JP5724858B2 - 電池の製造方法 - Google Patents
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Description
このような電池を製造する方法として、例えば、特許文献1には、発電要素(後述する電極体)が当接する外装缶(後述する電池ケース本体)の側面(後述する第1ケース壁面)を凹ませた電池に関し、外装缶の側面に予め凹部を形成し、凹部を形成した外装缶に発電要素を挿入する電池の製造方法が開示されている。
次に、本実施形態にかかる電池の製造方法で製造される電池1について、図1〜3を参照しつつ説明する。
この電池1は、矩形有底箱形の電池ケース本体11、及び、この電池ケース本体11の開口19を封止する封口蓋21を有する電池ケース10と、この電池ケース10内に収容された電極体30とを備えるリチウムイオン二次電池である(図1参照)。また、電池1は、電極体30の正極板31に接続された正極端子部材41、及び、負極板32に接続された負極端子部材42を備える(図1参照)。
電極体30をなす帯状の正極板31は、アルミニウムからなる正極箔(図示しない)、及び、正極活物質粒子を含む正極活物質層(図示しない)からなる。また、帯状の負極板32は、銅からなる負極箔(図示しない)、及び、負極活物質粒子を含む負極活物質層(図示しない)からなる。
また、この電極体30は、長円形状の長径方向DMの両端部にそれぞれ位置し、正極板31、負極板32及びセパレータ33が、それぞれR状に湾曲して配置された2つの湾曲捲回部30R,30Rと、これら2つの湾曲捲回部30R,30Rの間に位置し、正極板31等がいずれも平板状とされた中央捲回部30Sとを有する(図3参照)。
このうち、中央捲回部30Sは、図3に示すように、電極体30の厚み方向(短径方向)DNに直交する一対の中央電極体主平面30SF,30SFを有している。この2つの中央電極体主平面30SF,30SFはいずれも、次述する電池ケース10(電池ケース本体11)の第1ケース壁面13に成形された凹部14に密接している。
この封口蓋21は、正極端子部材41を電池ケース10の内部から外部に貫通させるための第1貫通孔26、負極端子部材42を電池ケース10の内部から外部に貫通させるための第2貫通孔27、及び、これら第1貫通孔26と第2貫通孔27との間に位置する第3貫通孔29Hを有する(図2参照)。なお、第1貫通孔26と正極端子部材41との間、及び、第2貫通孔27と負極端子部材42との間には、それぞれ絶縁性の樹脂からなる絶縁部材28が介在し、互いを絶縁している。また、第3貫通孔29Hは、矩形板状の安全弁29によって閉塞されている。
また、この電池1では、電池ケース10が大気圧よりも低い内圧で封止され、電極体30の一対の中央電極体主平面30SF,30SFが、凹部14の主面(凹部主面14F)を介して大気(図3中の矢印)により圧縮されている。つまり、電池ケース10内の電極体30が、例えば、押圧用の構造体(例えば、2枚のプレートで電池を挟持して、電池ケースを介して電極体に荷重を加える装置、等)によらないで、電極体30の厚み方向(短径方向)DNに荷重を受けている。
このため、電極体30において、この厚み方向(短径方向)DNに、正極板31或いは負極板32とセパレータ33とを互いに密接させることができる。従って、初充電等の充電によって電極体30内に発生するガスが、正極板31或いは負極板32とセパレータ33との間に停滞して、正極板31と負極板32との間の電気反応を妨害するのを抑制できる。
まず、電極体30を公知の手法で作製する。具体的には、いずれも帯状の正極板31及び負極板32を、2つの帯状のセパレータ33,33と共に、円筒形状の芯材(図示しない)の周りに捲回して、捲回軸を有する円筒形状の捲回体(図示しない)を作製した。その後、捲回体から芯材を抜き取り、円筒面を両側から押し潰して、断面が長円形状である扁平捲回型の電極体30を作製した。
この寸法測定工程は、電池ケース本体11に収容する前の電極体30のうち、厚み方向(短径方向)DNの第1寸法T1を測定する工程である。なお、本実施形態の電極体30は、前述したように、一旦円筒形状に作製した捲回体の円筒面を押し潰したものであるため、電極体30の中央電極体主平面30SFが径方向外側に膨らみやすい。そこで、本実施形態では、具体的には、公知の圧縮試験機を用いて、厚み方向DNに所定の大きさの荷重(例えば、8.0kgf/cm2)をかけながら、電極体30の第1寸法T1を、0.1mmオーダで測定した。
この凹部成形工程では、次述する電極体模擬ブロック体50を電池ケース本体11内に配置して、2つの第1ケース壁面13,13にそれぞれ凹部14をプレス成形する。
このうち複数の脚部52,52は、この電極体模擬ブロック体50を電池ケース本体11内に配置した際、これらの先端がいずれも電池ケース本体11のケース底面12或いは第2ケース壁面17に当接する。このため、電極体模擬ブロック体50を電池ケース本体11内に配置したときに、本体部51が電池ケース本体11の第1ケース壁面13の中央に位置する。
また、本体部51は、電極体30と同様、断面が長円形状の扁平形状である。このため、本体部51の厚みは、電極体30と同様、断面をなす長円形状の短径方向DNの寸法で示す(図5参照)。つまり、この本体部51においても、短径方向DNがこの本体部51の厚み方向であり、厚み方向(短径方向)DNの寸法を、本体部51の第2寸法T2とする(図5参照)。
次いで、電池ケース本体11の2つの第1ケース壁面13,13にそれぞれ凹部14をプレス成形する。具体的には、図6に示すように、電極体模擬ブロック体50を内部に収容した電池ケース本体11について、厚み方向(短径方向)DNの両側から、2つのプレス金型PM,PMで挟み込む。
かくして、電池ケース本体11の2つの第1ケース壁面13,13のいずれにも凹部14をプレス成形した。
この挿入工程は、電極体模擬ブロック体50に代えて、電極体30を電池ケース本体11内に挿入する工程である。具体的には、まず、上述した凹部成形工程で凹部14を成形した電池ケース本体11内から電極体模擬ブロック体50を取り出す。そして、この電池ケース本体11に、封口蓋21に固定した電極体30を挿入した(図7参照)。なお、電極体30の外側には、前述した箱状に折り曲げた絶縁フィルム(図示しない)を予め配置しておく。また、電極体30の挿入不良の発生を防ぐため、電池ケース本体11の2つの第1ケース壁面13,13を厚み方向DN外側にそれぞれ引っ張り、この厚み方向DNの寸法を大きくした状態で電極体30を挿入する。
この減圧工程は、電池ケース10内を減圧する工程である。即ち、真空チャンバVCの内部に、封止した電池ケース10を収めた後、真空チャンバVCの内部を減圧する。なお、このときの電池ケース10は注液孔22が封止されていないため、この注液孔22を通じて電池ケース10内が減圧される。
そして、電池ケース10内が減圧された状態で、ゴム状弾性体からなる栓部材23を注液孔22に圧入して、注液孔22を封止(仮封止)した。
かくして、電池ケース10が大気圧よりも低い内圧で封止され、電極体30の中央電極体主平面30SF,30SFが、凹部14の主面(凹部主面14F)を介して大気に圧縮された、本実施形態の電池1ができあがる(図1〜3参照)。
例えば、実施形態では、扁平捲回型の電極体30を備える電池1を示した。しかし、本発明にかかる製造方法で製造する電池を、いずれも平板状の正極板131、負極板132及びセパレータ133を積層方向DJに積層してなる積層型の電極体130を備える電池101としても良い(図9参照)。なお、この場合、電極体130において、正極板131等が積層する積層方向DJが電極体130の厚み方向であり、図9に示すように、この積層方向DJの寸法(第3寸法T3)が、電極体130の厚み寸法である。
また、実施形態では、一対の第1ケース壁面13,13のいずれにも、電極体に向けて凹む凹部14を成形した電池1を示した。しかし、本発明では、一対のケース主面のいずれか一方に凹部を成形した電池としても良い。
10 電池ケース
11 電池ケース本体
13 第1ケース壁面(ケース主面)
14 凹部
19 開口
21 封口蓋
30,130 電極体
30SF 中央電極体主平面(電極体主平面)
50 電極体模擬ブロック体
DJ 積層方向(厚み方向)
DN 短径方向(厚み方向)
T1 第1寸法(電極体厚み寸法)
T2 第2寸法(ブロック厚み寸法)
T3 第3寸法(電極体厚み寸法)
Claims (2)
- 自身の厚み方向に直交する一対の電極体主平面を有する電極体と、
上記電極体を収容し、一対の上記電極体主平面にそれぞれ対向する一対のケース主面を含む有底箱形の電池ケース本体、及び、上記電池ケース本体の開口を封止する封口蓋を有する電池ケースと、を備え、
一対の上記ケース主面の少なくともいずれかには、上記電極体に向けて凹む凹部を成形してなる
電池の製造方法であって、
収容前の上記電極体のうち、上記厚み方向の寸法である電極体厚み寸法を測定する寸法測定工程と、
上記電極体を模擬した電極体模擬ブロック体であって、上記電極体の上記電極体厚み寸法に相当する寸法であるブロック体厚み寸法が、測定した上記電極体の上記電極体厚み寸法と同じである電極体模擬ブロック体を、予め用意した上記ブロック体厚み寸法がそれぞれ異なる複数の電極体模擬ブロック体の中から選択し、上記電池ケース本体内に配置して、一対の上記ケース主面の少なくともいずれかに上記凹部をプレス成形する凹部成形工程と、
上記凹部成形工程の後、上記電極体模擬ブロック体に代えて、上記電極体を上記電池ケース本体内に挿入する挿入工程と、を備える
電池の製造方法。 - 請求項1に記載の電池の製造方法であって、
前記電池ケースは、
その内圧が大気圧よりも低い状態で封止され、
前記電極体は、
前記凹部を介して、前記一対の電極体主平面間が大気により圧縮されてなり、
前記挿入工程の後、作製した上記電池ケース内を減圧する減圧工程を備える
電池の製造方法。
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