(57)【要約】【課題】電解液を注液していない状態の二次電池に電解液を電池容器の飛散なく、短時間に注液することで生産性が良く、かつ精度良く注液し長寿命を実現する二次電池の製造注液方法を提供するものである。【解決手段】電池容器５をチャンバ１０内部に設置し、電解液一時貯蔵槽内１へ電解液を吐出後、チャンバ１０と電解液一時貯蔵槽１に接続される複数の圧力検出手段で検出される圧力を入力とし電解液一時貯蔵槽１に接続される圧力制御手段への圧力指令値を出力とするフードバック制御と、電池容器５内の圧力を入力としチャンバ１０および電池容器５に接続される圧力制御手段への圧力指令値を出力とするフードバック制御とを独立に制御することで、チャンバ１０と電解液一時貯蔵槽１をそれぞれに接続される圧力制御弁８を介して個別の真空度に減圧し、開閉弁３を開き電池容器５内へ電解液を注液する。【選択図】図１
2008243657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布した正極板と負極の集電体に少なくとも負極活物質を含む負極の合剤塗料を塗布した負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる電極群を電池容器に挿入し、電池容器内に電解液を注液し封口板で封口する二次電池の製造方法であって、電解液一時貯蔵槽と電池容器の圧力を検出し、その圧力値を所定の圧力差となるように圧力を制御しながら電解液を注液することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項２】
電解液一時貯蔵槽内の圧力と電池容器の圧力のいづれか一方の圧力を所定の圧力差となるように制御することを特徴とする請求項１記載の二次電池の製造方法。
【請求項３】
電解液一時貯蔵槽内の圧力と電池容器の圧力のそれぞれの圧力を所定の圧力差となるように制御することを特徴とする請求項１記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】
正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布した正極板と負極の集電体に少なくとも負極活物質を含む負極の合剤塗料を塗布した負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる電極群を電池容器に挿入し、電池容器内に電解液を注液し封口板で封口する二次電池の製造方法であって、電解液一時貯蔵槽と電池容器との圧力を検出し、その圧力値を所定の圧力差となるように圧力を制御し、かつ電池容器に注液されるときの電解液の流速を検出し、その流速値が所定の流速となるように圧力を制御することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項５】
正極板および負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる電極群が収納された電池容器を内部に設置し密閉できる容積をもつチャンバと、このチャンバの上面から突出すノズルに接続される電解液一時貯蔵槽と、この電解液一時貯蔵槽からノズルに至る管路の開閉する開閉弁と、前記電池容器内の気体を吸排するチャンバに接続された圧力制御弁と、前記電池容器内の気体の圧力を検出するチャンバに接続された圧力計測器と、前記電解液一時貯蔵槽の気体を吸排する圧力制御弁と、前記電解液一時貯蔵槽の気体の圧力を検出する電解液一時貯蔵槽に接続された圧力計測器と、前記電解液一時貯蔵槽内へ電解液を供給する吐出ポンプと、前記電解液一時貯蔵槽内およびチャンバ内を減圧する真空ポンプと、２つの圧力計測器で計測した圧力を所定の圧力差になるように真空ポンプに接続した圧力制御を制御する制御機器と、前記電解液一時貯蔵槽を開閉する弁を開閉させる駆動部とで構成したことを特徴とする二次電池の製造装置。
【請求項６】
正極板および負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる電極群が収納された電池容器を内部に設置し密閉できる容積をもつチャンバの上面から突出すノズルへ接続される電解液一時貯蔵槽を有し、この電解液一時貯蔵槽からノズルに至る管路を開閉する開閉弁と、前記電池容器内の気体を吸排するチャンバに接続された圧力制御弁と、前記電池容器内の気体の圧力を検出するチャンバに接続された圧力計測器と、前記電解液一時貯蔵槽の気体を吸排する圧力制御弁と、前記電解液一時貯蔵槽の気体の圧力を検出する電解液一時貯蔵槽に接続された圧力計測器と、前記吐出ノズル管内の流速を検出する流速計測器と、２つの圧力計測器で計測した圧力を所定の圧力差になり、かつ流速計測器で計測した流速が所定の流速となるように真空ポンプに接続した圧力制御を制御する制御機器と、前記電解液一時貯蔵槽内へ電解液を供給する吐出ポンプと、前記電解液一時貯蔵槽内を減圧する真空ポンプと、前記電解液一時貯蔵槽を開閉する弁を開閉させる駆動部とで構成したことを特徴とする二次電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池容器内に電解液を効率よく注液する二次電池の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＶ機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などの電子機器のポータブル化やコードレス化が急速に促進されており、これらの電子機器やその他の動力用の駆動用電源として高エネルギー密度で負荷特性の優れた密閉型電池が要望されている。特に、エネルギー密度及び電圧が高く、貯蔵寿命が長いなどの多くの特長を有するリチウムイオン二次電池が脚光を浴びている。
【０００３】
例えば、円筒形のリチウムイオン二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して渦巻状に巻回されて電極群を形成した後、この電極群を有底円筒状の電池容器内に収容し、電池容器の開口部の外周に環状に溝入れ加工を行い、電池容器内に所定量の電解液を注液し、次いで電池容器の開口部にガスケットを介して封口板を挿入し、内側に突出した溝部上で封口板を支持した状態で電池容器の開口部を内側にかしめ加工することで封口している。
【０００４】
これらのリチウムイオン二次電池においては、リチウムイオン二次電池の高容量化を図るために電池容器内に可能な限り多く巻回した電極群とその電極群に見合った電解液を適正量精度よく収容する必要があるが、電解液を電池容器内に効率よく能率的に注液することが困難で電池容器の電解液の飛散による汚染が発生するものとなっていた。
【０００５】
そこで、電池容器に電解液を注液する方法として図９に示したように、電池容器１０１にて開口部１０２を密閉する注入室１０３と予め定量の電解液を吐出した電解液タンク１０４との間を逆止弁１０８および電解液遮断断機構またはどちらかを設けた供給管１０５で接続し、電池容器１０１内を減圧状態に設定する。
【０００６】
また、その一方、電解液タンク１０４内を電池容器１０１内よりも低い減圧状態に設定し、電池容器１０１内と電解液タンク１０４内の圧力差の調整により電解液の注入速度を調整し、二方弁１０６を開いて上記電解液タンク１０４内の電解液を上記給液管１０５とノズル１０７を介して電池容器１０１内に所定量注入する電池用電解液の注入方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、上記電池容器に電解液を注液する方法として、図１０に示したように、封口板の付属する予め定量の電解液を電池容器２０１内へ吐出した電池容器２０１を弾性体によるパッキン２０３にて密閉されるチャンバ２０２内に配置し、真空源２０４により減圧し、圧力計２０６により圧力を計測し、二方弁２０５を開閉して複数回の減圧と大気開放を繰り返すことにより効率的かつ高精度に注液する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−３５７０４号公報
【特許文献２】特開平１１−３３９７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図９に示す上述した特許文献１の従来技術では、電解液の逆流を防止することは可能であるが、ノズル１０７からの電解液の流出速度を制御できず、ノズル１０
７内の供給管内の抵抗により電解液の注入速度が減衰しており、電解液タンク１０４内の電解液が少量になると供給管１０５内とノズル１０７内における管路抵抗が減少し、電解液の注入速度が増加し、勢いよく飛び出し、電池容器１０１の外へ電解液が飛散する。
【０００９】
さらに、電解液の飛散により注液精度を悪化させるだけでなく、電池容器１０１の外部を電解液で汚染するという課題に対して、電池容器１０１の開口部をシールすることで、飛散による注液精度の悪化および電池容器１０１外の電解液の汚染を試みているが、シールされている装置側の注入室１０３内への電解液の飛散および付着を抑制することはできず注液精度の悪化要因となり、かつ、付着した電解液が凝集すること、および装置の振動により付着した電解液が落下し、装置および電池容器１０１を電解液で汚染する課題が解決できていない。
【００１０】
また、図１０に示す特許文献２の従来技術は、注液時における電解液の揮発量が多量であり、注液精度に課題を有する。また電解液による電池容器２０１の汚染に関しては、電解液の吐出を大気圧下で低い流速で行なっていることで抑制を試みているが、大気状態からの減圧にともなう気泡の破壊により電解液の電池容器２０１外への飛散が生じ、電池容器２０１を汚染する課題を有している。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を鑑みてなされたもので、電池容器に電解液を注液する際、吐出ノズルから電池へ注入する電解液の流速を決定付ける圧力および流速そのものをフィードバック制御することにより高精度な注液を実現し、電解液の電池容器および装置内部への付着防止ができ、注液精度を向上させる二次電池の製造方法およびその製造装置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】
【００１２】
上記のような目的を達成するために本発明の二次電池の製造方法は、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布した正極板と負極の集電体に少なくとも負極活物質を含む負極の合剤塗料を塗布した負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる電極群を電池容器に挿入し、電池容器内に電解液を注液し封口板で封口する二次電池の製造方法であって、電解液一時貯蔵槽と電池容器との圧力を検出し、その圧力値を所定の圧力差となるように圧力を制御しながら電解液を注液することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の二次電池の製造方法によると、電解液の流速を決定付ける注液時の圧力の制御を行うことで注液時の電解液の飛び散りにより電池容器の外部および二次電池の製造装置を電解液で汚染することがなく、電池容器の洗浄といった工程の追加が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の発明においては、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布した正極板と負極の集電体に少なくとも負極活物質を含む負極の合剤塗料を塗布した負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる電極群を電池容器に挿入し、電池容器内に電解液を注液し封口板で封口する二次電池の製造方法であって、電解液一時貯蔵槽と電池容器の圧力を検出し、その圧力値を所定の圧力差となるように圧力を制御しながら電解液を注液することにより、電解液の吐出時の最適な流速を決定づける最適な圧力を実現する圧力の制御を行うことが可能となり、電池容器外へ電解液の飛散を発生せず、電解液の飛散による注液精度の悪化、電池容器外面の電解液による汚染を起こさない信頼性の高い非水系二次電池を提供することができる。
【００１５】
本発明の第２の発明においては、電解液一時貯蔵槽内の圧力と電池容器の圧力のいづれ
か一方の圧力を所定の圧力差となるように制御することにより、電解液一時貯蔵槽内の圧力と電池容器の圧力のいづれか一方の圧力に対し電解液の吐出時の最適な流速を決定づける最適な圧力を実現する圧力の制御を行うことが可能となり、電池容器外へ電解液の飛散が発生せず、注液精度の悪化、電池容器外面の電解液による汚染を起こさない信頼性の高い非水系二次電池を提供することができる。
【００１６】
本発明の第３の発明においては、電解液一時貯蔵槽内の圧力と電池容器の圧力のそれぞれの圧力を所定の圧力差となるように制御することにより、電解液一時貯蔵槽内の圧力と電池容器の圧力のそれぞれの圧力に対し電解液の吐出時の最適な流速を決定づける最適な圧力を実現する圧力の制御を行い、電池容器外へ電解液の飛散がなく、注液精度の悪化や汚染を発生さない。
【００１７】
本発明の第４の発明においては、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布した正極板と負極の集電体に少なくとも負極活物質を含む負極の合剤塗料を塗布した負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる電極群を電池容器に挿入し、電池容器内に電解液を注液し封口板で封口する二次電池の製造方法であって、電解液一時貯蔵槽と電池容器との圧力を検出し、その圧力値を所定の圧力差となるように圧力を制御し、かつ電池容器に注液されるときの電解液の流速を検出し、その流速値が所定の流速となるように圧力を制御することにより、電解液一時貯蔵槽内の圧力と電池容器の圧力のそれぞれの圧力に対し最適な電解液流速を実現する電解液の流速と圧力の２重のフィードバック制御を行うことが可能となり、直接流速を計測することで圧力から流速を算出する場合よりも誤差が少ない注液ができ、圧力のフィードバック制御単独の場合よりも、より電池外への飛び散りを起こさず、注液精度の悪化、電池容器外面の電解液による汚染を起こさない信頼性の高い非水系二次電池を提供することができる。
【００１８】
本発明の第５の発明においては、正極板および負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる電極群が収納された電池容器を内部に設置し密閉できる容積をもつチャンバと、このチャンバの上面から突出すノズルに接続される電解液一時貯蔵槽と、この電解液一時貯蔵槽からノズルに至る管路の開閉する開閉弁と、電池容器内の気体を吸排するチャンバに接続された圧力制御弁と、電池容器内の気体の圧力を検出するチャンバに接続された圧力計測器と、電解液一時貯蔵槽の気体を吸排する圧力制御弁と、電解液一時貯蔵槽の気体の圧力を検出する電解液一時貯蔵槽に接続された圧力計測器と、電解液一時貯蔵槽内へ電解液を供給する吐出ポンプと、電解液一時貯蔵槽内およびチャンバ内を減圧する真空ポンプと、２つの圧力計測器で計測した圧力を所定の圧力差になるように真空ポンプに接続した圧力制御を制御する制御機器と、電解液一時貯蔵槽を開閉する弁を開閉させる駆動部とで構成したことにより、注液の進行に伴い、吐出ノズルの管経路内の電解液が減少し、管抵抗が減少した注液の途中の状態において、電解液一時貯蔵槽とチャンバの差圧を小さくし、電解液のノズルからの流出速度を下げることで、電池外への飛び散りを起こさず、注液精度の悪化、電池容器外面の電解液による汚染を起こさない信頼性の高い非水系二次電池の製造装置を提供することができる。
【００１９】
本発明の第６の発明においては、正極板および負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる電極群が収納された電池容器を内部に設置し密閉できる容積をもつチャンバの上面から突出すノズルへ接続される電解液一時貯蔵槽を有し、この電解液一時貯蔵槽からノズルに至る管路を開閉する開閉弁と、電池容器内の気体を吸排するチャンバに接続された圧力制御弁と、電池容器内の気体の圧力を検出するチャンバに接続された圧力計測器と、電解液一時貯蔵槽の気体を吸排する圧力制御弁と、電解液一時貯蔵槽の気体の圧力を検出する電解液一時貯蔵槽に接続された圧力計測器と、吐出ノズル管内の流速を検出する流速計測器と、２つの圧力計測器で計測した圧力を所定の圧力差になり、かつ流速計測器で計測した流速が所定の流速となるように真空ポンプに接続した圧力制御
を制御する制御機器と、電解液一時貯蔵槽内へ電解液を供給する吐出ポンプと、電解液一時貯蔵槽内を減圧する真空ポンプと、電解液一時貯蔵槽を開閉する弁を開閉させる駆動部とで構成したことにより、注液の進行に伴い、吐出ノズルの管経路内の電解液が減少し、管抵抗が減少した注液の途中の状態において、電解液一時貯蔵槽とチャンバの差圧を小さくし、電解液のノズルからの流出速度を下げることで、電池外への飛び散りを起こさず、注液精度の悪化、電池容器外面の電解液による汚染を起こさない信頼性の高い非水系二次電池の製造装置を提供することができる。
【００２０】
（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１では本発明の実施の形態１におけるチウムイオン二次電池の構成について説明する。電池容器５は上部が開口している有底円筒形で、図５に示すように正極板２０と負極板２１をこれらの間にセパレータ３０を介在させて渦巻状に巻回してなる電極群６を収納後、電池容器５の開口部の外周に環状に溝入れ加工を施し、電極群６を電池容器５内に保持している。
【００２１】
電解液２を注液する電池容器５は、電極群６より導出している負極集電リード２９（図５に示す）を電池容器５に溶接し、次に電極群６より導出した正極集電リード２８を絶縁ガスケットが周縁に具備された封口板１５に溶接し、その封口板１５を電池容器５の開口部に挿入して、電池容器５の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口し、リチウムイオン二次電池を作製している。
【００２２】
図１を用い、本発明の実施の形態１における注液方法を実現する装置の構成について説明する。電極群６を収容した電池容器５を密閉されたチャンバ１０内に設置する。チャンバ１０上部には、電池容器５へと電解液を吐出するためのノズル４があり、電解液一時貯蔵槽１に吐出ポンプ１３を用いて吐出された電解液２は開閉弁３を経てノズル４へ流れる。
【００２３】
制御機器９は電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力計測器７から電気信号配線１７を介して圧力計測値Ａを得ることができ、チャンバ１０に接続する圧力計測器１４から電気信号配線１７を介して圧力計測値Ａを得ることができ、電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力制御弁８を電気信号配線１７を介して制御することができる。
【００２４】
さらに、チャンバ１０に接続する圧力制御弁１２を電気信号配線１７を介して制御することができ、制御機器９に持つ演算機能により数値計算による圧力制御を行うことができる。電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力制御弁８とチャンバ１０に接続する圧力制御弁１２は配管１８により真空ポンプ１１へ接続され、負圧の圧力の制御を行うことができる。
【００２５】
本発明の実施の形態１における電解液一時貯蔵槽１は、図５に示すように電極群６を収容した電池容器５を内に配置するチャンバ１０の内面上部に突き出し配置された吐出ノズル４に繋がる管路にてチャンバ１０内に繋がり、前記電解液一時貯蔵槽１内に吐出ポンプ１３により予め定量に吐出された電解液２は前記吐出ノズル４より前記電池容器５へ吐出可能である。
【００２６】
図２に示す圧力制御のブロック図のように電解液一時貯蔵槽１に接続される圧力計測器７で得られる電解液一時貯蔵槽１内の圧力計測値Ａとチャンバ１０内に接続される圧力計測器１４の圧力計測値Ａを制御機器９へ入力し、制御機器９内で計測値に対し目標圧力と一致するように電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力制御弁８およびチャンバ１０に接続する圧力制御弁１４を制御する。
【００２７】
開閉弁３が閉じた状態から開き、図２に示す圧力制御により予め設定した圧力値へ実際
の圧力を追従させる制御を行うことができ、図３に示すように圧力制御開始時刻３１から開閉弁３の開く時刻３２および注液完了時刻３３の各時刻で予め定めた圧力に対する圧力計測値Ａの最適化が図れる。
【００２８】
また、電解液一時貯蔵槽１内の圧力計測波形２２およびチャンバ１０内の圧力計測波形２３が得られ、電解液２の流速の最適化が可能となり、電解液一時貯蔵槽１に予め吐出された電解液２を電池容器５外への飛び散りを起こさず、注液精度の悪化、電池容器５の外面の電解液２による汚染を起こさず電池容器５上へ電解液２を注入した後、チャンバ１０内の圧力を大気圧とし、注液済みの電池容器５をチャンバ１０から取出す。
【００２９】
（実施の形態２）
図６を用い、本発明の実施の形態２におけるチウムイオン二次電池の構成について説明する。電池容器５は上部が開口している有底円筒形で、正極板２０と負極板２１をこれらの間にセパレータ３０を介在させて渦巻状に巻回してなる電極群６を収納後、電池容器５の開口部の外周に環状に溝入れ加工を施し、電極群６を電池容器５内に保持している。
【００３０】
電解液２を注液する電池容器５は、電極群６より導出している負極集電リード２９（図５に示す）を電池容器５に溶接し、次に電極群６より導出した正極集電リード２８を絶縁ガスケットが周縁に具備された封口板１５に溶接し、その封口板１５を電池容器５の開口部に挿入して、電池容器５の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口し、リチウムイオン二次電池を作製している。
【００３１】
図６を用い、本発明の実施の形態２における注液方法を実現する装置の構成について説明する。前記電極群６を収容した電池容器５を密閉されたチャンバ１０内に設置する。チャンバ１０上部には、電池容器５へと電解液を吐出するためのノズル４があり、電解液一時貯蔵槽１に吐出ポンプ１３を用いて吐出された電解液２は開閉弁３を経てノズル４へ流れる。
【００３２】
制御機器９は電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力計測器７から電気信号配線１７を介して圧力計測値Ａを得ることができ、チャンバ１０に接続する圧力計測器１４から電気信号配線１７を介して圧力計測値Ａを得ることができ、ノズル４内の電解液の流速を検出する流速計測器１９から電気信号配線１７を介して流速計測値Ｂを得ることができる。
【００３３】
また、電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力制御弁８を電気信号配線１７を介して制御することができ、チャンバ１０に接続する圧力制御弁１２を電気信号配線１７を介して制御することができ、制御機器９に持つ演算機能により数値計算による圧力制御を行うことができる。電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力制御弁８とチャンバ１０に接続する圧力制御弁１２は真空ポンプ１１へ接続され、負圧の圧力の制御を行うことができる。
【００３４】
本発明の実施の形態２における電解液一時貯蔵槽１は、電極群６を収容した電池容器５を内に配置するチャンバ１０の内面上部に突き出し配置された吐出ノズル４に繋がる配管１８の経路にてチャンバ１０内に繋がり、その経路には経路の開閉を行う開閉弁３と管路内の流速を検出する流速計測器１９とを持ち、前記電解液一時貯蔵槽１内に吐出ポンプ１３により予め定量に吐出された電解液２は前記吐出ノズル４より前記電池容器５へ吐出可能である。
【００３５】
図７に示す圧力制御のブロック図のように電解液一時貯蔵槽１に接続される圧力計測器７で得られる電解液一時貯蔵槽１内の圧力計測値Ａとチャンバ１０内に接続される圧力計測器１４の圧力計測値Ａ、および流速計測器１９から得られるノズル４内の流速計測値Ｂを制御機器９へ入力し、制御機器９内で計測値に対し目標圧力と一致するように電解液一
時貯蔵槽１に接続するの圧力制御弁８およびチャンバ１０に接続する圧力制御弁１４を制御する。
【００３６】
開閉弁３が閉じた状態から開き、図７に示す圧力制御により予め設定した圧力値へ実際の圧力を追従させる制御を行うことができ、図８に示すように圧力制御開始時刻３１から開閉弁３の開く時刻３２および注液完了時刻３３の各時刻で予め定めた圧力に対する圧力計測値Ａの最適化が図れ、電解液一時貯蔵槽内の圧力計測波形２０およびチャンバ１０内の圧力計測波形２３が得られ、電解液の流速の最適化が可能となる。
【００３７】
また、電解液一時貯蔵槽１に予め吐出された電解液２を電池容器５外への飛び散りを起こさず、注液精度の悪化、電池容器５の外面の電解液２による汚染を起こさず電池容器５上へ電解液２を注入した後、チャンバ１０内の圧力を大気圧とし、注液済みの電池容器５をチャンバ１０から取出す。
【実施例１】
【００３８】
本発明の実施例１について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、電池容器５は上部が開口している有底円筒形や角形の電池容器５を用いることができる。その材質としては、鋼板にニッケルメッキを施したものやアルミニウム合金からなるものを挙げることができる。
【００３９】
電池容器５の中には収納されている電極群６においては、図５に示すように複合リチウム酸化物を活物質とする正極板２０と天然黒鉛等を活物質とする負極板２１とをポリエチレン等の高分子からなる微多孔フィルムであるセパレータ３０を介して渦巻状に捲回または、積層して電極群６を構成する。
【００４０】
正極板２０は、コバルト酸リチウム等のリチウム含有複合酸化物である正極活物質２６とアセチレンブラック等を用いた導電剤とポリフッ化ビニリデン等を用いた結着剤とを分散媒に混練分散させた正極合剤塗料を正極集電体２４であるアルミニウム箔に塗着し、乾燥、圧延して得る。
【００４１】
正極集電体２４については特に限定されないが、アルミニウムやアルミニウム合金製の箔やラス加工もしくはエッチング処理された厚み１０μｍ〜６０μｍのものが使用できる。本発明では１５μｍの厚みのアルミニウム箔を用いた。正極板２０へは溶着、接着、かしめなどの方法により正極集電リード２８を装着する。
【００４２】
負極板２１は、天然黒鉛等を用いた負極活物質２７とポリフッ化ビニリデン等を用いた結着剤とポリエチレンオキシド等を用いた増粘剤とを分散媒に混練分散させた負極合剤塗料を負極集電体２５である銅箔に塗着し、乾燥、圧延して得る。
【００４３】
また負極集電体２５は特に限定されないが、圧延銅箔、電解銅箔、ラス加工もしくはエッチング処理された銅箔からなる厚み１０μｍ〜５０μｍのものが使用できる。本発明では１０μｍの厚みの圧延銅箔を使用した。負極板２１へは溶着、接着、かしめなどの方法により負極集電リード２９を装着する。
【００４４】
セパレータ３０としては、微多孔フィルムを重ね合わせた多層フィルムが用いられ、なかでもポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶｄＦ等からなる微多孔フィルムが好適であり、厚みは１０μｍ〜２５μｍが好ましい。本発明においては１６μｍの厚みのセパレータ３０を使用した。
【００４５】
電極群６の製作後、電極群６を電池容器５へ挿入し、電極群６の負極板２１に接続され
た負極集電リード２９を電池容器５へ装着し、電池容器５の開口部をかしめ加工することにより、電池容器５内へ電極群６を固定し、正極板２０に接続される正極集電リード２８へ封口板１５を装着し後、注液工程にて、電解液２を注入する。
【００４６】
また、電解液２はその主成分としてエチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の環状カーボネートおよびジメチルカーボネートやジエチルカーボネート等の鎖状カーボネートが含有される非水溶媒とＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４等の電子吸引性の強いリチウム塩を使用した溶質からなる。
【００４７】
電解液２の注液後、封口板１５を電池容器５の開口部へ挿入し、封口することで二次電池を製作する。
【００４８】
図１に示すようなチャンバ１０内に電極群６を収容した電池容器５を設置した後、チャンバ１０を密閉し、開閉弁３が閉じた状態で、電解液一時貯蔵槽１内へ電解液２を吐出ポンプ１３により１．０ｇを吐出した。
【００４９】
その後、電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力制御弁８により電解液一時貯蔵槽１内を圧力検出器７の値が−７０ｋＰａとなるまで減圧し、同時にチャンバに接続する圧力制御弁１２により電解液一時貯蔵槽１内を圧力検出器１４の値が−９０ｋＰａとなるまで減圧した後、開閉弁３を開き電解液の流速を１０ｃｃ／ｓとなるように電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力制御弁８，１２を制御しつつ注液を行なった。注液完了後、取出した電池容器５を実施例１とした。
【実施例２】
【００５０】
本発明の実施例２について図面を参照しながら説明する。図６に示すように、電池容器５は上部が開口している有底円筒形や角形の電池容器５を用いることができる。その材質としては、鋼板にニッケルメッキを施したものやアルミニウム合金からなるものを挙げることができる。
【００５１】
電池容器５の中には収納されている電極群６においては、複合リチウム酸化物を活物質とする正極板２０と天然黒鉛等を活物質とする負極板２１とをポリエチレン等の高分子からなる微多孔フィルムであるセパレータ３０を介して渦巻状に捲回または、積層して電極群６を構成する。
【００５２】
正極板２０は、コバルト酸リチウム等のリチウム含有複合酸化物である正極活物質２６とアセチレンブラック等を用いた導電剤とポリフッ化ビニリデン等を用いた結着剤とを分散媒に混練分散させた正極合剤塗料を正極集電体２４であるアルミニウム箔に塗着し、乾燥、圧延して得る。
【００５３】
正極集電体２４については特に限定されないが、アルミニウムやアルミニウム合金製の箔やラス加工もしくはエッチング処理された厚み１０μｍ〜６０μｍのものが使用できる。本発明では１５μｍの厚みのアルミニウム箔を用いた。正極板２０へは溶着、接着、かしめなどの方法により正極集電リード２８を装着する。
【００５４】
負極板２１は、天然黒鉛等を用いた負極活物質２７とポリフッ化ビニリデン等を用いた結着剤とポリエチレンオキシド等を用いた増粘剤とを分散媒に混練分散させた負極合剤塗料を負極集電体２５である銅箔に塗着し、乾燥、圧延して得る。
【００５５】
また負極集電体２５は特に限定されないが、圧延銅箔、電解銅箔、ラス加工もしくはエッチング処理された銅箔からなる厚み１０μｍ〜５０μｍのものが使用できる。本発明で
は１０μｍの厚みの圧延銅箔を使用した。負極板２１へは溶着、接着、かしめなどの方法により負極集電リード２９を装着する。
【００５６】
セパレータ３０としては、微多孔フィルムを重ね合わせた多層フィルムが用いられ、なかでもポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶｄＦ等からなる微多孔フィルムが好適であり、厚みは１０μｍ〜２５μｍが好ましい。本発明においては１６μｍの厚みのセパレータ３０を使用した。
【００５７】
電極群６の製作後、電極群６を電池容器５へ挿入し、電極群６の負極板２１に接続された負極集電リード２９を電池容器５へ装着し、電池容器５の開口部をかしめ加工することにより、電池容器５内へ電極群６を固定し、正極板２０に接続される正極集電リード２８へ封口板１５を装着し後、注液工程にて、電解液２を注入する。
【００５８】
また、電解液２はその主成分としてエチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の環状カーボネートおよびジメチルカーボネートやジエチルカーボネート等の鎖状カーボネートが含有される非水溶媒とＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４等の電子吸引性の強いリチウム塩を使用した溶質からなる。
【００５９】
電解液２の注液後、封口板１５を電池容器５の開口部へ挿入し、封口することで二次電池を製作する。
【００６０】
図６に示すようなチャンバ１０内に電極群６を収容した電池容器５を設置した後、チャンバ１０を密閉し、開閉弁３が閉じた状態で、電解液一時貯蔵槽１内へ定量の電解液２を吐出ポンプ１３により１．０ｇを吐出した後、電解液一時貯蔵槽１に接続するの圧力制御弁８により電解液一時貯蔵槽１内を圧力検出器７の値が−７０ｋＰａとなるまで減圧し、同時にチャンバに接続する圧力制御弁１２により電解液一時貯蔵槽１内を圧力検出器１４の値が−９０ｋＰａとなるまで減圧した。
【００６１】
その後、開閉弁３を開き、流速計測器１９により計測した電解液の流速入力として、所定の流速となるようフードバック制御し算出した圧力目標値を図７に示す二次制御系の出力として一次制御系へ入力し、一次制御系にてフィードバック制御し、圧力電圧値を電解液一時貯蔵槽１に接続する圧力制御弁８、１２へ出力し所望フィードバック制御を施された圧力下においてを注液を行う。注液完了後、取出した電池容器５を実施例２とした。
【００６２】
（比較例１）
図９に示す注液室１０３へ電池容器１０１を設置し、開口部１０２を密閉後、電解液タンク１０４へ１．０ｇの電解液を吐出した後、電解液タンク内を−７０ｋＰａに減圧し、注入室１０３内を−９０ＫＰａにて減圧した後、二方弁１０６を開き、注液を完了して、取出した電池を比較例１とした。
【００６３】
（比較例２）
図１０に示す注液室２０２へ１．０ｇの電解液を吐出した電池容器２０１を設置し、密閉後、二方弁２０５を開き、−９０Ｋｐａで減圧した後、チャンバ内を大気開放し、注液を検量してチャンバ２０２より取出した電池を比較例２とした。
【００６４】
以上の項目について評価した内容を表１に示す。実施例１，２と比較例１，２と比較するために以下のないようで比較し、その結果尾を（表１）に示す。
【００６５】
注液精度は、電解液の注液済みの電池容器重量と電解液の未注液の電池容器重量に電解液の重量の１．０ｇを加えた重量との差を注液された量とし、電解液一時貯蔵槽１へ吐出
した電解液量との比率を表した。実施した１００個の電池容器で各例の比較をした。
【００６６】
また、電池容器の電解液による汚染に関しては、注液後に取出した１００個の電池の電池容器表面を目視により汚染の有無を確認し、発生率を比較した。
【００６７】
【表１】
2008243657.tif 000003
【００６８】
（表１）より明らかなように、実施例１、実施例２による方法は、比較例１，２と比較して、注液精度が良好であり、高精度で電池容器内へ電解液を注液ができた。また、電池容器外の電解液の飛散による汚染においても効果のある方法と装置が実現できた。比較例の注液精度、電池容器外の汚染の悪化要因は次のようになると考えられる。
【００６９】
比較例１による方法では、電解液タンク１０４と注入室１０３の各容器内の圧力を一定に保つのみで圧力の制御がなく、電解液の流速は初期状態では配管内の抵抗の変動により電解液２の流速がばらつき、注液開始直後は電池容器外の飛散した電解液による汚染は確認できなかったが、電解液の吐出完了の直前に、配管内の電解液が少なくなることによる電解液の流れに対する配管内の抵抗が減少することに起因する電解液の流速の増加が起こり、電池内の群上部に勢いよく衝突し、飛散し、電池容器１０１外部が汚染され、注液制度が悪化する結果となった。
【００７０】
比較例２による方法では、予め電解液を電池容器２０１内に注入し、真空を用いて減圧し、電極群への含浸をさせるため、電解液の吐出による飛散は起こらないが、大気状態からの減圧により生ずる気泡の発生により、電解液の電池容器２０１外への飛散が確認された。注液精度の悪化は減圧処理により多くの電解液が揮発することと、電解液の飛散によるが要因となっている。
【００７１】
実施例１に対し実施例２は流速を直接計測していることにより、実際の流速と制御で指令する流速、圧力の誤差が少なく、電池外への飛び散り、が少な注液精度の向上が可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によれば、リチウムイオン二次電池の電池容器に電池容器の電解液による汚染を起こすことがなく、注液精度の良い注液が可能となる。また、電解液の吐出より先に電池容器内の空気を抜くことにより、電池内への電解液の含浸を促進でき、サイクル特性に優れた二次電池の作製が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る注液装置の断面模式図
【図２】本発明の実施の形態１に係る制御状態を示すブロック図
【図３】本発明の実施例１に係る圧力制御した結果の圧力波形図
【図４】本発明の一実施の形態に係る二次電池の製造方法の工程図
【図５】本発明の一実施の形態に係るリチウム二次電池の巻回前の極板構成を示す模式図
【図６】本発明の実施の形態２に係る注液装置の断面模式図
【図７】本発明の実施の形態２に係る制御状態を示すブロック図
【図８】本発明の実施例２に係る圧力制御した結果の圧力波形図
【図９】従来例の注液装置を示す概略の模式図
【図１０】従来例の注液装置を示す概略の模式図
【符号の説明】
【００７４】
１  電解液一時貯蔵槽
２  電解液
３  開閉弁
４  吐出ノズル
５  電池容器
６  電極群
７  電解液一時貯蔵槽に接続する圧力計測器
８  電解液一時貯蔵槽に接続する圧力制御弁
９  制御機器
１０  チャンバ
１１  真空ポンプ
１２  チャンバに接続する圧力制御弁
１３  吐出ポンプ
１４  チャンバに接続する圧力計測器
１５  封口板
１６  電極群巻回方向
１７  電気信号配線
１８  配管
１９  流速計測器
２０  正極板
２１  負極板
２２  電解液一時貯蔵槽内の圧力計測波形
２３  チャンバ１０内の圧力計測波形
２４  正極集電体
２５  負極集電体
２６  正極活物質
２７  負極活物質
２８  正極集電リード
２９  負極集電リード
３０  セパレータ
３１  圧力制御開始時刻
３２  開閉弁３の開く時刻
３３  注液完了時刻
３４  電解液の流速計測波形
Ａ  圧力計測値
Ｂ  流速計測値
【図１】
2008243657.tif 000004
【図２】
2008243657.tif 000005
【図３】
2008243657.tif 000006
【図４】
2008243657.tif 000007
【図５】
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【図６】
2008243657.tif 000009
【図７】
2008243657.tif 000010
【図８】
2008243657.tif 000011
【図９】
2008243657.tif 000012
【図１０】
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