(57)【要約】【課題】セルの出荷後における自己放電を抑制すること。【解決手段】非水電解液の注液方法では、電池ケースの第１側壁に形成された注液口から非水電解液を電池ケースへ注入する。電池ケースに収容されている電極体の負極上から第１側壁へ向かって延びる負極内部端子が第１側壁に固定された箇所の方が注液口よりも重力方向下側に位置するように電池ケースを保持した状態で、非水電解液を注液口から電池ケースへ注入する。注液口から電池ケースへ注入された非水電解液は、重力にしたがって、電池ケースの内面に沿って流れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースの第１側壁に形成された注液口から非水電解液を前記電池ケースへ注入する方法であって、
前記電池ケースに収容されている電極体の負極上から前記第１側壁へ向かって延びる負極内部端子が前記第１側壁に固定された箇所の方が前記注液口よりも重力方向下側に位置するように前記電池ケースを保持した状態で、前記非水電解液を前記注液口から前記電池ケースへ注入する工程を備え、
前記注液口から前記電池ケースへ注入された非水電解液は、重力にしたがって、前記電池ケースの内面に沿って流れる非水電解液の注液方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解液の注液方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（国際公開第２０１２／１０５４９０号）には、電極体の形態を考慮して電池ケースの蓋体における注液口の位置を決定すれば、注液を効率的に行うことができ、また、注液後の状態をエネルギー密度の高いものとできる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０５４９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池ケースにおいて負極内部端子が非水電解液に濡れると、負極内部端子と非水電解液とが徐々に反応して黒色の反応生成物が得られる。この反応がセルの出荷後に起こると、自己放電量が増加する。このような電池を低ＳＯＣ（state of charge）状態で放置すると、上記反応が徐々に進むため、自己放電が起こって電池電圧が低くなる。そのため、この放置後に電池を低温環境下で使用すると、より低電圧での測定となり、電池の出力低下を引き起こす。本発明では、セルの出荷後における自己放電の抑制を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の非水電解液の注液方法では、電池ケースの第１側壁に形成された注液口から非水電解液を電池ケースへ注入する。電池ケースに収容されている電極体の負極上から第１側壁へ向かって延びる負極内部端子が第１側壁に固定された箇所の方が注液口よりも重力方向下側に位置するように電池ケースを保持した状態で、非水電解液を注液口から電池ケースへ注入する。注液口から電池ケースへ注入された非水電解液は、重力にしたがって、電池ケースの内面に沿って流れる。
【０００６】
この注液方法では、電池ケースにおける非水電解液の流路上に負極内部端子の少なくとも一部が存在することとなる。これにより、負極内部端子は非水電解液に濡れ易くなる。よって、負極内部端子の反応による自己放電が初期充電又は高温エージング等のセルの出荷前の工程で発生し易くなる。
【０００７】
電池ケースが、凹部を有するケース本体と、ケース本体の開口を蓋する蓋体とを備える場合、「電池ケースの第１側壁」には、ケース本体の側壁だけでなく、蓋体も含まれる。
【０００８】
「負極内部端子が第１側壁に固定された箇所」には、負極内部端子が電池ケースとは異なる部材（例えば絶縁性部材等）を介して第１側壁に固定された箇所も含まれる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、負極内部端子の反応による自己放電がセルの出荷前に発生し易いので、セルの出荷後における自己放電を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の非水電解液の注液方法を示す側面図である。
【図２】比較の形態の非水電解液の注液方法を示す側面図である。
【図３】実施例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
【００１２】
［非水電解液の注液方法］
図１は、本発明の一実施形態の非水電解液の注液方法を示す側面図である。本実施形態の非水電解液の注液方法は非水電解液二次電池の製造時に行われる。以下、非水電解液二次電池の製造方法を説明することにより本実施形態の非水電解液の注液方法を説明する。
【００１３】
（電極体の作製）
まず、電極体１１を作製する。具体的には、セパレータ１５を挟んで正極と負極とを巻回する。このようにして作製された電極体１１では、正極露出部１３Ｄ（正極集電体１３Ａの幅方向一端に設けられ、正極合剤層が設けられていない部分）と負極露出部１７Ｄ（負極集電体１７Ａの幅方向一端に設けられ、負極合剤層が設けられていない部分）とがセパレータ１５よりも電極体１１の軸方向外側へ互いに逆向きに突出している。
【００１４】
（電極体の収容）
次に、電極体１１を電池ケース１に入れる。具体的には、まず、電池ケース１を準備する。電池ケース１は、ケース本体２と蓋体４（電池ケースの第１側壁）とを有する。ケース本体２には、電極体１１を収容するための凹部が形成されている。蓋体４には、注液口４１が形成されており、また、正極端子３５と負極端子７５とが設けられている。正極端子３５を構成する正極内部端子３１及び正極外部端子３３は、蓋体４に対して主に反対側に配置され、蓋体４に固定されている。負極端子７５を構成する負極内部端子７１及び負極外部端子７３は、蓋体４に対して主に反対側に配置され、蓋体４に固定されている。
【００１５】
その後、正極内部端子３１を正極露出部１３Ｄに溶接し、負極内部端子７１を負極露出部１７Ｄに溶接する。これにより、正極内部端子３１は正極露出部１３Ｄ上から蓋体４へ延びるように配置されて蓋体４に固定されることとなり、負極内部端子７１は負極露出部１７Ｄ上から蓋体４へ延びるように配置されて蓋体４に固定されることとなる。このようにして蓋体４に固定された電極体１１をケース本体２の凹部に入れ、蓋体４でケース本体２の開口を蓋する。これにより、正極内部端子３１及び負極内部端子７１は主にケース本体２の凹部に設けられ、正極外部端子３３及び負極外部端子７３は主に電池ケース１の外に設けられる。
【００１６】
（非水電解液の注液）
続いて、本実施形態の非水電解液の注液方法を行う。まず、蓋体４における負極内部端子７１の固定箇所４２の方が注液口４１よりも重力方向下側に位置するように、電池ケース１を保持する（図１）。ここで、蓋体４は平板状である。そのため、非水電解液の注液を行う時点においてケース本体２の底部（第１側壁とは反対側に位置する電池ケースの側壁）２１が水平面（重力方向に対して垂直に延びる平面）に対して平行である場合には（図２参照）、注液口４１と蓋体４における負極内部端子７１の固定箇所４２とが同一平面に位置していると考えられるので、蓋体４における負極内部端子７１の固定箇所４２の方が注液口４１よりも重力方向下側に位置するように電池ケース１を傾ける。
【００１７】
次に、電池ケース１を図１に示す状態に保持したまま、非水電解液を注液口４１からケース本体２の凹部へ注入する。注液口４１からケース本体２の凹部へ注入された非水電解液は、重力にしたがって、蓋体４の内面に沿って流れた後にケース本体２の内面に沿って流れる（図１）。そのため、負極内部端子７１の突出部分（負極内部端子７１のうち電極体１１から蓋体４へ向かって突出する部分、図１に示す斜線領域）１７１が非水電解液の流路上に存在することとなる。これにより、負極内部端子７１の突出部分１７１は注液時に非水電解液に濡れ易くなるので、負極内部端子７１の反応による自己放電はセルの出荷前に発生し易くなる。よって、セルの出荷後における自己放電を抑制できる。したがって、セルの出荷後にその電池を低ＳＯＣ状態で放置しても電池電圧を高い状態に維持できるので、この放置後に電池を低温環境下で使用しても電池の出力を高い状態に維持できる。以上より、製造された非水電解液二次電池は、低ＳＯＣでの出力が求められる用途（例えば車両用電源としての用途）に好適である。
【００１８】
好ましくは、電池の傾斜角θが４°以上９０°以下である。これにより、注液時には、負極内部端子７１の突出部分１７１が非水電解液により一層濡れ易くなるので、自己放電がより一層発生し易くなる。よって、セルの出荷後における自己放電をより一層抑制できる。したがって、その電池を低ＳＯＣ状態で放置した後に低温環境下で使用しても、電池の出力低下をより一層防止できる。ここで、「電池の傾斜角θ」とは、水平面と、ケース本体２の底部２１とがなす角度を意味する。
【００１９】
注液の終了後、電池ケース１内を減圧する。これにより、非水電解液は、正極合剤層、負極合剤層及びセパレータに保持される。その後、注液口４１を封止する。このようにして非水電解液二次電池が得られる。
【００２０】
なお、注液口４１と蓋体４における負極内部端子７１の固定箇所４２とが同一平面に位置する状態で非水電解液を注液口４１からケース本体２の凹部へ注入すると（図２）、非水電解液は、重力にしたがってケース本体２の凹部を流れるので、ケース本体２の底部２１へ向かって流れることとなる。そのため、負極内部端子７１の突出部分１７１は、非水電解液の流路上に存在しないので、注液時に非水電解液に濡れ難い。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下に限定されない。本実施例では、電池の傾斜角θを７通りに変更してリチウムイオン二次電池（７種類）を製造し、得られたリチウムイオン二次電池のそれぞれを所定の条件で保管した後に電池の出力を測定した。
【００２２】
（正極の作製）
正極活物質として、Ｌｉと３種の遷移金属元素（Ｃｏ、ＮｉおよびＭｎ）とを含む複合酸化物からなる粉末を準備した。質量比で９０：８：２となるように正極活物質とアセチレンブラック（導電剤）とポリフッ化ビニリデン（結着剤）とを混ぜ、ＮＭＰ（N-methylpyrrolidone）で希釈して、正極合剤ペーストを得た。
【００２３】
Ａｌ箔（正極集電体）の幅方向一端が露出するように正極合剤ペーストをＡｌ箔の両面に塗布した後、その正極合剤ペーストを乾燥させた。これにより、正極合剤層がＡｌ箔の両面に形成された。その後、ロール圧延機を用いて正極合剤層及びＡｌ箔を圧延した。このようにして正極を得た。
【００２４】
（負極の作製）
負極活物質として、天然黒鉛を核材とする炭素材料を準備した。質量比で９８：１：１となるように負極活物質とＣＭＣ（carboxymethylcellulose）（増粘剤）とＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム（Styrene-butadiene rubber））（結着剤）とを混ぜ、水で希釈して、負極合剤ペーストを得た。
【００２５】
Ｃｕ箔（負極集電体）の幅方向一端が露出するように負極合剤ペーストをＣｕ箔の両面に塗布した後、その負極合剤ペーストを乾燥させた。これにより、負極合剤層がＣｕ箔の両面に形成された。その後、ロール圧延機を用いて負極合剤層及びＣｕ箔を圧延した。このようにして負極を得た。
【００２６】
（巻回電極体の作製、挿入）
まず、Ａｌ箔が正極合剤層から露出する部分（正極露出部）とＣｕ箔が負極合剤層から露出する部分（負極露出部）とがＡｌ箔の幅方向においてセパレータから互いに逆向きに突出するように、正極と負極とセパレータとを配置した。その後、Ａｌ箔の幅方向に対して平行となるように巻回軸を配置し、その巻回軸を用いて正極、セパレータおよび負極を巻回させた。このようにして得られた円筒型電極体に対して互いに逆向きの圧力を与え、巻回電極体を得た。
【００２７】
次に、ケース本体と蓋体とを有する電池ケースを準備した。蓋体には、注液口が形成されており、また、正極内部端子、正極外部端子、負極内部端子及び負極外部端子が固定されていた。その後、正極内部端子を正極露出部に溶接し、負極内部端子を負極露出部に溶接した。このようにして蓋体に固定された巻回電極体をケース本体の凹部に入れ、蓋体でケース本体の開口を蓋した。
【００２８】
（非水電解液の調製）
体積比で１：１：１となるようにＥＣ（ethylene carbonate）とＤＭＣ（dimethyl carbonate）とＥＭＣ（ethyl methyl carbonate）とを混合して、混合溶媒を得た。濃度が１．０ｍｏｌ／ＬとなるようにＬｉＰＦ6を上記混合溶媒に追加した。このようにして非水電解液が得られた。
【００２９】
（非水電解液の注入）
蓋体における負極内部端子の固定箇所の方が注液口よりも重力方向下側に位置するように、電池ケースを傾けた。電池の傾斜角θは図３の横軸に示す通りであった。次に、電池ケースを傾けた状態で、非水電解液を注液口からケース本体の凹部へ注入した。その後、電池ケース内を減圧してから注液口を封止した。このようにして７種類のリチウムイオン二次電池を得た。
【００３０】
（電池の出力の測定）
製造された各リチウムイオン二次電池のＳＯＣを２７％に調整した後、そのリチウムイオン二次電池を３５℃で６か月間、放置した。その後、−１５℃でリチウムイオン二次電池の出力を測定した。その結果を図３に示す。
【００３１】
（考察）
図３に示すように、電池の傾斜角θが４°以上９０°以下であれば、電池の傾斜角θが０°である場合（図２に示す場合）に比べて、電池の出力が大きくなった。この結果から、電池の傾斜角θは４°以上９０°以下であることが好ましいことが分かった。
【００３２】
今回開示された実施の形態及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及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】
【００３３】
１  電池ケース、２  ケース本体、４  蓋体、１１  電極体、１３Ａ  正極集電体、１３Ｄ  正極露出部、１５  セパレータ、１７Ａ  負極集電体、１７Ｄ  負極露出部、２１  底部、３１  正極内部端子、３３  正極外部端子、３５  正極端子、４１  注液口、４２  固定箇所、７１  負極内部端子、７３  負極外部端子、７５  負極端子、１７１  突出部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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