KR101671656B1 - 밀폐형 전지의 제조 방법, 밀폐형 전지의 밀봉 부재 및 밀폐형 전지 - Google Patents

밀폐형 전지의 제조 방법, 밀폐형 전지의 밀봉 부재 및 밀폐형 전지 Download PDF

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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

밀봉 부재로서, 금속제의 덮개부와, 탄성체인 축부, 지지 돌기부 및 선단부를 구비하고, 선단부가 주액 구멍보다 대직경인 결합부를 갖고, 축부가 주액 구멍보다 소직경이고 또한 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 긴 축 길이를 갖고 있는 것을 사용한다. 결합부를 주액 구멍의 주연부에 압접시키는 가밀봉 공정과, 덮개부가 전지 케이스에 접촉하지 않고, 또한 선단부가 주액 구멍의 주연부로부터 이격되는 정도로 선단부를 압입함으로써 연통로를 형성하는 가스 배출 공정과, 덮개부가 전지 케이스에 접촉할 때까지 선단부를 압입하여 지지 돌기부를 덮개부와 전지 케이스 사이에서 압축함과 함께, 덮개부를 전지 케이스에 대해 접합함으로써, 덮개부의 내측에 연통로를 형성한 채 주액 구멍을 밀봉하는 본밀봉 공정을 포함한다.

Description

밀폐형 전지의 제조 방법, 밀폐형 전지의 밀봉 부재 및 밀폐형 전지 {HERMETIC BATTERY MANUFACTURING METHOD, SEALING MEMBER FOR HERMETIC BATTERY, AND HERMETIC BATTERY}
본 발명은, 리튬 이온 2차 전지 등의 밀폐형 전지의 제조 방법 등에 관한 것이다. 상세하게는, 전해액의 주액 구멍을 폐색하는 기술에 관한 것이다.
최근, 리튬 이온 2차 전지 등의 밀폐형 전지는, 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기, 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량 등, 다방면에 걸친 분야에서 이용되고 있다. 특히 리튬 이온 2차 전지는, 에너지 밀도가 높기 때문에, 각종 기기에 탑재하는 데 있어서 적합하다.
이러한 밀폐형 전지의 제조 방법 일례로서, 다음에 나타내는 방법이 알려져 있다. 즉, 우선, 정극 활물질을 갖는 정극판 및 부극 활물질을 갖는 부극판을 구비하는 발전 요소(전극체)를 금속제의 전지 케이스 본체 내에 수납하고, 전지 케이스를 밀봉(밀폐)한다. 다음으로, 전지 케이스에 형성된 주액 구멍으로부터, 전지 케이스 내부에 전해액을 주입하여, 발전 요소에 함침시킨다. 그 후, 주액 마개(밀봉 부재)에 의해 주액 구멍을 가밀봉한다.
여기서, 조립 직후의 전지(전지 조립체)는, 미충전 상태에 있으므로, 이 전지 조립체에 대해 초기 충전을 행한다. 초기 충전이라 함은, 조립한 전지에 대해 처음 행하는 충전이다. 초기 충전을 행하면, 전지 내에 가스가 발생하여, 전지의 내압이 상승한다. 그로 인해, 초기 충전 후에는, 일단, 전지의 밀폐 상태를 해제하여 전지 케이스 내의 가스를 방출시킬 필요가 있다.
이 가스의 방출(가스 배출)은, 전지 케이스에 형성된 주액 구멍을 통해 전지 케이스의 내외를 연통하는 가스 배출 통로를 형성함으로써 행해진다. 그리고, 가스 배출이 종료되면, 이 가스 배출 통로를 밀봉하여, 전지 케이스 내를 다시 밀폐 상태로 한다. 이와 같이 하여 밀폐형 전지가 제조된다.
이러한 종류의 전지 제조 방법에 관한 종래 기술 문헌으로서, 예를 들어 하기 특허문헌 1을 들 수 있다. 하기 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 전지 케이스의 주액 구멍의 주변에 필름을 용착시킴으로써, 가밀봉을 행한다. 그리고, 필름에 구멍을 형성함으로써 가스 배출 통로를 형성하고, 그 상태에서 가스 배출을 행한다. 가스 배출 후에는, 가스 배출 통로를 폐색하기 위해 또한 필름을 융착시켜 2번째의 가밀봉을 행함과 함께, 그 필름의 외측으로부터 금속 부재를 용접(접합)함으로써 본밀봉을 행한다. 이러한 전지의 제조 방법에 의하면, 전지 케이스의 주액 구멍을 필름에 의해 폐색하기 때문에, 가밀봉 상태의 내압 밀폐성을 충분히 확보할 수 있었다.
일본 특허 공개 제2009-181906호 공보
그러나, 상기 문헌에 기재된 기술에는 다음에 나타내는 점에 있어서 개량의 여지가 있었다. 즉, 상기 문헌에 나타내는 기술은, 가밀봉에 필름을 사용하고, 본밀봉에 금속 부재를 사용하는 것이다. 따라서, 주액 구멍의 밀봉에 필요한 부품 개수가 복수로 되어, 그만큼, 제조 공정이 복잡하게 되어 있었다. 또한, 본밀봉 후의 전지는, 필름에 의한 밀봉(가밀봉)과, 금속 부재의 용접에 의한 밀봉(본밀봉)의 이중의 밀봉이 이루어진 상태에 있다. 따라서, 용접 불량(접합 불량)의 유무를 용이하게 조사할 수 없었다. 즉, 상기 문헌에 기재된 기술에서는, 필름에 의해 밀봉 상태가 유지되므로, 가령 금속 부재의 용접에 불량이 있는 경우라도, 가스 센서를 사용하여 용접 부분(접합 부분)의 기밀성을 용이하게 검사하는 것이 어려웠다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 사정에 비추어 이루어진 것이다. 즉, 그 과제로 하는 것은, 가밀봉 및 본밀봉을 단일 부재로 행할 수 있고, 또한 접합 부분의 기밀성 검사를, 가스 센서를 사용하여 용이하게 행하는 것이 가능한 밀폐형 전지의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
이 과제의 해결을 목적으로 하여 이루어진 본 발명의 일 형태에 있어서의 밀폐형 전지의 제조 방법은, 전해액을 주입하기 위한 주액 구멍이 형성되어 있는 전지 케이스와, 주액 구멍을 밀봉하는 밀봉 부재를 구비하는 밀폐형 전지의 제조 방법이며, 밀봉 부재로서, 금속제의 덮개부와, 덮개부의 일측면측에 접합된 탄성체인 축부와, 축부에 있어서의 덮개부측의 단부의 주위를 간극을 두고 둘러싸는 탄성체인 지지 돌기부와, 축부에 있어서의 상기 덮개부의 반대측으로부터 연장 설치된 탄성체인 선단부를 구비하고, 비하중 상태에서는, 지지 돌기부와 선단부의 이격 거리가 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 작고, 선단부가, 주액 구멍의 직경보다도 대직경인 결합부를 갖고, 축부가, 주액 구멍의 직경보다도 소직경이고, 또한 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 긴 축 길이를 갖고 있는 것을 사용한다. 여기서, 비하중 상태라 함은, 밀봉 부재에 전혀 하중이 걸려 있지 않은 상태를 말한다. 이 밀폐형 전지의 제조 방법은, 전해액의 주입 후에 결합부를 주액 구멍의 주연부에 압접시킴으로써, 주액 구멍을 기밀하게 가밀봉하는 가밀봉 공정과, 가밀봉 공정 후에 상기 밀폐형 전지를 초기 충전하는 활성화 공정과, 활성화 공정 후에 선단부를 주액 구멍의 주연부의 판 두께 방향을 따라 덮개부가 전지 케이스에 접촉하지 않고, 또한 선단부가 주액 구멍의 주연부로부터 이격되는 정도로 압입함으로써, 전지 케이스의 내부측과 외부측을 연통하는 연통로를 형성하여, 활성화 공정에서 전지 케이스의 내부에 발생한 가스를 배출하는 가스 배출 공정과, 가스 배출 공정 후에 선단부를 주액 구멍의 주연부의 판 두께 방향을 따라 덮개부가 전지 케이스에 접촉할 때까지 압입하여 지지 돌기부를 덮개부와 전지 케이스 사이에서 압축함과 함께, 덮개부를 전지 케이스에 대해 접합함으로써, 덮개부의 내측에 상기 연통로를 형성한 채 주액 구멍을 밀봉하는 본밀봉 공정을 포함하고 있다.
상기한 제조 방법에 의하면, 밀봉 부재에 있어서의 선단부의 결합부가 주액 구멍의 직경보다도 대직경이므로, 가밀봉 공정에서는, 결합부에서 주액 구멍을 기밀하게 밀봉할 수 있다. 여기서, 밀봉 부재는, 비하중 상태에서는, 지지 돌기부와 선단부의 이격 거리가 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 작은 것이다. 그로 인해, 선단부와 지지 돌기부에 의해 주액 구멍의 주연부를 끼움 지지할 수 있다. 따라서, 선단부의 결합부와, 주액 구멍의 주연부 내표면측을 밀착시켜, 주액 구멍을 강고하게 밀봉할 수 있다.
또한 상기한 제조 방법에 의하면, 밀봉 부재의 축부가 주액 구멍의 직경보다도 소직경이므로, 주액 구멍에 삽입 관통된 축부와 주액 구멍의 내주면 사이에 간극이 형성된다. 또한, 축부의 축 길이가 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 길기 때문에, 선단부와 주액 구멍의 주연부를 이격시킬 수 있다. 또한, 지지 돌기부에 의해, 접합 전의 덮개부를 전지 케이스에 대해 이격 상태로 지지할 수 있다. 또한, 이 지지 돌기부는, 축부의 주위를 간극을 두고 둘러싸는 것이다. 따라서, 활성화 후의 가스 배출 공정에서는, 선단부를 주액 구멍의 주연부의 판 두께 방향을 따라 압입함으로써, 결합부에 의한 주액 구멍의 밀폐를 해제하여, 전지 케이스의 내부측과 외부측을 연통하는 연통로를 형성할 수 있다. 그리고, 이 연통로를 통해, 가밀봉 후의 초기 충전에 의해 전지 케이스 내부에 발생한 가스를, 덮개부의 접합(본밀봉) 전에 전지 케이스의 외부로 방출할 수 있다.
또한 상기한 제조 방법에 있어서의 본밀봉 공정에서는, 선단부를 주액 구멍의 주연부의 판 두께 방향을 따라 더욱 압입함과 동시에, 덮개부의 내측에 연통로가 형성된 상태에서 덮개부를 전지 케이스에 접합한다. 그로 인해, 이 방법에 의해 제조되는 밀폐형 전지의 주액 구멍은, 덮개부의 접합에 의해 밀봉되어 있을 뿐이며, 선단부나 축부, 지지 돌기부에 의해서는 밀봉되어 있지 않다. 즉, 덮개부의 접합 이외에도 밀봉이 이루어진 이중 밀봉의 상태에 있지는 않다. 따라서, 가스 센서를 사용함으로써, 접합 불량을 용이하게 발견할 수 있다.
이와 같이 상기한 제조 방법에 의하면, 하나의 부품(밀봉 부재)에 의해, 가밀봉 공정, 가스 배출 공정 및 본밀봉 공정을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 완성된 전지에 대해 접합 불량의 확인을 행하는 것이 가능해진다.
여기서 상기한 밀폐형 전지의 제조 방법에서는, 밀봉 부재로서, 선단부에, 주액 구멍으로의 압입 방향에 직교하는 방향을 따르는 절결부가 형성되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 선단부를 주액 구멍에 삽입 관통시킬 때, 절결부에 의해 두께 감소되어 있는 분만큼, 선단부가 휜다. 따라서, 선단부의 주액 구멍으로의 삽입 관통을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 있어서의 밀폐형 전지의 밀봉 부재는, 전지 케이스의 외부로부터 내부로 전해액을 주입하기 위한 주액 구멍을 밀봉하는 밀폐형 전지의 밀봉 부재이며, 금속제의 덮개부와, 덮개부의 일측면측에 접합된 탄성체인 축부와, 축부에 있어서의 상기 덮개부측의 단부의 주위를 간극을 두고 둘러싸는 탄성체인 지지 돌기부와, 축부에 있어서의 상기 덮개부의 반대측으로부터 연장 설치된 탄성체인 선단부를 구비하고, 비하중 상태에서는, 지지 돌기부와 상기 선단부의 이격 거리가 상기 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 작고, 선단부는, 주액 구멍의 직경보다도 대직경인 결합부를 갖고, 덮개부를 상기 전지 케이스에 대해 접합한 상태에서는, 주액 구멍의 주연부로부터 이격되는 것이고, 축부는, 주액 구멍의 직경보다도 소직경이고, 또한 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 긴 축 길이를 갖고, 지지 돌기부는, 덮개부를 전지 케이스에 대해 접합한 상태에서는, 상기 덮개부와 상기 전지 케이스 사이에서 압축되는 것이다.
상기 구성의 밀폐형 전지의 밀봉 부재를 사용하면, 이미 서술한 바와 같이, 하나의 부품(밀봉 부재)에 의해, 가밀봉 공정, 가스 배출 공정 및 본밀봉 공정을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 완성된 전지에 대해 접합 불량의 확인을 행하는 것이 가능해진다.
또한 본 발명의 일 형태에 있어서의 밀폐형 전지는, 전해액을 주입하기 위한 주액 구멍이 형성되어 있는 전지 케이스와, 주액 구멍을 밀봉하고 있는 밀봉 부재를 구비한다. 밀봉 부재는, 금속제의 덮개부와, 덮개부의 일측면측에 접합된 탄성체인 축부와, 축부에 있어서의 덮개부측의 단부의 주위를 간극을 두고 둘러싸는 탄성체인 지지 돌기부와, 축부에 있어서의 덮개부의 반대측으로부터 연장 설치된 탄성체인 선단부를 구비하고 있고, 비하중 상태에서는, 지지 돌기부와 선단부의 이격 거리가 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 작은 것이다. 덮개부는, 전지 케이스의 외표면측에 접합되어 주액 구멍을 폐색하고 있다. 선단부는, 주액 구멍의 직경보다도 대직경인 결합부를 갖고 있음과 함께, 주액 구멍의 주연부로부터 이격된 상태에서 전지 케이스의 내부에 배치되어 있다. 축부는, 주액 구멍의 직경보다도 소직경이고, 또한 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 긴 축 길이를 갖고 있음과 함께, 주액 구멍 내에 위치하고 있다. 지지 돌기부는, 덮개부와 전지 케이스 사이에서 압축되어 있다. 덮개부의 내측에는, 전지 케이스의 내부측과 외부측을 연통하는 연통로가 형성되어 있다.
상기 구성의 밀폐형 전지에 의하면, 주액 구멍은 덮개부의 접합에 의해 밀봉되어 있을 뿐이며, 선단부나 축부, 지지 돌기부에 의해서는 밀봉되어 있지 않다. 즉, 주액 구멍은, 덮개부의 접합 이외에도 밀봉이 이루어진 이중 밀봉의 상태에 있지는 않다. 따라서, 가스 센서를 사용함으로써, 접합 불량을 용이하게 발견할 수 있다. 또한 상기 구성의 밀폐형 전지에 의하면, 상술한 바와 같이, 그 제조 과정에 있어서, 하나의 부품(밀봉 부재)에 의해, 가밀봉 공정, 가스 배출 공정 및 본밀봉 공정을 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가밀봉 및 본밀봉을 단일 부재로 행할 수 있다. 덧붙여, 접합 부분의 기밀성 검사를, 가스 센서를 사용하여 용이하게 행할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 전지를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 동 전지가 구비하는 케이스 덮개 부재, 정극 단자 및 부극 단자 등의 상세를 도시하는 사시도이다.
도 3은 동 케이스 덮개 부재에 형성된 주액 구멍을 도시하는 단부면도이다.
도 4는 동 전지가 구비하는 밀봉 부재를 도시하는 저면도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 A-A 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시하는 B-B 단면도이다.
도 7은 주액 구멍을 밀봉 부재로 가밀봉한 상태를 도시하는 단부면도이다.
도 8은 주액 구멍을 통해 전지 케이스의 내외를 연통시킨 상태를 도시하는 단부면도이다.
도 9는 주액 구멍을 밀봉 부재로 본밀봉한 상태를 도시하는 단부면도이다.
도 10은 도 8에 나타내는 C-C 단면도이다.
도 11은 동 전지의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 차량을 도시하는 도면이다.
도 13은 제3 실시 형태에 관한 전지 사용 기기를 도시하는 도면이다.
도 14는 변경예에 관한 전지가 구비하는 밀봉 부재를 도시하는 측면도이다.
도 15는 도 14에 도시하는 D-D 단면도이다.
도 16은 다른 변경예에 관한 전지에 있어서, 주액 구멍을 밀봉 부재로 가밀봉한 상태를 도시하는 단부면도이다.
도 17은 한 다른 변경예에 관한 전지에 있어서의 주액 구멍 주변의 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
(제1 실시 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에, 제1 실시 형태에 관한 리튬 이온 2차 전지(밀폐형 전지)(100)(이하, 단순히 「전지(100)」라고도 함)를 나타낸다. 또한, 도 2에, 케이스 덮개 부재(113), 정극 단자(150) 및 부극 단자(160) 등의 상세를 나타낸다.
이 전지(100)는, 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량이나, 해머 드릴 등의 전지 사용 기기에 탑재되는 각형 전지이다. 이 전지(100)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각형의 전지 케이스(110), 이 전지 케이스(110) 내에 수용된 권회형의 전극체(발전 요소)(120), 전지 케이스(110)에 지지된 정극 단자(150) 및 부극 단자(160) 등으로 구성되어 있다. 또한, 전극체(120)에는, 비수계의 전해액(117)이 함침되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한은, 상하 좌우는, 도 1을 기준으로 말하는 것으로 하고, 또한 도 1 중 지면 앞쪽을 전방, 지면 안쪽을 후방이라 하는 것으로 한다.
전지 케이스(110)는, 금속, 구체적으로는 알루미늄으로 형성되어 있다. 전지 케이스(110)는, 상측만이 개구된 상자 형상의 케이스 본체 부재(111)와, 이 케이스 본체 부재(111)의 개구(111h)를 폐색하는 형태로 용접된 직사각형 판 형상의 케이스 덮개 부재(113)로 구성되어 있다. 케이스 덮개 부재(113)에는, 전지 케이스(110)의 내압이 소정 압력에 도달하였을 때 파단되는 안전 밸브(113j)가 설치되어 있다(도 1 및 도 2 참조). 또한, 이 케이스 덮개 부재(113)에는, 주액 구멍(10)이 형성되어 있다. 주액 구멍(10)은, 밀봉 부재(30)에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다. 주액 구멍(10) 및 밀봉 부재(30)에 대해서는, 이후에 상세하게 서술한다.
또한, 케이스 덮개 부재(113)에는, 정극 단자(150) 및 부극 단자(160)가 조립 장착되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 정극 단자(150) 및 부극 단자(160)는, 각각 3개의 단자 금속 부재(151, 152, 153)에 의해 구성되어 있다. 또한, 정극 단자(150) 및 부극 단자(160)는 각각 3개의 절연 부재(155, 156, 157)를 통해 조립 장착되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 전지 케이스(110) 내에 있어서, 정극 단자(150)는 전극체(120)의 정극판(121)[상세하게는 정극판(121)의 정극 집전부(121m)]에 접속되어 있다. 또한, 부극 단자(160)는 전극체(120)의 부극판(131)[상세하게는 부극판(131)의 부극 집전부(131m)]에 접속되어 있다.
전극체(120)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 절연 필름을 상측만이 개구된 주머니 형상으로 형성한 절연 필름 포위체(115) 내에 수용되고, 옆으로 쓰러뜨린 한 상태에서 전지 케이스(110) 내에 수용되어 있다. 이 전극체(120)는, 띠 형상의 정극판(121)과 띠 형상의 부극판(131)을, 통기성을 갖는 띠 형상의 세퍼레이터(141)를 개재하여 서로 겹쳐 권회하여, 편평 형상으로 압축한 것이다.
정극판(121)은, 띠 형상의 알루미늄박으로 이루어지는 정극 집전박(정극 코어재)(122)에, 정극 활물질층을 형성한 것이다. 정극 활물질층은, 정극 활물질, 도전제 및 결착제로 형성되어 있다. 또한, 부극판(131)은 띠 형상의 구리박으로 이루어지는 부극 집전박(부극 코어재)(132)에, 부극 활물질층을 형성한 것이다. 부극 활물질층은, 부극 활물질, 결착제 및 증점제로 형성되어 있다. 또한, 세퍼레이터(141)는 띠 형상의 수지이다. 구체적으로는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)으로 이루어지는 다공질막이다.
계속해서, 주액 구멍(10) 및 밀봉 부재(30)에 대해 상세하게 서술한다. 주액 구멍(10)은, 도 3에 도시하는 바와 같이 전해액(117)을 전지 케이스(110) 내에 주입하기 위해, 전지 케이스(110)의 케이스 덮개 부재(113)에 형성된 구멍이다. 주액 구멍(10)은, 전지 케이스(110)의 내외를 연통하고 있다. 주액 구멍(10)의 주위는, 케이스 덮개 부재(113)의 상면(113a)보다도 한층 낮아진 원환상의 단차면(11a)으로 되어 있다. 또한, 상면(113a)도 단차면(11a)도 전지 케이스의 외표면이다. 또한, 주액 구멍(10)은 케이스 덮개 부재(113)의 내벽면(113f)에 의해 구성되는 둥근 구멍이다. 내벽면(113f)은, 주액 구멍(10)의 내주면(10a)이기도 하다. 단차면(11a)은, 케이스 덮개 부재(113)의 두께 방향(판 두께 방향)의 중앙보다 상측에 위치한다. 단차면(11a)과 케이스 덮개 부재(113)의 상면(113a)은, 원통면(11b)에 의해 연결되어 있다. 원통면(11b)에 의해 둘러싸이는 둥근 구멍은, 내주면(10a)에 의해 둘러싸이는 주액 구멍(10)보다도 대직경이다. 구체적으로는, 내주면(10a)에 의해 형성되는 주액 구멍(10)의 크기는, 직경이 1.6㎜ 정도, 높이가 1.05㎜ 정도이다. 또한, 원통면(11b)에 의해 형성되는 둥근 구멍의 크기는, 직경이 3.8㎜, 높이가 0.35㎜이다.
밀봉 부재(30)는, 도 4∼6에 도시하는 바와 같이, 삽입부(31)와 덮개부(70)로 구성되어 있다. 도 4는 밀봉 부재(30)의 저면도이다. 도 5는 도 4에 도시하는 A-A 단면도이다. 도 6은 도 4에 도시하는 B-B 단면도이다. 덮개부(70)는, 전지 케이스(110)의 재질과 동일한 재질, 구체적으로는, 알루미늄으로 이루어진다. 이 덮개부(70)는, 제1 주면(외표면)(70a) 및 제2 주면(내표면, 이면)(70b)을 갖는 원판 형상을 이룬다. 덮개부(70)의 직경은, 5.0㎜ 정도이다. 덮개부(70)의 제2 주면(70b)의 중앙에는, 삽입부(31)의 상면(31a)이 접합되어 있다. 이에 의해, 덮개부(70)와 삽입부(31)가 일체화되어 있다.
삽입부(31)는, 고무 탄성을 갖는 수지 재료로 이루어진다. 구체적으로는, 삽입부(31)는 에틸렌프로필렌 고무(EPDM)로 이루어진다. EPDM은, 경도 조정 가능한 고무 재료이다. 따라서, 삽입부(31)의 경도를 적절하게 조정함으로써, 전지(100)의 내압에 따른 주액 구멍(10)에 있어서의 최적의 시일성을 확보할 수 있다. 또한, 삽입부(31)를 주액 구멍(10)에 삽입할 때의 압입 하중을 적절하게 조정할 수 있다. 또한, 삽입부(31)에는, EPDM 외에, 니트릴 고무(NBR)나 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 등 다른 고무 재료를 사용할 수 있다.
이 삽입부(31)는, 도 5 중, 하방으로부터 덮개부(70)를 향해 차례로, 선단부(40), 축부(50), 돌출부(60)를 구비하고 있다. 축부(50)는, 연직 방향을 따라 연장되는 원기둥 형상을 이루고 있다. 축부(50)는, 밀봉 부재(30)의 조립 장착 완료 상태(도 9 참조)에 있어서, 주액 구멍(10) 내에 삽입 관통되어 있다. 축부(50)의 횡단면에 있어서의 직경은, 주액 구멍(10)의 직경과 비교하여 약간 작아, 1.5㎜이다. 그로 인해, 축부(50)와 주액 구멍(10)의 내주면(10a) 사이에는 간극이 형성된다. 또한, 축부(50)의 축 길이[케이스 덮개 부재(113)에 있어서의 주액 구멍(10)의 주연부(11)(도 3 참조)의 판 두께 방향을 따르는 축 길이, 다시 바꾸어 말하면, 주액 구멍(10)의 관통 방향(상하 방향)을 따르는 축 길이]는, 주액 구멍(10) 자체의 두께 치수보다도 길다. 그로 인해, 축부(50)를 주액 구멍(10)에 삽입 관통시킨 상태에 있어서, 선단부(40)를 전지 케이스(110)의 내표면(113b)으로부터 이격시킬 수 있다(도 8, 9 참조).
선단부(40)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 축부(50)로부터 먼 일단부(40a)와, 축부(50)에 가까운 타단부(기단부)(40b)와, 테이퍼부(41)를 가진 대략 원뿔대 형상이다. 테이퍼부(41)는, 일단부(40a)로부터 타단부(40b)에 걸쳐 서서히 직경 확장되어 있다. 즉, 선단부(40)는 소직경의 일단부면(40c)과, 직경이 큰 타단부면(기단부면)(40d)과, 이들 사이를 연결하는 측면(40e)을 갖는 대략 원뿔대 형상을 이루고 있다. 일단부(40a)의 직경(도 4 중의 D1 참조)은 1.5㎜ 정도로, 주액 구멍(10)의 직경보다도 약간 작다. 타단부(40b)의 직경(도 4 중의 D2 참조)은, 2.2㎜ 정도로, 주액 구멍(10)의 직경보다도 크다. 이 삽입부(31)를 주액 구멍(10)에 삽입할 때에는, 일단부(40a)와 타단부(40b) 사이의 테이퍼부(41)를 주액 구멍(10)의 주연부(11)(도 3 참조)에 압접시킴으로써, 선단부(40)를 탄성 변형시키면서 압입한다. 이와 같이 하여, 선단부(40)를 전지 케이스(110) 내에 밀어 넣은 상태가, 도 7에 나타내는 상태이다.
또한, 도 4, 5에 도시하는 바와 같이, 선단부(40)에는, 저면으로부터 보아 대략 일자 형상의 절결부(44)가 형성되어 있다. 즉, 선단부(40)는 절결부(44)에 의해 좌측 선단부(45)와, 우측 선단부(46)로 나뉘어 있다. 이로 인해, 선단부(40)를 주액 구멍(10)에 압입하였을 때에는, 좌측 선단부(45)와 우측 선단부(46)가 서로 근접하도록 휜다. 이에 의해, 선단부(40)의 주액 구멍(10)에의 삽입을 하기 쉽게 되어 있다. 또한, 이 절결부(44)의 형상은, 저면으로부터 보아 일자이지만, Y자나 십자 형상 등 다른 형상으로 해도 된다. Y자나 십자 형상이면, 일자 형상보다도 더욱 선단부(40)의 삽입성을 향상시킬 수 있다. 단, 일자 형상으로 한 경우보다도 선단부(40)의 강성이 저하되므로, 그만큼 선단부(40)의 강성을 높게 하는 것이 바람직하다. 선단부(40)의 강성이 지나치게 낮으면, 선단부(40)를 전지 케이스(110)의 내부에 압입한 후(도 7 참조), 덮개부(70)와 케이스 덮개 부재(113) 사이에서 압축되어 있는 돌출부(60)의 복원력에 의해, 선단부(40)가 전지 케이스(110)의 내부로부터 빠져 버릴 우려가 있기 때문이다. 이 점, 실시 형태의 전지(100)에서는, 절결부(44)를 일자로 함으로써, 선단부(40)가 주액 구멍(10)으로부터 빠지기 쉬워지지 않을 정도로, 선단부(40)의 주액 구멍(10)에의 삽입 관통 용이성을 확보하고 있다. 또한, 실시 형태에서는, 절결부(44)는 연직 방향을 따라 축부(50)에 이를 정도의 깊이로 형성되어 있다(도 5 참조). 그러나 절결부(44)는, 반드시 축부(50)에 이를 정도의 깊이를 갖는 것은 아니어도 된다.
돌출부(60)는, 도 5, 6에 도시하는 바와 같이, 축부(50)에 있어서의 덮개부(70)측의 단부(50a)로부터 레이디얼 방향으로 연장되어 있다. 이 돌출부(60)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 90도씩의 간격으로 4개 설치되어 있다. 4개의 돌출부(60)는, 절결부(44)에 대해 밸런스 좋게 배치되어 있다.
각 돌출부(60)는, 도 4, 6에 도시하는 바와 같이, 지지 돌기부(61)와, 지지 돌기부(61)와 축부(50)를 연결하는 연장 설치부(65)를 구비하고 있다. 지지 돌기부(61)는, 삽입부(31)를 전지 케이스(110)의 내부에 삽입한 상태에 있어서 덮개부(70)와 케이스 덮개 부재(113) 사이에 간극(도 8 및 도 10에 도시하는 G1 참조)을 형성하기 위한 것이다. 바꾸어 말하면, 지지 돌기부(61)는 도 8에 도시하는 바와 같이, 덮개부(70)의 이면(70b)으로부터 전지 케이스(110)를 향해 돌출되어, 용접 전의 덮개부(70)를 전지 케이스(110)에 대해 이격 상태로 지지하는 것이다. 4개의 지지 돌기부(61)가 덮개부(70)를 지지하고, 케이스 덮개 부재(113)와의 사이에 간극 G1(도 8 및 도 10 참조)을 형성하고 있는 상태에 있어서는, 단차면(11a)과 덮개부(70)의 이면(70b) 사이에는, 공간부 S가 형성된다. 따라서 실시 형태의 전지(100)에서는, 주액 구멍(10)과 공간부 S를 통해 전지 케이스(110)의 내외를 연통시킬 수 있다(도 8 및 도 10 참조).
또한, 이 공간부 S는, 후술하는 본밀봉 후(도 9 참조)에 있어서도 계속 형성된다. 보다 구체적으로는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 본밀봉 후의 전지(100)는 선단부(40)의 기단부면(40d)이 케이스 덮개 부재(113)의 내표면(113b)으로부터 이격되어 있다[실시 형태에서는, 선단부(40)의 기단부면(40d)과 케이스 덮개 부재(113)의 내표면(113b)의 간극은 0.1㎜ 정도]. 또한, 축부(50)의 측면(50b)이 주액 구멍(10)의 내주면(10a)으로부터 이격되어 있다. 나아가서는, 지지 돌기부(61)가 단차면(11a)과 덮개부(70) 사이에서 압축되어 있지만, 공간부 S가 존재하고 있는 상태에 있다. 즉, 전지 케이스(110)의 내부에서 발생한 가스가, 주액 구멍(10) 및 공간부 S를 통해 원통면(11b)까지 이르는 것이 가능한 상태에 있다. 또한, 이와 같이 하여 덮개부(70)의 이면(70b)측(내측)에 형성되는 가스 유로를, 연통로 R[전지 케이스(110)의 내부측과 외부측을 연통하는 연통로 R]이라 칭한다.
또한 도 9에 나타내는 본밀봉 후의 전지(100)는, 덮개부(70)가 케이스 덮개 부재(113)에 대해 접합된 상태에 있다. 구체적으로는, 덮개부(70)의 외주연을 따르는 원환상의 주연부(71)와, 케이스 덮개 부재(113) 중 주액 구멍(10)의 주위[상세하게는 단차면(11a)의 주위]를 둘러싸는 원환상의 구멍 주위부(113m)가, 레이저 용접에 의해 시임리스로 용접되어 있다. 이에 의해, 원환상의 용접부(75)가 형성된다. 이러한 용접에 의해, 덮개부(70)의 주연부(71)와 케이스 덮개 부재(113)의 구멍 주위부(113m)의 사이는, 기밀하게 밀봉된다. 즉, 주액 구멍(10)은 기밀하게 밀봉된다.
이어서, 상기 전지(100)의 제조 방법에 대해 설명한다. 우선, 별도 형성한 띠 형상의 정극판(121) 및 부극판(131)을 띠 형상의 세퍼레이터(141)를 개재하여 서로 겹쳐 권회한다. 그 후, 이것을 편평 형상으로 압축하여 전극체(120)를 형성한다(도 1 참조).
또한, 안전 밸브(113j) 및 주액 구멍(10)을 형성한 케이스 덮개 부재(113)를 준비하고, 3종류의 단자 금속 부재(151, 152, 153)와, 3종류의 절연 부재(155, 156, 157)를 사용하여, 이 케이스 덮개 부재(113)에 정극 단자(150) 및 부극 단자(160)를 조립 장착한다(도 2 참조). 그 후, 정극 단자(150)와 전극체(120)의 정극 집전부(121m)를 접속함과 함께, 부극 단자(160)와 전극체(120)의 부극 집전부(131m)를 접속한다(도 1 참조).
다음으로, 케이스 본체 부재(111) 및 절연 필름 포위체(115)를 준비하고, 케이스 본체 부재(111) 내에 절연 필름 포위체(115)를 통해 전극체(120)를 수용함과 함께, 케이스 본체 부재(111)의 개구(111h)를 케이스 덮개 부재(113)로 폐색한다. 그리고, 레이저 용접에 의해, 케이스 본체 부재(111)와 케이스 덮개 부재(113)를 용접하여, 전지 케이스(110)를 형성한다(도 1 참조).
전지 케이스(110)의 형성 후에는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 주액 공정(S10), 청소 공정(S20), 가밀봉 공정(S30), 활성화 공정(S40), 가스 배출 공정(S50), 본밀봉 공정(S60) 및 기밀 검사 공정(S70)을 순차 행하여, 전지(100)를 완성시킨다. 주액 공정에서는, 주액용 노즐을 주액 구멍(10) 내에 삽입하여, 주액용 노즐로부터 전지 케이스(110) 내에 전해액(117)을 주액한다. 다음으로, 주액 구멍(10)의 주위[구멍 주위부(113m)를 포함함]를 청소한다(청소 공정). 구체적으로는, 부직포에 의해, 주액 구멍(10)의 주위를 닦는다. 전술한 전해액(117)의 주입시에, 전해액(117)이 주액 구멍(10)의 주위에 부착될 우려가 있으므로, 이 청소 공정에서 주액 구멍(10)의 주위를 청소함으로써, 주액 구멍(10)의 주위를 청소하는 것이다.
다음으로, 별도 형성한 삽입부(31)와 덮개부(70)로 이루어지는 밀봉 부재(30)(도 4∼6 참조)를 사용하여, 주액 구멍(10)을 가밀봉한다(가밀봉 공정). 구체적으로는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 삽입부(31)의 선단부(40)를 전지 케이스(110)의 외부로부터 주액 구멍(10)에 압입시켜 간다. 그리고, 주액 구멍(10)을 통과시켜, 전지 케이스(110)의 내부까지 밀어 넣는다. 여기서, 제1 실시 형태의 전지(100)에서는, 지지 돌기부(61)와 선단부(40)의 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께 방향을 따르는 이격 거리(도 6에 나타내는 L1 참조)는, 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께(도 3에 도시하는 L2 참조)보다도 작다. 따라서, 전지 케이스(110)의 내부에 있는 선단부(40)와, 전지 케이스(110)의 외부에 있는 지지 돌기부(61)에 의해, 주액 구멍(10)의 주연부(11)가 끼움 지지되게 된다. 그로 인해, 선단부(40)에 있어서의 기단부(40b)의 기단부면(40d)과, 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 내표면(113b)이 밀착된다. 이것은, 지지 돌기부(61)가 덮개부(70)와 전지 케이스(110) 사이에서 다소 압축됨으로써 발생하는 압축 응력에 의한 것이다. 이 기단부면(40d)과 내표면(113b)의 밀착에 의해, 주액 구멍(10)이 전지 케이스(110)의 내측으로부터 기밀하게 밀봉(가밀봉)된다. 또한, 제1 실시 형태에서는, 선단부(40)의 기단부(40b)가 특허청구범위의 결합부에 상당한다. 이 기단부(40b)는, 선단부(40)의 주액 구멍(10)에 대한 빠짐 방지부로서도 기능하고 있다.
다음으로, 이 전지(100)의 초기 충전을 행한다(활성화 공정, 초기 충전 공정이라고도 함). 이때, 전지 케이스(110) 내에는, 수소 등의 가스가 발생한다. 그로 인해, 활성화 공정에 이어서, 가스 배출 공정을 행한다. 구체적으로는, 도 8 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 덮개부(70)를 전지 케이스(110)에 접근하도록 압하한다. 즉, 삽입부(31)를 주액 구멍(10)에 압입한다. 이에 의해, 전지 케이스(110)의 내외가 주액 구멍(10) 및 공간부 S를 통해 연통된 상태로 된다. 즉, 이 삽입부(31)의 압입은, 선단부(40)의 기단부면(40d)이 케이스 덮개 부재(113)의 내표면(113b)과 이격되는 정도이며, 덮개부(70)의 이면(70b)이 케이스 덮개 부재(113)의 상면(113a)과 접촉하지 않는 정도로 행한다. 이에 의해, 활성화 공정에서 전지 케이스(110) 내에 발생한 가스를 전지 케이스(110) 밖으로 방출할 수 있다.
다음으로, 밀봉 부재(30)의 덮개부(70)를 케이스 덮개 부재(113)에 대해 레이저 용접한다(본밀봉 공정). 구체적으로는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 덮개부(70)를 압하하여 삽입부(31)를 주액 구멍(10)에 대해 더욱 압입함으로써, 덮개부(70)의 이면(70b)을 케이스 덮개 부재(113)의 상면(113a)에 압접시킨다. 그리고 이 상태에서 덮개부(70)의 주연부(71)를 케이스 덮개 부재(113)의 구멍 주위부(113m)에 대해 환 형상으로 레이저 용접한다. 이에 의해, 주액 구멍(10)이 기밀하게 밀봉된다. 또한, 본밀봉 후의 전지(100)에 있어서는, 선단부(40)나 축부(50)는 전지 케이스(110)와 접하고 있지 않다. 또한, 지지 돌기부(61)에 의해 공간부 S가 형성되어 있다. 즉, 지지 돌기부(61)는 축부(50)의 주위를 간극(공간부 S)을 두고 둘러싸고 있다. 그로 인해, 주액 구멍(10)의 밀봉은, 어디까지나 덮개부(70)의 용접에 의한 것만으로 되어 있고, 덮개부(70)의 용접과 삽입부(31)의 압접에 의한 이중 밀봉으로는 되어 있지 않다.
마지막으로, 덮개부(70)와 구멍 주위부(113m) 사이의 기밀성을 검사한다(기밀 검사 공정). 구체적으로는, 이 전지(100)를 진공 챔버 내에 두고, 진공 챔버 내를 감압한다(예를 들어, 게이지압:-90KPa). 그리고, 밀봉 부재(30)의 근방에, 가스 센서(예를 들어, Hydrogen Leak Detector H2000:센시스터제)를 설치하여, 소정 시간(예를 들어, 120초간), 가스를 검지한다. 상술한 바와 같이, 실시 형태의 전지(100)에서는, 주액 구멍(10)의 밀봉은 이중 밀봉으로 되어 있지 않다. 그로 인해, 가스 센서에 의해 가스가 검지된 경우에는, 덮개부(70)와 구멍 주위부(113m) 사이에 용접 불량(접합 불량)이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 만일 용접 불량이 발견된 경우에는, 그 전지(100)를 배제한다. 이에 의해, 제조하는 전지(100)의 기밀 신뢰성을 확보하고 있다. 이상의 공정을 거침으로써, 전지(100)이 완성된다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태의 전지(100)는, 전극체(120)(발전 요소)와, 전해액(117)의 주액 구멍(10)이 형성되어 있음과 함께, 전극체(120)를 내부에 수용하고 있는 전지 케이스(110)와, 주액 구멍(10)을 폐색하고 있는 밀봉 부재(30)를 구비한다. 밀봉 부재(30)는, 전지 케이스(110)의 내부에 배치되어 있는, 탄성체인 선단부(40)와, 전지 케이스(110)의 상면(113a)(외표면)측에 접합되어 주액 구멍(10)을 폐색하고 있는 덮개부(70)와, 선단부(40)와 덮개부(70)를 연계하고 있고, 주액 구멍(10) 내에 위치하고 있는 축부(50)와, 축부(50)의 주위를 간극을 두고 둘러싸 설치되고, 덮개부(70)로부터 전지 케이스(110)를 향해 돌출되어 있는, 탄성체인 4개의 지지 돌기부(61)를 구비한다. 즉, 4개의 지지 돌기부(61)는, 주액 구멍(10)의 중심축으로부터 외측을 향하는 방향을 따라 두께가 없는 부분이 존재하는 형상으로 구성되어 있다.
선단부(40)는, 주액 구멍(10)보다도 굵게[즉, 주액 구멍(10)의 직경보다 대직경으로] 형성된 기단부(40b)(결합부)를 구비한다. 기단부(40b)는 주액 구멍(10)의 주연부(11)와 결합하여 주액 구멍(10)을 밀봉하는 것이다. 축부(50)는 주액 구멍(10)보다도 가늘게[즉, 주액 구멍(10)의 직경보다 소직경으로] 형성되어 있고, 또한 전지 케이스(110)에 있어서의 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께보다도 긴 축 길이(도 6에 나타내는 L3 참조)를 갖는 것이다. 보다 상세하게는, 축부(50)의 축 길이는, 도 8 및 도 10에 도시하는 상태를 취할 수 있을 정도의 길이로 설정되어 있다. 즉, 지지 돌기부(61)에 의해 덮개부(70)가 전지 케이스(110)에 대해 이격 상태로 지지되어 있는 상태에서, 선단부(40)와 전지 케이스(110)의 내표면(113b)이 접하고 있지 않고, 전지 케이스(110)의 내외가 주액 구멍(10) 및 공간부 S를 통해 연통되어 있는 상태를 형성 가능한 정도의 길이로 설정되어 있다. 지지 돌기부(61)는, 덮개부(70)에 있어서의 전지 케이스(110)측의 이면(70b)과 전지 케이스(110)의 단차면(11a)(외표면) 사이에서 압축되어 있다.
이와 같이 구성된 제1 실시 형태의 전지(100)에 의하면, 주액 구멍(10)보다도 굵은 기단부(40b)(결합부)를 갖는 선단부(40)에 의해, 주액 구멍(10)을 가밀봉할 수 있다.
또한, 축부(50)는 주액 구멍(10)보다도 가늘다. 그로 인해, 주액 구멍(10)에 삽입 관통되어 있는 축부(50)와, 주액 구멍(10)의 내주면(10a) 사이에는 간극이 있다. 또한, 축부(50)의 축 길이는, 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께보다도 길다. 그로 인해, 축부(50)를 주액 구멍(10)에 삽입 관통한 상태에서, 선단부(40)와 전지 케이스(110)의 내표면(113b) 사이에 간극을 형성할 수 있다. 또한, 지지 돌기부(61)는, 덮개부(70)가 전지 케이스(110)에 접합되어 있는 경우에는(도 9 참조), 덮개부(70)와 전지 케이스(110) 사이에 압축되어 있다. 바꾸어 말하면, 지지 돌기부(61)는 덮개부(70)가 전지 케이스(110)에 접합되기 전에는(도 8 참조), 덮개부(70)의 접합시만큼 압축되어 있지 않은 상태에 있다. 그로 인해, 지지 돌기부(61)에 의해, 접합 전의 덮개부(70)를 전지 케이스(110)에 대해 이격 상태로 지지할 수 있다. 또한 이 지지 돌기부(61)는, 축부(50)의 주위를 간극을 두고 둘러싸고 있다. 따라서, 덮개부(70)의 접합 전에는, 전지 케이스(110)의 내외를, 주액 구멍(10)이나, 지지 돌기부(61)에 의해 형성되는 축부(50)의 주위 간극(공간부 S)을 통해 연통시킬 수 있다. 따라서, 가밀봉 후의 초기 충전에 의해 전지 케이스(110)의 내부에 발생한 가스를, 덮개부(70)의 접합(본밀봉) 전에 전지 케이스(110)의 외부로 방출할 수 있다.
또한 실시 형태의 전지(100)에 의하면, 주액 구멍(10)은 덮개부(70)의 접합에 의해 밀봉되어 있을 뿐이며, 선단부(40)나 축부(50), 지지 돌기부(61)에 의해서는 밀봉되어 있지 않다. 즉, 주액 구멍(10)은 덮개부(70)의 용접 이외에도 밀봉이 이루어진 이중 밀봉의 상태에 있지는 않다. 따라서, 가스 센서를 사용함으로써, 접합 불량을 용이하게 발견할 수 있다.
또한 제1 실시 형태의 전지(100)는, 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께 방향을 따르는 지지 돌기부(61)와 선단부(40)의 이격 거리(도 6의 L1 참조)가 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께(도 3의 L2 참조)보다도 작다. 따라서, 덮개부(70)의 용접 전에 있어서는, 전지 케이스(110)의 내부에 있는 선단부(40)와, 전지 케이스(110)의 외부에 있는 지지 돌기부(61)에 의해, 전지 케이스(110)에 있어서의 주액 구멍(10)의 주연부(11)가 끼움 지지되게 된다. 따라서, 선단부(40)의 기단부(40b)와, 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 내표면(113b)측을 밀착시켜, 주액 구멍(10)을 가밀봉할 수 있다. 이 가밀봉은, 선단부(40)와 지지 돌기부(61)가 전지 케이스(110)를 끼움 지지함으로써 강고하게 유지된다. 그로 인해, 단순히 선단부(40)를 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 단차면(11a)(외표면)측에 압접시키는 밀봉과 비교하여, 전지(100)의 내압 상승에 의한 밀봉 부재(30)의 부상이 발생하기 어렵다. 따라서 제1 실시 형태의 전지(100)에 의하면, 가밀봉 상태를 확실하게 유지할 수 있다.
또한 제1 실시 형태의 전지(100)에서는, 선단부(40)는 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께 방향에 직교하는 방향을 따르는 절결부(44)를 갖고 있다. 그로 인해, 선단부(40)를 주액 구멍(10)에 삽입 관통시킬 때에는, 절결부(44)에 의해 두께 감소되어 있는 분만큼 선단부(40)가 휜다. 따라서, 선단부(40)의 주액 구멍(10)에의 삽입 관통을 용이하게 행할 수 있다.
또한 제1 실시 형태의 전지(100)의 제조 방법은, 전해액(117)의 주입 후에 기단부(40b)(결합부)를 주액 구멍(10)에 압접시킴으로써, 주액 구멍(10)을 기밀하게 가밀봉하는 가밀봉 공정과, 가밀봉 공정 후에 전지(100)를 초기 충전하는 활성화 공정과, 활성화 공정 후에 선단부(40)를 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께 방향을 따라 덮개부(70)가 전지 케이스(110)에 접촉하지 않을 정도로 압입하여, 전지 케이스(110)의 내외를 주액 구멍(10) 및 공간부 S를 통해 연통시킴으로써, 활성화 공정에서 전지 케이스(110)의 내부에 발생한 가스를 배출하는 가스 배출 공정과, 가스 배출 공정 후에 선단부(40)를 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께 방향을 따라 덮개부(70)가 전지 케이스(110)에 접촉할 때까지 압입하여, 덮개부(70)를 전지 케이스(110)에 대해 용접(접합)함으로써, 주액 구멍(10)을 밀봉하는 본밀봉 공정을 구비한다.
이러한 제조 방법에 의하면, 가밀봉, 가스 배출 및 본밀봉을 단일의 밀봉 부재(30)에 의해 행할 수 있다. 또한, 본밀봉으로서의 용접에 불량이 발생하고 있지 않은지 여부를, 가스 센서 등의 가스 센서를 사용하여 용이하게 검출할 수 있다. 또한, 본밀봉을 용접에 의해 행하고 있으므로, 리벳을 사용한 코킹에 의한 본밀봉과 비교하여 밀봉성이 좋다.
(제2 실시 형태)
이어서, 도 12에 기초하여, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 차량(700)은, 상기 제1 실시 형태에 관한 리튬 이온 2차 전지(100)를 갖는 조전지(710)를 탑재하고, 이 조전지(710)[전지(100)]에 축적한 전기 에너지를, 구동원의 구동 에너지의 전부 또는 일부로서 사용하는 것이다.
이 차량(700)은, 조전지(710)를 탑재하고, 엔진(740), 프론트 모터(720) 및 리어 모터(730)를 병용하여 구동하는 하이브리드 자동차이다. 구체적으로는, 이 차량(700)은 차체(790), 엔진(740), 이것에 장착된 프론트 모터(720), 리어 모터(730), 케이블(750), 인버터(760)를 구비한다. 또한, 이 차량(700)은 복수의 전지(100, 100, …)를 자신의 내부에 갖는 조전지(710)를 구비하고, 이 조전지(710)에 축적된 전기 에너지를, 프론트 모터(720) 및 리어 모터(730)의 구동에 이용하고 있다.
전술한 바와 같이, 전지(100)는 본밀봉 후에 용접 불량을 검사한 전지이므로, 용접 불량에 기인하는 가스 누설의 위험성이 거의 없다. 따라서, 이러한 전지(100)를 탑재함으로써, 이 차량(700)의 안전성을 높일 수 있다.
(제3 실시 형태)
이어서, 도 13에 기초하여, 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태에 관한 전지 사용 기기(800)는, 상기 제1 실시 형태에 관한 리튬 이온 2차 전지(100)를 탑재하고, 이 리튬 이온 2차 전지(100)를 에너지원 중 적어도 하나로서 사용하는 것이다.
이 전지 사용 기기(800)는, 상기 제1 실시 형태에 관한 전지(100)를 포함하는 배터리 팩(810)을 탑재한 해머 드릴이다. 이 전지 사용 기기(800)는, 본체(820)의 저부(821)에, 배터리 팩(810)이 수용되어 있고, 이 배터리 팩(810)을, 드릴을 구동하기 위한 에너지원으로서 이용하고 있다.
전술한 바와 같이, 전지(100)는 본밀봉 후에 용접 불량을 검사한 전지이므로, 용접 불량에 기인하는 가스 누설의 위험성이 거의 없다. 따라서, 이러한 전지(100)를 탑재함으로써, 이 전지 사용 기기(800)의 안전성을 높일 수 있다.
(변경예)
이상에 있어서, 본 발명을 실시 형태에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절하게 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들어, 실시 형태에서는, 돌출부(60)는 축부(50)로부터 레이디얼 방향으로 연장되는 연장 설치부(65)와, 연장 설치부(65)의 선단에 설치된 지지 돌기부(61)를 구비하는 구성으로 하였다. 이에 대해, 돌출부를 도 14, 15에 도시하는 바와 같이 구성해도 된다. 도 14, 15에 나타내는 돌출부(80)는, 원환상의 연장 설치부(81)와, 원통 형상의 지지 돌기부(82)를 구비한다. 연장 설치부(81)는, 축부(50)의 단부(50a)로부터 직경 방향으로 원환상으로 확대되어 있다. 지지 돌기부(82)는 연장 설치부(81)의 외주연을 둘러싸도록 덮개부(70)의 이면(70b)으로부터 도 14 중 하방을 향해 원통 형상으로 연장되어 있다. 이 지지 돌기부(82)는, 전체 둘레가 환 형상으로 이어지는 것은 아니며, 그 일부는, 두께 감소된 결손부(83)로 되어 있다. 즉, 지지 돌기부(82)는 원환의 일부를 절결한 형상으로 되어 있고, 축부(50)의 주위를 간극[결손부(83)]을 두고 둘러싸는 것이다. 지지 돌기부(82)의 높이 치수는, 제1 실시 형태에 관한 지지 돌기부(61)의 높이 치수와 동일 정도(0.55㎜ 정도)이다. 이러한 지지 돌기부(82)에 의해서도, 선단부(40)를 전지 케이스(110)의 내부에 위치시켰을 때에는, 가스 유로로서의 공간부 S(도 14, 15 참조)를 형성할 수 있다. 따라서, 도 14에 도시하는 밀봉 부재(88)를 사용해도, 상술한 가스 배출 공정에 있어서, 전지 케이스(110) 내부로부터 확실히 가스를 배출시킬 수 있다. 또한, 본밀봉 공정 후에는, 용접에 의한 밀봉과 삽입부(31)에 의한 밀봉의 이중 밀봉으로 되어 있지 않으므로, 용접 불량을 가스 센서를 사용하여 용이하게 검출할 수 있다.
또한 실시 형태에서는, 선단부(40)를 주액 구멍(10)을 통해 전지 케이스(110)의 내부에 배치함으로써, 전지 케이스(110)의 내표면(113b)측으로부터 주액 구멍(10)을 가밀봉하였다(도 7 참조). 이에 대해, 선단부(40)를 주액 구멍(10)에 완전히 삽입하는 일 없이, 전지 케이스(110)의 외표면(113a)측으로부터 주액 구멍(10)을 가밀봉하는 구성으로 해도 된다.
구체적으로는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 선단부(40)에 있어서의 테이퍼부(41)의 측면(40e)을 전지 케이스(110)의 상면(외표면)(113a)측으로부터, 주액 구멍(10)의 코너부(12)[주액 구멍(10)을 구성하는 내주면(10a)과 단차면(11a)이 이루는 코너부(12)]에 압접시킴으로써, 주액 구멍(10)을 가밀봉하는 것이어도 된다. 바꾸어 말하면, 테이퍼부(41)를 주액 구멍(10)의 주연부(11)에 결합시킴으로써, 주액 구멍(10)을 기밀하게 밀봉하는 것이어도 된다. 이 경우, 테이퍼부(41)가, 본 발명의 결합부의 일례이다. 이러한 구성으로 하면, 선단부(40) 중, 주액 구멍(10)의 코너부(12)에 접촉한 테이퍼부(41)가 탄성 변형하여 주액 구멍(10)의 코너부(12)에 밀착된다. 그로 인해, 선단부(40)와 주액 구멍(10)의 사이를 기밀하게 밀봉할 수 있다. 또한, 선단부(40)에는 절결부(44)가 형성되어 있지만, 이 절결부(44)는, 도 16에 도시하는 바와 같이 가밀봉을 행하는 데 있어서, 그 밀봉성에 영향을 미치는 것은 아니다.
또한 실시 형태에서는, 가스 배출 공정에 있어서, 덮개부(70)를 하방으로 압입하여 지지 돌기부(61)를 압축시킴으로써, 선단부(40)의 기단부면(40d)과 전지 케이스(110)의 내표면(113b)을 이격시켰다(도 8 참조). 이에 대해 상기한 바와 같이 전지 케이스(110)의 외표면(113a)측으로부터 주액 구멍(10)을 가밀봉하는 것인 경우(도 16 참조)에는, 선단부(40)를 주액 구멍(10)으로부터 전지 케이스(110) 내에 밀어 넣었을 때, 지지 돌기부(61)가 압축되는 일 없이, 선단부(40)의 기단부면(40d)과 전지 케이스(110)의 내표면(113b)이 이격 상태로 되도록 구성해도 된다. 즉, 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께 방향을 따르는 지지 돌기부(61)와 선단부(40)의 이격 거리를, 주액 구멍(10)의 주연부(11)의 판 두께보다도 크게 해도 된다. 이 경우, 지지 돌기부(61)는 압축되는 일 없이, 용접 전의 덮개부(70)를 전지 케이스(110)에 대해 이격 상태로 지지한다.
또한 실시 형태에서는, 케이스 덮개 부재(113)에 있어서의 주액 구멍(10)의 주연부(11)에, 상면(113a)보다도 낮아진 단차면(11a)을 설치하였다(도 9 참조). 이에 대해, 도 17에 도시하는 바와 같이, 케이스 덮개 부재(113)에 단차면(11a)을 설치하지 않는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 덮개부(90)는 원판 형상의 본체부(91)와, 본체부의 외주연으로부터 하방으로 연장되는 원통 형상의 측부(92)를 구비하는 캡 형상으로 한다. 그리고, 이 측부(92)의 하단부와 케이스 덮개 부재(113)[상세하게는 주액 구멍(10) 주위의 상면(113a)]를 용접함으로써, 주액 구멍(10)의 본밀봉을 행한다. 또한, 도 17 중 용접 개소를 용접부(94)로서 나타낸다. 또한, 도 17에 있어서는 간단하게 하기 위해 삽입부(31)의 도시를 생략하고 있지만, 본체부(91)의 이면에는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성의 삽입부(31)를 접합하는 것으로 한다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는, 「주액 구멍」을 둥근 구멍으로서 구성하였지만, 「주액 구멍」의 형상은, 예를 들어 각진 구멍 등 적절하게 변경 가능하다. 「주액 구멍」의 형상을 각진 구멍 등 다른 형상으로 변경한 경우에는, 그것에 맞추어 선단부(40)의 형상도 적절하게 변경한다. 또한, 「주액 구멍」을 형성하는 위치도, 적절하게 변경 가능하다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는, 덮개부(70)와 전지 케이스(110)의 구멍 주위부(113m)의 「접합」을, 용접에 의해 행하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 양자의 「접합」을 납땜재나 접착제를 사용하여 행해도 된다.
또한 상기 실시 형태에서는, 밀폐형 전지로서, 리튬 이온 2차 전지(100)를 예시하였지만, 예를 들어 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지 등의 다른 종류의 2차 전지 등에도, 본 발명의 기술적 사상을 적용할 수 있다. 또한 상기 실시 형태에서는, 권회형의 발전 요소[전극체(120)]를 갖는 전지(100)를 예시하였지만, 적층형의 발전 요소를 갖는 전지 등에도, 본 발명의 기술적 사상을 적용할 수 있다. 또한 상기 실시 형태에서는, 각형의 전지 케이스(110)를 갖는 전지(100)를 예시하였지만, 원통형의 전지 케이스를 갖는 전지 등에도, 본 발명의 기술적 사상을 적용할 수 있다.
또한, 상기 제2 실시 형태에서는, 본 발명에 관한 전지(100)를 탑재하는 차량(700)으로서 하이브리드 자동차를 예시하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에 관한 전지를 탑재하는 차량(700)으로서는, 예를 들어, 전기 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 하이브리드 철도 차량, 포크리프트, 전기 휠체어, 전동 어시스트 자전거, 전동 스쿠터 등을 들 수 있다.
또한, 상기 제3 실시 형태에서는, 본 발명에 관한 전지(100)를 탑재하는 전지 사용 기기(800)로서 해머 드릴을 예시하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에 관한 전지를 탑재하는 전지 사용 기기(800)로서는, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 전지 구동의 전동 공구, 무정전 전원 장치 등, 전지로 구동되는 각종 가전 제품, 오피스 기기, 산업 기기 등을 들 수 있다.
100 : 리튬 이온 2차 전지(밀폐형 전지)
110 : 전지 케이스
117 : 전해액
10 : 주액 구멍
11 : 주연부
30 : 밀봉 부재
40 : 선단부
40b : 기단부(결합부)
44 : 절결부
50 : 축부
61 : 지지 돌기부
70 : 덮개부
S : 공간부
R : 연통로

Claims (4)

  1. 전해액을 주입하기 위한 주액 구멍이 형성되어 있는 전지 케이스와, 상기 주액 구멍을 밀봉하는 밀봉 부재를 구비하는 밀폐형 전지의 제조 방법에 있어서,
    상기 밀봉 부재로서,
    금속제의 덮개부와, 상기 덮개부의 일측면측에 접합된 탄성체인 축부와, 상기 축부에 있어서의 상기 덮개부측의 단부의 주위를 간극을 두고 둘러싸는 탄성체인 지지 돌기부와, 상기 축부에 있어서의 상기 덮개부의 반대측으로부터 연장 설치된 탄성체인 선단부를 구비하고,
    비하중 상태에서는, 상기 지지 돌기부와 상기 선단부의 이격 거리가 상기 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 작고,
    상기 선단부가, 상기 주액 구멍의 직경보다도 대직경인 결합부를 갖고,
    상기 축부가, 상기 주액 구멍의 직경보다도 소직경이고, 또한 상기 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 긴 축 길이를 갖고 있는 것을 사용하고,
    전해액의 주입 후에 상기 결합부를 상기 주액 구멍의 주연부에 압접시킴으로써, 상기 주액 구멍을 기밀하게 가밀봉하는 가밀봉 공정과,
    상기 가밀봉 공정 후에 상기 밀폐형 전지를 초기 충전하는 활성화 공정과,
    상기 활성화 공정 후에 상기 선단부를 상기 주액 구멍의 주연부의 판 두께 방향을 따라 상기 덮개부가 상기 전지 케이스에 접촉하지 않고, 또한 상기 선단부가 상기 주액 구멍의 주연부로부터 이격되는 정도로 압입함으로써, 상기 전지 케이스의 내부측과 외부측을 연통하는 연통로를 형성하여, 상기 활성화 공정에서 상기 전지 케이스의 내부에 발생한 가스를 배출하는 가스 배출 공정과,
    상기 가스 배출 공정 후에 상기 선단부를 상기 주액 구멍의 주연부의 판 두께 방향을 따라 상기 덮개부가 상기 전지 케이스에 접촉할 때까지 압입하여 상기 지지 돌기부를 상기 덮개부와 상기 전지 케이스 사이에서 압축함과 함께, 상기 덮개부를 상기 전지 케이스에 대해 접합함으로써, 상기 덮개부의 내측에 상기 연통로를 형성한 채 상기 주액 구멍을 밀봉하는 본밀봉 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 부재로서, 상기 선단부에, 상기 주액 구멍으로의 압입 방향에 직교하는 방향을 따르는 절결부가 형성되어 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전지의 제조 방법.
  3. 전지 케이스의 외부로부터 내부로 전해액을 주입하기 위한 주액 구멍을 밀봉하는 밀폐형 전지의 밀봉 부재이며,
    금속제의 덮개부와, 상기 덮개부의 일측면측에 접합된 탄성체인 축부와, 상기 축부에 있어서의 상기 덮개부측의 단부의 주위를 간극을 두고 둘러싸는 탄성체인 지지 돌기부와, 상기 축부에 있어서의 상기 덮개부의 반대측으로부터 연장 설치된 탄성체인 선단부를 구비하고,
    비하중 상태에서는, 상기 지지 돌기부와 상기 선단부의 이격 거리가 상기 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 작고,
    상기 선단부는, 상기 주액 구멍의 직경보다도 대직경인 결합부를 갖고, 상기 덮개부를 상기 전지 케이스에 대해 접합한 상태에서는, 상기 주액 구멍의 주연부로부터 이격되는 것이고,
    상기 축부는, 상기 주액 구멍의 직경보다도 소직경이고, 또한 상기 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 긴 축 길이를 갖고,
    상기 지지 돌기부는, 상기 덮개부를 상기 전지 케이스에 대해 접합한 상태에서는, 상기 덮개부와 상기 전지 케이스 사이에서 압축되는 것인 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전지의 밀봉 부재.
  4. 전해액을 주입하기 위한 주액 구멍이 형성되어 있는 전지 케이스와, 상기 주액 구멍을 밀봉하고 있는 밀봉 부재를 구비하는 밀폐형 전지이며,
    상기 밀봉 부재는,
    금속제의 덮개부와, 상기 덮개부의 일측면측에 접합된 탄성체인 축부와, 상기 축부에 있어서의 상기 덮개부측의 단부의 주위를 간극을 두고 둘러싸는 탄성체인 지지 돌기부와, 상기 축부에 있어서의 상기 덮개부의 반대측으로부터 연장 설치된 탄성체인 선단부를 구비하고 있고,
    비하중 상태에서는, 상기 지지 돌기부와 상기 선단부의 이격 거리가 상기 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 작은 것이고,
    상기 덮개부는, 상기 전지 케이스의 외표면측에 접합되어 상기 주액 구멍을 폐색하고 있고,
    상기 선단부는, 상기 주액 구멍의 직경보다도 대직경인 결합부를 갖고 있음과 함께, 상기 주액 구멍의 주연부로부터 이격된 상태에서 상기 전지 케이스의 내부에 배치되어 있고,
    상기 축부는, 상기 주액 구멍의 직경보다도 소직경이고, 또한 상기 주액 구멍의 주연부의 판 두께보다도 긴 축 길이를 갖고 있음과 함께, 상기 주액 구멍 내에 위치하고 있고,
    상기 지지 돌기부는, 상기 덮개부와 상기 전지 케이스 사이에서 압축되어 있고,
    상기 덮개부의 내측에는, 상기 전지 케이스의 내부측과 외부측을 연통하는 연통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전지.
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