帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池，其具備收容體和栓體，收容體具有用于收容具有正極、負極、隔板及非水電解質(zhì)的發(fā)電部的收容室、與收容室連通的開口部、以及通過開口部與收容室連通并用于收容補充用的非水電解質(zhì)的副收容室，栓體構(gòu)成為能夠從收容體的外側(cè)在開口部上自由地裝卸，在收容體中劃分副收容室的部分形成有副開口部，副開口部用于使副收容室與收容體的外部連通，栓體和構(gòu)成開口部的開口壁部具有能夠相互裝卸并緊密連接嵌合的形狀，且栓體和構(gòu)成副開口部的副開口壁部具有能夠相互裝卸并緊密連接嵌合的形狀。
【專利說明】帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池
[0001]本申請為2010年11月8日提交的、申請?zhí)枮?01010541810.X的、發(fā)明名稱為“帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池、以及其使用的非水電解質(zhì)二次電池和非水電解質(zhì)注入裝置”的申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池(以下稱為“帶注入功能的二次電池”)、以及其使用的非水電解質(zhì)二次電池(以下稱為“對應二次電池”)和非水電解質(zhì)注入裝置(以下稱為“注入裝置”)，尤其涉及能夠在低濕度環(huán)境下補充非水電解質(zhì)的帶注入功能的二次電池、以及其使用的對應二次電池和注入裝置。
【背景技術】
[0003]鋰離子二次電池等非水電解質(zhì)二次電池具有高電壓、高能量密度，而且貯存性、耐泄露性等可靠性良好。因此，非水電解質(zhì)二次電池已經(jīng)作為手機和筆記本電腦等的小型電源得到實際應用，另外也在嘗試在汽車用途和電力貯存用途等大中型用途方面的應用。
[0004]關于鋰離子二次電池的正極活性物質(zhì)，可以列舉以二硫化鈦、五氧化釩和三氧化鑰為代表的鋰鈷復合氧化物、鋰鎳復合氧化物及尖晶石型鋰錳氧化物等、利用通式LixMO2(其中，M為一種以上的過渡金屬)表示的各種化合物。
[0005]關于鋰離子二次電池的負極活性物質(zhì)，可以列舉以金屬鋰和含鋰合金為代表的能夠吸收并放出鋰的碳材料等各種物質(zhì)。尤其在使用碳材料作為負極活性物質(zhì)時，具有能夠獲得循環(huán)壽命長的電池、而且安全性高的優(yōu)點。
[0006]鋰離子二次電池的非水電解質(zhì)通常采用在混合溶劑中溶解了 LiPF6、LiBF4等支撐鹽的電解液，所述混合溶劑是指碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯等高介電常數(shù)的溶劑、與碳酸二乙酯等低粘度的溶劑的混合溶劑。
[0007]以前，鋰離子二次電池是密閉式的，充電放電循環(huán)壽命也長，所以在使用預定次數(shù)后其放電容量明顯下降的情況下，判定為電池的壽命已盡，對其進行廢棄處理。并且，被廢棄處理的鋰離子二次電池被回收，提取能夠利用的材料進行再次利用。
[0008]但是，將構(gòu)成電池的材料100%再次利用是很困難的事情，要求發(fā)明壽命已盡的電池的有效利用方法。并且，對于上述的大中型用途的鋰離子二次電池，存在需要10?20年單位的壽命和數(shù)千?數(shù)萬循環(huán)的充電放電循環(huán)壽命的情況，而利用現(xiàn)有的電池結(jié)構(gòu)很難實現(xiàn)這種長壽命。
[0009]與此對應，例如在日本特開2001-210309號公報中提出了一種鋰離子二次電池，在電池容器上設置注入口栓，以便對由于充電放電循環(huán)的反復而使得放電容量下降的鋰離子二次電池補充新的非水電解質(zhì)，由此恢復放電容量。
[0010]但是，非水電解質(zhì)需要在低濕度環(huán)境下進行處理，例如在進行濕度管理的手套式操作箱等設備內(nèi)進行處理。因此，通常在對鋰離子二次電池補充非水電解質(zhì)時，需要使鋰離子二次電池移動到所述設備內(nèi)，存在操作煩雜的問題。[0011]另外，在電力貯存用途和汽車用途中采用的鋰離子二次電池是大型電池，存在手套式操作箱等設備內(nèi)的作業(yè)困難的情況、或者向手套式操作箱內(nèi)的搬入困難的情況。因此，存在非水電解質(zhì)在低濕度環(huán)境下向大中型鋰離子二次電池注入困難的問題。
[0012]另外，與以前的便攜式和個人電腦中使用的小型鋰離子二次電池相比，以長壽命為目標的電力貯存用和汽車用等大中型鋰離子二次電池中，由于液體枯竭而導致的容量保持率下降是重大問題，不可忽視。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠容易在低濕度環(huán)境下補充非水電解質(zhì)的帶注入功能的二次電池、以及其使用的對應二次電池和注入裝置。
[0014]本發(fā)明的一種帶注入功能的二次電池，具有對應二次電池和注入裝置，對應二次電池具有:收容體，劃分有用于收容具有正極、負極、隔板及非水電解質(zhì)的發(fā)電部的收容室；開口部，形成于收容體；栓體，堵塞開口部；以及連接部，形成于收容體的外表面?zhèn)惹议_口部周圍，注入裝置具有:蓋體，通過與連接部連接，從收容體的外表面?zhèn)雀采w開口部及堵塞開口部的栓體，在開口部周圍形成密閉空間；裝卸部，通過使栓體在密閉空間中從開口部移動，將開口部打開，并且通過使栓體在密閉空間中向開口部移動，將開口部堵塞；以及注入部，用于從打開的開口部向收容體內(nèi)注入非水電解質(zhì)。
[0015]在本發(fā)明的帶注入功能的二次電池中，優(yōu)選裝卸部具有自由滑動地貫通蓋體的支軸部，支軸部的一端位于劃分密閉空間的蓋體的內(nèi)表面?zhèn)龋⒕哂心軌蚺c栓體連接的結(jié)構(gòu)，支軸部的另一端位于蓋體的外表面?zhèn)取?br> [0016]在本發(fā)明的帶注入功能的二次電池中，也可以是注入部兼作能夠切換密閉空間內(nèi)的氣體的排氣部，還可以具有能夠切換密閉空間內(nèi)的氣體的排氣部。
[0017]在本發(fā)明的帶注入功能的二次電池中，優(yōu)選連接部與蓋體旋合連接，連接部與所述蓋體也可以一體形成。
[0018]在本發(fā)明的帶注入功能的二次電池中，優(yōu)選收容體中劃分有開口部的部分與栓體旋合連接。
[0019]另外，本發(fā)明的一種對應二次電池，具有:收容體，劃分有用于收容具有正極、負極、隔板及非水電解質(zhì)的發(fā)電部的收容室；開口部，形成于收容體；栓體，堵塞開口部；以及連接部，形成于收容體的外表面?zhèn)惹议_口部周圍，通過與蓋體連接而在開口部的周圍形成密閉空間，蓋體從收容體的外表面?zhèn)雀采w開口部及堵塞開口部的栓體。
[0020]另外，本發(fā)明的一種注入裝置，用于對應二次電池，該對應二次電池具有:收容體，劃分有用于收容具有正極、負極、隔板及非水電解質(zhì)的發(fā)電部的收容室；開口部，形成于收容體；栓體，堵塞開口部；以及連接部，形成于收容體的外表面?zhèn)惹议_口部周圍，注入裝置具有:蓋體，與連接部連接，以從收容體的外側(cè)覆蓋開口部及堵塞開口部的栓體，在開口部周圍形成密閉空間；裝卸部，通過使栓體在密閉空間中從開口部移動，將開口部打開，并且通過使栓體在密閉空間中向開口部移動，將開口部堵塞；以及注入部，用于向密閉空間注入非水電解質(zhì)。
[0021]在本發(fā)明的注入裝置中，優(yōu)選裝卸部具有自由滑動地貫通蓋體的支軸部，支軸部的一端位于劃分密閉空間的蓋體的內(nèi)表面?zhèn)?，并具有能夠與栓體連接的結(jié)構(gòu)，支軸部的另一端位于蓋體的外表面?zhèn)取?br> [0022]另外，本發(fā)明的一種帶注入功能的二次電池，具有:收容體，具有用于收容具有正極、負極、隔板及非水電解質(zhì)的發(fā)電部的收容室、與收容室連通的開口部、以及通過開口部與收容室連通并用于收容補充用的非水電解質(zhì)的副收容室；和栓體，能夠從收容體的外側(cè)在開口部上自由地裝卸。
[0023]本發(fā)明的帶注入功能的二次電池優(yōu)選在收容體中劃分有副收容室的部分形成有副開口部，用于使副收容室與收容體的外部連通，栓體的一部分能夠自由裝卸地與開口部嵌合，栓體的另一部分貫通副開口部而露出于收容體的外側(cè)。
[0024]在本發(fā)明的帶注入功能的二次電池中，優(yōu)選開口部與副開口部相對。
[0025]在本發(fā)明的帶注入功能的二次電池中，優(yōu)選收容體中劃分有開口部的部分與栓體旋合連接，還優(yōu)選收容體中劃分有副開口部的部分與栓體旋合連接。
[0026]在本發(fā)明的帶注入功能的二次電池中，優(yōu)選在收容體中劃分有副收容室的部分形成有補給部，用于從收容體的外側(cè)向副收容室注入補充用的非水電解質(zhì)。
[0027]在本發(fā)明的帶注入功能的二次電池中，優(yōu)選補給部包括:補給口部，與副收容室連通而使副收容室與收容體的外側(cè)連通；和補給口用的栓體，可自由裝卸地與補給口部嵌合。
[0028]在本發(fā)明的帶注入功能的二次電池中，優(yōu)選收容體中劃分有補給口部的部分與補給口用的栓體旋合連接。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，能夠容易地在低濕度環(huán)境下補充非水電解質(zhì)。
[0030]本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)點，根據(jù)表示作為本發(fā)明示例的優(yōu)選實施方式的附圖及以下相關說明將更加明確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是第I實施方式的帶注入功能的二次電池的簡要剖視圖。
[0032]圖2是從上表面?zhèn)扔^察第I實施方式的對應二次電池時的簡要圖。
[0033]圖3是表示連接部及蓋體的連接結(jié)構(gòu)的一例的簡要圖。
[0034]圖4是表示在蓋體上設置有排氣部時的帶注入功能的二次電池的結(jié)構(gòu)的簡要圖。
[0035]圖5A是用于說明第I實施方式的帶注入功能的二次電池中的補充用非水電解質(zhì)的注入動作的圖。
[0036]圖5B是用于說明第I實施方式的帶注入功能的二次電池中的補充用非水電解質(zhì)的注入動作的圖。
[0037]圖5C是用于說明第I實施方式的帶注入功能的二次電池中的補充用非水電解質(zhì)的注入動作的圖。
[0038]圖6A是用于說明具有栓體的密封部件的形狀的圖。
[0039]圖6B是用于說明具有栓體的密封部件的形狀的圖。
[0040]圖7是第2實施方式的對應二次電池的簡要剖視圖。
[0041]圖8A是用于說明第2實施方式的對應二次電池中的補充用非水電解質(zhì)的注入動作的圖。
[0042]圖SB是用于說明第2實施方式的對應二次電池中的補充用非水電解質(zhì)的注入動作的圖。
[0043]圖9是第3實施方式的注入裝置的簡要剖視圖。
[0044]圖10是表示對應二次電池中的端子的配置位置的一例的簡要剖視圖。[0045]圖11是第4實施方式的帶注入功能的二次電池的簡要剖視圖。
[0046]圖12A是用于說明具有栓體的密封部件的形狀的圖。
[0047]圖12B是用于說明具有栓體的密封部件的形狀的圖。
[0048]圖13A是表示制造第4實施方式的帶注入功能的二次電池的工序的簡要圖。
[0049]圖13B是表示制造第4實施方式的帶注入功能的二次電池的工序的簡要圖。
[0050]圖13C是表示制造第4實施方式的帶注入功能的二次電池的工序的簡要圖。
[0051]圖14是用于說明第4實施方式的帶注入功能的二次電池中的補充用非水電解質(zhì)的注入動作的圖。
[0052]圖15是具有補給部的帶注入功能的二次電池的簡要剖視圖。
【具體實施方式】
[0053]下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。另外，在下面示出的實施方式中，對相同或者對應的部分標注相同的標號，不進行重復說明。
[0054]<第I實施方式>
[0055]第I實施方式涉及由對應二次電池和注入裝置構(gòu)成的帶注入功能的二次電池。
[0056]《帶注入功能的二次電池的結(jié)構(gòu)》
[0057]使用圖1說明本實施方式的帶注入功能的二次電池。在本實施方式中采用層疊方型的帶注入功能鋰離子二次電池。圖1是第I實施方式的帶注入功能的二次電池的剖視圖。
[0058]在圖1中，帶非水電解質(zhì)注入功能鋰離子二次電池(以下稱為“帶注入功能的二次電池”)10具有鋰離子二次電池(以下稱為“對應二次電池”)100和非水電解質(zhì)注入裝置(以下稱為“注入裝置”)200。下面，詳細說明對應二次電池100和注入裝置200各自的結(jié)構(gòu)。
[0059]1.對應二次電池
[0060]對應二次電池100具有收容體101，將多個正極105、隔板104及負極103按照該順序進行層疊，并收容在該收容體101內(nèi)的收容室102中。并且，在收容室102內(nèi)填充有非水電解質(zhì)106。由正極105、隔板104、負極103及非水電解質(zhì)106構(gòu)成發(fā)電部107。
[0061]并且，在收容體101設有貫通收容體101內(nèi)外的正極端子120和負極端子121，絕緣部件122、123被設置成為分別夾在正極端子120與收容體101之間、以及負極端子121與收容體101之間。各正極105通過圖中虛線示出的正極集電導線與正極端子120連接，各負極103通過圖中實線示出的負極集電導線與負極端子121連接。
[0062]正極105具有在集電體表面形成有正極活性物質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)。關于正極活性物質(zhì)材料，可以采用通常在鋰離子二次電池中使用的鋰與過渡金屬的復合氧化物。關于鋰與過渡金屬的復合氧化物的類型有尖晶石型、NASIC0N型及橄欖石型等。其中，具有橄欖石型結(jié)構(gòu)的利用LixMPO4 (其中，X為正數(shù)，M為一種以上的過渡金屬)表示的鋰過渡金屬氧化物，在進行鋰離子二次電池的充電時的熱穩(wěn)定性比較高。
[0063]因此，在采用需要特別高的穩(wěn)定性的大容量的鋰離子二次電池的情況下，正極105的材料優(yōu)選具有橄欖石型結(jié)構(gòu)的化合物。更具體地講，優(yōu)選采用非水電解質(zhì)的分解比較少、穩(wěn)定性比較高的磷酸鐵鋰。
[0064]隔板104具有如下作用:將正極105和負極103隔離以防止內(nèi)部短路，并保持電解液即非水電解質(zhì)106，保持正極負極之間的離子傳導性。關于隔板104的材料，可以采用聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴類的微多孔膜。并且，也可以采用由玻璃纖維、芳香族聚酰胺纖維、纖維素纖維等構(gòu)成的無紡布。這種無紡布的熱穩(wěn)定性高，能夠提高電池的安全性。
[0065]負極103具有在集電體表面形成有負極活性物質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)。關于負極活性物質(zhì)材料，可以采用通常在鋰離子二次電池中使用的材料。尤其優(yōu)選采用可逆性良好的石墨等碳類材料。
[0066]非水電解質(zhì)106是由鋰離子導電體即非水類有機溶劑和鋰鹽構(gòu)成的電解液，可以采用在例如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等中溶解了 LiPF6的電解液。電解液也可以具有粘度。
[0067]在收容上述的發(fā)電部107的收容體101形成有開口部108，用于使收容室102與收容體101的外部相連通，開口部108被栓體109堵塞。
[0068]在后面敘述的補充用非水電解質(zhì)的注入動作中，需要將栓體109從收容體101中劃分開口部108的部分(以下稱為“開口壁部”)卸下，并將栓體109插入開口壁部中。因此，優(yōu)選收容體101的形成有開口部108的面的面積為8cm2以上。在收容體101的形成有開口部108的面的面積為8cm2以上的情況下，不需要怎末減小開口部108及堵塞開口部108的栓體109，從成本方面以及注入動作的作業(yè)性方面講都是優(yōu)選方式。在形成有開口部108的面的面積小于Scm2的情況下，認為形成用于與后面敘述的蓋體201相連接的連接部110的面積將不足，收容體101不能保持足夠的強度。更優(yōu)選形成有開口部108的面的面積為IOcm2以上。
[0069]更具體地講，在收容體101為方型的情況下，優(yōu)選收容體101的形成有開口部108的面的兩條邊至少都在Icm以上。在收容體101為圓筒型的情況下，優(yōu)選收容體101的形成有開口部108的面的直徑至少在Icm以上。收容體101的形成有開口部108的位置沒有特別限定，但優(yōu)選形成于收容體101的平坦的部分。收容體101的材料沒有特別限定，例如可以采用鐵、對鐵實施鍍鎳的鍍鎳鐵、不銹鋼、鋁。
[0070]構(gòu)成開口部108的開口壁部的形狀及栓體109的形狀沒有特別限定，只要是將收容室102內(nèi)部與外部隔絕的連接的結(jié)構(gòu)即可。例如，如圖1所示，優(yōu)選在開口壁部及栓體109的相互連接的位置都形成有螺旋形狀的槽。通過使開口壁部及栓體109都具有螺旋形狀的槽，能夠相互旋合連接，能夠容易將收容室102與收容體101的外部隔絕。并且，開口壁部及栓體109也可以具有傾斜的槽來取代螺旋形狀的槽，只要是能夠相互裝卸地嵌合的形狀即可。
[0071]在開口壁部與栓體109相互旋合連接的情況下，優(yōu)選開口壁部的厚度為1.5mm以上。在開口壁部的厚度為1.5mm以上的情況下，能夠?qū)⒙菪螤畹乃w109牢靠地旋合連接在開口壁部上，能夠容易保持收容室102的氣密狀態(tài)。
[0072]并且，通常在鋰離子二次電池中設有安全閥，以便當電池內(nèi)壓在過度充電時和高溫狀態(tài)下上升的情況下，將電池內(nèi)壓釋放，以避免電池爆炸等危險。在對應二次電池100具有安全閥的情況下，需要使栓體109不能在安全閥動作之前從開口壁部脫出。因此，在設置安全閥的情況下，堵塞開口部108的栓體109構(gòu)成為使其耐壓達到安全閥的動作壓力以上。另外，此處所說的耐壓是指栓體109不能從開口壁部脫出的壓力。
[0073]并且，對應二次電池100還具有形成于收容體101的外表面?zhèn)鹊倪B接部110。圖2是從上面觀察第I實施方式的對應二次電池時的簡要圖。
[0074]在圖2中，連接部110形成于收容體101的外表面?zhèn)?，并且包圍開口部108 (栓體109)的周圍。連接部110通過與后面敘述的蓋體201連接，能夠在開口部108及堵塞開口部108的栓體109的周圍形成與外部環(huán)境隔絕的密閉空間202 (參照圖1)。
[0075]連接部110也可以不設于栓體109的全周，只要通過連接部110與后面敘述的蓋體201連接，能夠在栓體109的周圍形成密閉空間202即可。另外，在圖2中，在栓體109的頂部形成有一個槽，但栓體109的頂部沒有特別限定，例如也可以是六邊形狀。
[0076]2.注入裝置
[0077]在圖1中，帶注入功能的二次電池10的注入裝置200具有一端封閉的筒形狀的蓋體201，形成蓋體201的開口的另一端的緣部與對應二次電池100的連接部110連接。蓋體201的形狀不限于圖1所示的筒形狀，只要是如下結(jié)構(gòu)即可，即通過與連接部110連接，能夠在蓋體201的內(nèi)表面?zhèn)扰c對應二次電池100之間、且開口部108和封閉開口部108的栓體109周圍形成密閉空間202。
[0078]蓋體201及連接部110的連接結(jié)構(gòu)沒有特別限定，只要是連接部110和蓋體201以緊密粘接的狀態(tài)連接的結(jié)構(gòu)即可。尤其優(yōu)選在連接部110和蓋體201的相互接觸的位置都形成有螺旋形狀的槽。通過使連接部110和蓋體201分別形成螺旋形狀的槽，連接部110和蓋體201能夠相互旋合連接，能夠容易形成密閉空間202。連接部110和蓋體201也可以形成傾斜的槽形狀來取代螺旋形狀的槽。
[0079]在圖1中形成為連接部110的外周面與蓋體201的內(nèi)周面相連接的結(jié)構(gòu)，但也可以構(gòu)成為連接部110的內(nèi)周面與蓋體201的外周面相連接。并且，還可以如圖3所示，蓋體201與形成于收容體101的外表面?zhèn)鹊倪B接部111相連接。另外，連接部110和蓋體201也可以一體形成。
[0080]返回圖1，注入裝置200還具有用于從開口壁部裝卸栓體109的裝卸部203。裝卸部203能夠在通過蓋體201與連接部110相連接而形成的密閉空間202中與栓體109連接。裝卸部203使所連接的栓體109向圖中上方移動，并從開口壁部將栓體109卸下，能夠?qū)㈤_口部108打開。并且，裝卸部203使所連接的栓體109從圖中上方向下方移動，并將栓體109插入到開口壁部中，能夠堵塞開口部108。
[0081]裝卸部203的結(jié)構(gòu)只要是能夠與栓體109連接、并從開口壁部裝卸栓體109的結(jié)構(gòu)即可。例如，如圖1所示，優(yōu)選裝卸部203的支軸203a沿圖中的上下方向滑動自如地貫通蓋體201，并且位于蓋體201的內(nèi)表面?zhèn)鹊囊欢司哂心軌蚺c栓體109連接的形狀，另一端具有位于蓋體201的外表面?zhèn)鹊男螤?。根?jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠使與裝卸部203連接的栓體109容易沿圖中上下方向移動，因而能夠容易從開口壁部卸下栓體109，或者容易將栓體109插入到開口壁部中，容易實現(xiàn)開口部108的打開、堵塞。
[0082]裝卸部203與栓體109的連接結(jié)構(gòu)例如能夠采用嵌入結(jié)構(gòu)等。并且，也可以是如下結(jié)構(gòu)，栓體109為磁性體，裝卸部203借助磁力作用來抽拉或者排斥栓體109，由此從開口部108卸下栓體109，或者將栓體109插入到開口部108中。在這種情況下，能夠簡化裝卸部203及栓體109彼此的連接部分的結(jié)構(gòu)。
[0083]并且，注入裝置200還具有注入部204。注入部204只要是能夠?qū)⒎撬娊赓|(zhì)從打開的開口部108注入到收容體101內(nèi)的結(jié)構(gòu)即可。例如，注入部204也可以是使形成于注入裝置200的內(nèi)表面?zhèn)鹊拿荛]空間202和非水電解質(zhì)注入裝置200的外部連通的諸如孔那樣的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，例如將注入管205的一端插入注入部204，并從另一端注入非水電解質(zhì)，由此能夠向密閉空間202中注入非水電解質(zhì)，結(jié)果，能夠?qū)⒎撬娊赓|(zhì)從打開的開口部108注入到收容體101內(nèi)。
[0084]在不需要使密閉空間202與外部連通時，可以使用栓等堵塞注入部204。并且，注入部204也可以是帶蓋的孔，還可以是帶蓋的管。并且，也可以在注入部204連接排氣裝置、除濕裝置等，進行密閉空間202內(nèi)的除濕。在這種情況下，注入部204能夠兼做排氣部。
[0085]并且，注入裝置200還可以如圖4所示具有排氣部206。排氣部206可以構(gòu)成為能夠切換密閉空間202內(nèi)的氣體，例如可以是與注入部204相同地、使形成于注入裝置200的內(nèi)表面?zhèn)鹊拿荛]空間202和注入裝置200的外部連通的諸如孔那樣的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，在不需要使密閉空間202與外部連通時，可以使用栓等堵塞排氣部206。并且，排氣部206也可以是帶蓋的孔，還可以是帶蓋的管。將排氣管207的一端插入到排氣部206中，將排氣管207的另一端與具有除濕功能的除濕裝置連接，由此能夠進行密閉空間內(nèi)的氣體的除濕。
[0086]《補充用非水電解質(zhì)的注入動作》
[0087]下面，使用圖5A?5C說明使用了上述的帶注入功能的二次電池10的補充用非水電解質(zhì)的注入動作。
[0088]圖5A?5C是用于說明第I實施方式的帶注入功能的二次電池中的補充用非水電解質(zhì)的注入動作的圖。
[0089]首先，從圖5A所示的狀態(tài)下，使裝卸部203沿圖中箭頭方向移動。裝卸部203沿圖中箭頭方向移動，裝卸部203的與栓體109連接的部分到達栓體109，如圖5B所示，裝卸部203與栓體109相連接。
[0090]然后，從圖5B所示的狀態(tài)下，在裝卸部203與栓體109相連接的狀態(tài)下，使裝卸部203沿圖中箭頭方向旋轉(zhuǎn)并移動。由此，按照圖5C所示的狀態(tài)所示，栓體109被從開口壁部卸下，開口部108打開，收容室102與密閉空間202連通。
[0091]然后，從注入管205的未圖示的另一端注入補充用非水電解質(zhì)，由此能夠?qū)⒎撬娊赓|(zhì)注入到密閉空間202內(nèi)。并且，該非水電解質(zhì)經(jīng)過開口部108被注入到收容室102內(nèi)，并補充給發(fā)電部107。
[0092]在非水電解質(zhì)的注入完成后，從圖5C所示的狀態(tài)下，使裝卸部203旋轉(zhuǎn)并沿圖中箭頭方向移動，將栓體109插入到開口壁部中，由此將開口部108堵塞，將密閉空間202和收容室102隔絕。通過以上動作，不會使非水電解質(zhì)暴露在外部環(huán)境下，即能夠在低濕度環(huán)境下將非水電解質(zhì)補充給帶注入功能的二次電池10。
[0093]在普通的非水電解質(zhì)二次電池中，不存在從外部補充新的非水電解質(zhì)的概念，在由于非水電解質(zhì)減少即所謂液體枯竭而使得放電容量下降時，不能從外部補充非水電解質(zhì)。并且，電池制造需要在露點(Dew point)溫度-40°C以下、水分量0.013%以下的環(huán)境下進行，在補充非水電解質(zhì)時也需要低濕度環(huán)境，而普通的非水電解質(zhì)二次電池當然也是如此，即使是日本特開2001-210309號公報公開的鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)，也不能滿足這種要求。
[0094]而根據(jù)第I實施方式，能夠?qū)㈤_口部108的周圍設為與外部環(huán)境隔絕的狀態(tài)，開口部108能夠使收容室102內(nèi)外連通。因此，不會將補充用非水電解質(zhì)暴露在高濕度(外部環(huán)境)下，因而能夠容易在低濕度環(huán)境下補充非水電解質(zhì)。[0095]并且，即使帶注入功能的二次電池10在注入裝置200被卸下的狀態(tài)下使用，通過在補充用非水電解質(zhì)的注入動作時安裝注入裝置200并使其動作，也能夠容易在低濕度環(huán)境下補充非水電解質(zhì)。因為通過在安裝注入裝置200后進行上述的注入動作，能夠避免在注入補充用非水電解質(zhì)的動作過程中補充用非水電解質(zhì)被暴露在高濕度下的狀態(tài)。
[0096]并且，在第I實施方式中，當進行補充動作時成為圖5A所示的狀態(tài)之后，通過在一端被插入到注入口 204中的注入管205的另一端連接除濕裝置，能夠進行密閉空間202內(nèi)的氣體的除濕。另外，該動作可以在圖5A所示的狀態(tài)時進行，也可以在圖5B所示的狀態(tài)時進行。
[0097]并且，在第I實施方式中，優(yōu)選對應二次電池100具有用于填埋栓體109與開口壁部的間隙的密封部件，以便提高收容室102的氣密性。例如，如圖6A及6B所示，能夠在栓體109的頂部109a與軸部109b相連接的部分設置O環(huán)形狀或者矩形狀的密封部件112。并且，也可以在收容體101的外表面?zhèn)鹊谋砻媲议_口部108的附近設置密封部件112。
[0098]關于密封部件112優(yōu)選能夠承受有機電解液即非水電解質(zhì)的材料，例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、PP與PE的共聚物、丁苯橡膠、三元乙丙單體、丁基橡膠、硅酮橡膠、含氟樹脂橡膠、聚四氟乙烯制特氟龍(注冊商標)密封帶等。
[0099]〈第2實施方式>
[0100]第2實施方式涉及能夠安裝注入裝置的對應二次電池。
[0101]《對應二次電池的結(jié)構(gòu)》
[0102]圖7是第2實施方式的對應二次電池的簡要剖視圖。另外，在圖7中沒有圖示各絕緣部件、各端子及各集電導線。圖7所示的對應二次電池20的結(jié)構(gòu)與圖1所示的帶注入功能的二次電池10的對應二次電池100相同，所以不再重復說明。
[0103]《補充用非水電解質(zhì)的注入動作》
[0104]下面，使用圖8A和8B以及圖5A?5C說明使用了上述的對應二次電池20的補充用非水電解質(zhì)的注入動作。
[0105]圖8A和8B是用于說明第2實施方式的對應二次電池中的補充用非水電解質(zhì)的注入動作的圖。
[0106]首先，如圖8A所示，在對應二次電池20上安裝注入裝置30，以使對應二次電池20的連接部Iio與后面敘述的注入裝置30的蓋體201連接。在圖8A中，通過使蓋體201旋轉(zhuǎn)并沿圖中箭頭方向移動，蓋體201的螺旋形狀的槽與連接部110的螺旋形狀的槽旋合連接，但蓋體201與連接部110的連接結(jié)構(gòu)不限于此。
[0107]然后，如圖8B所示，蓋體201與連接部110完全旋合連接，由此注入裝置30被安裝在對應二次電池20上，并在蓋體201的內(nèi)側(cè)形成密閉空間202。并且，注入管205被插入到注入部204中，然后進行與圖5A?5C相同的動作，由此能夠?qū)⒀a充用的非水電解質(zhì)注入到對應二次電池20中。
[0108]根據(jù)第2實施方式，在從開口壁部去除栓體109之前，能夠在蓋體201的內(nèi)表面?zhèn)惹议_口部108及栓體109的周圍形成密閉空間202。由此，能夠在密閉空間202內(nèi)從開口壁部卸下栓體109，能夠?qū)⒀a充用的非水電解質(zhì)注入到收容室102內(nèi)，而且不會暴露在外部環(huán)境下。因此，能夠避免在注入補充用非水電解質(zhì)的動作過程中補充用非水電解質(zhì)被暴露在高濕度下的狀態(tài)，因而能夠在低濕度環(huán)境下補充非水電解質(zhì)。[0109]〈第3實施方式〉
[0110]第3實施方式涉及能夠被安裝在對應二次電池上的注入裝置。
[0111]《注入裝置的結(jié)構(gòu)》
[0112]圖9是第3實施方式的注入裝置的簡要剖視圖。圖9所示的注入裝置30的結(jié)構(gòu)與圖1所示的注入裝置200相同，所以不再重復說明。注入裝置30是用于向?qū)坞姵?0注入補充用的非水電解質(zhì)的注入裝置。
[0113]《向?qū)坞姵刈⑷胙a充用非水電解質(zhì)的動作》
[0114]通過注入裝置30向?qū)坞姵刈⑷胙a充用非水電解質(zhì)的動作，與在上述第2實施方式中說明的注入動作相同，所以不再重復說明。
[0115]根據(jù)第3實施方式，能夠在蓋體201的內(nèi)表面?zhèn)惹覍坞姵?0的開口部108及栓體109的周圍形成密閉空間202。由此，能夠在密閉空間202內(nèi)從開口壁部卸下栓體109，能夠?qū)⒀a充用的非水電解質(zhì)注入到對應二次電池20中，而且不會暴露在外部環(huán)境下。因此，能夠在注入補充用非水電解質(zhì)的動作過程中始終避免補充用非水電解質(zhì)被暴露在高濕度下的狀態(tài)，因而能夠在低濕度環(huán)境下補充非水電解質(zhì)。
[0116]并且，也可以在向注入部204連接注入管205之前，向注入部204連接除濕裝置。由此，能夠進行密閉空間202內(nèi)的空氣的除濕，能夠在低濕度環(huán)境下補充非水電解質(zhì)。并且，蓋體201也可以具有用于連接除濕裝置的排氣部。
[0117]在以上的第I?第3實施方式中使用方型的鋰離子二次電池進行了說明，但在本發(fā)明中采用的帶注入功能的二次電池及對應二次電池不限于上述方型的二次電池。例如，在第I?第3實施方式中，說明了用于注入補充用非水電解質(zhì)的開口部108與由正極105、負極103及隔板104構(gòu)成的層疊體的邊緣方向相對的情況，但層疊體的邊緣方向也可以朝向圖1中的橫方向。并且，正極105、負極103及隔板104可以卷繞，也可以使用圓筒型的帶注入功能的二次電池及對應二次電池。
[0118]但是，如圖1所示，開口部108與層疊體及卷繞體的邊緣部分相對時，從開口部108注入的補充用非水電解質(zhì)容易滲透，所以從這一點講是優(yōu)選方式。并且，從具有更多適合于形成開口部108的平坦部分的角度考慮，相比圓筒型的帶注入功能的二次電池及對應二次電池，更優(yōu)選方型的帶注入功能的二次電池及對應二次電池。
[0119]并且，在第I及第2實施方式中，采用了正極端子和負極端子被設置在收容體101中形成有開口部108的面上的對應二次電池100、20，但正極端子和負極端子也可以被設置在收容體101的其他面上。例如，如圖10所示，各端子及集電導線也可以設置在收容體101的與形成有開口部108的面相對的面上。在這種情況下，不會由于端子的存在而限制開口部108、連接部110、注入裝置30等的結(jié)構(gòu)。并且，關于注入動作也能夠獲得比較高的自由度。
[0120]〈第4實施方式〉
[0121]第4實施方式涉及一體型的帶注入功能的二次電池。
[0122]《非水電解質(zhì)二次電池的結(jié)構(gòu)》
[0123]使用圖11來說明本實施方式的帶注入功能的二次電池。在本實施方式中采用層疊方型鋰離子二次電池。圖11是本實施方式的帶注入功能的二次電池的簡要剖視圖。
[0124]在圖11中，帶注入功能的二次電池300具有作為框體的收容體301。在收容體301內(nèi)劃分有收容室302、與該收容室302連通的開口部308、通過該開口部308與收容室302連通的副收容室309。用于使收容室302和副收容室309連通的開口部308被栓體310堵塞，在與收容室302隔絕的副收容室309中收容有補充用非水電解質(zhì)311。
[0125]將多個正極303、隔板304及負極305按照該順序進行層疊，并收容在收容室302中。并且，在收容室302內(nèi)填充了非水電解質(zhì)306。由正極303、隔板304、負極305及非水電解質(zhì)306構(gòu)成發(fā)電部307。
[0126]各正極303和各負極305分別與收容室302內(nèi)的未圖示的正極集電導線及負極集電導線連接。各正極集電導線及負極集電導線的一部分形成為向收容體301的外側(cè)突出，該突出的部分分別成為帶注入功能的二次電池300的正極端子和負極端子。
[0127]正極303具有在集電體表面形成有正極活性物質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)。正極活性物質(zhì)材料可以采用在鋰離子二次電池中通常采用的鋰與過渡金屬的復合氧化物。在本實施方式中，在采用尤其需要提高穩(wěn)定性的大容量的鋰離子二次電池的情況下，關于正極303的材料，優(yōu)選采用具有橄欖石型結(jié)構(gòu)的化合物。更具體地講，優(yōu)選采用非水電解質(zhì)的分解比較少、穩(wěn)定性高的磷酸鐵鋰。
[0128]隔板304具有如下作用，將正極303和負極305隔離以防止內(nèi)部短路，并保持電解液即非電解質(zhì)，保持正極負極之間的離子傳導性。關于隔板304的材料，可以采用聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴類的微多孔膜。并且，也可以采用由玻璃纖維、芳香族聚酰胺纖維、纖維素纖維等構(gòu)成的無紡布。這種無紡布的熱穩(wěn)定性高，能夠提高電池的安全性。
[0129]負極305具有在集電體表面形成有負極活性物質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)。關于負極活性物質(zhì)材料，可以采用通常在鋰離子二次電池中使用的材料。尤其優(yōu)選采用可逆性良好的石墨等碳類材料。
[0130]非水電解質(zhì)306、311是由鋰離子導電體即非水類有機溶劑和鋰鹽構(gòu)成的電解液，可以采用在例如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等中溶解了 LiPF6的電解液。電解液也可以具有粘度。
[0131]堵塞開口部308的栓體310只要是能夠從收容體301的外側(cè)向開口部308裝卸自如的結(jié)構(gòu)即可。例如，如圖11所示，可以構(gòu)成為栓體310的一部分即軸部310a堵塞開口部308，栓體310的另一部分即頂部310b露出于收容體301的外側(cè)。在這種情況下，通過使栓體310的頂部310b向圖中上方移動，能夠容易從開口部308卸下栓體310，通過使所卸下的栓體310向圖中下方移動，能夠容易將栓體310插入到開口部308中。
[0132]并且，如圖11所示，在使頂部310b露出于收容體301的外部的情況下，在收容體301的劃分副收容室309的部分形成副開口部312，但優(yōu)選副開口部312與開口部308相對。例如，在副開口部312位于劃分副收容室309的收容體301的側(cè)面，即副開口部312與開口部308不相對的情況下，栓體310的形狀變復雜。
[0133]收容體301的劃分開口部308的部分(以下稱為“開口壁部”)的形狀、以及栓體310的與開口壁部連接的部分的形狀沒有特別限制，只要是能夠?qū)⑹杖菔?02與副收容室309隔絕地連接的形狀即可。例如，如圖11所示，優(yōu)選在開口壁部及栓體310的相互連接的位置都形成有螺旋形狀的槽。通過使開口壁部及栓體310都具有螺旋形狀的槽，能夠?qū)㈤_口壁部及栓體310旋合連接，能夠容易將收容室302與副收容室309隔絕。并且，開口壁部及栓體310也可以具有傾斜的槽來取代螺旋形狀的槽，只要是能夠相互裝卸并緊密連接嵌合的形狀即可。
[0134]并且，在栓體310的一部分貫通副開口部312并露出于收容體301的外側(cè)的情況下，收容體301的劃分副開口部312的部分(以下稱為“副開口壁部”)的形狀、以及栓體310的與副開口壁部連接的部分的形狀沒有特別限制，只要是能夠?qū)⒏笔杖菔?09與外部隔絕地連接的形狀即可。例如，如圖11所示，優(yōu)選在副開口壁部及栓體310的相互連接的位置都形成有螺旋形狀的槽，由此能夠?qū)⒏遍_口壁部及栓體310旋合連接，能夠容易將副收容室309與外部隔絕。并且，副開口壁部也可以具有傾斜的槽來取代螺旋形狀的槽，只要是能夠相互裝卸并緊密連接嵌合的形狀即可。
[0135]并且，優(yōu)選具有用于填埋栓體310與副開口壁部312的間隙的密封部件，以便提高副收容室309的氣密性。例如，如圖12A及12B所示，能夠在栓體310的頂部310b與軸部310a相連接的部分設置O環(huán)形狀或者矩形狀的密封部件400。并且，也可以在收容體301的外表面?zhèn)鹊谋砻媲腋遍_口部312的附近設置密封部件400。另外，也可以具有用于填埋栓體310與開口部308的間隙的密封部件400。
[0136]關于密封部件400優(yōu)選能夠承受有機電解液的材料，例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE), PP與PE的共聚物、丁苯橡膠、三元乙丙單體、丁基橡膠、硅酮橡膠、含氟樹脂橡膠、聚四氟乙烯制特氟龍(注冊商標)密封帶等。
[0137]優(yōu)選將收容體301的形成有開口部308及/或副開口部312的各面的面積設為8cm2以上。在收容體301的形成有開口部308及/或副開口部312的各面的面積為8cm2以上的情況下，不需要怎么減小開口部308、副開口部312及栓體310，從成本方面及注入動作的作業(yè)性方面講都是優(yōu)選方式。在形成有開口部308及/或副開口部312的面的面積小于Scm2的情況下，認為收容體301不能保持足夠的強度。更優(yōu)選形成有開口部308及/或副開口部312的面的面積為IOcm2以上。
[0138]更具體地講，在收容體301為方型的情況下，優(yōu)選收容體301的形成有開口部308及/或副開口部312的面的兩條邊至少都在Icm以上。在收容體31為圓筒型的情況下，優(yōu)選收容體301的形成有開口部308及/或副開口部312的面的直徑至少都在Icm以上。收容體301的材料沒有特別限定，例如可以采用鐵、對鐵實施鍍鎳的鍍鎳鐵、不銹鋼、鋁。
[0139]在開口部308及/或副開口部312與栓體310相互旋合連接的情況下，優(yōu)選收容體301的形成開口部308及/或副開口部312的部分的部件厚度、即開口壁部及/或副開口壁部的厚度為1.5mm以上。在開口壁部及/或副開口壁部的厚度為1.5mm以上的情況下，能夠?qū)⒙菪螤畹乃w310牢靠地旋合連接在開口部308及/或副開口部312上，能夠容易保持收容室302的氣密狀態(tài)、副收容室309的氣密狀態(tài)。
[0140]并且，在帶注入功能的二次電池300具有安全閥的情況下，需要使栓體310不能在安全閥動作之前從開口部308脫出。因此，在設置安全閥的情況下，堵塞開口部308的栓體310構(gòu)成為使其耐壓達到安全閥的動作壓力以上。另外，此處所說的耐壓是指栓體310不能從開口部308脫出的壓力。
[0141]《制作帶注入功能的二次電池》
[0142]下面，說明上述的帶注入功能的二次電池300的制作方法的一例。
[0143]圖13A?13C是表示制造第4實施方式的帶注入功能的二次電池的工序的一例的
簡要圖。[0144]首先，準備如圖13A所示的在收容室302收容了發(fā)電部307的收容體301。在此時的收容體301中，除了開口部308及副開口部312之外，還形成有用于向副收容室309注入補充用非水電解質(zhì)的注入部500。
[0145]關于將發(fā)電部307收容在收容室302中的方法，可以按照通常的層疊型鋰離子二次電池的制造方法。例如，首先把將正極303、隔板304及負極305按照該順序進行層疊得到的層疊體，收容在底面敞開的收容室302中。此處的底面是指收容體301的劃分收容室302的部分，即圖11中的帶注入功能的二次電池300的最下面。
[0146]并且，被收容在收容室302中的各正極303和各負極305，分別通過未圖示的正極集電導線及負極集電導線與正極端子及負極端子連接。該正極端子及負極端子被設置成為貫通構(gòu)成收容室302的底面的部件。并且,對該部件和底面敞開的收容體301實施激光焊接，由此形成收容室302。
[0147]采用這種收容方法，形成劃分在底面具有正極端子及負極端子的收容室302的收容體301。然后，非水電解質(zhì)306通過副開口部312及開口部308被注入到收容室302內(nèi)，由此制作如圖13A所示的具有收容了發(fā)電部307的收容室302和空的副收容室309的收容體 301。
[0148]然后，如圖13B所示，使栓體310從圖中上方向下方旋轉(zhuǎn)并移動，由此將栓體310嵌合在副開口壁部上并且嵌合在開口壁部上。由此，開口部308被堵塞，收容室302與副收容室309隔絕。然后，從注入部500向副收容室309內(nèi)注入補充用的非水電解質(zhì)311。
[0149]然后，如圖13C所示，對注入部500實施激光密封。由此，制作副收容室309與外部隔絕的圖11所示的帶注入功能的二次電池300。
[0150]《帶注入功能的二次電池的補充用非水電解質(zhì)的注入動作》
[0151]下面，說明使用了上述的帶注入功能的二次電池300的補充用非水電解質(zhì)的注入動作。
[0152]首先，在圖11所示的帶注入功能的二次電池300中，使栓體310向圖中上方旋轉(zhuǎn)并移動，如圖14所示，將開口部308打開。通過開口部308被打開，在副收容室309中收容的非水電解質(zhì)311被注入到收容室302中。此時，如圖11所示，在開口壁部與栓體310旋合連接的情況下，能夠?qū)㈤_口部308逐漸打開，所以非水電解質(zhì)311向收容室302中的移動能夠順利進行。另外，在圖14中沒有圖示非水電解質(zhì)。
[0153]并且，在完成非水電解質(zhì)311向收容室302內(nèi)的補充后，使栓體310向圖中下方旋轉(zhuǎn)并移動，將開口部308堵塞。通過以上動作，能夠?qū)⒎撬娊赓|(zhì)311補充到收容室302內(nèi)，而且不會暴露在外部環(huán)境下。
[0154]如以上說明的那樣，根據(jù)本實施方式，能夠?qū)⒃谂c外部隔絕的副收容室309中預先收容的非水電解質(zhì)311不暴露在外部環(huán)境下，即在低濕度環(huán)境下經(jīng)過開口部308注入到收容室302中。另外，將收容室302與副收容室309隔絕的結(jié)構(gòu)、以及將副收容室309與外部隔絕的結(jié)構(gòu)比較簡單，不存在成本上升、所占區(qū)域(Footprint)增加等問題。
[0155]并且，在副收容室309中預先收容的非水電解質(zhì)311的量可以是一次的補充量，也可以是多次的補充量。在收容多次的補充量的情況下，預先測定注入一次非水電解質(zhì)時所需要的時間等，并需要測定補充時的開口部308的打開時間等。
[0156]并且，副收容室309也可以是多個。例如，在圖11所示的帶注入功能的二次電池300中，收容體301可以具有通過副開口部312與副收容室309連通的另一個副收容室。在這種情況下，栓體310能夠構(gòu)成為貫通開口部308及副開口部312，再貫通劃分另一個副收容室的收容體的部分，并露出于收容體301的外側(cè)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過將開口部308打開，在完成將副收容室309內(nèi)的非水電解質(zhì)向收容室302的注入后，通過將副開口部312打開，能夠?qū)⒃诹硪粋€副收容室中收容的非水電解質(zhì)依次通過副開口部312、副收容室309及開口部308注入到收容室302中。
[0157]并且，本實施方式的帶注入功能的二次電池300也可以具有用于向副收容室309注入補充用的非水電解質(zhì)的補給部。下面，使用圖15來表示其一個示例。
[0158]圖15是具有補給部的非水電解質(zhì)二次電池的簡要剖視圖。如圖15所示，補給部600具有:補給口部601，其形成于收容體301的劃分副收容室309的部分，用于使副收容室309與收容體301的外側(cè)連通；和補給口用栓體602，其裝卸自如地堵塞該補給口部601。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠在副收容室309內(nèi)注入補充用的非水電解質(zhì)，所以能夠延長帶注入功能的二次電池300的壽命。補給部600不限于圖15的結(jié)構(gòu)，只要是能夠向副收容室309補給非水電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)即可。
[0159]在不具有副收容室的普通的非水電解質(zhì)二次電池中，不存在從外部補充新的非水電解質(zhì)的概念，在由于非水電解質(zhì)減少即所謂液體枯竭而使得放電容量下降時，不能從外部補充非水電解質(zhì)。并且，電池制造需要在露點溫度_40°C以下、水分量0.013%以下的環(huán)境下進行，在補充非水電解質(zhì)時也需要低濕度環(huán)境，而普通的非水電解質(zhì)二次電池當然也是如此，即使是日本特開2001-210309號公報公開的鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)也不能滿足這種要求。
[0160]而根據(jù)圖15所示的帶注入功能的二次電池，由于能夠預先在副收容室309內(nèi)收容非水電解質(zhì)，所以在從外部向副收容室309注入非水電解質(zhì)時，能夠在保持電池內(nèi)部的環(huán)境的狀態(tài)下進行注入作業(yè)，而不受外部環(huán)境的影響。因此，例如不僅在制造帶注入功能的二次電池300時將收容在副收容室309中的非水電解質(zhì)注入到收容室302中的作業(yè)中，而且在從第2次以后的向副收容室309注入非水電解質(zhì)的作業(yè)中，都能夠在低濕度環(huán)境下進行補充。
[0161]在第4實施方式中使用方型的鋰離子二次電池進行了說明，但在本發(fā)明中采用的帶注入功能的二次電池不限于上述方型的二次電池。例如，在第4實施方式中，說明了用于注入補充用非水電解質(zhì)的開口部308與由正極303、負極305及隔板304構(gòu)成的層疊體的邊緣方向相對的情況，但層疊體的邊緣方向也可以朝向圖11中的橫方向。并且，正極303、負極305及隔板304可以卷繞，也可以使用圓筒型的帶注入功能的二次電池。
[0162]但是，如圖11所示，開口部308與層疊體及卷繞體的邊緣部分相對時，從開口部308注入的補充用非水電解質(zhì)容易滲透，所以從這一點講是優(yōu)選方式。并且，從具有更多適合于形成開口部308的平坦部分的角度考慮，相比圓筒型的帶注入功能的二次電池，更優(yōu)選方型的帶注入功能電池。
[0163]根據(jù)以上使用第I?第4實施方式說明的本發(fā)明，例如，在使用非水電解質(zhì)二次電池的電動汽車(HEV、EV等)進行車檢時，能夠容易在低濕度環(huán)境下補充非水電解質(zhì)，所以在車檢現(xiàn)場能夠?qū)崿F(xiàn)電池的再生利用。并且，例如對于在太陽能發(fā)電和風力發(fā)電的蓄電系統(tǒng)中使用的非水電解質(zhì)二次電池，不需在工廠內(nèi)回收該非水電解質(zhì)二次電池，能夠在現(xiàn)場實現(xiàn)該非水電解質(zhì)二次電池的再生利用。另外，在補充非水電解質(zhì)時，不需要諸如手套式操作箱(Glove box)和干燥室這種特殊的設備和裝置，能夠在車檢現(xiàn)場、太陽能發(fā)電廠和風力發(fā)電廠利用施工方等通常使用的夾具、工具等進行作業(yè)。
[0164]示例
[0165](實施例1)
[0166]使用圖1所示的帶注入功能的二次電池10進行了研究。
[0167]〈制作對應二次電池〉
[0168]1.制作正極
[0169]將90重量份的作為活性物質(zhì)的LiFeP04、5重量份的作為導電部件的乙炔黑、以及5重量份的作為粘接劑的聚偏氟乙烯進行混合，并添加適當?shù)腘-甲基-2-吡咯烷酮作為溶齊U，將各材料進行分散，調(diào)制了料漿。把該料漿均勻地涂敷在20 μ m厚的鋁集電體的兩面上并干燥。并且，利用輥式?jīng)_壓機對干燥后的鋁集電體進行壓縮，切斷成為長HOmmX寬250mm，制作了 32個板狀正極105。正極105的厚度是230 μ m。并且，在各正極105焊接鋁集電導線。
[0170]2.制作負極
[0171]將90重量份的作為活性物質(zhì)的天然石墨和10重量份的作為粘接劑的聚偏氟乙烯進行混合，并添加適當?shù)腘-甲基-2-吡咯烷酮作為溶劑，將各材料進行分散，調(diào)制了料漿。把該料漿均勻地涂敷在16 μ m厚的銅集電體的兩面上并干燥。并且，利用輥式?jīng)_壓機對干燥后的銅集電體進行壓縮，切斷成為長142mmX寬250mm，制作了 33個板狀負極103。負極103的厚度是146 μ m。并且，在各負極103焊接鎳集電導線。
[0172]3.制作隔板
[0173]將25 μ m厚的微多孔性聚乙烯薄膜切斷成為長145mmX寬255mm，制作了 64個隔板 104。
[0174]4.制作非水電解質(zhì)
[0175]按照容積比30:70將碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯進行混合，在該混合溶液中溶解LiPF6并使LiPF6的濃度達到lmol/L，由此調(diào)制了 250ml的非水電解質(zhì)106。
[0176]5.制作對應二次電池20
[0177]把將各正極105、隔板104、負極103全部按照該順序進行層疊得到的層疊體收容在上表面開口的收容體中，再注入200ml的非水電解質(zhì)106。并且，將具有開口部108、連接部110及栓體109的上表面部件配置在收容體的上表面上，對收容體和上表面部件進行激光密封，由此制作了如圖1所示的、具有在收容室102中收容了發(fā)電部107的收容體101的對應二次電池20。另外，對應二次電池20的制造方法是按照普通的層疊方型鋰離子二次電池的制造方法的方法。
[0178]在按照上面所述制作的對應二次電池20中，收容體101的箱型形狀的部分的外形尺寸為長20mmX寬150mmX高300mm。收容體101的上表面即形成有開口部108的面的尺寸為長20mmX寬150mm，栓體109的軸部的直徑為3mm。并且，收容體101的上表面的厚度為0.5mm,在上表面上層疊1.0mm厚的加強板,并進行調(diào)節(jié)使上表面部分的厚度達到1.5mm。
[0179]〈初期的電池性能〉
[0180]測定所制作的對應二次電池20的初期電池性能，公稱電壓為3.2V，內(nèi)部電阻為3m Ω。并且，在氛圍溫度25°C的條件下，以10A/3.8V的恒定電流/恒定電壓進行充電6小時，再以IOA進行放電到2.25V，此時的放電容量是50Ah。
[0181]〈充電放電循環(huán)試驗>
[0182]使用所制作的對應二次電池20，在氛圍溫度25°C的條件下，按照與上述放電容量測定時的充電放電條件相同的條件進行了循環(huán)試驗。在循環(huán)次數(shù)為1500次時，放電容量低于初期放電容量的70%。
[0183]〈補充非水電解質(zhì)〉
[0184]在放電容量低于初期放電容量的70%的對應二次電池20上為了安裝注入裝置30，連接對應二次電池20的連接部110和注入裝置30的蓋體201。另外，通過在對應二次電池20上安裝注入裝置30，構(gòu)成第I實施方式的帶注入功能的二次電池10。并且，在注入部204上連接旋轉(zhuǎn)泵，對形成于蓋體201內(nèi)的密閉空間202進行抽真空以達到0.lkPa，然后導入氮氣以恢復到大氣壓。
[0185]然后，使裝卸部203按照圖5A?5C所示進行動作，將栓體109從開口部108卸下。并且，將取代旋轉(zhuǎn)泵的注入管205插入到注入部204中，從注入管205朝向密閉空間202注入20ml補充用非水電解質(zhì)。補充用非水電解質(zhì)采用按照上面所述制作的非水電解質(zhì)。
[0186]然后，裝卸部203使栓體109移動并插入到開口壁部中，然后將注入裝置30從對應二次電池20卸下。另外，在本實施例中，連接部110與蓋體201、以及栓體109與開口壁部都通過旋合連接而連接。
[0187]〈補充后的電池性能〉
[0188]將按照上面所述補充了非水電解質(zhì)后的對應二次電池20在常溫下放置24小時，然后在25°C的氛圍溫度下，進行兩次與上述放電容量測定時的充電放電條件相同的條件的循環(huán)試驗。并且，利用上述的方法測定對應二次電池20的放電容量，得知補充后的放電容量是47Ah,恢復到了第一次循環(huán)的94%。
[0189](實施例2)
[0190]把進行補充的補充用非水電解質(zhì)的量設為10ml，進行與實施例1相同的研究，得知相對于初期放電容量50Ah，補充后的放電容量是45Ah，恢復到了第一次循環(huán)的90%。
[0191](實施例3)
[0192]把進行補充的補充用非水電解質(zhì)的量設為50ml，進行與實施例1相同的研究，得知相對于初期放電容量50Ah，補充后的放電容量是48Ah，恢復到了第一次循環(huán)的96%。
[0193](實施例4)
[0194]并且，將尺寸較長的正極、負極和隔板一并卷繞制作了圓筒型的對應二次電池，并進行與實施例1相同的研究，得到了相同的效果。
[0195](實施例5)
[0196]使用圖11所示的帶注入功能的二次電池300進行了研究。
[0197]〈制作帶注入功能的二次電池〉
[0198]1.制作正極
[0199]利用與正極105的制作方法相同的方法制作了 32個正極303。
[0200]2.制作負極
[0201]利用與負極103的制作方法相同的方法制作了 33個負極305。[0202]3.制作隔板
[0203]利用與隔板104的制作方法相同的方法制作了 64個隔板304。
[0204]4.制作非水電解質(zhì)
[0205]利用與非水電解質(zhì)106的制作方法相同的方法制作了 250ml的非水電解質(zhì)306。
[0206]5.制作帶注入功能的二次電池300
[0207]把所制作的各正極303、隔板304、負極305全部按照該順序進行層疊，并使最外層為負極305而得到的層疊體，收容在底面敞開的收容室302中。并且，按照現(xiàn)有的收容方法，對構(gòu)成收容室302的底面的部件和收容體301進行激光焊接，由此形成劃分有底面具有正極端子和負極端子的收容室302的收容體301。然后，將200ml的非水電解質(zhì)306通過副開口部312和開口部308注入到收容室302內(nèi)，制作了如圖13A所示的、具有收容了發(fā)電部307的收容室302和空的副收容室309的收容體301。
[0208]然后，如圖13B所示，將栓體310嵌合在副開口部312和開口部308中，將收容室302與副收容室309隔絕，然后通過注入部500向副收容室309注入30ml的所制作的非水電解質(zhì)306作為非水電解質(zhì)311。然后，對注入部500進行激光密封，由此將副收容室309與收容體311的外側(cè)隔絕。
[0209]在按照上面所述制作的帶注入功能的二次電池300中，箱形狀的收容體301的外形尺寸為長20mmX寬150mmX高320mm。收容體301的上表面即形成有副開口部312的面的尺寸為長20mmX寬150mm，栓體310的軸部的直徑為3mm。并且，收容體301的上表面的厚度為0.5mm，在上表面上層疊加強板，并進行調(diào)節(jié)使上表面部分的厚度達到1.0mm。并且，將收容室302和副收容室309隔絕的部分、即形成有開口部308的面的尺寸為長20mmX寬150mm,厚度為 1.5mm。
[0210]〈初期的電池性能〉
[0211]測定所制作的帶注入功能的二次電池300的初期電池性能，公稱電壓為3.2V，內(nèi)部電阻為3πιΩ。并且，在氛圍溫度25°C的條件下，以10A/3.8V的恒定電流/恒定電壓進行充電6小時，再以IOA進行放電到2.25V，此時的放電容量是50Ah。
[0212]〈充電放電循環(huán)試驗〉
[0213]使用所制作的帶注入功能的二次電池300，在氛圍溫度25°C的條件下，按照與上述放電容量測定時的充電放電條件相同的條件進行了循環(huán)試驗。在循環(huán)次數(shù)為1500次時，放電容量低于初期放電容量的70%。
[0214]〈補充非水電解質(zhì)〉
[0215]在放電容量低于初期放電容量的70%的帶注入功能的二次電池300中，使栓體310移動，由此將開口部308打開，將收容在副收容室309中的30ml的非水電解質(zhì)311通過開口部308注入到收容室302內(nèi)。由此，對發(fā)電部307補充了 30ml的非水電解質(zhì)311。在完成補充后，將栓體310恢復到原來的位置，將開口部308堵塞。
[0216]〈補充后的電池性能〉
[0217]將按照上面所述補充了非水電解質(zhì)后的帶注入功能的二次電池300在常溫下放置24小時，然后在25°C的氛圍溫度下，進行兩次與上述放電容量測定時的充電放電條件相同的條件的循環(huán)試驗。并且，利用上述的方法測定帶注入功能的二次電池300的放電容量，得知補充后的放電容量是47Ah，恢復到了第一次循環(huán)的94%。[0218](實施例6)
[0219]把進行補充的補充用非水電解質(zhì)的量設為10ml，進行與實施例5相同的研究，得知相對于初期放電容量50Ah，補充后的放電容量是44.9Ah，恢復到了第一次循環(huán)的89.8%。
[0220](實施例7)
[0221]把進行補充的補充用非水電解質(zhì)的量設為50ml，進行與實施例5相同的研究，得知相對于初期放電容量50Ah，補充后的放電容量是48.lAh，恢復到了第一次循環(huán)的96.2%。
[0222](實施例8)
[0223]并且，將尺寸較長的正極、負極和隔板一并卷繞制作了圓筒型的帶注入功能的二次電池，并進行與實施例5相同的研究，得到了相同的效果。
[0224]根據(jù)以上結(jié)果得知，通過對放電容量降低到初期放電容量的70%以下的鋰離子二次電池，補充初期非水電解質(zhì)的量(200ml)的5?25%的量的非水電解質(zhì)，能夠使放電容量恢復到89.8%以上，結(jié)果，能夠延長鋰離子二次電池的壽命。
[0225]此次公開的實施方式及實施例從各方面講都只是示例，不能認為限定于這些實施方式及實施例。本發(fā)明的范圍不是上述說明的范圍，而是通過權(quán)利要求書進行公開，可以理解為包含與權(quán)利要求書同等意義及范圍內(nèi)的全部變更。
[0226]本發(fā)明適合應用于非水電解質(zhì)的補充。尤其適合對難以移動到手套式操作箱中的大中型非水電解質(zhì)二次電池補充非水電解質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池，具備收容體和栓體， 所述收容體包括用于收容具有正極、負極、隔板及非水電解質(zhì)的發(fā)電部的收容室、與所述收容室連通的開口部、以及通過所述開口部與所述收容室連通并用于收容補充用的非水電解質(zhì)的副收容室， 所述栓體構(gòu)成為能夠從所述收容體的外側(cè)在所述開口部上自由地裝卸， 在所述收容體中劃分所述副收容室的部分形成有副開口部，所述副開口部用于使所述副收容室與所述收容體的外部連通， 所述栓體和構(gòu)成所述開口部的開口壁部具有能夠相互裝卸并緊密連接嵌合的形狀，且所述栓體和構(gòu)成所述副開口部的副開口壁部具有能夠相互裝卸并緊密連接嵌合的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池，其中， 在所述栓體和所述副開口壁部之間，具有用于提高所述副收容室的氣密性的密封部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池，其中， 所述開口部與由所述正極、所述負極及所述隔板形成的層疊體或卷繞體的邊緣方向相對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池，其中， 所述帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池的補充非水電解質(zhì)后的放電容量為44.9Ah以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶注入功能的非水電解質(zhì)二次電池，其用于電動汽車。
【文檔編號】H01M10/058GK103915599SQ201410130668
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2009年11月6日
【發(fā)明者】西村直人, 坂下和也 申請人:夏普株式會社