(57)【要約】【課題】密閉型電池の製造工程において、密閉型電池の内部への異物の混入を抑制すること。【解決手段】本発明の密閉型電池の製造方法は、開口を有する電池缶と、電池缶の開口を閉塞する蓋部材と、を含む筐体、および、筐体の内部に収納された発電要素、を備える密閉型電池の製造方法である。蓋部材は、筐体の外部を減圧することにより開裂して注液孔を形成可能な開裂部を有する。発電要素は電極体および電解液を含む。本発明の密閉型電池の製造方法は、電池缶の内部に電極体を収納する、収納工程と、蓋部材を電池缶の開口に溶接することにより筐体を形成する、溶接工程と、筐体の外部を減圧することにより、開裂部を開裂させて注液孔を形成する、注液孔形成工程と、注液孔から筐体の内部に電解液を注入する、注液工程と、注液孔を封止する、封止工程と、をこの順で含む。【選択図】図３
2018037187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する電池缶と、前記電池缶の前記開口を閉塞する蓋部材と、を含む筐体、および、前記筐体の内部に収納された発電要素、を備え、
前記発電要素は電極体および電解液を含む、密閉型電池の製造方法であって、
前記電池缶の内部に前記電極体を収納する、収納工程、
前記蓋部材を前記電池缶の前記開口に溶接することにより前記筐体を形成する、溶接工程、ここで、前記蓋部材は、前記筐体の外部を減圧することにより開裂して注液孔を形成可能な開裂部を有する、
前記筐体の外部を減圧することにより、前記開裂部を開裂させて前記注液孔を形成する、注液孔形成工程、
前記注液孔から前記筐体の内部に電解液を注入する、注液工程、および、
前記注液孔を封止する、封止工程、
をこの順で含む、密閉型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉型電池の製造工程において、従来は、開口を有する電池缶に電極体等を収納してから、電池缶の開口に注液孔を有する蓋部材（電池蓋）を溶接して封缶し、その後、蓋部材の注液孔から電池缶の内部に電解液を注入してから、注液孔を封止していた。
【０００３】
しかし、蓋部材を溶接する際にスパッタ（溶接中に生じるスラグおよび金属粒）が飛散するため、スパッタが注液孔から電池内部に混入してしまう虞があった。スパッタが電池内部に混入した場合、電極体を構成するセパレータや電極等を損傷させ、電池性能の低下や内部短絡の要因となる。
【０００４】
特許文献１（実開昭６１−６２３６８号公報）には、電池用蓋の注液口を膜で密封した状態で電池を組み立てた後に、注液口の膜を外部から押圧して、そこから電解液を注入する方法が開示されている。このようにすることで、注液までの電池の製造工程における電池内部への異物混入を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６１−６２３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば、図８（ａ）に示されるように、開裂させる部分の周縁に環状の凹部６１を設けた膜（開裂部６）を、図８（ｂ）に示されるように、注液部材５の先端で外側から内側に押し開いて注液孔６２を形成する場合、溶接時に飛散したスパッタ７などの異物が開裂部６の表面に付着していると、注液孔６２を形成する際にスパッタ７等の異物が筐体３の内部に混入してしまう虞があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、密閉型電池の製造工程において、密閉型電池の内部への異物の混入を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の密閉型電池の製造方法は、開口を有する電池缶と、電池缶の開口を閉塞する蓋部材と、を含む筐体、および、筐体の内部に収納された発電要素、を備える密閉型電池の製造方法である。発電要素は電極体および電解液を含む。
【０００９】
そして、本発明の密閉型電池の製造方法は、
電池缶の内部に電極体を収納する、収納工程、
蓋部材を電池缶の開口に溶接することにより筐体を形成する、溶接工程、
筐体の外部を減圧することにより、開裂部を開裂させて注液孔を形成する、注液孔形成工程（ここで、蓋部材は、筐体の外部を減圧することにより開裂して注液孔を形成可能な開裂部を有する）、
注液孔から筐体の内部に電解液を注入する、注液工程、および、
注液孔を封止する、封止工程と、をこの順で含む。
【００１０】
本発明の密閉型電池の製造方法によれば、筐体の外部を減圧することにより、開裂部を開裂させて外側に変形させることで、注液孔６２が形成される。このため、開裂部の表面にスパッタ等の異物が付着していたとしても、筐体の内部に混入することを防止できる。また、注液孔形成工程の前は筐体に注液孔がないため、注液孔形成工程より前の工程においても、スパッタ等の異物が筐体の内部に混入することを防止できる。このようにして、密閉型電池の製造工程において、密閉型電池の内部への異物の混入を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、密閉型電池の製造工程において、密閉型電池の内部への異物の混入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】密閉型電池の一実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】密閉型電池の製造方法の一実施形態の概略を示すフローチャートである。
【図３】密閉型電池の製造方法の一実施形態において、注液孔形成工程を説明するための断面図である。
【図４】密閉型電池の製造方法の一実施形態において、開裂部の一例の構成を示す模式図である。
【図５】密閉型電池の製造方法の一実施形態において、開裂部の一例の構成を示す別の模式図である。
【図６】密閉型電池の製造方法の一実施形態において、開裂部の他の例の構成を示す模式図である。
【図７】密閉型電池の製造方法の一実施形態において、封止部材の構成を示す断面図である。
【図８】従来の密閉型電池の製造方法における開裂部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表す。
【００１４】
〔密閉型電池〕
まず、図１を参照して、本実施形態における密閉型電池１の構成の概要について説明する。
【００１５】
密閉型電池１は、筐体３、および、その内部に収納された発電要素を備える。発電要素は、正極、負極、および、セパレータを積層または巻回してなる電極体２と、電極体２に含浸された電解液を含む。密閉型電池１の充放電時には、発電要素内で化学反応（正極と負極との間での電解液を介したイオンの移動）が起こることによって、電流の流れが生じる。
【００１６】
また、密閉型電池１は、その一端が電極体２の集電体（正極または負極）の露出部２ａに接続された集電端子４１と、集電端子４１に接続され、筐体３の外側に露出した外部端子４２と、を備える。なお、集電端子４１と筐体３との間、および、外部端子４２と筐体３との間は、図示しない絶縁部材などにより絶縁されている。
【００１７】
筐体３は、例えば、図１に示されるような角柱型であり、開口を有する電池缶３１と、その開口を閉塞する蓋部材３２とから構成される。
【００１８】
電池缶３１は、一面に開口を有する有底角筒状の部材である。また、電池缶３１および蓋部材３２は、例えば、アルミ等の金属製である。
【００１９】
蓋部材３２は、電池缶３１の開口に応じた形状を有する平板状の部材である。蓋部材３２は、電池缶３１の開口を塞いだ状態で溶接されることより、電池缶３１と接合される。このようにして、蓋部材３２は、電池缶３１の開口を閉塞する。
【００２０】
〔密閉型電池の製造方法〕
図２に示されるように、本実施形態の密閉型電池の製造方法は、収納工程（Ｓ１０）、溶接工程（Ｓ２０）、注液孔形成工程（Ｓ３０）、注液工程（Ｓ４０）および封止工程（Ｓ５０）を備える。
【００２１】
（１）  収納工程（Ｓ１０）
本工程において、電池缶３１の内部に電極体２を収納する。なお、電池缶３１の内部には、電極体２以外の発電要素を構成する種々公知の他の部品をさらに収納してもよい。
【００２２】
（２）  溶接工程（Ｓ２０）
本工程においては、蓋部材３２を電池缶３１の開口に溶接することにより、電極体２を収納した筐体３が形成される。
【００２３】
ここで、蓋部材３２には、開裂部６が設けられている。なお、開裂部６は、蓋部材３２の一部分である。筐体３の外部を減圧することにより、開裂部６が開裂して注液孔６２（蓋部材３２を厚さ方向に貫通する貫通孔）を形成することができる。注液孔６２は、後の注液工程において、電極体２等が収納された筐体３の内部に電解液を注入するために用いられる。
【００２４】
開裂部６の材料は、金属、樹脂などである。開裂部６の材料は、蓋部材３２と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。なお、開裂部６の材料が蓋部材３２と同じ材料（金属など）である場合、開裂部６は、プレス成型等により蓋部材３２と一体成型することができる。
【００２５】
開裂部６の材料が樹脂である場合、開裂部６は周囲の蓋部材３２に接着剤で接着される。樹脂としては、電解液に対する耐性、および、開裂後に変形を維持する強度を有することと、接着剤による接着が可能であることから、ポリプロピレン、ポリエチレンが好ましい。
【００２６】
なお、蓋部材を溶接する際、従来は電池缶３１の側方からレーザを照射する溶接法も用いられていたが、加工速度を向上できるといった理由から、電池缶３１の上方（蓋部材側）からレーザを照射する溶接法（縦打ち溶接法）が一般的になっている。
【００２７】
そして、特に縦打ち溶接法の場合、溶接箇所の近く（スパッタが飛散し易い位置）に注液孔（開裂部６）が位置することになるため、溶接の際に飛散するスパッタが電池内部に入り込み易い。したがって、本実施形態の密閉型電池の製造方法は、溶接工程において縦打ち溶接法を用いる場合に好適に用いることができる。
【００２８】
（３）  注液孔形成工程（Ｓ３０）
本工程においては、筐体３の外部を減圧することにより、開裂部６を開裂させて注液孔６２を形成する。
【００２９】
開裂部６は、例えば、蓋部材３２よりも厚みの薄い薄膜からなる。これにより、筐体３の外部を減圧したときに開裂部６が最も開裂し易くなり、注液孔６２を開裂部６の位置に形成することが可能となる。ただし、開裂部６が樹脂等の蓋部材３２よりも破断し易い材料から構成される場合は、開裂部６の厚みを蓋部材３２より薄くしなくても、筐体３の外部を減圧により、注液孔６２を開裂部６の位置に形成することは可能である。
【００３０】
図３（ａ）に示されるように、蓋部材３２が、蓋部材３２よりも厚みの薄い薄膜からなる開裂部６を備えている場合、吸引装置の吸引ノズル９を開裂部６の位置で蓋部材３２に密着させて、吸引を行う。これにより、例えば、図３（ｂ）に示されるように、開裂部６の一部が開裂して、外側に変形することで、注液孔６２が形成される。このとき、開裂部６を外側に開くように変形するため、開裂部６の表面に付着したスパッタ７が筐体３の内部に混入することを防止できる。
【００３１】
なお、本発明において、「筐体の外部を減圧する」とは、筐体３の外部の空間のうち、開裂部６と接する空間を含む一部の空間を減圧する操作を含む概念であり、図３（ａ）のような吸引操作も含まれる。
【００３２】
また、図３（ａ）に示されるように、筐体３の外部を減圧することで、開裂部６周辺に付着したスパッタの少なくとも一部が吸引除去される。これにより、より確実にスパッタの筐体３の内部への混入を防止することができる。
【００３３】
開裂部６には、筐体３の外部の減圧による開裂を容易にするための凹部を有していることが好ましい。凹部としては、例えば、図４（ａ）、図５（ａ）および図５（ｂ）に示されるような、破断用の凹部６１ａ、および、変形用の凹部６１ｂが挙げられる。破断用の凹部６１ａは変形用の凹部６１ｂよりも深さが深いように設計されている。これにより、図４（ｂ）および（ｃ）に示されるように、筐体３の外部を減圧することで、開裂部６は、破断用の凹部６１ａの部分で破断し、変形用の凹部６１ｂの部分で折れ曲がり、外側に変形する。
【００３４】
開裂部６に設けられる破断用の凹部６１ａの形状は、所望の注液孔６２が形成されやすい形状であれば特に限定されず、図５（ａ）に示されるようなＣ字形状以外にも、図６（ａ）に示されるような十字形状、図６（ｂ）に示されるようなＨ字形状、図６（ｃ）に示されるようなアスタリスク形状などが挙げられる。なお、凹部は、開裂部６の上下少なくともいずれか（筐体３の外側および内側の少なくともいずれか）の表面に形成されていればよい。
【００３５】
（４）  注液工程（Ｓ４０）
本工程においては、蓋部材３２の注液孔６２から筐体３の内部に電解液を注入する。これにより、電解液が電極体２に浸潤する。
【００３６】
（５）  封止工程（Ｓ５０）
本工程においては、蓋部材３２の注液孔６２は、電解液が注入された後に、封止部材６３で封止される。
【００３７】
封止部材としては、例えば、図７に示されるようなキャップ状の封止部材６３が挙げられる。図７において、キャップ状の封止部材６３の周囲は、溶接部６３ａにおいて蓋部材３２に溶接されている。このように、キャップ状の封止部材６３は、注液孔６２を覆うことにより注液孔６２を封止している。ただし、封止部材６３は、このような形状に限定されず、注液孔６２を直接塞ぐ栓状の部材などであってもよい。
【００３８】
なお、キャップ状の封止部材６３は、開裂後（注液孔６２が形成された後）の外側に変形した開裂部６に接触しないことが好ましい。封止部材６３が開裂部６に接触することで、スパッタ７が剥がれて筐体３内部に混入してしまう虞があるからである。
【００３９】
少なくとも上記（１）〜（５）の工程を含む製造方法により、密閉型電池を作製することができる。なお、上記（１）〜（５）以外の工程については、種々公知の密閉型電池の製造工程を用いることができる。
【００４０】
なお、本実施形態の製造方法によって製造された密閉型電池においては、注液孔６２の周囲に、筐体３の外側に変形した開裂部６の全部または一部が残っている場合がある。特に、図７に示されるようなキャップ状の封止部材６３によって、注液孔６２が封止されている場合、注液孔６２の周囲には、筐体３の外側に変形した開裂部６の全部または一部が残っている場合が多い。ただし、減圧により開裂部６の大部分が除去されている場合もある。
【００４１】
一般に、密閉型電池の内部に異物が混入した場合、特に使用期間が長い密閉型電池において、セパレータや電極等が徐々に損傷することによる内部短絡が発生しやすい。このため、上記した本実施形態の密閉型電池の製造方法は、二次電池などの比較的使用期間が長い密閉型電池の製造方法として特に好適である。そのような二次電池としては、たとえば、ハイブリッド自動車、電気自動車用等の電源に用いられる非水電解質二次電池（リチウムイオン二次電池等）が挙げられる。ただし、二次電池に限らず、リチウム一次電池、アルカリ乾電池、マンガン乾電池などの一次電池であってもよい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
上記実施形態の一例である図１に示されるような密閉型電池を作製した。
【００４４】
蓋部材３２の厚さは１．４ｍｍであり、材質はＡ１０５０（純アルミニウム１０５０）である。開裂部６の厚さは０．２ｍｍであり、材質はＡ１０５０である。開裂部６は、プレス成型により蓋部材３２の一部として一体成型した。
【００４５】
開裂部６は、図４および図５に示されるような、Ｃ字形状の破断用の凹部６１ａと変形用の凹部６１ｂとを有している。破断用の凹部６１ａの深さは０．１５ｍｍであり（すなわち、この部分の開裂部６の厚さは０．０５ｍｍである）、凹部６１ａの幅は０．０５ｍｍであり、Ｃ字形状の半径Ｒは１．５ｍｍである。
【００４６】
変形用の凹部６１ｂの深さは０．１０ｍｍであり（すなわち、この部分の開裂部６の厚さは０．１０ｍｍである）、凹部６１ｂの幅は０．２０ｍｍであり、長さは２．５ｍｍである。なお、凹部６１ａ，６１ｂは、刻印により形成した。
【００４７】
開裂部６（薄膜）を開裂する際（減圧時）の設定圧は、０．０７ＭＰａとした。開裂部６の開裂により形成された注液孔６２の直径は４．０ｍｍであった。
【００４８】
（比較例１）
開裂部６がない（最初から直径４．０ｍｍ程度の注液孔が形成されている）点以外は、実施例１と同様の密閉型電池を作製した。
【００４９】
（比較例２）
開裂部６が、図８（ａ）に示されるような開裂させる部分の周縁に環状の凹部（溝）６１が設けられた開裂部６であり、開裂部６を注液部材５の先端で内側（筐体３の内部側）に押し開いて注液孔６２を形成した点以外は、実施例１と同様にして、密閉型電池を作製した。
【００５０】
〔評価試験〕
上記実施例１および比較例１、２について、注液直前の電池を分解し、注液孔の直下の電極体（セパレータ）に付着したスパッタ（粒子の長径：１００μｍ以上）の個数を計数した。なお、実施例１および比較例１、２の各々について、１０個の電池についてセパレータに付着したスパッタの個数を計数し、１０個の電池についての個数の合計を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2018037187.tif 000003
【００５２】
表１に示されるように、実施例１では、スパッタの付着（混入）は確認されなかった。減圧により開裂部を筐体の外側に開裂させたことで、スパッタの混入を防止できたと考えられる。
【００５３】
これに対して、比較例１および２では、スパッタの付着（混入）が確認された。比較例１では、溶接時に飛散したスパッタが注液孔から内部に混入したと考えられる。また、比較例２では、溶接時に開裂部の表面に付着したスパッタが、開裂部を内部側に開裂させたたことにより、筐体の内部に混入したと考えられる。
【００５４】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５５】
１  密閉型電池、２  電極体、２ａ  露出部、３  筐体、３１  電池缶、３２  蓋部材、４１  集電端子、４２  外部端子、５  注液部材、６  開裂部、６１，６１ａ，６１ｂ  凹部、６２  注液孔、６３  封止部材、６３ａ  溶接部、７  スパッタ。
【図１】
2018037187.tif 000004
【図２】
2018037187.tif 000005
【図３】
2018037187.tif 000006
【図４】
2018037187.tif 000007
【図５】
2018037187.tif 000008
【図６】
2018037187.tif 000009
【図７】
2018037187.tif 000010
【図８】
2018037187.tif 000011