KR20150038387A - 밀폐형 전지의 제조 방법 - Google Patents

밀폐형 전지의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150038387A
KR20150038387A KR1020157004993A KR20157004993A KR20150038387A KR 20150038387 A KR20150038387 A KR 20150038387A KR 1020157004993 A KR1020157004993 A KR 1020157004993A KR 20157004993 A KR20157004993 A KR 20157004993A KR 20150038387 A KR20150038387 A KR 20150038387A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
helium
enclosure
battery
concentration
pressure
Prior art date
Application number
KR1020157004993A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101672146B1 (ko
Inventor
아키라 츠쿠이
Original Assignee
도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도요타지도샤가부시키가이샤 filed Critical 도요타지도샤가부시키가이샤
Publication of KR20150038387A publication Critical patent/KR20150038387A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101672146B1 publication Critical patent/KR101672146B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4228—Leak testing of cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/30—Nickel accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는 리크 검사 공정에 있어서의 과판정률을 개선할 수 있는 밀폐형 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다. 외장(30) 내에 도입된 헬륨(H)의 누설을 검지하는 리크 검사 공정이 행해지는 제조 공정 S1이며, 전해액(E)을 외장(30)에 주액하는 공정과, 외장(30) 내를 소정의 압력까지 감압하는 공정과, 외장(30) 내에 상기 소정의 압력에 대응하는 양의 헬륨(H)을 도입하는 공정을 포함한다. 이때, 상기 소정의 압력에는 전해액(E)의 포화 수증기압보다도 높은 압력이 설정된다.

Description

밀폐형 전지의 제조 방법{HERMETIC BATTERY MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 전지 용기 내에 도입된 검지 가스의 누설을 검지하는 리크 검사 공정이 행해지는 밀폐형 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 밀폐형 전지의 제조 공정에 있어서는, 전지 용기 내에 수분이 침입해서 전지 성능이 열화되는 것을 방지하는 등의 목적으로, 전지 용기의 밀폐성을 확인하는 리크 검사 공정이 행해지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에는, 이하와 같은 기술이 개시되어 있다.
우선, 전해액 주액구를 제외하고 전지캔(전지 용기)을 밀폐시켜, 배기 수단에 의해 전해액 주액구로부터 전지캔 내의 공기를 배출한다(전지캔 내를 감압함).
다음에, 전지캔과 전해액 포트를 접속하고, 전지캔과 전해액 포트와의 압력차에 의해, 전해액 주액구로부터 전지캔에 전해액을 주액한다. 이때, 전해액 포트 내를 헬륨으로 가압함으로써, 전해액 주액구로부터 전지캔에 헬륨을 도입한다.
마지막으로, 전해액 주액구를 밀봉하고, 헬륨 누설 검출기를 사용해서 전지캔으로부터 누설된 리크 가스에 포함되는 헬륨의 양을 확인함으로써, 리크 검사 공정을 행한다.
특허문헌 1에 개시되는 기술과 같이, 전해액을 주액할 때에 헬륨을 도입한 경우에는, 리크 검사 공정을 행할 때까지의 사이에 전해액이 전극체에 침투하고, 전극체의 내부에 혼입되었던 가스가 전극체의 외부로 배출된다. 이에 수반하여, 전지캔 내의 헬륨 농도는 떨어지게 된다.
이때의 전해액의 전극체에 대한 침투도, 즉, 상기 가스가 배출되는 양은, 헬륨을 도입하고 나서 리크 검사 공정을 행할 때까지의 시간이 변동되는 것 등에 의해 변동되어 버린다.
즉, 특허문헌 1에 개시되는 기술에서는, 전해액의 전극체에 대한 침투도의 편차의 영향으로, 리크 가스의 헬륨 농도(리크 검사 공정시에서의 전지캔 내의 헬륨 농도)가 변동되어 버린다.
여기서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 전지캔으로부터 리크 가스가 일정량만큼 누설된 경우의 헬륨 누설 검출기의 출력값은, 리크 가스의 헬륨 농도에 따라서 다른 값으로 된다. 구체적으로는, 전지캔으로부터 리크 가스가 일정량만큼 누설된 경우의 헬륨 누설 검출기의 출력값은, 리크 가스의 헬륨 농도가 높은 경우에 큰 값으로 되고(도 7에 나타내는 그래프 G11 참조), 리크 가스의 헬륨 농도가 낮은 경우에 작은 값으로 된다(도 7에 나타내는 그래프 G12 참조).
리크 검사 공정에서는, 리크 가스의 헬륨 농도가 낮은 경우에서의 리크 가스 누출량을 기준으로 하여, 검사 임계값 T1을 설정할 필요가 있다.
따라서, 리크 가스의 헬륨 농도가 높은 경우에는, 헬륨 농도가 낮은 경우의 검사 임계값 T1에 대응하는 리크 가스 누출량(L)보다도 적은 리크 가스 누출량임에도 불구하고, 헬륨 누설 검출기의 출력값이 검사 임계값 T1을 초과해 버리는 가능성이 있다(도 7에 나타내는 범위 R1 참조).
특허문헌 1에 개시되는 기술과 같이, 리크 가스의 헬륨 농도가 변동된 경우에는, 당해 편차의 분만큼 검사 임계값 T1을 작게 할 필요가 있으므로, 비교적 높은 비율로 양품이 불량품이라고 판정되어 버린다.
이와 같이, 특허문헌 1에 개시되는 기술에서는, 리크 검사 공정에 있어서의 과판정률이 악화되어 버릴 가능성이 있었다.
일본 특허 공개 제2002-117901호 공보
본 발명은, 이상과 같은 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 리크 검사 공정에 있어서의 과판정률을 개선할 수 있는 밀폐형 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 밀폐형 전지의 제조 방법은, 전지 용기 내에 도입된 검지 가스의 누설을 검지하는 리크 검사 공정이 행해지는 밀폐형 전지의 제조 방법이며, 전해액을 상기 전지 용기에 주액하는 공정과, 상기 전해액이 주액된 상기 전지 용기의 내부를, 소정의 압력까지 감압하는 공정과, 상기 소정의 압력까지 감압된 상기 전지 용기의 내부에, 상기 소정의 압력에 대응하는 양의 상기 검지 가스를 도입하는 공정을 포함한다.
본 발명에 따른 밀폐형 전지의 제조 방법에 있어서, 상기 소정의 압력에는, 상기 전해액의 포화 수증기압보다도 높은 압력이 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 리크 검사 공정에 있어서의 과판정률을 개선할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 전지의 전체적인 구성을 도시하는 도면.
도 2는 전지의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 3의 (a)는 외장 내를 감압하는 모습을 도시하는 도면.
도 3의 (b)는 검지 가스를 도입하는 모습을 도시하는 도면.
도 4는 과판정으로 되는 범위를 나타내는 도면.
도 5는 헬륨 농도를 측정한 결과를 나타내는 도면.
도 6은 외장 내를 감압하지 않고 검지 가스를 도입하는 모습을 도시하는 도면.
도 7은 종래 기술에 있어서 과판정으로 되는 범위를 나타내는 도면.
이하에서는, 본 발명에 따른, 밀폐형 전지의 제조 방법의 일 실시 형태인 제조 공정 S1에 대해 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 밀폐형 전지의 일 실시 형태인 전지(10)에 대해 설명한다.
전지(10)는 밀폐형의 리튬 이온 이차 전지이다. 또한, 본 발명이 적용되는 대상은 리튬 이온 이차 전지에 한정되는 것이 아니라, 니켈 수소 이차 전지 등의 다른 밀폐형 전지에 대해서도 적용 가능하다.
전지(10)의 제조 공정에 있어서는, 전지 용기의 밀폐성을 확인하기 위해, 전지 용기 내에 도입된 검지 가스의 누설을 검지하는 리크 검사 공정이 행해진다.
전지(10)는 발전 요소(20), 외장(30), 캡(40) 및 외부 단자(50ㆍ50)를 구비한다.
발전 요소(20)는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 적층 및 권회하여 이루어지는 전극체(B)에 전해액을 침투시킨 것이다. 전지(10)의 충반전시에 발전 요소(20) 내에서 화학 반응이 일어남(엄밀하게는 정극과 부극 사이에서 전해액을 통하여 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 일면이 개방된 바닥이 있는 각통 형상의 부재이며, 내부에 발전 요소(20)를 수납한다.
덮개부(32)는 수납부(31)의 개구면에 따른 형상을 갖는 평판 형상의 부재이며, 수납부(31)의 개구면을 막은 상태로 수납부(31)와 접합된다. 덮개부(32)에는 외부 단자(50ㆍ50)가 삽입 관통되는 개소의 사이에, 전해액을 주액하기 위한 주액 구멍(33)이 개방되어 있다.
주액 구멍(33)은 덮개부(32)의 외측과 내측에서 내경 치수가 다른 평면에서 볼 때 대략 원 형상의 구멍이다. 주액 구멍(33)은 상부(도 1에 있어서의 상측 부분)의 내경이, 하부(도 1에 있어서의 하측 부분)의 내경보다도 크게 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 전지를, 외장이 바닥이 있는 각통 형상으로 형성된 각형 전지로서 구성하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 외장이 바닥이 있는 원통 형상으로 형성된 원통형 전지로서 구성하는 것도 가능하다.
캡(40)은 주액 구멍(33)을 밀봉하기 위한 것이다. 캡(40)은 주액 구멍(33)의 상부와 대략 동일한 형상으로 형성된다. 캡(40)은 주액 구멍(33)의 하부를 막도록 주액 구멍(33)의 상부에 감입되어, 외주연부가 레이저 용접됨으로써, 덮개부(32)와 접합된다.
외부 단자(50ㆍ50)는, 그들의 일부가 덮개부(32)의 외측면으로부터 전지(10)의 상방(외측)으로 돌출된 상태로 배치된다. 외부 단자(50ㆍ50)는 집전 단자(51ㆍ51)를 통하여, 각각 발전 요소(20)의 정극 및 부극에 전기적으로 접속된다. 외부 단자(50ㆍ50)는, 각각, 외주면부에 고정 부재(34)가 끼움 장착됨으로써, 절연 부재(52ㆍ53)를 통하여 덮개부(32)에 대해 절연 상태로 고정된다. 외부 단자(50ㆍ50) 및 집전 단자(51ㆍ51)는 발전 요소(20)에 축적되는 전력을 외부에 취출하거나 또는, 외부로부터의 전력을 발전 요소(20)에 도입하는 통전 경로로서 기능한다.
집전 단자(51ㆍ51)는, 각각 발전 요소(20)의 정극 및 부극과 접속되어 있다. 집전 단자(51ㆍ51)의 재료로서는, 예를 들어, 정극측에 알루미늄, 부극측에 구리를 채용할 수 있다.
외부 단자(50ㆍ50)에는, 전지(10)의 외측으로 돌출되는 부위에 나사 전조가 실시되어, 볼트부가 형성된다. 전지(10)의 실 사용시에는, 이 볼트부를 사용해서 외부 단자(50ㆍ50)에 버스 바 및 외부 장치의 접속 단자 등의 부재가 체결 고정된다.
그들의 부재를 체결 고정할 때, 외부 단자(50ㆍ50)에는 체결 토크가 가해짐과 함께, 나사 체결에 의해 축방향으로 외력이 부여된다. 이로 인해, 외부 단자(50ㆍ50)의 재료로서는, 철 등의 고강도 재료를 채용하는 것이 바람직하다.
다음에, 제조 공정 S1에 대해 설명한다.
제조 공정 S1에 있어서는, 다이 코더 등의 도포시공기를 사용해서 집전체(정극 집전체 및 부극 집전체)의 표면에 합제(정극합제 및 부극합제)를 도포 시공한 후, 당해 합제를 건조시킨다.
그리고, 집전체의 표면 상의 합제에 대해 프레스 가공을 실시함으로써, 집전체의 표면에 합제층(정극합제층 및 부극합제층)을 형성한다.
이렇게 해서, 정극 및 부극이 제작된다.
제조 공정 S1에 있어서는, 이와 같은 공정을 거쳐서 제작되는 정극 및 부극과, 세퍼레이터를 적층한 후, 이들을 권회함으로써 전극체(B)를 제작한다. 그리고, 외장(30)의 덮개부(32)에 일체화된 외부 단자(50ㆍ50) 및 집전 단자(51ㆍ51) 등을 전극체(B)에 접속하고, 당해 전극체(B)를 외장(30)의 수납부(31)에 수납한다. 그 후, 외장(30)의 수납부(31)와 덮개부(32)를 용접에 의해 접합해서 캔 밀봉한다.
외장(30)을 캔 밀봉한 후는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 주액 구멍(33)으로부터 전해액(E)을 주액한다(도 2에 도시하는 화살표 E 참조).
이때, 예를 들어 외장(30)을 챔버(111) 내에 수납함과 함께, 소정의 주액 유닛을 외장(30)에 세트하여 챔버(111) 내를 진공화한다. 그 후, 챔버(111) 내에 대기를 도입해서 챔버(111) 내를 대기압으로 복귀시킨다. 제조 공정 S1에 있어서는, 이때 차압을 이용하여, 전해액(E)을 외장(30)에 주액한다.
전해액(E)을 외장(30)에 주액한 후는, 외장(30) 내에 헬륨(H)을 도입한다(도 2에 도시하는 화살표 H 참조).
이때, 예를 들어 도 3에 도시하는 바와 같은 도입 장치(120)를 사용해서, 헬륨(H)의 도입을 행한다.
또한, 도 3에서는, 설명의 편의상, 전해액(E)의 액면의 높이를, 도 2에 도시하는 전해액(E)보다도 높은 위치에 기재하고 있다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 도입 장치(120)는 봉입 노즐(121), 시일 부재(122) 및 밸브(123)를 구비한다.
봉입 노즐(121)은 주액 구멍(33)의 상방에 배치되고, 하단부에 분사구(121a)가 형성된다. 봉입 노즐(121)의 상하 중도부에는 밸브(123)가 연결된다.
도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 봉입 노즐(121)은 밸브(123) 및 배관(124) 등을 통하여 소정의 감압 펌프에 접속된다. 즉, 도입 장치(120)는 봉입 노즐(121)로부터 상기 감압 펌프를 향하는 경로로서, 감압 경로 P1이 형성된다.
도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 봉입 노즐(121)은 밸브(123) 등을 통하여 소정의 헬륨 공급원에 접속된다. 즉, 도입 장치(120)는, 상기 헬륨 공급원으로부터 봉입 노즐(121)을 향하는 경로로서, 공급 경로 P2가 형성된다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 시일 부재(122)는, 대략 바닥이 있는 통 형상 부재의 저면(상면)에, 상하 방향을 따라서 관통하는 관통 구멍을 형성한 바와 같은 형상으로 형성된다. 즉, 시일 부재(122)는 하부[도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 있어서의 하측 부분]의 내경이 상부[도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 있어서의 상측 부분]의 내경보다도 크게 형성된다.
시일 부재(122)에 있어서는, 상부에 봉입 노즐(121)이 삽입 관통된다. 또한, 시일 부재(122)에 있어서는, 하부가 봉입 노즐(121)의 분사구(121a)보다도 하측으로 돌출되고, 당해 돌출 단부면이 덮개부(32)의 주액 구멍(33)의 주위에 접촉한다. 이에 의해, 시일 부재(122)는 주액 구멍(33) 및 봉입 노즐(121)을 시일한다.
즉, 도입 장치(120)는 주액 구멍(33)을 시일한 상태에서, 외장(30) 내를 향해 헬륨(H)을 분사 가능하게 구성됨과 함께, 외장(30) 내의 공기(30A)를 배출 가능하게 구성된다.
이와 같은 도입 장치(120)에는 외장(30) 내의 압력을 측정 가능한 압력계가 설치된다.
밸브(123)는 감압 경로 P1 및 공급 경로 P2 중 어느 한쪽을 폐쇄함과 함께, 임의의 다른 쪽을 개방한다. 즉, 도입 장치(120)는 봉입 노즐(121)과 연통하는 경로를, 밸브(123)의 제어에 의해 감압 경로 P1이나 공급 경로 P2 중 어느 하나로 전환된다.
제조 공정 S1에 있어서는, 헬륨(H)을 도입할 때, 먼저, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 감압 경로 P1을 개방하고[감압 경로 P1과 봉입 노즐(121)을 연통하고], 상기 감압 펌프를 동작시켜 외장(30) 내의 공기(30A)를 배출한다.
이때, 상기 압력계로 외장(30) 내의 압력을 확인하고, 외장(30) 내를 소정의 압력까지 감압한다.
그리고, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 공급 경로 P2를 개방하고[공급 경로 P2와 봉입 노즐(121)을 연통하고], 상기 헬륨 공급원으로부터 봉입 노즐(121)에 헬륨(H)을 공급하고, 봉입 노즐(121)로부터 헬륨(H)을 분사한다.
이때, 상기 압력계로 외장(30) 내의 압력을 확인하고, 외장(30) 내를 대기압으로 복귀시킨다.
즉, 제조 공정 S1에 있어서는, 외장(30)을 감압한 분만큼, 즉, 외장(30) 내의 공기(30A)를 배출한 분만큼, 외장(30) 내에 헬륨(H)을 도입한다.
여기서, 상기 소정의 압력[감압시의 외장(30) 내의 압력]에는, 전해액(E)의 포화 증기압보다도 높은 압력이 설정되어 있다.
이에 의해, 전해액(E)이 비등하지 않고, 외장(30) 내에 헬륨(H)을 도입할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 소정의 압력에는 전해액(E)의 포화 증기압보다도 높고, 또한, 전해액(E)의 포화 증기압에 가까운 압력이 설정되어 있다.
이에 의해, 보다 많은 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입할 수 있으므로, 외장(30) 내의 헬륨(H)의 농도를 높게 할 수 있다.
외장(30) 내에 헬륨(H)을 도입한 후는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 주액 구멍(33)을 캡(40)에 의해 밀봉한다(도 2에 도시하는 검은색 삼각형 참조).
이때, 캡(40)을, 주액 구멍(33)의 하부를 막도록 주액 구멍(33)의 상부에 감입한다. 그리고, 레이저 용접기에 의해 캡(40)의 외측 테두리부를 따라서 레이저를 조사하고, 주액 구멍(33)을 밀봉한다.
주액 구멍(33)을 밀봉한 후는, 외장(30)으로부터의 누설[즉, 외장(30)의 밀봉 정도]을 검사한다.
이때, 소정의 챔버(131)에 외장(30)을 수납하고, 챔버(131) 내를 진공화한다. 그 후, 외장(30)으로부터 챔버(131) 내에 헬륨(H)이 누설되어 있는지 여부를, 시판하고 있는 헬륨 리크 검사기에 의해 검출한다.
즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제조 공정 S1에 있어서는, 외장(30)으로부터 챔버(131) 내에 누출된 리크 가스에 포함되는 헬륨(H)의 양을 상기 헬륨 리크 검사기에 의해 검출하고, 상기 헬륨 리크 검사기의 출력값이 소정의 검사 임계값 T를 초과한 경우에, 외장(30)에 누설이 있다고 판정한다.
이와 같이, 제조 공정 S1에 있어서는, 외장(30) 내에 도입된 검지 가스로서의 헬륨(H)의 누설을 검지하는 리크 검사 공정이 행해진다.
외장(30)의 누설을 검사한 후는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 전지(10)의 초기 충전 및 전압의 검사 등을 행한다.
제조 공정 S1에 있어서는, 이와 같이 하여 밀폐형의 전지(10)를 제조한다.
여기서, 외장(30)에 주액된 전해액(E)은 전극체(B)에 침투한다. 이에 수반하여, 외장(30) 내의 전해액(E)의 액면은 서서히 내려가고, 전극체(B)의 내부에 혼입되었던 가스는 전극체(B)의 외부로 배출된다.
이와 같은 전해액(E)의 전극체(B)에 대한 침투도, 즉, 상기 가스가 배출되는 양은, 전해액(E)을 주액하고 나서 리크 검사 공정을 행할 때까지의 시간이 변동되는 것 등에 의해 변동되어 버린다[도 3의 (a)에 도시하는 전해액(E) 참조].
따라서, 전해액(E)을 주액할 때에 헬륨(H)을 도입한 경우에는, 전해액(E)의 전극체(B)에 대한 침투도의 편차의 영향으로, 상기 가스의 배출량이 변동되어 버리므로, 리크 가스의 헬륨 농도[리크 검사 공정시에서의 외장(30) 내의 헬륨(H)의 농도]가 변동되어 버린다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 전해액(E)을 주액한 후에, 외장(30) 내에 일정량의 헬륨(H)을 도입한 경우에는, 헬륨(H) 도입시의 전해액(E)의 액면의 높이에 따라서 외장(30) 내의 공간의 크기가 변동되어 버려, 외장(30) 내의 헬륨 농도가 변화되어 버린다.
즉, 이 경우에는, 전해액(E)의 전극체(B)에 대한 침투도의 편차의 영향으로, 외장(30) 내를 일정한 헬륨 농도로 할 수 없으므로, 리크 가스의 헬륨 농도가 변동되어 버린다.
따라서, 제조 공정 S1에서는, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 전해액(E)을 주액한 후에, 외장(30) 내를 일단 감압한다.
보다 상세하게는, 제조 공정 S1에서는, 외장(30)에 주액한 전해액(E)이 어느 정도[예를 들어, 헬륨(H) 도입 후에 전극체(B)의 내부에 혼입되었던 가스가 더 배출되어도, 리크 검사 공정에 영향이 없는 정도] 전극체(B)에 침투한 후에, 외장(30) 내를 일단 감압한다.
이에 의해, 제조 공정 S1에 있어서는, 전해액(E)의 액면의 높이에 따른 양만큼, 외장(30) 내의 공기(30A)를 배출한다.
즉, 제조 공정 S1에 있어서는, 전해액(E)의 액면이 낮은 경우에, 외장(30) 내의 공기(30A)를 많이 배출하고, 전해액(E)의 액면이 높은 경우에, 외장(30) 내의 공기(30A)를 많이 배출하지 않는다.
그리고, 제조 공정 S1에 있어서는, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 헬륨(H)을 사용해서 외장(30) 내를 대기압으로 복귀시킴으로써, 전해액(E)의 액면의 높이에 따른 양만큼, 외장(30) 내에 헬륨(H)을 도입한다.
즉, 제조 공정 S1에 있어서는, 전해액(E)의 액면이 낮은 경우에, 많은 헬륨(H)을 도입하고, 전해액(E)의 액면이 높은 경우에, 많은 헬륨(H)을 도입하지 않는다.
이와 같이, 제조 공정 S1에 의하면, 헬륨(H) 도입시에서의 전해액(E)의 전극체(B)에 대한 침투도에 관계없이, 외장(30) 내의 헬륨 농도를, 헬륨(H) 도입시의 외장(30) 내의 압력 변화에 상당하는 농도로 할 수 있다.
본 실시 형태와 같이 감압 후에 대기압으로 복귀시키는 경우, 외장(30) 내의 헬륨 농도는 감압시의 압력에 상당하는 농도로 된다.
이로 인해, 제조 공정 S1에 의하면, 헬륨(H) 도입시의 외장(30) 내의 압력 변화를 확인함으로써, 외장(30) 내의 헬륨 농도가, 헬륨(H) 도입시의 외장(30) 내의 압력 변화에 상당하는 농도, 즉, 일정한 농도로 된 것을 보증할 수 있다.
또한, 제조 공정 S1에 의하면, 헬륨(H) 도입시에서의 전해액(E)의 전극체(B)에 대한 침투도에 관계없이, 외장(30) 내를 일정한 헬륨 농도로 할 수 있으므로, 리크 가스의 헬륨 농도의 편차를 저감할 수 있다.
따라서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제조 공정 S1에 의하면, 외장(30)으로부터의 리크 가스 누출량이 소정량인 경우에서의, 리크 가스의 헬륨 농도가 높은 경우의 헬륨 리크 검사기의 출력값(도 4에 도시하는 그래프 G1 참조)과, 리크 가스의 헬륨 농도가 낮은 경우의 헬륨 리크 검사기의 출력값(도 4에 도시하는 그래프 G2 참조)의 차를 작게 할 수 있다.
즉, 제조 공정 S1에 의하면, 리크 가스의 헬륨 농도에 따른 헬륨 리크 검사기의 출력값의 편차를 저감시킬 수 있다.
또한, 도 4에 있어서 일점 쇄선으로 나타내는 그래프 G11 및 그래프 G12는, 각각 도 7에 있어서의 그래프 G11 및 그래프 G12에 대응하고 있다.
이로 인해, 제조 공정 S1에 의하면, 헬륨 리크 검사기의 출력값의 편차를 저감시킨 분만큼 검사 임계값 T를 크게 할 수 있다.
따라서, 리크 가스의 헬륨 농도가 높은 경우에, 리크 가스의 헬륨 농도가 낮은 경우의 검사 임계값 T에 대응하는 리크 가스 누출량(L)보다도 적은 리크 가스 누출량임에도 불구하고, 헬륨 리크 검사기의 출력값이 검사 임계값(T)을 초과해 버려, 양품이 불량품이라고 과판정되어 버리는 것을 억제할 수 있다(도 4에 도시하는 범위 R 참조).
이와 같이, 제조 공정 S1에 의하면, 리크 검사 공정에 있어서의 과판정률을 개선할 수 있다. 또한, 리크 검사 공정의 로버스트성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 외장(30)에 주액되는 전해액(E)의 일부는, 리크 검사 공정을 행할 때까지의 사이에 휘발한다. 즉, 전해액(E)을 주액한 후의 외장(30) 내에는, 전해액(E)의 휘발 성분(예를 들어, 탄화수소 등)이 존재하고 있다. 이와 같은 전해액(E)의 휘발 성분의 비중은 헬륨(H)의 비중보다도 무겁다.
이로 인해, 도 6에 도시하는 바와 같이, 전해액(E)을 주액한 후에, 단순히 봉입 노즐로 헬륨(H)을 분사한 경우, 이와 같은 비중이 무거운 전해액(E)의 휘발 성분에 의해 외장(30) 내에의 헬륨(H)의 도입이 억제되어 버린다.
또한, 단순히 봉입 노즐로 헬륨(H)을 분사한 경우, 비중이 가벼운 헬륨(H)은 외장(30) 내에 침전하기 어려우므로, 주액 구멍(33)의 근방에 많이 위치하게 된다. 따라서, 이 경우에는 주액 구멍(33)을 밀봉할 때까지의 사이에, 헬륨(H)이 많이 누출되어 버린다.
즉, 단순히 봉입 노즐로 헬륨(H)을 분사한 경우에는, 전해액(E)의 휘발 성분의 영향으로, 낭비 없이 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입할 수 없다.
한편, 제조 공정 S1에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 외장(30) 내를 일단 감압하고 나서 헬륨(H)을 도입한다.
즉, 제조 공정 S1에서는, 전해액(E)의 휘발 성분을 어느 정도 배출하고 나서 헬륨(H)을 분사하므로, 외장(30) 내에 헬륨(H)을 많이 도입할 수 있음과 함께, 헬륨(H)을 외장(30) 내에 침전시킬 수 있다.
따라서, 제조 공정 S1에 의하면, 헬륨(H)을 고농도인 상태로 도입할 수 있음과 함께, 주액 구멍(33)을 밀봉할 때까지의 사이에 헬륨(H)이 누출되는 양을 저감할 수 있다.
이에 의해, 외장(30) 내의 헬륨 농도가 높은 상태에서, 즉, 리크 가스의 헬륨 농도가 높은 상태에서, 리크 검사 공정을 행할 수 있으므로, 고정밀도로 리크 검사 공정을 행할 수 있다.
제조 공정 S1에 있어서는, 시일 부재(122)에 의해 주액 구멍(33)을 시일한 상태에서 봉입 노즐(121)로부터 헬륨(H)을 분사하므로, 분사한 거의 모든 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입할 수 있다. 즉, 도 3에 도시하는 바와 같은 도입 장치(120)를 사용해서 헬륨(H)을 도입함으로써, 헬륨(H)을 낭비 없이 도입할 수 있다.
이로 인해, 제조 공정 S1에 의하면, 리크 검사 공정에 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.
이와 같이, 제조 공정 S1에서는, 전해액(E)을 외장(30)에 주액한 후, 외장(30) 내를 소정의 압력까지 감압하고, 당해 소정의 압력에 대응하는 양의 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입하는 도입 공정을 행한다.
또한, 제조 공정 S1에서는, 외장(30) 내에 헬륨(H)을 도입하고, 외장(30) 내를 대기압으로 복귀시켰지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 외장(30) 내에 헬륨(H)을 도입하여, 외장(30) 내를 수㎪ 정도 가압한 상태 또는 외장(30) 내를 수㎪ 정도 감압한 상태로 해도 상관없다.
즉, 상기 소정의 압력에 대응하는 양은, 반드시 상기 소정의 압력까지 감압할 때에 배출한 외장(30) 내의 공기(30A)의 양과 동일한 양일 필요는 없다.
즉, 상기 소정의 압력에 대응하는 양은, 배출한 공기(30A)의 양보다도 많은 양, 혹은 배출한 공기(30A)의 양보다도 적은 양이어도 상관없다.
가령, 배출한 공기(30A)의 양보다도 많은 양의 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입한 경우에는, 배출한 공기(30A)의 양과 동일한 양만큼 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입한 경우와 비교하여, 헬륨을 보다 고농도의 상태로 도입할 수 있으므로, 고정밀도로 리크 검사 공정을 행할 수 있다.
또한, 배출한 공기(30A)보다도 적은 양의 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입한 경우에는, 배출한 공기(30A)의 양과 동일한 양만큼 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입한 경우와 비교하여, 도입하는 헬륨(H)의 양을 저감할 수 있으므로, 리크 검사 공정에 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.
다음에, 제조 공정 S1에서 헬륨(H)을 도입한 경우의 헬륨 농도의 측정 결과에 대해 설명한다.
헬륨 농도의 측정에서는 외장(30) 내를 일단 감압하고 나서, 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입함으로써 외장(30) 내를 대기압으로 복귀시킨 후, 주액 구멍(33)을 밀봉하는, 이들 일련의 작업을 반복하여, 복수의 테스트 피스를 제작했다. 즉, 제조 공정 S1을 복수회 행함으로써, 복수의 테스트 피스를 제작했다(도 3 참조).
또한, 헬륨 농도의 측정에서는 외장(30) 내를 감압하지 않고, 헬륨(H)을 외장(30) 내에 도입한 후, 주액 구멍(33)을 밀봉하는, 이들 일련의 작업을 반복하여, 비교예에 관한 복수의 테스트 피스를 제작했다(도 6 참조).
헬륨 농도의 측정에서는, 모든 테스트 피스에 대해, 헬륨(H) 도입 후에 외장(30)에 구멍을 뚫음과 함께, 당해 구멍에 헬륨 농도 측정기의 헤드를 빠르게 압박하여, 헬륨 농도를 측정했다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 제조 공정 S1을 거쳐서 제작된 테스트 피스의 헬륨 농도는, 비교예의 테스트 피스의 헬륨 농도와 비교해서 높게 되었다.
또한, 제조 공정 S1을 거쳐서 제작된 테스트 피스의 헬륨 농도의 편차는, 비교예의 테스트 피스의 헬륨 농도의 편차와 비교해서 작게 되었다.
이상의 측정 결과로부터, 제조 공정 S1에 의하면, 헬륨(H)을 외장(30) 내에 고농도의 상태로 도입할 수 있음과 함께, 리크 가스의 헬륨 농도의 편차를 저감할 수 있는 것이 명확하게 되었다.
이로 인해, 제조 공정 S1에 의하면, 고정밀도로 리크 검사 공정을 행할 수 있음과 함께, 리크 검사 공정에서의 과판정률을 개선할 수 있는 것이 명확하게 되었다.
헬륨 농도의 측정에서는, 제조 공정 S1에서 헬륨(H)을 도입한 직후의 테스트 피스의 헬륨 농도도 측정했다. 이때의 헬륨 농도는 헬륨(H) 도입시의 외장(30) 내의 압력 변화에 상당하는 농도이었다.
즉, 제조 공정 S1에 의하면, 헬륨(H) 도입시에서의 전해액(E)의 전극체(B)에의 침투도에 관계없이, 외장(30) 내의 헬륨 농도가, 헬륨(H) 도입시의 외장(30) 내의 압력 변화에 상당하는 농도로 되는 것이 명확하게 되었다.
또한, 검지 가스로서, 다양한 가스를 사용하는 것이 가능하지만, 헬륨을 채용하는 것이 바람직하다. 이것은, 헬륨을 채용함으로써, 전지 성능에 영향을 주는 것을 방지할 수 있는 것 및 분자 직경이 작고 미세한 구멍으로부터의 누설을 검출 가능하게 되는 것 등, 다른 가스와 비교해서 다양한 효과를 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 헬륨을 도입할 때에, 헬륨과 헬륨 이외의 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입해도 상관없다.
본 발명은, 전지 용기 내에 도입된 검지 가스의 누설을 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 내에 도입된 검지 가스의 누설을 검지하는 리크 검사 공정이 행해지는 밀폐형 전지의 제조 방법이며,
    전해액을 상기 전지 용기에 주액하는 공정과,
    상기 전해액이 주액된 상기 전지 용기의 내부를, 소정의 압력까지 감압하는 공정과,
    상기 소정의 압력까지 감압된 상기 전지 용기의 내부에, 상기 소정의 압력에 대응하는 양의 상기 검지 가스를 도입하는 공정을 포함하는,
    밀폐형 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 압력에는,
    상기 전해액의 포화 수증기압보다도 높은 압력이 설정되는, 밀폐형 전지의 제조 방법.
KR1020157004993A 2012-08-07 2013-08-05 밀폐형 전지의 제조 방법 KR101672146B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-175185 2012-08-07
JP2012175185A JP5790604B2 (ja) 2012-08-07 2012-08-07 密閉型電池の製造方法
PCT/JP2013/071165 WO2014024848A1 (ja) 2012-08-07 2013-08-05 密閉型電池の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150038387A true KR20150038387A (ko) 2015-04-08
KR101672146B1 KR101672146B1 (ko) 2016-11-02

Family

ID=50068072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157004993A KR101672146B1 (ko) 2012-08-07 2013-08-05 밀폐형 전지의 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9680186B2 (ko)
JP (1) JP5790604B2 (ko)
KR (1) KR101672146B1 (ko)
CN (1) CN104604008B (ko)
WO (1) WO2014024848A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230061718A (ko) * 2021-10-29 2023-05-09 (주)엠벡 전기차 배터리의 리크 테스트 시스템

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101691754B1 (ko) * 2012-07-09 2016-12-30 도요타지도샤가부시키가이샤 전지 제조 방법
JP5751246B2 (ja) * 2012-12-26 2015-07-22 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池の製造方法
JP5747937B2 (ja) * 2013-04-19 2015-07-15 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池の製造方法
JP2015164105A (ja) * 2014-02-28 2015-09-10 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
DE102015104274A1 (de) * 2015-03-23 2016-09-29 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Untersuchung der Dichtigkeit eines geschlossenen Gehäuses eines elektrischen Bauelements
CN107632049B (zh) * 2016-07-19 2021-07-13 松下知识产权经营株式会社 检测系统
DE102016225130B4 (de) * 2016-12-15 2018-07-19 Audi Ag Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Batterieanordnung
CN109904539B (zh) * 2019-03-05 2022-02-11 深圳市飞鹏新能源科技有限公司 一种锂电池正极浆料防漏结构及其防漏方法
KR20230018562A (ko) * 2021-07-30 2023-02-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 케이스 분석 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001196050A (ja) * 1999-10-29 2001-07-19 Nec Mobile Energy Kk 容器内への液体の注液装置および注液方法
JP2002117901A (ja) 2000-10-05 2002-04-19 Nec Mobile Energy Kk 密閉型電池およびその製造方法
JP2005108629A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Nec Tokin Tochigi Ltd 密閉型電池およびその製造方法
JP2006202560A (ja) * 2005-01-19 2006-08-03 Toyota Motor Corp 密閉型電池の製造方法、及び、気密検査装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW494085B (en) 1999-10-29 2002-07-11 Nec Mobile Energy Kk Device and method for pouring liquid into case
JP4671462B2 (ja) * 2000-02-22 2011-04-20 パナソニック株式会社 ニッケル水素二次電池の気密検査方法
JP3615699B2 (ja) 2000-09-26 2005-02-02 Ｎｅｃトーキン栃木株式会社 密閉型電池およびその製造方法
US6593026B1 (en) 2000-10-25 2003-07-15 Nec Tokin Tochigi, Ltd. Sealed battery and method for manufacturing sealed battery
CA2555192A1 (en) * 2004-02-02 2005-08-11 Ube Industries, Ltd. Non-aqueous electrolytic solution and lithium secondary battery
JP2010244898A (ja) * 2009-04-07 2010-10-28 Toyota Motor Corp 密閉型電池の製造方法
KR101691754B1 (ko) 2012-07-09 2016-12-30 도요타지도샤가부시키가이샤 전지 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001196050A (ja) * 1999-10-29 2001-07-19 Nec Mobile Energy Kk 容器内への液体の注液装置および注液方法
JP2002117901A (ja) 2000-10-05 2002-04-19 Nec Mobile Energy Kk 密閉型電池およびその製造方法
JP2005108629A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Nec Tokin Tochigi Ltd 密閉型電池およびその製造方法
JP2006202560A (ja) * 2005-01-19 2006-08-03 Toyota Motor Corp 密閉型電池の製造方法、及び、気密検査装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230061718A (ko) * 2021-10-29 2023-05-09 (주)엠벡 전기차 배터리의 리크 테스트 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
CN104604008A (zh) 2015-05-06
US20150155603A1 (en) 2015-06-04
KR101672146B1 (ko) 2016-11-02
JP2014035830A (ja) 2014-02-24
JP5790604B2 (ja) 2015-10-07
US9680186B2 (en) 2017-06-13
WO2014024848A1 (ja) 2014-02-13
CN104604008B (zh) 2017-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101672146B1 (ko) 밀폐형 전지의 제조 방법
KR101726337B1 (ko) 밀폐형 전지의 제조 방법
KR101691754B1 (ko) 전지 제조 방법
JP4843947B2 (ja) 密閉型電池の製造方法、及び、気密検査装置
JP2009026569A (ja) 密閉型電池の気密検査方法及び密閉型電池
JP2010244898A (ja) 密閉型電池の製造方法
KR101718651B1 (ko) 밀폐형 전지의 제조 방법
KR101671129B1 (ko) 밀폐형 전지의 제조 방법
JP5742863B2 (ja) 密閉型電池の製造方法
JP5958756B2 (ja) 電流遮断弁のリーク検査方法
KR101990668B1 (ko) 전기 부품의 폐쇄 하우징의 밀봉도 검사 방법
JP6766777B2 (ja) 密閉型電池の製造方法
Wetzig et al. Methods for Leak Testing Lithium-Ion Batteries to Assure Quality with Proposed Rejection Limit Standards
JP2014229360A (ja) 密閉型電池の製造方法
JP2015125077A (ja) 蓄電池の気密検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant