專利名稱：制造蓄電池的方法
制造蓄電池的方法
相關(guān)申請的交叉引用
本申請基于2011年9月29日提交的日本專利申請No. 2011-215707，并且要求該申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，在此通過引用將其全文并入這里。技術(shù)領(lǐng)域
本實施例涉及一種制造蓄電池的方法。
背景技術(shù)：
近來，在諸如視聽設(shè)備、PC和移動通信設(shè)備等的電子設(shè)備中，便攜式或無繩式的設(shè)備趨于快速增長。在用于驅(qū)動這些設(shè)備的電源中，以鋰蓄電池為代表的非水電解質(zhì)蓄電池正在成為主流。非水電解質(zhì)蓄電池具有輕巧、高容量、可反復(fù)充電的特性，其能夠快速被充滿，并且具有高的體積能量密度和重量能量密度。
此外，由于使用非水電解質(zhì)蓄電池的電子設(shè)備的多樣性，存在對高容量非水電解質(zhì)蓄電池的需求。因此，需要增加非水電解質(zhì)蓄電池的活性物質(zhì)的密度和正負(fù)極電極板與隔板之間的緊密度。因此，用于滲透非水電解質(zhì)所需的時間變長了。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本實施例的蓄電池的制造方法是制造包括電池殼和容納在電池殼中的電極板組的蓄電池的方法。電極板組包括正電極板、負(fù)電極板和插入到正負(fù)電極板之間的隔板。 電極板組被非水電解質(zhì)浸沒。蓄電池制造方法包括如下的步驟用在非水電解質(zhì)中奧斯特瓦爾德(Ostwald)溶解系數(shù)為2. O或以上的氣體替換電池殼中的空氣；在用氣體進(jìn)行替換之后，降低電池殼中的壓強(qiáng)；將非水電解質(zhì)引入到降低氣壓后的電池殼中。


圖1示出根據(jù)本實施例的蓄電池的制造方法的過程的流程圖。
具體實施方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的蓄電池的制造方法。
在本實施例的蓄電池制造方法中，先制造電池單元，然后將非水電解質(zhì)引入到電池單元中，接下來封閉電池單元。電池單元是指電池殼，該電池殼具有在其中包括的電極板組。
將簡單描述制造電池單元的方法。首先，分別制造電池殼和電極板組。通過將隔板插入到正負(fù)電極板之間并且將這三個組件碾成平面形狀而形成電極板組。需要注意電極板組不限于平面形狀。電極板組可以是圓柱形狀，或者電極板可以是層疊式的。
通過將活性物質(zhì)膏體涂抹在金屬箔上、然后晾干該膏體、碾平金屬箔等步驟來制造每個正電極板或負(fù)電極板。隔板是由絕緣樹脂制成的薄片。在電極板組被放置在電池殼中之前，將此隔板插入到正負(fù)電極板之間。在其間插有隔板的正負(fù)電極板組被碾平從而被放置在電池殼中。然后，將頂蓋安裝到電池殼的開口處。在此階段，在頂蓋上預(yù)留有填料口。
接著，根據(jù)圖1所示的步驟在此狀態(tài)下將非水電解質(zhì)引入到電池殼中。首先，(第一步Si)利用例如真空泵等設(shè)備降低在其中插入有電極板組的電池殼中的壓強(qiáng)。
此時，在電池殼被放置在減壓后的室中的狀態(tài)下，電池殼中的壓強(qiáng)被降低。需要注意，對于電池殼的減壓操作，僅電池殼內(nèi)的壓強(qiáng)可以被降低。此外，在電池殼的減壓操作中， 電池殼中的壓強(qiáng)期望被降低到如下的程度能夠去除正電極板與隔板之間的、負(fù)電極板與隔板之間的、以及電池殼與電極組之間的空隙中的空氣。
接著，(第二步S2)用在非水電解質(zhì)中奧斯特瓦爾德溶解系數(shù)為2. O或以上的氣體替換電池殼中的空氣。在該實施例中，二氧化碳被引入到電池殼中以進(jìn)行替換，其中二氧化碳是在非水電解質(zhì)中奧斯特瓦爾德溶解系數(shù)為2. 8的氣體。需要注意，盡管在本實施例中用二氧化碳替換空氣，但本發(fā)明并不限于此。只要氣體的奧斯特瓦爾德溶解系數(shù)在2. O或以上并且不與電極組和非水電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以使用任何一種氣體。
使用奧斯特瓦爾德溶解系數(shù)在2. O或以上的氣體的原因如下在正電極板與隔板之間的、負(fù)電極板與隔板之間的、以及電池殼與電極組之間的空隙中存在奧斯特瓦爾德溶解系數(shù)為2. O或以上的氣體的情況下，當(dāng)將非水電解質(zhì)引入到電池殼中時，該氣體溶于非水電解質(zhì)，因此非水電解質(zhì)能夠很容易地進(jìn)入這些空隙中。換句話說，提高了非水電解質(zhì)的可濕性。這減少了引入非水電解質(zhì)所需的時間。
當(dāng)引入二氧化碳進(jìn)行替換時，通過在其中放置有電池殼的室中生成二氧化碳的氣體環(huán)境，能夠用二氧化碳替換電池殼中的空氣。需要注意，當(dāng)將二氧化碳引入到電池殼中時，可以將二氧化碳直接引入到電池殼中進(jìn)行替換。
此外，當(dāng)用二氧化碳進(jìn)行替換時，期望保證二氧化碳能夠到達(dá)正電極板與隔板之間的、負(fù)電極板與隔板之間的、以及電池殼與電極組之間的空隙中。因此，推薦將空氣替換成如下的氣體環(huán)境該氣體環(huán)境中包含的二氧化碳的體積含量在75%或以上,優(yōu)選地95%或以上。上述的將空氣替換成二氧化碳的體積含量在75%或以上，優(yōu)選地95%或以上的氣體環(huán)境使得正電極板與隔板之間的、負(fù)電極板與隔板之間的、以及電池殼與電極組之間的空隙中的二氧化碳被填充從而提高所需的可濕性程度。此外，能夠在較短的時間開始進(jìn)行電解質(zhì)的填充。
此外，在將電池殼的空氣替換成二氧化碳之后，電池殼可以再次恢復(fù)到降低氣壓后的狀態(tài)，緊接著再進(jìn)行另一次的將電池殼的空氣替換成二氧化碳的操作。此外，該操作可以重復(fù)多次。這樣可以進(jìn)一步保證二氧化碳到達(dá)正電極板與隔板之間的、負(fù)電極板與隔板之間的、以及電池殼與電極組之間的空隙中。
接著，(第三步S3)降低電池殼中的壓強(qiáng)。此降壓操作希望降至如下的氣壓該氣壓在能夠維持提高非水電解質(zhì)的可濕性所需的二氧化碳的量的同時也能夠去除多余的二氧化碳。因此，推薦執(zhí)行降低氣壓操作以使得滿足如下的公式(I)
PXt彡-400…(I)
其中，P表示作為相對壓強(qiáng)(kPa)的降低后壓強(qiáng)，t表示降低氣壓的時間(單位分鐘)。
因此，這樣能夠在盡量保持非水電解質(zhì)的可濕性的同時降低溶解在非水電解質(zhì)中的二氧化碳的量。
當(dāng)蓄電池老化時，產(chǎn)生二氧化碳，其溶解于非水電解質(zhì)中。當(dāng)二氧化碳的濃度超過其在非水電解質(zhì)中的飽和溶解度時，二氧化碳為氣體狀態(tài)以使得蓄電池脹大。因此，在此實施例中，通過盡量減少溶于非水電解質(zhì)中的二氧化碳的量，能夠溶于非水電解質(zhì)中的二氧化碳的量就能增加。因此，能夠降低蓄電池的脹大效應(yīng)。
接著，(第四步S4)將非水電解質(zhì)引入到電池殼中。此時，從室外部供給非水電解質(zhì)。因此，電池殼中的壓強(qiáng)與非水電解質(zhì)在氣體環(huán)境壓強(qiáng)下的壓強(qiáng)之間就會產(chǎn)生壓強(qiáng)差。因此，通過利用此壓強(qiáng)差就能引入非水電解質(zhì)。此外，在正電極板與隔板之間的、負(fù)電極板與隔板之間的、以及電池殼與電極組之間的空隙中，由于二氧化碳，提高了可濕性。這使得能夠在不留空隙的情況下快速地引入非水電解質(zhì)。此外，因為盡量減少了超過提高可濕性所需的二氧化碳量的二氧化碳，能夠減少以氣體狀態(tài)存在的二氧化碳。因此，能夠在減少氣泡等產(chǎn)生的情況下引入非水電解質(zhì)。
接下來，(第五步S5)向非水電解質(zhì)施加壓強(qiáng)從而使得電池殼充滿非水電解質(zhì)。利用電池殼內(nèi)外的壓強(qiáng)差而開始引入非水電解質(zhì)。然而，在一些情況下，此壓強(qiáng)差可以不足以將非水電解質(zhì)充滿整個電池殼。由于以上原因，需要在能夠?qū)⒆懔康姆撬娊赓|(zhì)引入到整個電池殼中的壓強(qiáng)下引入非水電解質(zhì)。此外，向非水電解質(zhì)施加壓強(qiáng)使得能夠加快引入非水電解質(zhì)。
在向非水電解質(zhì)施加壓強(qiáng)的操作下，推薦施加O. 05至O. 5MPa的壓強(qiáng)。小于 O. 05MPa的壓強(qiáng)太小以至于不能將非水電解質(zhì)充滿電池殼，因此效率較低。另一方面，大于O. 5MPa的壓強(qiáng)向正電極板與隔板之間的、負(fù)電極板與隔板之間的、以及電池殼與電極組之間的空隙施加壓強(qiáng)可能因此引起破裂。因此，施加壓強(qiáng)以使得相對壓強(qiáng)可以為O. 05至 O. 5MPa。
發(fā)明者根據(jù)該實施例的示例I和示例2以及實驗的比較例進(jìn)行了非水電解質(zhì)的填充，并且比較了進(jìn)行非水電解質(zhì)填充所需的時間。
首先，在耐壓容器中設(shè)置有電極板組，該電極板組包括作為正電極板和負(fù)電極板的替代物而預(yù)設(shè)的載玻片；基于聚乙烯的隔板，其作為隔板被插入到正電極板和負(fù)電極板之間。將被使用的耐壓容器能夠被降壓，并且允許將非水電解質(zhì)引入到耐壓容器中。此外， 從耐壓容器的外部可以看見電極板組。
在示例I中，根據(jù)本實施例的電解質(zhì)填充步驟來進(jìn)行電解質(zhì)的填充。具體地說，首先，將在其中插入有電極組的耐壓容器中的壓強(qiáng)降低到-O.1MPa0接著，將耐壓容器中的空氣替換成奧斯特瓦爾德溶解系數(shù)為2. 8的二氧化碳，耐壓容器中的壓強(qiáng)恢復(fù)到氣體環(huán)境壓強(qiáng)。此外，進(jìn)行如下的三個周期循環(huán)每個周期循環(huán)包括降低氣壓后狀態(tài)和通過引入二氧化碳而生成氣體環(huán)境壓強(qiáng)的狀態(tài)。接下來，將耐壓容器中的壓強(qiáng)降低到-O.1MPa，并且將耐壓容器靜置5分鐘。此后，將處于氣體環(huán)境壓強(qiáng)的非水電解質(zhì)引入到耐壓容器中，并且進(jìn)行 O.1MPa的加壓。結(jié)果，為了使得被浸沒的電極板組的距離達(dá)到60mm，大約花費(fèi)10分鐘的時間。
在示例2中，在與示例I類似的條件的下將電解質(zhì)的填充步驟實施到將空氣替換成二氧化碳的步驟(第二步S2)。此后，引入非水電解質(zhì)而不降壓，在開始填充電解質(zhì)之后也不進(jìn)行加壓。結(jié)果，為了將被浸沒的電極板組的距離達(dá)到60mm，大約需要花費(fèi)的時間是示例I的時間的2. 5倍。
除了以下事實之外非水電解質(zhì)被弓I入而不用二氧化碳進(jìn)行替代之后耐壓容器處于氣體環(huán)境壓強(qiáng)的狀態(tài)，在與示例I相同的條件下進(jìn)行比較例。結(jié)果，為了將被浸沒的電極板組的距離達(dá)到60mm，大約需要花費(fèi)的時間是示例I時間的4倍。
因此，本實施例的示例I和比較例的對比可以證明將空氣替換成二氧化碳能夠在較短時間內(nèi)完成電解質(zhì)的填充步驟。此外，示例I和示例2的對比表明在替換成二氧化碳之后降低氣壓并且在開始引入非水電解質(zhì)之后進(jìn)行加壓的情況下，能夠在較短時間內(nèi)完成電解質(zhì)的填充步驟。
如上詳述，在本實施例的電解質(zhì)填充過程中，電池殼中的空氣被替換成奧斯特瓦爾德溶解系數(shù)大約為2. O或以上的氣體，然后降低電池殼中的壓強(qiáng)，接下來開始引入非水電解質(zhì)。這使得能夠在較短的時間內(nèi)引入非水電解質(zhì)。
此外，在引入非水電解質(zhì)之前進(jìn)行降壓并且在引入非水電解質(zhì)之后向非水電解質(zhì)施加壓強(qiáng)使得能夠在較短的時間內(nèi)進(jìn)行電解質(zhì)的填充。
雖然這里說明了特定的一些實施例，但是這些實施例僅僅是以實例的形式展現(xiàn)， 并且不是為了限定本發(fā)明的范圍。真正地，在此說明的新的實施例能夠以多種其他的形式來體現(xiàn)；此外，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下可以對在此說明的實施例的形式進(jìn)行多種省略、替代和改變。所附的權(quán)利要求和其等價物期望涵蓋落入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的這些形式或變形。
權(quán)利要求
1.一種制造包括電池殼和容納在所述電池殼中的電極板組的蓄電池的方法，所述電極板組包括正電極板、負(fù)電極板和插入到所述正電極板和所述負(fù)電極板之間的隔板，所述電極板組被非水電解質(zhì)浸沒，所述方法包括如下的步驟 用在所述非水電解質(zhì)中奧斯特瓦爾德溶解系數(shù)為2. O或以上的氣體替換所述電池殼中的空氣； 在用所述氣體進(jìn)行替換之后，降低所述電池殼中的壓強(qiáng)；以及 將所述非水電解質(zhì)引入到降低壓強(qiáng)后的電池殼中
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電池殼中的壓強(qiáng)被降低到的降低后壓強(qiáng)是滿足如下公式(I)的降低后壓強(qiáng)PXt ≥-400... (I) 其中P表示作為相對壓強(qiáng)的所述降低后壓強(qiáng)，t表示降低壓強(qiáng)的時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括，在引入所述非水電解質(zhì)之后，向所述非水電解質(zhì)施加壓強(qiáng)的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中施加到所述非水電解質(zhì)的壓強(qiáng)是0.05-0. 5MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)行所述的替換步驟從而產(chǎn)生如下的氣體環(huán)境所述氣體環(huán)境包含占75%或以上體積的所述氣體，其中用所述氣體替換所述電池殼中空氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述氣體是二氧化碳。
全文摘要
提供了一種制造包括電池殼和容納在電池殼中的電極板組的蓄電池的方法。該電極板組包括正電極板、負(fù)電極板和插入到正負(fù)電極板之間的隔板。電極板組被非水電解質(zhì)浸沒。蓄電池制造方法包括如下的步驟用在非水電解質(zhì)中奧斯特瓦爾德溶解系數(shù)為2.0或以上的氣體替換電池殼中的空氣；在用氣體進(jìn)行替換之后，降低電池殼中的壓強(qiáng)；將非水電解質(zhì)引入到降低壓強(qiáng)的電池殼中。
文檔編號H01M10/058GK103035951SQ201210344799
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者江草俊, 佐藤勝廣 申請人:株式會社東芝