(57)【要約】【課題】リザーブタンクと電槽との間のシール部材を有効に圧縮させた状態でリザーブタンク内の電解液を電槽内に注入することができる注液方法および注液装置を提供する。【解決手段】リザーブタンク２１と電槽１１との間に配したＯリング２３を圧縮してリザーブタンク２１と電槽１１との間を密閉状態で連通してリザーブタンク２１内の電解液を電槽１１内に注入する。この際、リザーブタンク２１側に設けた磁石２７，２８による磁力によりリザーブタンク２１と電槽１１とを磁気結合させた状態でリザーブタンク２１内の電解液を電槽１１内に注入する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リザーブタンクと電槽との間に配したシール部材を圧縮して前記リザーブタンクと前記電槽との間を密閉状態で連通して前記リザーブタンク内の電解液を前記電槽内に注入する注液方法において、
前記リザーブタンク側および前記電槽側の少なくとも一方に設けた磁石による磁力により前記リザーブタンクと前記電槽とを磁気結合させた状態で前記リザーブタンク内の電解液を前記電槽内に注入するようにしたことを特徴とする注液方法。
【請求項２】
前記磁石は、前記磁気結合のための磁力がオン／オフできるものであることを特徴とする請求項１に記載の注液方法。
【請求項３】
電解液を溜めるリザーブタンクと、
前記リザーブタンクに設けられ、前記リザーブタンクと注液対象の電槽との間において圧縮して前記リザーブタンクから前記電槽への電解液注入通路を密閉状態にして前記リザーブタンク内の電解液を前記電槽内に注入するためのシール部材と、
前記リザーブタンク側および前記電槽側の少なくとも一方に設けられ、磁力により前記リザーブタンクと前記電槽とを磁気結合させる磁石と、
を備えることを特徴とする注液装置。
【請求項４】
前記磁石は、前記磁気結合のための磁力がオン／オフできるものであることを特徴とする請求項３に記載の注液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注液方法および注液装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池の注液工程において電槽（缶）の小径の注液口から電解液を注入する際に、リザーブタンク方式で注液することが行われている。リザーブタンク方式では、ホースで電槽の注液口から注液するのではなく、リザーブタンクに電解液を溜めておき、リザーブタンク内の電解液を電槽の注液口から注入する。リザーブタンク方式では、ホースを含めた機械類を不要にでき、リザーブタンクを置くスペースだけでよくなる。このリザーブタンク方式では、リザーブタンクと電槽の間の接続部分に隙間があるので、上から押えないと液漏れが発生してしまい、これにより汚れが発生するとともに注液量も正確性に欠くものとなってしまう。
【０００３】
このようにリザーブタンクを電槽に押さえ付ける必要があるが、ボルトで締めつけようとすると、ボルトを締める／外すという工程が必要となる。一方、バネで押さえ付ける方式もある。例えば、特許文献１においては、電池アッセンブリの容器の上部にアスファルト系のシール剤が塗布され、注液時には、バネの引張力に抗して電池アッセンブリの容器をセットし、バネの引張力により注液用容器のノズル部を電池アッセンブリの容器の開口部内に進入させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５０２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、バネ方式で電槽にリザーブタンクを引きつけようとするとリザーブタンクと電槽が近くなるとバネの力が弱くなりシール性が悪い。詳しく説明すると、特許文献１に開示の技術を用いてバネによりリザーブタンク・電槽間のシール部材を圧縮して使用する場合、バネの両端の距離とバネ力とは比例関係にある。バネの両端が離れた状態でのバネ力に比べバネの両端が近づいた状態ではバネ力が弱くなる。その結果、シールが不要なリザーブタンクと電槽とが離れた状況ではバネ力が強く作用し、シールが必要とされるリザーブタンクと電槽とが近い状況ではバネ力が弱く作用するので、リザーブタンクと電槽との間のシール部材を有効に圧縮させることが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、リザーブタンクと電槽との間のシール部材を有効に圧縮させた状態でリザーブタンク内の電解液を電槽内に注入することができる注液方法および注液装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、リザーブタンクと電槽との間に配したシール部材を圧縮して前記リザーブタンクと前記電槽との間を密閉状態で連通して前記リザーブタンク内の電解液を前記電槽内に注入する注液方法において、前記リザーブタンク側および前記電槽側の少なくとも一方に設けた磁石による磁力により前記リザーブタンクと前記電槽とを磁気結合させた状態で前記リザーブタンク内の電解液を前記電槽内に注入するようにしたことを要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、リザーブタンク側および電槽側の少なくとも一方に設けた磁石による磁力によってリザーブタンクと電槽とが磁気結合される。この状態でリザーブタンク内の電解液が電槽内に注入される。
【０００９】
よって、バネにてリザーブタンクと電槽との間のシール部材を圧縮させる場合に比べ、近づくほど力が強くなるのでシール性がよく、リザーブタンクと電槽との間のシール部材を有効に圧縮させた状態でリザーブタンク内の電解液を電槽内に注入することができる。
【００１０】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の注液方法において、前記磁石は、前記磁気結合のための磁力がオン／オフできるものであるとよい。
請求項２に記載の発明によれば、磁石は、磁気結合のための磁力がオン／オフできるものであるので、取り付けおよび取り外しを容易に行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、電解液を溜めるリザーブタンクと、前記リザーブタンクに設けられ、前記リザーブタンクと注液対象の電槽との間において圧縮して前記リザーブタンクから前記電槽への電解液注入通路を密閉状態にして前記リザーブタンク内の電解液を前記電槽内に注入するためのシール部材と、前記リザーブタンク側および前記電槽側の少なくとも一方に設けられ、磁力により前記リザーブタンクと前記電槽とを磁気結合させる磁石と、を備えることを要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、磁石による磁力によりリザーブタンクと電槽とを磁気結合させた状態でリザーブタンク内の電解液が電槽内に注入される。
よって、バネにてリザーブタンクと電槽との間のシール部材を圧縮させる場合に比べ、近づくほど力が強くなるのでシール性がよく、リザーブタンクと電槽との間のシール部材を有効に圧縮させた状態でリザーブタンク内の電解液を電槽内に注入することができる。
【００１３】
請求項４に記載のように、請求項３に記載の注液装置において、前記磁石は、前記磁気結合のための磁力がオン／オフできるものであるとよい。
請求項４に記載の発明によれば、磁石は、磁気結合のための磁力がオン／オフできるものであるので、取り付けおよび取り外しを容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、リザーブタンクと電槽との間のシール部材を有効に圧縮させた状態でリザーブタンク内の電解液を電槽内に注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態のリチウムイオン二次電池を示す斜視図。
【図２】注液装置を模式的に示す一部破断側面図。
【図３】注液装置を模式的に示す一部破断側面図。
【図４】注液装置を模式的に示す一部破断側面図。
【図５】（ａ），（ｂ）は別例の注液装置を模式的に示す断面図。
【図６】比較のための注液装置を模式的に示す一部破断側面図。
【図７】比較のための注液装置を模式的に示す一部破断側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、リチウムイオン二次電池に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。
【００１７】
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１０において電槽（缶）１１には電極組立体（図示せず）が収納されるとともに電解液が注入される。また、電槽１１は、上面開口部を有する直方体状の電槽本体１２と、電槽本体１２の開口部を閉塞する矩形平板状の蓋体１３とを備える。電槽本体１２と蓋体１３は、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）であり、電槽本体１２と蓋体１３はレーザー溶接によって接合されている。また、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０は、その外周が角型をなす角型電池である。
【００１８】
正極端子１４および負極端子１５が蓋体１３の長手方向において離間した位置に配置されている。正極端子１４および負極端子１５は電槽１１内から蓋体１３を貫通して電槽１１外に突出している。正極端子１４および負極端子１５は絶縁部材１６により蓋体１３と絶縁された状態で蓋体１３外においてナット１７により蓋体１３に締結され固定されている。
【００１９】
正極端子１４は電槽１１内の電極組立体の正極電極と接続されるとともに負極端子１５は電槽１１内の電極組立体の負極電極と接続されている。詳しくは、電極組立体は、正極電極、負極電極、および正極電極と負極電極とを絶縁するセパレータを有する。正極電極は、正極金属箔（アルミニウム箔）の両面に正極活物質を備え、負極電極は、負極金属箔（銅箔）の両面に負極活物質を備え、電極組立体は、複数の正極電極と複数の負極電極が交互に積層されるとともに、両電極の間にセパレータが介在されている。そして、各正極電極が正極端子１４と電気的に接続されるとともに各負極電極が負極端子１５と電気的に接続されている。
【００２０】
蓋体１３の長手方向の中央部には円形の小径な注液口１８が設けられている。この注液口１８から、図２，３に示す注液装置２０を用いて電解液が注入される。図１に示すように、電解液の注入後においては、注液口１８はキャップ１９により密封される。
【００２１】
図２に示すように、電槽１１内に電解液を注入するための注液装置２０は、電解液２２を溜めるリザーブタンク２１と、リザーブタンク２１の底面に設けられた脚部２４，２５と、鉄製のテーブル（台）２６と、磁石２７，２８を備えている。
【００２２】
図４に示すように、リザーブタンク２１における水平方向に延びる底板２１ａには円形の小径な貫通孔２１ｂが設けられ、貫通孔２１ｂを電解液が通過する。リザーブタンク２１の底板２１ａの貫通孔２１ｂと蓋体１３の注液口１８とは、ほぼ同形・同寸法である。
【００２３】
リザーブタンク２１の底板２１ａの下面にはシール部材としてのＯリング２３が設けられ、Ｏリング２３は貫通孔２１ｂの周囲を囲うように配置されている。そして、図２，３に示すように、リザーブタンク２１と電槽１１との間にＯリング２３が配され、Ｏリング２３を圧縮してリザーブタンク２１と電槽１１との間を密閉状態で連通してリザーブタンク２１内の電解液を電槽１１内に注入する。つまり、リザーブタンク２１に設けられたＯリング２３は、リザーブタンク２１と注液対象の電槽１１との間において圧縮してリザーブタンク２１から電槽１１への電解液注入通路を密閉状態にしてリザーブタンク２１内の電解液を電槽１１内に注入するためのものである。
【００２４】
脚部２４，２５はリザーブタンク２１から下方に延びている。脚部２４の下端には磁石２７が設けられているとともに脚部２５の下端には磁石２８が設けられている。磁石２７，２８は永久磁石である。
【００２５】
テーブル２６は上面が水平方向に延びている。鉄製のテーブル２６は強磁性体である。つまり、電槽本体１２および蓋体１３は強磁性体ではないが、テーブル２６は強磁性体である。テーブル２６の上面に電槽１１が載置される。
【００２６】
また、テーブル２６の上面には脚部２４，２５が電槽１１を跨ぐように載置され、図３に示すように、電槽１１の上にはリザーブタンク２１が位置する。このとき、磁石２７，２８による磁力によりテーブル２６に吸引され、Ｏリング２３が圧縮される。このようにリザーブタンク２１と電槽１１とが磁気結合される。つまり、リザーブタンク２１側および電槽１１側のうちリザーブタンク２１側に、磁力によりリザーブタンク２１と電槽１１とを磁気結合させるための磁石２７，２８が設けられている。
【００２７】
この状態において、リザーブタンク２１の底板２１ａの貫通孔２１ｂと蓋体１３の注液口１８とがＯリング２３により密閉状態で連通し、リザーブタンク２１内の電解液を電槽１１内に注入することができる。
【００２８】
即ち、リザーブタンク２１の貫通孔２１ｂと蓋体１３の注液口１８とが上下に一致する位置に、リザーブタンク２１と電槽１１とを配置することによりＯリング２３の内方および蓋体１３の注液口１８を通してリザーブタンク２１内の電解液２２の電槽１１への流路が確保される。Ｏリング２３の内方からリチウムイオン二次電池１０の電槽１１内に電解液２２が注入される。
【００２９】
次に、注液装置２０の作用について説明する。
リチウムイオン二次電池の製造の際に、電極組立体と正極端子１４および負極端子１５を接続するとともに正極端子１４および負極端子１５を蓋体１３にナット締めする。そして、電槽本体１２の内部に電極組立体を挿入した後、電槽本体１２の開口部を蓋体１３で塞ぎ、電槽本体１２と蓋体１３をレーザー溶接によって封止する。
【００３０】
引き続き、図２，３に示す注液装置２０を用いて電解液を電槽１１内に注入する。
まず、図４に示すように、テーブル２６の上に電槽１１を配置する。このとき、蓋体１３は上面に位置している。さらに、テーブル２６の上面にリザーブタンク２１を配置する。即ち、リザーブタンク２１から下方に延びる脚部２４，２５をテーブル２６の上面において電槽１１を跨ぐように配置する。これにより、図３に示すように、電槽１１の上にリザーブタンク２１が配置される。このとき、磁石２７，２８がテーブル２６に吸引され、Ｏリング２３が圧縮される。
【００３１】
即ち、図４に示すリザーブタンク２１をテーブル２６にセットする前の状態ではＯリング２３の直径がＬ１であるが、図３に示すリザーブタンク２１をテーブル２６にセットし磁石２７，２８でリザーブタンク２１をテーブル２６に吸引した状態ではＯリング２３は圧縮され、Ｌ１より小さなＬ２となる。図４での磁石２７，２８によるリザーブタンク２１とテーブル２６（電槽１１）との間の吸引力Ｆ１に比べ図３での磁石２７，２８によるリザーブタンク２１とテーブル２６（電槽１１）との間の吸引力Ｆ２の方が大きくなり、強い力でＯリング２３を圧縮することができる。
【００３２】
これにより、リザーブタンク２１内の電解液２２について、Ｏリング２３の内方および蓋体１３の注液口１８を通した電解液２２の電槽１１への流路が確保される。
この状態で、Ｏリング２３の内方を電解液２２が通過して電槽１１内に電解液が注入される。
【００３３】
このようにして電槽１１に電解液２２を注入した後において注液口１８をキャップ１９で塞ぐ。
なお、リザーブタンク２１の取り外しは、磁石２７，２８によるテーブル２６への吸引力が加わっているので、テーブル２６上のリザーブタンク２１を傾けて磁石２７，２８のうちの一方をテーブル２６上面から離間させることにより行うとよい。
【００３４】
図６，７は比較例である。図６，７においてはバネ１００を使用している。バネ１００は両端が近づくと（距離に比例して）力が弱くなる。よって、図７に示すように、シールが必要なリザーブタンク２１と電槽１１が近い状況では力Ｆ２１が弱い。一方、図６に示すように、シールが不要なリザーブタンク２１が電槽１１から離れた状況の方が、力Ｆ２０が強く作用する。また、バネ方式の場合は、図６に示すように力Ｆ２０が強く作用するので作業性にも悪影響を及ぼしてしまう。
【００３５】
このようにバネは両端が近づくと力が弱くなるが、本実施形態では磁石を用いており、バネに比べ磁石は近づけば近づくほど（距離の３乗に反比例して）吸引力が増える。その結果、図３に示したようにリザーブタンク２１を電槽１１に近づけた時には吸引力Ｆ２が強く働き、Ｏリング２３が適切に圧縮され、気密性が高い。また、図４に示したようにリザーブタンク２１を電槽１１から離した状態では吸引力Ｆ１が弱く働き、作業性にも影響しない。
【００３６】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）注液方法として、リザーブタンク２１側に設けた磁石２７，２８による磁力によりリザーブタンク２１と電槽１１とを磁気結合させた状態でリザーブタンク２１内の電解液を電槽１１内に注入するようにした。そのための注液装置として、リザーブタンク２１と、Ｏリング２３と、リザーブタンク２１側に設けられ、磁力によりリザーブタンク２１と電槽１１とを磁気結合させる磁石２７，２８を備える。
【００３７】
よって、バネにてリザーブタンクと電槽との間のシール部材を圧縮させる場合に比べ、近づくほど力が強くなるのでシール性がよく、リザーブタンク２１と電槽１１との間のＯリング２３を有効に圧縮させた状態でリザーブタンク２１内の電解液を電槽１１内に注入することができる。
【００３８】
つまり、磁石２７，２８による磁力を使ってＯリング２３の圧縮を行う。具体的には、電槽１１にリザーブタンク２１を押さえつける手法として、磁石２７，２８を用いる。即ち、一方に磁石２７，２８、一方に強磁性体のテーブル２６を配置し、電槽１１の注液口１８とリザーブタンク２１の貫通孔２１ｂとの間をＯリング２３により密閉した状態で連通させる。その結果、磁力の作用により、シール部材としてのＯリングを圧縮して液漏れ等を防ぐことができる。
【００３９】
（２）バネ方式に比べ本実施形態では、リザーブタンク２１を電槽１１から離した状態では吸引力が弱く、作業性に優れている。
（３）取り付け時においては、バネ方式ではバネを伸ばした状態で電槽を配置し、バネを縮ませてシールするのに対し本実施形態では、脚部２４，２５を有するリザーブタンク２１をテーブル２６に載せるだけのワンタッチ化が可能であり、工数削減を図ることができる。
【００４０】
（４）バネ方式ではリザーブタンクの周辺にバネ設置のためのスペースが必要となるが、本実施形態ではバネは不要となるためリザーブタンクの周辺のスペースを有効に活用できる。
【００４１】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・上述した実施形態では１つの電槽をシールする場合を説明したが、複数の電槽を同時にシールする場合に適用してもよい。
【００４２】
・シール部材としてＯリングを用いたがこれに限るものではなく、シール部材として板材を用いてもよい。この場合、バネを使用しないのでシール部材の圧縮率を一定にすることが可能となる。
【００４３】
・シール部材としてガスケット（例えば純銅）を用いてもよい。
・シール部材の材質としては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）を挙げることができる。
【００４４】
・注液口１８の付近において磁石を配してもよい。具体的には、例えば、図５（ａ）に示すように、リザーブタンク２１の底面に磁石３０，３１を固定するとともに電槽１１の上面に強磁性体の支持板４０，４１を配置する。そして、図５（ｂ）に示すように、リザーブタンク２１の底面の磁石３０，３１により電槽１１の上面の支持板４０，４１を吸引する構成としてもよい。図５において、符号４２，４３は電槽１１の側面に配置される拘束部材であり、治具である拘束部材４２，４３により後工程の初期充電やエージング等の活性化で電槽（缶）１１が膨らむことを防止している。支持板４０，４１は拘束部材４２，４３に固定されている。この場合も図５（ａ）でのリザーブタンク２１と電槽１１とが離れた状況での磁石３０，３１による吸引力Ｆ１０に比べ図５（ｂ）でのリザーブタンク２１と電槽１１とが接近した状況での磁石３０，３１による吸引力Ｆ１１の方が大きい。
【００４５】
・他にも、電槽１１側に磁石を配するとともにリザーブタンク２１側に強磁性体の部材を配してもよい。また、電槽１１自身が強磁性体であってもよいし、また、リザーブタンク２１自身が強磁性体であってもよい。さらに、電槽１１側に磁石を配するとともにリザーブタンク２１側にも磁石を配してもよい。
【００４６】
要は、注液方法として、リザーブタンク２１側および電槽１１側の少なくとも一方に設けた磁石による磁力によりリザーブタンク２１と電槽１１とを磁気結合させた状態でリザーブタンク２１内の電解液を電槽１１内に注入する。そのための注液装置として、リザーブタンク２１側および電槽１１側の少なくとも一方に設けられ、磁力によりリザーブタンク２１と電槽１１とを磁気結合させる磁石を備える構成にすればよい。
【００４７】
・磁石として単なる永久磁石に代わり、磁気結合のための磁力がオン／オフできるもの、具体的には、例えば、電磁石や切替式マグネットホルダ（切替スイッチ式磁石）を用いてもよい。磁気結合のための磁力がオン／オフできるもの（電磁石、切替式マグネットホルダ等）を用いることにより、リザーブタンク２１の着脱、即ち、取り付け・取り外しを容易に行うことができる。つまり、電磁石の通電／非通電を切り替えたり、切替式マグネットホルダの磁力を切り替え操作することによって、磁気結合のための磁力の発生／遮断を行って、リザーブタンク２１の取り付け・取り外しを容易に行うことができる。
【００４８】
・図２等においては鉄製（強磁性体）のテーブル２６に磁石２７，２８を吸引させてリザーブタンク２１と電槽１１とを磁気結合した。これに代わり、鉄製等の強磁性体の搬送治具に磁石２７，２８を吸引させる構成としてもよい。つまり、電槽１１をテーブルの上に置いておくこともあれば、電槽１１を搬送治具で搬送していくこともあるので、強磁性体のテーブル２６に代わり強磁性体の搬送治具を用いてリザーブタンク２１と電槽１１とを磁気結合させてもよい。
【００４９】
・リチウムイオン二次電池に適用したが、これに限定されることなく、他の二次電池であっても、また一次電池、キャパシタ等であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…注液装置、１１…電槽、２１…リザーブタンク、２３…Ｏリング、２６…テーブル、２７…磁石、２８…磁石。
【図１】
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【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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