非水電解液二次電池の製造方法
【課題】非水電解液を短時間で電極体内に含浸させることができる非水電解液二次電池の製造方法を提供する。
【解決手段】非水電解液１４０を、非水電解液１４０の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、非水電解液１４０から第１液の成分を除いた残りの成分からなる第２液とに分けて用意する（ステップＳ２）。次いで、第１注入工程（ステップＳ３）において、電極体１５０を収容した電池ケース１１０内に、第１液を注入する。その後、第１含浸工程（ステップＳ４）において、第１液を電極体１５０内に含浸させる。次に、第２注入工程（ステップＳ５）において、第２液を電池ケース１１０内に注入する。その後、第２含浸工程（ステップＳ６）において、第２液を電極体１５０内に含浸させる。
【解決手段】非水電解液１４０を、非水電解液１４０の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、非水電解液１４０から第１液の成分を除いた残りの成分からなる第２液とに分けて用意する（ステップＳ２）。次いで、第１注入工程（ステップＳ３）において、電極体１５０を収容した電池ケース１１０内に、第１液を注入する。その後、第１含浸工程（ステップＳ４）において、第１液を電極体１５０内に含浸させる。次に、第２注入工程（ステップＳ５）において、第２液を電池ケース１１０内に注入する。その後、第２含浸工程（ステップＳ６）において、第２液を電極体１５０内に含浸させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解液二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池は、携帯機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。非水電解液二次電池の製造方法として、様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−５０３３９号公報
【０００４】
特許文献１には、次のようなリチウムイオン二次電池の製造方法が提案されている。円筒型のリチウムイオン二次電池に、非水電解液を注入し、減圧下で含浸させる。特許文献１の実施例では、この注液を複数回繰り返す。また、減圧時には、減圧と加圧とを間欠的に繰り返し行う。これにより、電解液の含浸性が向上することが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１には、非水電解液の注液を複数回に分割して注入することで、電解液の含浸性を向上できることが記載されている。具体的には、特許文献１では、非水電解液の全量を単純に分割（成分含有率が非水電解液と等しい液に分割）して、同等の非水電解液を分割して注入している。
【０００６】
しかしながら、近年、非水電解液二次電池の製造時間について、より一層の短縮が求められている。このため、非水電解液を短時間で電極体内に含浸させる技術が求められていた。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、非水電解液を短時間で電極体内に含浸させることができる非水電解液二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、正極、負極、及び、セパレータを有する電極体と、上記電極体を収容する電池ケースと、上記電極体内に含浸している非水電解液と、を有する非水電解液二次電池の製造方法において、上記非水電解液を、上記非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、上記非水電解液から上記第１液の成分を除いた残りの成分からなる第２液と、に分けて用意し、上記電極体を収容した上記電池ケース内に、上記第１液を注入する第１注入工程と、上記第１液を上記電極体内に含浸させる第１含浸工程と、上記第２液を上記電池ケース内に注入する第２注入工程と、上記第２液を上記電極体内に含浸させる第２含浸工程と、を備える非水電解液二次電池の製造方法である。
【０００９】
上述の製造方法では、非水電解液を電池ケース内に注入する工程を、第１注入工程と第２注入工程の２回に分けている。しかも、非水電解液を電池ケース内に注入するにあたり、非水電解液の全量を単純に分割（成分含有率が非水電解液と等しい２液に分割）するのではなく、非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、非水電解液から第１液を除いた残りの成分からなる第２液と、に分けて用意する。
【００１０】
そして、まず、第１注入工程において、電極体を収容した電池ケース内に、上記第１液を注入する。その後、第１含浸工程において、第１液を電極体内に含浸させる。非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液は、非水電解液よりも、電極体内への含浸速度が速くなる。すなわち、第１液の電極体内への含浸速度は、非水電解液の含浸速度よりも速くなる。液中に含まれる溶質は、電極体内への液の含浸速度を低下させるものであるが、第１液では、溶質の含有率が、非水電解液よりも低くなっているからである。
【００１１】
次に、第２注入工程において、上記第２液を電池ケース内に注入し、その後、第２含浸工程において、上記第２液を電極体内に含浸させる。電極体は、既に、第１液（溶媒）によって濡れているので、溶質含有率の高い第２液でも、速やかに（短時間で）電極体内に含浸させることができる。
【００１２】
以上より、上述の製造方法によれば、非水電解液を短時間で電極体内に含浸させることができる。
【００１３】
なお、「非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液」には、溶質含有率が０ｗｔ％の第１液も含まれる。すなわち、非水電解液に含まれる溶媒の一部のみからなる第１液も含まれる。
また、第１含浸工程において第１液が完全に電極体内に含浸せず、第１液の一部が電極体外に残留している場合、第２含浸工程では、第２液と共に、この残留している第１液の一部も、電極体内に含浸される。
【００１４】
さらに、上記の非水電解液二次電池の製造方法であって、前記第１液は、前記非水電解液に含まれる溶媒の一部からなる非水電解液二次電池の製造方法とすると良い。
【００１５】
上述の製造方法では、非水電解液に含まれる溶媒の一部を、第１液としている。すなわち、第１注入工程において、非水電解液に含まれる溶媒の一部を、電池ケース内に注入すし、その後、第１含浸工程において、この溶媒を、電極体内に含浸させる。電極体内への溶媒の含浸速度は、非水電解液の含浸速度に比べて、極めて速くなる。しかも、第２含浸工程における第２液の含浸速度も速くすることができる。
従って、上述の製造方法によれば、非水電解液を、より短時間で電極体内に含浸させることができる。
【００１６】
なお、非水電解液に含まれる溶媒が複数種類の成分（例えば、ＤＭＣとＥＭＣ）からなる場合、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」としては、例えば、溶媒のうちの１種類の溶媒成分（例えば、ＤＭＣのみ）が挙げられる。また、複数種類の成分（例えば、ＤＭＣとＥＭＣ）を有するが、その液量を、非水電解液に含まれる溶媒の全量に対する一部の量（例えば、ＤＭＣの一部とＥＭＣの一部）としたものであっても良い。
【００１７】
また、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」には、微量の溶質成分を含有したものも含まれる。すなわち、上述の第１液は、実質的に、非水電解液に含まれる溶媒の一部からなるものをいい、微量（電極体への含浸速度に影響を及ぼさない量）の溶質成分を含有したものを排除するものではない。
【００１８】
さらに、上記いずれかの非水電解液二次電池の製造方法であって、前記第１含浸工程及び前記第２含浸工程では、前記電池ケース内を減圧した後加圧する操作を、複数回繰り返し行う非水電解液二次電池の製造方法とすると良い。
【００１９】
上述の製造方法では、第１含浸工程及び第２含浸工程において、電池ケース内を減圧した後加圧する操作を、複数回繰り返し行う。これにより、電極体内への第１液及び第２液の含浸速度を、より一層高めることができる。
【００２０】
なお、電池ケース内を「減圧した後加圧する」操作としては、例えば、電池ケース内を、大気圧状態から減圧した後、大気圧まで上昇（大気開放）させる操作が挙げられる。
また、第１含浸工程及び第２含浸工程では、電池ケース内を減圧した後加圧する操作を複数回繰り返し行った後、所定時間、電池ケース内を一定の圧力状態（例えば、大気圧状態）として、放置するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】非水電解液二次電池の断面図である。
【図２】同非水電解液二次電池の電極体の斜視図である。
【図３】同電極体を構成する正極を示す図である。
【図４】同電極体を構成する負極を示す図である。
【図５】同電極体を形成するときの様子を示す図である。
【図６】実施形態にかかる非水電解液二次電池の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施形態にかかる非水電解液二次電池の製造方法を説明する図である。
【図８】非水電解液の含浸完了時間を比較した図である。
【図９】電極体内におけるＬｉＰＦ6の濃度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず、本実施形態の製造方法により製造される非水電解液二次電池１００について説明する。
非水電解液二次電池１００は、図１に示すように、直方体形状の電池ケース１１０と、正極外部端子１２１と、負極外部端子１３１とを備える、角形密閉式のリチウムイオン二次電池である。このうち、電池ケース１１０は、直方体形状の収容空間をなす金属製の角形収容部１１１と金属製の蓋部１１２とを有するハードケースである。電池ケース１１０（角形収容部１１１）の内部には、電極体１５０などが収容されている。
【００２３】
電極体１５０は、シート状の正極１５５、負極１５６、及びセパレータ１５７を扁平形状に捲回した扁平型の捲回電極体である（図２参照）。
【００２４】
正極１５５は、図３に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、アルミニウム箔からなる正極集電部材１５１と、この正極集電部材１５１の両面に、それぞれ長手方向ＤＡに延びる帯状に配置された２つの正極合材層１５２とを有している。正極合材層１５２は、正極活物質１５３と、アセチレンブラックからなる導電材と、ＰＶｄＦ（結着剤）とを、８９：８：３（重量比）の割合で含んでいる。
【００２５】
正極１５５のうち、正極合材層１５２が塗工されている部位を、正極合材層塗工部１５５ｃという。一方、正極合材層１５２を有することなく、正極集電部材１５１のみからなる部位を、正極合材層未塗工部１５５ｂという。正極合材層未塗工部１５５ｂは、正極１５５の一方長辺に沿って、正極１５５の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この正極合材層未塗工部１５５ｂは、捲回されて渦巻き状をなし、電極体１５０の軸線方向（図１において左右方向）一方端部（図１及び図２において右端部）に位置している。
なお、本実施形態では、正極活物質１５３として、ＬｉＮｉ1/3Ｃｏ1/3Ｍｎ1/3Ｏ2を用いている。
【００２６】
また、負極１５６は、図４に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、銅箔からなる負極集電部材１５８と、この負極集電部材１５８の両面に、それぞれ長手方向ＤＡに延びる帯状に配置された２つの負極合材層１５９とを有している。負極合材層１５９は、負極活物質１５４とＳＢＲ（結着剤）とＣＭＣ（増粘剤）とを、９８：１：１（重量比）の割合で含んでいる。
【００２７】
負極１５６のうち、負極合材層１５９が塗工されている部位を、負極合材層塗工部１５６ｃという。一方、負極合材層１５９を有することなく、負極集電部材１５８のみからなる部位を、負極合材層未塗工部１５６ｂという。負極合材層未塗工部１５６ｂは、負極１５６の一方長辺に沿って、負極１５６の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この負極合材層未塗工部１５６ｂは、捲回されて渦巻き状をなし、電極体１５０の軸線方向他方端部（図１及び図２において左端部）に位置している。
なお、本実施形態では、負極活物質１５４として、黒鉛を用いている。
【００２８】
正極合材層未塗工部１５５ｂは、正極接続部１２２を通じて、正極外部端子１２１に電気的に接続されている（図１参照）。また、負極合材層未塗工部１５６ｂは、負極接続部１３２を通じて、負極外部端子１３１に電気的に接続されている。なお、正極外部端子１２１と正極接続部１２２とは一体に形成され、正極集電端子部材１２０を構成している。また、負極外部端子１３１と負極接続部１３２とは一体に形成され、負極集電端子部材１３０を構成している。
【００２９】
セパレータ１５７は、ＰＰ（ポリプロピレン）／ＰＥ（ポリエチレン）／ＰＰ（ポリプロピレン）の３層からなるセパレータである。このセパレータ１５７は、正極１５５と負極１５６との間に介在して、これらを離間させている。セパレータ１５７には、リチウムイオンを有する非水電解液１４０を含浸させている。
【００３０】
なお、本実施形態では、非水電解液１４０として、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）とＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と添加剤とを混合した非水溶媒中に、Ｌｉ塩である六フッ化燐酸リチウム（ＬｉＰＦ6）とＥＣ（エチレンカーボネート）とを溶解した非水電解液を用いている。詳細には、非水電解液１４０は、４０．１ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と、２８．６ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と、２．５ｇの添加剤と、１６．０ｇのＬｉＰＦ6 と、３７．８ｇのＥＣ（エチレンカーボネート）とを有している。この非水電解液１４０では、溶質含有率が４３．０ｗｔ％となる。また、非水電解液１４０中のＬｉＰＦ6のモル濃度は、１．１ｍｏｌ／Ｌとなる。
【００３１】
次に、本実施形態にかかる非水電解液二次電池の製造方法について説明する。
まず、ステップＳ１において、電池を組み立てる。具体的には、図３に示すように、帯状の正極集電部材１５１の表面（両面）に正極合材層１５２が塗工された正極１５５を用意する。さらに、図４に示すように、帯状の負極集電部材１５８の表面（両面）に負極合材層１５９が塗工された負極１５６を用意する。
【００３２】
次に、図５に示すように、負極１５６、セパレータ１５７、正極１５５、及びセパレータ１５７を、この順に重ねて捲回する。詳細には、正極１５５の正極合材層未塗工部１５５ｂと負極１５６の負極合材層未塗工部１５６ｂとが、幅方向（図５において左右方向）について互いに反対側に位置するようにして、負極１５６、セパレータ１５７、正極１５５、及びセパレータ１５７を扁平形状に捲回して、電極体１５０を形成する（図２参照）。
【００３３】
次いで、電極体１５０の正極合材層未塗工部１５５ｂと正極集電端子部材１２０の正極接続部１２２とを溶接する。また、電極体１５０の負極合材層未塗工部１５６ｂと負極集電端子部材１３０の負極接続部１３２とを溶接する。その後、正極集電端子部材１２０及び負極集電端子部材１３０が溶接された電極体１５０を、角形収容部１１１内に収容すると共に、蓋部１１２で角形収容部１１１の開口を閉塞する。次いで、蓋部１１２と角形収容部１１１とを溶接する。これにより、電池ケース１１０内に電極体１５０が収容された組み立て体１０１が完成する（図７参照）。なお、蓋部１１２の中央には、蓋部１１２を貫通する注液孔１１２ｂが形成されている。
【００３４】
次に、ステップＳ２に進み、第１液及び第２液を用意する。具体的には、非水電解液１４０を、非水電解液１４０の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、非水電解液１４０から第１液の成分を除いた残りの成分からなる第２液とに分けて用意する。
【００３５】
次いで、ステップＳ３（第１注入工程）に進み、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを通じて、第１液を電池ケース１１０内に注入する。
【００３６】
その後、ステップＳ４（第１含浸工程）に進み、第１液を電極体１５０内に含浸させる。具体的には、電池ケース１１０内を減圧した後加圧する操作を、複数回（本実施形態では５回）繰り返し行う。詳細には、真空ポンプ（図示なし）を用いて、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを通じて、電池ケース１１０内のガスを外部に排出し、電池ケース１１０内を減圧（本実施形態では、大気圧から１００ｋＰａ減圧）する。次いで、電池ケース１１０内を大気圧まで上昇（大気開放）させる。この操作を、複数回（本実施形態では５回）繰り返し行う。これにより、電極体１５０内への第１液の含浸速度を高めることができる。その後、一定時間（本実施形態では２０分）、電池ケース１１０内を大気圧とした状態で放置する。
【００３７】
次に、ステップＳ５（第２注入工程）に進み、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを通じて、第２液を電池ケース１１０内に注入する。
【００３８】
その後、ステップＳ６（第２含浸工程）に進み、第２液を電極体１５０内に含浸させる。具体的には、ステップＳ４と同様に、電池ケース１１０内を減圧した後加圧する操作を、複数回（本実施形態では５回）繰り返し行う。詳細には、真空ポンプ（図示なし）を用いて、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを通じて、電池ケース１１０内のガスを外部に排出し、電池ケース１１０内を減圧（本実施形態では、大気圧から１００ｋＰａ減圧）する。次いで、電池ケース１１０内を大気圧まで上昇（大気開放）させる。この操作を、複数回（本実施形態では５回）繰り返し行う。これにより、電極体１５０内への第２液の含浸速度を高めることができる。その後、電池ケース１１０内を大気圧とした状態で放置して、第１液及び第２液（非水電解液１４０）の含浸を完了させる。第１液及び第２液が電極体１５０内に含浸することで、電極体１５０内に非水電解液１４０が含浸したことになる。
【００３９】
なお、ステップＳ４（第１含浸工程）において第１液が完全に電極体１５０内に含浸せず、第１液の一部が電極体１５０の外に残っている場合、ステップＳ６（第２含浸工程）では、第２液と共に、この残存する第１液の一部も、電極体１５０内に含浸される。
以上のようにして、電極体１５０内に非水電解液１４０を含浸させることができる。
【００４０】
次に、注液孔１１２ｂを注液蓋１１４で封止した後、ステップＳ７に進み、非水電解液二次電池の初期充電を行う。例えば、１Ｃの定電流で、電池電圧値が４．１Ｖに至るまで充電し、その後、電池電圧値を４．１Ｖに保持しつつ充電を行い、充電電流値が０．１Ａに低下した時点で充電を終了する。これにより、非水電解液二次電池をＳＯＣ１００％にする。
以上のようにして、非水電解液二次電池１００が完成する。
【００４１】
なお、１Ｃは、定格容量値（公称容量値）の容量を有する電池を定電流放電して、１時間で放電終了となる電流値である。例えば、非水電解液二次電池の定格容量（公称容量）が５．０Ａｈである場合は、１Ｃ＝５．０Ａとなる。
【００４２】
（実施例１）
実施例１では、第１液として、２４ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と１６ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）とを混合した溶媒を用いた（表１参照）。従って、第１液の溶質含有率＝〔０／４０〕×１００＝０（ｗｔ％）となる。
【００４３】
また、第２液として、非水電解液１４０から、上記第１液の成分（２４ｇのＤＭＣと１６ｇのＥＭＣ）を除いた残りの成分からなる液を用いた。具体的には、第２液として、１６．１ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と１２．６ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と２．５ｇの添加剤とを混合した溶媒に、１６ｇのＬｉＰＦ6 と３７．８ｇのＥＣ（エチレンカーボネート）を溶解した液を用いた（表１参照）。従って、第２液の溶質含有率＝〔（１６．０＋３７．８）／８５〕×１００＝６３．３（ｗｔ％）となる。
【００４４】
【表１】
【００４５】
以上のように、本実施例１では、第１液の溶質含有率を、０ｗｔ％としている。従って、本実施例１では、第１液の溶質含有率は、非水電解液１４０の溶質含有率（４３．０ｗｔ％）よりも低い値となる。また、本実施例１では、第２液の溶質含有率を、６３．３ｗｔ％としている。従って、第２液の溶質含有率は、非水電解液１４０の溶質含有率（４３．０ｗｔ％）よりも高い値となる。
なお、本実施例１の第１液と第２液とが混合することにより、１２５ｇの非水電解液１４０となる。
【００４６】
（実施例２）
実施例２では、第１液として、１３．６ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と９．７ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と０．９ｇの添加剤とを混合した溶媒に、２．９ｇのＬｉＰＦ6 と１２．９ｇのＥＣ（エチレンカーボネート）を溶解した液を用いた（表１参照）。従って、第１液の溶質含有率＝〔（２．９＋１２．９）／４０〕×１００＝３９．５（ｗｔ％）となる。
【００４７】
また、第２液として、２６．５ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と１８．９ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と１．６ｇの添加剤とを混合した溶媒に、１３．１ｇのＬｉＰＦ6 と２４．９ｇのＥＣ（エチレンカーボネート）を溶解した液を用いた（表１参照）。従って、第２液の溶質含有率＝〔（１３．１＋２４．９）／８５〕×１００＝４４．７（ｗｔ％）となる。
【００４８】
以上のように、本実施例２では、第１液の溶質含有率を、３９．５ｗｔ％としている。従って、本実施例２では、第１液の溶質含有率は、非水電解液１４０の溶質含有率（４３．０ｗｔ％）よりも低い値となる。また、本実施例２では、第２液の溶質含有率を、４４．７ｗｔ％としている。従って、第２液の溶質含有率は、非水電解液１４０の溶質含有率（４３．０ｗｔ％）よりも高い値となる。
なお、本実施例２の第１液と第２液とが混合することにより、１２５ｇの非水電解液１４０となる。
【００４９】
（比較例）
比較例では、非水電解液１４０を第１液と第２液とに分けることなく、１回の注入工程で、１２５ｇの非水電解液１４０を、電池ケース１１０内に注入した（表１参照）。その後、実施形態のステップＳ４と同様に、電池ケース１１０内を減圧した後加圧する操作を、複数回（具体的には５回）繰り返し行った。その後、電池ケース１１０内を大気圧とした状態で放置して、非水電解液１４０の含浸を完了させた。
【００５０】
（含浸完了時間の比較）
実施例１，２及び比較例について、非水電解液の含浸完了時間を調査した。その結果を図８に示す。
【００５１】
比較例１では、１２５ｇの非水電解液１４０を電池ケース１１０内に注入し終えたときから、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了するまでの時間を調査した。詳細には、多数の電池を組み立てて用意し、これらの電池にそれぞれ非水電解液１４０を注入した。その後、それぞれの電池について、上述のように減圧加圧操作を行った後、一定時間が経過する毎に、電池を１つずつ抽出して、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了しているか否かを調査した。
【００５２】
なお、含浸完了したか否かの判断は、抽出した電池について初期充電を行い、その後、電池を分解して分析を行って、負極またはセパレータの表面にＬｉが析出しているか否かで判断した。Ｌｉが検出された場合は、未だ、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了していていないと判断することができる。一方、Ｌｉが検出されなかった場合は、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了したと判断することができる。このようにして、Ｌｉが検出されなかった電池について、非水電解液１４０を電池ケース１１０内に注入し終えたときから、当該電池を抽出するまで（初期充電を開始するまで）の経過時間を、含浸完了時間とした。
【００５３】
その結果、比較例では、含浸完了時間が２８時間となった（図８参照）。すなわち、非水電解液１４０を電池ケース１１０内に注入してから、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了するまでに、２８時間を費やした。
【００５４】
なお、Ｌｉが検出されなかった比較例の電池について、電極体１５０内に非水電解液１４０が均一に含浸されたかどうかを調査した。電極体１５０内に非水電解液１４０が均一に含浸されていなければ、電池反応が不均一となる。従って、電極体１５０内に非水電解液１４０を均一に含浸させることができない方法は、不適切であるといえる。そのような理由から、電極体１５０内に非水電解液１４０が均一に含浸されたかどうかを調査している。
【００５５】
具体的には、電極体１５０を解体（捲回を巻き戻して）、負極合材層塗工部１５６ｃの表面の３カ所について、ＬｉＰＦ6 の濃度を測定した。測定箇所は、負極合材層塗工部１５６ｃの幅方向（図４において左右方向）中央部と、負極合材層塗工部１５６ｃの幅方向両端（図４において左端と右端）からそれぞれ１０ｍｍだけ中央よりの部位（左端側部と右端側部）との計３カ所である。
【００５６】
調査の結果、いずれの箇所でも、ＬｉＰＦ6 の濃度は１．１ｍｏｌ／Ｌ付近の値となり、非水電解液１４０のＬｉＰＦ6 の濃度（１．１ｍｏｌ／Ｌ）とほぼ同等の値となった（図９参照）。この結果より、Ｌｉが検出されなかった比較例の電池では、電極体１５０内に非水電解液１４０を均一に含浸させることができたといえる。
【００５７】
実施例１，２では、ステップＳ３（第１注入工程）において、第１液を電池ケース１１０内に注入し終えたときから、電極体１５０内への非水電解液１４０（第１液及び第２液）の含浸が完了するまでの時間を調査した。詳細には、多数の電池を組み立てて用意し、これらの電池にそれぞれ、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を行った。その後、それぞれの電池について、前述のように、ステップＳ６において、減圧加圧操作を行った後、一定時間が経過する毎に、電池を１つずつ抽出して、電極体１５０内への非水電解液１４０（第１液及び第２液）の含浸が完了しているか否かを調査した。
【００５８】
なお、含浸完了したか否かの判断は、比較例と同様に、Ｌｉ析出の有無で判断した。このようにして、Ｌｉが検出されなかった電池について、第１液を電池ケース１１０内に注入し終えたときから、当該電池を抽出するまで（初期充電を開始するまで）の経過時間を、含浸完了時間とした。
【００５９】
その結果、実施例２では、含浸完了時間が２４時間となった（図８参照）。すなわち、第１液を電池ケース１１０内に注入してから、電極体１５０内への非水電解液１４０（第１液及び第２液）の含浸が完了するまでに、２４時間を費やした。このように、実施例２では、比較例に比べて、含浸時間を４時間低減することができた。この結果より、実施例２の方法によれば、非水電解液を短時間で電極体内に含浸させることができるといえる。
【００６０】
含浸完了時間を短縮することができた理由は、実施例２では、非水電解液を電池ケース内に注入する工程を、第１注入工程と第２注入工程の２回に分けているからである。しかも、先の第１注入工程では、非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液を注入し、後の第２注入工程では、非水電解液から第１液を除いた残りの成分からなる第２液（非水電解液よりも溶質含有率が高くなる）を注入しているからである。
【００６１】
非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液は、非水電解液よりも、電極体内への含浸速度が速くなる。すなわち、第１液の電極体内への含浸速度は、非水電解液の含浸速度よりも速くなる。さらに、第２注入工程において第２液を注入するときは、既に電極体が第１液（溶媒）によって濡れているので、溶質含有率の高い第２液でも、速やかに（短時間で）電極体内に含浸させることができる。その結果、第１液及び第２液からなる非水電解液を、短時間で電極体内に含浸させることができる。
【００６２】
また、実施例１では、含浸完了時間が８時間となった（図８参照）。すなわち、第１液を電池ケース１１０内に注入してから、電極体１５０内への非水電解液１４０（第１液及び第２液）の含浸が完了するまでに、８時間しか費やさなかった。このように、実施例１では、比較例（２８時間）に比べて、含浸時間を２０時間も低減することができた。しかも、実施例２（２４時間）に比べて、含浸時間を１６時間も低減することができた。この結果より、実施例１の方法によれば、非水電解液を極めて短時間で電極体内に含浸させることができるといえる。
【００６３】
含浸完了時間をより一層短縮することができた理由は、実施例１では、非水電解液に含まれる溶媒の一部を、第１液としているからである。すなわち、第１注入工程において、非水電解液に含まれる溶媒の一部（具体的には、ＤＭＣの一部とＥＭＣの一部）を、電池ケース内に注入し、その後、第１含浸工程において、この溶媒を、電極体内に含浸させているからである。電極体内への溶媒の含浸速度は、非水電解液の含浸速度（さらに言えば、溶質を含む液体の含浸速度）に比べて、極めて速くなる。しかも、第２液を注入する前に、電極体を溶媒（具体的には、ＤＭＣとＥＭＣ）で濡らしておくことで、溶質含有率の高い第２液の含浸速度も速くすることができる。その結果、第１液及び第２液からなる非水電解液を、極めて短時間で電極体内に含浸させることができる。
【００６４】
なお、Ｌｉが検出されなかった実施例１，２の電池について、前述の比較例の電池と同様にして、電極体１５０内に非水電解液１４０が均一に含浸されたかどうかを調査した。調査の結果、図９に示すように、Ｌｉが検出されなかった実施例１の電池では、いずれの箇所でも、ＬｉＰＦ6 の濃度は１．１ｍｏｌ／Ｌ付近の値となり、非水電解液１４０のＬｉＰＦ6 の濃度（１．１ｍｏｌ／Ｌ）とほぼ同等の値となった。この結果より、Ｌｉが検出されなかった実施例１の電池では、電極体１５０内に非水電解液１４０を均一に含浸させることができたといえる。実施例２の結果は図示していないが、実施例１と同様な結果となった。
【００６５】
以上より、実施例１，２の製造方法は、電極体内に非水電解液を均一に含浸させることができる適切な方法であり、しかも、短時間で電極体内に非水電解液（第１液と第２液）を含浸させることができる優れた方法であるといえる。
【００６６】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００６７】
例えば、実施例１では、非水電解液１４０に含まれる溶媒の一部を、第１液とした。具体的には、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」として、ＤＭＣの一部とＥＭＣの一部を選択して、第１液とした。しかしながら、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」として、ＤＭＣのみを選択して、ＤＭＣのみを第１液としても良い。また、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」としてＥＭＣのみを選択して、ＥＭＣのみを第１液としても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１００ 非水電解液二次電池
１１０ 電池ケース
１１２ 蓋部
１１２ｂ 注液孔
１４０ 非水電解液
１５０ 電極体
１５５ 正極
１５６ 負極
１５７ セパレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解液二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池は、携帯機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。非水電解液二次電池の製造方法として、様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−５０３３９号公報
【０００４】
特許文献１には、次のようなリチウムイオン二次電池の製造方法が提案されている。円筒型のリチウムイオン二次電池に、非水電解液を注入し、減圧下で含浸させる。特許文献１の実施例では、この注液を複数回繰り返す。また、減圧時には、減圧と加圧とを間欠的に繰り返し行う。これにより、電解液の含浸性が向上することが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１には、非水電解液の注液を複数回に分割して注入することで、電解液の含浸性を向上できることが記載されている。具体的には、特許文献１では、非水電解液の全量を単純に分割（成分含有率が非水電解液と等しい液に分割）して、同等の非水電解液を分割して注入している。
【０００６】
しかしながら、近年、非水電解液二次電池の製造時間について、より一層の短縮が求められている。このため、非水電解液を短時間で電極体内に含浸させる技術が求められていた。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、非水電解液を短時間で電極体内に含浸させることができる非水電解液二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、正極、負極、及び、セパレータを有する電極体と、上記電極体を収容する電池ケースと、上記電極体内に含浸している非水電解液と、を有する非水電解液二次電池の製造方法において、上記非水電解液を、上記非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、上記非水電解液から上記第１液の成分を除いた残りの成分からなる第２液と、に分けて用意し、上記電極体を収容した上記電池ケース内に、上記第１液を注入する第１注入工程と、上記第１液を上記電極体内に含浸させる第１含浸工程と、上記第２液を上記電池ケース内に注入する第２注入工程と、上記第２液を上記電極体内に含浸させる第２含浸工程と、を備える非水電解液二次電池の製造方法である。
【０００９】
上述の製造方法では、非水電解液を電池ケース内に注入する工程を、第１注入工程と第２注入工程の２回に分けている。しかも、非水電解液を電池ケース内に注入するにあたり、非水電解液の全量を単純に分割（成分含有率が非水電解液と等しい２液に分割）するのではなく、非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、非水電解液から第１液を除いた残りの成分からなる第２液と、に分けて用意する。
【００１０】
そして、まず、第１注入工程において、電極体を収容した電池ケース内に、上記第１液を注入する。その後、第１含浸工程において、第１液を電極体内に含浸させる。非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液は、非水電解液よりも、電極体内への含浸速度が速くなる。すなわち、第１液の電極体内への含浸速度は、非水電解液の含浸速度よりも速くなる。液中に含まれる溶質は、電極体内への液の含浸速度を低下させるものであるが、第１液では、溶質の含有率が、非水電解液よりも低くなっているからである。
【００１１】
次に、第２注入工程において、上記第２液を電池ケース内に注入し、その後、第２含浸工程において、上記第２液を電極体内に含浸させる。電極体は、既に、第１液（溶媒）によって濡れているので、溶質含有率の高い第２液でも、速やかに（短時間で）電極体内に含浸させることができる。
【００１２】
以上より、上述の製造方法によれば、非水電解液を短時間で電極体内に含浸させることができる。
【００１３】
なお、「非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液」には、溶質含有率が０ｗｔ％の第１液も含まれる。すなわち、非水電解液に含まれる溶媒の一部のみからなる第１液も含まれる。
また、第１含浸工程において第１液が完全に電極体内に含浸せず、第１液の一部が電極体外に残留している場合、第２含浸工程では、第２液と共に、この残留している第１液の一部も、電極体内に含浸される。
【００１４】
さらに、上記の非水電解液二次電池の製造方法であって、前記第１液は、前記非水電解液に含まれる溶媒の一部からなる非水電解液二次電池の製造方法とすると良い。
【００１５】
上述の製造方法では、非水電解液に含まれる溶媒の一部を、第１液としている。すなわち、第１注入工程において、非水電解液に含まれる溶媒の一部を、電池ケース内に注入すし、その後、第１含浸工程において、この溶媒を、電極体内に含浸させる。電極体内への溶媒の含浸速度は、非水電解液の含浸速度に比べて、極めて速くなる。しかも、第２含浸工程における第２液の含浸速度も速くすることができる。
従って、上述の製造方法によれば、非水電解液を、より短時間で電極体内に含浸させることができる。
【００１６】
なお、非水電解液に含まれる溶媒が複数種類の成分（例えば、ＤＭＣとＥＭＣ）からなる場合、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」としては、例えば、溶媒のうちの１種類の溶媒成分（例えば、ＤＭＣのみ）が挙げられる。また、複数種類の成分（例えば、ＤＭＣとＥＭＣ）を有するが、その液量を、非水電解液に含まれる溶媒の全量に対する一部の量（例えば、ＤＭＣの一部とＥＭＣの一部）としたものであっても良い。
【００１７】
また、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」には、微量の溶質成分を含有したものも含まれる。すなわち、上述の第１液は、実質的に、非水電解液に含まれる溶媒の一部からなるものをいい、微量（電極体への含浸速度に影響を及ぼさない量）の溶質成分を含有したものを排除するものではない。
【００１８】
さらに、上記いずれかの非水電解液二次電池の製造方法であって、前記第１含浸工程及び前記第２含浸工程では、前記電池ケース内を減圧した後加圧する操作を、複数回繰り返し行う非水電解液二次電池の製造方法とすると良い。
【００１９】
上述の製造方法では、第１含浸工程及び第２含浸工程において、電池ケース内を減圧した後加圧する操作を、複数回繰り返し行う。これにより、電極体内への第１液及び第２液の含浸速度を、より一層高めることができる。
【００２０】
なお、電池ケース内を「減圧した後加圧する」操作としては、例えば、電池ケース内を、大気圧状態から減圧した後、大気圧まで上昇（大気開放）させる操作が挙げられる。
また、第１含浸工程及び第２含浸工程では、電池ケース内を減圧した後加圧する操作を複数回繰り返し行った後、所定時間、電池ケース内を一定の圧力状態（例えば、大気圧状態）として、放置するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】非水電解液二次電池の断面図である。
【図２】同非水電解液二次電池の電極体の斜視図である。
【図３】同電極体を構成する正極を示す図である。
【図４】同電極体を構成する負極を示す図である。
【図５】同電極体を形成するときの様子を示す図である。
【図６】実施形態にかかる非水電解液二次電池の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施形態にかかる非水電解液二次電池の製造方法を説明する図である。
【図８】非水電解液の含浸完了時間を比較した図である。
【図９】電極体内におけるＬｉＰＦ6の濃度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず、本実施形態の製造方法により製造される非水電解液二次電池１００について説明する。
非水電解液二次電池１００は、図１に示すように、直方体形状の電池ケース１１０と、正極外部端子１２１と、負極外部端子１３１とを備える、角形密閉式のリチウムイオン二次電池である。このうち、電池ケース１１０は、直方体形状の収容空間をなす金属製の角形収容部１１１と金属製の蓋部１１２とを有するハードケースである。電池ケース１１０（角形収容部１１１）の内部には、電極体１５０などが収容されている。
【００２３】
電極体１５０は、シート状の正極１５５、負極１５６、及びセパレータ１５７を扁平形状に捲回した扁平型の捲回電極体である（図２参照）。
【００２４】
正極１５５は、図３に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、アルミニウム箔からなる正極集電部材１５１と、この正極集電部材１５１の両面に、それぞれ長手方向ＤＡに延びる帯状に配置された２つの正極合材層１５２とを有している。正極合材層１５２は、正極活物質１５３と、アセチレンブラックからなる導電材と、ＰＶｄＦ（結着剤）とを、８９：８：３（重量比）の割合で含んでいる。
【００２５】
正極１５５のうち、正極合材層１５２が塗工されている部位を、正極合材層塗工部１５５ｃという。一方、正極合材層１５２を有することなく、正極集電部材１５１のみからなる部位を、正極合材層未塗工部１５５ｂという。正極合材層未塗工部１５５ｂは、正極１５５の一方長辺に沿って、正極１５５の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この正極合材層未塗工部１５５ｂは、捲回されて渦巻き状をなし、電極体１５０の軸線方向（図１において左右方向）一方端部（図１及び図２において右端部）に位置している。
なお、本実施形態では、正極活物質１５３として、ＬｉＮｉ1/3Ｃｏ1/3Ｍｎ1/3Ｏ2を用いている。
【００２６】
また、負極１５６は、図４に示すように、長手方向ＤＡに延びる帯状で、銅箔からなる負極集電部材１５８と、この負極集電部材１５８の両面に、それぞれ長手方向ＤＡに延びる帯状に配置された２つの負極合材層１５９とを有している。負極合材層１５９は、負極活物質１５４とＳＢＲ（結着剤）とＣＭＣ（増粘剤）とを、９８：１：１（重量比）の割合で含んでいる。
【００２７】
負極１５６のうち、負極合材層１５９が塗工されている部位を、負極合材層塗工部１５６ｃという。一方、負極合材層１５９を有することなく、負極集電部材１５８のみからなる部位を、負極合材層未塗工部１５６ｂという。負極合材層未塗工部１５６ｂは、負極１５６の一方長辺に沿って、負極１５６の長手方向ＤＡに帯状に延びている。この負極合材層未塗工部１５６ｂは、捲回されて渦巻き状をなし、電極体１５０の軸線方向他方端部（図１及び図２において左端部）に位置している。
なお、本実施形態では、負極活物質１５４として、黒鉛を用いている。
【００２８】
正極合材層未塗工部１５５ｂは、正極接続部１２２を通じて、正極外部端子１２１に電気的に接続されている（図１参照）。また、負極合材層未塗工部１５６ｂは、負極接続部１３２を通じて、負極外部端子１３１に電気的に接続されている。なお、正極外部端子１２１と正極接続部１２２とは一体に形成され、正極集電端子部材１２０を構成している。また、負極外部端子１３１と負極接続部１３２とは一体に形成され、負極集電端子部材１３０を構成している。
【００２９】
セパレータ１５７は、ＰＰ（ポリプロピレン）／ＰＥ（ポリエチレン）／ＰＰ（ポリプロピレン）の３層からなるセパレータである。このセパレータ１５７は、正極１５５と負極１５６との間に介在して、これらを離間させている。セパレータ１５７には、リチウムイオンを有する非水電解液１４０を含浸させている。
【００３０】
なお、本実施形態では、非水電解液１４０として、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）とＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と添加剤とを混合した非水溶媒中に、Ｌｉ塩である六フッ化燐酸リチウム（ＬｉＰＦ6）とＥＣ（エチレンカーボネート）とを溶解した非水電解液を用いている。詳細には、非水電解液１４０は、４０．１ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と、２８．６ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と、２．５ｇの添加剤と、１６．０ｇのＬｉＰＦ6 と、３７．８ｇのＥＣ（エチレンカーボネート）とを有している。この非水電解液１４０では、溶質含有率が４３．０ｗｔ％となる。また、非水電解液１４０中のＬｉＰＦ6のモル濃度は、１．１ｍｏｌ／Ｌとなる。
【００３１】
次に、本実施形態にかかる非水電解液二次電池の製造方法について説明する。
まず、ステップＳ１において、電池を組み立てる。具体的には、図３に示すように、帯状の正極集電部材１５１の表面（両面）に正極合材層１５２が塗工された正極１５５を用意する。さらに、図４に示すように、帯状の負極集電部材１５８の表面（両面）に負極合材層１５９が塗工された負極１５６を用意する。
【００３２】
次に、図５に示すように、負極１５６、セパレータ１５７、正極１５５、及びセパレータ１５７を、この順に重ねて捲回する。詳細には、正極１５５の正極合材層未塗工部１５５ｂと負極１５６の負極合材層未塗工部１５６ｂとが、幅方向（図５において左右方向）について互いに反対側に位置するようにして、負極１５６、セパレータ１５７、正極１５５、及びセパレータ１５７を扁平形状に捲回して、電極体１５０を形成する（図２参照）。
【００３３】
次いで、電極体１５０の正極合材層未塗工部１５５ｂと正極集電端子部材１２０の正極接続部１２２とを溶接する。また、電極体１５０の負極合材層未塗工部１５６ｂと負極集電端子部材１３０の負極接続部１３２とを溶接する。その後、正極集電端子部材１２０及び負極集電端子部材１３０が溶接された電極体１５０を、角形収容部１１１内に収容すると共に、蓋部１１２で角形収容部１１１の開口を閉塞する。次いで、蓋部１１２と角形収容部１１１とを溶接する。これにより、電池ケース１１０内に電極体１５０が収容された組み立て体１０１が完成する（図７参照）。なお、蓋部１１２の中央には、蓋部１１２を貫通する注液孔１１２ｂが形成されている。
【００３４】
次に、ステップＳ２に進み、第１液及び第２液を用意する。具体的には、非水電解液１４０を、非水電解液１４０の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、非水電解液１４０から第１液の成分を除いた残りの成分からなる第２液とに分けて用意する。
【００３５】
次いで、ステップＳ３（第１注入工程）に進み、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを通じて、第１液を電池ケース１１０内に注入する。
【００３６】
その後、ステップＳ４（第１含浸工程）に進み、第１液を電極体１５０内に含浸させる。具体的には、電池ケース１１０内を減圧した後加圧する操作を、複数回（本実施形態では５回）繰り返し行う。詳細には、真空ポンプ（図示なし）を用いて、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを通じて、電池ケース１１０内のガスを外部に排出し、電池ケース１１０内を減圧（本実施形態では、大気圧から１００ｋＰａ減圧）する。次いで、電池ケース１１０内を大気圧まで上昇（大気開放）させる。この操作を、複数回（本実施形態では５回）繰り返し行う。これにより、電極体１５０内への第１液の含浸速度を高めることができる。その後、一定時間（本実施形態では２０分）、電池ケース１１０内を大気圧とした状態で放置する。
【００３７】
次に、ステップＳ５（第２注入工程）に進み、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを通じて、第２液を電池ケース１１０内に注入する。
【００３８】
その後、ステップＳ６（第２含浸工程）に進み、第２液を電極体１５０内に含浸させる。具体的には、ステップＳ４と同様に、電池ケース１１０内を減圧した後加圧する操作を、複数回（本実施形態では５回）繰り返し行う。詳細には、真空ポンプ（図示なし）を用いて、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを通じて、電池ケース１１０内のガスを外部に排出し、電池ケース１１０内を減圧（本実施形態では、大気圧から１００ｋＰａ減圧）する。次いで、電池ケース１１０内を大気圧まで上昇（大気開放）させる。この操作を、複数回（本実施形態では５回）繰り返し行う。これにより、電極体１５０内への第２液の含浸速度を高めることができる。その後、電池ケース１１０内を大気圧とした状態で放置して、第１液及び第２液（非水電解液１４０）の含浸を完了させる。第１液及び第２液が電極体１５０内に含浸することで、電極体１５０内に非水電解液１４０が含浸したことになる。
【００３９】
なお、ステップＳ４（第１含浸工程）において第１液が完全に電極体１５０内に含浸せず、第１液の一部が電極体１５０の外に残っている場合、ステップＳ６（第２含浸工程）では、第２液と共に、この残存する第１液の一部も、電極体１５０内に含浸される。
以上のようにして、電極体１５０内に非水電解液１４０を含浸させることができる。
【００４０】
次に、注液孔１１２ｂを注液蓋１１４で封止した後、ステップＳ７に進み、非水電解液二次電池の初期充電を行う。例えば、１Ｃの定電流で、電池電圧値が４．１Ｖに至るまで充電し、その後、電池電圧値を４．１Ｖに保持しつつ充電を行い、充電電流値が０．１Ａに低下した時点で充電を終了する。これにより、非水電解液二次電池をＳＯＣ１００％にする。
以上のようにして、非水電解液二次電池１００が完成する。
【００４１】
なお、１Ｃは、定格容量値（公称容量値）の容量を有する電池を定電流放電して、１時間で放電終了となる電流値である。例えば、非水電解液二次電池の定格容量（公称容量）が５．０Ａｈである場合は、１Ｃ＝５．０Ａとなる。
【００４２】
（実施例１）
実施例１では、第１液として、２４ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と１６ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）とを混合した溶媒を用いた（表１参照）。従って、第１液の溶質含有率＝〔０／４０〕×１００＝０（ｗｔ％）となる。
【００４３】
また、第２液として、非水電解液１４０から、上記第１液の成分（２４ｇのＤＭＣと１６ｇのＥＭＣ）を除いた残りの成分からなる液を用いた。具体的には、第２液として、１６．１ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と１２．６ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と２．５ｇの添加剤とを混合した溶媒に、１６ｇのＬｉＰＦ6 と３７．８ｇのＥＣ（エチレンカーボネート）を溶解した液を用いた（表１参照）。従って、第２液の溶質含有率＝〔（１６．０＋３７．８）／８５〕×１００＝６３．３（ｗｔ％）となる。
【００４４】
【表１】
【００４５】
以上のように、本実施例１では、第１液の溶質含有率を、０ｗｔ％としている。従って、本実施例１では、第１液の溶質含有率は、非水電解液１４０の溶質含有率（４３．０ｗｔ％）よりも低い値となる。また、本実施例１では、第２液の溶質含有率を、６３．３ｗｔ％としている。従って、第２液の溶質含有率は、非水電解液１４０の溶質含有率（４３．０ｗｔ％）よりも高い値となる。
なお、本実施例１の第１液と第２液とが混合することにより、１２５ｇの非水電解液１４０となる。
【００４６】
（実施例２）
実施例２では、第１液として、１３．６ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と９．７ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と０．９ｇの添加剤とを混合した溶媒に、２．９ｇのＬｉＰＦ6 と１２．９ｇのＥＣ（エチレンカーボネート）を溶解した液を用いた（表１参照）。従って、第１液の溶質含有率＝〔（２．９＋１２．９）／４０〕×１００＝３９．５（ｗｔ％）となる。
【００４７】
また、第２液として、２６．５ｇのＤＭＣ（ジメチルカーボネート）と１８．９ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）と１．６ｇの添加剤とを混合した溶媒に、１３．１ｇのＬｉＰＦ6 と２４．９ｇのＥＣ（エチレンカーボネート）を溶解した液を用いた（表１参照）。従って、第２液の溶質含有率＝〔（１３．１＋２４．９）／８５〕×１００＝４４．７（ｗｔ％）となる。
【００４８】
以上のように、本実施例２では、第１液の溶質含有率を、３９．５ｗｔ％としている。従って、本実施例２では、第１液の溶質含有率は、非水電解液１４０の溶質含有率（４３．０ｗｔ％）よりも低い値となる。また、本実施例２では、第２液の溶質含有率を、４４．７ｗｔ％としている。従って、第２液の溶質含有率は、非水電解液１４０の溶質含有率（４３．０ｗｔ％）よりも高い値となる。
なお、本実施例２の第１液と第２液とが混合することにより、１２５ｇの非水電解液１４０となる。
【００４９】
（比較例）
比較例では、非水電解液１４０を第１液と第２液とに分けることなく、１回の注入工程で、１２５ｇの非水電解液１４０を、電池ケース１１０内に注入した（表１参照）。その後、実施形態のステップＳ４と同様に、電池ケース１１０内を減圧した後加圧する操作を、複数回（具体的には５回）繰り返し行った。その後、電池ケース１１０内を大気圧とした状態で放置して、非水電解液１４０の含浸を完了させた。
【００５０】
（含浸完了時間の比較）
実施例１，２及び比較例について、非水電解液の含浸完了時間を調査した。その結果を図８に示す。
【００５１】
比較例１では、１２５ｇの非水電解液１４０を電池ケース１１０内に注入し終えたときから、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了するまでの時間を調査した。詳細には、多数の電池を組み立てて用意し、これらの電池にそれぞれ非水電解液１４０を注入した。その後、それぞれの電池について、上述のように減圧加圧操作を行った後、一定時間が経過する毎に、電池を１つずつ抽出して、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了しているか否かを調査した。
【００５２】
なお、含浸完了したか否かの判断は、抽出した電池について初期充電を行い、その後、電池を分解して分析を行って、負極またはセパレータの表面にＬｉが析出しているか否かで判断した。Ｌｉが検出された場合は、未だ、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了していていないと判断することができる。一方、Ｌｉが検出されなかった場合は、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了したと判断することができる。このようにして、Ｌｉが検出されなかった電池について、非水電解液１４０を電池ケース１１０内に注入し終えたときから、当該電池を抽出するまで（初期充電を開始するまで）の経過時間を、含浸完了時間とした。
【００５３】
その結果、比較例では、含浸完了時間が２８時間となった（図８参照）。すなわち、非水電解液１４０を電池ケース１１０内に注入してから、電極体１５０内への非水電解液１４０の含浸が完了するまでに、２８時間を費やした。
【００５４】
なお、Ｌｉが検出されなかった比較例の電池について、電極体１５０内に非水電解液１４０が均一に含浸されたかどうかを調査した。電極体１５０内に非水電解液１４０が均一に含浸されていなければ、電池反応が不均一となる。従って、電極体１５０内に非水電解液１４０を均一に含浸させることができない方法は、不適切であるといえる。そのような理由から、電極体１５０内に非水電解液１４０が均一に含浸されたかどうかを調査している。
【００５５】
具体的には、電極体１５０を解体（捲回を巻き戻して）、負極合材層塗工部１５６ｃの表面の３カ所について、ＬｉＰＦ6 の濃度を測定した。測定箇所は、負極合材層塗工部１５６ｃの幅方向（図４において左右方向）中央部と、負極合材層塗工部１５６ｃの幅方向両端（図４において左端と右端）からそれぞれ１０ｍｍだけ中央よりの部位（左端側部と右端側部）との計３カ所である。
【００５６】
調査の結果、いずれの箇所でも、ＬｉＰＦ6 の濃度は１．１ｍｏｌ／Ｌ付近の値となり、非水電解液１４０のＬｉＰＦ6 の濃度（１．１ｍｏｌ／Ｌ）とほぼ同等の値となった（図９参照）。この結果より、Ｌｉが検出されなかった比較例の電池では、電極体１５０内に非水電解液１４０を均一に含浸させることができたといえる。
【００５７】
実施例１，２では、ステップＳ３（第１注入工程）において、第１液を電池ケース１１０内に注入し終えたときから、電極体１５０内への非水電解液１４０（第１液及び第２液）の含浸が完了するまでの時間を調査した。詳細には、多数の電池を組み立てて用意し、これらの電池にそれぞれ、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を行った。その後、それぞれの電池について、前述のように、ステップＳ６において、減圧加圧操作を行った後、一定時間が経過する毎に、電池を１つずつ抽出して、電極体１５０内への非水電解液１４０（第１液及び第２液）の含浸が完了しているか否かを調査した。
【００５８】
なお、含浸完了したか否かの判断は、比較例と同様に、Ｌｉ析出の有無で判断した。このようにして、Ｌｉが検出されなかった電池について、第１液を電池ケース１１０内に注入し終えたときから、当該電池を抽出するまで（初期充電を開始するまで）の経過時間を、含浸完了時間とした。
【００５９】
その結果、実施例２では、含浸完了時間が２４時間となった（図８参照）。すなわち、第１液を電池ケース１１０内に注入してから、電極体１５０内への非水電解液１４０（第１液及び第２液）の含浸が完了するまでに、２４時間を費やした。このように、実施例２では、比較例に比べて、含浸時間を４時間低減することができた。この結果より、実施例２の方法によれば、非水電解液を短時間で電極体内に含浸させることができるといえる。
【００６０】
含浸完了時間を短縮することができた理由は、実施例２では、非水電解液を電池ケース内に注入する工程を、第１注入工程と第２注入工程の２回に分けているからである。しかも、先の第１注入工程では、非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液を注入し、後の第２注入工程では、非水電解液から第１液を除いた残りの成分からなる第２液（非水電解液よりも溶質含有率が高くなる）を注入しているからである。
【００６１】
非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液は、非水電解液よりも、電極体内への含浸速度が速くなる。すなわち、第１液の電極体内への含浸速度は、非水電解液の含浸速度よりも速くなる。さらに、第２注入工程において第２液を注入するときは、既に電極体が第１液（溶媒）によって濡れているので、溶質含有率の高い第２液でも、速やかに（短時間で）電極体内に含浸させることができる。その結果、第１液及び第２液からなる非水電解液を、短時間で電極体内に含浸させることができる。
【００６２】
また、実施例１では、含浸完了時間が８時間となった（図８参照）。すなわち、第１液を電池ケース１１０内に注入してから、電極体１５０内への非水電解液１４０（第１液及び第２液）の含浸が完了するまでに、８時間しか費やさなかった。このように、実施例１では、比較例（２８時間）に比べて、含浸時間を２０時間も低減することができた。しかも、実施例２（２４時間）に比べて、含浸時間を１６時間も低減することができた。この結果より、実施例１の方法によれば、非水電解液を極めて短時間で電極体内に含浸させることができるといえる。
【００６３】
含浸完了時間をより一層短縮することができた理由は、実施例１では、非水電解液に含まれる溶媒の一部を、第１液としているからである。すなわち、第１注入工程において、非水電解液に含まれる溶媒の一部（具体的には、ＤＭＣの一部とＥＭＣの一部）を、電池ケース内に注入し、その後、第１含浸工程において、この溶媒を、電極体内に含浸させているからである。電極体内への溶媒の含浸速度は、非水電解液の含浸速度（さらに言えば、溶質を含む液体の含浸速度）に比べて、極めて速くなる。しかも、第２液を注入する前に、電極体を溶媒（具体的には、ＤＭＣとＥＭＣ）で濡らしておくことで、溶質含有率の高い第２液の含浸速度も速くすることができる。その結果、第１液及び第２液からなる非水電解液を、極めて短時間で電極体内に含浸させることができる。
【００６４】
なお、Ｌｉが検出されなかった実施例１，２の電池について、前述の比較例の電池と同様にして、電極体１５０内に非水電解液１４０が均一に含浸されたかどうかを調査した。調査の結果、図９に示すように、Ｌｉが検出されなかった実施例１の電池では、いずれの箇所でも、ＬｉＰＦ6 の濃度は１．１ｍｏｌ／Ｌ付近の値となり、非水電解液１４０のＬｉＰＦ6 の濃度（１．１ｍｏｌ／Ｌ）とほぼ同等の値となった。この結果より、Ｌｉが検出されなかった実施例１の電池では、電極体１５０内に非水電解液１４０を均一に含浸させることができたといえる。実施例２の結果は図示していないが、実施例１と同様な結果となった。
【００６５】
以上より、実施例１，２の製造方法は、電極体内に非水電解液を均一に含浸させることができる適切な方法であり、しかも、短時間で電極体内に非水電解液（第１液と第２液）を含浸させることができる優れた方法であるといえる。
【００６６】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００６７】
例えば、実施例１では、非水電解液１４０に含まれる溶媒の一部を、第１液とした。具体的には、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」として、ＤＭＣの一部とＥＭＣの一部を選択して、第１液とした。しかしながら、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」として、ＤＭＣのみを選択して、ＤＭＣのみを第１液としても良い。また、「非水電解液に含まれる溶媒の一部」としてＥＭＣのみを選択して、ＥＭＣのみを第１液としても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１００ 非水電解液二次電池
１１０ 電池ケース
１１２ 蓋部
１１２ｂ 注液孔
１４０ 非水電解液
１５０ 電極体
１５５ 正極
１５６ 負極
１５７ セパレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、及び、セパレータを有する電極体と、
上記電極体を収容する電池ケースと、
上記電極体内に含浸している非水電解液と、を有する
非水電解液二次電池の製造方法において、
上記非水電解液を、上記非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、上記非水電解液から上記第１液の成分を除いた残りの成分からなる第２液と、に分けて用意し、
上記電極体を収容した上記電池ケース内に、上記第１液を注入する第１注入工程と、
上記第１液を上記電極体内に含浸させる第１含浸工程と、
上記第２液を上記電池ケース内に注入する第２注入工程と、
上記第２液を上記電極体内に含浸させる第２含浸工程と、を備える
非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の非水電解液二次電池の製造方法であって、
前記第１液は、前記非水電解液に含まれる溶媒の一部からなる
非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の非水電解液二次電池の製造方法であって、
前記第１含浸工程及び前記第２含浸工程では、前記電池ケース内を減圧した後加圧する操作を、複数回繰り返し行う
非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項１】
正極、負極、及び、セパレータを有する電極体と、
上記電極体を収容する電池ケースと、
上記電極体内に含浸している非水電解液と、を有する
非水電解液二次電池の製造方法において、
上記非水電解液を、上記非水電解液の溶質含有率よりも低い溶質含有率を有する第１液と、上記非水電解液から上記第１液の成分を除いた残りの成分からなる第２液と、に分けて用意し、
上記電極体を収容した上記電池ケース内に、上記第１液を注入する第１注入工程と、
上記第１液を上記電極体内に含浸させる第１含浸工程と、
上記第２液を上記電池ケース内に注入する第２注入工程と、
上記第２液を上記電極体内に含浸させる第２含浸工程と、を備える
非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の非水電解液二次電池の製造方法であって、
前記第１液は、前記非水電解液に含まれる溶媒の一部からなる
非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の非水電解液二次電池の製造方法であって、
前記第１含浸工程及び前記第２含浸工程では、前記電池ケース内を減圧した後加圧する操作を、複数回繰り返し行う
非水電解液二次電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６２０５０（Ｐ２０１３−６２０５０Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８１１３（Ｐ２０１１−１９８１１３）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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