JPH10308240A - 電池の製造方法 - Google Patents
電池の製造方法Info
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- JPH10308240A JPH10308240A JP9119443A JP11944397A JPH10308240A JP H10308240 A JPH10308240 A JP H10308240A JP 9119443 A JP9119443 A JP 9119443A JP 11944397 A JP11944397 A JP 11944397A JP H10308240 A JPH10308240 A JP H10308240A
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
き、しかも電池の信頼性等を低下させることなく、電池
容量の増大とサイクル特性等の電池特性の向上とを図る
ことができる電池の製造方法の提供を目的とする。 【解決手段】 発電要素17を収納するための収納空間
7と、この収納空間7と連通され初期充電時のガスを貯
める予備空間8とを備えたハウジング6を予め準備して
おき、このハウジング6の開口部6aから上記発電要素
17を上記収納空間7内に収納した後、上記開口部6a
を封口する第1ステップと、上記発電要素17の初期充
電と、エージングとを行った後、上記収納空間7内のガ
スを上記予備空間8に貯める第2ステップと、上記収納
空間7と上記予備空間8との連通部を遮断した後、上記
予備空間8を上記収納空間7から切除する第3ステップ
とを有することを特徴とする。
Description
し、特に非水電解質二次電池の製造方法に関する。
気化学反応に伴い、酸素ガス、水素ガス等の種々のガス
が発生する。特に、二次電池では、初期充電時に多くの
ガスが発生することが知られている。例えば、リチウム
イオン電池では、初期充電時に有機電解液が負極と反応
して分解し、ガスが発生することが報告されている。
電池の内部抵抗の増大等の現象が生じ、これに起因して
電池容量が減少したり、サイクル特性等の電池特性が低
下するという課題がある。したがって、エージングを行
って、ガスを電極外に排出する必要がある。また、ガス
を電極外に排出しても、ガスが電池内部に存在したまま
では、電池の容積増加や変形が生じて、体積当たりの電
池容量が低下したり、更に変形が大きくなると、電池と
しての機能が失われたりする可能性がある。したがっ
て、ガスを電極外に排出するのみならず、電池外に排出
する必要がある。
しては、以下に示す方法がある。即ち、電池を封口し、
更に初期充電を行ってガスを発生させた後、一旦封口部
を破って電池内のガスを抜き、更に再封口を行う方法で
ある。
封口部を破った後再封口を行う必要があるため、電池の
製造工程が複雑化すると共に、再封口時の封口が不十分
となって電解液が電池外に漏れることがあるといった課
題を有していた。そこで、外装体を封口せずに初期充
電、及びエージングを行い、更に発生したガスを抜き、
その後封口するという方法等が提案されている。
来の方法では、初期充電及びエージングを電池を封口し
ない状態でドライエアー中で行う必要があるため、やは
り工程が複雑化するという課題が残り、しかも電解液中
の揮発しやすい成分が蒸発することにより電解液の組成
変化が生じるという課題をも有している。これらの課題
に対しては、たとえ開口部を仮封止したとしても、完全
に密閉することは困難なので、上記課題は解決できな
い。
であって、簡単な工程で電池のガス抜きを行うことがで
き、しかも電池の信頼性等を低下させることなく、電池
容量の増大とサイクル特性等の電池特性の向上とを図る
ことができる電池の製造方法の提供を目的とする。
に、本発明のうちで請求項1記載の発明は、発電要素を
収納するための収納空間と、この収納空間と連通され初
期充電時のガスを貯める予備空間とを備えたハウジング
を予め準備しておき、このハウジングの開口部から上記
発電要素を上記収納空間内に収納した後、上記開口部を
封口する第1ステップと、上記発電要素の初期充電と、
エージングとを行った後、上記収納空間内のガスを上記
予備空間に貯める第2ステップと、上記収納空間と上記
予備空間との連通部を遮断した後、上記予備空間を上記
収納空間から切除する第3ステップとを有することを特
徴とする。
ジングを行っているので、電極間に存在するガスが円滑
に排出される。したがって、電池の内部抵抗の増大等に
起因する電池容量の減少やサイクル特性等の電池特性の
低下を抑制することができる。また、第2ステップで予
備空間にガスを貯めた後、第3ステップで予備空間を収
納空間から切除しているので、収納空間(電池作製後に
おいては電池の内部空間)からもガスが円滑に排出され
る。したがって、電池の容積増加や変形が抑制されるの
で、体積当たりの電池容量が低下したり、電池としての
機能が失われたりすることがない。
たり、電池の初期充電及びエージングを封口しない状態
でドライエアー中で行ったりする必要がないので、電池
の製造工程が簡素化され、しかも再封口による封口部の
信頼性等の低下を防止できる。加えて、第1ステップで
ハウジングの開口部を封口した後は、ハウジング内とハ
ウジング外とが常に遮断されている。したがって、電解
液中の揮発しやすい成分が蒸発することによる電解液の
組成変化が起こらないので、電池特性が低下するのを防
止することができる。
吸収するためにハウジング内に電解液を多めに入れてお
きたい場合や、電極やセパレータへの電解液含浸を速く
効果的に行いたい場合等に、過剰の電解液をハウジング
内に入れることができる。なぜならば、ハウジングには
予備空間が設けられているので、最終的に不要な電解液
はガスと同様に予備空間に貯めて、ガスと共に除去する
ことが可能となるからである。この結果、製造工程の更
なる簡素化等を図ることができる。
は、ハウジングの予備空間を上にした状態で放置する方
法や、ハウジングの収納空間を加圧する方法等が例示さ
れる。
のうちで請求項2記載の発明は、発電要素を収納するた
めの収納空間と、この収納空間と連通され初期充電時の
ガスを貯める予備空間とを備えたハウジングを予め準備
しておき、このハウジングの開口部から上記発電要素を
上記収納空間内に収納した後、上記開口部を封口する第
1ステップと、上記発電要素の初期充電と、エージング
とを行った後、上記予備空間と外部とを連通状態にし
て、上記収納空間内のガスを外部に排出する第2ステッ
プと、上記収納空間と上記予備空間との連通部を遮断し
た後、上記予備空間を上記収納空間から切除する第3ス
テップとを有することを特徴とする。
止できるという効果を除いて、請求項1の発明と同様の
効果が発揮される。但し、本方法であれば、ガスを除去
する際、予備空間を介して外部空間と収納空間とが連通
状態にあるため、請求項1の発明の如く予備空間にガス
が完全に収納されている必要はない。したがって、請求
項1の発明に比べて、予備空間を小さくすることができ
るという利点がある。
な効果を奏するが、請求項1の発明であれば封止状態を
保ったまま電池を作製できるという利点(即ち、電解液
の組成変化を防止できるという利点)があるため、電池
の特性向上を図るという点では請求項1の方法で電池を
製造するのが好ましい。
たは2記載の発明において、ハウジングは、少なくとも
1以上の樹脂層と、少なくとも1以上の金属層とを有す
る樹脂/金属積層体からなることを特徴とする。このよ
うに、ハウジングとして樹脂/金属積層体を用いれば、
金属層の存在により水分等が電池内に進入するのを抑制
でき、且つ樹脂層の存在により熱溶着等の方法によって
電池を容易に封止することができ、しかも予備空間を収
納空間から容易に切除することができる。
2または3記載の発明において、電池が非水電解質二次
電池であることを特徴とする。また、請求項5記載の発
明は、請求項1、2、3または4記載の発明において、
発電要素は、炭素材料からなる負極と、リチウム含有複
合酸化物から成る正極と、非水電解質とを含むことを特
徴とする。また、請求項6記載の発明は、請求項5記載
の発明において、リチウム含有複合酸化物は、LiCo
O2 、LiNiO2 、LiMn2 O4 及びこれらの複合
体からなる群から選択されることを特徴とする。また、
請求項7記載の発明は、請求項5記載の発明において、
非水電解質が高分子電解質を含むことを特徴とする。
づいて、以下に説明する。図1は本発明の製造方法によ
り作製した電池の正面図、図2は発電要素の正面図、図
3は図2のA−A線矢視断面図であり、これら図1〜図
3に示すように、本発明の製造方法により作製した電池
は、LiCoO2 からなる正極1と、グラファイトから
なる負極2と、これら両電極を離間するセパレータ3と
からなる発電要素17、及び、外装体16等からなる。
上記正極1及び上記負極2は、ポリエチレン多孔質膜か
らなるセパレータ3を介して配置されており、正極1は
正極集電端子4に、また負極2は負極集電端子5に接続
され、電池内部で生じた化学エネルギーを電気エネルギ
ーとして外部へ取り出し得るようになっている。
に、幅L1 が50mm、長さL2 が95mmとなるよう
に構成されており、また、発電要素17の大きさは、図
2及び図3に示すように、幅L3 が38mm、長さL4
が76mm、厚さL5 が200μmとなるように構成さ
れている。また、上記外装体16は、ポリプロピレン/
アルミニウム/ポリプロピレンの三層構造からなり、厚
みは110μmとなるように構成されている。
した。先ず、図4に示すように、収納空間7とこの収納
空間7に連通する予備空間8とを有し、且つポリプロピ
レン/アルミニウム/ポリプロピレンの三層構造からな
る袋状のハウジング6(幅L6 が50mm、長さL7 が
145mm、周囲封止幅L8 が5mm)を用意した後、
図5に示すように、上記発電要素17をハウジング6の
収納空間7内に挿入した。この際、ハウジング6の開口
部6aから両集電端子4・5が突出するように発電要素
17を配置した。次に、エチレンカーボネートとジエチ
ルカーボネートとが体積比で1:1の割合で混合された
混合溶媒に、溶質であるLiPF6 が1M(モル/リッ
トル)の割合で溶解された電解液をハウジング6内に注
入した。
の開口部6aを熱溶着して(融着幅L9 が10mm)、
ハウジング6を封止した。この後、上記発電要素17
を、1Cの電流で10分間充電した後、予備空間8側を
上にした状態で室温で15時間エージングした。しかる
後、収納空間7を加圧した状態で、図7に示すように、
収納空間7と予備空間8との間を熱溶着して(融着幅L
10が10mm)、収納空間7と予備空間8との連通部を
遮断した。最後に、予備空間8を切除して、図1に示す
電池を作製した。
8〜図13に基づいて、以下に説明する。尚、上記第1
の形態と同一の機能を有する部材については、同一の番
号を付して、その説明を省略する。先ず、図8に示すよ
うな、収納空間(幅L11が50mm、長さL12が95m
m)7と、この収納空間7の上部(開口部6aと反対
側)から上方へ部分的に突出した予備空間8(幅L13が
20mm、長さL14が55mm)とからなる袋状のハウ
ジング6を用意する。次に、図9に示すように、前記第
1の形態と同様にして、ハウジング6内に発電要素17
を挿入した後、ハウジング6内に前記第1の形態と同一
の電解液を注入し、更に、図10に示すように、開口部
6aを熱溶着により封止した。
池の充電とエージングとを行った。この後、図11に示
すように、予備空間8の上端を切断して孔8aを形成し
た後、収納空間7を加圧してガスを収納空間7から排出
した。しかる後、図12に示すように、収納空間7と予
備空間8との間を第1の形態と同一の条件で熱溶着し
て、収納空間7と予備空間8との連通部を遮断した。最
後に、予備空間8を切除して、図13に示す電池(幅L
15が50mm、長さL16が95mm)を作製した。
記ポリプロピレンに限定されるものではなく、例えば、
ポリエチレン等のポリオレフィン系高分子、ポリエチレ
ンテレフタラート等のポリエステル系高分子、ポリフッ
化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン等のポリビニリデン
系高分子、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン7等の
ポリアミド系高分子等が挙げられる。また、ハウジング
6の金属層としては上記アルミニウムに限定するもので
はなく、例えば、ニッケル、銅あるいはアルミニウム合
金、ニッケル合金、銅合金が挙げられる。
μm以下、好ましくは5μm以上100μm以下である
ことが望ましく、金属層の厚さは、0.1μm以上20
0μm以下、好ましくは1μm以上50μm以下である
ことが望ましい。これは、金属層や樹脂層の厚みが余り
に小さくなると、酸素透過性が高くなるため電池特性が
低下する等の問題が生じる一方、樹脂層の厚みが余りに
大きくなると加工性が低下する等の問題が生じ、金属層
の厚みが余りに大きくなると電池が重くなったり電池の
柔軟性に欠ける等の問題が生じるからである。これらの
ことから、樹脂/金属積層体全体の厚みは、2μm以上
1mm以下、好ましくは10μm以上200μm以下で
あるのが望ましい。
くと樹脂層/金属層/樹脂層の三層構造が望ましいが、
これに限定されるものではなく、樹脂層と金属層との2
層構造あるいは4層構造等であっても良い。加えて、本
発明における予備空間8の大きさ及び形状は、上記実施
の態様1及び2に示すものに限定されるものではなく、
その電池において発生するガスを収容しうる大きさであ
れば良い。例えば、図14に示すように、収納空間7に
並設される予備空間8であっても良いし、また図15に
示すように、収納空間7の上部から側方に部分的に突出
する形状の予備空間8であっても良い。但し、ハウジン
グ6の材料コストの面からは、出来るだけ小さく予備空
間8を形成することが好ましい。
ス抜きを行う回数と同じ数だけ設けても良い。例えば、
ガス抜きを行う回数が2回であれば、図16に示すよう
に、収納空間7の上部から上方と側方とに部分的に突出
する形状の予備空間8・8を設ければ良い。
18に示すようなもの(ハウジング6の中央部で封止す
る構造のもの)を用いれば、両端の封止部が不要となる
ので、電池の全面積に対する封止部の面積が減少する。
したがって、体積当たりのエネルギー密度が高くなると
いう利点がある。加えて、正極材料としては上記LiC
oO2 に限定するものではなく、例えば、LiNi
O2 、LiMn2 O4 、或いはこれらの複合体等であっ
ても良く、また負極材料としてはグラファイトに限定す
るものではなく、その他の炭素材料等であっても良い。
尚、樹脂層と金属層とを接着する際には、例えば変性樹
脂、接着剤等が用いられ、また、収納空間7と予備空間
8との連通部を遮断する方法としては、上記熱溶着の他
に、高周波誘導加熱等が挙げられる。
1で示した方法により作製した電池を用いた。このよう
にして作製した電池を、以下、本発明電池A1と称す
る。
記実施の形態2で示した方法により作製した電池を用い
た。このようにして作製した電池を、以下、本発明電池
A2と称する。
示すものを用いる他は、上記実施例1と同様にして電池
を作製した。このようにして作製した電池を、以下、本
発明電池A3と称する。
示すものを用いる他は、上記実施例2と同様にして電池
を作製した。このようにして作製した電池を、以下、本
発明電池A4と称する。
び図18に示すもの(幅L17が40mm、長さL 18が1
45mm)を用いる他は、上記実施例1と同様にして電
池を作製した。このようにして作製した電池を、以下、
本発明電池A5と称する。
ン微多孔膜の代わりに、高分子電解質膜を用いる他は、
上記実施例1と同様にして電池を作製した。尚、上記高
分子電解質膜は、ポリエチレングリコールジアクリレー
トと電解液との混合物を光重合することにより得た。こ
のようにして作製した電池を、以下、本発明電池A6と
称する。
ン微多孔膜の代わりに、高分子電解質膜を用いる他は、
上記実施例1と同様にして電池を作製した。尚、上記高
分子電解質膜は、ポリエチレングリコールジアクリレー
トと電解液との混合物をポリエチレン微多孔膜に含浸し
た後、光重合することにより得た。このようにして作製
した電池を、以下、本発明電池A7と称する。
ン微多孔膜の代わりに、高分子電解質膜を用いる他は、
上記実施例5と同様にして電池を作製した。尚、上記高
分子電解質膜の作製は上記実施例7と同様の方法で行っ
た。このようにして作製した電池を、以下、本発明電池
A8と称する。
グ6(幅L19が50mm、長さL20が95mmであっ
て、予備空間が存在しない)に、図20に示すように、
ハウジング6の開口部6aから発電要素17(上記実施
例1と同一の構成)を挿入する。次に、前記第1の形態
と同一の電解液をハウジング6内に注入し、更に開口部
6aを熱溶着(溶着幅は上記実施例1と同一)により封
止した。次いで、前記第1の形態と同一の条件で電池の
充電とエージングとを行うことにより、電池を作製し
た。このようにして作製した電池を、以下、比較電池X
1と称する。
ン微多孔膜の代わりに、高分子電解質膜を用いる他は、
上記比較例1と同様にして電池を作製した。尚、上記高
分子電解質膜の作製は上記実施例6と同様の方法で行っ
た。このようにして作製した電池を、以下、比較電池X
2と称する。
ン微多孔膜の代わりに、高分子電解質膜を用いる他は、
上記比較例1と同様にして電池を作製した。尚、上記高
分子電解質膜の製造は上記実施例7と同様の方法で行っ
た。このようにして作製した電池を、以下、比較電池X
3と称する。
較電池X1〜X3において、電池の膨れ、電池の内部抵
抗、及び初期容量に対する200サイクル後の容量の割
合を調べたので、それらの結果を表1に示す。尚、充放
電サイクル条件は、1Cの電流値で充電終止電圧が4.
20Vになるまで充電(室温)した後、1Cの電流値で
放電終止電圧が2.75Vになるまで放電(室温)する
という条件である。
〜A8では電池の膨れは無かったのに対して、比較電池
X1〜X3では電池の膨れが生じていることが認められ
る。また、本発明電池A1〜A8では電池の内部抵抗が
170mΩ以下と低くなっているのに対して、比較電池
X1〜X3では電池の内部抵抗が180mΩ以上と高く
なっていることが認められる。更に、本発明電池A1〜
A8では初期容量に対する200サイクル後の容量の割
合が65%以上と高くなっているのに対して、比較電池
X1〜X3では初期容量に対する200サイクル後の容
量の割合が50%以下と低くなっていることが認められ
る。
簡単な工程で電池のガス抜きを行うことができ、しかも
電池の信頼性等を低下させることなく、電池容量の増大
とサイクル特性等の電池特性の向上とを図ることができ
るという優れた効果を奏する。
た電池の正面図である。
要素の正面図である。
ジングの正面図である。
示す正面図である。
示す正面図である。
示す正面図である。
ジングの正面図である。
示す正面図である。
を示す正面図である。
を示す正面図である。
を示す正面図である。
した電池の正面図である。
るハウジングの正面図である。
るハウジングの正面図である。
るハウジングの正面図である。
るハウジングの正面図である。
す正面図である。
す正面図である。
電池の正面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 発電要素を収納するための収納空間と、
この収納空間と連通され初期充電時のガスを貯める予備
空間とを備えたハウジングを予め準備しておき、このハ
ウジングの開口部から上記発電要素を上記収納空間内に
収納した後、上記開口部を封口する第1ステップと、 上記発電要素の初期充電と、エージングとを行った後、
上記収納空間内のガスを上記予備空間に貯める第2ステ
ップと、 上記収納空間と上記予備空間との連通部を遮断した後、
上記予備空間を上記収納空間から切除する第3ステップ
と、 を有することを特徴とする電池の製造方法。 - 【請求項2】 発電要素を収納するための収納空間と、
この収納空間と連通され初期充電時のガスを貯める予備
空間とを備えたハウジングを予め準備しておき、このハ
ウジングの開口部から上記発電要素を上記収納空間内に
収納した後、上記開口部を封口する第1ステップと、 上記発電要素の初期充電と、エージングとを行った後、
上記予備空間と外部とを連通状態にして、上記収納空間
内のガスを外部に排出する第2ステップと、 上記収納空間と上記予備空間との連通部を遮断した後、
上記予備空間を上記収納空間から切除する第3ステップ
と、 を有することを特徴とする電池の製造方法。 - 【請求項3】 前記ハウジングは、少なくとも1以上の
樹脂層と、少なくとも1以上の金属層とを有する樹脂/
金属積層体からなる請求項1または2記載の電池の製造
方法。 - 【請求項4】 前記電池が非水電解質二次電池である請
求項1、2または3記載の電池の製造方法。 - 【請求項5】 前記発電要素は、炭素材料からなる負極
と、リチウム含有複合酸化物から成る正極と、非水電解
質とを含む請求項1、2、3または4記載の電池の製造
方法。 - 【請求項6】 前記リチウム含有複合酸化物は、LiC
oO2 、LiNiO 2 、LiMn2 O4 及びこれらの複
合体からなる群から選択される請求項5記載の電池の製
造方法。 - 【請求項7】 前記非水電解質が高分子電解質を含む請
求項5記載の電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11944397A JP3717632B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 電池の製造方法 |
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JP11944397A JP3717632B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 電池の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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