KR101726337B1 - 밀폐형 전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

리크 검사 공정에 있어서의 오판정률을 개선할 수 있는 밀폐형 전지의 제조 방법을 제공한다. 외장(30) 안으로 도입된 헬륨(H)의 누출을 검지하는 리크 검사 공정이 행해지는 전지(10)의 제조 공정에 있어서, 외장(30)을 덮음으로써 외장(30)을 일시적으로 밀폐하여, 외장(30) 안으로 헬륨(H)을 도입하는 도입 공정과, 일시적으로 밀폐한 외장(30) 안의 압력 및 외장(30) 바깥의 압력 중 적어도 어느 일방을 조정하고, 헬륨 도입 후의 외장(30) 안의 압력을 외장(30) 바깥의 압력보다 작게 하는 조정 공정을 포함한다.

Description

밀폐형 전지의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SEALED BATTERY}
본 발명은, 전지 용기 안으로 도입된 검지 가스의 누출을 검지하는 리크 검사 공정이 행해지는 밀폐형 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 밀폐형 전지의 제조 공정에 있어서는, 전지 용기 안으로 수분이 침입하여 전지 성능이 열화되는 것을 막는 등의 목적으로, 전지 용기의 밀폐성을 확인하는 리크 검사 공정이 행해지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에는, 이하와 같은 기술이 개시되어 있다.
먼저, 주액 노즐을 전지 캔(전지 용기)의 덮개체에 밀착시켜 주액 노즐을 전해액 주액구에 장착한다.
다음으로, 주액 노즐로부터 전해액을 주액함과 함께, 전지 캔 안으로 헬륨을 도입한다.
그리고, 전해액 주액구로부터 주액 노즐을 떼어내어, 레이저 용접 수단에 의해 전해액 주액구를 밀봉한다.
마지막으로, 밀봉한 전지 캔을 누출 검출 챔버에 설치하고, 헬륨 리크 검사기를 이용하여 전지 캔으로부터 헬륨이 누출되고 있는지의 여부를 확인함으로써 리크 검사 공정을 행한다.
헬륨은, 그 분자량이 전지 캔 안에 포함되는 기체의 분자량보다 작다. 따라서, 도 15에 나타내는 바와 같이, 전해액 주액구로부터 도입되는 헬륨은, 그 대부분이 전해액 주액구의 근방에 체류하고, 리크 검사 공정을 행할 때까지, 전해액 주액구로부터 전지 캔 외부로 누출되어버린다.
즉, 특허문헌 1에 개시되는 기술에서는, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량이 많아져 버리기 때문에, 리크 검사 공정 시의 전지 캔 안의 헬륨의 농도를 유지할 수 없어, 리크 검사 공정 시의 전지 캔 안의 헬륨 농도가 저하되어버린다.
리크 검사 공정에서는, 예를 들면, 헬륨 리크 검사기의 출력값에 의거하여 단위 시간당에 전지 캔으로부터 누출되는 헬륨의 양을 확인하여, 리크 검사의 양부(良否) 판정을 행한다. 도 16에 나타내는 그래프(G11)와 같이, 리크 검사 공정 시의 전지 캔 안의 헬륨 농도가 낮은 경우, 단위 시간당에 전지 캔으로부터 누출되는 헬륨의 양이 줄어들기 때문에, 헬륨 리크 검사기의 출력값은, 전체적으로 낮은 값이 된다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 리크 검사 공정의 검사 임계값(T1)은, 이러한 리크 검사 공정 시의 전지 캔 안의 헬륨 농도가 낮은 경우를 고려하여 설정된다. 즉, 검사 임계값(T1)은, 리크 검사 공정 시의 헬륨 농도가 낮고, 또한, 단위 시간당의 헬륨의 누출량이 소정량(L)이 되는 전지 캔을 검사했을 때의, 헬륨 리크 검사기의 출력값 등이 설정된다.
특허문헌 1에 개시되는 기술과 같이, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량이 많은 경우에는, 리크 검사 공정 시의 전지 캔 안의 헬륨 농도가 크게 편차가 생겨버린다.
따라서, 단위 시간당의 헬륨의 누출량(L0)이 소정량(L)보다 약간 적은 전지 캔을 검사했을 때에, 당해 전지 캔 안에 있어서의 헬륨 농도의 편차의 영향에 의해 헬륨의 누출량이 소정량(L)인 전지 캔보다 높아져 있으면, 헬륨 리크 검사기의 출력값은, 비교적 높은 비율로 검사 임계값(T1)을 초과해버릴 가능성이 있다(도 16에 나타내는 점 및 그래프(G12) 참조).
이와 같이, 특허문헌 1에 개시되는 기술에서는, 비교적 높은 비율로 양품(良品)이 불량품이라고 오(誤)판정되어버릴 가능성이 있었다(도 16에 나타내는 오판정이 되는 영역(R11) 참조).
즉, 특허문헌 1에 개시되는 기술에서는, 리크 검사 공정에 있어서의 오판정률이 악화되어버릴 가능성이 있었다.
일본국 공개특허 특개2002-117901호 공보
본 발명은, 이상과 같은 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 리크 검사 공정에 있어서의 오판정률을 개선할 수 있는 밀폐형 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 관련된 밀폐형 전지의 제조 방법은, 전지 용기 안으로 도입된 검지 가스의 누출을 검지하는 리크 검사 공정이 행해지는 밀폐형 전지의 제조 방법에 있어서, 상기 전지 용기를 덮음으로써 상기 전지 용기를 일시적으로 밀폐하여, 상기 전지 용기 안으로 상기 검지 가스를 도입하는 도입 공정과, 상기 일시적으로 밀폐한 전지 용기 안의 압력 및 전지 용기 바깥의 압력 중 적어도 일방을 조정하고, 상기 검지 가스 도입 후의 상기 전지 용기 안의 압력을 상기 전지 용기 바깥의 압력보다 작게 하는 조정 공정을 포함하며, 상기 조정 공정 후에, 상기 리크 검사 공정을 행한다.
본 발명에 관련된 밀폐형 전지의 제조 방법에 있어서, 상기 일시적으로 밀폐한 전지 용기 안을, 상기 전지 용기 바깥의 압력보다 작은 제 1 압력까지 감압하고, 상기 감압한 전지 용기 안으로 상기 검지 가스를 도입함으로써, 상기 전지 용기 바깥의 압력보다 작은 제 2 압력까지 상기 전지 용기 안을 가압하여, 상기 도입 공정 및 상기 조정 공정을 동시에 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 리크 검사 공정에 있어서의 오판정률을 개선할 수 있다.
도 1은 밀폐형 전지의 전체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 밀폐형 전지의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 도입 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 밀폐형 전지의 제 1 제조 공정에 있어서, 외장을 일시적으로 밀폐하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 밀폐형 전지의 제 1 제조 공정에 있어서, 헬륨을 도입하는 모습을 나타내는 도면이고, (a)는, 외장 안을 감압하고 있는 상태를 나타내는 도면이며, (b)는, 헬륨을 도입하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 밀폐형 전지의 제 1 제조 공정에 있어서, 도입 장치를 주액 구멍으로부터 떼어내는 모습을 나타내는 도면이고, (a)는, 도입 장치를 떼어내기 전의 상태를 나타내는 도면이며, (b)는, 도입 장치를 떼어낸 후의 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 주액 구멍을 봉지하는 모습을 나타내는 도면이고, (a)는, 주액 구멍에 캡을 재치하는 모습을 나타내는 도면이며, (b)는, 레이저 용접하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 8은 리크 검사 공정의 검사 임계값을 나타내는 도면이다.
도 9는 헬륨 리크 검사기의 출력값과 단위 시간당의 헬륨의 누출량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 리크 검사 공정 시의 외장 안의 헬륨 농도의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출률의 산출 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 외장의 외부 공간을 가압하기 위한 챔버를 나타내는 도면이다.
도 13은 밀폐형 전지의 제 2 제조 공정에 있어서, 외장의 외부 공간을 가압하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 14는 밀폐형 전지의 제 2 제조 공정에 있어서, 도입 장치를 주액 구멍으로부터 떼어내는 모습을 나타내는 도면이다.
도 15는 종래 기술에 있어서, 헬륨이 누출되고 있는 모습을 나타내는 도면이다.
도 16은 종래 기술에 있어서의, 헬륨 리크 검사기의 출력값과 단위 시간당의 헬륨의 누출량의 관계를 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 발명에 관련된 밀폐형 전지의 제조 방법의 제 1 실시형태인, 전지(10)의 제 1 제조 공정에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여, 전지(10)의 개략 구성에 대하여 설명한다.
전지(10)는, 밀폐형의 리튬 이온 이차 전지이다. 또한, 본 발명이 적용되는 대상은, 리튬 이온 이차 전지에 한정되는 것은 아니고, 니켈 수소 이차 전지 등의 다른 밀폐형 전지여도 된다.
전지(10)의 제 1 제조 공정에 있어서는, 전지 용기의 밀폐성을 확인하기 위해, 전지 용기 안으로 도입된 검지 가스의 누출을 검지하는 리크 검사 공정이 행해진다.
전지(10)는, 발전(發電) 요소(20), 외장(30), 캡(40), 및 외부 단자(50, 50)를 구비한다.
발전 요소(20)는, 정극, 부극, 및 세퍼레이터를 적층한 상태에서 권회(卷回)하여 이루어지는 전극체에 전해액을 침투시킨 것이다. 전지(10)의 충방전 시에 발전 요소(20) 안에서 화학 반응이 일어남(엄밀하게는, 정극과 부극의 사이에서 전해액을 개재한 이온의 이동이 일어남)으로써 전류가 발생한다.
전지 용기인 외장(30)은, 수납부(31)와 덮개부(32)를 갖는 대략 직육면체 형상의 캔이다.
수납부(31)는, 한 면이 개구된 바닥이 있는 각통(角筒) 형상의 부재이고, 내부에 발전 요소(20)를 수납한다.
덮개부(32)는, 수납부(31)의 개구면에 따른 형상을 갖는 평판 형상의 부재이고, 수납부(31)의 개구면을 가린 상태에서 수납부(31)와 접합된다. 덮개부(32)에 있어서, 후술하는 바와 같이 외부 단자(50, 50)가 삽입 통과되는 개소의 사이에는, 전해액을 주액하기 위한 주액 구멍(33)이 개구되어 있다.
주액 구멍(33)은, 덮개부(32)의 외측과 내측에서 내경이 다른, 평면에서 보아 대략 원 형상의 구멍이다. 주액 구멍(33)은, 상부(도 1에 있어서의 상측 부분)의 내경이, 하부(도 1에 있어서의 하측 부분)의 내경보다 크게 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 전지를, 바닥이 있는 각통 형상으로 형성된 외장을 갖는 각형 전지로서 구성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 바닥이 있는 원통 형상으로 형성된 외장을 갖는 원통형 전지로서 구성하는 것도 가능하다.
캡(40)은, 주액 구멍(33)을 봉지하기 위한 것이다. 캡(40)은, 주액 구멍(33)의 상부와 대략 동일한 형상으로 형성된다. 캡(40)은, 주액 구멍(33)의 하부를 가리도록 주액 구멍(33)의 상부에 감입(嵌入)되고, 외주연부(外周緣部)가 레이저 용접됨으로써, 덮개부(32)와 접합된다.
외부 단자(50, 50)는, 그들의 일부가 덮개부(32)의 외측면으로부터 전지(10)의 상방(외방)으로 돌출된 상태로 배치된다. 외부 단자(50, 50)는, 집전(集電) 단자(51, 51)를 개재하여, 각각 발전 요소(20)의 정극 및 부극에 전기적으로 접속된다. 외부 단자(50, 50)는, 각각, 외주면부에 고정 부재(34)가 감장(嵌裝)됨으로써, 절연 부재(52, 53)를 사이에 개재하여 덮개부(32)에 대하여 절연 상태로 고정된다. 외부 단자(50, 50) 및 집전 단자(51, 51)는, 발전 요소(20)에 저장되는 전력을 외부로 취출하거나, 또는, 외부로부터의 전력을 발전 요소(20)로 받아들이는 통전 경로로서 기능한다.
집전 단자(51, 51)는, 각각 발전 요소(20)의 정극 및 부극과 접속되어 있다. 집전 단자(51, 51)의 재료로서는, 예를 들면, 정극 측에 알루미늄, 부극 측에 구리를 채용할 수 있다.
외부 단자(50, 50)에는, 전지(10)의 외방으로 돌출되는 부위에 나사 전조(轉造)가 실시되어, 볼트부가 형성된다. 전지(10)의 실제 사용 시에는, 이 볼트부를 이용하여 외부 단자(50, 50)에 버스 바, 및 외부 장치의 접속 단자 등의 부재가 체결 고정된다.
그들 부재를 체결 고정할 때, 외부 단자(50, 50)에는 체결 토크가 가해짐과 함께, 나사 체결에 의해 축 방향으로 외력이 부여된다. 이 때문에, 외부 단자(50, 50)의 재료로서는, 철 등의 고(高)강도 재료를 채용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 제 1 제조 공정에 대하여 설명한다.
상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 다이코다 등의 도공기(塗工機)를 이용하여 집전체(정극 집전체 및 부극 집전체)의 표면에 합제(정극 합제 및 부극 합제)를 도공한 후, 합제를 건조시킨다.
그리고, 집전체의 표면 상의 합제에 대하여 프레스 가공을 실시함으로써, 집전체의 표면에 합제층(정극 합제층 및 부극 합제층)을 형성한다.
이렇게 하여, 정극 및 부극이 제조된다.
상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 이러한 공정을 거쳐 제조되는 정극 및 부극과, 세퍼레이터를 적층한 상태에서 권회하여 전극체를 제조한다. 그리고, 외장(30)의 덮개부(32)에 일체화된 외부 단자(50, 50) 및 집전 단자(51, 51) 등을 상기 전극체에 접속하고, 당해 전극체를 외장(30)의 수납부(31)에 수납한다. 그 후, 외장(30)의 수납부(31)와 덮개부(32)를 용접에 의해 접합하여 캔 밀봉한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 외장(30)을 캔 밀봉한 후에는, 주액 구멍(33)으로부터 전해액(E)을 주액한다(도 2에 나타내는 화살표(E) 참조).
이때, 예를 들면, 외장(30)을 챔버(111) 안에 수납함과 함께, 소정의 주액 유닛을 외장(30)에 세트하여, 챔버(111) 안을 진공 흡인한다. 그 후, 챔버(111) 안으로 대기를 도입하여 챔버(111) 안을 대기압으로 되돌린다. 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 이때의 차압을 이용하여, 전해액(E)을 외장(30)에 주액한다.
전해액(E)을 외장(30)에 주액한 후에는, 챔버(111) 바깥으로 외장(30)을 이동시키고, 외장(30) 안으로 헬륨(H)을 도입한다(도 2에 나타내는 화살표(H) 참조).
이때, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같은 도입 장치(120)를 이용하여, 헬륨(H)의 도입을 행한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 도입 장치(120)는, 봉입 노즐(121), 시일(seal) 부재(122), 및 밸브(123) 등을 구비한다.
봉입 노즐(121)은, 주액 구멍(33)의 상방에 배치되고, 하단(下端)부에 분사구(121a)가 형성된다. 봉입 노즐(121)의 상하 중도부에는, 밸브(123)가 연결된다.
봉입 노즐(121)은, 밸브(123) 및 배관(124) 등을 개재하여 소정의 감압 펌프에 접속된다. 즉, 도입 장치(120)는, 봉입 노즐(121)로부터 상기 감압 펌프를 향하는 경로로서, 감압 경로(P1)가 형성된다(도 5의 (a) 참조).
봉입 노즐(121)은, 밸브(123) 등을 개재하여 소정의 헬륨 공급원에 접속된다. 즉, 도입 장치(120)는, 상기 헬륨 공급원으로부터 봉입 노즐(121)을 향하는 경로로서, 공급 경로(P2)가 형성된다(도 5의 (b) 참조).
시일 부재(122)는, 대략 바닥이 있는 통 형상 부재의 바닥면(상면)에, 상하 방향을 따라 관통하는 관통 구멍을 형성하도록 한 형상을 갖는다.
봉입 노즐(121)은, 시일 부재(122)의 관통 구멍에 삽입 통과된다. 봉입 노즐(121)의 분사구(121a)는, 시일 부재(122)의 내측에 배치된다.
밸브(123)는, 감압 경로(P1) 및 공급 경로(P2) 중 어느 일방을 폐쇄함과 함께, 어느 타방을 개방한다. 즉, 도입 장치(120)는, 봉입 노즐(121)과 연통하는 경로를, 밸브(123)의 제어에 의해 감압 경로(P1)나 공급 경로(P2) 중 어느 하나로 전환한다.
이와 같이 구성되는 도입 장치(120)는, 예를 들면, 외장(30)의 외부 공간(S)이 대기압으로 되도록 한 설비 안에 설치되어 있다.
따라서, 헬륨(H)을 도입하기 전의 시점에 있어서, 외장(30)의 내부 공간(S1) 및 외부 공간(S)은，함께 대기압으로 되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 외장(30) 안으로 헬륨(H)을 도입할 때는, 도입 장치(120)를 외장(30)에 접근시켜, 시일 부재(122)를 덮개부(32)에 압박한다(도 4에 나타내는 화살표 참조). 이에 따라, 도입 장치(120)는, 주액 구멍(33)을 시일한다. 또, 시일 부재(122)는, 봉입 노즐(121)의 상하 중도부에 있어서의 외주면에 대하여 밀착되어 있다.
이와 같이, 외장(30)(주액 구멍(33))을 덮음으로써, 외장(30)의 내부 공간(S1)을 외부 공간(S)으로부터 차단하여, 외장(30)을 일시적으로 밀폐한다. 즉, 외장(30) 안을 폐쇄 공간으로 한다.
도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 외장(30)을 일시적으로 밀폐한 후에는, 감압 경로(P1)를 개방하고(감압 경로(P1)와 봉입 노즐(121)을 연통하고), 상기 감압 펌프를 동작시켜 외장(30) 안의 공기(A)를 외부로 배출한다. 즉, 외장(30) 안을 감압한다(도 5의 (a)에 나타내는 내부 공간(S1) 참조).
도입 장치(120)에는, 이러한 외장(30) 안의 압력을 측정 가능한 압력계가 설치되어 있다. 도입 장치(120)는, 상기 압력계로 외장(30) 안의 압력을 확인하면서, 외장(30) 안을 제 1 압력까지 감압한다.
그리고, 제 1 압력까지 감압한 외장(30) 안을 헬륨(H)에 의해 가압한다.
즉, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 도입 장치(120)는, 공급 경로(P2)를 개방하고(공급 경로(P2)와 봉입 노즐(121)을 연통하고), 상기 헬륨 공급원으로부터 봉입 노즐(121)로 헬륨(H)을 공급하여, 봉입 노즐(121)의 분사구(121a)로부터 헬륨(H)을 분사한다.
이와 같이, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 일시적으로 밀폐한 외장(30) 안으로 헬륨(H)을 도입하는 도입 공정을 행한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 외장(30) 안으로 헬륨(H)을 도입한 후에는, 주액 구멍(33)으로부터 도입 장치(120)를 떼어내어 외장(30)의 일시적인 밀폐 상태를 해제하고, 주액 구멍(33)을 캡(40)에 의해 봉지한다.
이때, 캡(40)을, 주액 구멍(33)의 하부를 가리도록 주액 구멍(33)의 상부에 감입한다. 그리고, 레이저 용접기에 의해 캡(40)의 외연부를 따라 레이저를 조사하여, 주액 구멍(33)을 봉지한다(도 2에 나타내는 검은 칠이 된 삼각형 참조).
이러한 주액 구멍(33)을 봉지하기 위한 장치는, 도입 장치(120)와 마찬가지로, 외장(30)의 외부 공간(S)이 대기압으로 되도록 한 설비 안에 설치된다.
주액 구멍(33)을 봉지한 후에는, 외장(30)으로부터의 헬륨(H)의 누출(즉, 외장(30)의 밀봉 정도)을 검사한다.
이때, 챔버(131) 안에 외장(30)을 수납하고, 챔버(131) 안을 진공 흡인한다. 그 후, 단위 시간당에 외장(30)으로부터 누출되는 헬륨(H)의 양을, 시판의 헬륨 리크 검사기를 이용하여 확인한다.
그리고, 헬륨 리크 검사기의 출력값에 의거하여 외장(30)에 누출이 있는지를 판단한다.
이와 같이, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 헬륨(H)의 누출을 검지하는 리크 검사 공정을 행한다. 즉, 상기 제 1 제조 공정에 있어서, 검지 가스로서, 헬륨(H)이 채용된다.
리크 검사 공정을 행한 후에는, 전지(10)의 초기 충전 및 전압의 검사 등을 행한다.
이상과 같이, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 밀폐형의 전지(10)를 제조한다.
여기서, 헬륨(H)은, 그 분자량이 외장(30) 안에 포함되는 기체의 분자량보다 작다. 따라서, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 외장(30) 안으로 도입되는 헬륨(H)은, 주액 구멍(33)의 근방에 체류한다.
본 실시형태와 같이 외장(30)의 외부 공간(S)이 대기압인 경우, 헬륨(H)을 외장(30) 안으로 도입하여 외장(30) 안을 대기압으로 되돌린 경우에는, 헬륨(H)이 주액 구멍(33)으로부터 많이 누출되어버릴 가능성이 있다.
그래서, 도 5 및 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 외장(30) 안의 압력 변동을 확인하면서 헬륨(H)을 분사함으로써, 제 1 압력으로 감압된 외장(30) 안을, 대기압보다 낮은 제 2 압력까지 가압한다.
즉, 도입 장치(120)는, 외장(30) 안의 공기(A)를 배출한 양보다 적은 양만큼 헬륨(H)을 외장(30) 안으로 도입한다. 즉, 외장(30) 안의 압력 변동(제 1 압력과 제 2 압력의 차)에 대응하는 양의 헬륨(H)을, 외장(30) 안으로 도입한다(도 5에 나타내는 화살표(A, H) 참조).
이에 따라, 헬륨(H)을 도입한 후의 외장(30) 안을 음압(陰壓) 상태로 하여, 외장(30) 안과 외장(30) 바깥의 사이에 압력차를 발생시킨다(도 6의 (a)에 나타내는 내부 공간(S1) 및 외부 공간(S) 참조).
도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 이러한 상태에서 주액 구멍(33)으로부터 도입 장치(120)를 떼어낸 경우에는, 외장(30) 안팎의 압력차에 의해, 외장(30)의 외부 공간(S)으로부터 내부 공간(S1)으로 외기가 유입된다. 즉, 주액 구멍(33)으로부터 도입 장치(120)를 떼어냈을 때에, 주액 구멍(33)으로부터 외장(30) 안을 향하는 기류를 발생시킬 수 있다(도 6의 (b)에 나타내는 화살표 참조).
도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 이러한 기류가 발생하고 있는 동안, 또는, 그 후에, 주액 구멍(33)에 캡(40)을 감입하여, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 레이저 용접기에 의한 레이저 조사에 의해 주액 구멍(33)을 봉지한다(도 7에 나타내는 외부 공간(S), 내부 공간(S1), 및 화살표 참조).
이에 따라, 주액 구멍(33)으로부터 도입 장치(120)를 떼어냈을 때에, 분자량의 차에 의해 주액 구멍(33)으로부터 누출하려고 하는 헬륨(H)을, 상기 기류에 의해 외장(30)의 내부 공간(S1)으로 압입할 수 있다.
즉, 외장(30)의 일시적인 밀폐 상태를 해제한 후에도, 헬륨(H)을 외장(30) 안에 머무르게 할 수 있다.
따라서, 리크 검사 공정을 행할 때까지, 헬륨(H)이 주액 구멍(33)으로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량을 저감할 수 있다.
이와 같이 하여, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 적은 양의 헬륨(H)으로 리크 검사 공정을 행할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 헬륨(H)을 효율적으로 이용할 수 있기 때문에, 헬륨 이용률을 개선할 수 있다. 즉, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 리크 검사에 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 리크 검사 공정에 있어서는, 헬륨 리크 검사기의 출력값이 검사 임계값(T2)보다 작아진 경우에 외장(30)에 누출이 없다고 판단하고, 헬륨 리크 검사기의 출력값이 검사 임계값(T2) 이상이 된 경우에 외장(30)에 누출이 있다고 판단한다.
헬륨 리크 검사기의 출력값은, 그래프(G11)와 같이 리크 검사 공정 시의 외장(30) 안의 헬륨 농도가 낮은 경우, 단위 시간당에 외장(30)으로부터 누출되는 헬륨(H)의 양이 줄어들기 때문에, 전체적으로 낮은 값이 된다.
상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 헬륨(H)을 도입하고나서 리크 검사 공정을 행할 때까지의 동안, 외장(30) 안의 헬륨 농도를 유지할 수 있기 때문에, 그래프(G1)와 같이 외장(30) 안의 헬륨 농도가 높은 상태에서 리크 검사 공정을 행할 수 있다.
즉, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량을 저감함으로써, 종래 기술과 비교하여, 헬륨 리크 검사기의 출력값을 전체적으로 끌어올릴 수 있다(도 8에 나타내는 화살표 참조).
즉, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 외장(30) 안의 헬륨 농도가 높은 상태에 있어서의 헬륨 리크 검사기의 출력값에 의거하여, 검사 임계값(T2)을 설정할 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 종래 기술과 비교하여, 리크 검사 공정 시의 검사 임계값(T2)을 끌어올릴 수 있기 때문에, 리크 검사를 양호한 감도로 행할 수 있다.
또, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량을 저감시킴으로써, 리크 검사 공정 전에 어느 정도 정해진 소량의 헬륨(H)이 누출된다.
즉, 리크 검사 공정 시의 외장(30) 안의 헬륨 농도의 편차를 저감할 수 있다.
이에 따라, 도 9에 나타내는 바와 같이, 종래 기술(도 9에 이점쇄선으로 나타내는 그래프(G11, G12) 참조)과 비교하여, 리크 검사 공정 시의 헬륨 리크 검사기의 출력값(도 9에 실선으로 나타내는 그래프(G1, G2))을 안정시킬 수 있다.
따라서, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 단위 시간당의 헬륨(H)의 누출량(L0)이 검사 NG가 되는 소정량(L)보다 약간 적은 외장(30)을 검사한 경우에도, 헬륨 리크 검사기의 출력값이 검사 임계값(T2)을 초과해버리는 것을 억제할 수 있다(도 9에 나타내는 점 참조).
즉, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 리크 검사 공정에 있어서의 오판정률을 개선할 수 있다(도 9 및 도 16에 나타내는 오판정이 되는 영역(R1, R11) 참조).
이상과 같이, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 헬륨(H) 도입 후의 외장(30) 안의 압력을 외장(30) 바깥의 압력보다 작게 하는 조정 공정을 행한다.
또, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 일시적으로 밀폐한 외장(30) 안을, 외장(30) 바깥의 압력보다 작은 제 1 압력까지 감압하고, 감압한 외장(30) 안으로 검지 가스를 도입함으로써, 외장(30) 바깥의 압력보다 작은 제 2 압력까지 외장(30) 안을 가압하여, 도입 공정 및 조정 공정을 동시에 행한다.
이에 따라, 헬륨(H)의 도입량을 조정하는 것만으로, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량을 저감할 수 있다. 즉, 오판정률을 개선하기 위한 조정 공정을 간소화할 수 있다.
또한, 헬륨(H)을 도입하는 방법은, 상기의 방법에 한정되는 것은 아니다. 즉, 외장(30)을 챔버 안에 수납하고, 상기 챔버를 감압한 후에 상기 챔버 안으로 헬륨(H)을 도입하여 상기 챔버 안을 가압해도 상관없다.
이 경우, 헬륨 도입 후에 상기 챔버 안의 압력이 상기 챔버 바깥의 압력보다 작아지도록, 상기 챔버 안의 압력을 조정한다. 그리고, 상기 챔버 바깥으로 외장(30)을 이동시켜, 주액 구멍(33)을 봉지한다.
즉, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 헬륨(H)을 도입할 때에, 외장(30) 전체를 덮거나, 또는, 외장(30)의 외부 공간(S)과 내부 공간(S1)이 연통되어 있는 개소만을 부분적으로 덮음으로써, 외장(30)을 일시적으로 밀폐하면 된다.
다음으로, 상기 제 1 제조 공정에 있어서 헬륨(H)을 도입한 경우의 헬륨 농도의 측정 결과에 대하여 설명한다.
헬륨 농도의 측정에서는, 상기 제 1 제조 공정을 행하여 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 테스트 피스를 제조했다(도 6 및 도 7 참조).
제 1 실시예 및 제 2 실시예의 테스트 피스는, 주로 헬륨(H)을 도입한 직후의 외장(30) 안의 감압도가 다르다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시예의 테스트 피스는, 헬륨 도입 직후의 외장(30) 안의 감압도가 X1(㎪)이 되도록, 제 1 압력까지 감압된 외장(30) 안으로 헬륨(H)을 도입하여 제작된 테스트 피스이다.
제 1 실시예의 테스트 피스는, 헬륨(H)을 도입한 직후의 외장(30) 안의 헬륨 농도(이하, 「초기 농도」라고 표기함)가 Y5(%)이다.
제 2 실시예의 테스트 피스는, 제 1 실시예의 감압도(X1)보다 높은 감압도(X2)(㎪)가 되도록, 제 1 압력까지 감압된 외장(30) 안으로 헬륨(H)을 도입하여 제작된 테스트 피스이다.
즉, 제 2 실시예의 테스트 피스는, 외장(30) 안에 제 1 실시예보다 적은 양의 헬륨(H)이 도입되어 있기 때문에, 초기 농도가 제 1 실시예의 초기 농도(Y5)보다 낮은 Y2(%)이다. 또, 제 2 실시예의 테스트 피스는, 헬륨 도입 후의 외장(30) 안팎의 압력차가 제 1 실시예의 테스트 피스보다 크다.
헬륨 농도의 측정에서는, 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 테스트 피스의 비교 대상으로서, 헬륨 도입 직후의 외장(30) 안의 감압도가 0(㎪)이 되도록, 제 1 압력까지 감압된 외장(30) 안으로 헬륨(H)을 도입하여 비교예의 테스트 피스를 제조했다.
즉, 비교예의 테스트 피스는, 헬륨 도입 후의 외장(30) 안 및 외장(30) 바깥에 압력차가 없는 상태에서, 주액 구멍(33)을 봉지하여 제조된 테스트 피스이다.
비교예의 테스트 피스는, 외장(30) 안에 제 1 실시예보다 많은 양의 헬륨(H)이 도입되어 있기 때문에, 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 테스트 피스의 초기 농도(Y5, Y2)보다 높은 Y6(%)이다.
상기 조건으로 헬륨(H)을 도입 후, 도입 장치(120)를 주액 구멍(33)으로부터 떼어내고, 일정 시간 경과 후에 주액 구멍(33)을 봉지했다. 그리고, 외장(30)에 구멍을 뚫음과 함께, 당해 구멍에 헬륨 농도 측정기의 헤드를 신속하게 압박하여, 주액 구멍(33) 봉지 후의 헬륨 농도를 측정했다.
비교예의 테스트 피스는, 주액 구멍(33) 봉지 후의 헬륨 농도가 초기 농도(Y6)로부터 크게 저하된 Y3(%)이었다.
이것은, 헬륨 도입 후에 주액 구멍(33)으로부터 헬륨(H)이 많이 누출된 것에 의한 것이다.
한편, 제 1 실시예의 테스트 피스는, 초기 농도(Y5)로부터 약간 저하된 Y4(%)였다. 즉, 제 1 실시예의 테스트 피스는, 비교예의 테스트 피스와 비교하여, 초기 농도(Y5)에 대한 주액 구멍(33) 봉지 후의 헬륨 농도(Y4)의 저하 정도를 개선할 수 있었다.
또, 제 1 실시예의 테스트 피스는, 초기 농도(Y5)가 비교예의 초기 농도(Y6)보다 낮았음에도 불구하고, 주액 구멍(33) 봉지 후의 헬륨 농도(Y4)가 비교예의 주액 구멍(33) 봉지 후의 헬륨 농도(Y3)보다 높아졌다.
즉, 제 1 실시예의 테스트 피스는, 비교예보다 헬륨(H)의 이용률이 높아졌다.
제 2 실시예의 테스트 피스는, 제 1 실시예의 테스트 피스와 비교하여, 초기 농도(Y2)에 대한 주액 구멍(33) 봉지 후의 헬륨 농도(Y1)(%)의 저하 정도를 개선할 수 있었다.
도 11에 나타내는 각 그래프는, 각 테스트 피스의 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출률(주액 구멍(33) 봉지 후의 헬륨 농도의, 초기 농도에 대한 비율)을 나타내는 것이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출률은, 헬륨 도입 직후의 외장(30) 안의 감압도가 커짐에 따라 저하되고 있다.
이상과 같이, 외장(30) 안의 압력을 외장(30) 바깥의 압력보다 작게 함으로써, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량을 억제할 수 있기 때문에, 리크 검사 공정 시의 헬륨 농도의 편차를 저감할 수 있는 것이 명백해졌다.
즉, 상기 제 1 제조 공정에 있어서는, 리크 검사 공정에 있어서의 오판정률을 개선할 수 있는 것이 명백해졌다.
다음으로, 본 발명에 관련된 밀폐형 전지의 제조 방법의 제 2 실시형태인, 전지(10)의 제 2 제조 공정에 대하여 설명한다.
상기 제 2 제조 공정은, 외장(30) 안의 압력을 외장(30) 바깥의 압력보다 작게 하기 위한 방법이, 상기 제 1 제조 공정과 다르다.
이 때문에, 이하에서는, 외장(30) 안의 압력을 외장(30) 바깥의 압력보다 작게 하기 위한 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 상기 제 2 제조 공정에 있어서는, 외장(30) 안에 전해액(E)을 주액한 후, 외장(30)을 챔버(220) 안에 수납한다. 이러한 챔버(220) 안에는, 상기 제 1 제조 공정에 있어서의 도입 장치(120)가 설치되어 있다.
외장(30) 안으로 헬륨(H)을 도입하기 전의 단계에 있어서, 챔버(220) 안 및 외장(30) 안은 대기압으로 되어 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 상기 제 2 제조 공정에 있어서는, 이러한 챔버(220) 안에 설치되는 외장(30)에 대하여 헬륨(H)의 도입을 행한다. 즉, 상기 제 2 제조 공정에 있어서는, 챔버(220)의 내부 공간(S10)이, 외장(30)의 외부 공간이다.
상기 제 2 제조 공정에 있어서는, 외장(30) 안을 소정의 압력까지 감압한 후에, 외장(30) 안으로 소정의 압력에 대응하는 양의 헬륨(H)을 도입하여, 외장(30) 안을 대기압으로 되돌린다(도 13에 나타내는 내부 공간(S1) 참조).
이때, 챔버(220) 안으로 압축 에어를 도입하여 챔버(220) 안을 가압한다(도 13에 있어서의 검은 칠이 된 화살표 참조).
이에 따라, 챔버(220) 안을 양압(陽壓) 상태로 한다(도 13에 나타내는 내부 공간(S10) 참조).
도 14에 나타내는 바와 같이, 챔버(220) 안을 가압한 후에는, 주액 구멍(33)으로부터 도입 장치(120)를 떼어낸다.
이때, 외장(30) 및 챔버(220)의 내부 공간(S1, S10)의 차압에 의해, 주액 구멍(33)으로부터 외장(30) 안을 향하는 기류를 발생시킬 수 있다(도 14에 나타내는 화살표 참조). 따라서, 상기 제 2 제조 공정에 있어서는, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량을 저감할 수 있다.
주액 구멍(33)으로부터 도입 장치(120)를 떼어낸 후에는, 챔버(220) 안의 가압을 계속해서 행함과 함께, 챔버(220) 안에서 주액 구멍(33)을 봉지한다(도 7 참조).
즉, 상기 제 2 제조 공정에 있어서는, 외장(30) 안을 감압하는 것이 아니고, 외장(30) 바깥, 즉, 챔버(220) 안을 가압함으로써, 외장(30) 안의 압력을 외장(30) 바깥의 압력보다 작게 하고 있는 것이다.
이에 따라, 상기 제 2 제조 공정에 있어서는, 헬륨(H)을 도입하고나서 리크 검사 공정을 행할 때까지의 동안, 리크 검사 공정 시의 외장(30) 안의 헬륨 농도를 높은 상태로 유지할 수 있다.
따라서, 상기 제 2 제조 공정에 있어서는, 리크 검사 공정에 있어서의 오판정률을 개선할 수 있다(도 9 참조).
또한, 외장(30) 안의 압력을 외장(30) 바깥의 압력보다 작게 하기 위한 방법은, 상기 제 1 제조 공정 및 상기 제 2 제조 공정에 있어서의 방법에 한정되는 것은 아니다.
즉, 외장(30) 안을 감압함과 함께, 외장(30) 바깥을 가압해도 상관없다.
이 경우, 예를 들면, 도 12에 나타내는 챔버(220) 안에 외장(30)을 수납하고, 상기 제 1 제조 공정과 동일한 요령으로 외장(30) 안을 감압함과 함께, 상기 제 2 제조 공정과 동일한 요령으로 챔버(220) 안을 가압한다.
이에 따라, 외장(30) 안팎의 압력차를 보다 크게 할 수 있기 때문에, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량을 효과적으로 저감할 수 있다.
또, 외장(30) 안을 대기압보다 수 ㎪ 정도 큰 제 3 압력까지 가압함과 함께, 외장(30) 바깥을 제 3 압력보다 수십 ㎪ 정도 큰 제 4 압력까지 가압해도 상관없다.
이 경우, 예를 들면, 도 12에 나타내는 챔버(220) 안에 외장(30)을 수납하고, 헬륨(H)의 도입량을 늘려 헬륨 도입 후의 외장(30) 안을 가압함과 함께, 상기 제 2 제조 공정과 동일한 요령으로 챔버(220) 안을 가압한다.
또, 외장(30) 바깥을 대기압보다 수 ㎪ 정도 작은 제 5 압력까지 감압함과 함께, 외장(30) 안을 제 5 압력보다 수십 ㎪ 정도 작은 제 6 압력까지 감압해도 상관없다.
이 경우, 예를 들면, 도 12에 나타내는 챔버(220) 안에 외장(30)을 수납하고, 상기 제 1 제조 공정과 동일한 요령으로 외장(30) 안을 감압함과 함께, 챔버(220) 안의 공기를 배출하여 챔버(220) 안을 감압한다.
즉, 외장(30) 안의 압력 및 외장(30) 바깥의 압력 중 적어도 일방을 조정하면 된다.
또한, 외장(30) 안의 압력은, 리크 검사 공정 전의 헬륨 누출량을 어느 정도 저감할 수 있을 정도로(예를 들면, 수십 ㎪ 정도), 외장(30) 바깥의 압력보다 작은 것이 보다 바람직하다.
검지 가스는, 상기 제 1 제조 공정 및 상기 제 2 제조 공정에 있어서의 헬륨에 한정되는 것은 아니지만, 헬륨을 채용하는 것이 바람직하다. 이것은, 헬륨을 채용함으로써, 전지 성능에 영향을 끼치는 것을 방지할 수 있는 것, 및 분자 직경이 작아 미세한 구멍으로부터의 누출을 검출 가능해지는 것 등, 다른 가스와 비교하여 여러 가지의 효과를 얻을 수 있기 때문이다.
또, 헬륨을 도입할 때에, 헬륨과 헬륨 이외의 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입해도 상관없다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 전지 용기 안으로 도입된 검지 가스의 누출을 검지하는 리크 검사 공정이 행해지는 밀폐형 전지의 제조 방법에 이용할 수 있다.
10: 전지(밀폐형 전지) 30: 외장(전지 용기)
H: 헬륨(검지 가스)

Claims (2)

  1. 전지 용기 안으로 도입된 검지 가스의 누출을 검지하는 리크 검사 공정이 행해지는 밀폐형 전지의 제조 방법에 있어서,
    상기 전지 용기를 덮음으로써, 상기 전지 용기를 일시적으로 밀폐하고,
    상기 일시적으로 밀폐한 전지 용기 안을, 상기 전지 용기 바깥의 압력보다 작은 제 1 압력까지 감압하며,
    상기 감압한 전지 용기 안으로 상기 검지 가스를 도입함으로써, 상기 전지 용기 바깥의 압력보다 작은 제 2 압력까지 상기 전지 용기 안을 가압하고,
    상기 일시적인 밀폐를 해제한 후, 상기 전지 용기 안으로 외기를 유입시키면서 상기 전지 용기를 밀폐하고,
    상기 리크 검사 공정을 행하는, 밀폐형 전지의 제조 방법.
  2. 삭제
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