二次電池的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及進行向電池殼體內注入電解液的工序的二次電池的制造方法。
【背景技術】
[0002]—直以來，在鋰離子二次電池等二次電池的制造工序中，將卷繞正極、負極和隔板而成的卷繞體以橫置的姿勢收納于外裝體。
[0003]并且，在二次電池的制造工序中，向外裝體內注入電解液后將電池容器密封，使電解液浸滲卷繞體。
[0004]專利文獻I所公開的技術，將殼體(電池殼體)的開口部堵塞而對殼體內減壓，并向減壓了的殼體注入電解液。
[0005]專利文獻I所公開的技術，一邊注入電解液(或與電解液的注入同時地)，一邊使殼體內的壓力上升至高于大氣壓的壓力，使電解液浸滲卷繞體。
[0006]電解液在剛注入后通過毛細管現象浸滲卷繞體的軸向兩端部。由此，在卷繞體的內側形成密閉空間。
[0007]如專利文獻I所公開的技術那樣，在一邊注入電解液一邊使殼體內的壓力上升的情況下，如圖20所示，加壓了的殼體內的空氣有可能將浸滲于卷繞體的軸向兩端部的電解液擠開，從而使空氣侵入卷繞體內(參照圖20所示的箭頭)。
[0008]S卩，該情況下，在空氣的侵入路徑和卷繞體的軸向中央部等有可能殘留空氣。
[0009]如上所述，專利文獻I所公開的技術，有可能無法有效地使電解液浸滲卷繞體。
[0010]在先技術文獻
[0011 ] 專利文獻I:日本特開平9-102443號公報
【發明內容】
[0012]本發明是鑒于以上狀況而完成的，提供一種能夠有效地使電解液浸滲卷繞體的二次電池的制造方法。
[0013]作為本申請發明的第一技術方案的二次電池的制造方法，進行以下工序:對電池殼體內減壓的工序；向減壓了的所述電池殼體內注入電解液的工序;使所述電解液從卷繞體的軸向兩端部浸滲所述卷繞體的工序;浸滲所述電解液后，為了減少卷繞體外部空間與卷繞體內部空間的差壓，增大所述卷繞體的軸向兩端部的所述電解液的浸滲量，并且通過浸滲的所述電解液，將卷繞體內部空間和卷繞體外部空間氣密化的工序，所述卷繞體外部空間是所述電池殼體與所述卷繞體之間的空間，所述卷繞體內部空間是所述卷繞體的內部空間；以及對差壓減少了的所述卷繞體外部空間加壓的工序。
[0014]作為本申請發明的第二技術方案的二次電池的制造方法，還進行在注入所述電解液后，將已注液的所述電池殼體密封的工序。
[0015]作為本申請發明的第三技術方案的二次電池的制造方法，在所述氣密化的工序中，等待直到所述卷繞體外部空間與所述卷繞體的內部空間的壓力平衡為止。
[0016]作為本申請發明的第四技術方案的二次電池的制造方法，在對所述卷繞體外部空間加壓的工序中，將所述電池殼體向大氣開放。
[0017]作為本申請發明的第五技術方案的二次電池的制造方法，在對所述卷繞體外部空間加壓的工序中，從外側對所述電池殼體加壓。
[0018]作為本申請發明的第六技術方案的二次電池的制造方法，在對所述電池殼體內減壓的工序之前，進行使所述電池殼體向外側膨脹的工序，在對所述卷繞體外部空間加壓的工序中，對向外側膨脹了的所述電池殼體加壓，將所述電池殼體向與所述膨脹方向相反側壓縮。
[0019]作為本申請發明的第七技術方案的二次電池的制造方法，在對所述卷繞體外部空間加壓的工序中，壓縮所述電池殼體而將所述卷繞體外部空間加壓到大氣壓以上的壓力。
[0020]作為本申請發明的第八技術方案的二次電池的制造方法，具備以下工序:在電池殼體中收納有電極體的狀態下將所述電池殼體的內部抽真空的抽真空工序；向所述電池殼體注入電解液的注液工序;和將所述電池殼體封口的封口工序，所述二次電池的制造方法還具備以下工序:在所述抽真空工序中，使所述電極體的內部負壓化，在使所述電極體的內部負壓化了的狀態下，將所述電極體的內部相對于所述電極體的外部氣密化的氣密化工序;和在所述電極體的內部相對于所述電極體的外部被氣密化了的狀態下，將所述電池殼體內向大氣開放的大氣開放工序，在所述電極體的內部相對于所述電極體的外部氣密化、且將所述電池殼體內向大氣開放的狀態下，進行所述封口工序。
[0021]作為本申請發明的第八技術方案的二次電池的制造方法，所述氣密化工序是通過使所述電解液浸滲所述電極體的端部而進行的。
[0022]作為本申請發明的第九技術方案的二次電池的制造方法，所述氣密化工序是通過利用毛細管現象使所述電解液浸滲所述電極體的端部而進行的。
[0023]本發明發揮能夠有效地使電解液浸滲卷繞體這一效果。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示電池的整體結構的說明圖。
[0025]圖2是表示制造卷繞體的狀態的說明圖。(a)是表示將正極、負極和隔板卷繞的狀態的圖。(b)是表示對卷繞體實施乳制加工的狀態的圖。
[0026]圖3是表示第一實施方式的從減壓工序到密封工序的狀態的說明圖。
[0027I圖4是表示注液單元的說明圖。
[0028]圖5是表示使注液單元工作的狀態的說明圖。(a)是表示減壓工序時的狀態的圖。(b)是表示注液工序時的狀態的圖。
[0029]圖6是表示注液工序時的電解液的浸滲程度的說明圖。(a)是截面圖。(b)是卷繞體的立體圖。
[0030]圖7是表示第一實施方式的從等待工序到初始充電工序的狀態的說明圖。
[0031 ]圖8是表示等待工序時的電解液的浸滲程度的說明圖。(a)是截面圖。(b)是卷繞體的立體圖。
[0032]圖9是表示利用卷繞體外部空間與卷繞體內部空間的差壓而使電解液浸滲卷繞體時的、卷繞體外部空間與卷繞體內部空間的壓力變動的圖。
[0033]圖10是表示等待工序時和加壓工序時的卷繞體外部空間的壓力變動的說明圖。
[0034]圖11是表示加壓工序時的電解液的浸滲程度的說明圖。(a)是截面圖。(b)是卷繞體的立體圖。
[0035]圖12是表示確認電解液的浸滲程度的狀態的說明圖。(a)是表示確認電解液浸滲卷繞體的部分的狀態的圖。(b)是表示確認電解液未浸滲卷繞體的部分的狀態的圖。
[0036]圖13是表示對第一實施方式和第一比較例?第三比較例進行評價的結果的圖。
[0037]圖14是表示對第一實施方式、第四比較例和第五比較例進行評價的結果的圖。
[0038]圖15是表示第二實施方式的使外裝體膨脹后直到外裝體回到大氣壓的狀態的說明圖。
[0039]圖16是表示使外裝體膨脹的狀態的說明圖。(a)是表示使外裝體膨脹過程中的外裝體的狀態的圖。(b)是表示膨脹后的外裝體的狀態的圖。
[0040]圖17是表示第二實施方式的從最終密封工序到初始充電工序的狀態的說明圖。
[0041]圖18是表示第一實施方式和第二實施方式的等待工序時和加壓工序時的卷繞體外部空間的壓力變動的說明圖。
[0042]圖19是表示在初始充電工序時對外裝體加壓的狀態的說明圖。
[0043]圖20是表示現有技術中的電解液的浸滲程度的說明圖。
[0044]圖21是表示本發明的第三實施方式涉及的二次電池的制造方法的適用對象即二次電池的整體結構的示意圖。(a)是截面圖。(b)是卷繞體的立體圖。(C)是外裝體的立體圖。
[0045]圖22是表示二次電池的端部的結構的部分示意圖。
[0046]圖23是表示本發明的第三實施方式涉及的二次電池的制造方法的流程圖。
[0047]圖24是表示本發明的第三實施方式涉及的二次電池的制造方法的各工序中的二次電池的狀態的示意圖。
[0048]圖25是表示密封部的形成狀況的示意圖。
[0049]圖26是表示促進電解液對電極體的浸滲的第一方法的示意圖。
[0050]圖27是表示促進電解液對電極體的浸滲的第二方法的示意圖。
[0051 ]圖28是表示促進電解液對電極體的浸滲的第三方法的示意圖。
[0052]圖29是表示確認了本發明的第三實施方式涉及的二次電池的制造方法的應用效果的結果的圖。
【具體實施方式】
[0053]以下，對第一實施方式的密閉型電池的制造方法(以下簡稱為“制造方法”)進行說明。
[0054]首先，對本發明涉及的二次電池的實施方式即電池的概略構成進行說明。
[0055]第一實施方式的電池10是密閉型的鋰離子二次電池。再者，本發明適用對象并不限定于鋰離子二次電池，也可以適用于鎳氫二次電池等其它二次電池。
[0056]如圖1所示，電池10具備發電元件20、外裝體30、蓋40和外部端子50、50。
[0057]發電元件20是使電解液E浸滲于將正極101、負極102和隔板103卷繞而成的卷繞體100中的元件(參照圖2和圖3)。在電池10的充放電時，通過在發電元件20內發生化學反應(嚴格地講，在正極101與負極102之間發生離子經由電解液E的移動)而產生電流的流動。
[0058]作為電池容器的外裝體30，是圖1中的以左右方向為長度方向的俯視呈大致矩形而形成的角柱形罐。外裝體30具有收納部31和蓋部32。
[0059]收納部31是下面和側面密閉、且上面開口的有底角筒狀的部件，在內部收納發電元件20。
[0060]蓋部32是具有與收納部31的開口面相對應的形狀的平板狀的部件，其在將收納部31的開口面堵塞的狀態下與收納部31接合。在蓋部32上，如后所述，在外部端子50、50插通的部位之間，形成用于注入電解液E的注液孔33。
[0061]注液孔33是將蓋部32的板面貫穿的孔、即形成于外裝體30的上表面的孔。注液孔33是在蓋部32的外側和內側內徑尺寸不同的俯視為大致圓形的孔。注液孔33形成為上側(外側)的內徑比下側(內側)的內徑大，在上下中間部形成段差部。
[0062]所述段差部，在電池10的制造工序中焊接俯視為大致圓形的薄膜120。薄膜120在電池1的制造工序中被刺穿。因此，在表示完成了的電池10的圖1中，薄膜120為被刺穿的狀
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[0063]蓋40是將注液孔33密封的蓋體。蓋40的下表面形成為從外側覆蓋薄膜120的形狀。蓋40的外徑成為與注液孔33的上側的內徑大致相同的尺寸。
[0064]蓋40載置于注液孔33的所述段差部，通過外周緣部被激光焊接而與蓋部32接合。
[0065]外部端子50、50以其一部分從蓋部32的外側面向電池10的上方(外側)突出的狀態配置。外部端子50、50經由集電端子51、51與發電元件20的正極101或負極102電連接。外部端子50、50通過在其外周面部嵌裝固定部件34，以隔著絕緣部件52、53而相對于蓋部32為絕緣狀態被固定。外部端子50、50和集電端子51、51作為將儲存于發電元件20的電力向外部取出、或將來自外部的電力輸入發電元件20的通電路徑發揮作用。
[0066]集電端子51、51與發電元件20的正極板、負極板連接。作為集電端子51、51的材料，例如正極側可以采用鋁，負極側可以采用銅。
[0067]外部端子50、50，在向電池10的外側突出的部位通過螺紋滾壓實施螺紋加工，形成螺栓部。在電池10的實際使用時，利用該螺栓部在外部端子50、50上緊固母線、外部裝置的連接端子等。
[0068]緊固時，對外部端子50、50施加緊固扭矩，并且通過螺紋緊固而對軸向賦予外力。因此，作為外部端子50、50的材料，優選采用鐵等高強度材料。
[0069]接著，對第一實施方式的制造方法進行說明。
[0070]首先，在制造方法中，使用模涂機等涂布機在集電體(正極集電體和負極集電體)的表面涂布合劑(正極合劑和負極合劑)后，使合劑干燥。
[0071]接著，在制造方法中，通過對集電體的表面上的合劑實施乳制加工，而在集電體的表面形成合劑層(正極合劑層和負極合劑層)，制成正極101和負極102。
[0072]如圖2所示，在制造方法中，在正極101與負極102之間夾持隔板103進行層疊。
[0073]在制造方法中，將正極101的軸向作為卷繞軸方向，在正極101與負極102之間夾持隔板103進行卷繞，對所述卷繞而成的制品的外周面實施乳制加工，由此制成卷繞體100(參照圖2(b)所示的箭頭)。
[0074]并且，在制造方法中，將與外裝體30的蓋部32—體化的外部端子50、50和集電端子51、51等與卷繞體100連接，