特開 2024-25160 二次電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024025160

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】二次電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/058 20100101AFI20240216BHJP

【ＦＩ】

H01M10/058

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022128382

(22)【出願日】2022-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼士 祐輔

【テーマコード（参考）】

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H029AJ14

5H029AK03

5H029AL06

5H029AL07

5H029AM03

5H029AM05

5H029AM07

5H029CJ03

5H029HJ04

5H029HJ15

(57)【要約】

【課題】性能のよい非水電解液二次電池を製造できる非水電解液二次電池の製造方法、及び、非水電解液二次電池の製造方法を提供する。
【解決手段】二次電池の製造方法は、電極体に荷重を加えた状態でエージングを実施する二次電池の製造方法であって、エージング前に電極体のばね定数を測定することと、測定した電極体のばね定数と、予め定められた電極体の変位量上限値に基づいて、エージング時に電極体に加える荷重の上限値を算出することと、算出した荷重の上限値以下の荷重を電極体に加えた状態でエージングを実施することと、を含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極体に荷重を加えた状態でエージングを実施する二次電池の製造方法であって、
エージング前に前記電極体のばね定数を測定することと、
測定した前記電極体のばね定数と、予め定められた前記電極体の変位量上限値に基づいて、エージング時に前記電極体に加える荷重の上限値を算出することと、
算出した荷重の上限値以下の荷重を前記電極体に加えた状態でエージングを実施することと、を含む二次電池の製造方法。

【請求項2】

前記変位量上限値は、複数の二次電池について、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた状態で測定されたそれぞれのばね定数をもとに予め定められた値である請求項１に記載の二次電池の製造方法。

【請求項3】

前記変位量上限値は、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた前記複数の二次電池のうち、変位量が０である二次電池のばね定数を基準に設定した範囲をもとに予め定められた値である請求項２に記載の二次電池の製造方法。

【請求項4】

測定した前記電極体のばね定数と、予め定められた前記電極体の変位量下限値とに基づいて、エージング時に前記電極体に加える荷重の下限値を算出することと、
算出した荷重の上限値以下、且つ、算出した荷重の下限値以上となる荷重を前記電極体に加えた状態でエージングを実施することと、を含む請求項１に記載の二次電池の製造方法。

【請求項5】

前記変位量下限値は、前記複数の二次電池について、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた状態で測定されたガスの残留量をもとに予め定められた値である請求項４に記載の二次電池の製造方法。

【請求項6】

エージング前において、第１荷重を前記電極体に加えたときの変位量と、前記第１荷重よりも小さい第２荷重を前記電極体に加えたときの変位量との差分に基づいて、ばね定数を測定する請求項１に記載の二次電池の製造方法。

【請求項7】

前記変位量上限値は、０．０２４ｍｍであり、
前記変位量下限値は、０．００８ｍｍである請求項４又は請求項５に記載の二次電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、二次電池の製造方法が記載されている。二次電池は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両に搭載される。複数の二次電池が一方向に積層、すなわちスタックされることによって、車載用の電池パックが構成される。

【0003】

特許文献１に記載される二次電池の製造方法では、エージング時において、二次電池が備える電極体に荷重が加えられる。エージング時に荷重が加えられることによって、二次電池に発生するガスが排出される。二次電池からガスが排出されることによって、二次電池の性能が低下するおそれが低減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１１１９４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

こうした二次電池の製造方法では、エージング時において電極体に加わる荷重が大きいと、電極体がつぶれるように変形するおそれがある。この場合、電極体のばね定数が大きくなるおそれがある。電極体のばね定数が大きくなると、二次電池のスタック性が低下する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する二次電池の製造方法は、電極体に荷重を加えた状態でエージングを実施する二次電池の製造方法であって、エージング前に前記電極体のばね定数を測定することと、測定した前記電極体のばね定数と、予め定められた前記電極体の変位量上限値に基づいて、エージング時に前記電極体に加える荷重の上限値を算出することと、算出した荷重の上限値以下の荷重を前記電極体に加えた状態でエージングを実施することと、を含む。

【0007】

電極体の変位量とばね定数とを乗算することによって、その変位量で変位させるために必要な荷重が算出される。すなわち、ばね定数と変位量上限値とを乗算することによって、エージング時に電極体に加える荷重の上限値が求められる。したがって、上記方法によれば、性能のよい二次電池を製造できる。

【0008】

上記二次電池の製造方法において、前記変位量上限値は、複数の二次電池について、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた状態で測定されたそれぞれのばね定数をもとに予め定められた値であってもよい。

【0009】

エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた複数の二次電池について、それぞれのばね定数を測定すると、変位量に対するばね定数の変位が把握できる。ばね定数が大きくなったときの変位量が、電極体がつぶれるように変形した変位量、すなわち荷重を示す。したがって、ばね定数が大きくなる直前の変位量が、変位量上限値である。このように定められた変位量上限値を用いた上記方法によれば、性能のよい二次電池を製造できる。

【0010】

上記二次電池の製造方法において、前記変位量上限値は、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた前記複数の二次電池のうち、変位量が０である二次電池のばね定数を基準に設定した範囲をもとに予め定められた値であってもよい。

【0011】

変位量上限値は、変位量が０である二次電池のばね定数を基準に定められる。そのため、例えば、測定した二次電池のばね定数が、複数の二次電池のうち変位量が０である二次電池のばね定数を含む所定範囲を超えた場合に、測定したばね定数が大きくなったと捉えることができる。このようにして定められた変位量上限値を用いた上記方法によれば、性能のよい二次電池を製造できる。

【0012】

上記二次電池の製造方法は、測定した前記電極体のばね定数と、予め定められた前記電極体の変位量下限値とに基づいて、エージング時に前記電極体に加える荷重の下限値を算出することと、算出した荷重の上限値以下、且つ、算出した荷重の下限値以上となる荷重を前記電極体に加えた状態でエージングを実施することと、を含んでもよい。

【0013】

エージング時に電極体に加える荷重が小さいと、ガスが十分に排出されないおそれがある。ばね定数と変位量下限値とを乗算することによって、エージング時に電極体に加える荷重の下限値が算出される。したがって、上記方法によれば、性能のよい二次電池を製造できる。

【0014】

上記二次電池の製造方法において、前記変位量下限値は、前記複数の二次電池について、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた状態で測定されたガスの残留量をもとに予め定められた値であってもよい。

【0015】

二次電池におけるガスの残留量については、例えば、二次電池のＣＴ像から把握できる。したがって、例えば、二次電池のＣＴ像から、ガスの残留量をもとに変位量下限値を定めることができる。このように定められた変位量下限値を用いた上記方法によれば、性能のよい二次電池を製造できる。

【0016】

上記二次電池の製造方法において、エージング前において、第１荷重を前記電極体に加えたときの変位量と、前記第１荷重よりも小さい第２荷重を前記電極体に加えたときの変位量との差分に基づいて、ばね定数を測定してもよい。上記方法によれば、一の荷重を加える場合と比べて、二次電池のばね定数を精度よく測定できる。

【0017】

上記二次電池の製造方法において、前記変位量上限値は、０．０２４ｍｍであり、前記変位量下限値は、０．００８ｍｍであってもよい。上記方法によれば、性能のよい二次電池を製造できる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、性能のよい二次電池を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】二次電池の斜視図である。

【図2】電極体の一部を展開した図である。

【図3】二次電池の製造工程を示すフローチャートである。

【図4】荷重決定工程を示すフローチャートである。

【図5】電極体における荷重と変位量との関係を示すグラフである。

【図6】第１例における変位量上限値と変位量下限値とを示すグラフである。

【図7】変位量が０．０００ｍｍである二次電池のＣＴ画像である。

【図8】変位量が０．０００ｍｍである二次電池が有する極板の画像である。

【図9】変位量が０．００８ｍｍ以上である二次電池のＣＴ画像である。

【図10】第２例における変位量上限値と変位量下限値とを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

二次電池の製造方法について、図を参照しながら説明する。まず、二次電池の構成について説明する。二次電池は、例えば、非水二次電池、具体的にはリチウムイオン二次電池である。二次電池は、例えば、セル電池である。複数の二次電池は、一方向に積層される、いわゆるスタックされることによって、車載用の電池パックを構成する。

【0021】

＜二次電池の構成＞
図１に示すように、二次電池１０は、ケース１１と、蓋１２とを備える。蓋１２は、ケース１１の開口を塞ぐようにケース１１に取り付けられる。蓋１２には、注液穴１３が開口する。注液穴１３を通じて、ケース１１内に電解液が注入される。注液穴１３は、電解液の注入後に、例えば溶接によって塞がれる。蓋１２には、排気口１４が開口する。排気口１４を通じて、ケース１１内のガスが排出される。

【0022】

二次電池１０は、排気弁１５を備える。排気弁１５は、ケース１１内に発生したガスを排出する弁である。排気弁１５は、蓋１２に取り付けられる。排気弁１５は、排気口１４を塞ぐ。排気弁１５及び排気口１４を通じて、ケース１１内からガスが排出される。

【0023】

電解液は、例えば、非水溶媒に支持塩が含まれた組成物である。非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどからなる群から選択される１種又は２種以上の材料を用いることができる。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＩなどから選択される１種又は２種以上のリチウム化合物、すなわちリチウム塩を用いることができる。

【0024】

二次電池１０は、２つの外部端子を備える。二次電池１０は、正極外部端子１６と、負極外部端子１７とを備える。正極外部端子１６及び負極外部端子１７は、例えば、蓋１２からケース１１外に向かって延びる。

【0025】

二次電池１０は、２つの集電部材を備える。二次電池１０は、正極集電部材１８と、負極集電部材１９とを備える。正極集電部材１８及び負極集電部材１９は、例えば、蓋１２からケース１１内に向かって延びる。正極集電部材１８は、正極外部端子１６と電気的に接続される。負極集電部材１９は、負極外部端子１７と電気的に接続される。

【0026】

二次電池１０は、電極体２０を備える。電極体２０は、ケース１１内に位置する。電極体２０は、電解液とともにケース１１に収容される。電極体２０は、正極集電部材１８と負極集電部材１９とに接続される。すなわち、電極体２０は、正極外部端子１６と負極外部端子１７とに接続される。

【0027】

図２に示すように、電極体２０は、２つの極板を含む。電極体２０は、正極板２１と、負極板２２とを含む。電極体２０は、さらに、セパレータ２３と、セパレータ２４とを含む。電極体２０は、正極板２１、負極板２２、セパレータ２３、及び、セパレータ２４が積層された積層体である。正極板２１、セパレータ２３、負極板２２、及び、セパレータ２４は、この順に積層されている。

【0028】

電極体２０は、例えば、正極板２１、セパレータ２３、負極板２２、及び、セパレータ２４がこの順に積層された状態で巻き重ねられることによって構成される。電極体２０は、例えば、それぞれが単票状である正極板２１、セパレータ２３、負極板２２、及び、セパレータ２４がこの順に積層されることによって構成されてもよい。

【0029】

正極板２１は、正極集電体２５と、正極活物質層２６とを含む。正極集電体２５は、例えば、金属箔である。正極集電体２５は、例えば、アルミニウムを含む材料で構成される。

【0030】

正極集電体２５は、接続部分２７を有する。接続部分２７は、正極集電部材１８と電気的に接続される部分である。接続部分２７は、正極集電体２５の端部に位置する。接続部分２７は、正極集電体２５において正極活物質層２６が位置しない部分である。

【0031】

正極活物質層２６は、正極集電体２５上に位置する。正極活物質層２６は、正極集電体２５の全長にわたって位置する。正極活物質層２６の幅は、正極集電体２５の幅よりも小さい。これにより、接続部分２７が確保される。

【0032】

正極活物質層２６は、例えば、正極集電体２５の片面に位置する。正極活物質層２６は、正極集電体２５の両面に位置してもよい。正極活物質層２６は、正極活物質を含む。正極活物質層２６は、正極活物質を含むペースト状の正極合材を正極集電体２５に塗布することによって形成される。

【0033】

正極活物質は、例えば、リチウムを吸蔵、及び、放出可能な材料である。正極活物質は、例えば、リチウム含有複合酸化物である。リチウム含有複合酸化物は、リチウムと、リチウム以外の他の金属元素とを含む酸化物である。正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）などである。また、正極活物質は、これらを任意の割合で混合した材料で構成されてもよい。

【0034】

正極合材は、正極活物質が混錬されることによって作製される。正極合材は、正極活物質の他に、導電剤、正極溶媒、正極結着剤、増粘剤などが併せて混錬されることによって作製されてもよい。導電剤は、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛である。正極溶媒は、例えば、ＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）溶液である。正極結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフロオロエチレン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）である。

【0035】

負極板２２は、負極集電体２８と、負極活物質層２９とを含む。負極集電体２８は、例えば、金属箔である。負極集電体２８は、例えば、銅を含む材料で構成される。
負極集電体２８は、接続部分３０を有する。接続部分３０は、負極集電部材１９と電気的に接続される部分である。接続部分３０は、負極集電体２８の端部に位置する。接続部分３０は、負極集電体２８において負極活物質層２９が位置しない部分である。

【0036】

負極活物質層２９は、負極集電体２８上に位置する。負極活物質層２９は、負極集電体２８の全長にわたって位置する。負極活物質層２９の幅は、負極集電体２８の幅よりも小さい。これにより、接続部分３０が確保される。

【0037】

負極活物質層２９は、例えば、負極集電体２８の片面に位置する。負極活物質層２９は、負極集電体２８の両面に位置してもよい。負極活物質層２９は、負極活物質を含む。負極活物質層２９は、負極活物質を含むペースト状の負極合材を負極集電体２８に塗布することによって形成される。

【0038】

負極活物質は、例えば、リチウムを吸蔵、及び、放出可能な材料である。負極活物質は、例えば、炭素材料である。負極活物質は、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛である。

【0039】

負極合材は、負極活物質が混錬されることによって作製される。負極合材は、負極活物質の他に、分散剤、負極溶媒、負極結着剤、増粘剤などが併せて混錬されることによって作製されてもよい。分散剤は、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）である。負極溶媒は、例えば、水である。負極結着剤は、例えば、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）である。

【0040】

セパレータ２３及びセパレータ２４は、例えば、樹脂製の不織布である。例えば、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、多孔性ポリ塩化ビニル膜などの多孔性ポリマー膜、及び、イオン導電性ポリマー電解質膜などが、セパレータ２３及びセパレータ２４として使用される。

【0041】

＜二次電池の製造工程＞
次に、製造工程にて実施される二次電池１０の製造方法について説明する。
図３に示すように、製造工程は、ステップＳ１１からステップＳ１７に示すそれぞれの工程を含む。

【0042】

ステップＳ１１において、源泉工程が実施される。源泉工程では、正極板２１及び負極板２２が作製される。具体的には、集電体上に合材が塗布された後、合材がプレスされることによって、極板が作製される。

【0043】

ステップＳ１２において、組立工程が実施される。組立工程では、作製された極板を用いて、二次電池１０が組み立てられる。組立工程では、まず、正極板２１及び負極板２２をもとに、電極体２０が作製される。具体的には、正極板２１、負極板２２、セパレータ２３、及び、セパレータ２４が積層された後、扁平となるようにプレスされることによって、電極体２０が作製される。次に、電極体２０が、正極集電部材１８及び負極集電部材１９と接続される。次に、電極体２０が、ケース１１に収容される。このとき、ケース１１に蓋１２が溶接される。次に、注液穴１３を通じて、ケース１１に電解液が注入される。その後、注液穴１３が溶接される。

【0044】

ステップＳ１３において、初充電工程が実施される。初充電工程では、組み立てられた二次電池１０が充電される。このとき、活物質層の表面に被膜が形成される。例えば、負極活物質層２９の表面には、ＳＥＩ被膜が形成される。これにより、二次電池１０の性能が向上する。

【0045】

初充電工程では、二次電池１０は、荷重が加えられた状態で充電される。初充電工程では、活物質の表面に被膜が形成される一方で、ケース１１内にガスが発生する。二次電池１０に荷重を加えながら充電が実施されることによって、電極上で発生したガスが電極体２０内にとどまることなく電極体２０外へ排出される。例えば、プレス装置、プレス用治具などがケース１１を挟むことによって、二次電池１０に荷重が加えられる。二次電池１０には、複数の二次電池１０が積層される方向、すなわちスタックされる方向に、荷重が加えられる。これにより、電極体２０が圧縮される。このように、二次電池１０には、荷重を加えられた状態、すなわち拘束状態で初充電が実施される。

【0046】

ステップＳ１４において、荷重決定工程が実施される。荷重決定工程では、次に実施されるエージング工程にて二次電池１０に加えられる荷重が決定される。荷重決定工程については、後で説明する。

【0047】

ステップＳ１５において、エージング工程が実施される。エージング工程では、所定環境下で、所定期間にわたって二次電池１０が保管される。これにより、二次電池１０が化学的に安定する。エージング工程は、高温下で実施される。具体的には、エージング工程は、温度が６０度以上で実施される。

【0048】

エージング工程では、二次電池１０は、荷重が加えられた状態で保管される。エージング工程では、初充電工程と同様に、ケース１１内にガスが発生する。二次電池１０に荷重を加えながらエージングが実施されることによって、電極上で発生したガスが電極体２０内にとどまることなく電極体２０外へ排出される。

【0049】

エージング工程では、荷重が大きいと、二次電池１０がつぶれるように変形することがある。これは、エージング工程では、高温下で二次電池１０に荷重が加えられるためである。高温下では特に、荷重が加えられることによって、セパレータ２３及びセパレータ２４がつぶれやすい。セパレータ２３及びセパレータ２４がつぶれる、すなわち電極体２０がつぶれると、二次電池１０が不可逆的に変形することがある。この場合、電極体２０のばね定数、すなわち二次電池１０のばね定数が大きくなる。二次電池１０のばね定数が大きくなると、スタック性が低下する。スタック性とは、複数の二次電池１０を一方向に積層させる際の組み付け性を指す。複数の二次電池１０がスタックされる場合、通常、複数の二次電池１０がフレームに収められる。このとき、二次電池１０のばね定数が大きい、すなわち二次電池１０が硬いと、複数の二次電池１０がフレームに収まりにくくなる。

【0050】

エージング工程では、荷重が小さいと、二次電池１０におけるガスの残留量が多くなるおそれがある。ガスの残留量が多いと、極間距離が大きくなるおそれがある。極間距離とは、極板間の距離である。例えば、極間距離とは、正極板２１と負極板２２との距離である。極間距離が大きくなると、金属が析出しやすくなる。リチウムイオン二次電池においては、例えば、リチウムが析出しやすくなる。金属が析出すると、二次電池１０の性能が低下するおそれがある。

【0051】

上述のように、エージング工程では、二次電池１０に加えられる荷重を適切に制御することが、性能のよい二次電池１０を製造するために肝要である。すなわち、性能のよい二次電池１０を製造するためには、電極体２０のばね定数が大きくならないように荷重を加えながらエージングを実施する必要がある。好ましくは、電極体２０のばね定数が大きくならない、且つ、ガスの残留量が少なくなるように、荷重を加えながらエージングを実施することが望まれる。荷重決定工程では、この条件を満たす荷重が決定される。エージング工程では、荷重決定工程において決定された荷重が二次電池１０に加えられる。これにより、スタック性、及び、ガス排出性のよい二次電池１０、すなわち性能のよい二次電池１０が製造される。

【0052】

ステップＳ１６において、自己放電検査工程が実施される。自己放電検査工程では、二次電池１０における時間当たりの電圧降下を測定することによって、二次電池１０の良否が検査される。自己放電検査は、例えば、荷重が加えられた状態で実施される。自己放電検査は、例えば、エージング工程において保管された期間に生じた電圧降下をもとに、実施される。

【0053】

ステップＳ１７において、出荷検査が実施される。出荷検査では、二次電池１０の外観、液漏れ、電圧、内部抵抗などについて確認することによって、二次電池１０の良否が検査される。二次電池１０は、出荷検査の後、スタックされる。

【0054】

＜荷重決定工程＞
次に、荷重決定工程にて実施される荷重の決定方法について説明する。
二次電池１０に加えられる荷重は、二次電池１０の変位量、すなわち電極体２０の変位量と、電極体２０のばね定数とであらわされる。具体的には、二次電池１０に加えられる荷重は、電極体２０の変位量と、電極体２０のばね定数とを乗算した値である。そのため、エージング時に加えられる荷重は、エージング時における変位量であらわすことができる。

【0055】

二次電池１０に荷重が加えられると、電極体２０が圧縮されることによって変位する。電極体２０の変位量が大きくなると、電極体２０がつぶれることによって電極体２０のばね定数が大きくなる。本明細書では、電極体２０のばね定数が大きくならない変位量の上限値を、変位量上限値ＸＵと称する。本明細書では、ガスの残留量が所定量以下となる変位量の下限値を、変位量下限値ＸＬと称する。所定量は、二次電池１０の性能に悪影響を及ぼさない程度のガスの残留量を示す。荷重決定工程では、電極体２０の変位量が変位量上限値ＸＵ以下となる荷重が決定される。好ましくは、荷重決定工程では、電極体２０の変位量が変位量上限値ＸＵ以下且つ変位量下限値ＸＬ以上となる荷重が決定されるとよい。

【0056】

図４に示すように、荷重工程は、ステップＳ２１からステップＳ２４が示すそれぞれの工程を含む。
ステップＳ２１において、エージング前の電極体２０のばね定数が測定される。

【0057】

図５に示すように、第１荷重Ｆ１と、第１荷重Ｆ１とは異なる第２荷重Ｆ２とが二次電池１０に加えられることによって、電極体２０のばね定数が測定される。第１荷重Ｆ１が二次電池１０に加えられたときの電極体２０の変位量と、第２荷重Ｆ２が二次電池１０に加えられたときの電極体２０の変位量との差分に基づいて、電極体２０のばね定数が測定される。

【0058】

第１荷重Ｆ１は、第２荷重Ｆ２よりも大きい荷重である。そのため、第１荷重Ｆ１による電極体２０の変位量は、第２荷重Ｆ２による電極体２０の変位量よりも大きい。第１荷重Ｆ１による変位量は、第１変位量Ｘ１である。第２荷重Ｆ２による変位量は、第２変位量Ｘ２である。

【0059】

電極体２０のばね定数は、第１荷重Ｆ１と第２荷重Ｆ２との差分を第１変位量Ｘ１と第２変位量Ｘ２との差分で除算することによって、測定される。すなわち、電極体２０のばね定数は、｛（Ｆ１－Ｆ２）／（Ｘ１－Ｘ２）｝であらわされる。第１荷重Ｆ１は、例えば３．７［ｋＮ］である。第２荷重Ｆ２は、例えば０．２［ｋＮ］である。異なる大きさの荷重を加えることによって、一の荷重を加える場合と比べて、ばね定数の測定精度が向上する。

【0060】

図４に示すように、ステップＳ２２において、荷重の上限値が算出される。具体的には、変位量上限値ＸＵに、測定したばね定数が乗算されることによって、荷重の上限値が算出される。本明細書では、荷重の上限値を、荷重上限値ＦＵと称する。したがって、荷重上限値ＦＵは、変位量上限値ＸＵをもとに算出される。変位量上限値ＸＵは、予め定められた値である。変位量上限値ＸＵについては、後で説明する。

【0061】

ステップＳ２３において、荷重の下限値が算出されてもよい。例えば、変位量下限値ＸＬに、測定したばね定数が乗算されることによって、荷重の下限値が算出される。本明細書では、荷重の下限値を、荷重下限値ＦＬと称する。したがって、荷重下限値ＦＬは、変位量下限値ＸＬをもとに算出される。変位量下限値ＸＬは、予め定められた値である。変位量下限値ＸＬについては、後で説明する。

【0062】

ステップＳ２４において、エージング時に加えられる荷重が決定される。すなわち、エージング時に加えられる荷重は、荷重上限値ＦＵ以下に決定される。好ましくは、エージング時に加えられる荷重は、荷重上限値ＦＵ以下且つ荷重下限値ＦＬ以上に決定されるとよい。この場合、荷重上限値ＦＵと荷重下限値ＦＬとによって定められる範囲内に、エージング時に加えられる荷重が決定される。

【0063】

上述の通り、二次電池１０の製造方法は、電極体２０のばね定数を測定することと、荷重上限値ＦＵを算出することと、荷重上限値ＦＵ以下の荷重を加えた状態でエージングを実施することと、を含む。好ましくは、二次電池１０の製造方法は、荷重下限値ＦＬを算出することと、荷重下限値ＦＬ以上の荷重を加えた状態でエージングを実施することとを含む。すなわち、二次電池１０の製造方法は、荷重上限値ＦＵ以下、且つ、荷重下限値ＦＬ以上となる荷重を加えた状態でエージングを実施することが好ましい。

【0064】

＜変位量上限値及び変位量下限値の決定方法＞
次に、変位量上限値ＸＵ及び変位量下限値ＸＬの決定方法について説明する。本明細書では、変位量上限値ＸＵ及び変位量下限値ＸＬの決定方法について、ばね定数の異なる２種の電極体２０を用いて説明する。電極体２０のばね定数は、例えば、極板の厚み、活物質の厚みなどによって決まる。第１例では、電極体２０のばね定数は、４４．０［ｋＮ／ｍｍ］である。第２例では、電極体２０のばね定数は、３１．０［ｋＮ／ｍｍ］である。

【0065】

まず、第１例をもとに説明する。
製造者は、複数の二次電池１０を用意する。例えば、同じロット内で製造される複数の二次電池１０であれば、同じばね定数を示す。

【0066】

図６に示すように、製造者は、複数の二次電池１０に対して、それぞれ異なる荷重を加えながらエージングを実施する。詳しくは、製造者は、複数の二次電池１０に対して、それぞれ異なる変位量となるように荷重を加えながら、エージングを実施する。製造者は、例えば、荷重が０．０［ｋＮ］から３．０［ｋＮ］の間で、複数の二次電池１０に対してそれぞれ異なる荷重を加えながらエージングを実施する。

【0067】

製造者は、複数の二次電池１０について、それぞれのばね定数を測定する。このとき、製造者は、二次電池１０に第１荷重Ｆ１と第２荷重Ｆ２とを加えることによって、ばね定数を測定する。このばね定数は、エージング時に測定される。すなわち、製造者は、拘束状態である二次電池１０のばね定数を測定する。第１荷重Ｆ１は、例えば、１０００［ｋｇｆ］である。第２荷重Ｆ２は、例えば、１５００［ｋｇｆ］である。ばね定数の測定方法については、荷重決定工程で示した方法と同様である。

【0068】

製造者は、それぞれのばね定数から変位量上限値ＸＵを決定する。例えば、製造者は、変位量が０である二次電池１０が示すばね定数を基準に、変位量上限値ＸＵを決定する。詳しくは、製造者は、変位量が０である二次電池１０が示すばね定数を基準に設定した範囲をもとに、変位量上限値ＸＵを決定する。

【0069】

製造者は、変位量が０である二次電池１０が示すばね定数を基準に設定した範囲よりもばね定数が大きくなる直前の変位量を、変位量上限値ＸＵとして決定する。製造者は、例えば、変位量が０である二次電池１０が示すばね定数にその誤差を考慮した範囲よりも大きい場合に、ばね定数が大きくなったと判定する。製造者は、誤差に限らず、変位量が０である二次電池１０が示すばね定数に予め定められた所定値を考慮した範囲よりも大きい場合に、ばね定数が大きくなったと判定してもよい。第１例では、製造者は、変位量が０．０００［ｍｍ］である二次電池１０が示すばね定数を基準に、変位量が０．０２４［ｍｍ］を超えるとばね定数が大きくなると判定する。したがって、第１例では、変位量上限値ＸＵは、０．０２４［ｍｍ］に定まる。このように、変位量上限値ＸＵは、複数の二次電池１０について、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた状態で測定されたそれぞれのばね定数をもとに予め定められた値である。

【0070】

製造者は、エージングを実施した複数の二次電池１０について、ガスの残留量を検査する。製造者は、例えば、複数の二次電池１０のＣＴ画像を見ることによって、ガスの残留量を検査できる。製造者は、ガスの残留量をもとに、変位量下限値ＸＬを決定する。

【0071】

図７に示すように、変位量が０．０００［ｍｍ］である二次電池１０のＣＴ画像では、ガスの残留量が多いことが分かる。
図８に示すように、変位量が０．０００［ｍｍ］である二次電池１０について、リチウム析出試験後の極板を確認すると、リチウムの析出が確認された。したがって、変位量が０．０００［ｍｍ］では、二次電池１０の性能に悪影響を及ぼすおそれがある。

【0072】

図９に示すように、変位量が０．００８［ｍｍ］である二次電池１０のＣＴ画像では、ガスの残留量が少ないことが分かる。具体的には、変位量が０．００８［ｍｍ］である二次電池１０のＣＴ画像では、ガスの残留が確認されなかった。すなわち、変位量が０．００８［ｍｍ］以上であれば、ガスの残留量が少なくなることが分かる。したがって、第１例では、変位量下限値ＸＬは、０．００８［ｍｍ］に定まる。このように、変位量下限値ＸＬは、ガスの残留量をもとに予め定められた値である。

【0073】

第１例では、変位量が０．０２４［ｍｍ］以下且つ０．００８［ｍｍ］以上となるように荷重を加えながらエージングを実施することによって、性能のよい二次電池１０が製造される。第１例では、４４．０［ｋＮ］に０．０２４［ｍｍ］を乗算することによって、荷重上限値ＦＵとして１．０６［ｋＮ／ｍｍ］が算出される。４４．０［ｋＮ］に０．００８［ｍｍ］を乗算することによって、荷重下限値ＦＬとして０．３５［ｋＮ／ｍｍ］が算出される。したがって、第１例では、１．０６［ｋＮ／ｍｍ］以下且つ０．３５［ｋＮ／ｍｍ］以上の荷重を二次電池１０に加えながらエージングを実施することによって、性能のよい二次電池１０が製造される。

【0074】

次に、第２例をもとに説明する。第１例と重複する部分については、省略する。
図１０に示すように、第２例では、製造者は、変位量が０．０００［ｍｍ］である二次電池１０が示すばね定数を基準に、変位量が０．０２４［ｍｍ］を超えると、ばね定数が大きくなると判定する。したがって、第２例では、変位量上限値ＸＵは、０．０２４［ｍｍ］に定まる。

【0075】

第２例では、変位量が０．０００［ｍｍ］である二次電池１０及び変位量が０．００８［ｍｍ］である二次電池１０について、第１例と同様のＣＴ画像が得られた。したがって、第２例では、第１例と同様に、変位量下限値ＸＬは、０．００８［ｍｍ］に定まる。

【0076】

第２例では、変位量が０．０２４［ｍｍ］以下且つ０．００８［ｍｍ］以上となるように荷重を加えながらエージングを実施することによって、性能のよい二次電池１０が製造される。第２例では、３１．０［ｋＮ］に０．０２４［ｍｍ］を乗算することによって、荷重上限値ＦＵとして０．７５［ｋＮ／ｍｍ］が算出される。３１．０［ｋＮ］に０．００８［ｍｍ］を乗算することによって、荷重下限値ＦＬとして０．３５［ｋＮ／ｍｍ］が算出される。したがって、第２例では、０．７５［ｋＮ／ｍｍ］以下且つ０．２５［ｋＮ／ｍｍ］以上の荷重を二次電池１０に加えながらエージングを実施することによって、性能のよい二次電池１０が製造される。

【0077】

＜製造方法の効果＞
次に、上記実施例の効果について説明する。
（１）二次電池１０の製造方法は、エージング前に電極体２０のばね定数を測定することを含む。二次電池１０の製造方法は、測定した電極体２０のばね定数と、予め定められた電極体２０の変位量上限値ＸＵに基づいて、エージング時に電極体２０に加える荷重の上限値を算出することを含む。二次電池１０の製造方法は、算出した荷重の上限値以下の荷重を電極体２０に加えた状態でエージングを実施することを含む。

【0078】

電極体２０の変位量と電極体２０のばね定数とを乗算することによって、その変位量で変位させるために必要な荷重が算出される。すなわち、ばね定数と変位量上限値ＸＵとを乗算することによって、エージング時に電極体２０に加える荷重の上限値が求められる。したがって、上記方法によれば、性能のよい二次電池１０を製造できる。

【0079】

（２）変位量上限値ＸＵは、複数の二次電池１０について、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた状態で測定されたそれぞれのばね定数をもとに予め定められた値である。

【0080】

エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた複数の二次電池１０について、それぞれのばね定数を測定すると、変位量に対するばね定数の変位が把握できる。ばね定数が大きくなったときの変位量が、電極体２０がつぶれるように変形した変位量、すなわち荷重を示す。したがって、ばね定数が大きくなる直前の変位量が、変位量上限値ＸＵである。このように定められた変位量上限値ＸＵを用いた上記方法によれば、性能のよい二次電池１０を製造できる。

【0081】

（３）変位量上限値ＸＵは、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた複数の二次電池１０のうち、変位量が０である二次電池１０のばね定数を基準に設定した範囲をもとに予め定められた値である。

【0082】

変位量上限値ＸＵは、変位量が０である二次電池１０のばね定数を基準に定められる。そのため、例えば、測定した二次電池１０のばね定数が、複数の二次電池１０のうち変位量が０である二次電池１０のばね定数を含む所定範囲を超えた場合に、測定したばね定数が大きくなったと捉えることができる。このようにして定められた変位量上限値ＸＵを用いた上記方法によれば、性能のよい二次電池１０を製造できる。

【0083】

（４）二次電池１０の製造方法は、測定した電極体２０のばね定数と、予め定められた電極体２０の変位量下限値ＸＬとに基づいて、エージング時に電極体２０に加える荷重の下限値を算出することを含む。二次電池１０の製造方法は、算出した荷重の上限値以下、且つ、算出した荷重の下限値以上となる荷重を電極体２０に加えた状態でエージングを実施することを含む。

【0084】

エージング時に電極体２０に加える荷重が小さいと、ガスが十分に排出されないおそれがある。ばね定数と変位量下限値ＸＬとを乗算することによって、エージング時に電極体２０に加える荷重の下限値が算出される。したがって、上記方法によれば、性能のよい二次電池１０を製造できる。

【0085】

（５）変位量下限値ＸＬは、複数の二次電池１０について、エージング時にそれぞれ異なる荷重を加えることによってそれぞれ異なる変位量で変位させた状態で測定されたガスの残留量をもとに予め定められた値である。

【0086】

二次電池１０におけるガスの残留量については、例えば、二次電池１０のＣＴ像から把握できる。したがって、例えば、二次電池１０のＣＴ像から、ガスの残留量をもとに変位量下限値ＸＬを定めることができる。このように定められた変位量下限値ＸＬを用いた上記方法によれば、性能のよい二次電池１０を製造できる。

【0087】

（６）エージング前において、第１荷重Ｆ１を電極体２０に加えたときの変位量と、第１荷重Ｆ１よりも小さい第２荷重Ｆ２を電極体２０に加えたときの変位量との差分に基づいて、ばね定数を測定する。上記方法によれば、一の荷重を加える場合と比べて、二次電池１０のばね定数を精度よく測定できる。

【0088】

（７）変位量上限値ＸＵは、０．０２４ｍｍである。変位量下限値ＸＬは、０．００８ｍｍである。上記方法によれば、性能のよい二次電池１０を製造できる。

【符号の説明】

【0089】

１０…二次電池
１１…ケース
１２…蓋
１３…注液穴
１４…排気口
１５…排気弁
１６…正極外部端子
１７…負極外部端子
１８…正極集電部材
１９…負極集電部材
２０…電極体
２１…正極板
２２…負極板
２３…セパレータ
２４…セパレータ
２５…正極集電体
２６…正極活物質層
２７…接続部分
２８…負極集電体
２９…負極活物質層
３０…接続部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】