KR20110035859A - 밀폐 전지의 제조 방법 - Google Patents

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KR20110035859A
KR20110035859A KR1020100082458A KR20100082458A KR20110035859A KR 20110035859 A KR20110035859 A KR 20110035859A KR 1020100082458 A KR1020100082458 A KR 1020100082458A KR 20100082458 A KR20100082458 A KR 20100082458A KR 20110035859 A KR20110035859 A KR 20110035859A
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sealing
electrolyte injection
sealing plate
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야스히로 야마우치
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산요덴키가부시키가이샤
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Abstract

과제
제조 후에 전해액 주액공의 주변 테두리부 표면이 백탁하기 어려운 밀폐 전지의 제조 방법을 제공하는 것.
해결 수단
봉구판(12)으로서 전해액 주액공(15)이 형성된 것을 이용해 외장 캔(11)과 봉구판(12)의 감합부를 용접한다. 이 전해액 주액구(15)에 봉구판(12)을 외장 캔(11)에 용접하기 전 또는 후에, 전해액 주액구의 개구부 주위 및 환상 볼록부(17)의 표면을 피복하도록 수지 와셔(18)를 형성한다. 그 다음에 전해액 주액 장치(20)의 노즐(23)을 봉구판(12)에 형성되어 있는 전해액 주액공(15) 내에 삽입하고 전해액(21)을 소정량 주액한다. 그 후, 수지 와셔(18)의 표면에 부착된 전해액(21b)을 세정 내지 닦아내고, 전해액 주액공(15) 내에 블라인드 리벳(16')을 이용하여 주액 마개(16)로서 전해액 주액공(15)을 액밀하게 봉지한다.

Description

밀폐 전지의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF SEALED BATTERY}
본 발명은 전해액 주액공을 수지 와셔(washer)를 통해 봉지용 마개에 의해 봉지하는 밀폐 전지의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 제조 후에 전해액 주액공의 주변 테두리부 표면이 백탁하기 어려운 밀폐 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
휴대 전화기, 휴대형 퍼스널 컴퓨터, 휴대형 음악 플레이어 등의 휴대형 전자기기 구동 전원에는 니켈-수소 2차 전지로 대표되는 알칼리 2차 전지나 리튬 이온 2차 전지로 대표되는 비수 전해질 2차 전지 등의 밀폐 전지가 많이 사용되고 있다. 또, 근래 이산화탄소 가스 등의 온난화의 원인이 되는 배기 가스의 배출 규제가 강화되고 있어 가솔린, 디젤유, 천연 가스 등의 화석 연료만을 사용하는 자동차 대신에 전기 자동차(EV)나 하이브리드 전기 자동차(HEV)의 개발이 활발하게 행해지고 있지만, 이와 같은 EV, HEV용 전지라고 해도 니켈-수소 2차 전지나 리튬 이온 2차 전지 등의 밀폐 전지가 사용되고 있다.
종래의 일반적인 밀폐 전지(10)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 전극체 등의 발전 요소가 수용된 외장 캔(11)과 외장 캔(11)의 위쪽 개구부를 봉구하는 봉구판(12)과 봉구판(12)의 양측으로부터 각각 돌출되는 2개의 전극 단자(13a 및 13b)를 구비하고 있다. 봉구판(12)에는 또한 외장 캔(11) 내의 압력이 높아졌을 때에 내압을 개방하는 가스 배출 밸브(14)가 설치되어 있는 동시에 외장 캔(11) 내에 전해액을 주액하기 위한 전해액 주액공(15)이 설치되어 있다. 또한, 도 5에 있어서는 전해액 주액공(15)은 직접 나타나지 않고, 전해액 주액공(15)을 봉지하는 봉지용 마개(16)의 날밑부만이 나타나고 있다. 이와 같이, 전해액 주액공(15)은 봉지용 마개(16)에 의해 개구가 봉지되어 있어, 이것에 의해 주액한 전해액이 외장 캔(11)으로부터 누출되지 않도록 되어 있다(예를 들면, 하기 특허문헌 1, 2 참조).
이 밀폐 전지(10)에서의 봉지용 마개에 의한 전해액 주액공의 봉지 구조를 도 5에 나타낸다. 또한, 도 5a는 도 4의 VA－VA선의 단면도이다. 이 전해액 주액공(15)의 주변 테두리부 표면에는 전해액 주액공(15)을 둘러싸도록 하여 캔축 방향으로 밀어 올리는 환상 볼록부(17)가 형성되어 있다. 봉지용 마개(16)는 예를 들면, 알루미늄제이며, 전해액 주액공(15)에 삽통된 축부(16a)와 전해액 주액공(15)의 주변 테두리부 표면을 덮는 날밑부(16b)와 코킹부(16c)를 가지고 있고, 날밑부(16b)와 봉구판(12) 사이에 환상의 수지 와셔(18)를 사이에 두고 봉구판(12)에 코킹(카시메) 고정되어 있다. 그리고, 전해액 주액공(15)과 봉지용 마개(16)의 사이에는 환상의 수지 와셔(18)가 개재되어 있다. 이 수지 와셔(18)의 내주 부분은 환상 볼록부(17)와 봉지용 마개(16)의 날밑부(16b)에 의해 부분적으로 강하게 압축되어 있기 때문에, 전해액 주액공(15)의 밀폐(seal)성이 높게 유지되고 있다.
일본 실공 소59-44027호 공보 일본 특개 2003-229118호 공보
상술한 바와 같이, 전해액 주액공(15)의 주변 테두리부 표면에 환상 볼록부(17)를 형성하면, 이 환상 볼록부(17)와 수지 와셔(18)의 내주 부분은 환상 볼록부(17)와 봉지용 마개(16)의 날밑부(16b)에 의해 부분적으로 강하게 압축되므로, 전해액 주액공(15)의 밀폐성이 높아진다. 그렇지만, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 환상 볼록부(17)로 부분적으로 압축되어 있지 않은 수지 와셔의 외주 부분이 아래쪽으로 굴곡해, 측단부만이 봉구판(12)에 맞닿음한 상태가 되는 경우가 있다. 그렇게 하면 수지 와셔의 외주 부분과 봉구판(12)의 표면 사이에 밀폐 공간(S)이 형성되어 버린다.
통상, 전해액의 주액 공정에 있어서는 전해액 주액공(15)의 주변 테두리부 표면에 전해액이 부착해 잔류하기 때문에, 이 부착된 전해액을 제거하기 위해서 전해액 주액공(15)의 봉지 후에 세정이 행해지지만, 상기 밀폐 공간(S) 내에 전해액이 잔류했을 경우에는 수지 와셔(18)에 방해되어 세정에 의해서도 제거할 수 없는 경우가 있다. 이 세정 후에도 밀폐 공간(S)에 잔류한 전해액은 세정 공정 후의 전지 검사 공정이나 출하 후에 서서히 수지 와셔(18)의 외측으로 침출하게 되므로, 전해액 중의 용질 성분과 공기 중의 수분의 반응에 의해 수지 와셔(18)의 주위가 백탁한다고 하는 문제점이 있었다. 수지 와셔(18)의 주위가 백탁했을 경우, 진행성이 없는 상기 밀폐 공간(S) 내의 잔류 전해액에 의한 것이든가, 혹은 전해액 주액공(15)의 봉지 불량에 의한 전해액 누출에 의한 것인가 판단할 수 없다고 하는 문제점이 존재한다.
아울러, 밀폐 전지의 제조 공정에는 외장 캔(11)과 봉구판(12)의 봉구 용접 후의 기밀성 검사 공정이 있다. 이 기밀성 검사 공정에서는 전해액 주액공(15)으로부터 검사 노즐을 삽입해 검사 가스를 가압 주입하는 것이 행해지고 있지만, 검사 노즐 삽입시의 전해액 주액공(15)과 검사 노즐의 간섭에 의해 전해액 주액공(15)이 손상하고, 그 결과 전해액 주액공의 봉지부의 밀폐성이 손상된다고 하는 문제점도 존재하고 있다. 이것은 전해액 주액 공정에서의 전해액 주액공(15)과 주액 노즐 사이의 간섭, 봉지 공정에서의 전해액 주액공(15)과 봉지용 마개(16) 사이의 간섭에 있어서도 마찬가지이다.
발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위해서, 종래의 밀폐 전지의 제조 공정을 재검토하고, 기밀 검사용 노즐의 삽입시, 전해액의 주액 공정시, 나아가서는 봉지 공정에서의 봉지용 마개의 삽입시에 전해액 주액공의 개구 둘레에 수지 와셔가 배치되어 있으면 해결할 수 있다는 것을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀던 것이다. 즉, 본 발명은 기밀 검사용 노즐의 삽입시, 전해액 주액 노즐의 삽입시, 나아가서는 봉지용 마개의 삽입시에, 전해액 주액공의 개구 둘레에 수지 와셔가 배치되어 있는 상태로 함으로써, 전해액 주액공 주위의 전해액 잔류를 억제할 수 있고, 게다가 밀폐 전지 제조시의 전해액 주액공의 변형을 억제해 전해액 주액공의 봉지부의 밀폐성이 손상되는 일이 적은 밀폐 전지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법은 이하의 (1)~(4)의 공정도를 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
(1) 개구부를 가지는 외장 캔과 전해액 주액공을 가지는 봉구판을 이용해 상기 외장 캔의 개구부에 상기 봉구판을 용접 고정하는 공정,
(2) 상기 외장 캔의 개구부에 상기 봉구판을 용접 고정하기 전 또는 후에, 상기 전해액 주액공의 개공(開孔) 둘레에 수지 와셔를 밀착 고정하는 공정,
(3) 상기 (1) 및 (2)의 공정을 거친 후에, 상기 전해액 주액공을 거쳐 상기 외장 캔 내에 전해액을 주액하는 공정,
(4) 상기 전해액 주액공을 봉지 부재에 의해 봉지하는 공정.
본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에서는, 전해액을 전해액 주액구를 거쳐 외장 캔 내에 주액할 때에는, 봉구판의 전해액 주액공의 개공 둘레에 수지 와셔가 밀착 고정되어 있다. 일반적으로, 전해액의 주액 공정에 있어서는 전해액 주액공의 주변 테두리부 표면에 전해액이 부착해 잔류하기 때문에, 이 부착된 전해액을 제거하기 위한 세정이 행해지고 있다. 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 있어서는, 수지 와셔와 봉구판 사이에 틈새가 존재하지 않기 때문에, 전해액의 주액을 끝냈을 때 전해액은 수지 와셔의 표면에 부착해도 수지 와셔와 봉구판 사이에 침입하기 어렵다. 그 때문에, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 의하면, 비록 전해액이 수지 와셔의 표면에 부착해도, 용이하게 부착된 전해액 전부를 세정할 수 있다.
게다가, 전해액 주액용의 노즐과 전해액 주액공의 접촉, 기밀성 검사 공정에서의 가압 가스 공급용의 검사 노즐과 전해액 주액공의 접촉, 혹은 봉지 부재를 전해액 주액공에 삽입할 때의 봉지 부재와 전해액 주액공의 접촉을 방지할 수 있기 때문에, 전해액 주액공에 상처가 나는 일이 없어 전해액 주액공의 봉지성은 양호하게 유지된다. 아울러, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 의하면, 세정 후의 전지 검사 공정이나 출하 후에 수지 와셔의 주위가 백탁하는 바와 같은 일이 있으면, 명확하게 봉지 불량에 의한 전해액 누출에 따른 것이라고 판단할 수 있도록 된다.
또한, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 사용할 수 있는 수지 와셔로는, 비수 전해액에 대한 내성, 탄력성을 고려하여 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체(PFA), 폴리프로필렌(PP), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 에틸렌-프로필렌 고무(EPDM) 등을 들 수 있다.
또, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 있어서는, 상기 봉구판으로서 상기 전해액 주액공의 개구 주위에 환상 볼록부가 형성되어 있고, 상기 수지 와셔가 상기 환상 볼록부의 표면도 피복하고 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
전해액 주액공의 개구 주위에 환상 볼록부를 형성하면, 전해액 주액공의 주변 테두리부에 기계적 강도가 부여되므로, 봉지시에 전해액 주액공의 주변부에 응력이 인가되어도, 전해액 주액공의 주변 테두리부가 변형되는 것이 억제된다. 그 때문에, 본 발명의 밀폐 전지에 의하면, 전해액 주액공의 봉지 부재에 큰 응력을 인가해 밀폐성을 높게 확보할 수 있도록 된다.
또, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 있어서는, 상기 봉구판으로서 상기 수지 와셔를 아웃서트(outsert) 성형법에 의해 일체 성형한 것을 이용할 수 있다.
아웃서트 성형법에 의하면, 봉구판과 수지 와셔를 일체 성형할 수 있다. 그 때문에 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 의하면, 수지 와셔와 봉구판 사이의 틈새에 전해액이 침입하기 보다 어려워져, 보다 양호하게 상기 효과를 나타낼 수 있게 된다.
또, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 있어서는, 상기 봉구판으로서 상기 수지 와셔를 열 용착 또는 호재(糊材)에 의해 접착한 것을 이용할 수 있다.
봉구판에 수지 와셔를 열 용착 또는 호재에 의해 접착함으로써도, 봉구판과 수지 와셔간에 틈새가 생기지 않도록 할 수 있다. 그 때문에, 본 발명에 의해서도 보다 양호하게 상기 효과를 나타낼 수 있게 된다.
또, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 있어서는, 상기 봉지 부재로서 블라인드 리벳을 이용하는 것이 바람직하다.
블라인드 리벳은 금속제로서 전해액 봉입구를 강고하게 봉지할 수 있고, 게다가 일단 봉지된 후에는 봉지 상태를 양호하게 유지할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 의하면, 봉지부의 신뢰성이 양호한 밀폐 전지를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 밀폐 전지의 전해액 주액공의 봉지 공정을 설명하는 도면이다.
도 2a는 봉지용 마개를 형성하기 위한 블라인드 리벳의 단면도이며, 도 2b는 도 1의 ⅡB 부분의 확대도이다.
도 3은 종래의 밀폐 전지의 전해액 주액공의 봉지 공정을 설명하는 도면이다.
도 4는 종래의 밀폐 전지의 사시도이다.
도 5a는 도 4의 VA－VA선에 따른 단면도이며, 도 5b는 도 5a의 VB 부분의 확대도이다.
[실시 형태]
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면을 이용해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 밀폐 전지는, 먼저 도 4에 나타낸 종래의 밀폐 전지와 동일한 외관을 가지고 있기 때문에, 필요하게 따라 도 4를 원용하면서, 또 종래의 밀폐 전지와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 부여해 설명하는 본 실시 형태의 밀폐 전지(10)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 외장 캔(11)과 이 외장 캔(11)의 위쪽 개구부를 봉구하는 봉구판(12)을 가지고 있다. 봉구판(12)에는 2개의 전극 단자(13a,13b)와 가스 배출 밸브(14)와 전해액 주액공(15)이 설치되어 있다.
도 1(f) 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 전해액 주액공(15)에는 블라인드 리벳으로 작성된 봉지용 마개(본 발명의 「봉지 부재」에 대응)(16) 및 수지 와셔(18)가 부착되어 있다. 또, 봉구판(12)의 전해액 주액공(15)의 주변 테두리부 표면에는 전해액 주액공(15)을 둘러싸도록 하여, 캔축 방향으로 밀어 올리는 환상 볼록부(17)가 형성되어 있다. 이 환상 볼록부(17)는 반드시 필요한 구성은 아니지만, 이 환상 볼록부를 설치하면 전해액 주액공(15) 주위의 강도가 향상하고, 게다가 전해액 주액공(15)의 밀폐성을 높게 유지할 수 있게 된다.
또, 봉지용 마개(16)는 전해액 주액공(15)에 삽통된 축부(16a)와 전해액 주액공(15)의 주변 테두리부 표면을 덮는 날밑부(16b)와 코킹부(16c)를 가지고 있어, 날밑부(16b) 및 코킹부(16c)에 의해서 봉구판(12)에 코킹 고정되어 있다. 그리고, 전해액 주액공(15)의 주위 표면과 봉지용 마개(16)의 날밑부(16b) 사이에는 환상의 수지 와셔(18)가 개재되어 있다. 이 수지 와셔(18)는 전해액 주액공(15)을 둘러싸도록 형성되어 있는 환상 볼록부(17)에 의해 부분적으로 강하게 압축되고 있어, 이것에 의해 전해액 주액공(15)의 밀폐성이 높게 유지되고 있다.
다음에, 도 1을 참조해 본 실시 형태의 밀폐 전지에서의 전해액 주액공(15)의 봉지 공정을 설명한다. 처음에 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 봉구판(12)으로서 전해액 주액공(15) 개구부의 주위 및 환상 볼록부(17)의 표면을 피복하도록 수지 와셔(18)가 형성된 것을 준비한다. 이 수지 와셔(18)는 봉구판(12)의 표면 사이에 공극이 생기지 않도록 형성할 필요가 있다. 그 때문에, 수지 와셔(18)를 아웃서트 성형법에 의해 봉구판(12)과 일체 성형하는 것이 바람직하다. 이 수지 와셔(18)의 계지 재료로는 비수 전해질에 대한 내성 및 탄력 특성으로부터 PFA, PP, PPS, PTFE, ETFE, EPDM 등을 사용할 수 있다. 이 중, 열가소성 수지인 PFA, PP, PPS, ETFE 등으로 이루어진 수지 와셔(18)는 열 용착에 의해 봉구판(12)과 용이하게 일체화될 수 있다. 또, 고무계 호재에 의해 접착함으로써, 수지 와셔(18)와 봉구판(12)을 일체화해도 된다.
다음에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 봉구판(12)에 2개의 전극 단자(13a 및 13b), 가스 배출 밸브(14)를 형성한다. 또한, 도시를 생략했지만, 정극, 부극 및 세퍼레이터를 가지는 전극체를 준비하고, 정극 집전체 및 부극 집전체를 각각 전극 단자(13a 및 13b)에 접속한다. 다음에, 전극체를 외장 캔(11)의 내부에 삽입하고, 외장 캔(11)의 개구부에 봉구판(12)를 끼워 맞춰 외장 캔(11)과 봉구판(12)의 감합부를, 예를 들면 레이저 용접에 의해 용접한다. 도 1(a)는 이때의 상태를 나타내고 있다. 단, 도 1(a)에 있어서는, 전극체의 구성은 생략되어 있다(이하, 도 1(b)~도 1(f)에 있어서도 동일함).
다음에, 전해액 주액 장치(20)를 준비한다. 이 전해액 주액 장치(20)는 상부에 전해액(21)이 주입된 전해액 탱크(22)가, 하부에는 전해액(21)을 밀폐 전지(10) 내에 주액하기 위한 끝이 가는 노즐(23)이 설치되어 있다. 또한, 전해액 탱크(22)의 내부는 전해액(21)의 주액 속도를 향상시키기 위해 가압할 수 있게 되어 있다.
우선, 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 전해액 주액 장치(20)의 노즐(23)을 봉구판(12)에 형성되어 있는 전해액 주액공(15) 내에 삽입하고, 필요에 따라 전해액 탱크(22)의 내부를 가압하고 전해액(21)을 소정량 주액한다. 소정량의 전해액(21a)의 주액을 끝낸 후, 전해액 주액 장치(20)을 상승시키고 전해액 주액 장치(20)의 노즐(23)을 봉구판(12)의 전해액 주액공(15)으로부터 뽑아낸다. 이때, 도 1(c)에 나타낸 바와 같이, 외장 캔(11) 내에는 소정량의 전해액(21a)이 주액되고 있지만, 전해액 주액시에 안개화(霧化) 내지 적하된 전해액에 의해서 수지 와셔(18)의 표면에 전해액(21b)이 부착해 버린다. 따라서, 이 수지 와셔(18)의 표면에 부착된 전해액(21b)을 세정 내지 닦아냄으로써 제거한다. 도 1(d)는 이 제거한 후의 상태를 나타내고 있다.
다음에, 도 1(e)에 나타낸 바와 같이, 전해액 주액공(15) 내에 봉지용 마개(16) 형성용 블라인드 리벳(16')을 삽입한다. 이 블라인드 리벳(16')은 도 2에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 알루미늄 금속에 의해 형성된 전해액 주액공(15) 내에 삽입되는 통 모양의 축부(16a)와 축부(16a)의 상단부에 형성된 날밑부(16b)를 구비하고, 축부(16a)의 선단부는 주머니 모양으로 되어 있다. 그리고, 축부(16a)의 내부에는 선단에 확경부(16d)가, 이 확경부(16d)의 상부에 축경부(16e)가 각각 형성된, 예를 들면 스테인레스 스틸제의 심축부(16f)가 배치되어 있다. 이 주액 마개(16)의 축부(16a)를 환상의 수지 와셔(18) 측으로부터 날밑부(16b)와 환상의 수지 와셔(18)가 접촉하도록 블라인드 리벳(16')의 축부(16a)를 전해액 주액공(15) 내에 삽입한다.
다음에, 블라인드 리벳(16')의 날밑부(16b)를 봉구판(12) 측에 압압하면서 심축부(16f)를 위쪽으로 인장하면, 심축부(16f) 선단의 확경부(16d)가 위쪽으로 이동하므로, 블라인드 리벳(16')의 축부(16a) 선단의 주머니 모양 부분이 확경해 코킹부(16c)가 형성되고 블라인드 리벳(16')이 전해액 주액공(15) 내에 고정되는 동시에, 블라인드 리벳(16')의 심축부(16f)가 확경부(16d)의 상부에 형성된 축경부(16e)에서 절단된다. 그 결과, 도 1(f)에 나타낸 바와 같이, 주액 마개(16)로서 전해액 주액공(15)을 액밀하게 봉지할 수 있게 된다.
[비교예]
다음에, 상기 실시 형태의 밀폐 전지의 제조 방법의 효과를 확인하기 위해, 비교예로서 종래의 밀폐 전지에서의 전해액 주액공의 봉지 공정을 도 3~도 5를 참조하면서 설명한다. 또, 도 3에 있어서는, 상기 실시 형태의 전해액 주액공의 봉지 공정과 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
최초로, 봉구판(12)의 전해액 주액공(15)의 주변 테두리부 표면에 전해액 주액공(15)을 둘러싸도록 하여, 캔축 방향으로 밀어 올리는 환상 볼록부(17)가 형성되어 있는 것을 준비한다. 다음에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 봉구판(12)에 2개의 전극 단자(13a 및 13b), 가스 배출 밸브(14)를 형성한다. 또한, 도시는 생략했지만, 정극, 부극 및 세퍼레이터를 가지는 전극체를 준비하고, 정극 집전체 및 부극 집전체를 각각 전극 단자(13a 및 13b)에 접속한다. 다음에, 전극체를 외장 캔(11)의 내부에 삽입하고 외장 캔(11)의 개구부에 봉구판(12)를 끼워 맞춰 외장 캔(11)과 봉구판(12)의 감합부를, 예를 들면 레이저 용접에 의해서 용접한다. 다음에, 전해액 주액 장치(20)의 노즐(23)을 봉구판(12)에 형성되어 있는 전해액 주액공(15) 내에 삽입하고, 필요에 따라 전해액 탱크(22)의 내부를 가압하고 전해액(21)을 소정량 주액한다. 도 3(a)는 이때의 상태를 나타내고 있다. 단, 도 3(a)에 있어서는, 전극체의 구성은 생략되어 있다(이하, 도 3(b)~도 3(e)에 있어서도 동일함).
소정량의 전해액(21a) 주액을 끝낸 후, 전해액 주액 장치(20)를 상승시켜 전해액 주액 장치(20)의 노즐(23)을 봉구판(12)의 전해액 주액공(15)으로부터 뽑아낸다. 이때, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 외장 캔(11) 내에는 소정량의 전해액(21a)이 주액되고 있지만, 전해액 주액시에 안개화 내지 적하된 전해액에 의해서, 봉구판(12)의 전해액 주액공(15)의 주위 표면에 전해액(21b)이 부착해 버린다. 따라서, 이 봉구판(12)의 전해액 주액공(15)의 주위 표면에 부착된 전해액(21b)을 세정 내지 닦아냄으로써 제거한다. 도 3(c)는 이 제거한 후의 상태를 나타내고 있다.
다음에, 도 3(d)에 나타낸 바와 같이, 수지 와셔(18)를 블라인드 리벳(16')의 선단에 삽입하고 나서, 이 블라인드 리벳(16')의 선단을 전해액 주액공(15) 내에 삽입한다. 다음에, 블라인드 리벳(16')의 날밑부(16b)를 봉구판(12) 측에 압압하면서 심축부(16f)를 위쪽으로 인장함으로써, 도 3(e)에 나타낸 바와 같이, 주액 마개(16)로서 전해액 주액공(15)을 액밀하게 봉지한다.
[침출 시험]
상술한 바와 같은 실시 형태의 전해액 주액공의 봉지 공정을 거쳐 제작된 실시예의 밀폐 전지와, 종래의 전해액 주액공의 봉지 공정을 거쳐 제작된 비교예의 밀폐 전지를 이용해 이하와 같이 하여 침출 시험을 실시했다. 단, 밀폐 전지로는 리튬 이온 2차 전지를 이용했다.
우선, 전지 전체를 세정하고 육안으로 검사하여 이상이 확인되지 않았던 전지에 대해 소정의 충전 방법에 따라 충전 심도 SOC = 60％(충전 전압 4.1V를 SOC= 100％로 했을 경우)가 될 때까지 충전했다. 이 전지를 상대 습도 RH = 90％ 및 60℃로 유지된 항온조 내에 24시간 배치했다. 그 후, 봉지용 마개(16)의 주위를 50배의 현미경으로 관찰함으로써 침출의 유무를 확인했다. 이때, 봉지용 마개(16)의 주위에 백색의 오염이 확인되었을 경우를 침출 있음으로 판단했다. 비교예 1, 2 및 실시예에서 사용한 전지는 다음과 같이 하여 제조된 것을 이용했다.
[비교예 1]
비교예 1의 전지로는, 수지 와셔가 형성되어 있지 않은 전지에 대해서 이하의 (1)~(7)의 공정을 거침으로써 제조된 것을 이용했다.
(1) 전해액 주액 공정,
(2) 부직포를 꽉 눌러 닦아내는 공정,
(3) 소정 시간 방치하여 에이징하는 공정,
(4) 외장 캔 내를 감압하여 탈기하는 공정,
(5) 부직포를 꽉 눌러 닦아내는 공정,
(6) 블라인드 리벳을 이용하여 봉지하는 공정,
(7) 순수를 이용하여 세정하는 공정,
[비교예 2]
비교예 2의 전지로는, 수지 와셔가 형성되어 있지 않은 전지에 대해서 이하의 (1)~(8)의 공정을 거침으로써 제조된 것을 이용했다.
(1) 전해액 주액 공정,
(2) 부직포를 꽉 눌러 닦아내는 공정,
(3) 소정 시간 방치하여 에이징하는 공정,
(4) 외장 캔 내를 감압하여 탈기하는 공정,
(5) DMC(디메틸카보네이트)를 주액공의 주위에 적하하는 공정,
(6) 부직포를 꽉 눌러 닦아내는 공정,
(7) 블라인드 리벳을 이용하여 봉지하는 공정,
(8) 순수를 이용하여 세정하는 공정,
[실시예]
실시예의 전지로는, 수지 와셔가 형성되어 있는 전지에 대해서, 비교예 1의 경우와 동일한 공정을 거침으로써 제조된 것을 이용했다.
이들 비교예 1, 2 및 실시예의 각 전지에 대해 침출 시험을 실시한 결과를 표 1에 정리해 나타냈다.
DMC 세정 침출 시험 결과 (%)
비교예 1 없음 225셀/353셀 중 63.7%
비교예 2 있음 21셀/207셀 중 10.1%
실시예 없음 2셀/247셀 중 0.8%
DMC: 디메틸카보네이트
이와 같은 비교예 1, 2 및 실시예에서의 침출률의 차이는 이하와 같이 풀 수 있다. 즉, 비교예 1 및 2의 밀폐 전지의 제조 방법에 있어서는, 전해액 주액공(15)으로부터 전해액을 주액했을 때에 봉구판(12)의 전해액 주액공(15)의 주위 표면에 부착된 전해액(21b)은 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 닦아내기만(비교예 1), 세정 및 닦음(비교예 2)에 의해 제거되고 있다. 그렇지만, 예를 들면 금속제의 봉구판과 전해액은 습윤성이 좋기 때문에, 마이크로적으로 봐서 세정을 실시해도 봉구판(12)의 표면에 부착된 전해액을 완전하게 제거하는 것은 곤란하다.
게다가, 비교예 1 및 2의 밀폐 전지의 제조 방법에 있어서는, 봉구판(12)의 전해액 주액공(15)의 주위 표면에 부착된 전해액(21b)을 제거한 후, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 수지 와셔(18)를 블라인드 리벳(16')의 선단에 삽입하고 나서, 이 블라인드 리벳(16')의 선단을 전해액 주액공(15) 내에 삽입함으로써, 전해액 주액공(15) 및 환상 볼록부(17)를 덮도록 수지 와셔(18)가 고정하고 있다. 그 때문에, 비교예 1 및 2의 밀폐 전지의 제조 방법에 의하면, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 수지 와셔(18)와 봉구판(12) 사이에 밀폐 공간(S)이 형성되어 버리는 일이 있으므로, 봉구판(12)의 표면에 부착되어 있던 전해액이 이 밀폐 공간(S) 내에 잔류해 버리게 되고, 이 밀폐 공간(S) 내에 잔류하고 있던 전해액에 기인해 상술한 바와 같은 봉지용 마개(16)의 주위에 백색의 오염이 확인되는 것이라고 생각된다.
그와는 대조적으로, 실시예의 밀폐 전지의 제조 방법에 따르면, 전해액 주액 전에 미리 청정한 봉구판(12)의 전해액 주액공(15) 주위에 수지 와셔(18)를 형성하고 있기 때문에, 설령 수지 와셔(18)와 봉구판(12) 사이에 도 5b에 나타낸 바와 같은 밀폐 공간(S)이 형성되는 일이 있어도, 이 밀폐 공간(S) 내에는 전해액이 침입하기 어렵고, 게다가 수지 와셔(18)의 표면에 부착된 전해액은 용이하게 제거할 수 있으므로, 상술한 바와 같은 봉지용 마개(16)의 주위에 백색의 오염이 생기기 어려워졌던 것이라고 생각된다.
게다가, 실시예의 밀폐 전지의 제조 방법에 따르면, 전해액 주액 장치(20)의 노즐(23)과 전해액 주액공(15)의 접촉, 기밀성 검사 공정에서의 가압 가스 공급용의 검사 노즐과 전해액 주액공(15)의 접촉, 혹은 도 1(e)에 나타낸 공정에서의 블라인드 리벳(16')과 전해액 주액공(15)의 접촉을 방지할 수 있기 때문에, 전해액 주액공(15)에 상처가 나는 일이 없어 전해액 주액공(15)의 봉지성은 양호하게 유지된다. 아울러, 본 발명의 밀폐 전지의 제조 방법에 따르면, 세정 후의 전지 검사 공정이나 출하 후에 수지 와셔의 주위가 백탁하는 바와 같은 일이 있으면, 명확하게 봉지 불량에 의한 전해액 누출에 의한 것이라고 판단할 수 있게 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 봉구판을 외장 캔에 용접 고정하기 전에 수지 와셔를 전해액 주액공의 개공 둘레에 밀착 고정한 것을 이용한 예를 나타냈지만, 이 수지 와셔는 전해액 주액시에 형성되어 있으면 되는 것이므로, 봉구판을 외장 캔에 용접 고정한 후에 수지 와셔를 전해액 주액공의 개공 둘레에 밀착 고정해도 된다. 또, 상기 실시 형태로는 봉지용 마개로서 블라인드 리벳으로 제작된 것을 이용했지만, 이것으로 한정되지 않고 수지제 내지 세라믹제의 봉지 마개를 사용할 수도 있다. 이 경우, 수지제 내지 세라믹제의 봉지 마개는 접착제에 의해 전해액 주액공 내에 고착하는 것이 바람직하다.
10…밀폐 전지, 11…외장 캔, 12…봉구판, 13a,13b…전극 단자, 14…가스 배출 밸브, 15…전해액 주액공, 16…봉지용 마개, 16'…블라인드 리벳, 16a…축부, 16b…날밑부, 16c…코킹부, 16d…확경부, 16e…축경부, 16f…심축부, 17…환상 볼록부, 18…수지 와셔, 20…전해액 주액 장치, 21,21a,21b…전해액, 22…전해액 탱크, 23…노즐, S…밀폐 공간

Claims (5)

  1. 이하의 (1)~(4)의 공정을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 밀폐 전지의 제조 방법:
    (1) 개구부를 가지는 외장 캔과 전해액 주액공을 가지는 봉구판을 이용해 상기 외장 캔의 개구부에 상기 봉구판을 용접 고정하는 공정,
    (2) 상기 외장 캔의 개구부에 상기 봉구판을 용접 고정하기 전 또는 후에 상기 전해액 주액공의 개공(開孔) 둘레에 수지 와셔(washer)를 밀착 고정하는 공정,
    (3) 상기 (1) 및 (2)의 공정을 거친 후에 상기 전해액 주액공을 거쳐 상기 외장 캔 내에 전해액을 주액하는 공정, 및
    (4) 상기 전해액 주액공을 봉지 부재에 의해 봉지하는 공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉구판으로서 상기 전해액 주액공의 개구 주위에 환상 볼록부가 형성되어 있고, 상기 수지 와셔가 상기 환상 볼록부의 표면도 피복하고 있는 것을 이용한 것을 특징으로 하는 밀폐 전지의 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 봉구판으로서 상기 수지 와셔를 아웃서트(outsert) 성형법에 의해 일체 성형한 것을 이용한 것을 특징으로 하는 밀폐 전지의 제조 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 봉구판으로서 상기 수지 와셔를 열 용착 또는 호재(糊材)에 의해 접착한 것을 이용한 것을 특징으로 하는 밀폐 전지의 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 봉지 부재로서 블라인드 리벳을 이용한 것을 특징으로 하는 밀폐 전지의 제조 방법.
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