(57)【要約】【課題】電池製造工程において、外装体内の電解液の気液境界を直接検知し、電解液の積層体への浸透が問題なく進んでいるか、を高い精度で判定する。【解決手段】積層体２の積層面に垂直な方向から電池１０内に向けて超音波３１を入射させることにより、外装体３内の電解液６の液高ｈ７を計測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装体内に積層体と電解液とが封入された電池の製造方法であって、
積層体を収容した外装体内に電解液を注液する注液ステップと、
上記外装体内に注液した上記電解液の上記積層体への浸透を待つ含浸ステップと、
上記電池内に超音波を入射させることにより、上記外装体内の上記電解液の気液境界を検知することにより、上記外装体内での上記電解液の液高を測定する液高測定ステップとを含むことを特徴とする電池製造方法。
【請求項２】
上記液高測定ステップにて、
上記積層体の積層面全体にわたる複数のポイントにおいて、超音波を入射させた時刻と、気液境界で反射した超音波を検出した時刻との差または音圧の減衰度合いが、互いに近接する複数のポイントについてほぼ等しい場合、当該複数のポイントを含む投影面積を有する、連続する気液境界が存在すると判定し、
電解液の液高の内、規定値以下である上記投影面積に含まれるポイントに対応する気液境界の高さを除いて、最も小さい上記液高を、電解液の積層体への浸透の程度を判定するための液高とすることを特徴とする請求項１に記載の電池製造方法。
【請求項３】
上記規定値が１ｃｍ２であることを特徴とする請求項２に記載の電池製造方法。
【請求項４】
上記外装体内に注液した上記電解液の液量毎に、上記外装体内における上記電解液の標準的な液高を、電解液の積層体への含浸を考慮して、基準液高として予め定めておき、
上記液高測定ステップにて測定した上記液高が、上記基準液高から乖離するとき、不良と判定し、
不良と判定された材料ロットまたは製造ロットを用いている期間、および製造装置の次のメンテナンスまでの期間は、上記注液ステップにおける注液条件または上記含浸ステップにおける含浸条件を変更することを特徴とする請求項２または３に記載の電池製造方法。
【請求項５】
上記液高測定ステップにて測定した上記液高が上記基準液高から乖離するとき、測定した上記液高の上記基準液高に対する乖離率に応じて、上記注液ステップにおける注液条件、または、上記含浸ステップの追加実施を含む、上記含浸ステップにおける含浸条件を変更することを特徴とする請求項４に記載の電池製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の電池製造方法により製造された電池。
【請求項７】
請求項６の電池を複数組み合わせた電池モジュール。
【請求項８】
請求項７の電池モジュールを含む電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池製造方法に関し、より具体的には、電解液を注液して電池を製造する電池製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セパレータを介して対向する正極および負極から成る発電素子としての積層体と電解液とを外装体内に封入した電池の製造方法として、積層体が収容された外装体内に電解液を注液する方法が知られている。
【０００３】
外装体内に電解液を注液する場合、電解液は輸送抵抗の小さい空隙部から満たされ、次いで積層体の外周部に徐々に電解液が浸透し、最後に、積層体の外周部を通過して積層体中央部が電解液で満たされる。
【０００４】
上記電池では、電極の積層面の面積を増加させたり、積層枚数を増加させたりすることによって、蓄電容量を増加させた電池を作製することができる。
【０００５】
しかし、電極面積を増加させると、電解液の輸送抵抗が元々大きい部分である積層体外周部から積層体中央部までの電解液移動距離が増加するため、中央部まで電解液が行き渡るまでの時間が多く必要となる。
【０００６】
また、積層枚数を増加させる場合、同時に、積層体の積層方向と平行な方向に、外装体の厚みを厚くすることが可能であれば問題は少ない。しかし実際には、設備などの設計変更を伴わないよう、同一の外装体内に、積層枚数を増加させた積層体を詰め込むことになる場合がある。そして、このような場合、積層体に加わる積層方向への荷重が大きくなるため、送液経路が狭くなり、電解液の輸送抵抗が更に増加し、積層体中央部まで電解液が行き渡るまでの時間がより長く必要となる。
【０００７】
特に、電極面積を大きくしていくと、電極面内に対する送液抵抗のバラつきに起因した電解液浸み込みムラが顕著に現れる。そのため、電解液の積層体への浸透度を均一にしようとすると、製造タクトが大きくなってしまう。
【０００８】
従って、電池製造工程において、電解液の注液と、積層体への電解液への浸透とを制御する技術が、従来から求められていた。
【０００９】
そして、この問題を解決する技術として、例えば、下掲の特許文献１には、積層体に振動を加えることによって、積層体からの気泡の離れをよくし、積層体に対する電解液の含浸速度を向上させることのできる電解液の含浸方法と電解液の含浸装置とが開示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、非水電解質電池のインピーダンスを測定することによって、非水電解質電池の性能を検査する技術が開示されている。
【００１１】
さらに、上記電池では、電解液注液後に封口した後でも、電池内に気泡が発生することによって、電池特性が低下してしまうことがある。すなわち、電極内やセパレータ内に気泡が発生すると、気泡は、イオンの流れを遮断し、電流を流れにくくする。
【００１２】
従って、電解液の注液を終了し注液口を封口した電池についても、気泡の発生を検知する必要がある。
【００１３】
そして、この問題を解決する技術として、例えば、特許文献３には、電解液注液後に封口した電池内に向けて超音波を入射させ、電池内で反射してきた超音波を受信することにより、電池内に気泡が生じているか否かを検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−５０２９６号公報（１９９８年２月２０日公開）
【特許文献２】特開２００４−３１１３４３号公報（２００４年１１月４日公開）
【特許文献３】特開２０１２−６９２６７号公報（２０１２年４月５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述のような従来技術は、電池製造工程において、外装体内の電解液の気液境界を直接検知し、電解液の積層体への浸透が問題なく進んでいるか、を高い精度で判定して、電池を製造する方法を開示するものではない。
【００１６】
すなわち、特許文献１の発明は、上述の通り、積層体内に発生する気泡を取り除くための技術である。しかし、外装体内の電解液に未含浸部が存在しているか否かを実際に検知し、電解液の積層体への浸透が問題なく進んでいるか確認しながら、電池を製造する方法については、特許文献１の技術からは不明である。
【００１７】
また、特許文献２の発明は、非水電解質電池のインピーダンスを測定することによって、非水電解液が積層体表面に行き渡っているかを検査するものである。
【００１８】
しかし、本願発明者は、非水電解質電池のインピーダンス測定のみによっては、電解液の積層体への浸透が問題なく進んでいるか、を検査するのには、精度が不十分であることを試験によって確認した。
【００１９】
すなわち、インピーダンス測定値が良品値を示した電池の中にも、気体を残存している電池が含まれる場合があることを確認し、注液後に同じインピーダンスの抵抗値を示した電池であっても、気体が残存した電池をそのまま使用（充放電サイクル）した電池の方が一定サイクル経過前後の劣化量が大きくなることをサイクル試験によって確認した。
【００２０】
すなわち、インピーダンスの測定のみでは、電解液の積層体への浸透が問題なく進んでいるのか、を判定するのには精度が不十分であることを確認した。
【００２１】
さらに、特許文献３の発明は、電解液注液後に封口した電池の、つまり製造工程終了後の電池について、電池内に発生する気泡を検出する技術であって、電池の製造過程における、電解液の積層体への浸透確認を意図するものではない。
【００２２】
また、特許文献３の発明は、電解液内に発生した気泡を検知するものであって、電池製造途中において、注液した電解液と電解液の上部に溜まった気体との気液境界の高さを検知するものではない。
【００２３】
つまり、電池製造途中において、電解液の積層体への浸透が問題なく進んでいるかを判定するには、気泡の検知だけでは不十分であり、電解液の積層体への浸透が進んでいない部分である未含浸部を、とくに、大きな未含浸部を、直接的に、つまり視覚的に、把握する必要がある。なお、小さな未含浸部は、電解液の積層体への浸透に対する影響が小さいため、電解液の積層体への浸透に問題が発生しているか否かの判定に際し、除外してもよい。
【００２４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池製造工程において、電解液の積層体への浸透が進んでいない部分である未含浸部を、直接検知し、電解液の積層体への浸透が問題なく進んでいるか、を高い精度で判定して、電池を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電池製造方法は、外装体内に積層体と電解液とが封入された電池の製造方法であって、
(1)積層体を収容した外装体内に電解液を注液する注液ステップと、
(2)上記外装体内に注液した上記電解液の上記積層体への浸透を待つ含浸ステップと、
(3)上記電池内に超音波を入射させることにより、上記外装体内の上記電解液の気液境界を検知することにより、上記外装体内での上記電解液の液高を測定する液高測定ステップとを含んでいることを特徴としている。
【００２６】
上記の方法によれば、電池の製造途中において、外装体内に注液した電解液の液高を測定することができる。
【００２７】
一般的に積層体への電解液への浸透は徐々にしか進まないため、電解液が浸透しにくい積層体の中央付近での電解液の気液境界の高さを検知することによって、外装体内での電解液の積層体への浸透がどの程度進んでいるかを判定することができる。
【００２８】
つまり、電池の製造途中において、外装体内に注液した電解液の気液境界を検知することによって、未含浸部の発生および電解液の積層体への浸透に問題が発生しているか否かを高い精度で判定することができる。
【００２９】
また、外装体内の電解液の気液境界の高さを検知することによって、追加して電解液を外装体内に注液する場合に、注液する電解液が、積層体に浸透する前に外装体から溢れてしまう可能性があるか否かを、電解液の注液前に判定することができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る電池製造方法は、上記液高測定ステップにて、上記積層体の積層面全体にわたる複数のポイントにおいて、超音波を入射させた時刻と、気液境界で反射した超音波を検出した時刻との差または音圧の減衰度合いが、互いに近接する複数のポイントについてほぼ等しい場合、当該複数のポイントを含む投影面積を有する、連続する気液境界が存在すると判定し、電解液の液高の内、規定値以下である上記投影面積に含まれるポイントに対応する気液境界の高さを除いて、最も小さい上記液高を、電解液の積層体への浸透の程度を判定するための液高とすることが好ましい。
【００３１】
上記の方法によれば、さらに、電池の製造途中において、電池内の、積層体の積層面全体にわたる複数のポイントにおいて、外装体内の電解液の気液境界の高さを計測することができる。
【００３２】
ここで、注液途中に電解液が注液工程の雰囲気として用いられる不活性ガスや空気を取り込んでしまうことや、注液時の勢いによって生じる電解液揮発成分の泡立ち等を原因として積層体に大きな未含浸部が生じた場合、未含浸部で超音波は反射するため、未含浸部に該当する部分の電解液の気液境界の高さは、未含浸部のない部分の電解液の気液境界の高さよりも低くなる。
【００３３】
ただし、積層体中に発生した未含浸部が小さなものである場合には、当該未含浸部は電解液の積層体への浸透への影響が小さいため、当該未含浸部は、電解液の積層体への浸透に問題が発生しているか否かの判定から除外してもよい。つまり、超音波によって大きな未含浸部と共に、小さな未含浸部を検知するが、電解液の積層体への浸透に問題が発生しているか否かの判定に際しては、大きな未含浸部が発生しているか否かを検知すればよいのであって、小さな未含浸部については、判定から除外することができる。
【００３４】
そして、上記積層体の積層面全体にわたる複数のポイントにおいて、超音波を入射させた時刻と、気液境界で反射した超音波を検出した時刻との差または音圧の減衰度合いをマッピングし、互いに近接する複数のポイントについて、上記時刻の差または音圧の減衰度合いがほぼ等しい場合、当該複数のポイントを含む投影面積を有する、連続する気液境界が存在すると判定することができる。連続する気液境界とは、つまり未含浸部のことであるから、上記投影面積が規定値以下であるポイントは、小さな未含浸部に該当するポイントであると見なすことができる。
【００３５】
ここで、超音波を入射させた時刻と、気液境界で反射した超音波を検出した時刻との差である反射時間に関し、以下の関係が成立する。すなわち、電解液の積層体への浸透が進んでいない部分である未含浸部における反射時間は、含浸部の平均反射時間より短く、注液前（液無し時）の時点における反射時間より長い。そして、上記表現中の「ほぼ」とは、未含浸部の反射時間に該当する範囲を意味する。なお、電池の構成部材によって具体的な時間は異なるため、電池の構成部材によって適宜変更することが出来る。
【００３６】
従って、同じ電池内の複数のポイントにおいて、外装体内の電解液の気液境界の高さを計測し、当該複数の気液境界の高さのうち、小さな未含浸部が発生しているポイントにおける気液境界の高さを除いて、その値が最も低い高さを、注液した電解液の外装体内での液高とすることによって、高い精度で、電解液の積層体への浸透度を判定することが可能となる。
【００３７】
なお、確認のために付言しておけば、上記投影面積とは、積層体の積層面に入射させ、気液境界で反射された超音波が、積層体の積層面に、特に積層体の正極の塗工部に該当する部分と平行な面上に作る面積を指す。
【００３８】
さらに、本発明に係る電池製造方法は、上記規定値が１ｃｍ２であることが好ましい。
【００３９】
上記の方法によれば、さらに、投影面積が１ｃｍ２以下の小さな未含浸部は、外装体内での電解液の積層体への浸透への影響が小さいため、投影面積の規定値を１ｃｍ２とすることにより、それ以下の小さな未含浸部のあるポイントの液高を除いて、注液した電解液の外装体内での液高を求めることが可能となる。したがって、より精緻に、電解液の積層体への浸透度を判定することができる。
【００４０】
さらに、本発明に係る電池製造方法は、
(1)上記外装体内に注液した上記電解液の液量毎に、上記外装体内における上記電解液の標準的な液高を、電解液の積層体への含浸を考慮して、基準液高として予め定めておき、
(2)上記液高測定ステップにて測定した上記液高が、上記基準液高から乖離するとき、不良と判定し、
(3)不良と判定された材料ロットまたは製造ロットを用いている期間、および製造装置の次のメンテナンスまでの期間は、上記注液ステップにおける注液条件または上記含浸ステップにおける含浸条件を変更することが好ましい。
【００４１】
上記の方法によれば、さらに、予め基準液高を定め、この基準液高と、計測した液高との間に乖離がある場合には、電解液の積層体への含浸に問題が発生していると判定し、電解液の積層体への浸透をさらに促すため、注液時の減圧時間を延長したり、含浸時間を延長したり、含浸ステップを追加実施することができる。
【００４２】
これにより、製造バラつきの原因となる「材料ロットの違い」および「大気圧や製造装置の経時変化などの変動因子」に影響を受ける注液・含浸条件を、液の浸み込み度合いという直接的（視覚的）な情報を元に設定することが可能となる。
【００４３】
さらに、本発明に係る電池製造方法は、上記液高測定ステップにて測定した上記液高が上記基準液高から乖離するとき、測定した上記液高の上記基準液高に対する乖離率に応じて、上記注液ステップにおける注液条件、または、上記含浸ステップの追加実施を含む、上記含浸ステップにおける含浸条件を変更することが好ましい。
【００４４】
上記の方法によれば、さらに、液高測定ステップにて測定した液高の基準液高と、上記基準液高との乖離率に応じて、含浸時間を延長したり、含浸ステップを追加実施することができる。特に、上記含浸ステップの追加実施は簡便に実行できるので好ましい。
【００４５】
これにより、延長する含浸時間を、電解液の積層体への浸透度に応じて、つまり電解液の液高に応じて、決定することができるため、歩留低下の原因となる「突発的な不具合」による液の浸み込み不足セルが混入したとしても、液の浸み込み度合いという直接的（視覚的）な情報を元にリワークすることができるため、歩留を低下させない。
【００４６】
なお、上記いずれかの電池製造方法によって製造された電池、および該電池を複数組み合わせた電池モジュール、および該電池モジュールを含む電池システムも、本発明の範疇に含まれる。
【発明の効果】
【００４７】
以上のように、本発明に係る電池製造方法は、
(1)積層体を収容した外装体内に電解液を注液する注液ステップと、
(2)上記外装体内に注液した上記電解液の上記積層体への浸透を待つ含浸ステップと、
(3)上記電池内に超音波を入射させることにより、上記外装体内の上記電解液の気液境界を検知することにより、上記外装体内での上記電解液の液高を測定する液高測定ステップとを含む方法である。
【００４８】
従って、電池の製造途中において、電解液の積層体への浸透に問題が発生しているかを高い精度で判定することができるという効果を奏する。また、一度に全量注液することができないような大型高密度な電池に、複数回に分けて電解液を外装体内に注液する場合に、注液する電解液が積層体に浸透する前に外装体から溢れてしまう可能性があるか否かを、電解液の注液前に判定することができるという効果を奏する。
【００４９】
また、上記の方法で製造されたサイクル後の不良発生率の低い電池を複数使用する電池モジュールおよび電池システムの場合、長期使用中の性能安定性がシステム全体の信頼性を向上させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池製造方法における、外装体内の電解液の液高検査の概要を示す図である。
【図２】積層体に、大きな未含浸部が生じた場合、小さな未含浸部が生じた場合、未含浸部が生じなかった場合の３つの場合のそれぞれにおける、外装体内の電解液の液高を示す図である。
【図３】図１に示した電池の構造を示す分解斜視図である。
【図４】本発明に係る電池製造方法における作業の流れを示す図である。
【図５】電解液の液高検査の結果に応じて次の作業内容を決定することを示す、電池製造方法のフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る電池製造装置の概略構成図である。
【図７】図６に示した電池製造装置の構成要素である検査装置が表示する液高検査結果の一例を示す図である。
【図８】図７に示した表示画面の内容と、液高検査装置が計測した電解液の液高との関係を示す図である。
【図９】図６に示した電池製造装置の構成要素である検査装置が表示するＮＧ判定電池一覧の一例を示す図である。
【図１０】本発明に係る電池製造方法における電解液の液高検査で用いる超音波発振子および超音波受信子の配置について、別の変形例を示す図である。
【図１１】本発明に係る電池製造方法で製造する電池の別の変形例を示す分解斜視図である。
【図１２】本発明に係る電池製造方法における電解液の液高検査で用いる超音波発振子および超音波受信子の配置について、さらに別の変形例を示す図である。
【図１３】本発明に係る電池製造方法で製造する電池のさらに別の変形例を示す分解斜視図である。
【図１４】本発明に係る電池製造方法で製造する電池のさらに別の変形例を示す分解斜視図である。
【図１５】本発明に係る電池製造方法で製造する電池のさらに別の変形例を示す分解斜視図である。
【図１６】本発明に係る電池製造方法で製造する電池の他の変形例を示す分解斜視図である。
【図１７】１回目から３回目までの注液および含浸作業を実施した後のそれぞれについて、図７の左下段に示す液高表示部分の表示内容と判定結果とを示す図である。
【図１８】本発明に係る電池製造方法が採用する電池検査方法と、従来の電池検査方法との検査精度実験の条件を示す、表形式の図である。
【図１９】本発明に係る電池製造方法が採用する電池検査方法と、従来の電池検査方法との検査精度実験の実験結果を示す、表形式の図である。
【図２０】本発明に係る電池製造方法における電解液の液高検査で用いる超音波発振子および超音波受信子の他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１〜図２０に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜のため、図１〜図２０においては、電池１０、注液装置２０、および検査装置３０の形状等を誇張して描いている。
【００５２】
（本発明の概要）
図１は、本発明の一実施形態に係る電池製造方法における電解液の液高検査の概要を示す図である。
【００５３】
また、図２は、積層体２に、大きな未含浸部８ａが生じた場合、小さな未含浸部８ｂが生じた場合、未含浸部が生じなかった場合の３つの場合のそれぞれにおける、外装体３内の電解液６の液高を示す図である。
【００５４】
図３は、図１に示した電池１０の構造を示す分解斜視図である。
【００５５】
なお、説明の便宜のため事前に確認しておくと、８ａおよび８ｂは、積層体２に生じた未含浸部８のうち、大きな未含浸部と小さな未含浸部とをそれぞれ指している。また、ｈ７ａ、ｈ７ｂ、ｈ７ｃはそれぞれ、電池１０の鉛直下側面からの、大きな未含浸部８ａまでの高さ、小さな未含浸部８ｂまでの高さ、電解液６の上部に溜まった気体までの高さ、を示している。
【００５６】
ここで、電解液６の上部に溜まった気体とは、電解液６の注液途中に、電解液６の注液量が十分ではないために未だ電解液６が達していない空間であって、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かに関わらず必ず生じる、電解液６の上部の空間に存在している気体を指している。本発明は、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているかを判定するものであるため、電解液６の上部に溜まった気体に該当する部分と、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しており、電解液６の注液量が十分であるにもかかわらず電解液６が積層体２へ浸透していない部分である未含浸部８とを区別して説明する。ただし、特に両者を区別する必要がない場合には、電解液６の上部に溜まった気体に該当する部分も、未含浸部８として説明する。当然、電解液６の上部に溜まった気体に該当する部分も、電解液６が未だ積層体２へ浸透していない部分である。
【００５７】
なお、図１に示す電池１０の断面図は、図３に示す電池１０をＸ−Ｚ平面で切った断面図であり、積層体２の積層方向はＸ方向、つまり水平方向である。図１では、超音波３１を、積層体２の積層面に垂直に入射させる。図３に示す電池１０にあっては、注液口５が設けられている封口体４は、積層体２の積層面に垂直である。
【００５８】
ただし、本発明において、超音波３１を積層体２の積層面に垂直に入射させること必須ではなく、反射した超音波を超音波受信子３３で受信できる範囲であれば、積層面に対して若干角度をつけて超音波３１を入射させてもよい。
【００５９】
本発明は、発電素子としての積層体２が収容された外装体３内に電解液６を注液することによって電池１０を製造する方法であって、大きな未含浸部８ａにおける気液境界の高さｈ７ａを検知することによって、電解液６の積層体２への浸透が問題なく進んでいるかを確認する検査方法を含むものである。
【００６０】
ただし、詳細は後述するが、実際には、小さな未含浸部８ｂまでの高さｈ７ｂ、および、電解液６の上部に溜まった気体までの高さｈ７ｃも、超音波３１によって、検知している。しかし、小さな未含浸部８ｂは、電解液６の積層体２への浸透に対する影響が小さいため、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているかを判定するのには、用いなくともよい。つまり、小さな未含浸部８ｂまでの高さｈ７ｂ、および、電解液６の上部に溜まった気体までの高さｈ７ｃは、検知することはできるが、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているかを判定するのには、用いない。
【００６１】
例えば、図２は、未含浸部８の大きさによって、電解液６の気液境界の高さが変化することを表す図である。すなわち、図２において、大きな未含浸部８ａまでの高さｈ７ａは、小さな未含浸部８ｂまでの高さｈ７ｂ、および電解液６の上部に溜まった気体までの高さｈ７ｃよりも、低い。
【００６２】
ここで、積層体２の、大きな未含浸部８ａが生じている部分は電解液６が浸透しておらず、つまり、大きな未含浸部８ａが生じている場合、電解液６の積層体２への浸透には問題が生じている。
【００６３】
従って、電解液６の積層体２への浸透に問題が生じている場合の、つまり、大きな未含浸部８ａが発生している場合の外装体３内の電解液６の気液境界の高さｈ７ａと、浸透に問題が発生していない場合の、つまり、未含浸部が発生していない場合の、液高ｈ７ｃとの間には、乖離がある。
【００６４】
なお、図２で、ｈ７ｂは、小さな未含浸部８ｂが生じている場合の、外装体３内の電解液６の気液境界の高さ、つまり、小さな未含浸部８ｂまでの高さを示している。小さな未含浸部８ｂは、電解液６の積層体２への浸透に対する影響が小さいため、積層体２内に発生した未含浸部が小さなものである場合には、電解液６の積層体２への浸透には問題が発生していないものと見なすことができる。
【００６５】
従って、電解液６と大きな未含浸部８ａとの気液境界の高さｈ７ａを検知することによって、電解液６の積層体２への浸透が順調に進んでいるか否かを判定することができる。
【００６６】
ここで、電解液６の積層体２への浸透について、より正確に説明すると、下記のようになる。すなわち、外装体３内に電解液６を注液すると、電解液６は輸送抵抗の小さい空隙部から満たされ、次いで積層体２の外周部に徐々に電解液が浸透し、最後に、積層体２の外周部を通過して積層体２の中央部が電解液６で満たされる。
【００６７】
従って、外装体３内の電解液６の気液境界の高さを検知する場合、積層体２の中央に位置するポイントでの電解液６の気液境界の高さは、他のポイントの気液境界の高さに比べて低くなる傾向がある。
【００６８】
電解液６の積層体２への浸透に問題がある場合、積層体２の中央付近は特に浸透しにくい傾向があるため、積層体２の中央に位置するポイントでの電解液６の気液境界の高さは、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生していない場合の電解液６の気液境界の高さ、つまり基準液高に比べて、低い。
【００６９】
また、積層体２の積層面の中央のポイント付近に大きな未含浸部８ａが発生している場合、積層体２の中央に位置するポイントでの電解液６の気液境界の高さ、つまり大きな未含浸部８ａまでの高さｈ７ａは極めて低いものとなる。
【００７０】
ただし、積層体２の中に発生する未含浸部が小さなものである場合には、電解液６の積層体２への浸透の障害とならないので、この小さな未含浸部８ｂは気液境界の高さの判定から除外することができる。
【００７１】
本発明は、超音波３１が、電解液６と未含浸部８との境界で、つまり気液境界で、反射することを利用して、未含浸部８までの液高を計測する。
【００７２】
なお、超音波３１によって計測され得る、電解液６の気液境界の高さは、例えば、未含浸部８までの液高であったり、例えば、電解液６の上部に溜まった気体までの液高であったり、複数の値を取り得る。つまり、超音波３１は、気液境界で反射するため、大きな未含浸部８ａまでの高さだけではなく、小さな未含浸部８ｂの高さ、および、電解液６の上部に溜まった気体までの高さｈ７ｃを、超音波３１によって、検知することができる。
【００７３】
ただし、上記のように、小さな未含浸部８ｂは、電解液６の積層体２への浸透に対する影響が小さいため、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かを判定するに際しては、小さな未含浸部８ｂまでの高さｈ７ｂは除外することができる。
【００７４】
ここで、未含浸部の大きい、小さいとは、投影面積の大小を指している。この投影面積とは、積層体２の積層面に垂直に入射させ、気液境界で反射された超音波３１が、積層体２の積層面に、詳細には積層体２の正極板２ａの塗工部に平行な面上に作る面積を指す。正極板２ａの塗工部について、詳細は後述する。
【００７５】
上記投影面積の小さな、例えば１ｃｍ２以下の未含浸部は、電解液６の積層体２への浸透に対する影響が小さいため、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かを判定するに際しては、当該小さな未含浸部までの高さｈ７ｂは除外してもよい。また、除外する未含浸部の面積および形状は、電極サイズや電極密度、セパレータの濡れ性など、構成部材の組合せによって適宜変更すれば良い。なお、未含浸部の投影面積の算出方法について、詳細は後述する。
【００７６】
本発明においては、超音波３１によって計測した、上記複数の気液境界の高さのうち、最も低い高さを、つまり、大きな未含浸部８ａまでの高さｈ７ａを、外装体３内における電解液６の液高ｈ７とし、この電解液６の液高ｈ７の値を基に、電解液６の積層体２への浸透に問題が生じているか否かを判定する。
【００７７】
液高ｈ７が極端に低い場合、積層体２内に大きな未含浸部８ａが生じていると判定することができ、つまり、電解液６の積層体２への浸透に問題が生じていると判定することができる。
【００７８】
以上をまとめると、以下の２点を得る。
【００７９】
第１に、積層体２の積層面の全体にわたって、電解液６の気液境界の高さを検知する場合、電解液６の積層体２への浸透が進んでいないポイントにおける気液境界の高さ、特に、大きな未含浸部８ａが発生しているポイントの気液境界の高さは、他のポイントにおける気液境界の高さよりも低い。
【００８０】
第２に、未含浸部の大きさが小さなものである場合、当該小さな未含浸部は、電解液６の積層体２への浸透に対する影響が小さいため、小さな未含浸部については、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かの判定に際しては除外してもよい。つまり、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かを判定するに際し、小さな未含浸部８ｂまでの高さｈ７ｂは、用いなくともよい。なお、未含浸部の大きさについて、その詳細は後述する。
【００８１】
従って、積層体２の積層面の全体にわたる複数のポイントについて計測した全ての気液境界の高さのうち、上記小さな未含浸部の高さを除いて、その値が最も小さい高さを、外装体３内の電解液６の液高ｈ７とし、この液高ｈ７と、電解液６の積層体２への浸透が標準的な場合における外装体３内の電解液６の標準的液高、つまり基準液高とを比較することによって、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているかを確認することができる。
【００８２】
液高ｈ７と基準液高とに乖離がある場合、特に、液高ｈ７が基準液高に比べて低い場合、積層体２の中に大きな未含浸部８ａが生じている、または電解液６の積層体２への浸透に問題が生じていると、判定することができる。
【００８３】
また、外装体３内の電解液６の液高ｈ７を検知することによって、追加的に注液する電解液６の分のスペースが、外装体３内に存在しているか否かを判定することができ、つまり注液した電解液６が外装体３から溢れてしまうような事態を防ぐことが可能となる。
【００８４】
本発明においては、外装体３内の電解液６の液高ｈ７を検知するのに、超音波３１を用いる。
【００８５】
本実施形態においては、図１に示すように、積層体２の積層面の全体にわたって超音波３１を入射させる。超音波３１は、積層体２および電解液６より密度の小さい、電解液６の上部に溜まった気体および未含浸部８ａおよび８ｂでほぼ全反射する。
【００８６】
詳細は後述するが、超音波発振子３２および超音波受信子３３を、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１面に沿って配置し、外装体３の上記１面の鉛直下側から鉛直上側へと、超音波発振子３２および超音波受信子３３を移動させる。そして、未含浸部８で反射した超音波３１を超音波受信子３３が最初に確認した時の、超音波発振子３２および超音波受信子３３の、電池１０の鉛直下面からの高さを、未含浸部８の高さとする。
【００８７】
同様に、超音波３１が電池１０内に入射した直後に反射したのを超音波受信子３３が確認した場合、その時の、超音波発振子３２および超音波受信子３３の、電池１０の鉛直下面からの高さを、電解液６の上部に溜まった気体の高さとする。
【００８８】
なお、特に、超音波３１を、積層体２の積層面に垂直に入射させることにより、反射する超音波３１は、ほぼ入射位置に戻るように、反射する。
【００８９】
上記のように、超音波３１が反射する気液境界には、電解液６と電解液６の上部に溜まっている気体との境界、および電解液６と積層体２に発生した未含浸部８との境界とがある。
【００９０】
図１に示すように、超音波３１は、電解液６と、電解液６の上部に溜まった気体との境界で反射するだけでなく、積層体２中の未含浸部８や電解液６に発生した気泡によっても反射する。
【００９１】
なお、一般的に、電解液６の上部に溜まった気体までの高さｈ７ｃは、未含浸部８ａおよび８ｂまでの高さであるｈ７ａおよびｈ７ｂよりも高くなる。
【００９２】
上記のように、本発明は、積層体２の積層面に平行な面の全体にわたって電解液６の気液境界の高さを検知し、最も気液境界の高さが低いポイントについて、そのポイントに未含浸部が発生している、またはそのポイントは特に電解液６の積層体２への浸透が進んでいないポイントであると判定する。そして、そのポイントにおける電解液６の気液境界の高さが、基準液高よりも低い場合には、電解液６の積層体２への浸透に問題が生じていると判定する。
【００９３】
ここで、詳細は後述するが、超音波発振子３２が超音波３１を入射させた時刻と、気液境界で反射した超音波３１を超音波受信子３３が検出した時刻との差または音圧の減衰度合いが、互いに近接する複数のポイントについてほぼ等しい場合、当該複数のポイントを含む投影面積を有する、連続する気液境界が存在する、すなわち、当該投影面積を有する未含浸部が存在する、と判定することができる。
【００９４】
つまり、本発明においては、未含浸部８ａおよび８ｂの位置および投影面積について、超音波３１によって検知するが、これは例えば、超音波発振子３２が超音波３１を入射させた時刻と、気液境界で反射した超音波３１を超音波受信子３３が検出した時刻との差または音圧の減衰度合いがほぼ等しい、隣接する複数のポイントを含む投影面積を算出することによって、未含浸部８ａおよび８ｂの投影面積を求める。
【００９５】
気液境界の高さが低いポイントが存在したとしても、そのポイント群を含む投影面積が小さい場合、例えば１ｃｍ２以下である場合、そのポイント群は、小さな未含浸部に該当するものであり、電解液６の積層体２への浸透に対する影響が小さいため、検査速度を向上させる目的で、これを液高の検知から除外することもできる。
【００９６】
つまり、未含浸部の投影面積が、規定面積、例えば１ｃｍ２以下である場合、当該面積を有する未含浸部は、電解液６の積層体２への浸透に対する影響が小さい未含浸部であると判断し、当該未含浸部の存在は、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているかの判定に際しては除外する。
【００９７】
一方、規定面積以上の投影面積を有する未含浸部は、電解液６の積層体２への浸透の妨げとなるものであるから、このような規定面積以上の投影面積を有する未含浸部を検知することによって、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生していると判定する。
【００９８】
以上に説明したように、超音波３１を用いて外装体３内の電解液６の液高ｈ７、つまり小さな未含浸部の発生位置を除くすべてのポイントのうち、電解液６の気液境界の高さが最も低いポイントにおける気液境界の高さを検知することによって、電池１０の製造途中において、電解液６が積層体２に問題なく浸透しているか、を高い精度で確認することができる。
【００９９】
また、超音波３１による上記液高検査に、従来から行われていた、電池１０内へ注液した電解液６の重量検査等を組み合わせることによって、十分な量の電解液６が外装体３内に注液され、積層体２内に浸透しているか、を高い精度で確認し、電池１０を製造することが可能となる。
【０１００】
なお、詳細は後述するが、超音波３１は、積層体２の積層面に垂直に入射させることが好ましい。ただし、本発明において、超音波３１を積層体２の積層面に垂直に入射させることは必須ではなく、積層面に対して若干角度をつけて超音波３１を入射させてもよい。
【０１０１】
以下にまず、電解液６の液高ｈ７を測定するための、超音波発振子３２および超音波受信子３３の配置について、説明する。
【０１０２】
（超音波検査装置の基本形）
超音波３１の発振子である超音波発振子３２、および、超音波３１の受信子である超音波受信子３３の配置の基本型は、図１に示す通りである。すなわち、積層体２の積層面に垂直に超音波３１を入射させることができるよう、１組の超音波発振子３２および超音波受信子３３を、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１つの面に沿って配置し、超音波発振子３２および超音波受信子３３を、外装体３の当該１つの面の鉛直下側から鉛直上側へと移動させる。ただし、積層体２の積層面の全体にわたって、超音波３１を入射させることができるよう、超音波発振子３２と超音波受信子３３とは、鉛直方向、つまりＺ方向だけではなく、Ｙ方向にも移動することができる。
【０１０３】
超音波発振子３２と超音波受信子３３とを、上記のように配置し移動させることによって、積層体２の積層面の全体にわたって、超音波３１を入射させ、外装体３内の複数のポイントについて、電解液６の気液境界の高さを計測することができる。
【０１０４】
具体的には、未含浸部８で超音波３１が反射したのを、超音波受信子３３が最初に確認した時の、超音波発振子３２および超音波受信子３３の、電池１０の鉛直下面からの高さを、未含浸部８の高さ、つまり外装体３内の電解液６の液高ｈ７とする。
【０１０５】
同様に、超音波３１が電池１０内に入射した直後に反射したのを超音波受信子３３が確認した場合、その時の、超音波発振子３２および超音波受信子３３の、電池１０の鉛直下面からの高さを、電解液６の上部に溜まった気体までの液高とする。
【０１０６】
超音波発振子３２が超音波３１を入射させた時刻と、気液境界で反射した超音波３１を超音波受信子３３が検出した時刻との差または音圧の減衰度合いが、互いに近接する複数のポイントについてほぼ等しい場合、当該複数のポイントを含む投影面積を有する、連続する気液境界が存在する、すなわち、当該投影面積を有する未含浸部が存在する、と判定することができる。
【０１０７】
上記未含浸部の投影面積が小さい、例えば１ｃｍ２以下である場合、この未含浸部の高さ、つまりｈ７ｂは、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かの判定には、用いないとしてもよい。
【０１０８】
また、積層体２の積層面に平行な面上の、互いに近接する複数のポイントについて、超音波発振子３２が超音波３１を入射させた時刻と、気液境界で反射した超音波３１を超音波受信子３３が検出した時刻との差または音圧の減衰度合いがほぼ等しく、かつ、当該複数のポイントを含む投影面積が大きい、例えば１ｃｍ２よりも大きい場合、大きな未含浸部８ａが存在していると判定することができる。
【０１０９】
この場合、上記大きな未含浸部８ａまでの高さ、つまりｈ７ａを用いて、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かを判定する。
【０１１０】
ここで、超音波３１を、積層体２の積層面に垂直に入射させることにより、反射する超音波３１は、ほぼ入射位置に戻るように、反射する。従って、超音波発振子３２と超音波受信子３３とを、外装体の同じ面に沿って、ほぼ並べて、配置することが可能となる。ただし、本発明において、超音波３１を積層体２の積層面に垂直に入射させることは必須ではなく、積層面に対して若干角度をつけて超音波３１を入射させてもよい。
【０１１１】
次に、上記に概要を説明した電池製造方法について、当該電池製造方法によって製造される電池１０、電池製造方法、製造に用いる装置等について、より詳細に説明を行う。
【０１１２】
（製造する電池の概要）
図３は、本発明に係る電池製造方法によって製造する電池１０の構造を示す分解斜視図である。なお、図１１に示す電池１０も、本発明に係る電池製造方法によって製造する電池の一形態である。図３の電池１０では、積層体２の積層方向が水平方向であり、注液口５の設けられた封口体４が積層体２の積層面に垂直であり、一方、図１１の電池１０では、積層体２の積層方向は鉛直方向であり、注液口５の設けられた封口体４は積層体２の積層面に平行であるが、その他の点では、図３の電池１０と図１１の電池１０とは同じである。なお、図中省略している集電用の正極リードや負極リード、集電した電気を外部機器に接続するための電極端子の位置、形状等の違いは、本発明の液高を測定する際に本質的な影響を及ぼす構成要件ではなく、図３の構成および図１０の構成で適宜選択することができる。
【０１１３】
図１、図２、図６、図１０に示している電池１０、および、図８の右側に示している電池１０の断面図は、図３に示す電池１０をＸ−Ｚ平面で切った断面図である。また、図１２は、図１１に示す電池１０をＹ−Ｚ平面で切った断面図である。
【０１１４】
電池１０を製造する際には、正極板２ａと負極板２ｂとがセパレータ２ｃを介して対向する積層構造の積層体２を略直方体状の外装体３内に収納し、封口体４によって封口する。封口体４には注液口５が設けられており、注液口５から外装体３内に、電解液６を注液する。電解液６が必要な量注液され、かつ電極に充分行き渡らないと、電池特性は十分に発揮されない。
【０１１５】
ここで、電池１０は、正極板２ａおよび負極板２ｂの積層面の面積を大きくし、積層数を増やすことによって、大容量の二次電池となり、電気自動車用蓄電池や電力貯蔵用蓄電池などに適用可能なものである。
【０１１６】
なお、説明の便宜のため、正極板２ａと負極板２ｂのそれぞれに電気的に接続している正極リードと負極リード、および、正極リードと負極リードと電気的に接続している正極端子と負極端子は、図示しない。
【０１１７】
（電池の材料）
正極板２ａは、例えば、正極活物質としてのＬｉＦｅＰＯ４（９０重量部）と、導電材としてのアセチレンブラック（５重量部）と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（５重量部）と、を混合し、溶媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドンを適宜加えてスラリーを調製し、このスラリーを正極集電体としてのアルミニウム箔（厚み２０μｍ）の両面上に均一に塗布して乾燥させた後、ロールプレスで圧縮して作製したものを利用できる。
【０１１８】
なお、正極板２ａの正極活物質としては、リチウムが含有された酸化物（ＬｉＣｏＯ２，ＬｉＮｉＯ２，ＬｉＦｅＯ２，ＬｉＭｎＯ２，ＬｉＭｎ２Ｏ４など）や、その酸化物の遷移金属の一部を他の金属元素で置換した化合物などを利用してもよい。なかでも、通常の使用において、正極板２ａが保有するリチウムの８０％以上を電池反応に利用し得るものを正極活物質として用いれば、過充電などの事故に対する安全性を高めることができる。
【０１１９】
また、負極板２ｂは、例えば、まず、負極活物質としての天然黒鉛（９０重量部）と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（１０重量部）と、を混合し、溶媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドンを適宜加えて各材料を分散させてスラリーを調製し、このスラリーを負極集電体としての銅箔（厚み１６μｍ）の両面上に均一に塗布して乾燥させた後、ロールプレスで圧縮して作製したものを利用できる。
【０１２０】
負極板２ｂの負極活物質としては、リチウムが含有された物質やリチウムの挿入／離脱が可能な物質が用いられる。特に、高いエネルギー密度を持たせるためには、リチウムの挿入／離脱電位が金属リチウムの析出／溶解電位に近いものを用いるのが好ましい。その典型例は、粒子状（鱗片状、塊状、繊維状、ウィスカー状、球状および粉砕粒子状など）の天然黒鉛もしくは人造黒鉛である。
【０１２１】
セパレータ２ｃにより、正極板２ａと負極板２ｂとの絶縁が図られているが、外装体３内に充填される電解液６を介して正極板２ａと負極板２ｂとの間でリチウムイオンの移動が可能となっている。
【０１２２】
セパレータ２ｃには微多孔性の高分子フィルムを用いることが好ましい。具体的には、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテンなどのポリオレフィン高分子からなるフィルムが使用可能である。なお、これらの高分子が複層されたフィルムを用いても良い。本実施形態においては、セパレータ２ｃは、ポリエチレンフィルムを利用した。
【０１２３】
電解液６としては、有機電解液を用いることが好ましい。具体的には、有機電解液の有機溶媒として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブ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、メチルエチルカーボネート、γ―ブチロラクトンなどのエステル類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、さらに、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチルなどが使用可能である。なお、これらの有機溶媒は、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【０１２４】
本実施形態において電解液６は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、３０：７０の容積比で混合した混合液（溶媒）に、１ｍｏｌ／ＬとなるようにＬｉＰＦ６を溶解して調製したものを利用できる。
【０１２５】
なお、本実施形態において、外装体３と封口体４とは、例えば、厚み０．８ｍｍのステンレススチール（ＳＵＳ３０４）を利用できるが、本発明に係る製造方法によって製造される電池の外装体および封口体の材料はこれに限られるものではなく、鉄、ニッケルメッキされた鉄、アルミニウムなどを好適に利用することができる。
【０１２６】
（電池のサイズ等）
ここで、電池１０の各部のサイズ等の一例を示せば、以下の通りである。
【０１２７】
積層体２は、積層面の面積が１５０ｍｍ×１００ｍｍ、厚さは、電解液６を浸透する前の段階で約３５ｍｍである。
【０１２８】
なお、ここで言う積層体の面積すなわち電極投影面積を算出する際は、正負極間で充放電反応を行うために重要な部分が正負極の対向部位であることから、正極の塗工部の投影面積で計算した。
【０１２９】
図１８で示した実施例３の場合、外装体３と封口体４との接合部のサイズは、長手方向が２６０ｍｍ、短手方向が５０ｍｍである。また、外装体３の深さ寸法は１６０ｍｍである。
【０１３０】
なお、図１８で示した異なる電極面積の実施例５や比較例３の場合も同様の外装体３を用い、積層体が外装体内でずれないように、積層体の間もしくは積層体と外装缶内側の間に設置したポリプロピレンなどの絶縁部材の厚みを適宜調整することで対応した。なお、積層体と外装缶内側の間に空隙が存在すると超音波を入射したときに、その部位で反射する恐れがあるので、電極群のずれ防止だけでなく、超音波診断の正確性の観点からもできる限り密着していることが好ましい。
【０１３１】
また、図１８で示した実施例１の場合、外装体３と封口体４との接合部のサイズは、長手方向が２６０ｍｍ、短手方向が１６０ｍｍである。また、外装体３の、積層体２の積層方向に平行な厚み寸法は５０ｍｍである。
【０１３２】
実施例３の場合の総電解液量は約９００ｍＬであり、１回あたり約３００ｍＬずつ、３回に分けて注液される。
【０１３３】
次に、電池１０を製造する方法について、その概要を説明する。
【０１３４】
（電池製造方法の概要）
図４は、本発明に係る電池製造方法における作業の流れを示す図である。
【０１３５】
図５は、電解液６の液高検査の結果に応じて次の作業内容を決定することを示す、電池製造方法のフローチャートである。
【０１３６】
電解液６を含んでいない状態の積層体２を外装体３内に収納し、当該外装体３に封口体４を取り付け固着させた後、図４に示すように、注液、含浸、検査という３つの作業を繰り返しながら、電池１０の完成に近づいていく。
【０１３７】
第１の注液作業とは、封口体４に設けた注液口５から、電解液６を外装体３内に注液する作業である。
【０１３８】
第２の含浸作業とは、電解液６の注液後、電解液６が注液された外装体３を真空槽中に一定時間置いた後、大気圧に戻すことによって、積層体２に電解液６を浸透させる作業である。含浸作業においては、基本的に、含浸を行う時間、つまり含浸時間を長くとるほど、電解液６の積層体２への浸透は進む。真空槽中に一定時間放置するのは、積層体２から気体を抜いて電解液６を積層体２の隅々までよく含浸させるためである。
【０１３９】
なお、前述の通り、電解液６の積層体２への浸透は徐々にしか起こらないため、十分な量の電解液６を電池１０内に注液するために、大面積の電極で構成される大型電池の製造においては、注液および含浸を複数回に分けて行うのが作業性の面から好ましい。電解液６の注液および含浸は、例えば本実施形態においては、図４にも示している通り、３回に分けて行う。
【０１４０】
ただし、外装体または注液装置の液溜まりを利用する場合には、一度に所定量全量の注液を行いながら、極めてゆっくりと電解液６の積層体２への浸透の促進、つまり含浸とを同時に行うことは可能である。従って、電解液６の注液、および含浸は、複数回に分けて行うことが必須であるわけではない。
【０１４１】
第３の検査作業とは、電解液６の注液後、特に含浸後、十分な量の電解液６が電池１０内に注液できているかを確認する作業である。また、含浸後に電解液６の追加注液を行う場合、注液する電解液６が注液口５から溢れださないよう、注液済みの電解液６が積層体２へ浸透し、電池１０内に電解液６を追加的に注液するための空間ができているかの確認も、検査工程に含まれる。
【０１４２】
図４で点線の矢印で示しているように、検査に合格しない場合には、追加の含浸作業等を行い、検査に合格した電池だけが、実線矢印で示す次の作業を受けることができる。
【０１４３】
なお、検査作業の詳細については後述する。
【０１４４】
５回目の検査において、必要量の電解液６を電池１０内に注液できているのを確認したら、注液口５を封口する。
【０１４５】
次に、封口した電池１０に対して初回の充電を行い、電池１０が所定の電圧となるようにする。その後、電池１０の電気特性を落ち着かせるため、安定動作確認試験（エージング）を行う。その後に、電気特性の検査と重量・外観の検査とを行い、検査に適合しない電池１０は不良品として除く。
【０１４６】
上記の注液、含浸、検査という３つの作業を柱とする電池製造方法は、注液、含浸、検査の３つの作業を一体のものとして行う１つの装置において実現してもよいし、電池製造ライン上に、注液、含浸、検査のそれぞれの作業を行う装置が個別に設けられることによって、実現してもよい。
【０１４７】
図６は、本実施形態に係る電池製造装置の概略構成図である。
【０１４８】
図６に示すように、電池１０を製造する電池製造装置は、注液装置２０と検査装置３０とを含む。また、注液装置２０の動作を、検査装置３０による検査の結果に応じて制御する工程制御装置４０を含んでいてもよい。さらに、図示しないが、電池１０を製造する電池製造装置は、電池１０を製造する際の化成充電を行うための化成充電装置を含む構成であってもよい。
【０１４９】
注液装置２０は、外装体３内への電解液６の注液作業と、電解液６の注液後、積層体２への電解液６の浸透を促進させる含浸作業とを行う。ただし、注液作業と含浸作業とを、それぞれ、別の装置によって実現するとしてもよい。すなわち、処理チャンバー２１と、注液ポンプ２３と、注液制御部４３とを含む注液専用装置によって注液作業を行うとしてもよい。また、含浸作業については、処理チャンバー２１と、減圧ポンプ２２と、圧力制御部４２とを含む含浸専用装置を用いて実施してもよい。
【０１５０】
検査装置３０は、上記の検査を実施し、検査結果および次にユーザが行うべき作業をユーザに通知するとともに、注液装置２０に対しても、検査結果を通知する。
【０１５１】
注液装置２０は、検査装置３０から通知される検査結果に基づいて、注液作業及び含浸作業を制御する。
【０１５２】
なお、詳細は後述するが、検査装置３０は検査制御・操作部３１および表示部３９を備えており、単独で動作し、検査結果を表示することも可能であるし、検査結果を注液装置２０の表示・操作部２４に通知することも可能である。また、注液装置２０は、検査装置３０が実施する検査の結果から独立に動作することも可能である。
【０１５３】
以下に、注液装置２０と検査装置３０とについて、その詳細を説明する。なお、重量検査およびインピーダンス検査については、従来から電池製造工程において一般的に行われていたものであるため、特に必要のない限りは、検査装置３０の説明において、重量検査およびインピーダンス検査についての説明は省略する。
【０１５４】
（注液装置）
注液装置２０は、電池１０を収納し、内部の減圧に耐えることのできる処理チャンバー２１と、処理チャンバー２１内を真空減圧状態にすることのできる減圧ポンプ２２と、注液口５から電池１０内に電解液６を供給する注液ポンプ２３とを含む。注液装置２０は、また、減圧ポンプ２２の動作を制御する圧力制御部４２と、注液ポンプ２３の動作を制御する注液制御部４３とを含む。注液装置２０は、さらに、以下に説明する検査装置３０による検査の結果等を表示し、検査結果に応じて注液装置２０の他の各部の動作を制御することのできる表示・操作部２４を含む。なお、表示・操作部２４は、検査装置３０による検査の結果とは独立して、注液装置２０の他の各部の動作を制御し、表示することもできる。
【０１５５】
本実施形態において、減圧ポンプ２２は例えばオイルロータリーポンプであるが、減圧ポンプはこれに限られるものではなく、電解液注液工程に一般的に用いられる減圧ポンプ全般を利用することができる。
【０１５６】
また、処理チャンバー２１、減圧ポンプ２２、および注液ポンプ２３は、これらの部分にかかる空気圧力に十分耐えられるように、たとえば２ｋｇ／ｃｍ２以上の耐圧のものを用いている。
【０１５７】
電池１０を処理チャンバー２１内にセットした後、まず、電解液６の注液準備として、減圧ポンプ２２を用いて、処理チャンバー２１内を真空減圧する。処理チャンバー２１内を真空減圧することにより、電池１０の外装体３内も真空減圧される。
【０１５８】
次いで、注液ポンプ２３を用いて電解液６を、真空減圧状態にある外装体３内に供給する。
【０１５９】
電解液６を所定量注液した後、注液ポンプ２３からの注液を止める。なお、処理チャンバーごと真空減圧にする例を示したが、外装体内部のみを減圧した後、注液する方式を用いても良い。
【０１６０】
このとき、図１に示すように、外装体３内の電解液６は、注液の際に注液工程の雰囲気として用いられる不活性ガスや空気を取り込んでしまうことや、注液時の勢いによって生じる電解液揮発成分の泡立ち等を原因として、未含浸部８を発生させてしまう場合がある。電解液６内に生じた気泡も、未含浸部８に含まれる。
【０１６１】
（検査作業）
本実施形態に係る電池製造方法における検査作業においては、従来から行っている重量検査およびインピーダンス検査に加え、超音波３１を用いた、外装体３内の電解液６の液高ｈ７の測定を行う。
【０１６２】
まず、重量検査およびインピーダンス検査について、概要を説明する。
【０１６３】
重量検査は、電解液６の注液された外装体３の重量を計測することにより、規定重量の電解液６が外装体３内に入っているかを確認するものである。ただし、注液１回あたりの電解液６の注液重量を一定と見なせる場合であれば、重量検査は必須ではない。
【０１６４】
インピーダンス検査は、外装体３内の電解液６が、積層体２に行き渡ることで、電池１０のインピーダンスが減少することを利用する。すなわち、電池１０のインピーダンスを測定することによって、積層体２内に十分な量の電解液６が行き渡っているかを確認するのである。
【０１６５】
しかし、インピーダンスは、特定の値まで減少すると、積層体２内に十分な量の電解液６が行き渡っているかに応じて変化する変化量が小さくなる。従って、インピーダンス測定のみによって、積層体２内に十分な量の電解液６が行き渡っているかを判定するのは困難であることを、本願発明者は実験によって確認した。なお、上記特定の値は、材料などに依存した値である。また、積層体２の中央部に大きな未含浸部８ａが残っている場合は、標準的な含浸状態にあるセルと比較してインピーダンスは大きな値を示す。
【０１６６】
従って、重量検査およびインピーダンス検査に加え、超音波３１を用いた、外装体３内の電解液６の液高ｈ７の測定を行うことによって、より高い精度で、必要な量の電解液が外装体３内に注液されているか否か、および注液された電解液６の積層体２への浸透が問題なく進んでいるか否か確認することができる。
【０１６７】
なお、本実施形態に係る電池製造方法においては、インピーダンス検査は、電解液６の外装体３内への最終注液が終了した後に、つまり、外装体３内の電解液６の総注液量が必要な総注液量を満たしていることを確認した後にのみ、実施する。
【０１６８】
具体的には、以下の手順を踏んで、電解液６の積層体２への浸透度を判定する。なお、浸透度とは、電解液６の積層体２への浸透の度合いを指すものであり、浸透度に問題がないとは、つまり、電解液６の積層体２への浸透が問題なく進んでいることを指す。
【０１６９】
第１に、所定サイズの積層体２を収容した所定サイズの外装体３内に、所定量の電解液６を注液し、所定時間含浸させた場合の、外装体３内における電解液６の基準液高を予め定めておく。
【０１７０】
例えば、下記の条件で、外装体３内に１回あたり約３００ｍＬずつ、３回に分けて計約９００ｍＬの電解液を外装体３内に注液するとする。
【０１７１】
すなわち、図３に示す、積層面の面積が１５０ｍｍ×１００ｍｍ、積層方向の厚さが、電解液６の浸透する前の段階で約３５ｍｍである積層体２を、積層体２の積層面に平行な面が２６０ｍｍ×１６０ｍｍで、積層体２の積層方向の厚みが５０ｍｍの外装体３内に収納した電池１０について、鉛直方向の高さが１６０ｍｍとなるように設置する。
【０１７２】
この場合、１回目の注液・含浸後の基準液高を３０ｍｍ、２回目の注液・含浸後の基準液高を６６．６ｍｍ、３回目の注液・含浸後の基準液高を９９ｍｍとする。
【０１７３】
なお、基準液高は、上記のように、積層体２および外装体３のサイズ、注液する際に外装体３のどの面を水平面とするか、注液する電解液６の液量、含浸時間等に応じて決めることができるが、実際に電解液６の注液および含浸を行った電池１０を複数個用意して実験を行い、それらを解体して、基準液高を求めてもよい。実験によって基準液高を求める場合、十分な含浸時間をとって積層体２に電解液６を浸み込ませ、積層体２に浸み込んだ電解液６の液高ｈ７が一定になる状態が理想である。しかし、実際の生産性を考慮して許容できる時間の範囲内で、つまり実際の電池製造工程における含浸時間と同じ時間で、実験における含浸時間を設定すればよい。
【０１７４】
また、上記の例においては、同じ量の電解液６を３回注液するとしたが、各回の注液量を等しくする、および注液回数を３回にすることは必須ではない。各回の注液量および注液回数を予め設定しておかなかった場合であっても、外装体３内に注液した電解液６の液量は、重量検査によって容易に計測することができる。
【０１７５】
第２に、超音波３１を用いて、外装体３内の電解液６の液高ｈ７を計測する。
【０１７６】
第３に、実際に超音波３１を用いて計測した電解液６の液高ｈ７と基準液高とを比較することによって、電解液６の積層体２への浸透度を判定する。
【０１７７】
具体的には、超音波３１を用いて計測した電解液６の液高ｈ７が、基準液高よりも低い場合には、積層体２内に大きな未含浸部８が発生したことなどを原因として、電解液６の積層体２への浸透に問題が生じていると判定する。電解液６の液高ｈ７が、基準液高とほぼ同じ値である場合には、電解液６は積層体２へ問題なく浸透していると判定する。
【０１７８】
なお、上記のように、電解液６は積層体２の外縁から中心に向かって徐々に浸透するため、積層体２の中央部に該当する位置における、電解液６と電解液６の上部に溜まった気体との気液境界の高さは、外装体３の内壁近くの気液境界の高さよりも低い傾向がある。
【０１７９】
特に、電解液６の積層体２への浸透に問題が生じている場合、未含浸部８の有無に関わらず、積層体２の中央部付近における電解液６の液高は、浸透が順調にいっている場合に比べて低い。
【０１８０】
また、大きな未含浸部８ａが発生している場合、当該大きな未含浸部８ａまでの高さ、すなわちｈ７ａは、未含浸部が発生せず、順調に浸透が進んでいる場合の、外装体３内の電解液６の液高である基準液高に比べ、低い。
【０１８１】
従って、超音波３１が計測した最も低い気液境界の高さを電解液６の液高ｈ７と見なすことによって、電解液６の積層体２への浸透に問題が生じているかを判定することが可能となる。
【０１８２】
なお、小さな未含浸部８ｂは、電解液６の積層体２への浸透に対する影響が小さいため、例えば投影面積が１ｃｍ２以下の未含浸部の高さは、電解液６の液高ｈ７の算出の際に除外する。つまり、ｈ７ｂについては、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かの判定には用いないとしてもよい。
【０１８３】
（検査装置）
検査装置３０は、上記のように、重量検査、インピーダンス検査、および超音波３１を用いた電解液６の液高検査を行い、検査結果に基づいて、含浸の延長および追加、追加注液等を含む次作業の選択を行う。
【０１８４】
なお、説明の便宜のため、従来から電池製造工程において一般的に行われていた重量検査およびインピーダンス検査については、特に必要のない限り省略し、液高検査、検査結果の判定、および判定に基づく次作業の選択について、重点的に説明を行う。
【０１８５】
（検査装置の構成）
検査装置３０は、超音波３１を電池１０内に入射させる超音波発振子３２と、超音波３１を受信する超音波受信子３３とを含む。なお、説明の便宜のため、超音波３１について、入射超音波と反射超音波とを特に区別する必要がある場合には、入射超音波を３１ａとし、反射超音波を３１ｂとする。
【０１８６】
超音波発振子３２は、積層体２の積層面に垂直に、電池１０の内部に向けて入射超音波３１ａを入射するものであり、例えば圧電素子から形成され、音源発生機３４に接続されている。音源発生機３４としては、所定の周波数の波を発生する発信機などを用いることができる。音源発生機３４の発生した電気信号が、超音波発振子３２に送られ、超音波発振子３２が駆動されて超音波３１が発生する。
【０１８７】
なお、超音波を用いた気液境界の検査は、一般的に下記のようにして行う。すなわち、超音波発生装置で発生したパルス信号を、信号ケーブルを介して被検体の表面に接触させた超音波発振器に組み込まれた振動子に印加する。振動子が振動して、超音波発振器から被検体に向けて超音波パルスが印加される。この超音波パルスが、被検体内を伝播する過程で、被検体内の反射率の異なる部位（気液界面）に当接すると、この部位で反射されて超音波エコーとして、元の経路を逆進して超音波受信器に入射する。超音波受信器に組み込まれた振動子にて超音波エコーが電気信号であるエコー信号に変換されて信号ケーブルを介して診断装置内の受信回路へ入力される。送信したパルス信号と受信回路で受信されたエコー信号とを比較して、反射率の異なる部位の有無、規模および位置を解析することができる。
【０１８８】
本実施形態において、入射超音波３１ａは、積層体２の積層面に垂直に入射し、積層体２および電解液６より密度の小さい、電解液６の上部に溜まった気体、および積層体２内の未含浸部８で大半が反射し、反射超音波３１ｂは入射したのと同じ側に戻る。
【０１８９】
より厳密には、入射超音波３１ａは、電池１０内の電解液６と電解液６の上部に溜まっている気体との気液境界、および積層体２内の未含浸部８との界面で、大半が反射する。
【０１９０】
電池１０内から反射された反射超音波３１ｂを受信するのが、超音波受信子３３であり、超音波受信子３３としては、圧電素子を用いることができる。超音波受信子３３は、反射超音波３１ｂを受信すると、反射超音波３１ｂの波長、振幅、周波数、音圧に応じた電気信号を出力する。
【０１９１】
なお、超音波３１は、積層体２の積層面に垂直に入射させることにより、気液境界で反射された超音波３１が、ほぼ入射位置に戻ってくる。従って、超音波３１は、積層体２の積層面に垂直に入射させるのが好ましい。ただし、本発明において、超音波３１を積層体２の積層面に垂直に入射させること必須ではなく、積層面に対して若干角度をつけて超音波３１を入射させてもよい。
【０１９２】
超音波発振子３２および超音波受信子３３は、積層体２の積層面に垂直に超音波３１を入射させることができるよう、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１つの面に沿って配置される。超音波発振子３２および超音波受信子３３は、外装体３の上記１つの面の鉛直下側から鉛直上側へと移動する。ただし、積層体２の積層面の全体にわたって、超音波３１を入射させることができるよう、超音波発振子３２と超音波受信子３３とは、鉛直方向、つまりＺ方向だけではなく、Ｙ方向にも移動する。
【０１９３】
ここで、超音波発振子３２および超音波受信子３３は、接触型ではなく、非接触型の超音波発振子および超音波受信子であることが好ましい。
【０１９４】
接触型とは、超音波発振子および受信子を被検体の表面に水や油等の接触媒質を介して接触させて、超音波検査を行うものを指し、非接触型とは、空気を接触媒質として用いる超音波検査を指す。
【０１９５】
超音波発振子３２および超音波受信子３３は、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１つの面に沿って移動するという点に加え、下記の点から、非接触型であることが好ましい。
【０１９６】
すなわち、接触型の超音波検査装置にあっては、超音波発振子および受信子を被検体の表面に良媒質である水や油等の接触媒質を介して接触させることが一般的である。しかし、環境中および部材の水分を限りなく減らした環境で作製する必要がある電池の製造工程においては、特にリチウムイオン二次電池の製造工程においては、良媒質となる水を使用することが出来ない。
【０１９７】
従って、空気を接触媒質として用いる空中超音波検査装置を、すなわち非接触型の超音波検査装置を用いることが好ましい。
【０１９８】
また、非接触であれば、製造ラインの搬送中に実施することも可能であるため、既存の製造タクトに影響を与えることなく良否判定を行うことが可能となる。従って、この点から言っても、電池１個あたりの製造コストが高くなる大型電池の製造においては、非接触型の超音波検査装置を用いることがより好ましい。
【０１９９】
ただし、本実施形態において超音波発振子３２および超音波受信子３３は非接触型に限られるものではなく、接触型であってもよい。さらに、接触型であっても、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１面に、超音波発振子３２および超音波受信子３３を配置することが好ましい。なお、積層体２の積層方向が水平方向の電池（平置き型電池）と、積層体２の積層方向が鉛直方向の電池（縦置き型電池）とについて、液高を検知するための、超音波発振子３２および超音波受信子３３の配置および移動の有無等について、詳細は後述する。
【０２００】
接触型の場合、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１つの面に、グリセリンペーストを接触媒質として用いて、超音波発振子３２および超音波受信子３３を接触させて、超音波検査を実施することができる。
【０２０１】
外装体３の、積層体２の積層面に平行な１面に沿って移動する超音波発振子３２および超音波受信子３３は、電解液６の注液された外装体３内の、積層体２の積層面全体にわたって、電池１０内の電解液６と電解液６の上部に溜まっている気体との気液境界の高さ、および積層体２内に発生した未含浸部８との界面の高さを計測する。
【０２０２】
上記のように、電池１０について、積層体２の積層面の全体にわたる複数のポイントについて計測した全ての気液境界の高さのうち、上記小さな未含浸部８ｂの高さを除いて、その値が最も小さい高さを、外装体３内の電解液６の液高ｈ７とし、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているかの判定に用いる。
【０２０３】
超音波受信子３３からの電気信号は、プリアンプ３５で増幅されると共に、プリアンプ３５内に設けられた任意の周波数帯を通過させるフィルタを通って、Ａ／Ｄ変換器３６へと送られる。Ａ／Ｄ変換器３６は、プリアンプ３５によって増幅された電気信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル化した信号を、メモリ３７へと送る。メモリ３７は、Ａ／Ｄ変換器３６から送られてきたデジタル信号を蓄え、また当該信号を解析処理部３８へ入力する。解析処理部３８は、メモリ３７に蓄えられたデータ（信号）等に基づいて外装体３内の電解液６の液高ｈ７および外装体３内に発生している未含浸部８が発生しているか等を検出し、その検出結果を表示部３９に表示させる。さらに、解析処理部３８による検出結果等は、工程制御装置４０を介して注液装置２０の表示・操作部２４に伝えられ、表示・操作部２４は、当該検出結果等を表示し、当該検査結果等に基づき注液装置２０の他の各部の動作を制御するとしてもよい。なお、表示・操作部２４は、検査装置３０による検査結果等から独立して、注液装置２０の他の各部の動作を制御し、表示することができる。
【０２０４】
ここで、上記のように、所定サイズの積層体２を収容した所定サイズの外装体３内に、所定量の電解液６を注液し、所定時間含浸させた場合の、外装体３内における電解液６の基準液高を予め定めておくことができる。
【０２０５】
メモリ３７は、この基準液高を、予め格納しており、解析処理部３８は、超音波発振子３２および超音波受信子３３によって計測した外装体３内の電解液６の液高ｈ７と、メモリ３７に格納されている基準液高とを比較する。
【０２０６】
上記のように、メモリ３７が電解液６の注液量と基準液高との関係を格納しており、解析処理部３８は、メモリ３７に格納された注液量と基準液高との関係と、重量検査によって測定した外装体３内の電解液６の重量つまり液量とから、注液量毎の基準液高を求め、超音波３１により計測した外装体３内の電解液６の液高ｈ７の判定に用いてもよい。
【０２０７】
解析処理部３８は、電解液６の液高ｈ７と基準液高とを比較し、電解液６の液高ｈ７が基準液高から乖離する場合には、電解液６の積層体２への浸透に問題があると判定し、含浸作業の追加等、電解液６の積層体２への浸透を促す作業が必要であると判断する。
【０２０８】
ただし、測定した電解液６の液高ｈ７が基準液高よりも少しでも乖離する場合は常に含浸の延長を指示するというのではなく、液高ｈ７が、一定の範囲を超えて、例えば４．０％以上、基準液高から乖離する場合にのみ、追加含浸が必要だと判断するようにしてもよい。
【０２０９】
その場合、追加含浸の要否を判定する基準を、メモリ３７が予め格納している。
【０２１０】
解析処理部３８は、測定した液高ｈ７と、メモリ３７が格納している基準液高および追加含浸の要否の判定基準とを用いて、含浸の延長の要否を決定することができる。さらに、解析処理部３８は、電解液６の液高ｈ７の基準液高に対する乖離率に応じて、延長する含浸時間を決定し、これをユーザおよび注液装置２０に通知してもよい。例えば、電解液６の液高ｈ７が、基準液高から１０％乖離しているとき、標準含浸時間を２０％延長するというように、乖離率を、含浸ステップの追加または次工程への移行時間の調整の参考として用いても良い。
【０２１１】
その場合、測定した液高の基準液高に対する乖離率と含浸延長時間との関係、つまり延長時間を乖離率からどのように求めるかのロジックは、乖離率と含浸延長時間との関係が一意に決定し得るとは限らないため、予め実験等に基づいて決めておく方が望ましい。
【０２１２】
電解液６の液高ｈ７が基準液高から乖離しない場合には、解析処理部３８は、電解液６の積層体２への浸透に問題はないと判定する。
【０２１３】
解析処理部３８は、また、重量検査の結果に基づいて、外装体３内の電解液６の液量を測定することができ、電解液６の注液がさらに必要であるか否かの判定も行う。
【０２１４】
さらに、解析処理部３８は、重量検査および液高検査の測定結果に対する判定に基づいて、電池１０に対する次の作業を決定する。
【０２１５】
検査装置３０は、各検査の検査結果、解析処理部３８における検査結果に対する判定内容、および判定に基づいて決定される次作業の内容を、表示部３９および工程制御装置４０に通知する。
【０２１６】
ここで、上記のように、解析処理部３８における検査結果に対する判定内容、および判定に基づいて決定される次作業の内容は、工程制御装置４０を介して、注液装置２０の表示・操作部２４に通知されてもよい。さらに、注液装置２０の表示・操作部２４は、上記の通知内容を表示し、上記通知内容に基づいて、注液装置２０の他の各部の動作を制御するとしてもよい。当然、上記通知内容とは別個に、表示・操作部２４が、注液装置２０の他の各部の動作を制御することもできる。
【０２１７】
なお、詳細は後述するが、メモリ３７が格納している基準液高、注液量と基準液高との関係、測定した液高が基準液高から乖離する場合に追加含浸の要否を判定する基準、測定した液高の基準液高に対する乖離率と含浸延長時間との関係、および検査結果とそれに対応する次作業との関係について、ユーザは任意に更新することができるものとする。
【０２１８】
検査装置３０による、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かの判定の結果の利用には、様々な形態が可能である。
【０２１９】
例えば、ユーザである電池１０の製造工程に携わる作業員が、表示部３９に表示される次作業の指示に基づいて、電池１０の製造を行ってもよいし、注液装置２０が、検査装置３０から通知される次作業の内容に基づいて、自動的に次作業を行ってもよい。さらに、上記作業員の作業は、注液装置２０の表示・操作部２４に表示される次作業の指示に基づいていてもよい。
【０２２０】
また、工程制御装置４０の搬送部４１は、電池１０の搬入出及び工程間の搬送を行う。工程制御装置４０は、さらに、圧力制御部４２および注液制御部４３を介して、注液装置２０の減圧ポンプ２２、および注液ポンプ２３を制御する。工程制御装置４０は、上記の動作を、検査装置３０による、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かの判定の結果に基づいて、自動的に行うことも可能である。
【０２２１】
ここで、上記のように、注液装置２０を、注液作業を行うための注液専用装置と、含浸作業を行うための含浸専用装置とに分けている場合には、工程制御装置４０の動作は下記のようなものであってもよい。すなわち、工程制御装置４０は、注液専用装置の減圧ポンプ２２および注液ポンプ２３を、注液専用装置の注液制御部４３を介して操作し、含浸専用装置の減圧ポンプ２２を、含浸専用装置の圧力制御部４２を介して操作する構成であってもよい。上記のように、注液専用装置は、処理チャンバー２１と、減圧ポンプ２２と、注液ポンプ２３と、注液制御部４３と、表示・操作部２４とを含み、含浸専用装置は、処理チャンバー２１と、減圧ポンプ２２と、圧力制御部４２と、表示・操作部２４とを含む。
【０２２２】
なお、解析処理部３８が行う、重量検査および液高検査の検査結果に対する判定と、判定に基づく次作業の決定とについて、その詳細は以下で説明する。
【０２２３】
（検査結果と次作業の選択）
解析処理部３８は、外装体３内の電解液６の液量を重量検査の結果に基づいて判定し、電解液６の積層体２への浸透度を、超音波３１を用いた電解液６の液高検査の結果と基準液高との比較に基づいて判定する。
【０２２４】
電解液６の積層体２への浸透に問題が生じておらず、かつ必要な総量の電解液６が外装体３内に注液済みであると判定すると、解析処理部３８は、電池１０に対する次作業として、例えば、化成充電を選択し、この選択結果を表示部３９および化成充電装置または工程制御装置４０に通知する。ユーザは、表示部３９が次作業として化成充電を表示しているのを確認した場合には、電池１０に対して化成充電を行う。なお、上記ユーザによる電池１０に対する化成充電は、注液装置２０の表示・操作部２４に表示される次作業の指示に基づいていてもよい。つまり、ユーザは、表示・操作部２４の表示内容によって、次作業を確認してもよいし、表示部３９の表示内容によって、次作業を確認してもよい。
【０２２５】
ただし、ユーザが次作業を表示・操作部２４または表示部３９で確認して、次作業である電池１０への化成充電を行うことは必須ではなく、例えば、化成充電装置が、検査装置３０からの上記次作業の指示に基づいて、自動的に電池１０に対して化成充電を行ってもよい。
【０２２６】
また、ユーザが次作業を確認しなくとも、工程制御装置４０からの次工程の指示に基づいて、化成充電装置は動作することができるとしてもよい。その場合さらに、工程制御装置４０による次工程の指示は、検査装置３０による、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かの判定の結果に基づいてもよい。つまり、検査装置３０による検査結果に応じて自動的に、工程制御装置４０が、次工程として化成充電を決定し、化成充電装置に次工程として化成充電を行うよう指示し、化成充電装置は、工程制御装置４０からの次工程の指示に従って、電池１０に対し自動的に化成充電を行ってもよい。なお、当然、搬送部４１が、検査装置３０による検査結果に応じて自動的に、電池１０の搬入出及び工程間の搬送を行うとしてもよい。
【０２２７】
一方、電解液６の積層体２への浸透に問題はないが、外装体３内の電解液６が未だ必要量に満たないと判定すると、解析処理部３８は、電池１０に対する次作業として、例えば、注液を選択し、この選択結果を表示部３９および注液装置２０または工程制御装置４０に通知する。
【０２２８】
ユーザは、表示・操作部２４または表示部３９が次作業として注液を表示しているのを確認し、注液装置２０は、検査装置から通知される注液指示に基づいて、電池１０への電解液６の注液を実行する。
【０２２９】
ただし、ユーザが次作業を表示・操作部２４または表示部３９で確認して、次作業を自ら行うことが必須ではないのは、上記と同様である。例えば、注液装置２０が、検査装置３０からの上記次作業の指示に基づいて、自動的に電池１０に対して注液を行ってもよい。
【０２３０】
また、工程制御装置４０からの次工程の指示に基づいて、注液装置２０は動作することができるとし、さらに、工程制御装置４０による次工程の指示は、検査装置３０による、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かの判定の結果に基づくとしてもよい。つまり、検査装置３０による検査結果に応じて自動的に、工程制御装置４０が、次工程として注液を決定し、注液装置２０に次工程として注液を行うよう指示し、注液装置２０は、工程制御装置４０からの次工程の指示に従って自動的に注液を行ってもよい。つまり、表示・操作部２４および表示部３９での表示および操作を不要とし、注液装置２０と検査装置３０と工程制御装置４０と間の、信号だけのやり取りによって、電池１０を製造してもよい。
【０２３１】
電解液６の積層体２への浸透に問題があると判定すると、解析処理部３８は、電池１０に対する次作業として含浸を選択し、この選択結果を表示部３９および工程制御装置４０に通知する。なお、注液装置２０を、注液専用装置と含浸専用装置とに分ける場合には、解析処理部３８が、上記選択結果を、含浸専用装置に通知するとしてもよい。
【０２３２】
ユーザは、表示・操作部２４または表示部３９が次作業として含浸を表示しているのを確認し、注液装置２０または含浸専用装置は、検査装置から通知される含浸指示に基づいて、含浸の延長または追加を実行する。
【０２３３】
ただし、上記のように、ユーザが不良の状態を確認しなくとも、工程制御装置４０からの次工程の指示に基づいて、注液装置２０または含浸専用装置が動作するようにしてもよい。その場合さらに、工程制御装置４０による次工程の指示は、検査装置３０による、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かの判定の結果に基づくものであってもよい。つまり、検査装置３０による検査結果に応じて自動的に、工程制御装置４０が、次工程を決定し、注液装置２０または含浸専用装置に次工程を指示し、注液装置２０または含浸専用装置は、工程制御装置４０からの次工程の指示に従って動作してもよい。つまり、表示・操作部２４および表示部３９での表示および操作を不要とし、注液装置２０または含浸専用装置と、検査装置３０と、工程制御装置４０との間の、信号だけのやり取りによって、電池１０を製造してもよい。なお、注液装置２０を、注液専用装置と含浸専用装置とに分ける場合には、注液専用装置と、含浸専用装置と、検査装置３０と、工程制御装置４０との間の、信号だけのやり取りによって、電池１０を製造してもよい。
【０２３４】
なお、解析処理部３８の行う、追加含浸の要否の決定、および含浸延長時間の決定については、既に説明してあるので、ここで繰り返すことはしない。また、表示・操作部２４および表示部３９における表示内容について、詳細は後述する。
【０２３５】
さて、注液装置２０と検査装置３０とを含む、本実施形態に係る電池製造装置の動作について、図４および図５を用いて、以下に整理しておく。
【０２３６】
なお、図４については既に説明してあるため、主に図５を参照しつつ、超音波３１を用いた電解液６の液高検査に至るまでの流れと、その後、液高検査の検査結果に応じて次作業を選択するという流れの概要を説明する。
【０２３７】
まず、ステップ１（以下、Ｓ１のように略記する）で、注液装置２０が、積層体２を収容した外装体３内に電解液６を注液する（注液ステップ）。
【０２３８】
次に、Ｓ２では、外装体３内に注液した電解液６が、積層体２へと浸透するよう、注液装置２０または含浸専用装置は、外装体３に対し含浸作業を行う（含浸ステップ）。
【０２３９】
次に、Ｓ３では、検査装置３０が、超音波３１を用いて、外装体３内での電解液６の液高ｈ７を測定する（液高測定ステップ）。そして、測定した液高ｈ７が基準液高から乖離する場合（Ｓ３でＹｅｓ）、検査装置３０は、電解液６の積層体２への浸透が順調に進んでいないと判定し、追加の含浸作業を、注液装置２０または含浸専用装置に指示する。注液装置２０または含浸専用装置は、検査装置３０からの上記指示に基づいて、電池１０への含浸作業を再度実施する。
【０２４０】
一方、超音波３１を用いて測定した液高ｈ７が、基準液高から乖離していない場合（Ｓ３でＮｏ）、検査装置３０は、電解液６の積層体２への浸透は順調に進んでいると判定する。そして、外装体３内に注液されている電解液の総量を確認する。
【０２４１】
ここで、本実施形態においては、１回あたり３００ｍＬの電解液６を、３回、外装体３内に注液し、つまり計９００ｍＬの電解液６を外装体３内に注液する。
【０２４２】
そこで、外装体３内に注液されている電解液の総量を確認するため、検査装置３０は、これまでに何回の注液が行われているかを確認し、既に最後の注液が、つまり３回目の注液が行われているのを確認した場合（Ｓ４でＹｅｓ）、図４の化成充電以後の作業を行うよう、化成充電装置または工程制御装置４０に指示する。ユーザと化成充電装置または工程制御装置４０とは、検査装置３０からの上記指示に基づいて、電池１０に化成充電を行った後、検査工程を含め、ガス抜き工程を行い、注液口５を封口する（Ｓ５）。
【０２４３】
一方、未だ最後の注液が、つまり３回目の注液が行われていないのを確認した場合（Ｓ４でＮｏ）、検査装置３０は、次の回の注液を行うよう、注液装置２０または工程制御装置４０に指示する。注液装置２０は、検査装置３０からの上記指示に基づいて、電解液６を外装体３内に注液する。なお、上記のように、検査装置３０が、次の回の注液を行うよう、注液専用装置に指示し、注液専用装置が、当該指示に基づいて、電解液６を外装体３内に注液するとしてもよい。
【０２４４】
ここで、上記のように、超音波３１を用いて測定した液高ｈ７が基準液高から乖離し（Ｓ３でＹｅｓ）、検査装置３０が注液装置２０または含浸専用装置に再度の含浸作業を行うよう指示する場合、検査装置３０は、基準液高と比べた実際の電解液６の液高ｈ７の乖離率に応じて、再度実施する含浸の含浸時間を、注液装置２０または含浸専用装置に指示してもよい。
【０２４５】
例えば、基準液高が１０ｃｍ、標準含浸時間が５分の場合に、実際に測定した液高ｈ７が８ｃｍであった時、含浸時間を通常の含浸時間よりも、基準液高に対する実際の液高ｈ７の乖離分、つまり２割分追加し、５分の２割分、つまり１分間、含浸時間を追加してもよい。以上のように、乖離率を、含浸ステップの追加または次工程への移行時間の調整の参考として用いても良い。
【０２４６】
そして、延長時間経過後、検査装置３０は、再度、液高検査を行い、さらに含浸ステップを追加するか否かを決定する。
【０２４７】
ここで、電池１０に対する注液および含浸作業について、以下に整理しておく。
【０２４８】
まず、予め積層体２が収められ、封口体４が溶接された外装体３に対して減圧ポンプ２２を用いて外装体３内を減圧状態にする。このとき、外装体３内のみを減圧しても良いし、電池１０を処理チャンバー２１にセットした状態で処理チャンバー２１全体を減圧状態にしても良い。
【０２４９】
次に、封口体４に具備している注液口５から注液ポンプ２３により、電解液６を外装体３内に注液する。注液方法は外装体３内の減圧と大気圧の差圧を利用しても良いし、シリンジポンプなどの機械的な送液手段を用いても良い。
【０２５０】
ここで、外装体３に所定量の液を一度に送液すると、積層体２への電解液６の浸透が間に合わず、注液口５などの外装体３の開放部から電解液６が溢れる恐れがあるため、必要に応じて液量を小分けにして注液した後、そのまま大気開放や加圧操作などの圧力差を用いた含浸を続けて行うことによって１回分の所定液量を注液する。
【０２５１】
その後、含浸作業を行う。含浸作業は、所定液量の電解液６が注液された外装体３を、処理チャンバー２１内に静置した後、処理チャンバー２１全体を減圧下に保持し、所定の時間経過後に大気圧に戻す操作を基本操作とする。積層体２内の空隙に残された気体が減圧下で体積膨張して集合し、大気圧に戻す操作の際に気液交換することで電解液６が積層体２の空隙に浸み込んでいく。なお、大気圧下であっても気液交換は進行するため、上記の基本操作を行わずに、所定の時間間隔を空けて、次工程である検査工程に進んだ場合も含浸工程に該当する。
【０２５２】
含浸速度は使用する正極板２ａ、負極板２ｂ、セパレータ２ｃ、および電解液６などの材料の基礎物性や組合せ、および電池１０の作製条件などによって異なるため、基本操作の回数および減圧度などの諸条件は適宜調整することが好ましい。
【０２５３】
なお、図６では注液工程で用いる減圧ポンプ２２と注液ポンプ２３とが同じ処理チャンバー２１に接続されて示されているが、注液工程と含浸工程とで異なる処理チャンバーを用いても良い。さらに、上記のように、処理チャンバーだけでなく、注液工程と含浸工程とを別々の装置で実施してもよく、例えば、注液装置２０から独立した、含浸工程のための専用の含浸専用装置を用いてもよい。
【０２５４】
また、説明の便宜のため、注液装置２０と検査装置３０とは別々のものとして図示しているが、一体のものであってもよく、さらに、注液、含浸、検査が１つのライン上でそれぞれ、注液装置２０および検査装置３０に該当する別々の機械で実施されてもよい。
【０２５５】
さらに、図６において工程制御装置４０として示すように、注液および含浸を検査結果に従って制御する装置を用いて、電池１０の製造工程を実現してもよい。工程制御装置４０において、搬送部４１は、電池１０の搬入出及び工程間の搬送を行うものであり、圧力制御部４２および注液制御部４３は、それぞれ、減圧ポンプ２２および注液ポンプ２３を制御するものである。なお、工程制御装置４０の各動作部、すなわち、搬送部４１、圧力制御部４２、および注液制御部４３は、検査装置３０による検査の結果等に基づいて、自動的に動作するようにしてもよい。つまり、検査装置３０による検査の結果等に基づいて、搬送部４１が自動的に電池１０の搬入出及び工程間の搬送を行い、圧力制御部４２および注液制御部４３は、それぞれ、自動的に減圧ポンプ２２および注液ポンプ２３を制御するようにしてもよい。
【０２５６】
なお、検査制御・操作部３１は、超音波発振子３２が超音波を電池１０に入射させるように音源発生機３４に指示を与えたり、超音波発振子３２および超音波受信子３３をスキャン範囲で移動させるための方向と移動量を指示したり、自動検査の動作開始信号を入力したり、表示部の表示画面の切り替え指示をしたりして、検査装置３０の上記動作を制御および操作するものである。
【０２５７】
なお、電池１０に対してスキャンを行い、未含浸部面積の算出および液高を測定するための、超音波発振子３２および超音波受信子３３の位置を移動させる駆動部は図示していないが、電池１０の積層体２の積層方向に垂直な面上に対して、目的の範囲を目的の分解能でスキャンできれば良く、超音波発振子３２および超音波受信子３３を移動させる構成（実施例１〜５に相当）であっても良いし、電池１０を移動させる構成（実施例６に相当）であっても良いし、超音波発振子３２および超音波受信子３３と電池１０をそれぞれ移動させる構成であっても良い。
【０２５８】
（表示内容）
図７は、検査装置３０の表示部３９が表示する、液高検査等の結果を示している。なお、上記のように、下記の表示内容を注液装置２０の表示・操作部２４が表示してもよい。
【０２５９】
また、図８は、図７の左側下段に示されている、超音波３１による外装体３内のスキャン範囲検査結果と、検査対象である電池１０内の実際の様子とを対比させて示す図である。図８において、左側に示しているのが、図７の左側に示したスキャン範囲検査結果であり、右側に示したのが、スキャン範囲検査結果に対応する、電池１０内の実際の様子である。
【０２６０】
さらに、図１７は、実際に１回目から３回目までの注液および含浸作業を実施した後のそれぞれについて、図７の左下段に示す液高表示部分の表示内容と判定結果とを示す図である。
【０２６１】
図７に示すように、表示部３９のヘッダー部には、表示する電池１０の識別番号、および検査を行った日時分秒が明示されている。具体的には、電池番号が１２３ＡＢＣ４５６の電池について、検査日時が２０１２年３月２日１５：２２：１０であることが表示されている。
【０２６２】
表示部３９の左側上段には、現時点で２回目の注液が済んでおり、現在までに注液した電解液６の総注液量は６００ｍＬであり、総電解液重量７２０．１ｇであり、外装体３および積層体２を含む電池１０の全体の総重量は現時点で３０２０．４ｇであることが表示されている。
【０２６３】
また、表示部３９の左側下段には、ヘッダー部に表示されている電池１０について、超音波３１によって検知した未含浸部８の位置および大きさが表示されている。また図からも分かるように、表示部３９は、超音波３１が検出した複数の未含浸部８ａおよび８ｂを区別して表示することができる。
【０２６４】
表示部３９の右側には、超音波３１によって検出した、電解液６と気体との気液境界の高さについて、その最高値（最高液高）として７１．６ｍｍが、最低値（最低液高）として６３．４ｍｍが示されている。また、本実施形態に係る電池１０の製造において、総注液量が６００ｍＬである場合の、外装体３内の電解液６の液高の基準値が６６．６ｍｍであること、当該基準値に比べて、検知した最低液高６３．４ｍｍは３．２ｍｍ低いことが表示されている。さらに、最低液高の基準液高に対する乖離率、つまり液高不足率は、４．８％であり、追加含浸要否は「要」と、判定（電解液の積層体への浸透に問題が発生しているか否かの判定）は「ＮＧ」と、次工程は「追加含浸」と表示されている。
【０２６５】
従って、本実施形態に係る電池製造装置の、つまり検査装置３０のユーザである、電池１０の製造工程に携わる作業員は、表示部３９の右側に表示される「最低液高と基準液高との差」から、表示部３９が表示している電池１０における電解液６の含浸が、標準的な場合と比べ、順調に進んでいるか否かを容易に把握することができる。
【０２６６】
また、電池１０の製造工程に携わる作業員は、表示部３９の右側に表示される「追加含浸要否」と「判定」と「次工程」の少なくとも１つから、容易に、自分が次になすべき作業を把握することができる。
【０２６７】
表示部３９は、表示内容を切り替えることによって、ＮＧ判定された電池の一覧画面を表示することもでき、図９は、表示部３９が表示するＮＧ判定電池一覧の例を示している。
【０２６８】
表示部３９は、さらに、シグナルランプを点滅させたり、警告音を発したりすることによって、電池１０の製造工程に携わる作業員に、追加含浸累積限度回数や注液工程仕掛かり限度時間を超えた電池が存在することを通知する機能も備えており、「追加含浸対象電池一覧」の画面の「エラー確認チェック」欄をチェックすることで、当該点滅および警告音を停止させることができる。
【０２６９】
従って、本発明に係る電池製造装置によって、電池１０の製造工程に携わる作業員は、表示部３９を見てエラーとなっている電池を取り除くだけで良い。さらに、本発明に係る電池製造装置は、電池製造ラインの人数を削減すると共に、製造ラインに持ちこむ人体から発生する水分量を低減させることができる。
【０２７０】
なお、図示してはいないが、表示部３９は、基準液高、追加含浸要否の判定基準、判定（電解液の積層体への浸透に問題が発生しているか否かの判定）と、次工程等について、メンテナンス画面において、ユーザがその値を任意に変更することが可能である。
【０２７１】
例えば、計測した最低液高が基準液高よりも４．０％以上乖離する場合には、追加含浸を「要」と判定するという追加含浸要否の判定基準を、計測した最低液高が基準液高よりも５.０％以上乖離する場合には、「要」と判定するように変更することができる。
【０２７２】
従って、電池１０のサイズ、電解液６の注液回数、注液量、および実際の作業の経験則等に基づくカスタマイズを可能とすることによって、ユーザによる柔軟な運用を担保することができる。
【０２７３】
なお、再度確認しておけば、上記の表示内容は表示部３９が表示するものとして説明を行ったが、上記の表示内容を注液装置２０の表示・操作部２４が表示してもよい。
【０２７４】
（超音波の波長）
超音波３１は、その波長および振幅よりも大きな径を有する未含浸部で主に反射する。
【０２７５】
本発明にあっては、超音波３１によって、投影面積の小さな未含浸部も、つまり面積の小さな気液境界も、検出することができるが、液高判定には用いないのが好ましい。面積の小さな気液境界まで検出するためには、超音波３１の周波数を小さくして感度を高くする必要がある。なお、周波数が小さいと進行距離あたりのエネルギー減衰が大きくなるため、分厚い対象物などの場合に周波数を大きくするのが一般的である。
【０２７６】
（超音波検査装置の変形例）
上記のように、本実施形態は、超音波３１を用いて、積層体２の積層面全体にわたる複数ポイントについて、電解液６の気液境界の高さを検知するものである。気液境界は、電解液６と未含浸部８との境界、および電解液６と電解液６の上部に溜まった気体との境界を含む。そして、この気液境界の高さが、特に大きな未含浸部８ａの高さが、基準液高よりも低い場合には、電解液６の積層体２への浸透に問題があると判定する。
【０２７７】
これまでに述べてきた検査装置３０にあっては、図３に示すような、積層体２の積層方向が水平方向であって、積層体２の積層面に垂直な封口体４に注液口５が設けられている電池１０について、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１つの面に沿って、ほぼ並置させた超音波発振子３２と超音波受信子３３とを、鉛直下側から鉛直上側へと移動させるものであった。
【０２７８】
しかし、本発明においては、積層体２の積層面全体にわたって、電解液６の気液境界の高さを検知することができればよいのであって、本発明に係る検査装置の構成は、上記の構成に限られるものではなく、以下に、図１０、図１２、図２０を参照しつつ、本発明に係る検査装置の構成について、上記で述べたもの以外の構成の具体例を挙げる。
【０２７９】
（鉛直方向移動型−発振受信対向）
図１０は、本発明に係る電池製造方法における電解液の液高検査で用いる超音波発振子３２および超音波受信子３３の配置について、別の変形例を示す図である。
【０２８０】
これまでに説明してきた超音波受信子３３は、入射超音波３１ａの入射方向のほぼ真逆側に反射した反射超音波３１ｂを受信することによって、電解液６の気液境界の高さを計測するものであった。
【０２８１】
しかし、超音波発振子３２と超音波受信子３３とを、電池１０を介して水平方向に対向するように設置し、超音波発振子３２が電池１０内に入射させた超音波３１に対し、超音波受信子３３が含浸部と比較して微弱な反射超音波３１ｂを受信した場合に、電解液６の気液境界が存在すると判定してもよい。
【０２８２】
図１０は、図３に示すような、積層体２の積層方向がＸ方向、つまり水平方向である電池１０について、電解液６の積層体２への浸透に問題がないかを判定するための、１組の超音波発振子３２および超音波受信子３３の設置位置、および超音波３１の入射方向を示す図である。
【０２８３】
図１０において、超音波発振子３２と超音波受信子３３とは、電池１０を介して水平方向に対向するように設置され、外装体３内の気液境界の高さを測定している。また、超音波発振子３２および超音波受信子３３は、外装体３の、積層体２の積層面に平行な２つの面に沿って、電池１０を介して水平方向に対向しながら、鉛直下方向から鉛直上方向に移動する。
【０２８４】
超音波３１が未含浸部８で反射し、超音波受信子３３が含浸部と比較して微弱な超音波３１を受信した最初の時点での、超音波発振子３２および超音波受信子３３の、電池１０の鉛直下面からの高さを、未含浸部８の高さ、つまり外装体３内の電解液６の液高ｈ７とする。
【０２８５】
（鉛直方向固定型）
図２０は、本発明に係る電池製造方法における電解液の液高検査で用いる超音波発振子３２および超音波受信子３３の配置について、他の変形例を示す図である。
【０２８６】
これまでに説明してきた検査装置３０にあっては、積層体２の積層方向が水平方向であって、積層体２の積層面に垂直な封口体４に注液口５が設けられている電池１０について、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１つの面に沿って、超音波発振子３２と超音波受信子３３とが、鉛直下側から鉛直上側へと移動するものであった。
【０２８７】
しかし、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１つの面に対して高さを固定して、超音波発振子３２および超音波受信子３３を配置する構成であっても、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているか否かを判定することもできる。
【０２８８】
つまり、超音波発振子３２および超音波受信子３３を、１ｓｔ〜３ｒｄ注液、含浸、検査後の基準液高に該当する高さに、セル輸送ラインに沿って、３か所の位置に設置してもよい。より詳細には、例えば、図２０に示すように、１回目の注液および含浸後の基準液高に該当する高さに、超音波発振子３２および超音波受信子３３を固定して配置しておく。そして、１回目の注液および含浸後の電池１０を、超音波３１が積層体２の積層面に垂直に入射するようにしながら、超音波発振子３２および超音波受信子３３の前を通過させるのである。
【０２８９】
高さを固定して配置した超音波発振子３２および超音波受信子３３について、超音波３１によって測定した、積層体２の基準液高に該当する高さの液高が、基準液高と乖離している場合、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生していると判定することができる。
【０２９０】
また、超音波発振子３２および超音波受信子３３によって液高を検知できなかったポイントがある場合にも、浸透に問題が発生していると判定することができる。この場合、浸透に問題が発生していることによって、電解液６と未含浸部８との気液境界の高さが基準液高よりも極端に低くなっていることを検知したと考えることができるからである。
【０２９１】
同様に、２回目の注液および含浸後の基準液高に該当する高さに固定して配置しておいた超音波発振子３２および超音波受信子３３の前を、超音波３１が積層体２の積層面に垂直に入射するようにしながら、２回目の注液および含浸後の電池１０を移動させることで、２回目の注液および含浸後の電池１０について、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生していないかを判定する。３回目の注液および含浸後の電池１０についても、同様に検査する。
【０２９２】
つまり、１〜３回目の、それぞれの回における注液および含浸後の基準液高に該当する高さに固定して、超音波発振子３２および超音波受信子３３を配置し、各回の注液および含浸後の電池１０の液高を検知することにより、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生していないかを判定することができる。
【０２９３】
（水平方向移動型）
図１１は、本発明に係る電池製造方法で製造する電池の別の変形例を示す分解斜視図であり、図１１には、積層体２の積層方向が鉛直方向であり、注液口５が設けられている封口体４が積層体２の積層面に平行である電池１０が示されている。
【０２９４】
図１２は、１組の超音波発振子３２および超音波受信子３３が、図１１に示す電池１０の鉛直下側面に沿って、水平移動するタイプの、超音波発振子３２と超音波受信子３３との配置である。
【０２９５】
図１１に示すような、積層体２の積層方向が鉛直方向である電池１０については、超音波発振子３２と超音波受信子３３とを、図１２に示すように、積層体２の積層面に平行な、外装体３の１面、つまり、外装体３の鉛直下側面に沿って配置し、超音波発振子３２と超音波受信子３３とが、積層体２の積層面と平行に、つまりＸ方向とＹ方向とに移動して、積層体２の積層面の全体にわたって、電解液６と未含浸部８との気液境界の高さを検知する。
【０２９６】
つまり、図１１に示すような、積層体２の積層方向が鉛直方向である電池１０について、電池１０の鉛直下側面に沿って、電池１０の鉛直下側面の全体にわたって、電池１０の内部に向けて鉛直上向きに超音波３１を入射させることにより、超音波３１は、積層体２および電解液６より密度の小さい、電解液６の上部に溜まった気体および未含浸部８ａおよび８ｂでほぼ全反射し、ほぼ鉛直下方向に、つまり入射したのと同じ側に戻る。
【０２９７】
従って、入射時刻と反射時刻との差または音圧の減衰度合いによって、電池１０の鉛直下側面から、電解液と電解液の上部に溜まった気体および積層体中の未含浸部８との気液境界までの距離を求めることができる。
【０２９８】
なお、特に、超音波３１を、積層体２の積層面に垂直に入射させることにより、反射する超音波３１は、ほぼ入射位置に戻るように、反射する。
【０２９９】
上記のように、超音波３１が反射する気液境界には、電解液６と電解液６の上部に溜まっている気体との境界、および電解液６と積層体２内に発生した未含浸部８との境界とがある。つまり、図１２に示すように、超音波３１は、電解液６と、電解液６の上部に溜まった気体との境界で反射するだけでなく、未含浸部８によっても反射する。
【０３００】
超音波３１を外装体３の鉛直下側面から鉛直上方向に入射させることで、超音波３１の反射は、未含浸部８の下面で発生する。従って、電解液６の上部に溜まった気体までの高さｈ７ｃは、未含浸部８ａおよび８ｂまでの高さであるｈ７ａおよびｈ７ｂよりも高くなる。
【０３０１】
上記のように、本発明は、積層体２の積層面に平行な面の全体にわたって電解液６の気液境界の高さを検知し、最も気液境界の高さが低いポイントについて、そのポイントに未含浸部が発生している、またはそのポイントは特に電解液６の積層体２への浸透が進んでいないポイントであると判定する。そして、そのポイントにおける電解液６の気液境界の高さが、基準液高よりも低い場合には、電解液６の積層体２への浸透に問題が生じていると判定する。
【０３０２】
ただし、気液境界の高さが低いポイントが複数隣接して存在したとしても、そのポイント群を含む投影面積が小さい場合、そのポイント群は、小さな未含浸部、つまり、電解液６の積層体２への浸透が進んでいない小さな領域に該当するものであり、電解液６の積層体２への浸透に対する影響は小さいため、これを液高判定から除外することができる。
【０３０３】
ここで、積層体２の積層面の全体にわたる複数のポイントについて、電解液６の気液境界の高さを計測し、当該計測した複数の気液境界の高さのうち、近接する複数のポイントについてほぼ等しい気液境界の高さが計測され、かつ当該複数のポイントを含む投影面積が規定値（例えば、１ｃｍ２）以下である場合、当該複数ポイントにおける気液境界の高さを小さな未含浸部の高さと判定することができる。
【０３０４】
つまり、本発明においては、未含浸部８ａおよび８ｂの位置および投影面積について、超音波３１によって検知するが、これは例えば、気液境界の高さがほぼ等しい、隣接する複数のポイントを含む投影面積を算出することによって、未含浸部８ａおよび８ｂの投影面積を求める。
【０３０５】
ここで、未含浸部の投影面積が、規定面積、例えば１ｃｍ２以下である場合、当該面積を有する未含浸部は、電解液６の積層体２への浸透に対する影響の小さな未含浸部であると判断し、当該未含浸部の存在は、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生しているかの判定に際しては除外することができる。
【０３０６】
一方、規定面積以上の投影面積を有する未含浸部は、電解液６の積層体２への浸透の妨げとなるものであるから、このような規定面積以上の投影面積を有する未含浸部を検知することによって、電解液６の積層体２への浸透に問題が発生していると判定する。
【０３０７】
以上に説明したように、超音波３１を用いて外装体３内の電解液６の液高ｈ７、つまり小さな未含浸部の発生位置を除くすべてのポイントのうち、電解液６の気液境界の高さが最も低いポイントにおける気液境界の高さを検知することによって、電池１０の製造途中において、電解液６が積層体２に問題なく浸透しているか、を高い精度で確認することができる。
【０３０８】
また、超音波３１による上記液高検査に、従来から行われていた、電池１０内へ注液した電解液６の重量検査等を組み合わせることによって、十分な量の電解液６が外装体３内に注液され、積層体２内に浸透しているか、を高い精度で確認し、電池１０を製造することが可能となる。
【０３０９】
（接触型および非接触型）
上記のように、本発明において、超音波発振子３２および超音波受信子３３は非接触型であることが望ましい。本発明は、超音波３１によって、積層体２の積層面全体にわたって、電解液６と未含浸部８との気液境界の高さを検知するものである。ここで、超音波発振子３２および超音波受信子３３と、電池１０との少なくとも一方が移動する場合、超音波発振子３２と超音波受信子３３とが非接触型であることによって、電池１０の外装体３との摩擦や水分の持ち込みおよび接触媒質の拭き取り等を考慮する必要はない。ただし、超音波発振子３２と超音波受信子３３とが接触型であっても、超音波発振子３２と超音波受信子３３とが接触する外装体３の面に、グリセリンペースト等を接触媒質として用いることにより、問題なく、超音波３１による検査を実施することもできる。なお、超音波発振子３２と超音波受信子３３とが接触する外装体３の面は、積層体２の積層面に平行である。
【０３１０】
（電池の変形例）
図３に示した電池１０は、外装体３の、積層体２の積層面に垂直な面の上側に注液口５が設けられたタイプの電池であったが、本発明に係る電池製造方法が製造する電池の構造は、これに限られるものではない。
【０３１１】
図１１、および図１３〜１６を参照しつつ、以下に、本発明に係る電池製造方法が製造する電池１０の構造の具体例を挙げる。
【０３１２】
図１１は、本発明に係る電池製造方法で製造する電池の別の変形例を示す分解斜視図であり、図１１には、積層体２の積層方向が鉛直方向であり、注液口５が設けられている封口体４が積層体２の積層面に平行である電池１０が示されている。
【０３１３】
また、図１３〜図１６に示すように、電池１０における発電素子としての積層体２は、正極板２ａと負極板２ｂとがセパレータ２ｃを介して対向する積層構造のものだけでなく、巻回扁平タイプの積層体であってもよい。
【０３１４】
すなわち、セパレータ２ｃを介して対向する正極板２ａと負極板２ｂとが巻回してなる積層体２と電解液６とが外装体３内に収納されているタイプの電池１０も、本発明に係る電池製造方法によって製造される電池である。
【０３１５】
なお、巻回タイプの積層体について、積層体の曲率のある部位に関しては超音波エコーの解析が複雑となり、正確な判定が困難であることを、本願発明者は実験によって確認している。
【０３１６】
従って、巻回タイプの積層体を用いる場合には、積層体の平坦部における電解液６の気液境界の高さのみを判定に用いる方が好ましい。
【０３１７】
図１３で示している電池１０と、図１４で示している電池１０とでは、巻回の方向が、積層面、すなわち正極と負極の主対向面の短手方向であるか、長手方向であるかという違いがある。
【０３１８】
また、図１５で示している電池１０は、図１３で示している電池１０と、注液口５の設置位置が異なる。図１５の電池１０においては、注液口５は、積層体２の積層面に対し垂直な面の上側に設けられているのに対し、図１３の電池では積層面に平行な面の上側に注液口５が設けられている。
【０３１９】
同様に、図１６で示している電池１０は、図１４で示している電池１０と、注液口５の設置位置が異なる。図１６の電池１０においては、注液口５は、積層面に対し垂直な面の上側に設けられているのに対し、図１４の電池では積層面に平行な面の上側に注液口５が設けられている。
【０３２０】
（本発明に係る電池製造方法の検査精度に係る実験）
図１８は、本発明に係る電池製造方法が採用する電池検査方法と、従来の電池検査方法との検査精度実験の条件を示す、表形式の図である。
【０３２１】
また、図１９は、本発明に係る電池製造方法が採用する電池検査方法と、従来の電池検査方法との検査精度実験の実験結果を示す、表形式の図である。
【０３２２】
なお、本実験において、実施例１〜６は本発明に係る電池製造方法における電池検査方法を指しており、比較例１〜３は、従来の電池検査方法を示している。なお、比較例では液高検査を実施しているが、得られた判定結果に基づく追加含浸は実施しなかった。これは、「良否判定は、従来検査に基づいた良品のみ充放電試験に用いられた」という点からの判断であり、検査精度に関して、従来の検査方法の良品（合格品）と、本発明の液高検査に基づく良品（合格品）との比較については後述する。
【０３２３】
図１８において、「設置向き―平置き」とは、図１１に示すような、積層体２の積層方向が鉛直方向である電池１０を用いたことを示しており、一方、「設置向き―縦置き」とは、図３に示すような、積層体２の積層方向が水平方向である電池１０を用いたことを示している。
【０３２４】
なお、本発明において、超音波３１は積層体２の積層面に垂直に入射させるため、実施例３〜６、比較例３の「設置向き―縦置き」型の電池にあっては、超音波３１は、外装体３の、積層体２の積層面に平行な１面から、水平方向に、電池１０内に入射させている。また、超音波の入射方向を規定していない従来技術に相当する比較例２では「設置向き―縦置き」であっても、超音波３１を、電池１０の鉛直上側方向から、電池１０内に入射している。一方、実施例１〜２の「設置向き―平置き」型の電池にあっては、超音波３１は、電池１０の鉛直下側方向から、電池１０内に入射させ、従来技術に相当する比較例１では、超音波３１を、電池１０の鉛直上側方向から、電池１０内に入射している。
【０３２５】
図１８の「電極投影面積」とは、積層体の正極の塗工部の投影面積を指す。
【０３２６】
また、図１８の「発振器位置」および「受信器位置」において、「底」とは、電池１０の鉛直下側面から電池１０内に超音波３１を入射または受信させることを、「天面」とは、電池１０の鉛直上側面から超音波３１を入射または受信させることを指す。
【０３２７】
また、「同一側／挟み」とは、超音波発振子３２と超音波受信子３３とを電池１０の同じ面に設置するか、または、電池１０を介して超音波発振子３２と超音波受信子３３とが対向するように設置するかの区別を示している。
【０３２８】
さらに、「接触／非接触」の区別は、超音波発振子３２と超音波受信子３３とを外装体３に接触させているか否かの区別を指している。
【０３２９】
「スキャン方法」は、超音波による検知を行う面および位置を指す。実施例６の「Ｚ固定」とは、図２０を用いて既に説明したように、１回目〜３回目の注液、含浸後の基準液高に該当する高さに固定して超音波発振子３２および超音波受信子３３を配置し、超音波３１が積層体２の積層面に垂直に入射するようにしながら、電池１０を超音波発振子３２および超音波受信子３３の前を移動させ、積層体２の基準液高に該当する高さに対応する位置における電解液６の浸透の程度を検知する。
【０３３０】
図１９に示すように、従来の電池検査方法では、電解液６の積層体２への浸透を正確に判定できなかった結果、注液口５の封口後の電池１０の中に不良品が混在するケースがあるのに対し、本発明に係る電池製造方法である実施例１〜６においては、いずれも、注液口５の封口前に、電解液６の積層体２への浸透を正確に判定することによって、封口後の電池１０に不良品が混在するケースはなかった。
【０３３１】
なお、これまでに説明した電池１０のサイズ、注液する電解液６の液量および液高等の数値は、あくまでも説明の便宜のための一例であって、これらの数値は本発明の範囲を限定するものではない。
【０３３２】
（電池モジュールおよび電池システム）
これまでに説明してきた電池製造方法によって製造された電池だけでなく、当該電池を複数組み合わせた電池モジュール、および当該電池モジュールを含む電池システムも、本発明の範疇に含まれる。
【０３３３】
ここで、電池システムとは、当該電池または電池モジュールに電力を蓄え、電力を必要とする装置の要求に応じて蓄えた電力を供給することを可能とする装置で構成される電池システムである。一般的に複数の電池で構成される電池システムの場合、バッテリーマネージメントシステム（ＢＭＳ）などで各電池の劣化具合をモニタして、劣化が発生した電池をシステムから排除してシステムの健全を保っている。また、システムから排除しない場合でも、劣化した性能の電池の特性に合わせてシステム全体の特性を下げるといった運用がなされていることがある。一方、本発明で製造された電池のようにユーザの手元に渡った後の不良発生率が低い電池を使用した電池システムの場合は、上述のようなシステム全体への悪影響が発生する可能性を低く保つことが可能となり、長期間にわたって安定した充放電容量を発揮する電池システムを得ることができる。
【０３３４】
また、本発明に係る電池製造方法は、超音波を用いて電池内に注液された電解液の液高を計測し、その計測結果から、電解液の積層体への浸透に問題が発生しているかを確認するものであって、電解液の注液方法および注液装置、含浸方法および含浸装置、電解液の液高検査以外の検査方法および検査装置については、従来から電池製造に用いられてきた方法および装置に基づく、種々の変更が可能である。
【０３３５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３３６】
本発明は、十分な量の電解液が積層体に浸透しているか確認しつつ電池を製造する方法を提供するものであるため、積層体と電解液とが封入された電池およびキャパシタの製造全般に利用することができる。
【符号の説明】
【０３３７】
２      積層体
３      外装体
６      電解液
８      未含浸部
１０      電池
３１      超音波
ｈ７      液高（気液境界の高さ）
Ｓ１      注液ステップ
Ｓ２      含浸ステップ
Ｓ３      液高測定ステップ
【図１】
2014082020.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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