專利名稱：非水電解液二次電池的處理裝置和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非水電解液二次電池的處理裝置和制造方法，尤其是涉及其初次充電前的處理裝置和進行初次充電前的處理的制造方法。
背景技術(shù)：
近年，電子設(shè)備的便攜式化、無碼化迅速地發(fā)展，作為它們的驅(qū)動用電源，對小型且重量輕、具有高能量密度的非水電解液二次電池的要求在提高。另外，不僅電子設(shè)備用途，而且對電力貯藏用和電動汽車這些要求長期的耐久性等的非水電解液二次電池的技術(shù)開展也在加速。為了具有更長期的耐久性等，期望實現(xiàn)不發(fā)生內(nèi)部短路和電壓降低不良等的非水電解液二次電池。作為這些課題的主要原因，曾指出了在非水電解液二次電池的制造工序中混入了金屬異物，指出了由于混入的金屬異物在電池內(nèi)溶解和析出，貫穿隔板，引起微小短路的可能性。以往，作為用于不發(fā)生內(nèi)部短路和電壓降低不良等的對策，是除去金屬異物，或設(shè)想在非水電解液二次電池的內(nèi)部有金屬異物混入的情況而實施電池的出廠前的處理。在專利文獻1中，作為能夠以短時間切實地篩選不良電池的作為非水電解質(zhì)二次電池的鋰離子二次電池的檢查方法，公開了下述方法求出將鋰離子電池在45°C以上的環(huán)境溫度下放置10天以上，或者在60°C 70°C的環(huán)境溫度下放置4天以上之后的電壓降低， 在求得的電壓降低比預(yù)先設(shè)定的電壓降低基準大時判斷為在鋰離子電池中存在導(dǎo)電性異物并進行篩選。另外，在專利文獻2公開了下述方法通過將作為非水電解質(zhì)二次電池的鋰離子二次電池在初次充電時進行電池容量的0. 01% 0. 的充電，以Li/Li+基準將負極的電位設(shè)定在1. 5V以上，并且以Li/Li+基準將正極電位設(shè)定在3. 5V以上，并設(shè)定1小時 48 小時的放置時間，由此抑制正極與負極之間的微小短路?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻1 日本特開2005-158643號公報專利文獻2 日本特開2005-243537號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻1中，必須將鋰離子二次電池在加熱環(huán)境下放置10天或4天以上，存在制造成本高的課題。另外，在專利文獻2中，由于進行電池容量的0.01% 0. 1% 的充電，因此需要充電裝置，存在制造成本高的課題。因此，需求更好的篩選方法。本發(fā)明的目的是提供能夠使混入到非水電解液二次電池內(nèi)部的金屬異物在初次充電前溶解和擴散的非水電解液二次電池的處理裝置和制造方法。本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的處理裝置，所述非水電解液二次電池是將隔著隔板而配置有正極板和負極板的電極群與非水電解液一起收容于電池殼體中的電池，所述處理裝置使混入到上述電極群內(nèi)部的金屬異物溶解和擴散，該處理裝置的特征在于，具有間隙減少單元，其使存在于未充電狀態(tài)的電極群中的間隙減少，使非水電解液二次電池成為間隙減少狀態(tài)；和保持單元，其在間隙減少狀態(tài)下將正極電位在金屬異物的溶解電位保持規(guī)定的時間，所述的金屬異物的溶解電位處于比非水電解液二次電池充放電時所使用的充放電正極電位低的電位。另外，在本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的處理裝置中，優(yōu)選間隙減少單元是在足以使金屬異物與正極板接觸的預(yù)先確定的規(guī)定的表面壓力下拘束(束縛)電池殼體的外形的電池拘束單元。另外，在本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的處理裝置中，優(yōu)選電池拘束單元將 0. IMPa以上5. OMPa以下的面壓作為規(guī)定的表面壓力。另外，在本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的處理裝置中，優(yōu)選電池拘束單元還具有加熱非水電解液二次電池的電池加熱單元。另外，在本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的處理裝置中，優(yōu)選保持單元將金屬異物設(shè)為鐵而保持非水電解液二次電池的開路時的正極電位。本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的制造方法，是使混入到非水電解液二次電池的內(nèi)部的金屬異物溶解和擴散的電池的制造方法，所述非水電解液二次電池是將隔著隔板而配置有正極板和負極板的電極群與非水電解液一起收容于電池殼體中的電池，該制造方法的特征在于，包括間隙減少工序，該工序使存在于未充電狀態(tài)的電極群中的間隙減少，使非水電解液二次電池成為間隙減少狀態(tài)；和保持工序，該工序在間隙減少狀態(tài)下將正極電位在金屬異物的溶解電位保持規(guī)定的時間，所述的金屬異物的溶解電位處于比非水電解液二次電池充放電時所使用的充放電正極電位低的電位。另外，在本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的制造方法中，優(yōu)選間隙減少工序是在足以使金屬異物與正極板接觸的預(yù)先確定的規(guī)定的表面壓力下拘束電池殼體的外形的電池拘束工序。另外，在本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的制造方法中，優(yōu)選間隙減少工序是對電池殼體內(nèi)的壓力進行減壓的電池減壓工序。另外，在本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的制造方法中，優(yōu)選間隙減少工序是在電池拘束工序之后在預(yù)先確定的規(guī)定的加熱條件下對電池進行加熱，其后解除電池拘束的電池加熱工序。另外，在本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的制造方法中，優(yōu)選保持工序?qū)⒔饘佼愇镌O(shè)為鐵而保持非水電解液二次電池的開路時的正極電位。根據(jù)上述構(gòu)成的非水電解液二次電池的處理裝置和制造方法，通過在初次充電前使金屬異物與金屬異物進行溶解的電位的正極板接觸而保持，從而使金屬異物溶解和擴散，因此在實際使用時，能夠抑制由混入到非水電解液二次電池內(nèi)部的金屬異物造成的內(nèi)部短路和電壓降低不良等。


圖1是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明非水電解液二次電池的處理裝置的圖。圖2是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明電池的構(gòu)成的圖。圖3是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明電極群的構(gòu)成的圖。圖4是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明將電池收納在處理裝置中進行拘束的情形的圖。圖5是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明非水電解液二次電池的制造方法的步驟的流程圖。圖6是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明實施例中的正極板、負極板和隔板的觀察結(jié)果的圖。圖7是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明不實施間隙減少工序和保持工序的情況下的非水電解液二次電池的制造方法的步驟的流程圖。圖8是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明比較例中的正極板、負極板和隔板的觀察結(jié)果的圖。圖9是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明間隙減少工序為電池加熱工序的情況下的非水電解液二次電池的制造方法的步驟的流程圖。圖10是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明將配置了電池的處理裝置放入高溫爐中的情形的圖。圖11是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明帶加熱功能的處理裝置的構(gòu)成的圖。圖12是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明對正極電位進行調(diào)整和保持的情況下的非水電解液二次電池的制造方法的步驟的流程圖。圖13是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明電源裝置、處理裝置和電池的構(gòu)成的圖。圖14是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明使用真空爐對電池施加表面壓力時的構(gòu)成的圖。圖15是在本發(fā)明涉及的實施方式中，說明使用高壓爐對電池施加表面壓力時的構(gòu)成的圖。附圖標記說明10-處理裝置、11-框體、12-拘束部、13-推壓部、14-電池、16-電池殼體、17-密封閥、18-電極群、20-正極板、21-正極端子、22-負極板、23-負極端子、24-隔板、26-金屬異物、30-真空爐、34-高壓爐、36-電源裝置、38-高溫爐、40-帶加熱功能的處理裝置、42-帶加熱功能的拘束部、44-加熱控制裝置。
具體實施例方式以下，利用附圖對本發(fā)明的實施方式詳細地進行說明。以下所述的材料、形狀、尺寸等是用于說明的一例，可以按照制品的規(guī)格采用適當(dāng)?shù)钠渌牟牧稀⑿螤?、尺寸等。以下，對作為處理的對象的、正極材料使用鎳酸鋰、負極材料使用石墨的鋰離子二次電池的情況進行說明，但也可以使用采用除此以外的適當(dāng)?shù)恼龢O材料、負極材料的非水電解液二次電池。另外，在此將鋰離子二次電池簡稱為電池。以下，作為隔板對使用聚乙烯的情況進行說明，但除此以外也可以使用具有絕緣性的聚烯烴系的多孔質(zhì)膜，可以適當(dāng)使用聚丙烯、使聚乙烯與聚丙烯層疊而成的疊層體等。以下，對于包含正極板、負極板和隔板而構(gòu)成的電極群，說明卷繞型的情況，但除此以外也可以使用多板疊層型等。以下，對于電極群的形狀，說明扁平狀的情況，但除此以外也可以使用圓筒狀等。以下，作為非水電解液，說明使用下述非水電解液的情況，所述非水電解液是將作為非水溶劑的碳酸亞乙酯和碳酸二乙酯以體積比4 6的比例混合，并溶解作為溶質(zhì)的六氟磷酸鋰使其濃度為1. Omol/L而成的電解液，但也可以使用除此以外的適當(dāng)?shù)姆撬軇┖腿苜|(zhì)。以下，在所有的附圖中對同樣的要素附帶相同的標記并省略重復(fù)的說明。另外，在本文中的說明中，根據(jù)需要使用以前所述的標記。(實施方式1)圖1是說明非水電解液二次電池的處理裝置10的圖。圖1示出了 XYZ坐標，X方向為處理裝置10的寬度方向(橫向)，Y方向為處理裝置10的厚度方向，Z方向為處理裝置10的高度方向。處理裝置10是將至少1個到多個的圖2所詳述的電池14放入框體11 內(nèi)，優(yōu)選隔著拘束部12利用推壓部13對電池14均勻地施加表面壓力，減少電池14內(nèi)的圖 3中詳述的正極板20與負極板22之間的間隙d，然后在減少了間隙d的狀態(tài)下保持規(guī)定的時間的裝置。處理裝置10可以對至少1個到多個的電池14同時地施加表面壓力。處理裝置10具有框體11、拘束部12和推壓部13，但也可以根據(jù)情況而沒有拘束部12?？蝮w11具有作為處理裝置10的外框的功能，在框體11內(nèi)可以至少收納拘束部
12、推壓部13和電池14。在框體11內(nèi)可以收納至少1個到多個的電池14，可以使用與被收納的電池14相同個數(shù)的拘束部12。在此，例如，設(shè)為收納5個電池14。在進行收納時， 從位于框體11的短邊的被固定了的側(cè)壁，首先配置電池14，然后配置拘束部12，按該次序交替地配置5個電池和5個拘束部12。接著，在最后配置的拘束部12的側(cè)面配置推壓部13?？蝮w11的材質(zhì)，例如，可以使用鋁合金。除此以外也可以使用不銹鋼等的難以生銹的材質(zhì)。該場合下，優(yōu)選在最表面具有絕緣層。另外，作為其他的材質(zhì)，可以使用聚四氟乙烯等。作為框體11的尺寸，可以采用與被收納的電池14的形狀和尺寸相應(yīng)的尺寸。例如，被收納的電池14的尺寸為寬度100mm、厚度20mm、高度150mm的場合，框體11的尺寸可以設(shè)為寬度120mm、厚度200mm、高度170mm。拘束部12具有拘束被收納的電池14的功能，例如，可以使用具有與被收納的電池 14相同的寬度和高度的與框體11相同的材質(zhì)的平板，但優(yōu)選使用阻燃性絕熱材料。另外， 由于拘束部12與電池14接觸，因此優(yōu)選與框體11同樣地在最表面具有絕緣層。作為拘束部12的尺寸，可以采用與被收納的電池14的形狀和尺寸相應(yīng)的尺寸。例如，被收納的電池14的尺寸為寬度100mm、厚度20mm、高度150mm的場合，拘束部12的尺寸可以設(shè)為寬度 100mm、厚度 10mm、高度 150mm。推壓部13，是在一側(cè)設(shè)置有例如4根的推壓銷的平板，通過對另一側(cè)施加外力，可以通過推壓銷對拘束部12施加推壓。推壓銷通過使用4根可以對拘束部12大致均勻地施加推壓，具有通過施加給拘束部12的推壓，對電池14的面積大的面大致均勻地施加表面壓力的功能。
另外，作為外力，可以使用相對于框體11使推壓部13移動的螺絲機構(gòu)。例如，螺絲機構(gòu)包含固定板、螺母和螺栓(bolt)而構(gòu)成，在具有固定于框體11上的螺絲孔的固定板上，安裝螺母、螺栓以及根據(jù)情況夾入安裝彈簧和橡膠等的彈性部件等，通過旋轉(zhuǎn)螺栓，螺栓頂端部推壓推壓部13，可對推壓部13施加外力。在此，可以在推壓部13設(shè)置測力傳感器來測量表面壓力。另外，除此以外，也可以采用在電池14與拘束部12之間配置表面壓力測量片等的方法。在此，扳轉(zhuǎn)螺絲機構(gòu)的螺栓從而設(shè)為規(guī)定的表面壓力的功能相當(dāng)于處理裝置10 的間隙減少狀態(tài)。并且，在變成了規(guī)定的表面壓力時，使用螺母固定以避免螺栓轉(zhuǎn)動從而保持其狀態(tài)的功能相當(dāng)于處理裝置10的保持功能。圖2是說明電池14的構(gòu)成的圖。例如，搭載在車輛上的車輛用電池，可以將多個單元電池組合來作為電池組而使用。構(gòu)成該電池組的單元電池，例如，可以使用以鎳酸鋰為活性物質(zhì)的正極與以石墨為活性物質(zhì)的負極的電極間電位差的平均值即平均電壓約為 3. 5V的鋰離子二次電池，在此，將鋰離子二次電池的單元電池作為電池14。電池14在被收納于處理裝置10中的狀態(tài)下被實施初次充電前的處理。電池14，是在具有密封閥(封止閥)17、正極端子21和負極端子23的電池殼體16之中包含電極群18和沒有圖示的電解液而構(gòu)成。電池殼體16，可以使用鋁、或鋁與樹脂層疊而成的疊層片等。另外，在電池殼體16 的上部設(shè)置有密封閥17。密封閥17在注入電解液時是開著的狀態(tài)，在注液后關(guān)閉。正極端子21是能與正極板20電連接的端子，負極端子23是能與負極板22電連接的端子。圖3是說明電極群18的構(gòu)成的圖。電極群18包含正極板20、負極板22和隔板對而構(gòu)成。電極群18是將隔板M夾在正極板20與負極板22之間卷繞而成。另外，通過進行充電，在正極板20中釋放出鋰離子，在負極板22中吸藏鋰離子，因此電極群18進行膨脹。通常，電池14具備具有考慮了其膨脹的電極群18厚度和考慮了電極群18厚度的變化的尺寸的電池殼體16。未充電的電池14是未膨脹的狀態(tài)，在電極群18的正極板20與負極板22之間具有少量的間隙d。圖4是說明將電池14收納在處理裝置10中進行拘束的情形的圖。如圖1所說明， 將電池14收納在處理裝置10的框體11內(nèi)，在電池14的配置有推壓部13的一側(cè)配置拘束部12。然后，通過推壓部13對電池14施加規(guī)定的表面壓力。利用圖5所示的流程圖對上述構(gòu)成的作用進行詳細說明。圖5是說明非水電解液二次電池的制造方法的步驟的流程圖。在此，示出了下述處理步驟準備在電池殼體16中裝入了電極群18的狀態(tài)的電池14，注入電解液，使電解液浸滲到電極群18中后，對電池14 施加表面壓力，在使間隙d減少了的間隙減少狀態(tài)下保持規(guī)定的時間后，完成初次充電前的處理。首先，準備電池14 (SlO)。作為準備，在電池殼體16中裝入將隔板M夾在正極板 20與負極板22之間而卷繞成的電極群18。接著，向裝入了電極群18的電池殼體16中注入電解液(S12)。注液是打開設(shè)置于電池殼體16上的密封閥17來進行，注液后關(guān)閉密封閥17。注液后使電解液浸滲(S14)。 浸滲可以通過放置電池14來進行。接著，使電池14的正極端子21與負極端子23為開路的狀態(tài)即開放狀態(tài)，如圖4所示，在處理裝置10中配置注液后的5個電池14，施加至少0. IMPa以上、且5. OMPa以下的表面壓力來拘束電池14(S16)。該工序相當(dāng)于使正極板20與負極板22之間的間隙d減少的間隙減少工序。關(guān)于表面壓力，可以想到在金屬異物26例如鐵系異物存在于正極板20附近時，由于具有間隙d從而鐵系異物不與正極板20接觸的情況。使用處理裝置10施加表面壓力以使得沒有間隙d而使鐵系異物與正極板20接觸。因此，表面壓力設(shè)為至少0. IMPa 以上到5. OMPa0更優(yōu)選為至少0. IMPa以上到2. OMPa0作為其原因是因為當(dāng)為0. IMPa以下時，不能夠均勻地保持表面壓力，施加給電極群18的表面壓力產(chǎn)生不均勻的緣故。另外， 由于隔板使用了多孔質(zhì)膜，因此通過過度地施加表面壓力，隔板的孔會被破壞。因此，表面壓力的上限設(shè)為隔板的孔隙率不降低的程度。接著，在間隙減少狀態(tài)下，保持至少1小時以上、且35小時以內(nèi)(S18)。保持時間也取決于在初次充電前能夠除去的金屬異物沈的種類、尺寸等，但從金屬異物沈的溶解速度判斷，需要至少1小時以上。另外，保持時間越長，越能夠切實地溶解金屬異物沈，但作為電極群18的構(gòu)成要素的負極集電體的銅等也由于電位而溶解，因此必須設(shè)為電池功能不出現(xiàn)故障的范圍，例如35小時以內(nèi)。經(jīng)過了保持工序中的規(guī)定的保持時間，完成初次充電前的處理工序(S20)。在保持工序(S18)之后進行初次充電是因為在實驗的過程中，在未充電的電池14開路狀態(tài)時，可以確認金屬異物26的溶解電位比充放電正極電位低，確認了處于與正極板20接觸的狀態(tài)的導(dǎo)電性的金屬異物26，在與正極板20未接觸時不溶解，但若接觸則發(fā)生即使在未充電的狀態(tài)下也逐漸溶解和擴散的所謂的電蝕(電池作用腐蝕)。以鐵系異物為金屬異物沈作為例子，在正極電位處于鐵系異物的溶解電位的初次充電前，通過使導(dǎo)電性的鐵系異物切實地與正極板20接觸，使鐵系異物溶解，使與電解液進行了溶劑化的鐵系異物的鐵離子在電池14內(nèi)擴散后，進行初次充電，由此能夠抑制電池14的內(nèi)部短路和電壓降低不良等。以下，利用實施例和比較例具體地說明本發(fā)明。再者，實施例不限定本發(fā)明。(實施例)實施例沿著圖5的步驟進行。首先，準備電池14(S10)。作為準備，在電池殼體16 中裝入正極板20與負極板22隔著隔板M卷繞而成的電極群18。打開裝入了電極群18的電池殼體16的密封閥17，向其中注入電解液(S12)。注液后關(guān)閉密封閥17，使電解液浸滲 (S14)。接著，如圖4所示，將注液后的5個電池14安置于拘束部12，以2. OMPa的表面壓力拘束電池14(S16)。在電池拘束狀態(tài)下保持15小時(S18)，保持后，完成初次充電前的處理(S20)。在初次充電前的處理完成后進行初次充電。圖6是說明實施例中的正極板20、負極板22和隔板M的觀察結(jié)果的圖。為了確認實施例的效果，預(yù)先在正極板20附近配置直徑100 μ m、厚度20 μ m的圓盤狀的鐵系異物， 如實施例所示地沿著圖5的步驟進行實驗。初次充電后，為了確認實施例的效果，拆解電池 14，取出作為構(gòu)成要素的正極板20、負極板22和隔板M，使用金相顯微鏡進行正極板20、負極板22和隔板M的觀察。圖6的(a)是觀察正極板20的結(jié)果，可以確認配置了圓盤狀的鐵系異物的痕跡。 圖6的(b)是觀察與正極板20配置了鐵系異物的位置相對的位置的隔板M的正極板20側(cè)的結(jié)果，可以確認鐵系異物擴散成寬范圍而變成污斑狀。圖6的(c)是觀察與正極板20 配置了鐵系異物的位置相對的位置的隔板M的負極板22側(cè)的結(jié)果，可以確認鐵系異物擴散成寬范圍而變成污斑狀。圖6的(d)是觀察與正極板20配置了鐵系異物的位置相對的位置的負極板22的結(jié)果，可以確認鐵系異物擴散成寬范圍而變成污斑狀。由實驗例中的結(jié)果，可以確認在實施例中，電池14內(nèi)的鐵系異物已溶解和擴散， 未發(fā)現(xiàn)從負極板22到正極板20的鐵系異物的析出。(比較例)圖7是說明不實施相當(dāng)于間隙減少工序的電池拘束工序(S16)和保持工序(S18) 的情況的非水電解液二次電池的制造方法的步驟的流程圖。比較例沿著圖7的步驟進行。 首先，采用與圖5同樣的步驟進行準備(SlO) 電解液浸滲(S14)。然后，不進行相當(dāng)于間隙減少工序的電池拘束工序(S16)和保持工序(S18)而完成了初次充電前的處理(S20)。圖8是說明比較例中的正極板20、負極板22和隔板M的觀察結(jié)果的圖。為了確認比較例的效果，與實施例同樣地預(yù)先在正極板20附近配置直徑100 μ m、厚度20 μ m的圓盤狀的鐵系異物，沿著圖7的步驟進行實驗。初次充電后，為了確認比較例的效果，拆解電池 14，取出作為構(gòu)成要素的正極板20、負極板22和隔板M，使用金相顯微鏡進行正極板20、負極板22和隔板M的觀察。圖8的(a)是觀察正極板20的結(jié)果，可以確認配置了圓盤狀的鐵系異物的痕跡。 圖8的(b)是觀察與正極板20配置了鐵系異物的位置相對的位置的隔板M的正極板20 側(cè)的結(jié)果，可以確認鐵系異物局部性析出，以至于內(nèi)部短路。圖8的(c)是觀察與正極板20 配置了鐵系異物的位置相對的位置的隔板M的負極板22側(cè)的結(jié)果，可以確認鐵系異物局部性析出。圖8的(d)是觀察與正極板20配置了鐵系異物的位置相對的位置的負極板22 的結(jié)果，可以確認鐵系異物局部性析出。由比較例中的結(jié)果，可以確認在比較例中，電池14內(nèi)的鐵系異物溶解和從負極板 22到正極板20的析出。將實施例和比較例進行比較的場合，在實施例中，可以確認鐵系異物的溶解和擴散，未發(fā)現(xiàn)析出。在比較例中，已確認鐵系異物溶解和析出。由以上的結(jié)果可知，比較例表明引起了內(nèi)部短路和電壓降低不良等，而實施例對內(nèi)部短路和電壓降低不良等的抑制是有效的。(實施例2)在上述中，拘束電池14，在該狀態(tài)下保持規(guī)定的時間。在此，也可以將電池14在拘束了的狀態(tài)下加熱，然后解除拘束而在拘束解除的狀態(tài)下保持規(guī)定的時間。該場合下，電池加熱工序相當(dāng)于間隙減少工序。圖9是說明將間隙減少工序設(shè)為電池加熱工序(S17a)的場合的非水電解液二次電池的制造方法的步驟的流程圖。作為步驟，首先，采用與圖5同樣的步驟進行到電池拘束工序(S16)。接著，在電池拘束狀態(tài)下采用圖10或圖11所示的構(gòu)成加熱電池14使得電池 14內(nèi)的溫度變?yōu)?5°C以上、60°C以下(S17a)。加熱后，解除電池拘束(S17b)。然后，采用與圖5同樣的步驟進行保持工序(S18) 完成初次充電前的處理(S20)。圖10和圖11是說明具有能夠?qū)﹄姵?4加熱的功能的裝置的圖。它們通過在電池拘束狀態(tài)下加熱，電極群18成為粘附(密著)狀態(tài)，然后即使解除拘束，電極群也不再擴展，仍維持粘附的狀態(tài)。由此，使用拘束電池的裝置的時間少，能夠使金屬異物26切實地與正極板20接觸，能夠降低成本。圖10是說明將配置了電池14的處理裝置10裝入高溫爐38中的情形的圖。將配置了電池14的處理裝置10中裝入高溫爐內(nèi)，運行高溫爐進行加熱，使得電池14內(nèi)部的溫度變?yōu)?5°C°C以上、60°C以下。已知所使用的電解液在約70°C以上引起分解，將上限溫度設(shè)為60°C是為了抑制其分解。由此，電極群18成為粘附狀態(tài)，然后即使解除拘束，電極群 18也不再擴展，仍能夠保持粘附的狀態(tài)。圖11是說明帶加熱功能的處理裝置40的構(gòu)成的圖。帶加熱功能的處理裝置40， 包含帶加熱功能的拘束部42和加熱控制裝置44而構(gòu)成。是將先前所述的處理裝置10的拘束部12置換成帶加熱功能的拘束部42，還具有用于控制帶加熱功能的拘束部42的加熱控制裝置44的處理裝置。帶加熱功能的拘束部42具有一邊對電池14施加0. IMPa以上、 5. OMPa以下的表面壓力，一邊將電池14加熱到先前所述的溫度即25°C以上、60°C以下的功能。加熱控制裝置44具有控制帶加熱功能的拘束部42的加熱溫度的功能。(實施方式3)鐵系異物的場合，由于鐵的溶解電位處于初次充電前的正極電位，因此如上所述可以對電池14在未充電、開路的狀態(tài)下實施處理。但是，可以想到除鐵以外，在電池制造線中，如SUS 304所代表的不銹鋼材料作為不銹鋼異物而混入。因此，必須在注入電解液后到初次充電的期間，對電池14給予規(guī)定的表面壓力，使不銹鋼異物與正極板20接觸后，保持比充放電正極電位低的正極電位以使得有意地使正極電位變?yōu)椴讳P鋼異物的溶解電位，使不銹鋼異物溶解。例如，已知不銹鋼異物在比鐵低的電位下形成鈍態(tài)。在將不銹鋼異物設(shè)想成為含有18質(zhì)量％ Cr的異物的情況下，按標準氫電極基準將正極電位調(diào)整到時-0. 25V +0. 25V (按Li/Li+基準調(diào)整到2. 8V 3. 2V)并保持。圖12是說明對正極電位進行調(diào)整、保持的情況的非水電解液二次電池的制造方法的步驟的流程圖。作為步驟，首先采用與圖5同樣的步驟進行到電池拘束工序(S16)。接著，采用圖11所示的構(gòu)成，使用電源裝置36，對正極電位進行調(diào)整、保持(S19)。在此，保持的狀態(tài)是使表面壓力保持在規(guī)定的值，將正極電位保持在比充放電正極電位低的金屬異物沈溶解的電位的狀態(tài)。保持后，再與圖5同樣地進行完成初次充電前的處理(S20)。圖13是說明電源裝置36、處理裝置10和電池14的構(gòu)成的圖。電源裝置36，可以與電池14的正極端子21和負極端子23連接，具有對正極電位進行調(diào)整、保持的功能。電源裝置36，具有為了溶解不銹鋼異物而在電池拘束狀態(tài)下對正極電位進行調(diào)整、保持的功能。對于調(diào)整，可以按標準氫電極基準進行調(diào)整使正極電位變?yōu)?0. 25V +0. 25V，但也可以基于預(yù)先求出的正極電位與電池電壓的關(guān)系性調(diào)整電池電壓。保持時間，出于與上述同樣的理由，設(shè)為至少1小時以上、且35小時以內(nèi)。(實施方式4)在實施方式1中，作為相當(dāng)于間隙減少工序的工序，說明了電池拘束工序。電池拘束工序(S16)是從電池14的外側(cè)施加表面壓力的，但對通過對電池14的內(nèi)部進行減壓來代替之，從而消除電極群18內(nèi)的間隙d，使金屬異物沈與正極板20接觸的方式進行說明。該場合下的步驟，只要采用電池減壓工序來代替相當(dāng)于圖5所示的流程圖的間隙減少工序的電池拘束工序(S16)即可。作為步驟，首先，進行到電解液浸滲(S14)。接著，采用后述的圖14或圖15所示的構(gòu)成進行電池14的減壓來代替相當(dāng)于間隙減少工序的電池拘束工序(S16)。然后，進行保持工序(S18) 完成初次充電前的處理(S20)。圖14和圖15是說明具有對電極群18施加表面壓力的功能的裝置和構(gòu)成的圖。在非水電解液二次電池的制造方法中，間隙減少工序(S16)，只要對電池14施加至少0. IMPa 以上、且0. 5MPa以下的表面壓力即可，因此可以使用圖14、圖15所示的裝置代替處理裝置 10。圖14是說明使用真空爐30對電池14施加表面壓力時的構(gòu)成的圖。在此，表示出將5個電池14放入真空爐30中減壓到IOkPa以上、IOOkPa以下，從外部對電池14施加表面壓力的情形。電池14，通過在打開密封閥17的狀態(tài)下放入真空爐30中，進行減壓，在減壓狀態(tài)下關(guān)閉密封閥17從真空爐30中取出，可得到與圖4所示的情形同樣的效果。圖15是說明使用高壓爐30對電池14施加表面壓力時的構(gòu)成的圖。在此，高壓爐 34能夠?qū)毫刂圃跍矢邏?，通過與圖14同樣地使用，能夠得到與圖4所示的情形同樣的效果。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性。本發(fā)明涉及的非水電解液二次電池的處理裝置和制造方法，能夠使混入到非水電解液二次電池的內(nèi)部的金屬異物在初次充電前溶解和擴散，因此作為非水電解液二次電池的處理裝置和制造方法是有用的。
權(quán)利要求
1.一種非水電解液二次電池的處理裝置，所述非水電解液二次電池是將隔著隔板而配置有正極板和負極板的電極群與非水電解液一起收容于電池殼體中的電池，所述處理裝置使混入到所述電極群內(nèi)部的金屬異物溶解和擴散，該處理裝置的特征在于，具有間隙減少單元，其使存在于未充電狀態(tài)的電極群中的間隙減少，使非水電解液二次電池成為間隙減少狀態(tài)；和保持單元，其在間隙減少狀態(tài)下將正極電位在金屬異物的溶解電位保持規(guī)定的時間， 所述的金屬異物的溶解電位處于比非水電解液二次電池充放電時所使用的充放電正極電位低的電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液二次電池的處理裝置，其特征在于，間隙減少單元是在足以使金屬異物與正極板接觸的預(yù)先確定的規(guī)定的表面壓力下拘束電池殼體的外形的電池拘束單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非水電解液二次電池的處理裝置，其特征在于，電池拘束單元將0. IMPa 5. OMPa的表面壓力作為規(guī)定的表面壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非水電解液二次電池的處理裝置，其特征在于，電池拘束單元還具有對非水電解液二次電池進行加熱的電池加熱單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液二次電池的處理裝置，其特征在于，保持單元將金屬異物設(shè)為鐵而保持非水電解液二次電池的開路時的正極電位。
6.一種非水電解液二次電池的制造方法，是使混入到非水電解液二次電池的內(nèi)部的金屬異物溶解和擴散的電池的制造方法，所述非水電解液二次電池是將隔著隔板而配置有正極板和負極板的電極群與非水電解液一起收容于電池殼體中的電池，該制造方法的特征在于，包括間隙減少工序，該工序使存在于未充電狀態(tài)的電極群中的間隙減少，使非水電解液二次電池成為間隙減少狀態(tài)；和保持工序，該工序在間隙減少狀態(tài)下將正極電位在金屬異物的溶解電位保持規(guī)定的時間，所述的金屬異物的溶解電位處于比非水電解液二次電池充放電時所使用的充放電正極電位低的電位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非水電解液二次電池的制造方法，其特征在于，間隙減少工序是在足以使金屬異物與正極板接觸的預(yù)先確定的規(guī)定的表面壓力下拘束電池殼體的外形的電池拘束工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非水電解液二次電池的制造方法，其特征在于，間隙減少工序是對電池殼體內(nèi)的壓力進行減壓的電池減壓工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非水電解液二次電池的制造方法，其特征在于，間隙減少工序是在電池拘束工序之后在預(yù)先確定的規(guī)定的加熱條件下對電池進行加熱，其后解除電池拘束的電池加熱工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非水電解液二次電池的制造方法，其特征在于，保持工序?qū)⒔饘佼愇镌O(shè)為鐵而保持非水電解液二次電池的開路時的正極電位。
全文摘要
本發(fā)明使混入到非水電解液二次電池的電極群內(nèi)部的金屬異物在初次充電前溶解并且擴散。在電池殼體(16)中裝入在正極板(20)與負極板(22)之間介有隔板而卷繞成的電極群(18)。向裝入了電極群(18)的電池殼體16中注入電解液(S12)。在注液后使電解液浸滲(S14)。接著，將注液后的電池14配置在處理裝置(10)中，在至少0.1MPa以上、5.0MPa以下的表面壓力下進行拘束(S16)。然后，在電池拘束狀態(tài)下，調(diào)整正極電位，保持至少1小時以上、35小時以內(nèi)(S18)。保持后，完成初次充電前的處理(S20)。
文檔編號H01M10/058GK102273001SQ20108000425
公開日2011年12月7日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者北條勝之 申請人:豐田自動車株式會社