JP2002358949A - 電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
製造方法を提供する。 【解決手段】 電解液として酸溶液を用い、外装材とし
て導電ゴム5を用いる電池において、セパレータ3を介
して積層された正電極1と負電極2とをステンレス針6
を取り付けたガスケット4と導電ゴム5とで封止し、加
硫接着する。加硫接着後、ステンレス針6を抜き取り孔
を形成する。この孔から電解液を注入し、この孔を封止
する。このようにして、予め電解液を注入するための孔
を形成することで、高い歩留まりで電池を製造すること
が可能になる。
Description
が、セパレータを介して積層された電池の製造方法に関
し、特に電解液として酸溶液を用い、外装材として導電
ゴム用いた電池の製造方法に関する。
機溶媒の場合には、電池用の外装材として、一般的に
は、導電性や液のバリア性に関して非常に優れた金属材
料が用いられる。しかし、電解液が酸溶液の場合、一部
の貴金属を除いて、金属材料が腐食するため、外装材と
して使用することができない。そこで、電解液に酸溶液
を使用する場合、カーボン材料あるいはゴム材にカーボ
ン粉末(カーボンフィラーなど)を分散させた導電ゴム
が用いられる。また、外装材に導電ゴムを用いる場合、
外装の組立方法(接着方式)として、接着剤を用いる方
法も考えられるが、組立の容易性という点では加硫接着
の方が優れる。そこで、外装材として導電ゴムを用い、
電解液として酸溶液を用いる電池の製造方法において、
電池内に電解液を入れる方法には、予め電解液を電極あ
るいはセパレータに保持させて外装を形成する方法と、
外装を形成したのち電解液注入用の孔を形成し、その孔
から電解液を注入する方法とがある。
電極あるいはセパレータに電解液を保持させて外装を形
成する方法では、ゴムの加硫接着時の加熱により電解液
の膨張あるいは沸騰によりゴムの加硫界面に電解液がし
み出してくる。このため、加硫不十分となり外装材の信
頼性が低下するという問題が生じる。さらに、電極ある
いはセパレータが保持できる量、すなわち組立前の予備
含浸により含浸できる量のみの電解液となり、電解液量
に限度があるという問題が生じる。
の孔を形成した場合、電極と外装材との硬さの違いか
ら、電極の破損が起こるという問題があり、さらに、加
工精度が低下するという問題がある。また、ゴム材に凹
み、切り込み、あるいは孔を開けることで、あらかじめ
電解液注入用の孔を形成した場合、ゴムの加硫接着時の
加圧、加熱によって孔の変形や閉塞が起こり、歩留まり
低下につながる。加えて、形状の一定しない注入孔で
は、電解液注入工程で困難を生じる。
たもので、その目的は、正電極と負電極とをセパレータ
を介して積層させた電池の組立時の歩留まりを向上する
ことができる電池の製造方法を提供することにある。
を解決すべくなされたもので、請求項1に記載の発明
は、内外を貫通するように棒状の部材が予め貫装された
環状のガスケットの内側に、セパレータを介して正電極
と負電極とを積層して形成する工程と、板状の導電性部
材を前記ガスケットの開口部に接着して前記正電極およ
び負電極を封入する工程と、前記棒状の部材を前記ガス
ケットから引き抜いて該ガスケットに孔を形成する工程
と、前記ガスケットに形成された孔から内部に電解液を
注入し、該孔を封止する工程とを含むことを特徴とする
電池の製造方法である。
に記載の電池の製造方法において、前記棒状の部材が、
針であることを特徴とする。また、請求項3に記載の発
明は、請求項1に記載の電池の製造方法において、前記
棒状の部材が、管であることを特徴とする
スケットに内外を貫通するように棒状の部材が予め貫装
され、前記棒状の部材をガスケットから引き抜いて孔を
形成し、前記孔に電解液を注入するための電解液注入管
を挿入する工程と、前記ガスケットの内側にセパレータ
を介して、正電極と負電極とを積層して形成する工程
と、板状の導電性部材を前記ガスケットの開口部に接着
し、前記正電極と前記負電極とを封止する工程と、前記
電解液注入管から内部に電解液を注入する工程と、前記
管を前記ガスケットから引き抜き孔を形成し、該孔を封
止する工程とを含むことを特徴とする電池の製造。
の形態による電池の製造方法について説明する。図1
は、同実施形態による電池の構成図である。1は、正電
極であり、2は、負電極である。3は、正電極1と負電
極2を分けるセパレータである。4は、ガスケットであ
り、このガスケット4には、所定の大きさの四角枠状に
切断した絶縁性のブチルゴム(厚さ3mm)が用いられ
る。5は、導電ゴムであり、この導電ゴム5には、導電
性のブチルゴムが用いられる。6は、電解液を注入する
ための孔作成用のステンレス針である。
を注入するための装置構成を示す図である。7は、電池
の最小単位であるセルであり、該セル7は、セパレータ
3を介して正電極1と負電極2とを積層し、これをガス
ケット4と導電ゴム5とで封止し、加硫接着したもので
ある。8は、ガスケット4に形成された孔に装着される
フッ素樹脂製の電解液注入管であり、9は、電解液であ
り、耐圧容器10の内部にある。11は、耐圧容器10
に接続された真空ポンプであり、12は、耐圧容器10
に接続された加圧ポンプである。
1には、図3に示される正極活物質であるポリインドー
ルが用いられる。まず、このポリインドールに導電補助
剤として気相成長カーボンを20重量%と、電極成型剤
としてポリフッ化ビニリデン(平均分子量1100)を
8重量%加える。次に、ブレンダーで撹拌して混合し、
熱プレス機で所定の大きさに成形する。また、負電極2
には、図4に示される負極活物質であるポリフェニルキ
ノキサンリンが用いられる。このポリフェニルキノキサ
ンリンに、導電補助剤として、気相カーボンを25重量
%加える。そして、ブレンダーで撹拌して混合し、熱プ
レス機で所定の大きさに成形する。
予め貫装された環状のガスケット4の内側に、セパレー
タ3を介した正電極1と負電極2とを積層して形成す
る。すなわち、まず、図5において、未加硫の2つのガ
スケット4とステンレス針6(φ1.0mm)とを用い
て、一方のガスケット4に対して貫通するようにステン
レス針6を貫装する。次に、ステンレス針6が貫装され
たガスケット4と他方のガスケット4との内側に正電極
1と負電極2とをセパレータ3を介して積層する。
開口部に接着して正電極1と負電極2とを封入する。す
なわち、セパレータ3を介して積層された正電極1と負
電極2とを、ガスケット4と板状の導電性部材として未
加硫の導電ゴム5とで封止する。そして、ガスケット4
と導電ゴム5とに圧力を加えながら120℃で3時間加
熱して加硫接着処理を施し、セル7を形成する。次に、
棒状の部材をガスケット4から引き抜いて、このガスケ
ット4に孔を形成する。すなわち、貫装されたステンレ
ス針6を加硫接着されたセル7のガスケット4から引き
抜いて、セル7に電解液9を注入するための孔を形成す
る。
孔から電解液9を注入し、この孔を封止する。すなわ
ち、まず、図2において、ガスケット4からステンレス
針6を引き抜いて形成された電解液9を注入するための
孔に、フッ素樹脂製の電解注入管8(外形φ1.0mm)
を差込む。そして、電解液注入管8に耐圧容器10を介
して接続された真空ポンプ11を用いてセル7を減圧す
る。具体的には、セル7に対して3999.66Pa
(30torr)の減圧処理を5分間実施する。
して接続された加圧ポンプ12を用いてセル7を加圧処
理を施す。具体的には、加圧ポンプ12を用いてセル7
に対して303975Pa(3気圧)の加圧処理を5分
間実施する。そして、この加圧処理によってセル7の内
部に電解液9を注入する。次に、セル7に電解液9を注
入したのち、セル7から電解液注入管8を引き抜き、A
BS樹脂製の封止ピン(φ1.2mm)を差込み、電解液
9を注入するための孔を封止する。
外を貫通するように棒状の部材をガスケット4に予め貫
装することで、形状の一定した電解液9を注入するため
の孔を形成することができ、歩留まりを向上することが
できる。また、棒状の部材としてステンレス針6を用い
ることで、容易に電解液9を注入するための孔を形成す
ることができる。
施の形態による電池の製造方法ついて説明する。本第2
の実施形態による電池の製造方法は、第1の実施の形態
と以下の点において異なる。図1に示すステンレス針6
の代わりに、ガスケット4の側面よりステンレス製の管
を(外径φ1.0mm、内径φ0.3mm)を刺す。そし
て、ガスケット4と導電ゴム5とを加硫接着したのち、
ステンレス製の管を引き抜き、電解液9を注入するため
の孔を形成する。そして、図2において、第1の実施形
態と同様の手順により、セル7に電解液9を注入し、電
解液注入孔を封止する。
スケット4の内外を貫通するように管を貫装し、電解液
9を注入するための孔を形成することで、形状の一定し
た電解液注入用の孔を形成できる。さらに、電解液9を
注入するための孔の形状保持に管を用いることで、加硫
接着時にセル7の内部で加熱により発生するガスを逃す
ことができ、加硫接着不良を低減することができ、さら
に歩留まりを向上することができる。
による電池の製造方法について説明する。本第3の実施
の形態は、第1の実施形態と以下の点において異なる。
図1において、加硫接着前に、ガスケット4に刺したス
テンレス製の針6を一度抜き、電解液9を注入するため
の孔を形成する。次に、この孔に電解液を注入するため
の電解液注入管8(外径φ1.0mm、内径φ0.2mm)
を挿入する。そして、このガスケット4の内側に正電極
1と負電極2とをセパレータ3を介して積層する。次
に、ガスケット4と導電ゴム5とを加硫接着したのち、
図2に示すように、セル7に予め取り付けられた電解液
注入管8を耐圧容器10に接続する。そして、図2にお
いて、第1の実施形態と同様の手順で、セル7に電解液
9を注入し、電解液注入孔を封止する。
硫接着前に、ガスケット4に予め電解液注入管8を挿入
することで、形状の一定した電解液注入用の孔を形成す
ることができ、加硫接着時にセル7の内部に発生するガ
スを逃がすことができる。また、加硫接着後の電解液注
入管8を挿入する工程を省略することができ、加硫接着
後のセル7に対して機械的ストレスがかからなず、加硫
接着面の剥がれなどが発生しない。
よる電池製造方法について説明する。本第4の実施の形
態は、第2の実施形態と以下の点において異なる。図6
において、10個のセルを縦に積層したものをガスケッ
ト4と導電ゴム5とで封止し、加硫接着処理を施す。そ
して、図2において、第2の実施形態と同様の手順で、
セル7に電解液9を注入し、電解液9を注入するための
孔を封止する。
に比較例として3種類の方法で電池を製造する。以下、
図7を参照して、第1の比較例による電池の製造方法に
ついて説明する。図7は、第1の比較例による電池の構
造を示す図である。まず、正電極1と負電極2とは、第
1から第4の実施形態と同じ材料を用い、同じ方法で成
形する。次に、正電極1と負電極2との間にセパレータ
3を介して積層し、未加硫の絶縁性ブチルゴム製のガス
ケット4と未加硫の導電性ブチルゴム製の導電ゴム5と
で封止する。そして、圧力を加えながら120℃で3時
間加熱して加硫接着を行う。
ル(φ1.0)を用いて電解液9を注入するための孔を
開ける。そして、図2において、上記電解液9を注入す
るための孔に、電解液注入管8(外形φ1.0mm)を差
し込む。次に真空ポンプ11を用い、セル7に対して、
3999.66Pa(30torr)の減圧処理を5分間実
施する。そして、加圧ポンプ12を用い、セル7に対し
て3気圧の加圧処理を5分間実施して、セル7の内部に
電解液9を注入する。次に、電解液9を注入した後、セ
ル7から電解液注入管8を引き抜き、ABS樹脂製の封
止ピン(φ1.2mm)を差し込み、電解液9を注入する
ための孔を封止する。
る電池の製造方法について説明する。まず、正電極1と
負電極2とは、第1から第4の実施形態と同じ材料を用
い、同じ方法で成形する。次に、正電極1と負電極2と
に対して真空含浸を行い、電解液をそれぞれの電極に含
ませた。そして、含浸を行った正電極1と負電極2との
間に同じく電解液を染み込ませたセパレータ3を介して
積層する。積層したのち、未加硫のガスケット4と、未
加硫の導電ゴム5とで封止する。そして、封止したの
ち、圧力を加えながら120℃で3時間加熱して加硫接
着を行う。
電池の製造方法について説明する。図8は、第3の比較
例による電池の構造図である。ここで、第3の比較例
は、第1の比較例による製造方法を用いて、図8におい
て、10個のセルを縦に積層したものをガスケット4と
導電ゴム5とで封止し、加硫接着処理を施す。そして、
第1の比較例と同様の手順で、電解液9を注入するため
の孔を形成し、該孔から電解液9を注入し、該孔を封止
する。
から第3の比較例による製造方法によって、それぞれ1
00個の電池を製造する。次に、それぞれの製造方法で
製造された電池の側面(導電ゴム部)に金属板をあて
て、980665Pa(10kgf/cm2)の圧力で加圧し
て、電池のESR(Equivalent Series Resistance)を
1kHzの交流で測定する。次に、図9にそれぞれの上記
製造方法により製造された電池の歩留まりと不良発生箇
所との一覧を示す。図9において、実施例1〜4の示す
数値は、第1〜第4の実施形態による製造方法で製造し
た100個の電池の内の不良発生個数及び歩留まり率で
ある。また、図9において、比較例1〜3は、第1〜第
3の比較例の実施形態による製造方法で製造した100
個の電池の内の不良発生個数および歩留まり率である。
原因とを検討し、本実施形態の効果について説明する。
まず、図9において加硫接着不良の項目を参照し、実施
例1〜4と比較例2との項目を比較すると、実施例1で
は加硫接着不良が減少している。これは、実施例1で
は、ガスケット4と導電ゴム5とを加硫接着する工程前
に、セル7の内部、すなわち、加硫接着される導電ゴム
5とガスケット4との内部に電解液9がないためであ
る。このようにして実施例1では、加硫接着の加熱によ
る電解液9の膨張が起きず、さらに、該電解液9の吹き
出しと加硫接着界面に電解液9が染み出しとが発生しな
い。従って、実施例1によれば加硫接着を確実に行うこ
とができる。
比較すると、実施例1において、加硫接着不良がややみ
られる。この原因は、実施例1において、電解液注入孔
の形状保持にステンレス製の針6を用いたためセル7が
密封されるためである。そして、加硫接着時の加熱によ
ってセル7の内部で発生したガスが膨張することによ
り、加硫接着界面において加硫接着が充分に行われな
い。一方、実施例2〜4によれば、ステンレス製の針6
の替わりに管を用いたことで、加硫接着時の加熱による
発生ガスを外部に逃すことができ、さらに歩留まりを向
上することができる。
を参照し、実施例1〜4と比較例1とのを比較すると、
本実施形態では注入管差込不良が減少している。この原
因は、比較例1では作成した電解液9を注入するための
孔が不完全なものとなってしまうためである。一方、実
施例1〜4によれば、ガスケット4に予め棒状の部材を
貫装することで、あらかじめ孔を開けているので、完全
な貫通した孔を形成することができる。
目を参照し、実施例1〜4と比較例1とを比較すると、
実施例1〜4では電解液注入量不良が減少している。こ
れは、実施例1〜4よれば、孔形成時にガスケット4に
微小な割れあるいは隙間が生じても、加硫時においては
修復されるためである。従って、ガスケット4と、電解
液注入管8との間の密着が完全であり、空気などのリー
クが抑制される。また、比較例2と比較すると、実施例
1〜4では、加硫接着後に電解液9を注入するため、加
硫接着したときの電解液損失がない。
を参照し、実施例1〜4と比較例1とを比較すると、実
施例1〜4では注入孔封止不良が減少している。これ
は、実施例1〜4では、孔作成時にガスケット4に微小
な割れあるいは隙間が生じても加硫時に修復され、封止
ピンとガスケット4との密着性が向上するためである。
と、実施例1〜4と比較例1と比較すると、実施例1〜
4では規格外ESR不良が減少している。これは、実施
例1〜4によれば、ガスケット4と電解液注入管8との
密着性が良くなるためである。従って、電解液9を注入
する前の減圧が完全であり、電極内にガス(空気)が残
留しない。また、比較例2と比較すると、実施例1〜4
においては、加硫接着後に電解液9を注入するため、電
解液量不足によるESR異常を防ぐことができる。
不良の項目を参照し、実施例1〜4と比較例1とを比較
すると、実施例1〜4では電解液漏れ不良が減少してい
る。これは、実施例1〜4によれば、加硫接着後にガス
ケット4に孔を開ける加工をしないためである。従っ
て、電池外装にストレスがかからず、加硫接着面の剥が
れや集電ゴム膜の割れが生じない。また、比較例2と比
較すると、実施1〜4においては、加硫接着時に電池内
に電解液9がないので加硫接着が完全となる。
と比較例3とを比較すると、実施例4では前述と同様の
効果が得られ、歩留まりが向上する。
れば、環状のガスケットの内外を貫通するように棒状の
部材を予め貫装し、加硫接着後に該棒状の部材を引き抜
き電解液を注入するための孔を形成することで、歩留り
を大幅に向上することができる。
にポリインドールとポリフェニルキノキサンリンをもち
いたがこれらに限定されるものではない。他の材料とし
て、酸化還元反応性を有する有機あるいは無機材料、ま
た、電解液と接触して蓄電能力を有する活性炭材料など
が挙げられる。また、電解液に硫酸水溶液を用いたが、
電極活物質と反応して電荷を蓄える機能を付与するもの
であり、且つ金属を腐食するのもであれば、これに限定
されない。さらに、ガスケットにブチルゴム、集電体に
導電性のブチルゴムを用いたが、電解液に侵されず、且
つ電解液透過性が無く加硫あるいは接着剤による接着が
できるものであれば、他のゴム材あるいはカーボン材、
導電性高分子等でも使用可能である。
ば、電解液9を注入するための孔作成のためガスケット
4にステンレス針6を貫装することにより、製造される
電池の歩留まりが向上する第1の効果が得られる。ま
た、上記ステンレス針6の代わりに管を用いることで、
外装を加硫接着する場合、セル内部で発生したガスを該
管から逃すことができるため、上記第1の効果より、製
造される電池の歩留まりがさらに向上する第2の効果が
得られる。また、上記管の代わりに電解液注入管を用い
ることで、上記第1と第2の効果に加えて、加硫接着後
の電解液注入管の挿入する工程を省略することができ、
作業工程をさらに高速化することができる第3の効果が
得られる。
る電池の断面図である。
態による電解液注入方法の構成を示す図である。
態の正電極(ポリインドール)の構造式を示す図であ
る。
態の負電極(ポリフェニルキノキサンリン)の構造式を
示す図である。
態の電解液注入孔形成方法を示す図である。
である。
た電池の断面図である。
の断面図である。
製造された電池の歩留まり率一覧を示す図である。
ット、5…導電ゴム、6…ステンレス針、7…加硫接着
後のセル、8…電解液注入管、9…電解液、10…耐圧
容器、11…真空ポンプ、12…加圧ポンプ。
Claims (4)
- 【請求項1】 内外を貫通するように棒状の部材が予め
貫装された環状のガスケットの内側に、セパレータを介
して正電極と負電極とを積層して形成する工程と、 板状の導電性部材を前記ガスケットの開口部に接着して
前記正電極および負電極を封入する工程と、 前記棒状の部材を前記ガスケットから引き抜いて該ガス
ケットに孔を形成する工程と、 前記ガスケットに形成された孔から内部に電解液を注入
し、該孔を封止する工程と、 を含むことを特徴とする電池の製造方法。 - 【請求項2】 前記棒状の部材が、針であることを特徴
とする請求項1に記載の電池の製造方法。 - 【請求項3】 前記棒状の部材が、管であることを特徴
とする請求項1に記載の電池の製造方法。 - 【請求項4】 環状のガスケットに内外を貫通するよう
に棒状の部材が予め貫装され、前記棒状の部材をガスケ
ットから引き抜いて孔を形成し、前記孔に電解液を注入
するための電解液注入管を挿入する工程と、 前記ガスケットの内側にセパレータを介して、正電極と
負電極とを積層して形成する工程と、 板状の導電性部材を前記ガスケットの開口部に接着し、
前記正電極と前記負電極とを封止する工程と、 前記電解液注入管から内部に電解液を注入する工程と、 前記管を前記ガスケットから引き抜き孔を形成し、該孔
を封止する工程と、 を含むことを特徴とする電池の製造方法。
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