JP4565862B2

JP4565862B2 - 電解液の供給方法

Info

Publication number: JP4565862B2
Application number: JP2004064985A
Authority: JP
Inventors: 集今里
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2024-03-09
Also published as: JP2005259355A

Description

この発明は、電池缶内に、正極と負極との間にセパレータを介在させた電極体と、電解液とが収容されると共に、この電池缶の開口部が、端子キャップが設けられた蓋材によって封口されてなる密閉型二次電池及びこのような密閉型二次電池に電解液を供給する電解液の供給方法に係り、特に、上記の電池缶の開口部を蓋材によって封口させた状態で、この密閉型二次電池に電解液を供給できるようにした点に特徴を有するものである。

密閉型二次電池としては、従来より様々な種類の二次電池が使用されており、このような密閉型二次電池の一つとして、例えば、図１に示すような密閉型二次電池が用いられている。

ここで、図１に示す密閉型二次電池においては、正極１と負極２との間にセパレータ３を介在させてスパイラル状に巻いた電極体１０を電池缶２０内に収容させ、上記の正極１を、正極リード１ａを介して端子キャップ３１が設けられた蓋材３０に接続させる一方、上記の負極２を、負極リード２ａを介して電池缶２０に接続させ、この電池缶２０内に電解液（図示せず）を注液した後、上記の電池缶２０の周囲に絶縁パッキン４を介して蓋材３０を取り付け、電池缶２０の開口部を封口させると共に、上記の絶縁パッキン４により電池缶２０と蓋材３０とを電気的に分離させるようにしている。

また、この密閉型二次電池においては、上記の端子キャップ３１によって被覆された蓋材３０の部分に貫通穴３０ａを設けると共に、上記の端子キャップ３１にガス抜き穴３１ａを設け、上記の端子キャップ３１と蓋材３０との間の空間部に弁３２とバネ３３とを設け、このバネ３３により弁３２を蓋材３０に押し付けて、上記の貫通穴３０ａを弁３２によって閉塞させるようにし、電池の内圧が異常に上昇した場合には、このバネ３３が圧縮されて貫通穴３０ａを閉塞していた弁３２が開き、電池内部のガスがこの貫通穴３０ａから上記のガス抜き穴３１ａを通って外部に放出されるようにしている。

また、上記のような密閉型二次電池としては、上記の弁とバネとに代えて、ゴム状弾性体からなる弁体を端子キャップと蓋材との間の空間部に設けるようにしたものも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、上記の密閉型二次電池を製造するにあたっては、上記のように電池缶２０内に電解液を注液した後、上記の電池缶２０の周囲に絶縁パッキン４を介して蓋材３０を取り付けて電池缶２０の開口部を封口させるようにしているため、空気が多く存在する状態で、正極１や負極２が電解液と接触するようになり、これにより正極１や負極２に用いた電極材料が酸化されて、電池特性にバラツキが生じたり、電池特性が低下するという問題があった。

例えば、負極の電極材料に水素吸蔵合金を用いたニッケル・水素蓄電池からなる密閉型二次電池の場合、電解液を注液した後も電池缶を封口させるまでの間、空気が多く存在する状態でアルカリ電解液と接触して水素吸蔵合金が酸化され、電池特性が変化するという問題があった。

また、上記のような密閉型二次電池においては、これを充放電させて活性化させることが一般に行われているが、このように充放電させて活性化させる場合に、アルカリ電解液と水素吸蔵合金とが反応して、アルカリ電解液が消費され、サイクル特性が低下するという問題もあった。
特許第２７０３２４９号公報

この発明は、密閉型二次電池における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、上記の電池缶の開口部を蓋材によって封口させた状態で、この密閉型二次電池に電解液を供給できるようにし、空気が多く存在する状態で、正極や負極が電解液と接触して、正極や負極に用いた電極材料が酸化されるのを抑制し、またこの密閉型二次電池を充放電させて活性化させた場合に、電解液が電極材料と反応して消費された場合にも、簡単に電解液を補充できるようにすることを課題とするものである。

この発明における密閉型二次電池においては、上記のような課題を解決するため、電池缶内に、正極と負極との間にセパレータを介在させた電極体と、電解液とが収容されると共に、この電池缶の開口部が、端子キャップが設けられた蓋材によって封口されてなる密閉型二次電池において、上記の端子キャップで被覆された蓋材の部分に貫通穴を設けると共に、上記の端子キャップに注液用穴を設け、上記の端子キャップと蓋材との間の空間部に気密性の弾性体からなる封止部材を収容させ、この封止部材により蓋材に設けられた貫通穴と端子キャップに設けられた注液用穴とを封止させるようにした。

また、この発明においては、上記のような密閉型二次電池に電解液を供給するにあたり、上記の電池缶の開口部を蓋材によって封口させた状態で、上記の注液用穴と封止部材と貫通穴とを貫通させた供給管を通して電解液を電池缶内に供給するようにした。

また、この発明においては、上記のような密閉型二次電池を活性化させた後、上記のように注液用穴と封止部材と貫通穴とを貫通させた供給管を通して電解液を電池缶内に供給するようにした。

ここで、上記の密閉型二次電池においては、上記の端子キャップに注液用穴の他にガス抜き穴を設けることが好ましい。

この発明においては、上記のように電池缶内に、正極と負極との間にセパレータを介在させた電極体と、電解液とが収容されると共に、この電池缶の開口部が、端子キャップが設けられた蓋材によって封口されてなる密閉型二次電池において、上記の端子キャップで被覆された蓋材の部分に貫通穴を設けると共に、上記の端子キャップに注液用穴を設け、上記の端子キャップと蓋材との間の空間部に気密性の弾性体からなる封止部材を収容させ、この封止部材により蓋材に設けられた貫通穴と端子キャップに設けられた注液用穴とを封止させるようにしたため、上記のように電池缶の開口部を蓋材によって封口させた状態で、注液用穴と封止部材と貫通穴とを貫通させた供給管を通して電解液を供給することができるようになる。

そして、上記のように注液用穴と封止部材と貫通穴とを貫通させた供給管を通して電解液を供給した後、この供給管を抜き取ると、上記の封止部材が弾性復帰して、封止部材自体の気密性が復元されると共に、この封止部材によって上記の貫通穴と注液用穴とが封止されるようになり、空気が密閉型二次電池内に侵入するのが防止される。

この結果、この発明においては、正極と負極との間にセパレータを介在させた電極体を電池缶内に収容させ、この電池缶の開口部を端子キャップが設けられた蓋材によって封口させた後、上記のようにして電解液を供給することにより、空気が多く存在する状態で正極や負極が電解液と接触するのが防止され、正極や負極に用いた電極材料が酸化されて、電池特性にバラツキが生じたり、電池特性が低下するのが抑制されるようになる。

また、この発明においては、上記のように電池缶の開口部を端子キャップが設けられた蓋材によって封口させた状態で電解液を供給することができるため、この密閉型二次電池を充放電させて活性化させた場合に、電解液が電極材料と反応して消費された場合にも、電解液を簡単に補充することができ、電解液が消費されて密閉型二次電池におけるサイクル特性が低下するのも防止できるようになる。

また、この発明における密閉型二次電池において、上記の端子キャップに注液用穴の他にガス抜き穴を設けると、この密閉型二次電池の内圧が異常に上昇した場合には、この圧力により上記の封止部材が圧縮されて貫通穴が開き、密閉型二次電池内のガスが貫通穴からガス抜き穴を通して外部に放出されるようになり、内圧が低下した場合には、上記の圧縮されていた封止部材が弾性復帰して貫通穴が封止されるようになり、安全装置としても機能するようになる。特に、このようにした場合、電解液を注液する機構とガス放出の安全装置とを小さなスペースに収容させることができ、比較的小型の密閉型二次電池とした場合には、体積を効率よく利用できるようになる。

ここで、この発明の実施形態に係る密閉型二次電池及びこの密閉型二次電池に電解液を供給する方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明における密閉型二次電池及びこの密閉型二次電池への電解液の供給方法は、特に下記の実施形態に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

この実施形態における密閉型二次電池においても、図２に示すように、図１に示した密閉型二次電池と同様に、正極１と負極２との間にセパレータ３を介在させてスパイラル状に巻いた電極体１０を電池缶２０内に収容させ、上記の正極１を、正極リード１ａを介して端子キャップ３１が設けられた蓋材３０に接続させる一方、上記の負極２を、負極リード２ａを介して電池缶２０に接続させ、電池缶２０の周囲に絶縁パッキン４を介して蓋材３０を取り付け、電池缶２０の開口部を封口させると共に、上記の絶縁パッキン４により電池缶２０と蓋材３０とを電気的に分離させるようにしている。

一方、この実施形態における密閉型二次電池においては、上記の端子キャップ３１によって被覆された蓋材３０の部分に貫通穴３０ａを設ける一方、上記の端子キャップ３１においては、その上面に注液用穴３１ｂを設けると共にその側壁にガス抜き穴３１ａを設け、端子キャップ３１と蓋材３０との間の空間部に気密性の弾性体からなる封止部材３４を収容させ、この封止部材３４により蓋材３０に設けられた貫通穴３０ａと端子キャップ３１に設けられた注液用穴３１ｂとを封止させるようにしている。

ここで、上記の封止部材３４に用いる気密性の弾性体としては、電解液に対して耐久性があると共に弾力性や気密性に優れたゴム等を使用することができ、例えば、エチレン・プロピレン・ジエチン・メチレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることかできる。

そして、この実施形態においては、上記のような密閉型二次電池に電解液を供給するにあたり、図３（Ａ）に示すように、針状の供給管４０を端子キャップ３１に設けた注液用穴３１ｂを通して上記の封止部材３４に差し込み、この封止部材３４を貫通させると共に上記の蓋材３０に設けた貫通穴３０ａ内に通し、この状態で、この供給管４０を通して電解液４１を蓋材３０によって封口された電池缶２０内に供給させる。なお、このように供給管４０を通して電解液４１を蓋材３０によって封口された電池缶２０内に供給させるにあたっては、上記の供給管４１を通して封口された電池缶２０内における空気を吸引して、電池缶２０内を減圧状態にした後、電解液４１を供給するようにしたり、上記のようにして電解液４１を供給している途中で、上記の供給管４１を通して封口された電池缶２０内における空気を吸引させるようにすることもできる。

そして、上記のようにして電解液４１を供給すると、空気が多く存在する状態で正極１や負極２が電解液４１と接触するのが防止され、正極１や負極２に用いた電極材料が酸化されて、電池特性にバラツキが生じたり、電池特性が低下したりするのが抑制される。

また、このようにして電池缶２０内に電解液４１を供給した後は、上記のように差し込んだ針状の供給管４０を抜き取ると、図３（Ｂ）に示すように、上記の封止部材３４が弾性復帰して、封止部材３４自体の気密性が復元されると共に、この封止部材３４により上記の貫通穴３０ａと注液用穴３１ｂとが封止され、空気が電池缶２０内に侵入するのが防止される。

また、上記の密閉型二次電池を充放電させて活性化させた場合において、電解液４１が正極１や負極２の電極材料と反応して消費された場合にも、上記のように針状の供給管４０を端子キャップ３１に設けた注液用穴３１ｂを通して上記の封止部材３４に差し込み、この封止部材３４を貫通させると共に上記の蓋材３０に設けた貫通穴３０ａ内に通し、この状態で、この供給管４０を通して電解液４１を蓋材３０によって封口された電池缶２０内に供給させるようにする。

このようにすると、活性化により電解液が消費されて密閉型二次電池におけるサイクル特性等が低下するのも防止される。

また、この実施形態における密閉型二次電池においては、高電流での充放電等によってその内圧が異常に上昇した場合、この圧力により上記の封止部材３４が圧縮されて貫通穴３０ａが開き、密閉型二次電池内のガスが貫通穴３０ａから上記のガス抜き穴３１ａを通して外部に放出されるようになり、内圧が低下した場合には、圧縮されていた封止部材３４が弾性復帰して貫通穴３０ａが封止されるようになる。

なお、上記のように針状の供給管４０を端子キャップ３１に設けた注液用穴３１ｂを通して封止部材３４に差し込むのを容易にすると共に、供給管４０を封止部材３４に差し込んだ際に、封止部材３４が膨張するのを考慮して、図４に示すように、注液用穴３１ｂに対応する封止部材３４の上面に凹所３４ａを設けることもできる。

従来の密閉型二次電池を示した概略説明図である。この発明の一実施形態に係る密閉型二次電池を示した概略説明図である。上記の実施形態に係る密閉型二次電池において、電池缶の開口部を蓋材によって封口させた状態で、針状の供給管により電池缶内に電解液を注液させる状態及び電解液の注液後に針状の供給管を抜き取った状態を示した断面説明図である。上記の実施形態に係る密閉型二次電池において、端子キャップに設けた注液用穴に対応する封止部材の上面に凹所を設けた状態を示した断面説明図である。

符号の説明

１正極
１ａ正極リード
２負極
２ａ負極リード
３セパレータ
４絶縁パッキン
１０電極体
２０電池缶
３０蓋材
３０ａ貫通穴
３１端子キャップ
３１ａガス抜き穴
３１ｂ注液用穴
３４封止部材
３４ａ凹所
４０供給管
４１電解液

Claims

電池缶内に、正極と負極との間にセパレータを介在させた電極体と、電解液とが収容されると共に、この電池缶の開口部が、端子キャップが設けられた蓋材によって封口されてなる密閉型二次電池において、上記の端子キャップで被覆された蓋材の部分に貫通穴が設けられると共に、上記の端子キャップに注液用穴が設けられ、上記の端子キャップと蓋材との間の空間部に気密性の弾性体からなる封止部材が収容され、この封止部材により蓋材に設けられた貫通穴と端子キャップに設けられた注液用穴とが封止されてなる密閉型二次電池に電解液を供給するにあたり、上記の電池缶の開口部を蓋材によって封口させた状態で、上記の注液用穴と封止部材と貫通穴とを貫通させた供給管を通して電解液を供給することを特徴とする電解液の供給方法。
電池缶内に、正極と負極との間にセパレータを介在させた電極体と、電解液とが収容されると共に、この電池缶の開口部が、端子キャップが設けられた蓋材によって封口されてなる密閉型二次電池において、上記の端子キャップで被覆された蓋材の部分に貫通穴が設けられると共に、上記の端子キャップに注液用穴が設けられ、上記の端子キャップと蓋材との間の空間部に気密性の弾性体からなる封止部材が収容され、この封止部材により蓋材に設けられた貫通穴と端子キャップに設けられた注液用穴とが封止されてなる密閉型二次電池に電解液を供給するにあたり、密閉型二次電池を活性化させた後で、上記の注液用穴と封止部材と貫通穴とを貫通させた供給管を通して電解液を供給することを特徴とする電解液の供給方法。
請求項１又は２に記載した電解液の供給方法において、上記の端子キャップにガス抜き穴が設けられていることを特徴とする電解液の供給方法。
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した電解液の供給方法において、上記の気密性の弾性体からなる封止部材がゴムで構成されていることを特徴とする電解液の供給方法。