(57)【要約】【課題】電槽缶内の電解液の成分の低下を抑制することができる蓄電装置および蓄電装置の製造方法を提供する。【解決手段】電槽缶１３の内部に電極組立体１２が収納されるとともに電槽缶１３内に電解液Ｌが注入されている。電槽缶１３は、電槽缶本体３０の内面にアルマイト処理層３２が形成されるとともに、アルマイト処理層３２に形成された微細孔３３に電解液の特定成分３４が真空含浸されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電槽缶の内部に電極組立体が収納されるとともに電槽缶内に電解液が注入された蓄電装置であって、
前記電槽缶は、アルミ製の電槽缶本体の内面にアルマイト処理層が形成されるとともに、前記アルマイト処理層に形成された微細孔に電解液の特定成分を真空含浸させてなることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含み、
前記微細孔に真空含浸させる電解液の特定成分は、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
電槽缶の内部に電極組立体が収納されるとともに電槽缶内に電解液が注入された蓄電装置の製造方法であって、
前記電槽缶となるアルミ製の電槽缶本体を製作する工程と、
前記電槽缶本体の内面にアルマイト処理を施す工程と、
前記アルマイト処理で形成されたアルマイト処理層における微細孔に電解液の特定成分を真空含浸させる工程と、
を有することを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項４】
前記電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含み、
前記微細孔に電解液の特定成分を真空含浸させる工程は、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を真空含浸させることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置および蓄電装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＶ（Ｐｌｕｇ  ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池の電槽缶内には電極組立体が収納されるとともに電解液が注入される。
【０００３】
蓄電装置の電解液を補充する技術がある（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示の技術においては、正極、負極、セパレータおよび主電解液を収納する主容器に加えて副電解液を収納する副容器を備え、副容器に収納した副電解液を主容器に供給するようにされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４３６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、充放電の繰り返し使用に伴い電解液の特定成分が減少することの有用な対策を講じる必要がある。
本発明の目的は、電槽缶内の電解液の成分の低下を抑制することができる蓄電装置および蓄電装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、電槽缶の内部に電極組立体が収納されるとともに電槽缶内に電解液が注入された蓄電装置であって、前記電槽缶は、アルミ製の電槽缶本体の内面にアルマイト処理層が形成されるとともに、前記アルマイト処理層に形成された微細孔に電解液の特定成分を真空含浸させてなることを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、アルミ製の電槽缶本体の内面においてアルマイト処理層に形成された微細孔に電解液の特定成分が真空含浸されているので、電槽缶内の電解液の成分の低下を抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の蓄電装置において、前記電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含み、前記微細孔に真空含浸させる電解液の特定成分は、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）であることを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含む電解液におけるメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の低下を抑制することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、電槽缶の内部に電極組立体が収納されるとともに電槽缶内に電解液が注入された蓄電装置の製造方法であって、前記電槽缶となるアルミ製の電槽缶本体を製作する工程と、前記電槽缶本体の内面にアルマイト処理を施す工程と、前記アルマイト処理で形成されたアルマイト処理層における微細孔に電解液の特定成分を真空含浸させる工程と、を有することを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の蓄電装置を製造することができる。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の蓄電装置の製造方法において、前記電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含み、前記微細孔に電解液の特定成分を真空含浸させる工程は、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を真空含浸させることを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の蓄電装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電槽缶内の電解液の成分の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は実施形態の二次電池を示す分解斜視図、（ｂ）は二次電池の一部拡大図。
【図２】実施形態の二次電池の外観を示す斜視図。
【図３】（ａ）は二次電池を示す断面図、（ｂ）は二次電池の電槽缶の内面の模式図。
【図４】二次電池の製造工程図。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は二次電池の電槽缶の内面の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した一実施形態について図面にしたがって説明する。
図１（ａ）、図２、図３（ａ）に示すように、二次電池１０は角型電池であり、リチウムイオン電池である。二次電池１０はケース１１を有する。ケース１１は、開口部１３ａを有する有底四角筒状の電槽缶１３と、電槽缶１３の開口部１３ａを塞ぐ四角板状の蓋体１４と、を有する。蓋体１４は金属製（アルミ製）である。電槽缶１３の内部に電極組立体１２が収納されるとともに電槽缶１３内に電解液Ｌ（図３（ａ）参照）が注入される。
【００１６】
電極組立体１２には、正極端子１５と負極端子１６が電気的に接続されている。正極端子１５および負極端子１６には、ケース１１から絶縁するためのリング状の絶縁部材１７がそれぞれ取り付けられている。また、正極端子１５と負極端子１６は、一端が蓋体１４からケース１１外に露出している。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、電極組立体１２は、正極電極１８と負極電極１９、および正極電極１８と負極電極１９とを絶縁するセパレータ２０を有する。正極電極１８は、正極金属箔（アルミニウム箔）２１の両面に正極活物質層２２を備える。負極電極１９は、負極金属箔（銅箔）２３の両面に負極活物質層２４を備える。そして、電極組立体１２は、複数の正極電極１８と複数の負極電極１９が交互に積層されるとともに、両電極１８，１９の間にセパレータ２０が介在された積層型である。
【００１８】
電解液Ｌは、六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩と、溶媒とにより構成されている。溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）との混合溶媒であり、電解液Ｌは、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含んでいる。
【００１９】
図３（ｂ）に示すように、電槽缶１３は、アルミ製の電槽缶本体３０と、電槽缶本体３０の内面にバリア層（自然酸化膜）３１を介して形成されたアルマイト処理層（アルミナ層）３２と、アルマイト処理層３２に形成された微細孔３３に真空含浸された電解液の特定成分３４からなる。
【００２０】
図１，２に示すように、電槽缶１３の電槽缶本体３０は有底四角筒状をなし、電槽缶本体３０は四角板状の底壁３０ａと、底壁３０ａの四つの側縁から立設された側壁３０ｂと、を有する。
【００２１】
電槽缶本体３０の内面、詳しくは、底壁３０ａおよび側壁３０ｂには、バリア層（自然酸化膜）３１を介してアルマイト処理層（アルミナ層）３２が形成されている。アルマイト処理層３２には微細孔３３が多数形成され、微細孔３３は電槽缶１３の内面に開口している。アルマイト処理層３２に形成された微細孔３３には電解液の特定成分３４が真空含浸されている。この電解液の特定成分３４は、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）である。
【００２２】
次に、作用について説明する。
図４、図５を用いて蓄電装置の製造工程、特に電槽缶の製造工程について主に説明する。
【００２３】
蓄電装置の製造の際には、まず、電槽缶１３となるアルミ製の電槽缶本体３０を製作する。具体的には、電槽缶本体３０は、アルミ板からプレス深絞り成型により製作される。このとき、電槽缶本体３０の内面における表面は図５（ａ）に示すように平坦面となっている。そして、前処理として電槽缶本体３０の洗浄を行う。このとき、図５（ｂ）に示すように、電槽缶本体３０の内面にはバリア層（自然酸化膜）３１が形成される。
【００２４】
引き続き、アルミ製の電槽缶本体３０の内面にアルマイト処理を施す。詳しくは、電槽缶本体３０内にアルマイト処理液を注入して電槽缶本体３０の内面を陽極酸化する。これにより、図５（ｃ）に示すように、電槽缶本体３０の内面にはバリア層（自然酸化膜）３１を介してアルマイト処理層３２が形成される。このアルマイト処理において電槽缶本体３０の内面の傷も同時に無くすることができる。また、アルマイト処理層３２は固いので強度が向上する。
【００２５】
その後、図５（ｄ）に示すように、アルマイト処理で形成されたアルマイト処理層（アルミナ層）３２における微細孔３３に電解液の特定成分３４を真空含浸させる。詳しくは、電槽缶本体３０内に電解液を注入し、真空チャンバ等に入れて真空にした状態で所定時間放置する。もしくは、真空にした状態と大気圧にした状態を繰り返しながら所定時間放置する。
【００２６】
電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含み、微細孔３３に電解液の特定成分３４を真空含浸させる工程では、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を真空含浸させる。
【００２７】
このようにして電槽缶１３が製造される。
その後、電極組立体１２を電槽缶１３に挿入する。さらに、電槽缶１３の上面開口部を蓋体１４で塞ぎ、レーザ溶接によって全周溶接して密閉する。
【００２８】
なお、電槽缶本体３０の内面における蓋体１４との溶接部については、アルマイト処理層が形成されないようにアルマイト処理に先立ちマスキングをしておく。これにより、アルマイト処理層は溶接に不向きな部位であるので、溶接が容易となる。
【００２９】
引き続き、電槽缶１３内に電解液（ＥＣ／ＭＥＣ／ＤＭＣ）Ｌを注入する。
このようにして二次電池が製造される。
従来から、充放電の繰り返し使用に伴い電解液の特定成分が減少することの有用な対策を講じる必要がある。また、製造工程における電解液の電槽缶への注入後における減圧処理での電解液の特定成分が減少することの有用な対策を講じる必要がある。具体的には、例えば、電解液を注入し電槽缶１３を蓋体１４で封止した後において、電槽缶１３内をヘリウムで置換する際に電槽缶１３内を真空した後にヘリウムを注入する。本実施形態においては、これらの場合においても、電槽缶１３内の電解液の成分の低下を抑制することができる。
【００３０】
以下、詳しく説明する。
正極電極１８と負極電極１９とセパレータ２０からなる電極組立体１２を、電槽缶１３に挿入し密閉した後に電槽缶１３に電解液Ｌを注液する場合、予め電槽缶本体３０の内面にアルマイト処理を施すとともにアルマイト処理層の微細孔（空隙）に電解液の特定成分を真空含浸することにより微細孔に電解液の特定成分を充填する。
【００３１】
つまり、電槽缶１３に注入する電解液（ＥＣ／ＭＥＣ／ＤＭＣ）の中で、ＭＥＣとＤＭＣは揮発性が高く失われやすいが、ＥＣは失われにくい。そのため、ＭＥＣとＤＭＣは濃度が低くなり、後工程で追加補充する必要がある。
【００３２】
本実施形態では、電槽缶本体３０の内面にアルマイト処理を施し、アルマイト処理層の微細孔に電解液の特定成分であるＭＥＣとＤＭＣを予め真空含浸で充填しておき、充放電サイクル中に微細孔から電解液中に補充する。このとき、電極組立体１２における正負の電極１８，１９の活物質層２２，２４に形成された細孔による毛細管現象を利用して補充する。アルミ製の電槽缶本体３０は、１０００系（純アルミニウム系）や３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）を用いることができる。特に、アルミ製の電槽缶本体３０は１０００系（純アルミニウム系）を用いると、高品質なアルマイト処理層を形成することができる。
【００３３】
さらに、電槽缶本体３０の内面にアルマイト処理を施すことにより、アルマイト処理過程での洗浄や被膜生成による傷をなくすとともに、表面の硬質化によって、電極組立体を挿入する時に導電性アルミ磨耗（カケ）発生による異物短絡も低減できる。アルミナによるカケ等の異物が発生してもアルミナは絶縁性のため短絡の原因にならない。さらには、１０００系（純アルミニウム系）を用いると電槽缶の強度が弱くなりやすいがアルマイト処理層（アルミナ層）３２を５０μｍ程度成膜することにより電槽缶の強度自体も向上し、電極組立体を電槽缶に入れる時に傷つきにくい。
【００３４】
このように、アルマイト処理層（皮膜）の微細孔に充填しておいた電解液の特定成分を用いて、電解液の特定成分を補充することができる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３５】
（１）蓄電装置としての二次電池１０の構成として、電槽缶１３の内部に電極組立体１２が収納されるとともに電槽缶１３内に電解液Ｌが注入されている。電槽缶１３は、アルミ製の電槽缶本体３０の内面にアルマイト処理層３２が形成されるとともに、アルマイト処理層３２に形成された微細孔３３に電解液の特定成分３４を真空含浸させている。よって、アルミ製の電槽缶本体３０の内面においてアルマイト処理層３２に形成された微細孔３３に電解液の特定成分３４が真空含浸されているので、電槽缶１３内の電解液の成分の低下を抑制することができる。
【００３６】
（２）電解液Ｌは、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含み、微細孔３３に真空含浸させる電解液の特定成分３４は、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）である。よって、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含む電解液におけるメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の低下を抑制することができる。
【００３７】
（３）蓄電装置としての二次電池１０の製造方法として、電槽缶となるアルミ製の電槽缶本体３０を製作する工程と、電槽缶本体３０の内面にアルマイト処理を施す工程と、アルマイト処理で形成されたアルマイト処理層３２における微細孔３３に電解液の特定成分３４を真空含浸させる工程と、を有する。よって、上記（１）の蓄電装置としての二次電池１０を製造することができる。
【００３８】
（４）上記（３）において、電解液Ｌは、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含み、微細孔３３に電解液の特定成分３４を真空含浸させる工程は、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を真空含浸させる。よって、上記（２）の二次電池１０を製造することができる。
【００３９】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・アルミ製の電槽缶本体３０は、１０００系（純アルミニウム系）でも、３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）でも、５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）でもよい。
【００４０】
・電解液の種類は問わない。例えば、リチウム塩は六フッ化リン酸リチウム以外でもよい。溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）に加え、更に他の成分を含んでいてもよい。また、溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）のうちの１つのみ、又は、２つのみを含むものであってもよい。
【００４１】
・実施形態では、電槽缶（電極缶本体）を有底四角筒状としたが、有底円筒状、有底六角筒状等であってもよい。
・正極電極および負極電極は、金属箔の片面に活物質層が存在する構造でもよい。
【００４２】
・電極組立体１２は、積層型に限らず、帯状の正極電極と帯状の負極電極を捲回して層状に積層した捲回型であってもよい。
・二次電池１０は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池でもよい。また、蓄電装置はキャパシタでもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０…二次電池、１２…電極組立体、１３…電槽缶、３０…電槽缶本体、３２…アルマイト処理層、３３…微細孔、３４…特定成分、Ｌ…電解液。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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