、あるいは2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。支持塩としては、例えばLiPF6、LiBF4、LiClO4等のリチウム化合物(リチウム塩)のうちの1種を単独で、あるいは2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。特に好ましくは、LiPF6を約1mol/lの濃度で用いる。
充填用ガスは、使用するシール材に対して高い透過性を有するガス分子種が主体であればよく、その他のガス種(例えば空気)を含んでいてもよい。電池ケースに封入される気体全体を100mol%とすると、使用するシール材に対して高い透過性を有するガス分子種の分圧比即ちモル比が50mol%以上であることが好ましく、70mol%以上または80mol%以上であることが、使用するシール材に対して高い透過性を有するガス分子種を主体とする充填用ガスとしてさらに好ましい。
非水電解液二次電池としてリチウムイオン二次電池を選択し、以下に説明するプロセスにより、実施例1、実施例2、比較例1、および、比較例2に係るサンプル電池を作製した。
<実施例1>
従来公知の方法により、非水電解液を使用するリチウムイオン二次電池に一般的に用いられる電極体を作製して電池ケース内に収容した。次に、真空ポンプを用いて電池ケース内を減圧した。そして、減圧状態を保ったまま電解液注入装置を用い、該電池ケース蓋体に設けられた注入孔から電解液をケース内部に注入した。非水電解液の注入後、電池ケース内に、Heガスと、CO2ガスとを含む充填用ガスを供給しながら電池ケース内の圧力を徐々に大気圧に開放した。ここで、充填用ガス中のCO2およびHe成分と空気成分との分圧比(モル比)はそれぞれ80mol%、および20mol%であった。そして、電池ケースの注入孔をEPDM製のシール材で封止した。その後、初期充電およびエージング処理を施して、実施例1に係るサンプル電池を得た。
<実施例2>
充填用ガス中のCO2およびHe成分と空気成分とのガス比(モル比)をそれぞれ50mol%および50mol%に調整したこと以外は実施例1と同様の方法によって、実施例2に係るサンプル電池を作製した。
<比較例1>
充填用ガス中のCO2およびHe成分と空気成分とのガス比(モル比)をそれぞれ20mol%および80mol%に調整したこと以外は実施例1と同様の方法によって、比較例1に係るサンプル電池を作製した。
<比較例2>
充填用ガスを100mol%空気としたこと以外は実施例1と同様の方法によって、比較例2に係るサンプル電池を作製した。
エージング処理後の上記4つのサンプル電池の電池内圧を測定した。結果を表1に示す。
表1から明らかなように、実施例1、実施例2、比較例1、および、比較例2に係るサンプル電池では、電池ケース内に封入する充填用ガス中のCO2およびHe成分の分圧比が大きくなるほど、電池製造後の電池ケース内のガス圧が低下することが確認された。そして、充填用ガス中のCO2およびHe成分の分圧比が50%以上である実施例1および実施例2に係るサンプル電池の電池ケース内のガス圧は、比較例1および比較例2に係るサンプル電池の電池ケース内のガス圧と比べて顕著に低かった。即ち、実施例1および実施例2に係るサンプル電池の電池ケース内部では、減圧状態が維持されていた。このことは、充放電工程においてガスが発生したとしても、電極体の極板間から、ガスが抜け出し
やすくなっていることを示している。
以上の結果から、非水電解液二次電池の製造において、シール材に対して高い透過性を有するガス分子種を主体とする充填用ガスにおける当該ガス分子種の比率は50mol%以上であることが好ましいことが認められた。
S20 ガス封入工程
S30 封止工程
Claims (1)
- 密閉可能な電池ケースと、該電池ケース内に収容される電極体および非水電解液と、該電池ケースの少なくとも一部をシールするシール材とを備える非水電解液二次電池を製造する方法であって、
前記シール材は、エチレンプロピレンジエンゴム、ブタジエンゴム、または、スチレンブタジエンゴムで構成されており、
該製造方法は、
前記電極体および非水電解液を収容した電池組立体の前記電池ケースの内部に、二酸化炭素ガス、ヘリウムガス、または、二酸化炭素ガスとヘリウムガスとを組み合わせたガスである充填用ガスを封入した状態で該電池ケースを封止して、
前記電池ケースを封止した後の前記電池組立体にエージング処理を施し、該エージング処理中に前記充填用ガスを該電池ケース外に排出させて、該電池ケース内を負圧にすることを特徴とする、非水電解液二次電池の製造方法。
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