JP7266564B2 - 非水電解液二次電池用電池ケースおよびその利用 - Google Patents
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Description
かかる構成によれば、該電池ケースは、電解液注液口および吸引口という二つの経路を有するため、電解液の注液と同時に吸引口から電池ケース内のガスを吸引することが可能である。これにより、電池ケース内の減圧状態を維持したまま電解液を注液することが可能となり、電解液注液時間の短縮を実現することできる。
さらに好ましい一態様では、前記電極体が、長尺な正極シートおよび負極シートがセパレータを介在しつつ捲回されて構成された捲回電極体であり、前記一対の電解液注液口および前記吸引口はそれぞれ、前記捲回電極体の捲回軸方向の端部と対向する面に形成されている。
かかる構成によれば、電解液の注液時間が短縮されることによって、電解液の浸透ムラが未然に防止された信頼性の高い非水電解液二次電池を提供することができる。
ここに開示される電池ケースを用いることによって、電解液の注液と同時に電池ケース内を減圧状態にすることができる。これにより、電池ケース内を減圧状態にしてから電解液の注液を行う従来の方法と比較して、電解液の注液時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
かかる構成によれば、電解液が電極体に浸透せずに吸引口から排出されることを防止し、電解液を過不足なく電極体に浸透させることが可能である。
これにより、電解液のロスを減らし、生産コストを削減させることができる。
なお、以下の実施形態においては、捲回電極体を備えるリチウムイオン二次電池を例にして詳細に説明するが、本発明をかかる実施形態に限定することを意図したものではない。例えば、正極シートと負極シートとがセパレータを介在させつつ相互に複数重なり合った積層構造を有する積層構造電極体も好ましく適用される。
まず初めに、ここに開示される非水電解液二次電池の構造を、図1を参照しつつ詳細に説明する。図1は、非水電解液二次電池を模式的に示す縦断面図である。非水電解液二次電池10は、電極体20と、電解液(図示せず)と、六面体構造の箱型電池ケース30とを備えている。電池ケース30は、一端(電池の通常の使用状態における上端部に相当する)に開口部を有する矩形状の箱型ケース本体31と、ケース本体の開口部を封止する板状の蓋体32とから構成される。該開口部より電極体20を電池ケース内に収容することができる。ケース本体31は、蓋体32に対向する矩形状の底面38と、矩形状の底面38の長辺を一辺として有する一対の幅広面34と、矩形状の底面38の短辺を一辺として有する一対の幅狭面36と、から構成されている。蓋体32とケース本体31とは、例えば、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。電池ケース30の材質は、高強度であり軽量で熱伝導性が良い金属製材料が好ましく、このような金属材料として、例えば、アルミニウムやスチール等が挙げられる。
なお、以下の実施形態においては、図示するような六面体構造の箱型電池ケース30を例にして説明するが、本発明をかかる実施形態に限定することを意図したものではない。例えば、円周面と円筒形状の両端を封止する円盤型の蓋体とから構成される円筒型電池ケースも適用され得る。
図2は、非水電解液二次電池用の注液装置100の全体構成を示すブロック図である。注液装置100は、図2に示されているように、電解液タンク112、真空ポンプ122および制御部200を備える。注液通路110は、電解液タンク112、注液ノズル116および注液バルブ118を備える。吸引通路120は、真空ポンプ122、吸引ノズル126および真空バルブ128を備える。循環通路130は、逆止弁132を備える。
制御部200について説明する。制御部200は、例えばマイクロコンピュータにより構成される。マイクロコンピュータのハードウェアの構成は特に限定されない。マイクロコンピュータのハードウェア構成は、これに限定されるものではないが、例えば、外部機器とのデータの送受信を可能とするインターフェイスと、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置(central processing unit:CPU)と、CPUが実行するプログラムを格納したROM(read onlymemory)と、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるRAM(randomaccess memory)と、上記プログラムや各種データを格納するメモリ等の記憶部と、を備えている。
ここに開示される非水電解液二次電池の製造方法は、図3に示されるように、電極体20が電池ケース30に収容された電池組立体用意する工程(電池組立工程)S1と、電極体20を収容した電池ケース30内に非水電解液を注液する電解液注液工程S2と、電池ケース30を封止する封止工程S3と、初期充電処理、エージング処理を行って非水電解液二次電池を使用可能な状態にする工程(非水電解液二次電池S4)とを包含する。以下、各工程について説明する。
上述した電池組立工程S1で構築した非水電解液二次電池10を、注液装置100の所定の位置に固定し、注液ノズル116と注液口114とを接続する。また、真空ノズル126と吸引口124とを接続する。ここで、非水電解液二次電池10を注液装置100の所定の位置に固定する際に、非水電解液二次電池10は、電極体20の正負極対向方向から電極体20に向かって、拘束圧がかけられた状態で固定されてもよい。電池ケース30に対してこのような拘束圧をかけることで、電池ケース30と電極体20との隙間が減じられた状態で電解液の注液を行うことが可能である。かかる構成によれば、電解液が電極体20により浸透しやすくなる。
ステップS12では、注液を開始する。具体的には、注液バルブ118を開き、注液通路110に電解液が流通する。これにより、電解液タンク112に貯留されていた電解液が、注液通路110を通じて電池ケース30へ供給される。
したがって、かかる注液方法によれば非水電解液二次電池の生産性向上を実現することができる。
20 電極体
30 電池ケース
31 ケース本体
32 蓋体
33 安全弁
34 幅広面
36 幅狭面
38 底面
42 正極端子
44 負極端子
50 正極
50a 正極集電体
50b 正極活物質層
50c 正極集電体露出部
52 正極集電板
60 負極
60a 負極集電体
60b 負極活物質層
60c 負極集電体露出部
62 負極集電板
70 セパレータ
80A 注液口蓋体
80B 吸引口蓋体
100 注液装置
110 注液通路
112 電解液タンク
114 注液口
116 注液ノズル
118 注液バルブ
120 吸引通路
122 真空ポンプ
124 吸引口
126 吸引ノズル
128 真空バルブ
130 循環通路
132 逆止弁
200 制御部
210 液量センサ
220 液センサ
230 ラインセンサ
Claims (6)
- 長尺な正極シートおよび負極シートがセパレータを介在しつつ捲回されて構成された捲回電極体および電解液を収容する内部空間を有する箱型電池ケースであって、
前記電池ケースは、開口部を有する矩形状の箱型ケース本体と、該ケース本体の該開口部を封止する蓋体とを備え、
前記ケース本体は、蓋体に対向する矩形状の底面と、該矩形状の底面の長辺を一辺として有する一対の幅広面と、該矩形状の底面の短辺を一辺として有する一対の幅狭面とを有しており、
前記内部空間に前記電極体が収容された状態において該電極体を挟んで対向する一対の面の一方に形成された電解液注液口と、
他方に形成され、前記電池ケース内のガスを吸引して減圧するための吸引口とを備えており、
前記電解液注液口と前記吸引口とは、それぞれ前記捲回電極体の捲回軸方向の端部と対向する面であって、かつ、前記幅狭面の下方に形成される、電池ケース。 - 非水電解液二次電池であって、
長尺な正極シートおよび負極シートがセパレータを介在しつつ捲回されて構成された捲回電極体と、非水電解液と、箱型電池ケースとを備えており、
前記電池ケースとして、請求項1に記載の電池ケースが用いられている、非水電解液二次電池。 - 長尺な正極シートおよび負極シートがセパレータを介在しつつ捲回されて構成された捲回電極体と、非水電解液と、箱型電池ケースとを備える非水電解液二次電池の製造方法であって、
以下の工程:
前記捲回電極体が前記電池ケースに収容された電池組立体を用意する工程、ここで、前記電池ケースとして、前記捲回電極体および前記電解液を収容する内部空間を有する箱型電池ケースであって、前記内部空間に前記捲回電極体が収容された状態における該捲回電極体を挟んで対向する一対の面の一方に形成された電解液注液口と、他方に形成され、前記電池ケース内のガスを吸引して減圧するための吸引口とを備える、電池ケースを使用する;
前記捲回電極体の正負極対向方向に圧縮力が加わるように前記電池ケースに圧を加え、前記捲回電極体と前記電池ケース内との隙間を減じる工程;および
前記電池ケースの内部に前記注液口から前記電解液を注液する注液工程、ここで、前記捲回電極体と前記電池ケース内との隙間を減じた状態で、前記注液口から前記電池ケース内に前記電解液を注液すると共に、前記吸引口から前記電池ケース内部のガスを吸引して減圧状態にする;
を包含する、非水電解液二次電池の製造方法。 - 前記一対の電解液注液口および前記吸引口はそれぞれ、前記捲回電極体の捲回軸方向の端部と対向する面に形成されている、請求項3に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
- 前記注液工程において、前記吸引口近傍に液センサを配置し、該センサによって前記電解液が検出されたときに、前記吸引口からのガスの吸引を停止する、請求項3または4に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
- 前記注液工程において、前記吸引口から排出された前記電解液を回収して、前記注液口から前記電池ケース内に再び注液することをともなう、請求項3~5のいずれか一項に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
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