(57)【要約】【課題】本発明の目的は、簡易かつ短時間で精度良く密閉型電池の気密を評価することができる密閉型電池の気密検査方法及び密閉型電池を提供することにある。【解決手段】本発明の密閉型電池の気密検査方法は、検知ガス雰囲気の密閉容器内で密閉型電池を作製する作製ステップと、密閉容器内の前記検知ガスを除去した後、大気圧以下の前記密閉容器内で、前記密閉型電池内から漏れる前記検知ガスを検知するガス検知ステップとを有する。【選択図】図１
2009026569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知ガス雰囲気の密閉容器内で密閉型電池を作製する作製ステップと、
前記密閉容器内の前記検知ガスを除去した後、大気圧以下の前記密閉容器内で、前記密閉型電池内から漏れる前記検知ガスを検知するガス検知ステップとを有することを特徴とする密閉型電池の気密検査方法。
【請求項２】
検知ガス雰囲気の密閉容器内で、凹部を有するシーリング材を介して蓋体と容体とが密閉される電池ケースを含む密閉型電池を作製する作製ステップと、
前記密閉容器内の前記検知ガスを除去した後、大気圧以下の前記密閉容器内で、前記電池ケース内又は前記凹部内から漏れる前記検知ガスを検知するガス検知ステップとを有することを特徴とする密閉型電池の気密検査方法。
【請求項３】
シーリング材を介して蓋体と容体とが密閉される電池ケースを含む密閉型電池であって、
前記シーリング材は、前記蓋体及び前記容体と接する面のうち少なくともいずれか一方に凹部を有し、前記蓋体と前記容体とを密閉する際に、前記凹部に密閉型電池のガス漏れを検知させるための検知ガスを封入することを特徴とする密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池の気密検査方法及び密閉型電池の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器、電動工具、電動自動車等の発達に伴い、高エネルギ密度、高出力密度を有する密閉型電池の需要が急激に高まっている。一般的に、密閉型電池は、発電要素及び電解液を収容した電池ケースの蓋体と容体とがシーリング材を介して密閉される構造であり、例えば、アルカリマンガン乾電池等の一次電池、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池等がある。
【０００３】
上記密閉型電池において、その気密を保つことは電池の保存特性上、安全性上の観点から極めて重量である。密閉型電池の気密が充分に保たれていない場合には、例えば、電解液が電池ケースから漏洩し、電池ケース又は周辺機器等の腐食を引き起こす場合や、所定の放電容量を確保することができない場合等がある。
【０００４】
通常、製造した密閉電池を販売等するにあたっては、気密検査が行われ、気密が充分に保たれていない密閉型電池は、排除されている。そして、密閉型電池の気密検査方法は、これまでにも種々提案されている。
【０００５】
図５は、従来例の気密検査方法を説明するための模式図である。図５に示すガス注入管４４は、高圧ガスボンベ４６の出口（不図示）と密閉型電池４に設けたガス注入口（不図示）とを接続するものである。また、ガス注入管４４には、圧力計４８及び弁５０が設けられている。従来例の密閉型電池４の気密検査では、ガス注入管４４に設けられた弁５０を開けて、高圧ガスボンベ４６からガス注入管４４、密閉型電池４のガス注入口を介して、ガスを密閉型電池４内に導入するとともに、圧力計４８で密閉型電池４内の圧力を計測する。その後、弁５０を閉じて、密閉型電池４内の圧力変化を圧力計４８にて計測し、圧力低下が認められるとガス漏れが発生していると判定していた。
【０００６】
また、例えば、特許文献１には、充放電試験を行った後の密閉型電池を密閉容器内に配置し、密閉容器を減圧雰囲気にした後、密閉型電池から密閉容器内に流出したガス濃度を測定する密閉型電池の気密検査方法が提案されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献２には、リチウム二次電池を水分子より小さい分子の気体ガス雰囲気中で加圧し、リチウム二次電池の膨れの有無により気密の評価をするリチウム二次電池の気密検査方法が提案されている。
【０００８】
また、例えば、特許文献３には、不活性ガス雰囲気内でナトリウム−硫黄電池を製造し、得られたナトリウム−硫黄電池をヘリウムガスで加圧して、ナトリウム−硫黄電池からのヘリウムガスのガス漏れを検査する気密検査方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２３６９８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５１６４２号公報
【特許文献３】特開２０００−９０９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図５で示した従来例の密閉型電池４の気密検査方法及び特許文献３の気密検査方法では、密閉型電池内にガスを導入するためのガス注入口を設ける必要があること、気密検査の精度を高めるために、ガス注入口とガス注入管との気密を確保する必要があること、気密検査後、注入口からのガス漏れを防止するために注入口を塞ぐ作業が必要であること等により、実施作業を簡易に行うことができない場合がある。
【００１１】
また、特許文献１の密閉型電池の気密検査方法では、充放電試験を行い、密閉型電池内のガス圧を高める必要があり、気密検査に長時間を要する場合がある。
【００１２】
また、特許文献２のリチウム二次電池の評価方法では、リチウム二次電池の膨れの有無により気密の評価をしているため、電池の気密検査精度にばらつきが生じる場合がある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、簡易かつ短時間で精度良く密閉型電池の気密を評価することができる密閉型電池の気密検査方法及び密閉型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の密閉型電池の気密検査方法は、検知ガス雰囲気の密閉容器内で密閉型電池を作製する作製ステップと、前記密閉容器内の前記検知ガスを除去した後、大気圧以下の前記密閉容器内で、前記密閉型電池内から漏れる前記検知ガスを検知するガス検知ステップとを有する。
【００１５】
本発明の密閉型電池の気密検査方法は、検知ガス雰囲気の密閉容器内で、凹部を有するシーリング材を介して蓋体と容体とが密閉される電池ケースを含む密閉型電池を作製する作製ステップと、前記密閉容器内の前記検知ガスを除去した後、大気圧以下の前記密閉容器内で、前記電池ケース内又は前記凹部内から漏れる前記検知ガスを検知するガス検知ステップとを有する。
【００１６】
また、本発明は、シーリング材を介して蓋体と容体とが密閉される電池ケースを含む密閉型電池であって、前記シーリング材は、前記蓋体及び前記容体と接する面のうちの少なくともいずれか一方に凹部を有し、前記蓋体と前記容体とを密閉する際に、前記凹部に密閉型電池のガス漏れを検知させるための検知ガスを封入する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、検知ガス雰囲気の密閉容器内で密閉型電池を作製する作製ステップと、密閉容器内の検知ガスを除去した後、大気圧以下の密閉容器内で、密閉型電池内から漏れる検知ガスを検知するガス検知ステップを有することにより、簡易かつ短時間で精度良く密閉型電池の気密を評価することができる密閉型電池の気密検査方法を提供することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、シーリング材を介して蓋体と容体とが密閉される電池ケースを含む密閉型電池であって、シーリング材は、蓋体及び容体と接する面のうち少なくともいずれか一方に凹部を有し、蓋体と容体とを密閉する際に、凹部に密閉型電池のガス漏れを検知させるための検知ガスを封入することにより、簡易かつ短時間で精度良く密閉型電池の気密を評価することができる密閉型電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００２０】
本実施形態に係る密閉型電池の気密検査方法は、検知ガス雰囲気の密閉容器内で密閉型電池を作製する作製ステップと、密閉容器内の検知ガスを除去した後、大気圧以下の密閉容器内で、密閉型電池内から漏れる検知ガスを検知するガス検知ステップとを有するものである。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る密閉型電池の気密検査方法の一例を説明するための模式図である。
【００２２】
本実施形態に係る密閉型電池の気密検査に際しては、例えば図１に示す検査装置１を使用する。検査装置１は、密閉容器１０、検知ガスボンベ１２、圧力計１４、真空ポンプ１６、検知ガス導入管１８、真空排気管２０、弁２２ａ，２２ｂ、ガスセンサ２４を有する。
【００２３】
検知ガス導入管１８は、検知ガスボンベ１２の出口（不図示）と密閉容器１０のガス導入口（不図示）とを接続するものである。また、検知ガス導入管１８には、密閉容器１０内の圧力を検出する圧力計１４及び弁２２ａが設けられている。真空排気管２０は、真空ポンプ１６のガス吸引口（不図示）と密閉容器１０のガス排出口（不図示）とを接続するものであり、真空排気管２０には、弁２２ｂが、設けられている。
【００２４】
本実施形態に用いられる検知ガスは、密閉型電池２内に導入されるため、密閉型電池２の電池反応に影響を与えないものである必要がある。検知ガスの種類は、使用する密閉型電池２の種類により適宜選択されればよいが、例えば、ヘリウム、アルゴン等の希ガス、水素ガス、窒素ガス等が挙げられる。また、密閉型電池２の気密を精度良く検査することができる点で、水分子より小さいガスであることが好ましく、例えば、水素ガス、ヘリウムガス等が挙げられる。
【００２５】
ガスセンサ２４は、密閉型電池２内から漏れる検知ガスを検知するためのものである。ガスセンサ２４は、密閉容器１０のガス排出口（上記説明した真空排気管２０が接続される箇所）付近に設けられているが、密閉容器１０内から漏れる検知ガスを検知することができれば、ガスセンサ２４の設置場所は、特に制限されるものではない。
【００２６】
＜作製ステップ＞
密閉型電池を構成する部材を密閉容器１０内に設けた後、真空排気管２０の弁２２ｂを開き、真空ポンプ１６を稼動させ、密閉容器１０を減圧させる。減圧した際の密閉容器１０内の圧力は、特に制限されるものではない。
【００２７】
密閉容器１０を所定の圧力まで減圧した後、真空ポンプ１６を停止し、真空排気管２０の弁２２ｂを閉じる。次に、検知ガス導入管１８の弁２２ａを開け、検知ガスボンベ１２から検知ガスを密閉容器１０内に導入し、密閉容器１０内を検知ガス雰囲気にする。短時間で密閉容器１０内を検知ガス雰囲気にするためには、上記の通り密閉容器１０を減圧させてから密閉容器１０内に検知ガスを導入することが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、密閉容器１０を減圧せずに、検知ガスボンベ１２から密閉容器１０に検知ガスを導入させながら、真空排気管２０から密閉容器１０内の空気等を排気してもよい。
【００２８】
次に、検知ガス雰囲気の密閉容器１０内で密閉型電池２を製造する。本実施形態に係る密閉型電池２は、電池ケースの蓋体と容体とがシーリング材を介して密閉される構造であり、例えば、アルカリマンガン乾電池等の一次電池、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池等である。
【００２９】
図２は、本実施形態に係る密閉型電池の構成の一例を示す模式断面図である。図２に示すように、密閉型電池２は、電解液を含浸させた電極体２６、電池ケース２８、シーリング材３０を備える。
【００３０】
電極体２６とは、充放電を行うための密閉型電池２の電気化学的な要素である。電極体２６は、不図示の正極と負極とをセパレータを介して倦回、積層等したものである。リチウムイオン二次電池の場合、例えば、正極は、アルミ箔に正極活物質（例えば、ＬｉＣｏＯ２等）が塗布されたものであり、負極は、銅箔に負極活物質（例えば、黒鉛等）が塗布されたものである。また、セパレータは、正極と負極とを電気的、物理的に離間するものであり、例えば、ポリエチレン樹脂膜等の多孔性樹脂膜等である。
【００３１】
電解液は、密閉型電池の種類により適宜選択されるものであり、リチウムイオン二次電池の場合、例えば、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を溶解したもの等を用いることができる。
【００３２】
電池ケース２８は、蓋体３２と容体３４とを有する。蓋体３２には電極端子３６ａ，３６ｂが設けられている。電池ケースは、電解液に対して耐食性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、アルミ、ステンレス等の金属等が使用される。
【００３３】
シーリング材３０を構成する材料は、蓋体３２と容体３４との間の気密を高めるために弾性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、シリコーンゴム等が使用される。
【００３４】
密閉型電池２の作製方法について説明する。上記説明した電極体２６を構成する正極に正極リード３８ａ、負極に負極リード３８ｂを溶接する。次に、溶接した正極リード３８ａを蓋体３２に設けられた電極端子３６ａに溶接し、溶接した負極リード３８ｂを蓋体３２に設けられた電極端子３６ｂに溶接する。電極体２６に電解液を含浸させ、容体３４に電極体２６を収容する。蓋体３２と容体３４との間にシーリング材３０を挟み、カーリング等のかしめにより封口する。上記製造方法は一例であって、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３５】
このように、検知ガス雰囲気の密閉容器１０内で密閉型電池２を作製することにより、密閉型電池２内（電池ケース２８内）に検知ガスを封入させることができる。
【００３６】
本実施形態では、密閉型電池２内に検知ガスを封入させることができればよいので、密閉容器１０内での密閉型電池２の製造としては、例えば、カーリング等のかしめによる封口のみを密閉容器１０内で行うものであってもよい。
【００３７】
＜ガス検知ステップ＞
上記密閉型電池２の製造後、図１に示す真空排気管２０の弁２２ｂを開き、真空ポンプ１６を稼動させ、密閉容器１０内の検知ガスを除去した後、真空排気管２０の弁２２ｂを閉じて、密閉容器１０内を減圧雰囲気にする。密閉容器１０が減圧されているか否かは、圧力計１４により確認する。その後、密閉型電池２内から漏れる検知ガスをガスセンサ２４により検知する。そして、ガスセンサ２４により検知ガスが検知されなければ、良品の密閉型電池２と判定することができる。
【００３８】
本実施形態では、密閉型電池２内から漏れる検知ガスを短時間で検知することができる点等で、密閉容器１０内を減圧雰囲気にすることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３９】
密閉容器１０に外気と連通する開放口（不図示）を設け、真空ポンプ１６により密閉容器１０内の検知ガスを除去した後、開放口を開き、密閉容器１０内を大気圧に戻して、ガスセンサ２４により密閉型電池２内から漏れる検知ガスを検知してもよい。
【００４０】
本実施形態では、密閉型電池２内から漏れる検知ガスを検知することができれば、必ずしもガスセンサ２４を用いる必要はない。
【００４１】
次に、本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の気密検査方法について説明する。
【００４２】
本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の気密検査方法は、検知ガス雰囲気の密閉容器内で、凹部を有するシーリング材を介して蓋体と容体とが密閉される電池ケースを含む密閉型電池を作製する作製ステップと、密閉容器内の検知ガスを除去した後、大気圧以下の密閉容器内で、電池ケース内又は凹部から漏れる検知ガスを検知するガス検知ステップとを有するものである。
【００４３】
本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の気密検査に際しても、上記同様に、例えば図１に示す検査装置１を使用する。
【００４４】
＜作製ステップ＞
密閉型電池の作製以外は、上記同様に行う。
【００４５】
図３は、本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の構成の一例を示す模式断面図である。図３に示すように、密閉型電池３は、電極体２６、電池ケース２８、シーリング材４０を備える。図３に示す密閉型電池３において、シーリング材４０以外は、図２に示す密閉型電池２と同様の構成であり、同一の符号を付している。
【００４６】
図４（イ）は、図３の点線枠ｒにおける密閉型電池の分解模式断面図であり、図４（ロ）は、図３の点線枠ｒにおける密閉型電池の模式断面図である。シーリング材４０は、蓋体３２及び容体３４と接する面のうち少なくともいずれか一方に凹部４２を有するものであるが、密閉型電池の気密を精度よく検査することができる点で、図４（イ），（ロ）に示すように、電池ケース２８の蓋体３２及び容体３４と接する面に凹部４２を有することが好ましい。
【００４７】
シーリング材４０の凹部４２の形状は、蓋体３２と容体３４とを密閉する際に、検知ガスを封入させることができるスペースを有していれば特に制限されるものではない。また、蓋体３２と容体３４との間の気密を精度よく確認することができる点で、凹部４２は、シーリング材４０の全周に形成されていることが好ましい。
【００４８】
シーリング材４０を構成する材料としては、蓋体３２と容体３４との間の気密を高めるために弾性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、シリコーンゴム等が挙げられる。
【００４９】
密閉型電池３は、上記同様に、検知ガス雰囲気の密閉容器内で、容体３４に電極体２６を収容し、蓋体３２と容体３４との間にシーリング材４０を挟み、カーリング等のかしめにより作製される。図４（ロ）に示すように、シーリング材４０の凹部４２は、蓋体３２及び容体３４によって密閉され、また、かしめにより変形する。そして、検知ガス雰囲気の密閉容器１０内で密閉型電池３が作製されるため、電池ケース２８内及び凹部４２内には、検知ガスが封入されることとなる。そして、検知ガスが導入された凹部４２が、カシメにより変形することにより、凹部４２内の検知ガスの圧力を高めることができる。
【００５０】
このように、凹部４２内の検知ガスの圧力を高めることにより、その後のガス検知ステップにおいて、密閉容器１０内を減圧雰囲気にしなくとも、密閉型電池３内から漏れる検知ガスを短時間で検知することができる。
【００５１】
＜ガス検知ステップ＞
上記密閉型電池３の製造後、図１に示す真空排気管２０の弁２２ｂを開き、真空ポンプ１６を稼動させ、密閉容器１０内の検知ガスを除去した後、真空排気管２０の弁を閉じて、密閉容器１０内を減圧雰囲気にし、密閉型電池２内から漏れる検知ガスをガスセンサ２４により検知する。そして、ガスセンサ２４により検知ガスが検知されなければ、良品の密閉型電池と判定することができる。しかし、上記でも説明したように、凹部４２内の検知ガスの圧力は高められているため、密閉容器１０内が大気圧であっても、気密の悪い密閉型電池では、ガス漏れが起こり易い。そのため、密閉型電池３内部から漏れる検知ガスを短時間で検知することができる。大気圧で密閉型電池３内部から漏れる検知ガスを検知するには、上記でも説明したように、例えば、密閉容器１０に外気と連通する開放口（不図示）を設け、真空ポンプ１６により密閉容器１０内の検知ガスを除去した後、開放口を開き、密閉容器１０内を大気圧に戻して、ガスセンサ２４により密閉型電池２内から漏れる検知ガスを検知するものでもよい。
【００５２】
以上のように、本実施形態に係る密閉型電池の気密検査方法は、検知ガス雰囲気の密閉容器内で密閉型電池を作製する作製ステップと、密閉容器内の検知ガスを除去した後、大気圧以下の密閉容器内で、密閉型電池内から漏れる検知ガスを検知するガス検知ステップとを有することにより、簡易かつ短時間で精度良く密閉型電池の気密を評価することができる。また、本実施形態に係る密閉型電池の気密検査方法において、電池ケースを構成する蓋体及び前記容体と接するシーリング材の面のうち少なくともいずれか一方に、密閉型電池のガス漏れを検知させるための検知ガスを封入する凹部を有する密閉型電池を用いることによって、より効率的に密閉型電池の気密を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態に係る密閉型電池の気密検査方法の一例を説明するための模式図である。
【図２】本実施形態に係る密閉型電池の構成の一例を示す模式断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の構成の一例を示す模式断面図である。
【図４】（イ）は、図３の点線枠ｒにおける密閉型電池の分解模式断面図であり、（ロ）は図３の点線枠ｒにおける密閉型電池の模式断面図である。
【図５】従来例の気密検査方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  検査装置、２〜４  密閉型電池、１０  密閉容器、１２  検知ガスボンベ、１４  圧力計、１６  真空ポンプ、１８  検知ガス導入管、２０  真空排気管、２２ａ，２２ｂ  弁、２４  ガスセンサ、２６  電極体、２８  電池ケース、３０  シーリング材、３２  蓋体、３４  容体、３６ａ，３６ｂ  電極端子、３８ａ  正極リード、３８ｂ  負極リード、４０  シーリング材、４２  凹部、４４  ガス注入管、４６  高圧ガスボンベ、４８  圧力計、５０  弁。
【図１】
2009026569.tif 000003
【図２】
2009026569.tif 000004
【図３】
2009026569.tif 000005
【図４】
2009026569.tif 000006
【図５】
2009026569.tif 000007