JP5742610B2 - 電池及び電池の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自身の内外を連通する貫通孔を有する電池ケースと、この電池ケース内に収容された電極体と、電池ケースの貫通孔を外部から気密に封止してなる封止部材とを備える電池及び電池の製造方法に関する。
従来より、電解液を注入するための注液孔などの貫通孔を有する電池ケースと、この電池ケースに収容された電極体と、電池ケースの貫通孔を外部から気密に封止した封止部材とを備える電池が知られている。封止部材としては、例えば、金属からなる金属蓋部材に、ゴム状弾性体からなるゴム栓部材が接合されたものがある。このうちゴム栓部材は、電池ケースの貫通孔に外部から圧入されており、貫通孔を気密に封止(密栓)する。一方、金属蓋部材は、このゴム栓部材を電池ケースの外部から覆いつつ、ゴム栓部材を電池ケースの内部に向けて押圧した状態で、電池ケースに接合されている。このようにすることで、ゴム栓部材による貫通孔の気密封止をより確実なものとすることができる。
なお、このようなゴム栓部材及び金属蓋部材を有する封止部材で貫通孔を封止した形態の電池として、例えば特許文献1に開示された電池が挙げられる。
特開2009−87659号公報
従来の電池では、前述のように、貫通孔の気密封止はゴム栓部材で行えば足りると考えられていたため、金属蓋部材と電池ケースとの間の気密性まで厳密に要求されることはなかった。しかしながら、ゴム状弾性体からなるゴム栓部材は、経時的に劣化するため、ゴム栓部材と貫通孔との間の気密性も経時的に低下する。特に、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車載用の電池は、例えば10年以上の長期間にわたり使用されるため、この経時劣化による気密性の低下が懸念される。
ゴム栓部材が劣化してゴム栓部材と貫通孔との間の気密性が低下すると、電池ケース内に収容されていた電解液が、ゴム栓部材と貫通孔との間に入り込み、更に、金属蓋部材と電池ケースとの間の気密性も低い場合には、その電解液が金属蓋部材と電池ケースとの間を通じて電池外部まで漏れ出てしまうことがある。すると、電池ケース内の電解液が不足して、電池特性が低下するおそれがある。また逆に、金属蓋部材と電池ケースとの間、及び、ゴム栓部材と貫通孔との間を通じて、大気中の水分が電池ケース内に入り込み、電池特性が低下するおそれもある。
この問題を解決するため、ゴム栓部材が劣化してゴム栓部材と貫通孔との間の気密性が低下しても、電池ケースの内部と外部が連通しないように、金属蓋部材と電池ケースとの間を確実に気密かつ環状に接合しておくことが考えられる。
しかしながら、このようにした電池は、製造直後にはゴム栓部材がまだ劣化しておらず、ゴム栓部材と貫通孔との間が気密に封止されている。つまり、この電池は、ゴム栓部材と貫通孔との密着、及び、金属蓋部材と電池ケースとの接合により、二重に封止されている。このため、金属蓋部材と電池ケースとの接合の不具合で封止不良が生じていたとしても、この封止不良が生じた電池を検査により判別するのが困難であった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電池ケースの貫通孔を気密に封止した内側封止部材と、この内側封止部材を外部から覆いつつ、電池ケースに気密かつ環状に固着した外側封止部材とを備える電池において、外側封止部材と電池ケースとの間の気密性を容易かつ確実に検査できる電池及び電池の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明の一態様は、自身の内外を連通する貫通孔を有する電池ケースと、前記電池ケース内に収容された電極体と、ゴム状弾性体からなり、前記貫通孔を前記電池ケースの外部から気密に封止してなるゴム栓部を有する内側封止部材と、前記内側封止部材を前記外部から覆いつつ、前記電池ケースのうち前記貫通孔を囲む環状の孔周囲部に気密かつ環状に固着してなる外側封止部材と、を備え、前記電池ケースと前記内側封止部材と前記外側封止部材との間に形成された気密に封止された空間を、封止空間としたとき、前記封止空間内に存在する気体である空間内気体は、前記封止空間から電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含み、前記封止空間へ前記検知可能気体を供給する気体供給体を有し、前記電池ケースのうち、前記封止空間を臨む部位を、第1臨空間部とし、前記内側封止部材のうち、前記封止空間を臨む部位を、第2臨空間部とし、前記外側封止部材のうち、前記封止空間を臨む部位を、第3臨空間部としたとき、前記気体供給体は、前記第1臨空間部、前記第2臨空間部、及び、前記第3臨空間部の少なくともいずれかの上に配置されてなる電池である。
この電池では、内側封止部材が電池ケースの貫通孔を気密に封止すると共に、外側封止部材がこの内側封止部材を外部から覆って電池ケースの孔周囲部に気密かつ環状に固着している。従って、貫通孔は、これら内側封止部材及び外側封止部材により二重にシールされている。しかし、この電池では、電池ケースと内側封止部材と外側封止部材との間に形成された封止空間内の空間内気体が、封止空間から電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含む。また、この電池は、この検知可能気体を封止空間に供給する気体供給体を有する。
このため、内側封止部材で貫通孔が気密に封止されているにも拘わらず、外側封止部材と電池ケース(その孔周囲部)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。即ち、気体供給体から封止空間に供給された検知可能気体が、封止空間から電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、外側封止部材と電池ケース(その孔周囲部)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。
更に、この電池では、気体供給体が、封止空間を臨む部位である第1臨空間部、第2臨空間部及び第3臨空間部の少なくともいずれかの上に配置されている。このため、気体供給体から発生した検知可能気体を、確実に封止空間内に供給できる。
なお、「検知可能気体」としては、例えば、メタノール、エタノール、トルエン、キシレン、ベンゼン、アセトン、6−エトキシ−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、ナフタレン、パラジクロロベンゼン、ステアリン酸、N−イソプロピル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、N−1,3−ジメチルブチル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機化合物のガス、或いは、ヘリウムガス、アルゴンガス、水素ガス、炭酸ガス、臭素ガスなど、無機物のガスが挙げられる。
また、「空間内気体」は、その全てが検知可能気体のみからなるものとしても、或いは、その一部にのみ検知可能気体を含むものとしてもよい。空間内気体の一部にのみ検知可能気体を含む場合、検知可能気体以外の気体成分としては、例えば、大気や窒素ガスなどを用いることができる。
「気体供給体」は、後述するように、例えば、電池ケース、内側封止部材及び外側封止部材のうち、封止空間を臨む部位上に配置することができる。或いは、内側封止部材のゴム栓部のうち、封止空間に臨む部位自身を気体供給体とすることもできる。
また、「気体供給体」としては、例えば、ガス化して検知可能気体となる物質(液体または固体)を含む塗膜、接着層、ゲルが挙げられる。また、検知可能気体自身を、或いはガス化して検知可能気体となる物質(液体または固体)を内包したマイクロカプセル、ガス化して検知可能気体となる物質(液体)を含浸させたスポンジなども挙げられる。
また、他の態様は、自身の内外を連通する貫通孔を有する電池ケースと、前記電池ケース内に収容された電極体と、ゴム状弾性体からなり、前記貫通孔を前記電池ケースの外部から気密に封止してなるゴム栓部を有する内側封止部材と、前記内側封止部材を前記外部から覆いつつ、前記電池ケースのうち前記貫通孔を囲む環状の孔周囲部に気密かつ環状に固着してなる外側封止部材と、を備え、前記電池ケースと前記内側封止部材と前記外側封止部材との間に形成された気密に封止された空間を、封止空間としたとき、前記封止空間内に存在する気体である空間内気体は、前記封止空間から電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含み、前記封止空間へ前記検知可能気体を供給する気体供給体を有し、前記内側封止部材の前記ゴム栓部のうち、少なくとも、前記封止空間に臨む部位である臨空間部自身が、前記気体供給体を兼ねる電池である。
この電池では、内側封止部材が電池ケースの貫通孔を気密に封止すると共に、外側封止部材がこの内側封止部材を外部から覆って電池ケースの孔周囲部に気密かつ環状に固着している。従って、貫通孔は、これら内側封止部材及び外側封止部材により二重にシールされている。しかし、この電池では、電池ケースと内側封止部材と外側封止部材との間に形成された封止空間内の空間内気体が、封止空間から電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含む。また、この電池は、この検知可能気体を封止空間に供給する気体供給体を有する。
このため、内側封止部材で貫通孔が気密に封止されているにも拘わらず、外側封止部材と電池ケース(その孔周囲部)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。即ち、気体供給体から封止空間に供給された検知可能気体が、封止空間から電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、外側封止部材と電池ケース(その孔周囲部)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。
更に、この電池では、内側封止部材のゴム栓部のうち、少なくとも、封止空間に臨む部位である臨空間部自身が、気体供給体を兼ねる。このため、気体供給体を別途設ける必要がなく、しかも、ゴム栓部の臨空間部から発生した検知可能気体を、確実に封止空間に供給できる。なお、このような気体供給体としては、例えば、ゴム栓部の少なくとも臨空間部に、ガス化して検知可能気体となる物質やこれを内包したマイクロカプセルを含めたものが挙げられる。
また、他の態様は、自身の内外を連通する貫通孔を有する電池ケースと、前記電池ケース内に収容された電極体と、ゴム状弾性体からなり、前記貫通孔を前記電池ケースの外部から気密に封止してなるゴム栓部を有する内側封止部材と、前記内側封止部材を前記外部から覆いつつ、前記電池ケースのうち前記貫通孔を囲む環状の孔周囲部に気密かつ環状に固着してなる外側封止部材と、を備え、前記電池ケースと前記内側封止部材と前記外側封止部材との間に形成された気密に封止された空間を、封止空間としたとき、前記封止空間内に存在する気体である空間内気体は、前記封止空間から電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含み、前記封止空間へ前記検知可能気体を供給する気体供給体を有する電池の製造方法であって、前記電池ケースの前記貫通孔を、前記外部から前記内側封止部材の前記ゴム栓部で塞いで、前記貫通孔を気密に封止する第1封止工程と、前記第1封止工程の後、前記内側封止部材を前記外部から覆いつつ、前記外側封止部材を前記電池ケースの前記孔周囲部に気密かつ環状に固着し、前記封止空間を形成する第2封止工程と、少なくとも前記第2封止工程よりも前に、前記電池ケースのうち、前記封止空間を臨む部位である第1臨空間部、前記内側封止部材のうち、前記封止空間を臨む部位である第2臨空間部、及び、前記外側封止部材のうち、前記封止空間を臨む部位である第3臨空間部の少なくともいずれかの上に、前記気体供給体を配置する供給体配置工程、または、前記第1封止工程よりも前に、前記内側封止部材の前記ゴム栓部のうち、少なくとも、前記封止空間に臨む部位である臨空間部自身を前記気体供給体とする供給体形成工程と、を備える電池の製造方法である。
この電池の製造方法では、第1封止工程において、内側封止部材で貫通孔を気密に封止する。このため、その後、第2封止工程までの間に、電池ケース内に収容された電解液が貫通孔を通じて電池ケースの外部(孔周囲部等)に漏れ出るのを防止できる。従って、第2封止工程の際に、貫通孔から漏れ出た電解液が外側封止部材と電池ケースの孔周囲部との間に入り込んで、封止不良が生じるのを防止でき、外側封止部材と孔周囲部とを確実に固着できる。
また、この電池の製造方法では、少なくとも第2封止工程よりも前に行う供給体配置工程において、封止空間に臨む部位である第1臨空間部、第2臨空間部及び第3臨空間部の少なくともいずれかの上に、気体供給体を配置する。または、供給体形成工程において、内側封止部材のゴム栓部のうち、少なくとも、封止空間に臨む部位である臨空間部自身を気体供給体とする。そして、その後の第2封止工程において、外側封止部材を電池ケースに固着して封止空間を形成する。
このようにすることで、封止空間内に容易に気体供給体を配置できる、または、封止空間に臨むゴム栓部の臨空間部自身を気体供給体とすることができる。そして、これらの気体供給体から発生する検知可能気体を封止空間に供給できる。従って、この第2封止工程後の電池では、内側封止部材で貫通孔が気密に封止されているにも拘わらず、外側封止部材と電池ケース(その孔周囲部)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。即ち、気体供給体から封止空間に供給された検知可能気体が、封止空間から電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、外側封止部材と電池ケース(その孔周囲部)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。
更に、上記の電池の製造方法であって、前記第2封止工程の後、前記検知可能気体が前記封止空間から電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、前記外側封止部材と前記電池ケースの前記孔周囲部との間の気密性を検査する気密検査工程を更に備える電池の製造方法とすると良い。
この電池の製造方法では、気密検査工程において、外側封止部材と電池ケースの孔周囲部との間の気密性を検査する。そして、これらの間に封止不良が生じている電池を確実に排除できる。よって、外側封止部材と電池ケースとの間の気密性を容易かつ確実に検査した電池を製造できる。
更に、上記のいずれかに記載の電池の製造方法であって、前記第1封止工程は、減圧下で行い、前記第2封止工程は、大気圧下で行う電池の製造方法とすると良い。
第1封止工程を減圧下で行うことで、この第1封止後の電池ケース内を減圧状態(負圧)にすることができる。このため、第2封止工程後に行うコンディショニング工程(初期充電)の際やその後の使用において、電池ケース内に気体が発生しても、電池ケースの内圧が早期に高くなるのを防止できる。一方、溶接等を行う第2封止工程は、大気圧下で行うので、減圧下で行う場合に比して、第2封止工程を容易に行うことができる。
実施形態1に係るリチウムイオン二次電池を示す縦断面図である。 実施形態1に係り、電極体を示す斜視図である。 実施形態1に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態を示す部分平面図である。 実施形態1に係り、ケース蓋部材、正極端子及び負極端子等を示す分解斜視図である。 実施形態1に係り、注液孔及び封止部材の近傍を示す部分拡大縦断面図である。 実施形態1に係り、図5の上方から見た、封止部材の近傍を示す部分拡大平面図である。 実施形態1に係り、封止部材を示す縦断面図である。 実施形態1に係るリチウムイオン二次電池の製造方法に関し、第1封止工程において、封止部材のうち内側封止部材の挿入部を注液孔に圧入して、内側封止部材で注液孔を気密に封止する様子を示す説明図である。 実施形態2に係り、注液孔及び封止部材の近傍を示す部分拡大縦断面図である。 実施形態2に係り、封止部材を示す縦断面図である。 実施形態3に係り、注液孔及び封止部材の近傍を示す部分拡大縦断面図である。 実施形態4に係るハイブリッド自動車を示す説明図である。 実施形態5に係るハンマードリルを示す説明図である。
(実施形態1)
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態1に係るリチウムイオン二次電池(電池)100(以下、単に電池100とも言う)を示す。また、図2及び図3に、この電池100を構成する捲回型の電極体120及びこれを展開した状態を示す。また、図4に、ケース蓋部材113、正極端子150及び負極端子160等の詳細を示す。また、図5及び図6に、注液孔(貫通孔)170及び封止部材180の近傍の形態を示す。なお、図1,図4及び図5における上方を電池100の上側、下方を電池100の下側として説明する。
この電池100は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両や、ハンマードリル等の電池使用機器に搭載される角型電池である。この電池100は、直方体形状の電池ケース110、この電池ケース110内に収容された捲回型の電極体120、電池ケース110に支持された正極端子150及び負極端子160等から構成されている(図1参照)。また、電池ケース110内には、非水系の電解液117が保持されている。
このうち電池ケース110は、金属(本実施形態1ではアルミニウム)により形成されている。この電池ケース110は、上側のみが開口した箱状のケース本体部材111と、このケース本体部材111の開口111hを閉塞する形態で溶接されたケース蓋部材113とから構成されている(図1及び図4参照)。ケース蓋部材113は、電池ケース110の内部を向く内表面113cと、電池ケース110の外部を向く外表面113dとを有する矩形板状をなす。
ケース蓋部材113には、その長手方向の中央付近に、電池ケース110の内圧が所定圧力に達した際に破断する非復帰型の安全弁115が設けられている。また、この安全弁115の近傍には、ケース蓋部材113を貫通し、電池ケース110の内外を連通する後述する注液孔(貫通孔)170が設けられている。この注液孔170は、電池ケース110内が大気圧よりも減圧された状態(負圧状態)で、後述する封止部材180で気密に封止されている。また、ケース蓋部材113には、それぞれ電池ケース110の内部から外部に延出する形態の通電端子部材151からなる正極端子150及び負極端子160と、ボルト153,153とが、樹脂からなる絶縁部材155,155を介して固設されている(図1及び図4参照)。
次に、電極体120について説明する。この電極体120は、絶縁フィルムを上側のみが開口した袋状に形成した絶縁フィルム包囲体119内に収容され、横倒しにした状態で電池ケース110内に収容されている(図1参照)。この電極体120は、帯状の正極板121と帯状の負極板131とを、帯状のセパレータ141を介して互いに重ねて(図3参照)、軸線AX周りに捲回し、扁平状に圧縮したものである(図2参照)。
正極板121は、芯材として、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔122を有する。この正極集電箔122の両主面のうち、幅方向の一部でかつ長手方向に延びる領域上には、それぞれ正極活物質層123,123が長手方向(図3中、左右方向)に帯状に設けられている。これらの正極活物質層123,123は、正極活物質、導電剤及び結着剤から形成されている。
正極板121のうち、自身の厚み方向に正極集電箔122及び正極活物質層123,123が存在する帯状の部位が、正極部121wである。この正極部121wは、電極体120を構成した状態において、その全域がセパレータ141を介して負極板131の後述する負極部131wと対向している(図3参照)。また、正極板121に正極部121wを設けたことに伴い、正極集電箔122のうち、幅方向の片方の端部(図3中、上方)は、長手方向に帯状に延び、自身の厚み方向に正極活物質層123が存在しない正極集電部121mとなっている。この正極集電部121mの幅方向の一部は、セパレータ141から軸線AX方向の一方側SAに渦巻き状をなして突出しており(図2参照)、前述の正極端子150と接続している(図1参照)。
また、負極板131は、芯材として、帯状の銅箔からなる負極集電箔132を有する。この負極集電箔132の両主面のうち、幅方向の一部でかつ長手方向に延びる領域上には、それぞれ負極活物質層133,133が長手方向(図3中、左右方向)に帯状に設けられている。これらの負極活物質層133,133は、負極活物質、結着剤及び増粘剤から形成されている。
負極板131のうち、自身の厚み方向に負極集電箔132及び負極活物質層133,133が存在する帯状の部位が、負極部131wである。この負極部131wは、電極体120を構成した状態において、その全域がセパレータ141と対向している。また、負極板131に負極部131wを設けたことに伴い、負極集電箔132のうち、幅方向の片方の端部(図3中、下方)は、長手方向に帯状に延び、自身の厚み方向に負極活物質層133が存在しない負極集電部131mとなっている。この負極集電部131mの幅方向の一部は、セパレータ141から軸線AX方向の他方側SBに渦巻き状をなして突出しており(図2参照)、前述の負極端子160と接続している(図1参照)。
また、セパレータ141は、樹脂からなる多孔質膜であり、帯状をなす。
次に、注液孔170、凹部175及び封止部材180について説明する(図5〜図7参照)。
凹部175は、ケース蓋部材113の内表面113c側(図5、下方)に凹む平面視円形状の凹部である。この凹部175は、円筒状をなす凹部側面175f1と、内表面113cに平行に延びる平面をなす凹部底面175f2とにより構成されている。
注液孔170は、電解液117を電池ケース110内に注入するために形成され、ケース蓋部材113の内表面113cと外表面113d(その凹部底面175f2)との間を貫通する形態で、凹部底面175f2の中央に設けられた孔である。この注液孔170は、軸線BX方向に延びる円孔であり、円筒状をなす孔側面170fで構成されており、電池ケース110の内外を連通している。
一方、封止部材180は、外側封止部材181と、これに接合された内側封止部材183とから構成されている。
このうち外側封止部材181は、電池ケース110の材質と同じ材質、具体的には、アルミニウムからなる。この外側封止部材181は、封止部材180の軸線CX方向の内側CC(ケース蓋部材113側、図5及び図7中、下方)に位置する主面である内表面181cと、これに平行で軸線CX方向の外側CD(ケース蓋部材113とは反対側、図5及び図7中、上方)に位置する主面である外表面181dとを有し、凹部175の内径と同じ外径を有する円板状をなす。
この外側封止部材181は、内側封止部材183を電池ケース110の外部から覆いつつ、注液孔170と同軸になる形態で、凹部175内に嵌合して、電池ケース110(そのケース蓋部材113)に固着されている。具体的には、外側封止部材181の外周縁に沿う円環状の周縁部181mが、ケース蓋部材113のうち注液孔170を囲む円環状の孔周囲部113mに、全周にわたり溶接されて、平面視円環状の溶接部181yを形成している。これにより、外側封止部材181の周縁部181mと電池ケース110の孔周囲部113mとが気密に接合されている。
また、内側封止部材183は、その全体がゴム状弾性体、本実施形態1では エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)からなり、内側封止部材183の全体が前述のゴム栓部に相当する。この内側封止部材183は、挿入部184と環状圧接部185とから構成され、これらが一体に繋がった形態を有する。
このうち挿入部184は、径小な頂面184cと径大な底面184dとこれらの間を結ぶ側面184fとを有する円錐台状をなす。このうち頂面184cは、注液孔170の内径よりも径小となっている。一方、底面184dは、頂面184cよりも径大で、かつ、注液孔170の内径よりも径大となっている。
この挿入部184は、その底面184dが外側封止部材181の内表面181cの中央に接合されて、環状圧接部185と共に外側封止部材181と一体化されている。この挿入部184は、外側封止部材181の内表面181cから軸線BX,CX方向の内側BC,CC(図5及び図7中、下方)に延びて、注液孔170内に挿入されている。具体的には、挿入部184は、注液孔170に圧入されており、自身の弾性によって、その側面184fが、注液孔170の孔側面170fと凹部175の凹部底面175f2とのなす角部170faに気密に圧接して、注液孔170を気密に封止(密栓)している。
また、環状圧接部185は、その断面が概略矩形状で、外径が凹部175の内径(凹部底面175f2の外径)よりも小さくされた平面視円環状をなす。この環状圧接部185は、挿入部184の周囲を囲む形態で挿入部184に繋がって挿入部184と一体化されている。この環状圧接部185は、頂面185cと底面185dと外側面185fとを有する。このうち頂面185cは、軸線BX,CX方向の内側BC,CC(図5及び図7中、下方)を向く面である。また、底面185dは、軸線BX,CX方向の外側BD,CD(図5及び図7中、上方)を向く面である。また、外側面185fは、軸線BX,CXの径方向外側を向く面である。
この環状圧接部185は、その底面185dが外側封止部材181の内表面181cに接合されて、挿入部184と共に外側封止部材181と一体化されている。また、この環状圧接部185は、外側封止部材181からの押圧により、全周にわたり厚み方向(図5中、上下方向)に圧縮されている。これにより、環状圧接部185の頂面185cは、凹部175の凹部底面175f2に密着して、環状圧接部185よりも径方向内側に位置する注液孔170を気密に封止している。前述のように、注液孔170は、挿入部184によっても気密に封止されているので、挿入部184と環状圧接部185とでそれぞれシールされている。
また、環状圧接部185の径方向外側、かつ、電池ケース110の外部には、気密に封止された封止空間KCが形成されている。この封止空間KCは、電池ケース110(具体的にはそのケース蓋部材113の一部である凹部側面175f1及び凹部底面175f2)と、外側封止部材181の内表面181cと、内側封止部材183(その環状圧接部185)の外側面185fとの間に形成された円環状の空間である。
なお、凹部側面175f1及び凹部底面175f2のうち、封止空間KCを臨む部位が、前述の第1臨空間部175jに相当する。また、環状圧接部185の外側面185f全体が、封止空間KCを臨む部位であり、前述の第2臨空間部185jに相当する。また、外側封止部材181の内表面181cのうち、封止空間KCを臨む部位が、前述の第3臨空間部181jに相当する。
この封止空間KC内に存在する(封止空間KC内に封入された)気体である空間内気体GS1は、この空間内気体GS1が封止空間KCから電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含んでいる。本実施形態1では、検知可能気体はジエチレングリコールモノブチルエーテルガスであり、空間内気体GS1は、ジエチレングリコールモノブチルエーテルガスと大気とのジエチレングリコールモノブチルエーテル−大気混合気体となっている。なお、後述するように、検知可能気体やこれを含む空間内気体GS1は、適宜変更できる。
また、この封止空間KC内には、検知可能気体であるジエチレングリコールモノブチルエーテルガスを封止空間KCへ供給する気体供給体190が配置されている。本実施形態1では、この気体供給体190は、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含有する塗膜であり、ケース蓋部材113のうち、封止空間KCを臨む第1臨空間部175j上に、平面視円環状に形成されている。
なお、図5中に破線で示すように、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含む塗膜(気体供給体)191を、内側封止部材183のうち、封止空間KCを臨む第2臨空間部185j上に形成してもよい。或いは、図5中に破線で示すように、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含む塗膜(気体供給体)192を、外側封止部材181のうち、封止空間KCを臨む第3臨空間部181j上に形成してもよい。このような塗膜191,192も、封止空間KCにジエチレングリコールモノブチルエーテルガス(検知可能気体)を供給できる。
以上で説明したように、本実施形態1に係る電池100は、自身の内外を連通する注液孔(貫通孔)170を有する電池ケース110と、これに収容された電極体120とを備える。また、この電池100は、ゴム状弾性体からなり、注液孔170を電池ケース110の外部から気密に封止してなるゴム栓部183を有する内側封止部材183と、これを更に外部から覆いつつ、電池ケース110のうち注液孔170を囲む環状の孔周囲部113mに気密かつ環状に固着してなる外側封止部材181とを備える。そして、この電池100は、電池ケース110(そのケース蓋部材113)と内側封止部材183と外側封止部材181との間に形成された気密に封止された空間を、封止空間KCとしたとき、この封止空間KC内に存在する気体である空間内気体GS1は、封止空間KCから電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含む。また、この電池100は、封止空間KCへ検知可能気体を供給する塗膜(気体供給体)190(191,192)を有する。
この電池100では、内側封止部材183が注液孔170を気密に封止すると共に、外側封止部材181がこの内側封止部材183を外部から覆って電池ケース110の孔周囲部113mに気密かつ環状に固着している。従って、注液孔170は、前述のように、内側封止部材183及び外側封止部材181により二重にシールされている。しかし、この電池100では、電池ケース110(そのケース蓋部材113)と内側封止部材183と外側封止部材181との間に形成された封止空間KC内の空間内気体GS1が、封止空間KCから電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体(本実施形態1ではジエチレングリコールモノブチルエーテルガス)を含む。また、この電池100は、この検知可能気体(ジエチレングリコールモノブチルエーテルガス)を封止空間KCに供給する塗膜190(191,192)を有する。
このため、内側封止部材183で注液孔170が気密に封止されているにも拘わらず、外側封止部材181と電池ケース110(その孔周囲部113m)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。即ち、塗膜190(或いは塗膜191,192)から封止空間KCに供給された検知可能気体(本実施形態1ではジエチレングリコールモノブチルエーテルガス)が、封止空間KCから電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、外側封止部材181と電池ケース110(その孔周囲部113m)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。
また、本実施形態1では、電池ケース110(そのケース蓋部材113)のうち、封止空間KCを臨む部位を第1臨空間部175jとし、内側封止部材183のうち、封止空間KCを臨む部位を第2臨空間部185jとし、外側封止部材181のうち、封止空間KCを臨む部位を第3臨空間部181jとしたとき、塗膜(気体供給体)190,191,192は、第1臨空間部175j、前記第2臨空間部185j及び第3臨空間部181jの少なくともいずれかの上に配置されている。このため、塗膜190(或いは塗膜191,192)から発生した検知可能気体(本実施形態1ではジエチレングリコールモノブチルエーテルガス)を、確実に封止空間KC内に供給できる。
次いで、上記電池100の製造方法について説明する。まず、別途形成した帯状の正極板121及び帯状の負極板131を、帯状のセパレータ141を介して互いに重ね(図3参照)、巻き芯を用いて軸線AX周りに捲回する。その後、これを扁平状に圧縮して電極体120を形成する(図2参照)。
また別途、外側封止部材181と内側封止部材183とからなる封止部材180(図7参照)を形成しておく。具体的には、金属板からなる外側封止部材181を射出成形用の金型にセットし、射出成形により挿入部184及び環状圧接部185からなる内側封止部材183を外側封止部材181と一体に成形する。
また、安全弁115及び注液孔170等を形成したケース蓋部材113と、通電端子部材151及びボルト153とを用意し、これらを射出成形用の金型にセットする。そして、射出成形により絶縁部材155を一体的に成形して、ケース蓋部材113に正極端子150及び負極端子160を固設する(図4参照)。
次に、正極端子150と電極体120の正極集電部121mとを接続(溶接)する。また、負極端子160と電極体120の負極集電部131mとを接続(溶接)する。その後、ケース本体部材111及び絶縁フィルム包囲体119を用意し、ケース本体部材111内に絶縁フィルム包囲体119を介して電極体120を収容すると共に、ケース本体部材111の開口111hをケース蓋部材113で塞ぐ。そして、レーザ溶接によりケース本体部材111とケース蓋部材113とを溶接して、電池ケース110を形成する(図1参照)。
次に、この電池ケース110等の気密性を検査する(電池ケース等の気密検査工程)。具体的には、この電池100をチャンバ内に入れて、チャンバ内をヘリウムガスで充満させると共に、ケース蓋部材113の注液孔170に吸引用ノズルを気密に装着して、電池ケース110の内部を減圧する。例えば、電池ケース110の接合部分(ケース本体部材111とケース蓋部材113との溶接部分)や、電池ケース110と正極端子150または負極端子160との固設部分(ケース蓋部材113と絶縁部材155との間や絶縁部材155と通電端子部材151との間)に封止不良がある場合には、電池ケース110外のヘリウムガスが電池ケース110内に侵入する。従って、電池ケース110内に侵入したヘリウムガスを検知することで、ケース本体部材111とケース蓋部材113との間の気密性を検査できる。
次に、この電池100を真空チャンバ内に入れて真空チャンバ内を減圧する。そして、注液用ノズルを注液孔170内に挿入して、注液用ノズルから電池ケース110内に電解液117を注液する。その後、不織布により注液孔170の周囲(孔周囲部113mを含む)を清掃する。電解液117の注入の際、電解液117が注液孔170の周囲に付着するおそれがあるが、この清掃により注液孔170の周囲を清浄状態とすることができる。
次に、供給体形成工程において、電池ケース110(そのケース蓋部材113)のうち、封止空間KCを臨む第1臨空間部175j上に、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含有する油性塗料を、平面視円環状に塗布し、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含む塗膜(気体供給体190)を形成する。なお、この塗膜190は、次述する第1封止工程後も塗膜190内にジエチレングリコールモノブチルエーテルが残るように(第1封止工程を終えるまでに塗膜190内のジエチレングリコールモノブチルエーテルが全て蒸発することがないように)、十分な膜厚とする。
なお、前述の塗膜(気体供給体)191を形成する場合には、内側封止部材183のうち、封止空間KCを臨む第2臨空間部185j上に、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含有する塗料を塗布する。また、前述の塗膜(気体供給体)192を形成する場合には、外側封止部材181のうち、封止空間KCを臨む第3臨空間部181j上に、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含有する塗料を塗布するとよい。
次に、供給体形成工程の後、速やかに(例えば5秒以内に)、この減圧下において第1封止工程を行う。即ち、電池ケース110(そのケース蓋部材113)の注液孔170を、電池ケース110の外部から内側封止部材183で塞いで、注液孔170を気密に封止する(図8参照)。具体的には、封止部材180のうち内側封止部材183の挿入部184を、注液孔170に電池ケース110の外部から(注液孔170の軸線BX方向の外側BDから)圧入する。そして、挿入部184の側面184fを注液孔170の角部170faに圧接させて、挿入部184で注液孔170を気密に封止(密栓)する。その際、挿入部184は位置決めガイドとしての役割も果たすので、注液孔170に対する封止部材180の位置決めを精度良く行うことができる。
第1封止後は、真空チャンバ内を大気圧に戻して、真空チャンバからこの電池100を取り出す。電池ケース110は、第1封止工程で内側封止部材183により気密に封止されているので、電池100を大気圧下に戻しても、電池ケース110内はその減圧状態を保っている。
ところで、注液孔170が封止されていない場合には、電池ケース110内に収容された電解液117が、電池外部に漏れ出たり、電池ケース110の孔周囲部113mに付着するおそれがある。しかし、本実施形態1では、前述の第1封止工程において内側封止部材183(その挿入部184)で注液孔170を気密に封止している。従って、電解液117が電池外部に漏れ出るのを確実に防止できる。また、次述する第2封止工程も、電池ケース110内を減圧状態に保ったまま、大気圧下で行うことができる。
なお、本実施形態1では、前述のように、供給体形成工程を第1封止工程の前に行っているが、供給体形成工程は、第1封止工程の後、第2封止工程の前に行うこともできる。即ち、第1封止工程後、真空チャンバ内を大気圧に戻した後に、外側封止部材181の周縁部181mと、ケース蓋部材113の孔周囲部113mとの隙間から、例えば注射器等を用いて、ケース蓋部材113の第1臨空間部175j上に、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含有する油性塗料を塗布してもよい。
次に、この大気圧下において第2封止工程を行う。内側封止部材183を電池ケース110の外部から覆いつつ、外側封止部材181を電池ケース110(そのケース蓋部材113)の孔周囲部113mに気密かつ環状に固着し、前述の封止空間KCを形成する。具体的には、封止部材180のうち、内側封止部材183を外部から覆う外側封止部材181を、軸線BX,CX方向の内側BC,DCに押圧して、内側封止部材183の環状圧接部185を凹部175の凹部底面175f2に圧接させる。これと共に、外側封止部材181を凹部175内に収容して、外側封止部材181の外表面181dを、ケース蓋部材113の外表面113dと面一にする。この状態で、レーザ溶接を行い、外側封止部材181の周縁部181mと電池ケース110の孔周囲部113mとを全周にわたって溶接して平面視円環状の溶接部181yを形成する。
これにより、環状圧接部185(その頂面185c)が凹部底面170f2に密着するので、環状圧接部185よりも径方向内側に位置する注液孔170は気密に封止される。前述のように、注液孔170は、挿入部184によっても気密に封止されているので、挿入部184と環状圧接部185とでそれぞれシールされる。また、溶接により、外側封止部材181の周縁部181mと電池ケース110の孔周囲部113mとの間も、気密に封止され、封止空間KCが形成される。
また、封止空間KC内には、供給体形成工程で塗布形成された塗膜190(或いは塗膜191,192)が存在するので、この塗膜190(191,192)中に含まれるジエチレングリコールモノブチルエーテルが気化したジエチレングリコールモノブチルエーテルガスが、空間内気体GS1に含まれる。従って、空間内気体GS1は、ジエチレングリコールモノブチルエーテルガスと大気との混合気体となる。特に、本実施形態1では、溶接より第2封止工程を行っているので、溶接時に発生する熱により、塗膜190,191,192中に含まれるジエチレングリコールモノブチルエーテルが気化し易い。従って、空間内気体GS1には、この第2封止工程を終えた時点で、既に十分多くのジエチレングリコールモノブチルエーテルガスが含まれる。
次に、コンディショニング工程において、この電池100の初期充電を行う。その際、電池ケース110内には、水素などの気体が発生する。
次に、この電池100について気密検査工程を行う。即ち、検知可能気体が封止空間KCから電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、封止部材180のうち外側封止部材181の周縁部181mと電池ケース110(そのケース蓋部材113)の孔周囲部113mとの間の気密性を検査する。
この気密検査工程は、電池100を真空チャンバ内に置いて、真空チャンバ内を減圧する。そして、封止部材180の近傍に、検知可能気体であるジエチレングリコールモノブチルエーテルガスを大気中の気体成分と区別して検知可能な炭化水素ガス検知器(例えば、HORIBA製:APHA−370)を設置して、所定時間、ジエチレングリコールモノブチルエーテルガスを検知することにより行う。
前述のように、封止空間KC内には、ジエチレングリコールモノブチルエーテルガスを含む空間内気体GS1が封入されている。このため、外側封止部材181の周縁部181mと電池ケース110の孔周囲部113mとの間に封止不良が生じている場合には、このジエチレングリコールモノブチルエーテルガスが、封止不良のある外側封止部材181の周縁部181mと電池ケース110の孔周囲部113mとの間を通じて、電池ケース110の外部に漏れ出る。従って、ガス検出器によりジエチレングリコールモノブチルエーテルガスを検知できれば、外側封止部材181の周縁部181mと電池ケース110の孔周囲部113mとの間に封止不良が生じていることが判る。そこで、この封止不良のある電池を排除し、封止不良のない良品の電池100のみを選別する。かくして、電池100が完成する。
以上で説明したように、本実施形態1に係る電池100の製造方法は、電池ケース110の注液孔170(貫通孔)を、電池ケース110の外部から内側封止部材(ゴム栓部)183で塞いで、注液孔170を気密に封止する第1封止工程を備える。また、電池100の製造方法は、第1封止工程の後、内側封止部材183を外部から覆いつつ、外側封止部材181を電池ケース110(そのケース蓋部材113)の孔周囲部113mに気密かつ環状に固着し、封止空間KCを形成する第2封止工程を備える。また、電池100の製造方法は、少なくとも第2封止工程よりも前に、電池ケース110(そのケース蓋部材113)のうち、封止空間KCを臨む部位である第1臨空間部175j、内側封止部材183のうち、封止空間KCを臨む部位である第2臨空間部185j、及び、外側封止部材181のうち、封止空間KCを臨む部位である第3臨空間部181jの少なくともいずれかの上に、塗膜(気体供給体)190,191,192を配置する供給体配置工程を備える。
このように第1封止工程では、内側封止部材183で注液孔170を気密に封止するので、その後、第2封止工程までの間に、電池ケース110内に収容された電解液117が注液孔170を通じて電池ケース110の外部(孔周囲部113m等)に漏れ出るのを防止できる。従って、第2封止工程の際に、注液孔170から漏れ出た電解液117が外側封止部材181と電池ケース110の孔周囲部113mとの間に入り込んで、封止不良が生じるのを防止でき、外側封止部材181と孔周囲部113mとを確実に固着できる。
また、供給体配置工程において、封止空間KCに臨む部位である第1臨空間部175j、第2臨空間部185j及び第3臨空間部181jの少なくともいずれかの上に、塗膜190,191,192を配置する。そして、第2封止工程において、外側封止部材181を電池ケース110に固着して封止空間KCを形成する。このようにすることで、封止空間KC内に容易に塗膜190(或いは塗膜191,192)を配置でき、この塗膜190(191,192)から発生する検知可能気体(本実施形態1ではジエチレングリコールモノブチルエーテルガス)を封止空間KC内に供給できる。
従って、この第2封止工程後の電池100では、内側封止部材181で注液孔170が気密に封止されているにも拘わらず、外側封止部材183と電池ケース110(その孔周囲部113m)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。即ち、塗膜190(191,192)から封止空間KCに供給された検知可能気体であるジエチレングリコールモノブチルエーテルガスが、封止空間KCから電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、外側封止部材181と電池ケース110(その孔周囲部113m)との間の気密性を容易かつ確実に検査できる。
更に、本実施形態1では、第2封止工程の後、検知可能気体が封止空間KCから電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、外側封止部材181と電池ケース110の孔周囲部113mとの間の気密性を検査する気密検査工程を備える。このため、外側封止部材181と電池ケース110の孔周囲部113mとの間に封止不良が生じている電池を確実に排除できる。従って、外側封止部材181と電池ケース110との間の気密性を容易かつ確実に検査した電池100を製造できる。
また、本実施形態1では、第1封止工程は、減圧下で行い、第2封止工程は、大気圧下で行う。第1封止工程を減圧下で行うことで、この第1封止後の電池ケース110内を減圧状態(負圧)にすることができる。このため、第2封止工程後に行うコンディショニング工程(初期充電工程)の際やその後の使用において、電池ケース110内に気体が発生しても、電池ケース110の内圧が早期に高くなるのを防止できる。一方、溶接等を行う第2封止工程は、大気圧下で行うので、減圧下で行う場合に比して、第2封止工程を容易に行うことができる。
(実施形態2)
次いで、第2の実施の形態について説明する。本実施形態2に係るリチウムイオン二次電池(電池)200では、封止部材280及び気体供給体290が(図9及び図10参照)、実施形態1に係る電池100の封止部材180及び気体供給体190,191,192と異なる。また、これに伴って、電池200の製造方法も、実施形態1に係る電池100の製造方法と異なる。それ以外は、実施形態1と同様であるので、実施形態1と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本実施形態2に係る封止部材280は、上記実施形態1で説明した外側封止部材181と内側封止部材183とを有するが、これらの間には、これらを互いに接着する接着層(気体供給体)290が介在している。具体的には、この接着層290は、外側封止部材181の内表面181cの全面にベタ状に形成されている。このため、この接着層290は、外側封止部材181のうち、封止空間KCを臨む部位である第3臨空間部181j上にも存在する。また、この接着層290は、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含んでいるので、接着層290からジエチレングリコールモノブチルエーテルガスが発生する。従って、この接着層290は、外側封止部材181と内側封止部材183とを接着するだけでなく、検知可能気体であるジエチレングリコールモノブチルエーテルガスを封止空間KC内に供給する気体供給体としても機能する。
この封止部材280は、例えば次のようにして形成する。金属板からなる外側封止部材181と、ゴム状弾性体からなる内側封止部材193とを、それぞれ別々に形成する。そして、外側封止部材181の内表面181cの全面に、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを含有する接着剤を塗布し、この接着剤を介して、外側封止部材181の内表面181cに内側封止部材183を重ねる(挿入部184の底面184d及び環状圧接部185の底面185dを重ねる)。その後、塗布した接着剤を乾燥させて、接着層290を形成すればよい。
なお、乾燥後の接着層290に十分な量のジエチレングリコールモノブチルエーテルが残るように、接着層290の厚み及び乾燥条件等を調整しておく。また、本実施形態2では、この接着層290を形成する工程が、前述の供給体形成工程にも相当する。
本実施形態2に係る電池200も、内側封止部材183で注液孔170が気密に封止されているにも拘わらず、外側封止部材181と電池ケース110の孔周囲部113mとの間の気密性を容易かつ確実に検査できる。即ち、接着層290から封止空間KCに供給された検知可能気体(本実施形態2ではジエチレングリコールモノブチルエーテルガス)が、封止空間KCから電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、外側封止部材181と電池ケース110の孔周囲部113mとの間の気密性を容易かつ確実に検査できる。その他、実施形態1の電池100及びその製造方法と同様な部分は、実施形態1と同様な作用効果を奏する。
(実施形態3)
次いで、第3の実施の形態について説明する。本実施形態3に係るリチウムイオン二次電池(電池)300では、封止部材380、気体供給体384及び空間内気体GS3(図11参照)、実施形態1,2に係る電池100,200の封止部材180,280、気体供給体190,191,192,290及び空間内気体GS1と異なる。また、これに伴って、電池300の製造方法も、実施形態1,2に係る電池100,200の製造方法と異なる。それ以外は、実施形態1または2と同様であるので、実施形態1または2と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本実施形態3に係る封止部材380は、外側封止部材181と内側封止部材383とからなる。このうち外側封止部材181は、実施形態1に係る外側封止部材181と同様である。また、内側封止部材383は、実施形態1に係る内側封止部材183と同様な形状を有する。即ち、この内側封止部材383も、径小な頂面384c、径大な底面384d、及びこれらを結ぶ側面384fを有する円錐台状の挿入部384の周囲に、頂面385c、底面385d及び外側面385fを有する環状圧接部385が、一体に繋がったものである。
但し、本実施形態3に係る内側封止部材(ゴム栓部)383は、ステアリン酸を含んだゴム状弾性体からなる。このため、内側封止部材383からステアリン酸ガスが発生し、このステアリン酸ガスが封止空間KC内に供給される。より詳細には、内側封止部材383の環状圧接部385のうち、封止空間KCを臨む部位である第2臨空間部385jから発生したステアリン酸ガスが、封止空間KC内に供給される。従って、本実施液体3に係る空間内気体GS3は、検知可能気体であるステアリン酸ガスと大気とのステアリン酸−大気混合気体となっている。このように、本実施形態3では、内側封止部材383の第2臨空間部385j自身が、気体供給体としても機能する。
この封止部材380は、例えば次のようにして形成する。金属板からなる外側封止部材181を射出成形用の金型にセットする。そして、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)とステアリン酸とを混ぜ、これを射出成形して、内側封止部材383を外側封止部材181と一体に成形すればよい。なお、本実施形態3では、この内側封止部材383を形成する工程が、前述の供給体形成工程にも相当する。
本実施形態3に係る電池300も、内側封止部材383で注液孔170が気密に封止されているにも拘わらず、外側封止部材181と電池ケース110の孔周囲部113mとの間の気密性を容易かつ確実に検査できる。即ち、内側封止部材383の第2臨空間部(気体供給体)385jから、封止空間KCに供給された検知可能気体(本実施形態3ではステアリン酸ガス)が、封止空間KCから電池外部に漏れ出るか否かを検査する。これにより、外側封止部材181と電池ケース110の孔周囲部113mとの間の気密性を容易かつ確実に検査できる。
また、本実施形態3では、内側封止部材(ゴム栓部)383のうち、少なくとも、封止空間KCに臨む部位である第2臨空間部(臨空間部)385j自身が、気体供給体を兼ねる。このため、例えば実施形態1,2のように気体供給体を別途形成する必要がなく、しかも、内側封止部材(ゴム栓部)383の第2臨空間部385jから発生した検知可能気体(本実施形態3ではステアリン酸ガス)を、確実に封止空間KCに供給できる。その他、実施形態1または2の電池100,200及びその製造方法と同様な部分は、実施形態1または2と同様な作用効果を奏する。
(実施形態4)
次いで、第4の実施の形態について説明する。本実施形態4に係るハイブリッド自動車(車両)700(以下、単に自動車700とも言う)は、実施形態1に係る電池100を搭載し、この電池100に蓄えた電気エネルギを、駆動源の駆動エネルギの全部または一部として使用するものである(図12参照)。
この自動車700は、電池100を複数組み合わせた組電池710を搭載し、エンジン740、フロントモータ720及びリアモータ730を併用して駆動するハイブリッド自動車である。具体的には、この自動車700は、その車体790に、エンジン740と、フロントモータ720及びリアモータ730と、組電池710(電池100)と、ケーブル750と、インバータ760とを搭載する。そして、この自動車700は、組電池710(電池100)に蓄えられた電気エネルギを用いて、フロントモータ720及びリアモータ730を駆動できるように構成されている。
前述したように、電池100は、長期間にわたり封止部材180の外側封止部材181で注液孔170を気密に封止できるので、この自動車700の耐久性を高くできる。なお、実施形態1に係る電池100に代えて、実施形態2または3に係る電池200,300を搭載してもよい。
(実施形態5)
次いで、第5の実施の形態について説明する。本実施形態5のハンマードリル800は、実施形態1に係る電池100を搭載した電池使用機器である(図13参照)。このハンマードリル800は、本体820の底部821に、電池100を含むバッテリパック810が収容されており、このバッテリパック810を、ドリルを駆動するためのエネルギー源として利用している。
前述したように、電池100は、長期間にわたり封止部材180の外側封止部材181で注液孔170を気密に封止できるので、このハンマードリル800の耐久性を高くできる。なお、実施形態1に係る電池100に代えて、実施形態2または3に係る電池200,300を搭載してもよい。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態1〜5に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態1〜3では、電池ケースの内外を連通する「貫通孔」として、電解液117を注入するための注液孔170を例示したが、貫通孔は注液孔に限られない。貫通孔としては、例えば、電池ケース内の気体を抜くための通気孔などが挙げられる。また、実施形態1〜3では、「貫通孔」を、電池ケース110のうちケース蓋部材113に設けたが、貫通孔の形成位置はこれに限られない。貫通孔は、例えば、ケース本体部材111の側面や底面に設けてもよい。また、実施形態1〜3では、「貫通孔」の形態を円孔としたが、貫通孔の形態も適宜変更できる。
また、実施形態1〜3では、「電極体」として、各々帯状をなす正極板121及び負極板131をセパレータ141を介して互いに重ねて捲回してなる捲回型の電極体120を例示したが、電極体の形態はこれに限られない。例えば、電極体を、各々所定形状(例えば矩形状など)をなす正極板及び負極板をセパレータを介して交互に複数積層してなる積層型としてもよい。
また、実施形態1〜3では、「内側封止部材」として、その全体がゴム栓部とされた内側封止部材183,383を例示したが、内側封止部材の形態はこれに限られない。例えば、内側封止部材を、円錐台状等のゴム栓部に、これを外部から覆う板状等の被覆部材が接合された形態とすることもできる。このように内側封止部材がゴム栓部以外の部位を有する場合、ゴム栓部以外の部位は、金属など、ゴム状弾性体をなす材質以外の材質で形成することができる。
また、実施形態1〜3では、「ゴム栓部」として、円錐台状の挿入部184,384と円環状の環状圧接部185,385とが一体に繋がったゴム栓部(内側封止部材)183,383を例示したが、ゴム栓部の形態はこれに限定されない。例えば、ゴム栓部を、実施形態1〜3で示したような円錐台状の挿入部のみからなる形態とすることができる。このように挿入部のみからなるゴム栓部でも、自身の弾性によって、貫通孔を電池ケースの外部から気密に封止できる。
また、実施形態1〜3では、「ゴム栓部」として、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)を有するゴム栓部(内側封止部材)183,383を例示したが、ゴム栓部をなすゴム状弾性体の材質はこれに限られない。ゴム状弾性体の材質として、例えば、アクリルゴム(ACM)、ニトリルゴム(NBR)、イソプレンゴム(IR)、ウレタンゴム(U)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、エピクロルヒドリンゴム(CO,ECO)、クロロプレンゴム(CR)、シリコーンゴム(Q)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、フッ素ゴム(FKM)、ブチルゴム(IIR)などが挙げられる。
また、実施形態1〜3では、「外側封止部材」として、金属(具体的にアルミニウム)からなる円板状の外側封止部材181を例示したが、外側封止部材の材質や形状は、適宜変更できる。
また、実施形態1〜3では、電池ケース110に設けた凹部175に、外側封止部材181を嵌合させた状態で、外側封止部材181を電池ケース110に固着しているが、この形態に限られない。例えば、外側封止部材の径を外側封止部材181よりも更に大きくして、外側封止部材の周縁部を、凹部175の周囲に電池ケース110の外部から当接させ、この状態で外側封止部材を電池ケース110に固着してもよい。
また、実施形態1〜3では、溶接により、外側封止部材181を電池ケース110の孔周囲部113mに固着したが、固着方法はこれに限られない。例えば、ロウ材やハンダ、接着剤等を用いて、或いは、加締めや巻き締め等により、外側封止部材を電池ケースの孔周囲部に固着してもよい。
また、「検知可能気体」として、実施形態1,2ではジエチレングリコールモノブチルエーテルガス、実施形態3ではステアリン酸ガスを例示したが、前述のように、検知可能気体はこれらに限られない。
また、「気体供給体」として、実施形態1では、検知可能気体を供給する塗膜190,191,192を例示し、実施形態2では、検知可能気体を供給する接着層290を例示し、実施形態3では、検知可能気体を供給する内側封止部材(ゴム栓部)383の第2臨空間部(臨空間部)385jを例示したが、気体供給体はこれらに限られない。気体供給体としては、例えば、ガス化して検知可能気体となる物質やこれを内包したマイクロカプセルを含むゲルや、検知可能気体自身を、或いはガス化して検知可能気体となる物質(液体または固体)を内包したマイクロカプセル、ガス化して検知可能気体となる物質(液体)を含浸させたスポンジなどが挙げられる。
また、実施形態4では、本発明に係る電池100,200,300を搭載する車両として、ハイブリッド自動車700を例示したが、これに限られない。本発明に係る電池を搭載する車両としては、例えば、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータなどが挙げられる。
また、実施形態5では、本発明に係る電池100,200,300を搭載する電池使用機器して、ハンマードリル800を例示したが、これに限られない。本発明に係る電池を搭載する電池使用機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。
100,200,300 リチウムイオン二次電池(電池)
110 電池ケース
111 ケース本体部材
113 ケース蓋部材
113c 内表面
113d 外表面
113m 孔周囲部
117 電解液
120 電極体
150 正極端子
160 負極端子
170 注液孔(貫通孔)
175 凹部
175j 第1臨空間部
180,280,380 封止部材
181 外側封止部材
181j 第3臨空間部
181m 周縁部
181y 溶接部
183,383 内側封止部材(ゴム栓部)
184,384 挿入部
185,385 環状圧接部
185j 第2臨空間部
385j 第2臨空間部(気体供給体)
190,191,192 塗膜(気体供給体)
290 接着層(気体供給体)
700 ハイブリッド自動車(車両)
710 組電池
800 ハンマードリル(電池使用機器)
810 バッテリパック
GS1,GS3 空間内気体
KC 封止空間

Claims (5)

  1. 自身の内外を連通する貫通孔を有する電池ケースと、
    前記電池ケース内に収容された電極体と、
    ゴム状弾性体からなり、前記貫通孔を前記電池ケースの外部から気密に封止してなるゴム栓部を有する内側封止部材と、
    前記内側封止部材を前記外部から覆いつつ、前記電池ケースのうち前記貫通孔を囲む環状の孔周囲部に気密かつ環状に固着してなる外側封止部材と、を備え、
    前記電池ケースと前記内側封止部材と前記外側封止部材との間に形成された気密に封止された空間を、封止空間としたとき、
    前記封止空間内に存在する気体である空間内気体は、
    前記封止空間から電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含み、
    前記封止空間へ前記検知可能気体を供給する気体供給体を有し、
    前記電池ケースのうち、前記封止空間を臨む部位を、第1臨空間部とし、
    前記内側封止部材のうち、前記封止空間を臨む部位を、第2臨空間部とし、
    前記外側封止部材のうち、前記封止空間を臨む部位を、第3臨空間部としたとき、
    前記気体供給体は、
    前記第1臨空間部、前記第2臨空間部、及び、前記第3臨空間部の少なくともいずれかの上に配置されてなる
    電池。
  2. 自身の内外を連通する貫通孔を有する電池ケースと、
    前記電池ケース内に収容された電極体と、
    ゴム状弾性体からなり、前記貫通孔を前記電池ケースの外部から気密に封止してなるゴム栓部を有する内側封止部材と、
    前記内側封止部材を前記外部から覆いつつ、前記電池ケースのうち前記貫通孔を囲む環状の孔周囲部に気密かつ環状に固着してなる外側封止部材と、を備え、
    前記電池ケースと前記内側封止部材と前記外側封止部材との間に形成された気密に封止された空間を、封止空間としたとき、
    前記封止空間内に存在する気体である空間内気体は、
    前記封止空間から電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含み、
    前記封止空間へ前記検知可能気体を供給する気体供給体を有し、
    前記内側封止部材の前記ゴム栓部のうち、少なくとも、前記封止空間に臨む部位である臨空間部自身が、前記気体供給体を兼ねる
    電池。
  3. 自身の内外を連通する貫通孔を有する電池ケースと、
    前記電池ケース内に収容された電極体と、
    ゴム状弾性体からなり、前記貫通孔を前記電池ケースの外部から気密に封止してなるゴム栓部を有する内側封止部材と、
    前記内側封止部材を前記外部から覆いつつ、前記電池ケースのうち前記貫通孔を囲む環状の孔周囲部に気密かつ環状に固着してなる外側封止部材と、を備え、
    前記電池ケースと前記内側封止部材と前記外側封止部材との間に形成された気密に封止された空間を、封止空間としたとき、
    前記封止空間内に存在する気体である空間内気体は、
    前記封止空間から電池外部に漏出したときに、大気中の気体成分と区別して検知可能な検知可能気体を含み、
    前記封止空間へ前記検知可能気体を供給する気体供給体を有する
    電池の製造方法であって、
    前記電池ケースの前記貫通孔を、前記外部から前記内側封止部材の前記ゴム栓部で塞いで、前記貫通孔を気密に封止する第1封止工程と、
    前記第1封止工程の後、前記内側封止部材を前記外部から覆いつつ、前記外側封止部材を前記電池ケースの前記孔周囲部に気密かつ環状に固着し、前記封止空間を形成する第2封止工程と、
    少なくとも前記第2封止工程よりも前に、前記電池ケースのうち、前記封止空間を臨む部位である第1臨空間部、前記内側封止部材のうち、前記封止空間を臨む部位である第2臨空間部、及び、前記外側封止部材のうち、前記封止空間を臨む部位である第3臨空間部の少なくともいずれかの上に、前記気体供給体を配置する供給体配置工程、または、
    前記第1封止工程よりも前に、前記内側封止部材の前記ゴム栓部のうち、少なくとも、前記封止空間に臨む部位である臨空間部自身を前記気体供給体とする供給体形成工程と、を備える
    電池の製造方法。
  4. 請求項3に記載の電池の製造方法であって、
    前記第2封止工程の後、前記検知可能気体が前記封止空間から電池外部に漏れ出るか否かを検査することにより、前記外側封止部材と前記電池ケースの前記孔周囲部との間の気密性を検査する気密検査工程を更に備える
    電池の製造方法。
  5. 請求項3または請求項4に記載の電池の製造方法であって、
    前記第1封止工程は、減圧下で行い、
    前記第2封止工程は、大気圧下で行う
    電池の製造方法。
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