(57)【要約】【課題】リザーブタンク方式において気密検査およびその後の注液を容易に行うことができる蓄電装置の製造方法および蓄電装置の製造装置を提供する。【解決手段】ケース２０の内部に電極組立体を配置した状態から、ケース２０に設けた注液口にリザーブタンク７０のノズル７１を装着してノズル７１を通してケース２０内にヘリウムガスを封入してチャンバ８０内においてケース２０の外部でのヘリウムガスの有無を検出することにより漏れの有無を検出する。その後、ノズル７１を装着したままの状態でリザーブタンク７０に溜めた電解液を、ノズル７１を通してケース２０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】
電槽の内部に電極組立体が気密封止されるとともに前記電槽内に電解液を配してなる蓄電装置の製造方法であって、
前記電槽の内部に電極組立体を配置した状態から、前記電槽に設けた注液口にリザーブタンクのノズルを装着して前記ノズルを通して前記電槽内に気密検査ガスを封入してチャンバ内において前記電槽の外部での前記気密検査ガスの有無を検出することにより漏れの有無を検出する気密検査工程と、
前記気密検査工程の後、前記ノズルを装着したままの状態で前記リザーブタンクに溜めた電解液を、前記ノズルを通して前記電槽内に注入する注液工程と、
を有することを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項２】
電槽の内部に電極組立体が気密封止されるとともに前記電槽内に電解液を配してなる蓄電装置の製造装置であって、
前記電槽の内部に電極組立体を配置した状態で前記電槽に設けた注液口に装着されるノズルを有し、気密検査後において、溜めた電解液を、前記ノズルを通して前記電槽内に注入するためのリザーブタンクと、
気密検査ガスを、前記ノズルを通して前記電槽内に封入するための気密検査ガス供給源と、
前記気密検査ガスが封入された前記電槽が配置されるチャンバと、
前記チャンバ内における前記電槽の外部での前記気密検査ガスの有無を検出して気密検査を行うための気密検査ガス検出器と、
を備えたことを特徴とする蓄電装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の製造方法および蓄電装置の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池等の蓄電装置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。一方、ポット方式における密閉型電池の漏洩検査技術が特許文献１等において開示されている。詳しくは、特許文献１に開示の技術においては、次のようにしている。電池缶の電解液注液口に注液ノズルを装着し、排気弁を開放し電池缶内を排気するとともに電解液供給弁を介して電解液を電解液ポットに注液する。そして、排気弁および電解液供給弁を閉じて電解液注液弁を開放して電池缶内への注液を開始し、ヘリウム供給手段に結合した加圧弁を解放して電解液ポット内の電解液をヘリウムによって加圧して速やかに注液するとともにヘリウムも電解液に溶存して注液され電解液注液口から気体として注入され電池内部はヘリウム雰囲気によって満たされる。一方、ヘリウムを含有した密閉型電池の漏洩検査方法として、レーザー溶接手段によって電解液注液口を封口することによって密閉型電池を作製し、初期充電を行った後に密閉型電池を漏洩検出チャンバ内に配置しヘリウム漏洩検出器によって漏洩検出チャンバ内の気体を吸引してヘリウム濃度を測定することによって電池の漏洩の有無を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１７９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リザーブタンク方式では電槽にリザーブタンクのみを組み付けた状態で注液を行うことができるが、上述したポット方式では電槽にポットおよびその他の機器を取り付けた状態で注液を行う必要があり、注液が終わるまでポットに付けた設備を使用し続けなければならない。また、リザーブタンク方式においては注液前に気密検査工程が必要である。
【０００５】
本発明の目的は、リザーブタンク方式において気密検査およびその後の注液を容易に行うことができる蓄電装置の製造方法および蓄電装置の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、電槽の内部に電極組立体が気密封止されるとともに前記電槽内に電解液を配してなる蓄電装置の製造方法であって、前記電槽の内部に電極組立体を配置した状態から、前記電槽に設けた注液口にリザーブタンクのノズルを装着して前記ノズルを通して前記電槽内に気密検査ガスを封入してチャンバ内において前記電槽の外部での前記気密検査ガスの有無を検出することにより漏れの有無を検出する気密検査工程と、前記気密検査工程の後、前記ノズルを装着したままの状態で前記リザーブタンクに溜めた電解液を、前記ノズルを通して前記電槽内に注入する注液工程と、を有することを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、気密検査工程において、電槽の内部に電極組立体を配置した状態から、電槽に設けた注液口にリザーブタンクのノズルが装着されてノズルを通して電槽内に気密検査ガスが封入されてチャンバ内において電槽の外部での気密検査ガスの有無を検出することにより漏れの有無が検出される。密検査工程の後において、注液工程においては、ノズルを装着したままの状態でリザーブタンクに溜めた電解液が、ノズルを通して電槽内に注入される。よって、電槽にリザーブタンクのみを取り付けた状態で注液を行うことができ、リザーブタンク方式において気密検査およびその後の注液を容易に行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、電槽の内部に電極組立体が気密封止されるとともに前記電槽内に電解液を配してなる蓄電装置の製造装置であって、前記電槽の内部に電極組立体を配置した状態で前記電槽に設けた注液口に装着されるノズルを有し、気密検査後において、溜めた電解液を、前記ノズルを通して前記電槽内に注入するためのリザーブタンクと、気密検査ガスを、前記ノズルを通して前記電槽内に封入するための気密検査ガス供給源と、前記気密検査ガスが封入された前記電槽が配置されるチャンバと、前記チャンバ内における前記電槽の外部での前記気密検査ガスの有無を検出して気密検査を行うための気密検査ガス検出器と、を備えたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、電槽の内部に電極組立体を配置した状態でリザーブタンクのノズルが電槽に設けた注液口に装着される。そして、気密検査ガス供給源の気密検査ガスがノズルを通して電槽内に封入される。気密検査ガスが封入された電槽がチャンバに配置され、気密検査ガス検出器を用いてチャンバ内における電槽の外部での気密検査ガスの有無を検出して気密検査が行われる。気密検査後において、リサーブタンクに溜めた電解液がノズルを通して電槽内に注入される。よって、電槽にリザーブタンクのみを取り付けた状態で注液を行うことができ、リザーブタンク方式において気密検査およびその後の注液を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リザーブタンク方式において気密検査およびその後の注液を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態のリチウムイオン二次電池の斜視図。
【図２】リチウムイオン二次電池の一部拡大断面図。
【図３】リチウムイオン二次電池の製造装置を模式的に示す断面図。
【図４】リチウムイオン二次電池の製造方法を説明するための模式断面図。
【図５】リチウムイオン二次電池の製造方法を説明するための模式断面図。
【図６】リチウムイオン二次電池の製造方法を説明するための模式断面図。
【図７】リチウムイオン二次電池の製造方法を説明するための模式断面図。
【図８】リチウムイオン二次電池の製造方法を説明するための模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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したがって説明する。
図１に示すように、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池１０は、電槽としてのケース２０を備える。ケース２０の内部に電極組立体２３が気密封止されるとともにケース２０内に電解液（図示せず）が配されている。ケース２０は、上面開口部を有する直方体状の本体部２１と、本体部２１の開口部を閉塞する矩形平板状の蓋体２２とを備える。本体部２１と蓋体２２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、本体部２１と蓋体２２はレーザー溶接によって気密封止された状態で接合されている。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。正極の電極端子３０および負極の電極端子３１が蓋体２２の長手方向において離間した位置に配置されている。
【００１３】
電極組立体２３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２３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、各正極電極が正極の電極端子３０と電気的に接続されているとともに各負極電極が負極の電極端子３１と電気的に接続されている。
【００１４】
図２に示すように、各電極端子３０，３１は、それぞれ、円筒状の極柱部４０と、四角板状をなす基部４１を有する。基部４１の中央から極柱部４０が立設されている。極柱部４０の外周面に雄ねじ部４２を有する。
【００１５】
各電極端子３０，３１の基部４１には、樹脂製の端子カバー５４が装着されている。また、基部４１の上にはシール部材としてのＯリング５３が極柱部４０を取り囲む状態に配置されている。端子カバー５４により、ケース２０の蓋体２２と電極端子３０および電極端子３１が電気的に絶縁されているとともに、本体部２１と、電極端子３０および電極端子３１とが電気的に絶縁されている。さらに、端子カバー５４により、電極組立体２３と電極端子３０および電極端子３１とが電気的に絶縁されている。
【００１６】
各電極端子３０，３１の極柱部４０は、ケース２０の内部から蓋体２２の貫通孔２５を貫通して蓋体２２の上方に突出（露出）している。貫通孔２５の内周面と、極柱部４０の外周面とは、絶縁部材５０によって絶縁されている。絶縁部材５０は、筒状部５１と、この筒状部５１の軸方向一端縁に設けられたフランジ部５２を有する。筒状部５１は、貫通孔２５の内周面と極柱部４０の外周面との間に介装されている。フランジ部５２は、ケース２０の蓋体２２の外面において貫通孔２５の周囲に係止されている。
【００１７】
各電極端子３０，３１の極柱部４０の雄ねじ部４２には電極端子締結用ナット５５が螺合されている。また、ケース２０の蓋体２２の外面と、ナット５５との間には、絶縁部材５０のフランジ部５２が挟圧され、フランジ部５２によってナット５５と蓋体２２が絶縁されている。また、ナット５５と基部４１との間に、絶縁部材５０のフランジ部５２、ケース２０の蓋体２２、Ｏリング５３および端子カバー５４が挟圧されるとともに各電極端子３０，３１がケース２０の蓋体２２に固定されている。Ｏリング５３は、電極端子３０，３１の基部４１の上面において、絶縁部材５０の筒状部５１の外周面と端子カバー５４の内周面との間に位置決めされた状態で配置される。Ｏリング５３により蓋体２２と電極端子３０，３１との間が気密封止されている。つまり、蓋体２２に電極端子３０，３１が気密封止された状態で貫通配置されている。
【００１８】
各電極端子３０，３１の極柱部４０の先端に、バスバーを締結するための雌ねじ４３が形成されている。雌ねじ４３は、極柱部４０の上面に開口し、極柱部４０の軸方向に所定の深さとなっている。
【００１９】
図１に示すように、蓋体２２の長手方向の中央部には円形の小径な注液口２６が設けられている。この注液口２６から電解液が注入される。電解液の注入後においては、注液口２６はキャップ２７により密封される。
【００２０】
図３に示すように、リチウムイオン二次電池の製造装置６０は、ケースの気密検査と電解液の注液を行うことができる。
製造装置６０は、リザーブタンク７０、チャンバ８０、可動パイプ８１、気密検査ガス供給源としてのヘリウムボンベ８２、真空ポンプ８３、電解液タンク８４、気密検査ガス検出器としてのヘリウム検出器８５を備えている。
【００２１】
リザーブタンク７０は上面が開口した液体容器であり、底面には管状のノズル７１を有する。リザーブタンク７０の内部とノズル７１の内部とは連通している。ノズル７１は下方に延びているとともにノズル７１の下端は開口している。リチウムイオン二次電池のケース２０の蓋体２２の上面にノズル７１が配置されるようになっている。つまり、ノズル７１は、ケース２０の内部に電極組立体２３を配置した状態でケース２０に設けた注液口２６に装着される。そして、気密検査後において、溜めた電解液を、ノズル７１を通してケース２０内に注入することができるようになっている。
【００２２】
図４に示すように、リチウムイオン二次電池のケース２０にリザーブタンク７０（ノズル７１）を装着したワークＷが、チャンバ８０内に配置されるようになっている。
図３に示すように、可動パイプ８１は上下方向に延びており、可動パイプ８１はチャンバ８０内において上下方向に移動可能に支持されている。チャンバ８０内にワークＷ（ケース２０、リザーブタンク７０（ノズル２１））を配した状態において、可動パイプ８１はリザーブタンク７０内を上下に移動して、図５に示すように可動パイプ８１はリザーブタンク７０の底板と接触してノズル７１と連通することができる。また、図７に示すように可動パイプ８１はリザーブタンク７０の底板と離間することができるようになっている。
【００２３】
図３に示すように、可動パイプ８１の上端には配管８６を介してヘリウムボンベ８２が接続されている。配管８６の途中には開閉バルブ８７が設けられている。そして、開閉バルブ８７を開くことによりヘリウムボンベ８２のヘリウムガスを配管８６を通して可動パイプ８１に供給できる。このとき、図５に示すように可動パイプ８１がノズル７１と連通しているとヘリウムガスをケース２０内に供給できる。
【００２４】
このように、ヘリウムボンベ８２は、気密検査ガスとしてのヘリウムガスを、ノズル７１を通してケース２０内に封入するためのものである。
図３に示すように、配管８６における開閉バルブ８７の配置位置よりも可動パイプ８１側には配管８８を介して真空ポンプ８３が接続されている。そして、図５に示すように可動パイプ８１がノズル７１と連通している状態において、真空ポンプ８３を駆動することにより、配管８８、配管８６、可動パイプ８１を通してケース２０内を脱気（真空引き）することができる。
【００２５】
図３に示すように、リザーブタンク７０には配管８９を介して電解液タンク８４が接続されている。配管８９の途中には開閉バルブ９０が設けられている。そして、開閉バルブ９０を開くことにより電解液タンク８４内の電解液を配管８９を通してリザーブタンク７０内に供給できる。これにより、図６に示すように、定量の電解液９１をリザーブタンク７０内に溜めることができる。
【００２６】
図３に示すように、チャンバ８０にはヘリウム検出器８５が接続されている。ヘリウム検出器８５によりチャンバ８０内においてケース２０の外部でのヘリウムガスの有無を検出することができる。これにより漏れの有無が検出できる。
【００２７】
つまり、チャンバ８０にヘリウムガスが封入されたケース２０が配置され、ヘリウム検出器８５を用いて、チャンバ８０内におけるケース２０の外部でのヘリウムガスの有無を検出して気密検査を行うことができるようになっている。
【００２８】
次に、リチウムイオン二次電池の製造装置６０の作用について説明する。
電極端子３０，３１の組立時において電極組立体２３と正負の電極端子３０，３１を接続し、その後、電極端子３０，３１を蓋体２２にナット締めする。その後、電極組立体２３を本体部２１に挿入し、さらに、本体部２１と蓋体２２をレーザー溶接によって封止する。
【００２９】
このようにしてケース２０の内部に電極組立体２３を配置した状態にされる。
次に、図４に示すように、リチウムイオン二次電池のケース２０に設けた注液口２６にリザーブタンク７０のノズル７１を装着し、このワークＷをチャンバ８０内に配置する。
【００３０】
そして、図５に示すように、可動パイプ８１を矢印Ａで示すように下方に移動させて可動パイプ８１の下端をリザーブタンク７０の底板に接触させて可動パイプ８１とノズル７１とを連通させる。この状態で、真空ポンプ８３を駆動して矢印Ｂで示すように吸引して配管８８、配管８６、可動パイプ８１、ノズル７１を通してケース２０内を脱気する。即ち、ケース２０内の空気を抜き、脱気する。
【００３１】
引き続き、開閉バルブ８７を開いて矢印Ｃで示すようにヘリウムボンベ８２のヘリウムガスを配管８６、可動パイプ８１、ノズル７１を通してケース２０内に供給してケース２０内に所定圧までヘリウムガスを注入してケース２０内にヘリウムガスを封入する。
【００３２】
さらに、ヘリウム検出器８５を用いてチャンバ８０内においてケース２０の外部でのヘリウムガスの有無を検出することにより漏れの有無を検出する。チャンバ８０内からヘリウムガスが検出されれば気密不良となる。
【００３３】
一方、可動パイプ８１とノズル７１とを連通させた状態（例えば図５の状態）において、開閉バルブ９０を開けて図６に矢印Ｄで示すように電解液タンク８４の電解液を配管８９を通してリザーブタンク７０に供給して、図６に示すごとく定量の電解液９１をリザーブタンク７０に溜める。
【００３４】
図５で説明したごとくヘリウム検出器８５を用いて気密検査を完了した後において、図６において矢印Ｅで示すように真空ポンプ８３を駆動してケース２０内を真空引き（脱気）する。その後、図７に示すように、可動パイプ８１を矢印Ｆで示すように上動させて可動パイプ８１の下端をリザーブタンク７０の底板から離間させる。これによりリザーブタンク７０内の電解液９１の注入が開始される。以後は、ケース２０にリザーブタンク７０が付いた状態で分離可能となる。これにより、設備が占有している時間の短縮を図ることが可能となる。
【００３５】
そして、チャンバ８０内のワークＷ（ケース２０、リザーブタンク７０（ノズル７１））を図８に示すようにチャンバ８０から取り出し、この図８の状態で搬送等を行いつつ図８で矢印Ｇに示すようにリザーブタンク７０内の電解液９１の注入を行って、注液を完了する。
【００３６】
つまり、蓄電装置の注液工程においてケース２０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７０に電解液を溜めておき、リザーブタンク７０内の電解液をケース２０の注液口２６から注入する。具体的には、例えば２０分程度の時間をかけて電解液の注入が行われる。この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。即ち、気密検査工程の後、ノズル７１を装着したままの状態でリザーブタンク７０に溜めた電解液を、ノズル７１を通してケース２０内に注入する。
【００３７】
このようにして、ケース２０にリザーブタンク７０を予め取り付け、チャンバ８０内に投入し、その後、可動パイプ８１を下降させて二次電池のケース２０内を真空にした後にヘリウムガスをケース２０に封入するとともにヘリウム検出器８５を用いてヘリウムガスの有無を検出することにより気密検査を行う。そして、良品と判断された二次電池のケース２０に対しては脱気を行った後（ケース２０内が真空状態となるまでケース２０内を真空引きした後）で注液を開始する。この際、ケース２０内を真空引きした後に注液を行うことにより速く注液することができる。
【００３８】
このようにすることで、気密検査と注液工程が一体化でき、ひとつの設備で可能になる。その結果、長い時間を要する注液を行う際にリザーブタンク以外の設備の使用を不要にできるとともに工数の削減を図ることができる。
【００３９】
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）電池の注液工程においてケース２０の小径の注液口２６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場合、気密検査を行った後に注液工程を行う。ここで、本実施形態ではリザーブタンク７０を取り付けたまま気密検査を行うことで、装置の一体化・工数削減を図ることができる。
【００４０】
つまり、蓄電装置の製造方法として、気密検査工程と注液工程とを有する。気密検査工程では、ケース２０の内部に電極組立体２３を配置した状態から、ケース２０に設けた注液口２６にリザーブタンク７０のノズル７１を装着してノズル７１を通してケース２０内にヘリウムガスを封入してチャンバ８０内においてケース２０の外部でのヘリウムガスの有無を検出することにより漏れの有無を検出する。注液工程では、気密検査工程の後、ノズル７１を装着したままの状態でリザーブタンク７０に溜めた電解液を、ノズル７１を通してケース２０内に注入する。これにより、リザーブタンク方式の特徴であるケースにリザーブタンクのみを付けたまま注液できるメリットを生かして、ケース２０にリザーブタンク７０のみを取り付けた状態で注液を行うことができ、リザーブタンク方式において気密検査およびその後の注液を容易に行うことができる。
【００４１】
また、気密検査後に注液を行うことにより気密検査で気密不良となったものに対しては注液を行わないことにより無駄な注液を防止できる。これにより、無駄な注液工程、および、無駄な電解液の使用を回避することができる。
【００４２】
（２）蓄電装置の製造装置として、リザーブタンク７０とヘリウムボンベ８２とチャンバ８０とヘリウム検出器８５とを備える。これにより、ケース２０にリザーブタンク７０のみを取り付けた状態で注液を行うことができ、リザーブタンク方式において気密検査およびその後の注液を容易に行うことができる。
【００４３】
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。
・可動パイプ８１の下端には逆止弁を設けて電解液の逆流を防止することも可能である。この場合においては、真空ポンプ８３によるケース２０内の脱気、即ち、真空引きは行わない。
【００４４】
・チャンバ８０内に１つのケース２０を配置したが、チャンバ８０内に複数のケース２０を配置して気密検査を行ってもよい。
・特定ガスはヘリウムガス以外にもアルゴンガス等を用いてもよい。
【００４５】
・蓄電池はリチウムイオン二次電池であったが、これに限定されることなく、他の二次電であっても、また一次電池、キャパシタ等であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０…リチウムイオン二次電池、２０…ケース、２３…電極組立体、２６…注液口、６０…製造装置、７０…リザーブタンク、７１…ノズル、８０…チャンバ、８２…ヘリウムボンベ、８５…ヘリウム検出器。
【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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【図８】
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