(57)【要約】【課題】減圧工程において、二次電池内からは注液口を通じて気体が排出されるが、気体に伴って電解液が出てくることがある。電池外に出てきた電解液が注液口付近に付着した場合、電池を密封するための封止板溶接の不良を引き起こす原因になることがある。そこで、本発明が解決しようとする課題は、二次電池の製造工程において、液あふれを防止する製造方法、又は液あふれを防ぎつつ、製造工程時間を短縮する製造方法を提供することである。【解決手段】本実施形態の二次電池の製造方法は、電極材を収納した容器内に電解液を注液する注液工程と、前記容器の容積を拡大する内部容積拡大工程と、前記容器を減圧する減圧工程と、を備えている。【選択図】図１
2018170210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極材を収納した容器内に電解液を注液する注液工程と、
前記容器の容積を拡大する内部容積拡大工程と、
前記容器を減圧する減圧工程と、
を備える、二次電池の製造方法。
【請求項２】
前記注液工程の後に前記内部容積拡大工程を備える、請求項１に記載の二次電池の製造方
法。
【請求項３】
電極材を収納した容器内に電解液を注液する注液工程と、
前記容器の容積を拡大する内部容積拡大工程と、
前記容器を減圧する減圧工程と、
前記容器に備わる注液口を封止する封止工程と、
を備える、二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記内部容積拡大工程は、前記注液工程の開始前から、前記封止工程終了までに行われ
る、請求項３に記載の二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記封止工程は、前記注液口を一時的に封止する工程である、請求項３又は請求項４に
記載の二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記内部容積拡大工程は、吸盤を介して前記容器内の容積を拡大する、請求項１乃至請
求項５のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項７】
電極材を収納した容器内に電解液を注液する注液手段と、
前記容器の容積を拡大する内部容積拡大手段と、
前記容器を減圧する減圧手段と、
前記容器に備わる注液口を封止する封止手段と、
を備える、二次電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二次電池の製造方法、二次電池の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極群・電解液を外装缶に入れて封じて成る二次電池においては電池を封じるために封止
板を電解液の注入口に載せ、溶接して密封するものがある。また、電池使用時に発生する
ガスによって二次電池が膨れるのを抑制するために封止板を溶接する際には電池を減圧状
態にする。さらに、電解液を電池に注液してそのまま恒久的に封じるのではなく、いった
ん仮封止して二次電池内にガスを発生させてガス抜きする場合においても仮封止前には二
次電池内を減圧状態にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３３１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
減圧工程において、二次電池内からは注液口を通じて気体が排出されるが、気体に伴って
電解液が出てくることがある。電池外に出てきた電解液が注液口付近に付着した場合、電
池を密封するための封止板溶接の不良を引き起こす原因になることがある。そこで、本発
明が解決しようとする課題は、二次電池の製造工程において、液あふれを防止する製造方
法、又は液あふれを防ぎつつ、製造工程時間を短縮する製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本実施形態の二次電池の製造方法は、電極材を収納した
容器内に電解液を注液する注液工程と、前記容器の容積を拡大する内部容積拡大工程と、
前記容器を減圧する減圧工程と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る二次電池の斜視図
【図２】実施形態に係る二次電池の分解斜視図
【図３】実施形態に係る二次電池の斜視図
【図４】実施形態に係る二次電池の斜視図
【図５】実施形態に係る二次電池の断面図
【図６】実施形態に係る二次電池の断面図
【図７】実施形態に係る二次電池の断面図
【図８】実施形態に係る二次電池内の空隙量と含浸時間の関係を示すグラフ
【図９】実施形態に係る二次電池内の空隙量と含浸時間の関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態を図面に基づき説明する。
【０００８】
図１は、実施形態に係る二次電池１００である。図２は二次電池１００の分解斜視図で
ある。
【０００９】
実施形態に係る二次電池１００の一例を、図１及び図２に示す。二次電池１００は、例え
ば、非水電解二次電池である。二次電池１００は外装缶１、電極群２、正極リード３、負
極リード４、絶縁体４０、正極端子６、負極端子７、とを備える。
【００１０】
さらに、二次電池１００は外装缶１を覆う上蓋５を備え、電極群２、絶縁体４０などを
外装缶１に挿入した後に、例えばレーザー溶接により上蓋５と外装缶１を、気密に固定す
る。また、上蓋５は電解液を二次電池１００の内部に注入するための注液口２８を備える
。
【００１１】
次に、本実施形態の二次電池の製造方法、本実施形態の二次電池の製造装置について説
明する。
【００１２】
本実施形態に係る二次電池の製造方法は、電解液を二次電池１００内に注液口２８を通
して注液する注液工程の後、二次電池１００の側面を、二次電池１００の内部容積を拡大
する方向に引く、内部容積拡大工程を備える。
【００１３】
内部容積拡大工程は、製造装置の保持手段２００により実現される。保持手段２００は
、例えば、二次電池１００の側面を図３に示す吸盤２０１によって保持するものの他、粘
着剤を用いる方法等、二次電池１００の内部容積を拡大する方向に、二次電池１００の側
面を引くための手段であればよい。また、二次電池１００の側面が、例えば図４に示す持
ち手２０２等を備え、保持手段２００が例えばフックを備え、保持手段２００のフックが
二次電池１００の持ち手を介して二次電池１００の側面を引く動作を行ってもよいが、外
装缶1に対してあらかじめ加工を必要とせず、安定して簡易に電池の製造作業ができるこ
とから吸盤を利用する方法が好ましい。また、保持する位置は、二次電池１００の側面の
概ね中心付近であることが好ましい。
【００１４】
内部容積を拡大する方向に引く二次電池１００の側面は任意の面で良いが、引く距離に対
して拡大する内容積が大きくなりやすい、二次電池１００の最大面積を有する側面である
ことが好ましい。
【００１５】
本実施形態に係る二次電池の製造方法は、内部容積拡大工程の後、若しくは内部容積拡
大工程と同時に、二次電池１００の内部に気体を導入する注気工程を備える。
【００１６】
注気工程は、注液口２８に対して気体を吹き込む、製造装置２００の注気手段によって
実現されてもよい。電池内部に外気を入れる方法としては、外部から注液口２８に向けて
外気を吹き込む方法の他、内部容積拡大工程において、二次電池１００の内部容積が拡大
することに伴い、二次電池１００内の気圧が低下することにより、気体が二次電池１００
の内部に流入することによっても実現される。
【００１７】
実施形態に係る二次電池の製造方法は、注気工程の後に減圧工程を備える。減圧工程で
は、二次電池１００の内部の気圧を下げ、二次電池１００の内部に注入した電解液に含ま
れる気体を二次電池１００の外部に放出する。製造装置２００は、二次電池１００の内部
の気圧を下げるための減圧手段を備える。
【００１８】
実施形態に係る二次電池の製造方法は、減圧工程後に封止工程を備える。封止工程では
、注液口２８を封止板などを用いて塞ぎ、例えば溶接などによって二次電池１００の内部
を気密に固定する工程である。なお、封止工程は封止板に限られず、他のものを用いて注
液口２８を塞ぐことも可能である。さらに、溶接によって注液口２８を封止することに限
定されず、一時的に注液口２８を塞ぐ工程も含まれる。
【００１９】
内部容積拡大工程は、少なくとも注液口２８が開いている状態で二次電池１００内を減圧
する減圧工程開始前から封液口２８を封止が完了するまでの間に行われれば良いが、作業
の容易さなどを考慮した場合には、減圧工程作業開始の直前から封止作業完了直後までの
間であることが好ましい。
【００２０】
なお、二次電池１００の内容積が増加すると二次電池１００は一時的に変形した状態にな
るが、二次電池１００を減圧して注液口２８を封止した後に、二次電池１００の内部容積
を拡大させる力を取り除くと二次電池を圧縮する方向の力が加わり二次電池１００は概ね
元の状態に復元するため二次電池１００の特性に悪影響を与えることはない。
【００２１】
図５から図７は電解液の注入された二次電池１００の断面図である。図５は注液工程を終
えた状態、図６は内部容積拡大工程を行う、若しくは終えた状態、図７は減圧工程を行う
、若しくは終えた状態を示している。尚、これらの図は電解液の位置関係を示すものであ
り、二次電池１００に備わる構成要素は適宜省略して示している。
【００２２】
以上のような実施形態によれば、二次電池１００に注液口２８を通じて電解液を注液する
注液工程の後、二次電池１００の内部を減圧して電解液に含まれる気体を放出する減圧工
程の前に、二次電池１００の内部容積を拡大する方向に、二次電池１００の側面を引く内
部容積拡大工程を備えることにより、図６に示すように、電解液の液面が低下する。
【００２３】
この内部容積拡大工程と同時若しくはその後に、二次電池１００の内部に気体を導入する
注気工程を備えることで、図６に示すように、注液口２８付近に付着していた電解液の液
滴２１０が二次電池１００の内部方向に押し込まれる。これにより、注液口２８付近に電
解液の液滴２１０が付着した状態で注液口２８を溶接などにより封止する際に、電解液が
存在することによる溶接不良を低減することが出来る。また、電解液を二次電池の部材に
含浸させ液面を下げるための放置時間を短縮することが出来るため、二次電池の製造工程
時間を短縮し、生産効率を上げることも可能となる。
【００２４】
さらに、図６に示すように、減圧工程において電解液に含まれる気体を放出する際に内部
容積拡大工程により電解液の液面が低下しているので、電解液が気体の放出と共に液滴２
１０が注液口２８付近に付着して、注液口２８を溶接などにより封止する際に、電解液が
存在することによる溶接不良を低減することが出来る。また、電解液を二次電池の部材に
含浸させ液面を下げるための放置時間を短縮することが出来るため、二次電池の製造工程
時間を短縮し、生産効率を上げることも可能となる。
【００２５】
内部容積拡大工程における、容積拡大の程度によって電解液が注液口２８付近に付着す
ることを防止する効果は変わりうる。例えば、内部容積の拡大量が小さければ電解液を二
次電池内に押し込まれる力が小さくなり、また電解液の低下の程度も小さくなるので、電
解液が注液口２８付近に付着することを防止する効果は小さくなりうる。一方、内部容積
拡大の程度が大きすぎると二次電池１００の外装缶１が大きく変形してしまいその後の工
程おいても形状の復元が難しくなる場合があるため、適度な拡大量が好ましい。
【００２６】
（実施例）
以下に実施例を示す。
【００２７】
なお、以下に例示する二次電池１００の大きさや注液口の直径、電解液の浸透時間と空隙
量、空隙量と液あふれの関係についての数値は本発明を理解しやすくするために示したも
のであり本発明をこの数値に制限するものではない。
【００２８】
本実施例にかかる二次電池１００の大きさは任意であるが、本実施例において示す二次電
池１００は、内寸が幅１１ｃｍ×高さ１０ｃｍ×厚さ２ｃｍで、上面に直径０．２９ｃｍ
の注液口２８を有するアルミ外装缶の角型電池である。
【００２９】
注液口２８を通じて電解液を注液すると次第に電解液が電極群２に浸透していき、電解液
の液面が下がり、それに続く電池の減圧時に電解液が液あふれするリスクが低減する。ま
た、電解液の液面の高さの指標として電池内の見かけの空隙の体積を捉えており、電解液
を注液してからの時間（含浸時間）と見かけの空隙量の関係は図８に示す３００のとおり
である。
【００３０】
なお、見かけの空隙とは外装缶１の容積から電極群２の外寸から計算される体積ならびに
他の部材の体積を引いた体積の事を指す。厳密には電極群２の内部にも空隙が存在するが
ここでは考慮しない。
【００３１】
以下、見かけの空隙を単に空隙と表現する。本実施例の二次電池１００は空隙の体積が２
５ ｃｃ以上になると液あふれがほぼ０になり液あふれ起因の溶接不良は発生しないこと
がわかっている。さらに、電解液が外部にあふれると封止板を注液口２８に対して溶接す
る際の溶接不良を起こす確率が高くなることがわかっているため、空隙の体積は２５ ｃ
ｃ以上にする必要がある。
【００３２】
図８のグラフに、電解液を注液してからの時間（含浸時間）と空隙量の関係を示す。この
グラフと、電池に電解液を注液した後、液あふれを防止するためには空隙量が２５ ｃｃ
以上確保されるまで含浸時間を確保すれば良い。さらには、２５ ｃｃ以上の空隙量が確
保されるのであればその手段は電解液の含浸によらなくてもよい。
【００３３】
よって、本実施例に示す工程を行うことにより、二次電池２００の内部容積を拡大する、
つまりは空隙量を増やすことにより、短期間に２５ｃｃ以上の空隙を確保することが可能
であり、その結果、含浸時間を短縮して次の工程に進むことができ、生産性が向上する。
【００３４】
例えば、内寸幅１１ｃｍ×高さ１０ｃｍ×厚さ２ｃｍの二次電池１００において、外装缶
１のもっとも広い側面の片側につき外側に２．５ｍｍずつ拡げた場合、数式１に示すよう
に、二次電池１００の内部には約１８ｃｃの空隙を新たに生じることができ、電解液の液
面を下げることができる（図３）。
【００３５】
幅１１ｃｍ×高さ１０ｃｍ×両側０．２５ｃｍ×１/３×２=１８．３ｃｃ（数式１）
【００３６】
ここで生じた１８ｃｃの空隙を考慮して液あふれを生じさせない２５ｃｃの空隙が確保
されるまでの時間を見積もると図９に示すグラフに示す３０２のように約２分となり、二
次電池１００内を減圧する減圧工程を開始するまでの時間を従来の２４分から約２分へと
大幅に短縮できるため生産性が大幅に向上する。
【００３７】
また、電池内部の注液口付近には、電極群や、電極群と電池上面の金属板が接触するのを
防ぐための樹脂部材等（例えば図２のに示す絶縁板４０）が存在しており注液後の電解液
の一部は含浸とは無関係に注液口２８の周辺にとどまる場合であっても、以下の数式２、
数式３により求まる速度により気体が二次電池１００の内部に流入することにより、注液
口２８付近に付着した電解液を二次電池１００の内部に押し込むような働きがある。
【００３８】
例えば、内寸幅１１ｃｍ×高さ１０ ｃｍ×厚さ２ ｃｍ、注液口の直径が０．２９ ｃｍ
の二次電池１００の外装缶１のもっとも広い側面の片側を２．５ｍｍずつを０．１ ｓの
間に拡げた場合、二次電池１００内に流入する気体の流速は注液口付近で２７．７ ｍ/ｓ
と計算され、注液口付近にとどまる電解液を電池内部に押し込む働きをすることができ
る。
直径０．２９ ｃｍ の注液口の面積  ０．１４５ ｃｍ×０．１４５ ｃｍ×３．１４=
０．０６６ ｃｍ２  （数式２）
流入する気体の流速  １８．３３÷０．０６６÷０．１=２７．７（ｍ/ｓ）  （数式３
）
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様
々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、
置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に
含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるもので
ある。
【符号の説明】
【００４０】
１…外装缶、２…電極群、３…正極リード、４…負極リード、４０…絶縁体、６…正極端
子、７…負極端子、５…上蓋、２８…注液口、１００…二次電池、２００…保持手段
【図１】
2018170210.tif 000003
【図２】
2018170210.tif 000004
【図３】
2018170210.tif 000005
【図４】
2018170210.tif 000006
【図５】
2018170210.tif 000007
【図６】
2018170210.tif 000008
【図７】
2018170210.tif 000009
【図８】
2018170210.tif 000010
【図９】
2018170210.tif 000011