(57)【要約】【課題】  エージングと同時に漏液検査を行う。【解決手段】  非水電解液二次電池のエージング用水中に漏洩した電解液によって発色、あるいは変色する呈色試薬を配合し、エージングと同時に漏洩検査を同時に行う非水電解液二次電池の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水電解液二次電池のエージング用水中に、漏洩した電解液によって発色、あるいは変色する呈色試薬を配合し、エージングと同時に漏洩検査を同時に行うことを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項２】
呈色試薬が、非水電解液または、非水電解液とエージング用水との反応によって生成した物質によって呈色するものであることを特徴とする請求項１記載の非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項３】
呈色試薬が、アルカリ性で呈色するフェノールフタレイン、酸性で呈色するｐ−ニトロフェノール、チモールブルー、メチルイエロー、ブロモフェノールブルー、コンゴーレッド、メチルオレンジ、メチルレッド、リトマス、ブロモクレゾールパープルのいずれか一種であることを特徴とする請求項１または２記載の非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項４】
電池外装体を押圧手段で押圧した状態でエージング用水中に浸漬することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の非水電解液二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池をはじめとする非水電解液二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、電動バイク、電動アシスト自転車等をはじめとする車両に用いる電源や、家屋やビル等で用いられる電源には、二次電池を組み込んだ電池モジュールや電池パックを用いている。これらに利用する二次電池としては、各種のものを使用することができるが、質量エネルギー密度、体積エネルギー密度がともに大きく、単位電池当たりの電圧が高いリチウムイオン二次電池が好適である。
リチウムイオン二次電池には帯状の正極と帯状の負極とをセパレーターを介して積層したものを巻回した巻回型や、平板状の正極と負極とをセパレーターを介して積層した積層型があり、形状は柱状または扁平状が一般的である。
【０００３】
リチウムイオン二次電池は、大きなエネルギー密度を有しているために、発電要素内部において異常が生じた場合には、大きな発熱、発火等を伴う可能性がある。そこで、金属片等の異物の混入等に起因する異常を未然に防ぐために、製造した電池を充電した後に４５〜５０℃程度の温度下で加圧して放置するエージング工程を設けることで出荷検査に要する時間を短縮することを提案している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８６７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の加圧下でのエージング方法は、電池内部の微小短絡の検出時間を減少するうえでは有効と考えられるが、多数のリチウムイオン二次電池を均等な温度で管理することは困難であった。また、エージング工程において内部での短絡が生じた場合には、電池を構成する活物質、非水電解液等からの発煙、発火等が起きる可能性があるのでその対策が不可欠であった。
【０００６】
本発明は、リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池のエージング工程を安定に行うことが可能であって、異常電池の発見を確実に行うことが可能な非水電解液二次電池の製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、非水電解液二次電池のエージング用水中に、漏洩した電解液によって発色、あるいは変色する呈色試薬を配合し、エージングと同時に漏洩検査を同時に行う非水電解液二次電池の製造方法によって課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、非水電解液二次電池をエージング用水中においてエージングしたので、同時にエージングを行う非水電解液二次電池の数が多くなっても、各非水電解液二次電池の温度管理を容易に行うことができる。また、各電池は水性媒体中にあるので万一エージング中に異常が生じた場合でも、大きな発熱が起こったり、あるいは発火が起こることはなく、安全なエージングを実現することができる。また、エージング用水中にｐＨの変化で発色あるいは変色する呈色試薬を溶解させることで、外装体からの非水電解液の漏洩を速やかに検知することで、外装体に生じた穴、封止不良を速やかに検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の非水電解液二次電池の製造方法の一例を説明する図である。
【図２】図２は、電池保持体に非水電解液二次電池を保持した状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の非水電解液二次電池の製造方法の一例を説明する図である。
図１Ａは、非水電解液二次電池の一例を説明する図である。
本発明の非水電解液二次電池１は、電池要素や電解液等をフィルム状外装材３によって外装して封口したものであって、相互に対向する封口部から正極端子５および負極端子７を取り出している。なお、本図では、正極端子５、負極端子７を相互に対向する辺から取り出した例について示したが、同一の辺から正極端子と負極端子の両者を取り出したものであっても良い。
【００１１】
フィルム状外装材３には、外面側に耐候性が大きなフィルムを積層し、内面側には、熱溶着性のフィルムを積層したフィルム状部材を用いることができる。一例を挙げれば、アルミニウム箔の外面側にポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の耐候性が大きなフィルムを積層し、内面側には、ポリエチレンフィルム等の熱溶着性の合成樹脂フィルム等を積層したフィルム状部材を挙げることができる。
【００１２】
フィルム外装電池の発電要素の正極には、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物等の遷移金属複合酸化物、カーボンブラック等の導電性付与剤、ポリフッ化ビニリデン等の結着剤、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練を行い、スラリー状にしてアルミニウム箔上に塗布、乾燥して形成したものを使用することができる。
【００１３】
発電要素の負極には、黒鉛、非晶質炭素等にカーボンブラック等の導電性付与剤、ポリフッ化ビニリデン等の結着剤、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練を行い、スラリー状にして銅箔上に塗布、乾燥して形成したものを使用することができる。
【００１４】
図１Ｂは、複数個の非水電解液二次電池を装着した電池保持体を説明する図である。
本図で示す電池保持体１１は、台座１３に設けた電池保持部材１５によって形成した５個の電池保持部１４を有しており、５個の非水電解液二次電池が保持可能である。
各電池保持部材１５からは両側に各電池の正極端子５、負極端子７が突出しており、各非水電解液二次電池に対して電気的接続を容易に行うことができる。したがって、電池保持体１１中の各電池への充電、電気的特性の測定等が可能である。
以上に説明したように台座１３と電池保持部材１５とを一体にした例を示したが、台座１３と枠体１５とは別体としても良く、台座１３と電池保持部材１５とを着脱自在としても良い。
【００１５】
図１Ｃは、図１Ｂに示した、非水電解液二次電池を保持した電池保持体１１を、貯槽２１に浸漬した状態を説明する図である。
貯槽２１には、エージング用水２３の流入口２５および流出口２７を有している。エージング時には、エージング用水は温度調節装置（図示しない）との間を流出口２７、流入口２５を通じて循環することで水槽内の温度を３５〜６０℃の温度に保持することができる。
貯槽２１のエージング用水の深さは、電池の大きさによって変わるが、電池保持体に保持した状態に加えて２００ｍｍから２０００ｍｍの深さとすることでエージングの効果をより高めることが可能である。
【００１６】
また、水槽２１内のエージング用水２３には、非水電解液二次電池内の非水電解液によって、変色、あるいは着色する呈色試薬を含有させることで、水槽内に浸漬した非水電解液二次電池の漏液を検知できる。
呈色試薬としては、非水電解液二次電池内の非水電解液によって発色、もしくは変色する呈色試薬、または非水電解液がエージング用水との反応によって生じた反応生成物によって発色、もしくは変色する呈色試薬を用いることが可能である。
リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池には、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2等のフッ素化合物を使用している。
【００１７】
六フッ化リン酸リチウム等のフッ素化合物は、水との反応によってフッ化水素を生成する。したがって、これらのフッ素化合物を含有する非水電解液が外装体から漏洩した場合には、エージング用水との反応でフッ化水素が生成する。そしてフッ化水素の解離によって生成した水素イオンによってエージング用水は酸性を呈する。
よって、エージング用水中に水素イオン濃度の変化によって、着色、あるいは変色する呈色試薬を配合することで、観察者２９は、着色、あるいは変色の有無を目視で確認することで漏洩を生じた非水電解液二次電池を発見することができる。
また、水槽２１は、周囲の槽壁を透明な部材とすることで、水槽の上面のみではなく水槽の周囲からの漏洩の確認も容易となる。
【００１８】
代表的な非水電解液二次電池であるリチウムイオン二次電池の水没時の安全性については、例えば財団法人日本自動車研究所発行のJARI Research Journal（2013年７月発行）の「自動車用リチウムイオン電池の水没時の挙動」と題した報文にもあるように、万が一水が浸入しても激しい反応が起こることはない。
【００１９】
本発明においてアルカリ性の電解液との反応で発色する呈色試薬としてはフェノールフタレインを挙げることができる。
また、エージング用水中での酸の生成によって発色する呈色試薬としては、ｐ−ニトロフェノールを挙げることができる。
また、酸の生成によるｐＨの変化で変色する呈色試薬としては、チモールブルー、メチルイエロー、ブロモフェノールブルー、コンゴーレッド、メチルオレンジ、メチルレッド、リトマス、ブロモクレゾールパープル等を挙げることができる。
これらの呈色試薬のアルコール溶液を予めエージング用水中に添加することで漏洩を確実に確認することができる。
【００２０】
図２は、電池保持体に非水電解液二次電池を保持した状態を説明する図である。
図２Ａは、電池保持体に保持した非水電解液二次電池を負極端子側から見た図であり、電池保持体１１の台座１３には、非水電解液二次電池１に形成したフィルム状外装材の外周の熱溶着部３ａを収容可能な深さの収容部１４を設けている。
したがって、電池保持体１１の電池保持部材１５によって、非水電解液二次電池１を保持した場合には、熱溶着部３ａを折り曲げることなく収容することができる。このように熱溶着部３ａが折れ曲がることはないので、底部の熱溶着部３ａに不良個所が存在する場合にも確実に漏洩個所を発見することができる。
【００２１】
図２Ｂは、他の構造の電池保持体に保持した非水電解液二次電池を負極端子側から見た図であり、各非水電解液二次電池を圧縮して保持する電池保持体を説明する図である。
電池保持体１１ａの台座１３には、台座１３とは別体に構成した電池保持部材１５ａ、１５ｂを、非水電解液二次電池１を二つの電池保持部材１５ａ、１５ｂによって両側から保持し、それぞれの電池保持部材１５ａ、１５ｂの底部には間隔を設けて開口部１４を形成するように配置している。このように、開口部１４を形成することで、非水電解液二次電池１の底部に位置するフィルム状外装材の熱融着部の折り曲げを防止している。
【００２２】
また、電池保持体１１ａの上下には、上部枠体１６ａ、下部枠体１６ｂを配置し、台座１３を下部枠体１６ｂ上に載置している。
電池保持体１１の両端部には、押圧部材１７ａおよび１７ｂを配置している。各押圧部材１７ａ、１７ｂは、上部枠体１６ａ、下部枠体１６ｂに設けたねじ穴１８に螺合するねじ１９と、ねじ１９と上部枠体１６ａ、あるいは下部枠体１６ｂとの間に配置したばね２０によって押圧力の調整を可能としている。
また、仮想線で示す状態から実線で示す圧縮した状態とした後に、エージング用水中に浸漬した場合には、圧縮力によってエージングを加速して行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
非水電解液二次電池をエージング用水中でエージングしたので、同時にエージングを行う非水電解液二次電池の数が多くなっても、各非水電解液二次電池の温度管理を容易に行うことができると共に、水中にあるのでエージング中に異常が生じた電池があっても、大きな発熱が起こったり、あるいは発火が起こることはない。更に水性媒体中にｐＨの変化で発色あるいは変色する呈色試薬を溶解させることで、外装体からの非水電解液の漏洩を速やかに検知することで、外装体に生じた穴、封止不良の検知が可能となる。
【符号の説明】
【００２４】
３ａ・・・熱溶着部、１１，１１ａ・・・電池保持体、１４・・・開口部、１３・・・台座、１５，１５ａ，１５ｂ・・・電池保持部材、１６ａ・・・上部枠体、１６ｂ・・・下部枠体、１７ａ，１７ｂ・・・押圧部材、１８・・・ねじ穴、１９・・・ねじ、２０・・・ばね、２１・・・貯槽、２３・・・エージング用水、２５・・・流入口、２７・・・流出口、２９・・・観察者
【図１】
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【図２】
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