电池制造方法
【专利摘要】在此提出的电池制造方法，包括以下的工序A～工序D。工序A是准备收纳有电极体的电池壳体的工序。工序B是对工序A中准备的所述电池壳体内进行减压的工序。工序C是将电解液和泄漏检测气体加入工序B中被减压的电池壳体中的工序。工序D是将工序C中加入有电解液和泄漏检测气体的电池壳体进行密封的工序。
【专利说明】电池制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池制造方法。
【背景技术】
[0002]作为电池制造方法，例如，在日本特开2009-026569号公报(JP-A-2009-26569)中，公开了在泄漏检测气体气氛的密闭容器内制成密闭型电池。记载了由此能够使电池壳体内大致成为泄漏检测气体气氛，使密闭型电池的气密检测精度变得良好。
[0003]另外，在日本特开2010-244898号公报(JP-A-2010-244898)中公开了下述步骤:将卷绕体、集电体的电池元件收纳在电池壳体(筐体)中，进行泄漏检测(气密检测)，在盖体形成安全阀，注入电解液，通过密封部件将注液孔密封。在此，气密检测是在电解液的注液工序之前进行的。另外，公开了泄漏检测是从注液孔压送氦气，通过在电池壳体的周围是否检测到氦气而进行确认的方法。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献1:日本特开 2009-026569 号公报(JP-A-2009-26569)
[0006]专利文献2:日本特开 2010-244898 号公报(JP-A-2010-244898)
【发明内容】
[0007]在电池的泄漏检测方法中，在电池壳体内密封有泄漏检测气体(例如氦气)。此时，想要使将泄漏检测气体加入到电池壳体内的工序简化。另外，为了使泄漏检测精度提高，想要将被密封到电池壳体内的泄漏检测气体的浓度提高。鉴于这点，提出新的电池制造方法和电池的泄漏检测方法。
[0008]在此提出的电池制造方法，包括以下的工序A?工序D。工序A是准备收纳有电极体的电池壳体的工序。工序B是对工序A中准备的电池壳体内进行减压的工序。工序C是将电解液和泄漏检测气体加入工序B中被减压的电池壳体中的工序。工序D是将工序C中加入有电解液和泄漏检测气体的电池壳体进行密封的工序。根据该电池制造方法，能够提供在电池壳体300内，泄漏检测气体Gr的浓度高的电池。具有将电解液和泄漏检测气体加入工序B中被减压的电池壳体中的工序C，不需要额外只将泄漏检测气体Gr加入电池壳体中的工序。因此，能够将操作工序简化。
[0009]该情况下，工序C例如可以在使电池壳体的外部成为泄漏检测气体气氛的状态下，将电解液注入工序B中被减压的电池壳体中。另外，工序A可以包括使收纳有电极体的电池壳体干燥的工序。该情况下，能够减少电池所含的水分，能够抑制氢气的产生。另外，至少工序B和工序C，是将电池壳体加入具有气密性的气密容器中进行的。
[0010]另外，在工序B中，包括使加入有电解液的罐与电池壳体的注液孔连通，且在比电解液的液面靠上方将罐开放的状态下，对该气密容器内进行减压的工序，并且，在工序C中，可以使气密容器内成为泄漏检测气体气氛。该情况下，特别是电解液例如可以是非水电解液。
[0011]另外，在工序A之后且工序B之前，可以包括对工序A中准备的电池壳体内进行减压，并向该被减压的电池壳体中填充泄漏检测气体的工序。在此，在工序A之后且工序B之前，对工序A中准备的电池壳体内进行减压的工序中，可以减压为比电解液的蒸汽压低的压力。另外，在工序C中，可以将泄漏检测气体在加压了的状态下加入电池壳体中。
[0012]另外，在工序C之后且工序D之前可以包括再填充工序,该工序对电池壳体内进行减压，并将泄漏检测气体加入该被减压的所述电池壳体中。另外，在再填充工序中，可以将该泄漏检测气体在加压了的状态下加入电池壳体中。
[0013]另外，泄漏检测气体可以是氦气。另外，在上述的电池制造方法中，可以还包括工序E，该工序对泄漏检测气体是否从工序D中被密封的电池壳体泄漏进行检测。
[0014]另外，根据在此提出的电池制造方法，能够构建具备例如电池壳体、被收纳在电池壳体内的电极体、和被注入电池壳体内的非水电解液的电池。此时，能够制造电池壳体内的气体气氛中，泄漏检测气体为5% (体积比)以上，氢气为0.1% (体积比)以下的电池。即，在此提出的电池制造方法中，由于电池壳体内所含的水分少，因此能够制造电池壳体内的气体气氛中，泄漏检测气体的浓度高、氢气的浓度低的电池。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示电池的构成例的图。
[0016]图2是表示单元电池干燥工序的一例的图。
[0017]图3是表示该减压工序(工序B)的一例的图。
[0018]图4是表示工序C的一例的图。
[0019]图5是表示该泄漏检测工序的一例的图。
[0020]图6是表示预填充工序的一例的图。
[0021]图7是表示关于电池制造方法的另一方式的图。
【具体实施方式】
[0022]以下，基于附图对本发明的一实施方式涉及的电池制造方法及电池的泄漏检测方法进行说明。再者，各附图是示意性地描述，并不一定反映实物。各附图只是表示一个例子，只要不特别说明则不限定本发明。另外，对发挥相同作用的部件或部位，适当附带相同
己 O
[0023]图1表示可适用电池制造方法和电池的泄漏检测方法的电池的构成例。
[0024]< 电池 100 >
[0025]在此，电池100如图1所示，具备电极体200和电池壳体300。在该实施方式中，电极体200是卷绕电极体。该卷绕电极体200，具备正极片220、负极片240、和隔板262、264。
[0026]〈正极片220 >
[0027]正极片220具备带状的导电性片(例如金属箔)、和被保持在导电性片上的正极活性物质层223。在该实施方式中，正极活性物质层223被保持在除了带状的导电性片的宽度方向一侧的端部的规定区域(未涂敷部222)以外的带状的导电性片的两面。正极活性物质层223中包含正极活性物质。
[0028]〈负极片240 >
[0029]负极片240具备带状的导电性片(例如金属箔)、和被保持在导电性片上的负极活性物质层243。在该实施方式中，负极活性物质层243被保持在除了带状的导电性片的宽度方向一侧的端部的规定区域(未涂敷部242)以外的带状的导电性片的两面。
[0030]正极片220和负极片240在下述状态下被重叠:将长度方向对齐，使未涂敷部222、242分别向宽度方向的相反侧伸出，并使隔板262、264介于正极活性物质层223与负极活性物质层243之间。并且，这样重叠了的正极片220、负极片240、和隔板262、264，绕着设定于正极片220的宽度方向上的卷绕轴被卷绕。
[0031]<电池壳体300 >
[0032]在该实施方式中，电池壳体300具备壳体主体320和盖体340。壳体主体320具有上表面开口的扁平矩形的角型的形状。盖体340是与壳体主体320的上表面的开口相对应的长方形的板状部件。对于盖体340，在中央部安装有安全阀360，在安全阀360的旁边形成有注液孔350，并且在两侧部安装有电极端子420、440。电极端子420、440，相对于盖体340在绝缘的状态下贯通，被固定在盖体340上。
[0033]卷绕电极体200，在将正极片220的未涂敷部222安装在正极的电极端子420上，将负极片240的未涂敷部242安装在负极的电极端子440上，并被压弯成扁平的状态下，被收纳在电池壳体300中。再者，在图示例中，注液孔350被大于实际地描绘。在该实施方式中，注液孔350是直径为1.6mm左右的小孔，将盖体340贯通。另外，安全阀360是在电池壳体300内的压力高于预定的压力时开放的阀，以关闭的状态设置于盖体340。
[0034]以下，以电池的泄漏检测为中心对电池制造方法进行说明。
[0035]电池制造方法具备电池壳体准备工序(工序A)、减压工序(工序B)(参照图3)、将电解液和泄漏检测气体加入电池壳体的工序(工序C)(参照图4)、和密封工序(工序D)。
[0036]<电池壳体准备工序>
[0037]电池壳体准备工序(工序A)，是准备收纳有电极体200的电池壳体300的工序。在此准备的电池壳体300，例如，如图1所示，优选在电池壳体300的预定位置配置电极体200，并关闭盖体340。另外，在该阶段，电解液实质上不注入电池壳体300中。S卩，在此，在注液孔350打开的状态下，准备注入电解液354之前的电池100。
[0038]<单元电池干燥工序>
[0039]在该实施方式中，电池壳体准备工序(工序A)包括使收纳有电极体200的电池壳体300干燥的工序(单元电池干燥工序)。图2是表示单元电池干燥工序的一例的图。在该单元电池干燥工序中，例如，如图2所示，将收纳有电极体200的电池壳体300，放置在被管理为干燥气氛的干燥炉510中。该情况下，电池壳体300的注液孔350是开口的。电池壳体300内的水分，在该注液孔350通过，被排出到电池壳体300的外部。此时，残留于卷绕电极体200内部的水分也能够大致被排出到电池壳体300的外部。
[0040]在该单元电池干燥工序中，例如，优选在温度为90°C?110°C，在露点调整为60°以下的干燥炉中，将收纳有电极体200的电池壳体300放置2小时以上。再者，该单元电池干燥工序的条件，可以根据单元电池的大小、结构、或以何种程度使单元电池干燥等，来适当确定合适的条件。
[0041]<减压工序>
[0042]减压工序(工序B)，对电池壳体准备工序(工序A)中准备的电池壳体300内进行减压。在此，「减压」，例如以大气压为基准，使电池壳体300内成为比大气压低的压力。图3是表示该减压工序(工序B)的一例的图。例如，如图3所示，准备气密容器520，其分别介由开闭阀522、542而连接了真空泵521和泄漏检测气体Gr的瓶541。另外，气密容器520可以具备对泄漏检测气体Gr进行检测的检测器530。
[0043]电池壳体300被置于该具有气密性的气密容器520中。在减压工序(工序B)中，在将开闭阀542关闭的状态下将开闭阀522打开，将气密容器520与真空泵521连接，对气密容器520进行减压(抽真空)。此时，通过注液孔350，配置于气密容器520内的电池壳体300内也被减压。由此，电池壳体300内的残留空气、水分被排出。
[0044]该工序B中的减压的程度，例如，以大气压为基准减压至_30kPa以下，优选为_50kPa以下，更优选为_60kPa以下，进一步优选为_70kPa以下。由此，在后述的注液工序(工序C)中，能够使电池壳体300内和电池壳体300外，产生对于将电解液354吸入电池壳体300内而言充分的压力差。另外，能够将电池壳体300内的空气、水分大致排出。
[0045]另外，减压的程度越大(电池壳体300内的气压变得越小)，能够将电池壳体300内的空气、水分更多地排出。另外，后面将会描述，在该实施方式中，减压工序中被减压的气密容器520内含有非水电解液。该情况下，气密容器520内优选被减压为非水电解液不沸腾的程度。例如，非水电解液，在以大气压为基准_93kPa左右沸腾的情况下，在减压工序(工序B)中，优选减压至以大气压为基准_70kPa以下?-90kPa左右(非水电解液不沸腾的程度)。例如，优选减压至与非水电解液沸腾的蒸汽压相比高2kPa?5kPa左右(优选为3kPa)的压力。
[0046]在该实施方式中，如图3所示，在气密容器520内，加入了预定量的电解液354的罐356，与电池壳体300的注液孔350连通。罐356在比电解液354的液面靠上方开放。在该实施方式中，罐356在比电解液354的液面靠上方的上部空间(例如罐356的顶面、罐356的上部侧面)具有开口，在气密容器520内开放。另外，橡胶制的环作为密封材料包围注液孔350的周围而被安装。罐356的下部的注入口，被该环状的密封材料(省略图示)压住，以没有泄漏的状态与电池壳体300的注液孔350连通。
[0047]如图3所示，在该实施方式中，电极体200进入在电池壳体300的注液孔350的上方压住注入口的罐356中。注液孔350是直径为大致1.6mm的小孔。并且，在注液孔350安装有橡胶制的环，罐356的注入口被压住，因此注液孔350成为比实际的开口小的孔。
[0048]另外，在该实施方式中，电解液354是非水电解液。例如，可使用如锂离子二次电池所使用的、在碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯的混合溶剂(例如体积比为1:1左右的混合溶剂)中以大约Imol/升的浓度含有LiPF6的电解液。再者，作为电解液354不限于此，可使用各种非水电解液。
[0049]这样的非水电解液，与水相比表面张力格外高。与此相对，注液孔350如上所述足够小。因此，电解液354通过表面张力几乎不从注液孔350滴落到电池壳体300内，被维持在罐356内。
[0050]在该实施方式中，减压工序(工序B)中，在使加入有电解液354的罐356与电池壳体300的注液孔350连通的状态下，气密容器520内被减压。如果气密容器520内被减压，则电池壳体300内的空气，通过注液孔350而排出。此时，电池壳体300内的空气，在罐356内的电解液354中成为气泡而被排出到气密容器520中。
[0051]这样，在该实施方式中，注液孔350，优选在减压工序(工序B)中，能够将电池壳体300内的空气排出，并且，为电解液354几乎不滴落到电池壳体300中而被维持在罐356内的程度的大小。
[0052]另外，通过该减压工序，电池壳体300内被减压。另外，在减压工序中，电池壳体300内的气压降低。因此，残留于电池壳体300内的水分的一部分成为水蒸汽而排出。这样，减压工序也具有将残留于电池壳体300内的水分排出的作用。
[0053]再者，在该实施方式中，在电池壳体准备工序(工序A)中，包括使收纳有电极体200的电池壳体300干燥的工序(单元电池干燥工序)。在该单元电池干燥工序中，使注入电解液之前的电池壳体300干燥。因此，在减压工序之前，几乎不存在残留于电池壳体300内的水分。而且，在减压工序中，电池壳体300内被减压至充分低于蒸汽压的压力。因此，在单元电池干燥工序之后残留于电池壳体300内的水分的一部分，在减压工序中，在电池壳体300内气化，成为水蒸汽并与空气一起被排出。这样，在该实施方式中，通过单元电池干燥工序，在减压工序之前，使收纳有电极体200的电池壳体300干燥。因此，在减压工序之后，电池壳体300内的水分成为极少的状态。
[0054]如上所述减压工序具有将电池壳体300内的水分排出的作用。即使在没有上述的单元电池干燥工序的情况下，通过减压工序，也能够成为电池壳体300内的水分几乎不存在的状态。通过在减压工序之前进行单元电池干燥工序，将电池壳体300内的水分除去，电池壳体300内的水分被更确实地除去。
[0055]在减压工序中，残留于电池壳体300中的水分成为水蒸汽，在电解液中通过时存在水分溶入电解液中的可能性。如果考虑这样的情况，则优选在减压工序之前进行单元电池干燥工序，将电池壳体300内的水分除去。如上所述，通过在减压工序之前进行单元电池干燥工序，在减压工序之前，电池壳体300内的水分基本上被除去。该情况下，在减压工序中，在电解液中通过时，几乎不存在溶入电解液中的水分。因此，通过在减压工序之前实施单元电池干燥工序，能够制造电池壳体300内所含的水分极少的电池。
[0056]在该实施方式中，在减压工序(工序B)中，在电池壳体300内(气密容器520内)为预定的负压状态下，将真空泵521的开闭阀522关闭。另外，在该实施方式中，如图3所示，在减压工序(工序B)中，电解液354存在于气密容器520内。因此，优选通过真空泵521而得到的减压的程度成为电解液354不挥发的程度，且形成比减压时的温度下的电解液354的蒸汽压高的压力。
[0057]在该实施方式中，电解液354是非水电解液。例如，使用如锂离子二次电池所使用的、在碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯的混合溶剂(例如体积比为1:1左右的混合溶剂)中以大约Imol/升的浓度含有LiPF6的电解液的情况下，在大致为20°C的温度环境下，在以大气压为基准大致_93kPa左右，电解液会沸腾。因此，在减压工序(工序B)中，可以减压至以大气压为基准大致_70kPa以下，优选为_90kPa左右(电解液不沸腾的程度的压力)。
[0058]<将电解液354和泄漏检测气体Gr加入电池壳体300中的工序>
[0059]接着，对将电解液354和泄漏检测气体Gr加入电池壳体300中的工序(工序C)进行说明。图4是表不该工序C的一例的图。如图4所不,在该工序C中，将电解液354注入电池壳体300时，泄漏检测气体Gr进入电池壳体300内。
[0060]在该工序C中，优选在使电池壳体300的外部成为泄漏检测气体Gr气氛的状态下，将电解液354注入工序B中被减压的电池壳体300中。由此，在电解液354被注入电池壳体300中时，泄漏检测气体Gr进入电池壳体300内。
[0061]例如，在该实施方式中，在减压工序(工序B)中，电池壳体300被配置在气密容器520内。在此，在气密容器520中，加入有电解液354的罐356与电池壳体300的注液孔350连通。电解液354，通过表面张力不会从注液孔350滴落到电池壳体300内，而被维持在罐356内。气密容器520和电池壳体300内被减压。即，被分别减压的电池壳体300内的空间和气密容器520内的空间，通过被加入罐356中的电解液354而隔开。
[0062]在该状态下，在工序C中，泄漏检测气体Gr被加入气密容器520中，气密容器520内成为泄漏检测气体气氛。即，如图3所示，通过将真空泵521的开闭阀522关闭，并将泄漏检测气体Gr的瓶541的开闭阀542打开，从而使瓶541内的泄漏检测气体Gr进入气密容器520内。由此，气密容器520内成为泄漏检测气体Gr气氛。再者，在该实施方式中，气密容器520内的泄漏检测气体Gr气氛的气压，成为与大气压大致相同的水平。
[0063]此时，如果气密容器520内的泄漏检测气体Gr气氛的压力增高，则在气密容器520内(电池壳体300外)和电池壳体300内产生压力差。并且，如果气密容器520内(电池壳体300外)和电池壳体300内的压力差一定程度地增大，则不能将电解液354维持在罐356内。因此，如果泄漏检测气体Gr被加入气密容器520内，则罐356内的电解液354，通过注液孔350 —口气进入电池壳体300内。另外，如果罐356内的电解液354进入电池壳体300内，则电池壳体300内的空间与气密容器520内(电池壳体300外)的空间通过注液孔350而连接。因此，气密容器520内的泄漏检测气体Gr进入电池壳体300内。这样，在该实施方式中，罐356内的电解液354在工序C中被注入电池壳体300内，因此优选事先将应该注入电池壳体300内的量的电解液354加入罐356中。
[0064]<泄漏检测气体Gr >
[0065]在该实施方式中，作为泄漏检测气体Gr，使用市售的氦气(99.9% (体积比))。再者，作为泄漏检测气体Gr，除了氦气以外，可以使用氢、卤素、氟利昂等。
[0066]其中，氦气对人体、地球环境几乎不造成不利影响，是不可燃性且安全的。另外，氦气的分子直径小，且质量也小，因此在电池壳体300存在微小的孔的情况下，容易漏出。另夕卜，氦气在通常的大气中、金属中仅以微量存在。因此，在泄漏检测中检测到的情况下，容易认定作为从电池壳体300漏出的气体。另外，氦气在通常的环境下难以液化，因此难以堵塞电池壳体300的孔。另外，氦气是化学惰性气体(稳定的气体)，因此难以使金属生锈。根据这样的理由，优选氦气作为该电池中的泄漏检测气体Gr。
[0067]〈密封工序〉
[0068]密封工序(工序D)是将工序C中加入有电解液354和泄漏检测气体Gr的电池壳体300进行密封的工序。在该密封工序中，将工序C中加入有电解液354和泄漏检测气体Gr的电池壳体300的注液孔350进行密封。
[0069]该密封工序，例如，优选在注液孔350上盖上密封帽352 (参照图1)，将密封帽的周围激光焊接。该密封，将气密容器520内保持为泄漏检测气体Gr气氛，以在注液孔350上盖上密封帽352的状态暂时压紧。并且，优选将在注液孔350上盖上了密封帽352的电池壳体300从气密容器520中取出，立即安置于激光焊接机进行激光焊接。
[0070]另外，该密封工序，也可以从气密容器520取出，立即在注液孔350盖上密封帽352，安置于激光焊接机而将密封帽352与电池壳体300焊接。在该实施方式中，将该密封工序中的密封作为电池壳体300的最终的密封。
[0071]<泄漏检测工序(工序E) >
[0072]在该实施方式中，在电池壳体300内填充有泄漏检测气体Gr。因此，优选在泄漏检测工序中，对泄漏检测气体Gr是否从上述密封工序中被密封的电池壳体300泄漏进行检测。图5是表示该泄漏检测工序的一例的图。
[0073]泄漏检测如图5所示，使用将密封帽352焊接、将注液孔350密封后的电池壳体300。例如，如图5所示，将电池壳体300加入气密容器520中，将气密容器520适当地减压，通过安装在气密容器520内的检测器530，对在气密容器520内是否检测到泄漏检测气体Gr进行检测。在此，在使用氦气作为泄漏检测气体Gr的情况下，例如，优选使用氦气传感器作为检测器530来检测氦气。
[0074]<电池制造方法>
[0075]根据该电池制造方法，在将电解液354注入电池壳体300中的工序中，将泄漏检测气体Gr加入电池壳体300中，并将电池壳体300进行密封。由此，能够制造在电池壳体300内填充了泄漏检测气体Gr (例如氦气)的电池。并且，以这样在电池壳体300内填充了泄漏检测气体Gr的状态被密封的电池100，能够进行如上所述对来自于电池壳体300的泄漏检测气体Gr的泄漏进行检测的泄漏检测。
[0076]另外，如上所述，减压工序(工序B)、与将电解液354和泄漏检测气体Gr加入电池壳体300中的工序(工序C)，可以将电池壳体300加入具有气密性的气密容器520中而进行。此时，在减压工序(工序B)中，可以在使加入有电解液的罐356与电池壳体300的注液孔350连通的状态下，将电池壳体300收纳在气密容器520中。另外，在比电解液354的液面靠上方将罐356开放的状态下，对该气密容器520内进行减压。此时，将气密容器520内充分减压，对电池壳体300内也进行减压。然后，作为将电解液354和泄漏检测气体Gr加入电池壳体300中的工序(工序C)，使气密容器520内成为泄漏检测气体Gr气氛。由此，电解液354进入电池壳体300内，并且泄漏检测气体Gr进入电池壳体300内。
[0077]在该实施方式中，将在气密容器520内减压了的电池壳体300在泄漏检测气体Gr气氛中开放，在向电池壳体300 —口气地加入电解液354的同时加入泄漏检测气体Gr。该情况下，除了将电解液354注入电池壳体300中的工序以外，不需要将泄漏检测气体Gr加入电池壳体300中的工序。因此，工作效率提高。并且，电解液354的注液和泄漏检测气体Gr的注入中，不需要设置额外的设备，能够便宜地构建制造成本、制造设备。
[0078]并且，为了提高泄漏检测的精度，优选提高被密封在电池壳体300内的泄漏检测气体Gr的浓度。以下，对提高被密封在电池壳体300内的泄漏检测气体Gr的浓度的方法进行说明。
[0079]<高浓度密封1:加压填充>
[0080]作为将泄漏检测气体Gr高浓度地密封在电池壳体300内的方法，例如，优选在上述的工序C (将电解液354和泄漏检测气体Gr加入电池壳体300中的工序)中，将加入电池壳体300中的泄漏检测气体Gr的浓度提高。即，在上述实施方式中，将泄漏检测气体Gr加入气密容器520中时，使泄漏检测气体Gr的压力成为大气压的水平。在此，优选在将泄漏检测气体Gr加入气密容器520中时，将泄漏检测气体Gr的压力提高至比大气压高的水平。此时，电池壳体300内的泄漏检测气体Gr的压力，与气密容器520内的泄漏检测气体Gr的压力相应地提高。这样，通过将泄漏检测气体Gr进行加压并填充，能够将泄漏检测气体Gr高浓度地密封在电池壳体300内。
[0081 ] 例如，优选将气密容器520内的泄漏检测气体Gr气氛的压力提高为以大气压为基准0.1MPa以上(例如0.3MPa左右)。在此，如果将加入气密容器520中的泄漏检测气体Gr的压力提高，则能够将泄漏检测气体Gr高浓度地密封在电池壳体300内，因此能够提高泄漏检测的精度。另一方面，如果将加入气密容器520中的泄漏检测气体Gr的压力过度提高，则根据密封的定时(timing)，电池壳体300的内压增高。因此，需要电池壳体300的刚性、注液孔350的密封结构、安全阀的设计等的重新评估。另外，用于对泄漏检测气体Gr的气氛进行加压的设备成本也增高。在这样的观点上，优选加入气密容器520中的泄漏检测气体Gr的压力为适当加压的程度。优选加入气密容器520中的泄漏检测气体Gr的压力，例如，以大气压为基准，被加压为大致0.1MPa以上，优选为大致0.2MPa以上。另外，加入气密容器520中的泄漏检测气体Gr的加压的程度，例如，优选成为以大气压为基准大致0.5MPa左右为止。
[0082]<高浓度密封2:预填充>
[0083]此外，作为将泄漏检测气体Gr的浓度提高的方法，可以在电池壳体准备工序(工序A)之后且减压工序(工序B)之前，对工序A中准备的电池壳体300进行减压，并向该被减压的电池壳体300中填充(预填充)泄漏检测气体Gr。
[0084]图6是表示该预填充工序的一例的图。该预填充工序如图6所示,将工序A中准备的电池壳体300原样加入气密容器520中，将真空泵521的开闭阀522打开，对气密容器520内进行减压。此时，气密容器520内不含电解液354，因此能够减压至比电解液354的蒸汽压低的压力。通过减压至比电解液354的蒸汽压低的压力(例如-1OOkPa)，能够将电池壳体300内的空气、水分更多地排出，能够使残留于电池壳体300内的空气、水分成为极少的状态。并且，在该预填充工序中，越对电池壳体300内进行减压，越能够使残留于电池壳体300内的空气、水分成为极少的状态。即，在该预填充工序中，能够将气密容器520内减压为比之后的工序的减压工序(工序B)低的压力。
[0085]在该预填充工序中，在该减压之后，将真空泵521的开闭阀522关闭。接着，将真空泵521的开闭阀542打开，将泄漏检测气体Gr加入气密容器520内。由此，能够将泄漏检测气体Gr预先加入电池壳体300内，能够在上述的减压工序(工序B)之前，使电池壳体300内成为泄漏检测气体Gr气氛。
[0086]之后的减压工序(工序B)如上所述，例如，如图3所示，优选在气密容器520内，使加入有电解液354的罐与电池壳体300的注液孔350连通，通过真空泵521对气密容器520内进行减压。再者，此时，由于在气密容器520内存在电解液354，因此优选减压为该电解液354不挥发的程度。
[0087]这样，在预填充工序中，电池壳体300被事先减压。此时，电解液354没有进入气密容器520内，因此能够将电池壳体300减压至更低的压力。能够更有效地除去电池壳体300内的残留空气、水分。另外，在该预填充工序中，在减压工序(工序B)之前，将电池壳体300事先减压，并加入泄漏检测气体Gr。该情况下，在减压工序(工序B)之前，电池壳体300内为泄漏检测气体Gr气氛，相应地，从上述工序B经过工序D而被密封的电池内的泄漏检测气体Gr的浓度增高。由此，泄漏检测的精度提高。
[0088]并且，即使在进行该预填充工序的情况下，在将电解液354和泄漏检测气体Gr加入电池壳体300中的工序(工序C)中，也可以将泄漏检测气体Gr进行加压并密封。由此，电池内的泄漏检测气体Gr的浓度进一步增高，泄漏检测的精度进一步提高。
[0089]<高浓度密封3:放置、浸透、再填充>
[0090]另外，在工序C之后且密封工序(工序D)之前，可以进行放置直到工序C中加入电池壳体300内的电解液354充分浸透电极体200为止。然后，可以对电池壳体300内进行减压，再次将泄漏检测气体Gr密封在电池壳体300内(再填充工序)。在此，进行放置直到电解液354充分浸透电极体200为止的时间，例如为3分钟以上，更优选为5分钟以上，进一步优选为10分钟以上，更进一步优选为15分钟以上。另外，在该放置中，注液时进入的泄漏检测气体Gr从注液孔350泄漏。为了防止泄漏检测气体Gr从注液孔350泄漏，注液孔350可以贴上具有机密性的薄膜等而暂时密封。
[0091]该情况下，进行放置直到加入电池壳体300内的电解液354充分浸透电极体200为止后，暂时对电池壳体300内进行减压。此时，能够将在电池壳体300内、在电极体200浸透时产生的气体(例如通过在电池壳体300内电解液354挥发而产生的气体)除去。并且，在电解液354浸透了电池壳体300内的电极体200的状态下进行减压，然后，再次将泄漏检测气体Gr加入电池壳体300内(再填充工序)。通过这样电解液浸透后的再填充工序，使电池壳体300所含的泄漏检测气体Gr的量增加。由此，电池内的泄漏检测气体Gr的浓度进一步增闻，泄漏检测的精度提闻。
[0092]该情况下，再填充工序，即再次将泄漏检测气体Gr加入电池壳体300内的工序中，可以将泄漏检测气体Gr进行加压并密封。由此，电池壳体300内的泄漏检测气体Gr的浓度进一步增闻，泄漏检测的精度进一步提闻。
[0093]如上所述，例示了将泄漏检测气体Gr密封在电池壳体300内的各种方法。本发明人对上述各种方法中，被密封在电池壳体300中的泄漏检测气体Gr的浓度进行了评价。
[0094]<评价试验>
[0095]在此，本发明人对于图1所示的角型的电池，准备了将卷绕电极体200压弯为扁平而收纳了的电池壳体300。对准备的电池壳体300，采用上述的各种电池制造方法，将电解液354和泄漏检测气体Gr密封在电池壳体300内而构建了电池。并且，对于各电池，测定了被密封在电池壳体300中的泄漏检测气体Gr的浓度。
[0096]在该评价试验中，评价为被密封在电池壳体300中的泄漏检测气体Gr的浓度越高，构建该电池时所采用的电池制造方法就是对于泄漏检测越有利的方法。再者，对于比较例和各样品，除了将泄漏检测气体Gr加入电池壳体300内的方法以外是共通的。例如，电池的结构是相同的。在此，使用了氦气作为泄漏检测气体Gr。
[0097]<比较例>
[0098]为了对上述的各种电池制造方法进行比较，准备了代替泄漏检测气体Gr，将空气密封在电池壳体300内的电池(比较例)。
[0099]在此，如图3所示，使注入了电解液354的罐356与电池壳体300的注液孔350连通，且在比电解液354的液面靠上方将罐356开放的状态下，置于气密容器520内，对气密容器520进行减压。由此，对电池壳体300内进行减压，然后，通过将气密容器520向大气开放，将电解液354和空气加入电池壳体300内。由此，准备了在电池壳体300内密封有空气的电池100 (参照图1)。当然，在该电池100中，电池壳体300内所含的氦气少。
[0100]另外，在此，将电池壳体300进行密封时，从气密容器520中取出电池壳体300，直到完成密封为止的顺序是共通的，并且将从气密容器520取出开始直到将电池壳体300进行密封为止的时间设为100秒。
[0101]<密封氦气的浓度>
[0102]在此，电池壳体300内的氦气的浓度，可以使用市售的氦气浓度测定器(例如^ 7 r ^ y r 々株式会社制的Heli Scent YHS-300。在此，在被密封的电池100的安全阀360上打开贯通孔，迅速地将氦气浓度测定器的测定头压入贯通孔，测定了氦气浓度。
[0103]<比较例的氦气浓度>
[0104]作为比较例，在电池壳体300内密封有空气的电池100中，氦气的浓度为大致0.0005% (体积比)。
[0105]<样品 I >
[0106]样品I如图3所示，在气密容器520内，使加入有电解液354的罐356与单元电池干燥工序后的电池壳体300的注液孔350连通。并且，在该状态下，对该气密容器520内进行减压，然后，使气密容器520内成为氦气气氛。由此，将电解液354和氦气密封在电池壳体300内。样品I，使将电解液354注入电池壳体300内时的气密容器520的气氛成为与大气压相同程度的压力的氦气气氛。其余在与比较例相同的条件下进行制造。该样品I的氦气的浓度为大致13% (体积比)。这样，采用上述的电池制造方法，能够将电池壳体300内的氦气(泄漏检测气体Gr)的浓度大幅提高。
[0107]<样品2:高浓度密封I (加压填充)>
[0108]样品2,在使气密容器520内成为氦气气氛时,相对于大气压加压0.3MPa。由此,将加压了的氦气密封在电池壳体300内。其余与样品I为相同的条件。该样品2的氦气的浓度为大致18% (体积比)。这样，在注入电解液354的工序中，将氦气(泄漏检测气体Gr)加压，并加入气密容器520中，由此能够进一步提高电池壳体300内的氦气的浓度。
[0109]<样品3:高浓度密封2 (预填充)>
[0110]样品3，在包括单元电池干燥工序的电池壳体准备工序(工序A)之后且减压工序(工序B)之前，对工序A中准备的电池壳体300内进行减压，并向该被减压的电池壳体300中填充(预填充)泄漏检测气体Gr。在此，在该预填充工序中，对工序A中准备的电池壳体300内进行减压时，如图5所示，将气密容器520内减压至以大气压为基准-1OOkPa为止。然后，使气密容器520中成为与大气压相同程度的压力的氦气气氛，向电池壳体300内填充了氦气。
[0111]并且，如样品I那样，在气密容器520内，使加入有电解液354的罐356与电池壳体300的注液孔350连通。并且，在该状态下，对该气密容器520内进行减压，然后，使气密容器520内成为与大气压相同程度的压力的氦气气氛。由此，将电解液354和氦气密封在电池壳体300内。
[0112]该样品3，除了包括上述预填充工序以外，其余在与样品I大致相同的条件下进行制造。该样品3的氦气的浓度为大致22% (体积比)。这样，通过附加上述预填充工序，电池壳体300内的气氛被置换为氦气，因此能够进一步提高电池壳体300内的氦气的浓度。
[0113]<样品4:高浓度密封3(放置、浸透、再填充)>
[0114]样品4,在与样品I相同的条件下,将电解液354和氦气注入电池壳体300中(参照图3)。然后，将电池壳体300放置3分钟?15分钟左右(在此为10分钟)。并且通过将气密容器520减压至相对于大气压为_90kPa为止，对电池壳体300进行减压。并且，使气密容器520内再次成为与大气压相同程度的压力的氦气气氛，在与大气压相同程度的压力下将氦气密封在电池壳体300中。
[0115]该样品4与样品I相比，在附加了再填充工序这一点上是不同的，所述再填充工序在注入电解液354后，将电池壳体300放置，然后进行减压，再次将氦气密封。该样品4的氦气的浓度为大致25% (体积比)。这样，通过附加再填充工序，能够进一步提高电池壳体300内的氦气的浓度。
[0116]这样，采用上述的电池制造方法，全都能够提高电池壳体300内的氦气(泄漏检测气体Gr)的浓度。在上述的电池制造方法中，从注液到密封为止的时间越长，比大气轻的氦气越有从电池壳体300漏出的倾向。在实际的量产线中，从注液到密封为止的时间，预想比实验室水平长。该情况下，从注液到密封为止的时间，例如，长为5分钟左右的情况下，也期望电池壳体300内的泄漏检测气体Gr的浓度被维持在泄漏检测所需的程度。
[0117]在上述的电池制造方法中，从注液到密封为止的时间，长为5分钟左右的情况下，也能够在电池壳体300内维持5% (体积比)以上，能够维持泄漏检测所需的泄漏检测气体Gr的浓度。再者，该目标根据注液孔350的大小、泄漏检测气体Gr的种类等而改变。从注液到密封为止的时间优选能短则短。另外，在从注液到密封为止的期间，泄漏检测气体Gr从电池壳体300泄漏，因此如上所述能够以更高的浓度向电池壳体300中填充泄漏检测气体Gr的电池制造方法，在使泄漏检测的精度提高的方面优选。
[0118]另外，采用上述的电池制造方法制造的电池，例如，具备密闭型的电池壳体300、被收纳在电池壳体300内的电极体200、和被注入电池壳体300内的非水电解液354。例如，作为该形态的电池，能够构建像锂离子二次电池那样高输出的电池。在这样的高输出的电池中,在充放电时产生高的电压。因此,如果在电池内残留有水分,则通过水被电解,会产生氢气。
[0119]如上所述，根据该电池制造方法，在单元电池干燥工序、减压工序(工序B)中，电池壳体300内的水分被除去，并且之后电池壳体300内不暴露于大气中，电解液354和泄漏检测气体Gr被注入。并且之后优选一边管理露点一边将注液孔350密封。由此，能够使电池壳体300内所含的水分成为极少的状态。
[0120]S卩，采用该电池制造方法制造的电池，不仅电池壳体300内的气体气氛中的泄漏检测气体Gr的浓度高，例如，还能够将电池壳体300内的氢气的浓度抑制为极低。因此，能够构建电池壳体300内的气体气氛中，泄漏检测气体Gr的浓度高、氢气的浓度极低的电池。例如，能够提供电池壳体300内的气体气氛中，泄漏检测气体Gr为3% (体积比)以上，更优选为5% (体积比)以上，氢气为0.1% (体积比)以下，进而为0.5% (体积比)以下的电池。并且，对于氢气的产生，能够被低地抑制为0.05% (体积比)以下。特别是包括上述的单元电池干燥工序那样的情况下，能够将氢气的产生抑制为极低。该情况下，作为泄漏检测气体Gr，优选使用作为惰性气体的氦气。在使用氦气作为泄漏检测气体Gr的情况下，能够使电池反应稳定，能够有助于长期的电池性能的维持。
[0121]以上，将本发明的一实施方式涉及的电池制造方法和泄漏检测方法进行了例示，但本发明不限定于上述的实施方式。
[0122]例如，电池壳体300的形状不限定于角型，也可以是圆筒形状等其它形状。另外，例如，如图7所示，也可以通过层压膜构成电池壳体300A，构建层压型的电池100A。另外，电极体200不限定于卷绕电极体。例如，也可以是将正极片220和负极片240隔着隔板交替层叠而成的叠层型的电极体。另外，作为能够适用该电池制造方法的电池100，可以例示锂离子二次电池之类的各种二次电池。
[0123]另外，在上述的实施方式中，电解液354的注液工序在气密容器520内进行。在此提出的电池制造方法，不一定必须使用气密容器520。
[0124]例如，如图7所示，在层压型的电池100中，电池壳体300A通过层压膜而构成。该情况下，在电池壳体300A设置将电解液354注入的注液孔350A。另外，准备加入有电解液354的罐356A、与该罐356A的比电解液354靠上方的上部空间S连接的真空泵521、以及同样地与罐356A的上部空间S连接的泄漏检测气体Gr的瓶541。电池壳体300A的注液孔350，通过具有气密的配管540，与设置在罐356A底部的流通孔358连接。此时，配置罐356A内的电解液354，使其成为比电池壳体300A低的位置。该情况下，罐356优选采用具有气密性的容器。
[0125]该情况下，优选在对工序A中准备的电池壳体300A进行减压的工序B中，将真空泵521的开闭阀522打开，将电池壳体300A内的空气排出。该情况下，电池壳体300A内的空气，在配管540和罐356内通过而被排出。在该减压工序(工序B)中，在适当减压时，真空泵521的开闭阀522被关闭。接着，在将电解液354和泄漏检测气体Gr加入该被减压的电池壳体300A中的工序C中，泄漏检测气体Gr的瓶541的开闭阀542被打开，泄漏检测气体Gr被供给到罐356A的上部空间。此时，通过罐356A的上部空间S与被减压的电池壳体300A内的空间的压力差，电解液354在配管540中通过，从注液孔350A进入电池壳体300A中。并且，与电解液354进入同时地，泄漏检测气体Gr被供给到电池壳体300A内。
[0126]这样，在此提出的电池制造方法，能够适用于层压型的电池，另外，不必须需要气密容器520。另外，在此提出的电池制造方法，不限定于上述的实施例，可以进行各种变更。
[0127]附图标记说明
[0128]100、100A 电池
[0129]200卷绕电极体
[0130]200 电极体
[0131]220正极片
[0132]222未涂敷部
[0133]223正极活性物质层
[0134]240负极片
[0135]242未涂敷部
[0136]243负极活性物质层
[0137]262 隔板
[0138]300、300A 电池壳体
[0139]320壳体主体
[0140]340 盖体
[0141]350、350A 注液孔
[0142]352密封帽
[0143]354电解液(非水电解液)
[0144]356、356A 耀(pot)
[0145]358流通孔
[0146]360 安全阀
[0147]420 电极端子
[0148]440 电极端子
[0149]510干燥炉
[0150]520气密容器
[0151]521真空泵
[0152]522 开闭阀
[0153]530检测器
[0154]540 配管
[0155]541 瓶(tank)
[0156]542 开闭阀
[0157]Gr泄漏检测气体
[0158]S上部空间
【权利要求】
1.一种电池制造方法,包括: 工序A，该工序准备收纳有电极体的电池壳体； 工序B，该工序对所述工序A中准备的所述电池壳体内进行减压； 工序C，该工序将电解液和泄漏检测气体加入所述工序B中被减压的所述电池壳体中；和 工序D，该工序将所述工序C中加入有所述电解液和所述泄漏检测气体的所述电池壳体进行密封。
2.根据权利要求1所述的电池制造方法，在所述工序C中，在使所述电池壳体的外部成为所述泄漏检测气体气氛的状态下，将所述电解液注入工序B中被减压的所述电池壳体中。
3.根据权利要求1或2所述的电池制造方法，所述工序A包括单元电池干燥工序，该工序使收纳有所述电极体的所述电池壳体内干燥。
4.根据权利要求1?3的任一项所述的电池制造方法，至少所述工序B和工序C，是将所述电池壳体加入具有气密性的气密容器中进行的。
5.根据权利要求4所述的电池制造方法， 在所述工序B中，包括使加入有电解液的罐与所述电池壳体的注液孔连通，且在比所述电解液的液面靠上方将所述罐开放的状态下，对该气密容器内进行减压的工序， 并且，在所述工序C中，使所述气密容器内成为所述泄漏检测气体气氛。
6.根据权利要求1?5的任一项所述的电池制造方法，所述电解液是非水电解液。
7.根据权利要求1?6的任一项所述的电池制造方法，在所述工序A之后且所述工序B之前包括预填充工序，该工序将所述工序A中准备的所述电池壳体内减压为比大气压低的压力，并向该被减压的电池壳体中填充泄漏检测气体。
8.根据权利要求1?7的任一项所述的电池制造方法，在所述预填充工序中，对所述工序A中准备的所述电池壳体内进行减压时，减压为比所述电解液的蒸汽压低的压力。
9.根据权利要求1?8的任一项所述的电池制造方法，在所述工序C中，将所述泄漏检测气体在加压了的状态下加入电池壳体中。
10.根据权利要求1?9的任一项所述的电池制造方法，在所述工序C之后且所述工序D之前包括再填充工序，该工序对所述电池壳体内进行减压，并将泄漏检测气体加入该被减压的所述电池壳体中。
11.根据权利要求10所述的电池制造方法，在所述工序C后，在所述再填充工序中对所述电池壳体内进行减压之前，将电池壳体放置至少3分钟以上。
12.根据权利要求10或11所述的电池制造方法，在所述工序C之后且所述工序D之前，在所述再填充工序中，将该泄漏检测气体在加压了的状态下加入所述电池壳体中。
13.根据权利要求1?12的任一项所述的电池制造方法，所述泄漏检测气体是氦气。
14.根据权利要求1?13的任一项所述的电池制造方法，还包括工序E，该工序对所述泄漏检测气体是否从所述工序D中被密封的所述电池壳体泄漏进行检测。
15.一种电池，是采用权利要求1?14的任一项所述的电池制造方法制造的。
16.—种电池,具备: 电池壳体； 电极体，其被收纳在所述电池壳体内；和 非水电解液，其被注入到所述电池壳体内， 所述电池壳体内的气体气氛中，泄漏检测气体为5%以上,氢气为0.1%以下。
17.一种电池的泄漏检测方法，包括: 工序A，该工序准备收纳有电极体的电池壳体； 工序B，该工序对所述工序A中准备的所述电池壳体内进行减压； 工序C，该工序将电解液和泄漏检测气体加入所述工序B中被减压的所述电池壳体中；工序D，该工序将所述工序C中加入所述电解液和所述泄漏检测气体的所述电池壳体进行密封；和 工序E，该工序对所述泄漏检测气体是否从所述工序D中被密封的所述电池壳体泄漏进行检测。
【文档编号】H01M10/058GK104428924SQ201280074598
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2012年7月9日 优先权日:2012年7月9日
【发明者】津久井亮 申请人:丰田自动车株式会社