KR100795651B1

KR100795651B1 - 밀폐형 전지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100795651B1
Application number: KR1020010059685A
Authority: KR
Inventors: 다키모토기요히데; 하나후사히로시
Original assignee: 엔이씨 도킨 도치기 가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2008-01-21
Also published as: JP2002100329A; CN1310346C; KR20020024806A; JP3615699B2; TW518777B; CN1350337A

Abstract

본 발명은 전용 주액구(注液口)를 형성하지 않고 전해액을 주액하여 밀폐형 전지를 제작한 것으로, 전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹어 용접에 의해 입구를 밀봉한 전지에 있어서, 뚜껑체의 주위와 전지캔의 개구부와의 회합부의 입구를 밀봉할 때에, 일부를 남겨 간극부를 형성하고, 간극부에서 전해액의 주액 후에 간극부의 입구를 밀봉하는 밀폐형 전지이다.

Description

밀폐형 전지 및 그 제조방법{Sealed battery and method for manufacturing the same}

도1은 본 발명의 밀폐형 전지의 제조공정을 설명하는 도면,

도2는 간극부의 형성 부분의 일례를 설명하는 도면,

도3은 압력의 변화에 따라 주액하는 주액 장치를 이용한 주액의 방법을 설명하는 도면,

도4는 다른 전해액의 주액 장치의 예를 도시하는 도면,

도5는 압력변화에 의한 전해액의 주액장치의 주액실내의 감압 속도와 감압도의 일례를 설명하는 도면으로, 종축에 압력을 횡축에 경과시간을 도시하고,

도6은 전해액의 주액조를 설명하는 사시도,

도7은 단위 주액조의 일례를 설명하는 도면,

도8은 실시예의 전지의 간극부를 형성하는 부분을 설명하는 도면,

도9는 종래의 밀폐형 전지의 조립 공정을 설명하는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밀폐형 전지 2 : 전지캔

3 : 도전 접속단자 4 : 뚜껑체

5 : 레이저 6 : 입구 밀봉부

7 : 전해액 주액 헤드 8 : 전해액

9 : 전해액 주액구 10 : 입구 밀봉 조각

11 : 간극부 21 : 전해액 주액장치

22 : 단위 주액조 23 : 주액조

24 : 주액실 25 : 압력 조정수단

26 : 배기수단 27 : 대기 개방 밸브

28 : 분위기 기체 공급수단 29 : 분위기 기체 공급밸브

30 : 가압수단 31 : 칸막이 판

32 : 바닥부 33 : 측벽면

34 : 회합부 35 : 오목부

본 발명은 전지캔의 개구부에 얹은 뚜껑체를 용접에 의해 입구를 밀봉한 밀폐형 전지에 관한 것으로, 특히 전해액의 주액에 특징을 가지는 밀폐형 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

밀폐형 전지에 있어서는, 전지캔의 개구부에 개스켓(gasket)을 통해 뚜껑체를 장착하여 전지캔과 일체로 코킹하여 입구를 밀봉한 전지, 혹은 전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹은 후에 레이저 용접 등의 방법에 의해 입구를 밀봉한 밀폐형 전지가 알려져 있다.

소형의 전자기기 등의 전원으로서 이용되는 밀폐형 전지는 전지 수납 공간을 유효하게 이용하는 것이 가능한 각형의 밀폐형 전지가 폭넓게 이용되고 있다.

예컨대, 소형 전자 기기용의 각형 리튬 이온 전지는 양극 집전체 및 음극 집전체에 각각 활물질을 도포하여 제조한 양극 전극 및 음극 전극을 세퍼레이터를 개재시켜 적층한 것을 감은 전지요소를, 전지캔내에 수납한 후에 전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹어 입구를 밀봉하고, 뚜껑체 또는 전지캔에 설치한 전해액 주액구로부터 전해액을 주액한 후에, 전해액 주액구에 입구를 밀봉하는 조각을 형성하여 입구를 밀봉하는 조각과 주액구의 벽면 사이를 용접에 의해 봉하고 있다.

도9(A)에 도시하는 바와같이, 전지캔(2)내에 전지요소를 수납하고, 전지캔(2)의 상부의 개구부에 전해액 주액구(9), 외부 전극 인출 단자(3) 및 전지내부의 압력상승시에 전지의 파열 등을 방지하는 압력 개방 밸브 등을 가진 뚜껑체(4)를 레이저(5)의 조사에 의한 용접 등의 방법에 의해 부착한 후에, 도9(B)에 도시하는 바와같이, 뚜껑체(4)에 형성한 전해액 주액구(9)에 전해액 주액 장치의 주액 노즐(7)을 기밀하게 유지하여 부착하고, 전지캔 내부의 공기를 소정의 감압도까지 배기시킨 후에, 주액 노즐(7)로부터 소정량의 전해액(8)을 주액하고 있다.

이어서, 도9(C)에 도시하는 바와같이, 전해액 주액구(9)에 입구를 밀봉하는 조각(10)을 부착하여 레이저(5)에 의한 용접을 행하여 전해액 주액구의 입구를 밀봉하고 있다.

그런데, 이러한 밀폐형 전지에 있어서는 전해액 주액구의 입구를 밀봉하기 위해, 전해액 주액구에 판상, 막대상, 구상 등의 각종 형상의 입구를 밀봉하는 조각을 장착하는 공정이 필수 불가결했다. 또한, 입구를 밀봉하는 조각이 주액구에 정확하게 장착되어 있지 않으면 입구를 밀봉하는 것이 불량으로 되는 문제점이 있었다. 그래서, 입구를 밀봉하는 조각을 임시 고정하거나, 혹은 입구를 밀봉할시에 조사하는 레이저의 조사 방향을 조절하는 등의 방법이 제안되어 있지만, 입구를 밀봉하는 조각을 사용하여 입구를 밀봉함으로써 생기는 문제점을 해결하는 것은 없었다. 특히, 소형 전지에 있어서는 전해액 주액구도 작고, 입구를 밀봉하는 조각도 작게 되는데, 핀상, 구상 등의 작은 입구를 밀봉하는 조각의 자동반송에 있어서는, 반송불량이 생기기 쉽고, 입구를 밀봉하는 조각이 전해액 주액구에 정확히 장착되었는지 여부를 확인하는 공정도 필요했다.

또한, 전지의 제조시에 전지캔 내에 발전요소 등을 수납한 후에, 전해액을 충전하고, 이어서 외부 접속단자 등을 부착한 뚜껑체를 전지캔의 개구부에 얹어 레이저 용접에 의해 입구를 밀봉하는 방법도 생각할 수 있는데, 현실에서는 이러한 방법은 행해지지 않았다. 이는 전지캔의 개구부의 전면을 레이저 용접에 의해 입구를 밀봉했을 시는 대량의 열에 의해 전해액의 열화를 생각할 수 있고, 또한 부착한 전해액에 의한 핀 홀의 발생 위험, 뚜껑체가 정해진 위치에 얹어지지 않은 경우에는 레이저가 전지캔 내부에 조사되고, 전해액으로서 가연성의 물질을 이용한 경우에는 화재 발생의 위험 등이 있는 등의 이유에 의한 것이었다.

본 발명은 밀폐형 전지에의 전해액의 주액을, 뚜껑체 또는 전지캔에 전해액 주액구를 형성하지 않고, 주액하여 입구를 밀봉한 전지를 제공하는 것을 과제로 하는 것으로, 주액구에의 입구를 밀봉하는 조각의 장착, 장착의 확인, 입구를 밀봉하는 조각의 용접에 의한 입구를 밀봉하는 공정 등의 일련의 공정이 불필요한 밀폐형 전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

본 발명은 전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹어 용접에 의해 입구를 밀봉하는 밀폐형 전지에 있어서, 뚜껑체의 주위와 전지캔의 개구부와의 회합부 이외에는 입구 밀봉부를 가지지 않는 밀폐형 전지이다.

또한, 전해액으로서 비수계(非水系) 전해액을 이용한 상기의 밀폐형 전지이다.

또한, 전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹어 용접에 의해 입구를 밀봉하는 밀폐형 전지에 있어서, 뚜껑체의 주위와 전지캔의 개구부와의 회합부에 간극부를 일부 남겨 입구를 밀봉한 후에, 간극부에서 전해액의 주액 후에 간극부의 입구를 밀봉하는 밀폐형 전지이다.

전지캔의 개구부에 얹는 뚜껑체는 전지캔의 개구부에 얹는 경우에 전지캔의 내벽면과의 사이에 특정한 부분에서 간극이 형성되는 밀폐형 전지이다.

또한, 전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹어 용접에 의해 입구를 밀봉한 밀폐형 전지의 제조방법에 있어서, 전지캔내에 전지요소를 수납한 후에, 전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹고, 뚜껑체와 전지캔의 개구부와의 회합부에 간극부를 남겨 용접에 의해 입구를 밀봉한 후에, 간극부에서 전해액을 주액하고, 이어서 간극부를 용접에 의해 입구를 밀봉하는 밀폐형 전지의 제조방법이다.

전해액의 주액이 간극부를 바닥부에 위치시켜 수용함과 동시에 주액해야 할 전해액을 넣은 주액조를 내부에 형성한 주액실내에 있어서, 주액실내의 압력을 대기압 이하로 적어도 1회 감압한 후에, 대기압 또는 대기압 이상의 압력으로 유지함으로써 행한 상기 밀폐형 전지의 제조방법이다.

본 발명은 전지캔의 개구부에 장착하는 뚜껑체로서, 뚜껑체의 특정한 곳에 전지캔의 내벽면과 뚜껑체와의 사이에 간극부가 형성되는 것을 이용함으로써, 간극부를 남겨 전지캔과 뚜껑체를 레이저 용접 등의 방법에 의해 입구를 밀봉한 후에, 입구를 밀봉하지 않은 간극부로부터 전해액을 주액하고, 그 후에 간극부의 입구를 밀봉함으로써 밀폐형 전지를 제조한 것이다.

그리고, 본 발명에 의해, 전지캔의 개구부와 뚜껑체와의 회합부 이외에는 주액 후에 레이저 용접에 의해 입구를 밀봉한 전해액 주액구를 비롯한 입구 밀봉부를 가지지 않는 밀폐형 전지를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 밀폐형 전지는 뚜껑체, 혹은 전지캔에 전용 전해액 주액구를 형성하여 입구를 밀봉하는 조각을 장착하여, 입구를 밀봉하는 공정이 필요 없다는 특징도 가지고 있다.

이하에 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도1은 본 발명의 밀폐형 전지의 제조공정을 설명하는 도면이다.

도1(A)에 사시도를 도시하는 바와같이, 본 발명의 밀폐형 전지(1)는 전지요소를 수납한 전지캔(2)의 개구부에 절연성 부재를 통하여 도전 접속단자(3)를 부착 한 뚜껑체(4)를 얹고, 전지캔과 뚜껑체와의 회합부에 레이저(5)를 조사하여 입구 밀봉부(6)를 형성할 때, 전지캔의 벽면과 뚜껑체와의 사이에 간극부를 가지는 부분을 형성하고, 간극 부분에는 레이저를 조사하지 않고 간극부(11)로 한다.

이어서, 도1(B)에 도시하는 바와같이, 간극부(11)에 전해액 주액 헤드(7)를 부착하여 전해액(8)을 주입한다. 전해액 주액 헤드(7)에는 감압 장치를 결합하고, 전지캔내의 기체를 흡인 제거한 후에, 전해액을 주액하는 것이 바람직하고, 전지캔 내부에 수납한 전지요소의 세부(細部)로의 빠른 전해액의 충전이 가능해진다.

도1(C)에 도시하는 바와같이, 전해액 주액후에 레이저(5)를 간극부(11)에 조사하여 밀폐형 전지의 입구 밀봉을 완료한다.

본 발명의 밀폐형 전지에 있어서는 전지캔과 뚜껑체와의 사이에 항상 일정한 범위로 간극이 형성되도록, 전지캔, 또는 뚜껑체를 가공하는 것이 바람직하고, 특히 뚜껑체의 일부에 전지캔의 개구부에 얹은 경우에 간극부가 형성되도록 폭 등이 작은 부분을 형성하여, 간극부를 형성하는 것이 바람직하다.

도2는 간극부의 형성 부분의 일례를 설명하는 도면이다.

도2(A) 내지 (D)는 평면도이고, 전지캔의 내벽면에서 형성되는 공간보다 뚜껑체의 크기를 부분적으로 작게 한 것으로, 전지캔과 뚜껑체의 회합부에는 항상 같은 위치에 간극이 형성되기 때문에, 그 부분을 간극부(11)로 할 수 있다. 이러한 뚜껑체는 뚜껑체를 금속 가공에 의해 제조할 때에 소정의 금형을 이용함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 간극의 형성부는 어느 부분이라도 되지만, 항상 같은 곳에 간극이 형성되어, 그 부분을 간극부로 하는 것이 바람직하다.

또한, 간극의 크기(폭)는 10∼150㎛로 하는 것이 바람직하고, 간극의 크기가 10㎛보다 작으면, 간극부에서의 전해액의 주액에 시간을 요하게 되므로 바람직하지 않고, 한편, 150㎛보다 큰 경우에는 레이저에 의해 입구를 밀봉할시에 입구 밀봉부에 필 홀이 생기는 등의 용접 불량이 일어나기 쉬워진다는 문제점이 있다.

간극부의 크기, 즉 폭을 크게 하면, 전해액의 주액 속도는 빠르게 되므로 제조시간을 단축할 수 있으므로 유리하지만, 레이저 용접에 의해 입구를 밀봉한 경우에는, 핀 홀이 생기는 등의 문제가 발생할 가능성이 있으므로, 그와 같은 경우에는 전지캔의 간극부를 압압하는 등의 방법에 의해 간극부의 크기를 작게 한 후에, 레이저 용접을 행하거나, 혹은 전지캔의 간극부를 압압한 상태에서 레이저 용접을 행함으로써 입구 밀봉부의 특성을 양호한 것으로 할 수 있다.

또한, 간극부의 길이도 전해액의 주액속도에 영향을 주기 때문에, 간극부의 길이는 전해액의 주액속도의 관점에서는 긴 쪽이 바람직하지만, 주액한 전지의 취급시의 전해액의 누설, 혹은 주액후에 입구 밀봉부분이 길어진다는 문제점이 있으므로, 길이는 3 내지 10mm로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전지에 있어서 전해액의 주액은 전지캔의 내벽면과 뚜껑체의 사이의 간극부에 의해 형성되는 간극에 전해액 주액 헤드를 장착하고, 전지캔내를 감압한 후에 행할 수 있다.

또한, 전해액의 주액은 본 출원인이 특원 2000-305865호(한국공개번호 2001-40224)로서 제안하고 있는 전해액중에 개구부를 위치시켜, 시스템내의 압력을 변화시킴에 의한 주액 장치를 이용하여 주액하는 것이 바람직하다. 종래의 주액 헤드를 장착하는 방법으로는 간극부의 형상에 따라 주액 헤드를 준비하는 것이 필요하지만, 이 방법에서는 전해액을 주액하는 간극의 위치를 전해액의 액면하에 설정할 수 있으면, 간극부의 형상 등에 의존하지 않고 전해액의 주액이 가능하다.

도3에 압력의 변화에 의해 주액하는 주액 장치를 이용한 주액의 방법을 설명한다. 전해액 주액장치(21)는 복수의 단위 주액조(22)를 가지는 주액조(23)를 내부에 형성한 주액실(24)을 가지고, 주액실(24)에는 주액실내의 압력을 임의로 조정 가능한 압력 조정수단(25)이 결합되어 있다. 압력 조정수단(25)은 주액실(24)내의 압력을 대기압 이하의 압력으로 감압할 수 있는 배기수단(26), 대기 개방 밸브(27)를 가지고 있다.

일부에 간극부(11)를 남긴 전지캔(2)의 복수개를, 간극부(11)를 바닥부로 하고, 전해액(9)을 넣은 주액조(23)에 형성한 단위 주액조(22)에 수용한 후에, 주액실(24)내의 압력을 압력 조정수단(25)의 배기수단(26)을 작동시켜 주액실(24)내의 압력을 감압하여 소정시간 유지한다.

이어서, 대기 개방 밸브(27)를 개방하고, 주액실(24)내의 압력을 대기압으로 하여 소정시간 유지한 후에, 다시 주액실(24)내의 압력을 압력 조정수단(25)의 배기수단(26)을 작동시켜 주액실(24)내의 압력을 감압한 후에, 대기 개방 밸브(27)를 개방하고 주액실(24)내의 압력을 대기압으로 하여 미리 정해진 시간 유지한다.

이와 같이, 주액실(24)내의 압력을 변동시킴으로써, 감압된 전지캔(2)내에 간극부(11)로부터 전해액이 주액된다. 전해액이 주액된 후에, 주액실내로부터 전지캔을 인출한다.

간극부에 형성되는 간극은 충분히 작은 것이므로, 주액조로부터 전지캔을 인출했을 시에 간극부에서는 전해액이 낙하하지 않는다.

이어서, 전해액이 부착된 간극부의 주변을 유기용제로 세정하고, 간극부를 레이저 용접에 의해 입구를 밀봉하는 처리를 행할 수 있다. 세정에 사용하는 유기용제로는 전해액 중에 혼입해도 악영향을 미치지 않는 것으로서, 휘발 속도가 빠른 것이 바람직하고, 구체적으로는 탄산 디에틸을 들 수 있다. 또한, 이들 유기용매에는 특히 수분의 함유량이 적은 것을 이용하는 것이 바람직하다.

주액실내의 감압 정도 및 감압하에서의 유지 시간은 주액하는 전해액의 특성 등에 따라 고려하는 것이 바람직하고, 휘발성이 큰 액체가 포함되어 있고, 감압에 의해 혼합비가 변화하는 경우에는 감압 상태에서의 유지시간은 단시간으로 하는 것이 바람직하다.

주액실내의 감압과 대기압으로 개방하여 대기압하로 유지하는 회수는 적어도 2회 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 다수회의 감압을 행하는 경우에는 제2회째 이후의 감압도를 제1회째의 압력보다 낮게 설정해도 되고, 감압속도에 있어서도 제1회째보다 크게 해도 되고, 이에 따라 주액 속도를 높일 수 있다.

또한, 대기압하에서의 유지는 최종적으로 장치내를 대기압으로 하여 주액후의 용기를 인출할 필요로 행하는 것으로, 대기압에 한정되지 않고 임의의 압력하로 유지한 후에, 대기압으로 되돌려 인출하는 등의 다단계로 압력을 변경하는 방법을 채용해도 된다.

또한, 도4에 다른 전해액의 주액 장치의 예를 도시한다.

도4(A)에 도시하는 전해액 주액장치(21)는 복수의 단위 주액조(22)로 이루어지는 주액조(23)를 내부에 가지는 주액실(24)을 가지고, 주액실(24)에는 주액실내의 압력을 임의로 조정 가능한 압력 조정수단(25)이 결합되어 있다. 압력 조정수단(25)은 주액실(24)내의 압력을 대기압 이하의 압력으로 감압할 수 있는 배기수단(26), 분위기 기체 공급수단(28)을 가지고 있고, 간극부(11)를 남겨 밀폐한 전지캔(2)을, 간극부(11)를 바닥부에 위치시키고, 전해액(9)을 넣은 다수의 단위 주액조(22)를 가지는 주액조(23)내에 수용한 후에, 주액실(24)내의 압력을 압력 조정수단(25)의 배기수단(26)을 작동시켜 주액실(24)내의 압력을 감압하고, 미리 정해진 시간 유지한 후에, 분위기 기체 공급밸브(29)를 개방하고, 주액실(24)내에 소정의 분위기 기체를 공급하여 소정시간 유지한 후에, 분위기 기체 공급밸브(29)를 닫는다.

또한, 주액실(24)내의 압력을 압력 조정수단(25)의 배기수단(26)을 작동시켜 주액실(24)내의 압력을 감압한 후에, 분위기 기체 공급밸브(29)를 개방한다. 이에 따라 주액실(24)내에 분위기 기체를 공급하여 소정 시간 유지함으로써, 감압된 전지캔내에 전해액이 주액된다. 이어서, 대기 개방밸브(27)를 열어 분위기 기체를 공기로 치환한 후에, 주액실내로부터 간극부를 상부로 향한 상태에서 전지캔을 인출한 후에 입구를 밀봉하는 처리를 행할 수 있다.

이러한 전해액 주액장치를 이용함으로써, 분위기 기체 공급수단으로부터 질소, 헬륨, 이산화탄소 등의 기체를 공급하여 이들 기체의 분위기를 형성할 수 있으 므로, 용기내를 이들 기체의 분위기로 채우는 것이 가능해지고, 액체가 공기와 접촉함에 따른 문제점을 해결할 수 있다.

특히, 헬륨 등의 누설 검지에 사용할 수 있는 특수 기체를 이용하면, 이들 기체의 충전 공정을 형성하지 않고, 전지의 입구를 밀봉한후에 누설 검지를 행하는 것이 가능해진다.

또한, 도4(B)에 도시하는 전해액 주액장치(21)는 복수의 단위 주액조(22)를 가지는 주액조(23)를 내부에 가진 주액실(24)을 가지고, 주액실(24)에는 주액실내의 압력을 임의로 조정 가능한 압력조정수단(25)이 결합되어 있다. 압력조정수단(25)은 주액실(24)내의 압력을 대기압 이하의 압력으로 감압할 수 있는 배기수단(26), 가압수단(30)을 가지고 있고, 간극부(11)를 남겨 밀폐한 전지캔(2)을 간극부(11)를 바닥부에 위치시켜, 전해액(9)을 넣은 단위 주액조(22)내에 수용한 후에, 주액실(24)내의 압력을 압력조정수단(25)의 배기수단(26)을 작동시켜 주액실(24)내의 압력을 감압하여 미리 정해진 시간 유지한 후에, 가압수단(30)에 의해 주액실내의 압력을 대기압 이상으로 유지하여 미리 정해진 시간 유지함으로써, 감압된 전지캔내에 전해액이 주액된다. 또한, 주액실(24)내의 압력의 감압과 소정의 압력에서의 유지 공정을 반복하여 행해도 된다. 이어서, 대기 개방밸브(27)를 열어 분위기 기체를 공기로 치환하여 주액실내를 대기압으로 한다.

주액이 행해진 전지캔은 간극부를 상부로 향한 상태에서 인출하여 입구를 밀봉하는 처리를 행할 수 있다.

또한, 도4(B)에 도시한 가압수단(30)에는 도4(A)에 도시한 분위기 기체 공급 수단을 결합하여, 대기압 이상의 압력으로 소정의 분위기 기체를 공급해도 된다.

이와 같이 주액실내를 대기압 이상의 압력으로 가압함으로써, 전해액의 주액 속도를 높일 수 있다.

도5는 압력 변화에 의한 전해액의 주액장치의 주액실내의 감압 속도와 감압도의 일례를 설명하는 도면으로, 종축에 압력을 횡축에 경과시간을 표시한다.

도5(A)에서, A로 표시한 1회째 감압속도가 큰 경우에는 용기내로부터 인출되는 기체 속도가 커지고, 발생하는 거품에 의해 용기내에서 액이 새기 쉬워지므로, 감압속도는 단위 주액조의 벽면 높이 등을 고려하여 정하는 것이 필요하다.

우선, 소정의 감압도(B)까지 감압한다. 감압도(B)는 주액해야할 전해액의 그 온도에서의 증기압 이하의 압력으로 하지 않는 것이 바람직하고, 감압도가 크면 비등상태로 되어 단위 주액조로부터 액체를 잃게 된다. 이어서, 소정의 감압도(B)에 도달한 후에, 대기압으로 되돌려 소정 유지 시간(C) 동안, 대기압으로 유지한다.

이어서, 제1회째 감압속도보다 큰 감압속도(D)에서 제2회째 감압조작을 행하여, 제1회째의 감압도(B)보다 낮은 소정의 감압도(E)까지 감압을 행한다. 이 상태에서는 상당한 량의 전해액이 전지캔내로 주액된다. 따라서, 전지캔 내부에 세퍼레이터, 활물질 등의 액이 침투하는 경우에는 감압도를 높이거나 감압속도를 크게 해도 단위 주액조로부터 액체가 넘치는 등의 현상은 발생하지 않는다.

소정의 감압도(E)에 도달한 후에, 압력을 대기압으로 되돌려 소정 유지시간(F)이 경과한 후에 용기를 인출한다.

또한, 도5(B)는 감압한 후에 감압상태의 압력을 소정의 B1으로부터 B2까지의 시간 유지하고, 대기압으로 되돌려 소정 시간을 유지한 후에, 다시 감압하여 이전보다 감압도를 크게 하여 E1으로부터 E2까지 유지하는 예를 나타내고 있다.

감압상태에서 소정 시간 유지하는 방법은 전해액 주액구가 주액해야 할 전지의 크기에 비해 작은 경우, 전해액의 점성이 큰 경우에 특히 유효하다.

도6은 전해액의 주액조를 설명하는 사시도이다.

주액조(23)는 칸막이 판(31)에 의해 다수의 구획으로 분리된 단위 주액조(22)를 가지는 것이 바람직하다. 하나의 주액조내에 복수의 전지캔을 수용해도 되지만, 주액구의 상태, 주액구와 주액조의 벽면과의 접촉 상태 등에 따라 주액 공정에서의 개개의 전지캔내에의 주액속도가 일정하게는 되지 않으므로, 주액되는 액체의 양이 일정하지 않게 된다. 그래서, 한번의 주액공정에서 복수의 용기내로 동시에 주액하기 위해서는 칸막이판(31)으로 구획한 단위 주액조(22)를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 주액조(23)의 개개의 칸막이마다 형성되는 단위 주액조(22)는 내부에 주액해야 할 소정량의 전해액을 넣은 상태에서 전지캔을 수용해도 전해액이 넘치는 일이 없는 크기로 하는 것이 필요하고, 또한 주액실내를 배기하여 감압하였을 때, 전지캔내의 기체가 전해액 중을 상승할 때 전해액이 거품이 일어 단위 주액조(22)로부터 잃p 되는 일이 없는 깊이로 하는 것이 필요하다.

또한, 도7은 단위 주액조의 일례를 설명하는 도면이다. 도7(A)은 단위 주액조의 단면을 도시하는 도면이고, 도7(B)는 평면도이다.

단위 주액조(22)의 바닥부(32)는 중심부로 향해 경사를 가지고 있는 것이 바 람직하고, 또한 단위 주액조(22)의 측벽면(33)과의 회합부(34)는 곡면을 형성하고 있는 것이 액체의 잔류량을 적게 하기 때문에 바람직하다.

또한, 바닥부(32)는 주액해야 할 전지캔을 수용하였을 때에 전지캔에 설치한 외부 접속단자 등의 볼록부를 받아들이기 위한 오목부(35)를 형성하는 것이 바람직하고, 오목부를 형성함으로써, 간극부에서의 확실한 주액이 가능해진다.

주액조는 주액해야 할 전해액과의 습윤성이 작은 재료로 제작하는 것이 바람직하고, 습윤성이 작은 재료를 이용함으로써, 주액조에 잔류하는 액체의 양을 감소시킬 수 있으므로, 전해액의 손실량이 작아진다. 또한, 주액조의 기재에 금속 등의 강도가 크게 안정된 재료를 사용하여, 주액조의 내면만을 주액해야 할 전해액과의 습윤성이 작은 재료로 피복해도 된다.

습윤성이 작은 재료로는 주액해야 할 전해액에 따라 다르지만, 폴리프로필렌, 불소수지 등의 합성 수지를 이용할 수 있다. 또한, 스테인레스 등의 금속재료를 기재로서 이들 피복을 형성해도 된다.

이상과 같이 압력변화를 이용하여 전지캔내에 주액하는 방법을 이용하는 경우에는 다수의 단위 주액조를 형성한 주액조에 다수의 주액 노즐을 가지는 정량 주액수단을 이용하여 전해액의 소정량을 주입한 후에, 주액해야 할 전지캔의 다수개를 수용하고, 감압과 압력을 대기압으로 되돌리는 동작을 소정 회수 행함으로써, 다수개의 전지캔내로 소정량의 액체를 한번에 주액할 수 있다.

이하에 실시예를 나타내 본 발명을 설명한다.

실시예1

전지캔의 상부의 장변 29mm, 단변 4.8mm로 이루어지는 개구부에 전극 인출 단자를 가지는 헤더를 부착하고, 장변측으로 70㎛, 단변측으로 55㎛의 간극부를 형성하며, 이어서, 간극부를 형성하는 부분을 도8에 도시하는 바와같이, a= 0.02mm, b= 3mm로 한 뚜껑체를 제작하여, c의 영역을 남겨 레이저 용접에 의해 입구를 밀봉하여 간극부를 가지는 전지캔을 제작했다.

이어서, 내부의 크기가 폭 50mm, 높이 42mm, 두께 12mm이고, 바닥부에 깊이 0.8mm의 전극 인출 단자부의 수용부를 형성한 단위 주입조에, 탄산 디에틸(DEC), 탄산 에틸렌(EC) 및 6플루오르화인산 리튬(LiPF₆)을 함유하는 전해액을 3.lg을 넣은 후에, 전지캔의 간극부를 저면으로 향해 수용한 후에, 주액실내에 장착하고, 주액실내를 배기하여, 감압도가 0.005MPa에 도달한 시점에서 감압도를 5초간 유지한 후에, 주액실내의 압력을 대기압으로 5분간 유지한 후에 전지캔을 인출했다. 전지캔의 전해액 주입구로부터 전해액이 낙하하는 일은 없었다.

전해액을 주액한 전지캔 각 10개의 주액 전후의 질량을 측정하여, 주액량을 표1에 표시하는 바와같이, 평균 3.00g의 전해액을 주액할 수 있었다.

비교예1

헤더에 1mm의 전해액 주액구를 형성한 것을 제외하고, 실시예1과 동일하게 전해액의 주액 조작을 행하여, 얻어진 전지의 10개의 주액 전후의 질량을 측정한 바, 평균 주액량은 3.00g 이었다.

<표1>

본 발명의 밀폐형 전지는 전지캔의 개구부를 입구를 밀봉할 때, 간극부를 남겨 입구를 밀봉하고, 형성한 간극부를 전해액의 주액에 이용하였으므로, 전해액 주액구를 형성할 필요가 없다. 또한, 전해액 주액구를 형성한 경우에는 입구를 밀봉할 시에 필수 불가결한 주액구를 막기 위한 입구 밀봉 조각이 불필요하고, 입구를 밀봉하는 공정을 간소화함과 동시에, 입구 밀봉 조각의 장착 불량 등에 의한 문제도 해소할 수 있다.

또한, 주액실의 압력 변동에 의한 전해액 주액방법을 적용함으로써, 한번의 처리공정에서 대량의 전지캔으로 주액할 수 있으므로, 개개의 용기로 주액하는 방법에 비해 생산성을 높이는 것도 가능해진다.

Claims

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전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹어 용접에 의해 입구를 밀봉한 밀폐형 전지에 있어서, 뚜껑체의 주위와 전지캔의 개구부와의 회합부의 일부에 간극부를 형성한 상태에서 입구를 밀봉한 후에, 간극부로부터 전해액을 주액한 후에 간극부의 입구를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹어 용접에 의해 입구를 밀봉한 밀폐형 전지의 제조방법에 있어서, 전지캔내에 전지요소를 수납한 후에, 전지캔의 개구부에 뚜껑체를 얹고, 뚜껑체와 전지캔의 개구부와의 회합부의 일부에 간극부를 형성한 상태에서 용접에 의해 입구를 밀봉한 후에, 간극부로부터 전해액을 주액하고, 이어서 간극부를 용접에 의해 입구를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지의 제조방법.
제3항에 있어서, 전해액의 주액은, 간극부를 바닥부에 위치시켜 수용함과 동시에 주액해야 할 전해액을 넣은 주액조를 내부에 형성한 주액실내에서, 주액실내의 압력을 대기압 이하로 적어도 1회 감압한 후에, 대기압 또는 대기압 이상의 압력으로 유지함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지의 제조방법.