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技術 二次電池の製造方法

出願人 エルジー・ケム・リミテッド
発明者 キム、ジョウンホワンウー、ジュンキュキム、ミンス
出願日 2014年4月7日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-539519
公開日 2015年12月17日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2015-536035
状態 特許登録済
技術分野 二次電池(鉛及びアルカリ蓄電池)
主要キーワード セルプレス 温室ガス 内燃機関自動車 ピアシング 余剰電解液 ディーゼル車両 ガス除去装置 指示体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年12月17日)のものです。
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図面 (13)

課題・解決手段

本技術は、デギャシング(degassing)工程時に電解液飛散することを防止することにより、電解液飛散による製品汚染を防止することができる二次電池の製造方法に関する。本技術の二次電池の製造方法は、デッドスペースを含む電池セルに対してフォーメーション(formation)過程を進めて電池セルの内部にガスを発生させる段階、ガス除去装置ピアシング(piercing)ツールを閉じて前記デッドスペースに貫通口を形成し、前記ピアシングツールを介して前記電池セル内のガスを排出させる段階、ガス排出後にガス除去装置のシーリング(sealing)ツールを閉じて前記電池セル内の電極組立体と隣接した前記デッドスペースの内側部を融着させる段階、前記シーリングツールが閉じられた状態で前記ピアシングツールを開放する段階、及び前記ピアシングツールが開放された後、前記シーリングツールを開放する段階を含むことができる。

概要

背景

最近、充放電が可能で、軽いながらもエネルギー密度及び出力密度の高いリチウム二次電池ワイヤレスモバイル機器エネルギー源として幅広く用いられている。また、ガソリン車両、ディーゼル車両など化石燃料を用いる既存の内燃機関自動車大気汚染及び温室ガス問題を解決するための代替方案として、ハイブリッド電気自動車HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、バッテリー電気自動車(BEV)、電気自動車(EV)などが提示されているものの、リチウム二次電池はこのような内燃機関代替自動車動力源としても注目されている。

このようなリチウム二次電池においては、その特性上、初サイクル時に正極活物質活性化のためのフォーメーション(formation)過程が必須的に先行されなければならないが、このようなフォーメーション過程によって電池セルの内部に多量のガスが発生するようになる。この後、発生したガスは開封されるか、切開された排出口を介して除去され、ガス排出部位は再び熱融着されて密封される。このように電池セルの内部のガスを排出させ、その排出通路を熱融着させる工程を一般にデギャシング(degassing)工程と言う。

ところで、従来のデギャッシング工程では、真空排気の影響によって器具に付いていた電解液飛散する現象が発生し、飛散した電解液が製品に付いて製品を汚染する問題が起きている。

したがって、このような問題点等を根本的に解決することができる技術が必要とされている。

概要

本技術は、デギャッシング(degassing)工程時に電解液が飛散することを防止することにより、電解液飛散による製品の汚染を防止することができる二次電池の製造方法に関する。本技術の二次電池の製造方法は、デッドスペースを含む電池セルに対してフォーメーション(formation)過程を進めて電池セルの内部にガスを発生させる段階、ガス除去装置ピアシング(piercing)ツールを閉じて前記デッドスペースに貫通口を形成し、前記ピアシングツールを介して前記電池セル内のガスを排出させる段階、ガス排出後にガス除去装置のシーリング(sealing)ツールを閉じて前記電池セル内の電極組立体と隣接した前記デッドスペースの内側部を融着させる段階、前記シーリングツールが閉じられた状態で前記ピアシングツールを開放する段階、及び前記ピアシングツールが開放された後、前記シーリングツールを開放する段階を含むことができる。

目的

本発明は、デギャッシング(degassing)工程時に電解液が飛散することを防止することにより、電解液飛散による製品の汚染を防止することができる二次電池の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

デッドスペースを含む電池セルに対してフォーメーション(formation)過程を進めて前記電池セルの内部にガスを発生させる段階と、ガス除去装置ピアシング(piercing)ツールを閉じて前記デッドスペースに貫通口を形成し、前記ピアシングツールを介して前記電池セル内のガスを排出させる段階と、ガス排出後にガス除去装置のシーリング(sealing)ツールを閉じて前記電池セル内の電極組立体と隣接した前記デッドスペースの内側部を融着させる段階と、前記シーリングツールが閉じられた状態で前記ピアシングツールを開放する段階と、前記ピアシングツールが開放された後、前記シーリングツールを開放する段階とを含む二次電池の製造方法。

請求項2

前記融着されたデッドスペース部分を切断し、残りのデッドスペース部分を除去する段階をさらに含む請求項1に記載の二次電池の製造方法。

請求項3

前記ガスを排出させる段階は、前記貫通口に真空印加して前記電池セルの内部と外部の圧力差を用いる請求項1または2に記載の二次電池の製造方法。

請求項4

前記ガスを排出させる段階は、前記真空を印加しながら、前記デッドスペースの上面と下面をそれぞれ上下に引っ張る請求項3に記載の二次電池の製造方法。

請求項5

前記ガスを排出させる段階は、前記電池セルに圧力を印加する請求項1から4のいずれか1項に記載の二次電池の製造方法。

請求項6

前記圧力を印加することは、前記電池セルの一面または両面に圧力を印加する請求項5に記載の二次電池の製造方法。

請求項7

前記電池セルをシーリングする段階は、前記シーリングツールで前記デッドスペースを熱融着させる請求項1から6のいずれか1項に記載の二次電池の製造方法。

請求項8

前記デッドスペースの内側部を融着させる段階は、前記ピアシングツールが閉じられた状態で前記シーリングツールを閉じる請求項1から7のいずれか1項に記載の二次電池の製造方法。

請求項9

前記貫通口を形成する段階は、前記ピアシングツールを用いて前記デッドスペースの上面及び下面に穿孔する請求項1からに記載の二次電池の製造方法。

技術分野

0001

本発明の二次電池の製造方法に関し、より詳しくはデギャシング(degassing)工程を改善して電解液飛散を防止することによって、電解液飛散による製品汚染を防止することができる二次電池の製造方法に関する。

背景技術

0002

最近、充放電が可能で、軽いながらもエネルギー密度及び出力密度の高いリチウム二次電池ワイヤレスモバイル機器エネルギー源として幅広く用いられている。また、ガソリン車両、ディーゼル車両など化石燃料を用いる既存の内燃機関自動車大気汚染及び温室ガス問題を解決するための代替方案として、ハイブリッド電気自動車HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、バッテリー電気自動車(BEV)、電気自動車(EV)などが提示されているものの、リチウム二次電池はこのような内燃機関代替自動車動力源としても注目されている。

0003

このようなリチウム二次電池においては、その特性上、初サイクル時に正極活物質活性化のためのフォーメーション(formation)過程が必須的に先行されなければならないが、このようなフォーメーション過程によって電池セルの内部に多量のガスが発生するようになる。この後、発生したガスは開封されるか、切開された排出口を介して除去され、ガス排出部位は再び熱融着されて密封される。このように電池セルの内部のガスを排出させ、その排出通路を熱融着させる工程を一般にデギャッシング(degassing)工程と言う。

0004

ところで、従来のデギャッシング工程では、真空排気の影響によって器具に付いていた電解液が飛散する現象が発生し、飛散した電解液が製品に付いて製品を汚染する問題が起きている。

0005

したがって、このような問題点等を根本的に解決することができる技術が必要とされている。

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、デギャッシング(degassing)工程時に電解液が飛散することを防止することにより、電解液飛散による製品の汚染を防止することができる二次電池の製造方法を提供する。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、デッドスペースを含む電池セルに対してフォーメーション(formation)過程を進めて電池セルの内部にガスを発生させる段階、ガス除去装置ピアシング(piercing)ツールを閉じて前記デッドスペースに貫通口を形成し、前記ピアシングツールを介して前記電池セル内のガスを排出させる段階、ガス排出後にガス除去装置のシーリング(sealing)ツールを閉じて前記電池セル内の電極組立体と隣接した前記デッドスペースの内側部を融着させる段階、前記シーリングツールが閉じられた状態で前記ピアシングツールを開放する段階、及び前記ピアシングツールが開放された後、前記シーリングツールを開放する段階を含むことができる。

発明の効果

0008

本発明は、デギャッシング(degassing)工程時に電解液が飛散することを防止することにより、電解液飛散によって製品が汚染することを防止することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施例による二次電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。
二次電池の製造過程を概略的に示した図である。
デギャッシング過程時におけるガス除去装置の各構成の動作を説明するための図である。
電池セルに圧力を印加する他の実施例をみせる図である。

実施例

0010

以下、図を参照して本発明の好ましい実施例をより詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的且つ辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適宜定義することができるとの原則に即して、本発明の技術的思想符合する意味と概念に解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載された実施例と図に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎないだけであり、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替し得る多様な均等物と変形例等があり得ることを理解しなければならない。

0011

図1は、本発明の実施例による二次電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。また、図2から図7は、二次電池の製造過程を概略的に示した図であり、図8から図11はデギャッシング過程時にガス除去装置の各構成の動作を説明するための図である。

0012

先ず、図2でのように電極端子112、114が連結されている電極組立体110を電池ケース130の収納部120に取り付けた後、電池ケース130を半分に折る。このとき、電池ケース130は、後続のフォーメーション(formation)過程で発生するガスを捕集した後、切断するための空間(デッドスペース)が含まれるので、一側(図では右側)が他の側より遥かに大きく形成される(S110)。

0013

次に、図3でのように電池ケース130の収納部120に電極組立体110を取り付けた状態で、電池ケース130の外周面のうち一側端部150を除いた残りの部位等140を熱融着させてシーリングする。次いで、非シーリング部位(以下、デッドスペースという)150を介して電解液を注入した後、図4のようにデッドスペース150の一側角の端部152を熱融着して、充電放電を行って電池セル100を活性化させるフォーメーション(formation)過程を進める(S120)。

0014

例えば、0.2Cの電流満充電した後、エイジング(aging)をしながら開路電圧OCV、open circuit voltage)不良を検出し、この後再び満放電して放電容量を測定した後、出荷のために容量の50%に充電する方式でフォーメーションが進められ得る。しかし、本実施例ではこれに限定されず、公知の多様な形態のフォーメーション工程を採択することができる。

0015

このようなフォーメーション過程中に電池セルの内部にはガスが発生することとなり、発生したガスと余剰電解液はデッドスペース150に集まって捕集される。

0016

次に、デッドスペース150に捕集されたガス及び余剰電解液を除去するためのデギャッシング(degassing)工程を行う(S130)。

0017

このため、図8でのようにガス除去装置のピアシングツール(piercing tool)210を閉じてデッドスペース150の上面と下面に穿孔することにより、図5でのように電池ケース130の内部と通じる貫通口154を形成する。次いで、ピアシングツール210で貫通口154に真空を印加しながら、デッドスペース150の上面と下面をそれぞれ上下に引っ張ることにより、フォーメーション工程で発生したガスと余剰電解液を貫通口154を介して吸入・除去する。すなわち、電池セル100の内部と外部の圧力差により、ガスと余剰電解液が貫通口154及びピアシングツール210を介して真空室(図示せず)に排出されるようにする。

0018

このとき、セルプレス220を下降させて電池セル100の上部を均一に押さえることにより、電池セル100に圧力を印加する。すなわち、圧力差に起因したガスの自然的な排出だけではガスを排出するのに限界があるため、電池セル100に人為的に圧力を加えることによって、より効果的にガスを排出させることができる。電池セル100に印加される圧力は5〜15kgf/程度にする。必要に応じて、真空は印加せずにセルプレス220を用いて電池セル100に圧力のみを印加し、ガスを排出させることもできる。

0019

このようなガス排出過程で余剰電解液が排出されながら、一部の電解液がピアシングツール210に付いてしまうこととなる。

0020

ガス及び余剰電解液の排出が完了すると、ピアシングツール210が閉じられた状態(電池セルの内部が真空の状態)でシーリングツール(sealing tool)230を閉じて電極組立体110と隣接したデッドスペース150の内側部156を熱融着してシーリングすることにより、電池セル110を密閉させる(S140)。

0021

次に、図10でのようにシーリングツール230が閉じられた状態でピアシングツール210を先に開放する(S150)。

0022

このとき、デギャッシング過程でガスとともに排出された余剰電解液がピアシングツール230に付いている場合、ピアシングツール230が開放される際にその電解液が周辺に飛散し得る。特に、電解液が電池セル100側に飛んで電池セル100に付くと、電池セル100の汚染を誘発するようになる。

0023

しかし、本実施例では図10に示したように、電池セル100とピアシングツール210との間にあるシーリングツール230が閉じられている状態で、ピアシングツール210を先に開放することによって、電解液が飛散しても飛散した電解液が電池セル100を汚染することを防止することができる。さらに、セルプレス220も、ピアシングツール210が開放される際に電池セル100を覆っている状態なので、飛散した電解液が電池セル100を汚染することをさらに防止することができる。

0024

ピアシングツール210の開放が完了すると、図11でのようにシーリングツール230を開放し(S160)、セルプレス220を上昇させて電池セル100に加えられる圧力を解除させる(S160)。

0025

次に、図7でのように段階S140で熱融着された部分156を切断し、残りのデッドスペース150部分を除去する。

0026

この後の工程等は、従来と同一に行われ得るので、これに対する詳細な説明は略する。

0027

前述した本発明の好ましい実施例は例示の目的のためのものであって、当業者であれば特許請求の範囲の技術的思想と範囲を介して多様な修正、変更、代替及び付加が可能なはずであり、このような修正・変更などは特許請求の範囲に属するものとみなければならないはずである。

0028

例えば、前述した実施例では電池セルを固定された指示体においた後、セルプレス220を下降させることにより、電池セル100の一側面だけに圧力を加えたが、図12でのように電池セル100の上下または左右にプレート(plate)形態のトレイ(tray)240を位置させた状態で、電池セル100に上下または左右の両面に圧力を印加することもできる。これにより均一に電池セル100に圧力を印加することができる。

0029

本発明は、デギャッシング(degassing)工程時に電解液が飛散することを防止することにより、電解液飛散によって製品が汚染されることを防止することができる。

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