(57)【要約】【課題】扁平形電池の電気容量の小さい超小型電池においても、微量となる電解液を速やかに注液するための高精度、且つ高効率な製造方法と製造装置を提供するものである。【解決手段】電解液タンク２０から圧送された電解液を電解液シリンジ７と注液ノズル１６との境界に注液バルブ８を有し、このバルブの開閉でもって、注液ノズル１６から減圧された減圧チャンバー９内に収納された電極体の負極体４とセパレータ５を積層して収納した上ケース１に注液し大気中、減圧中に長時間晒されることはない電解液を高精度、且つ高効率に注液する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムを保持しうる材料を活物質としてなる負極体と正極活物質からなる正極体をこれらの間にセパレータを介在している積層構造からなる電極体と電解液を開口部の周縁部に絶縁ガスケットを有した容器状の上ケースに収納し、前記上ケースに被せられた容器状の下ケースの開口部を封口し、密閉する扁平形電池の製造方法であって、前記電極体の負極体とセパレータを積層して収納した上ケースを減圧チャンバー内に設置し減圧チャンバー内を減圧後、電解液シリンジ内に充満された電解液を加圧力の制御した気体により加圧しながら注液することを特徴とする扁平形電池の製造方法。
【請求項２】
電解液シリンジ内を常に空気を含まないように充満している電解液に加圧力を制御した不活性ガスで加圧しながら、上ケースに注液することを特徴とする請求項１に記載の扁平形電池の製造方法。
【請求項３】
電極体の負極体とセパレータを積層して収納した上ケースを減圧チャンバー内に設置し、大気圧の状態下で電解液シリンジ内に充満された電解液を加圧力の制御した気体により加圧しながら注液することを特徴とする請求項１または２に記載の扁平形電池の製造方法。
【請求項４】
リチウムを保持しうる材料を活物質としてなる負極体とセパレータを積層して収納された絶縁ガスケットを具備した上ケースと上ケースを収納する減圧チャンバーを有し、電解液タンクに接続された気体加圧部と、電解液タンクに接続された電解液シリンジと、電解液シリンジを開閉する注液バルブと、注液バルブを作動させるバルブ駆動部と、前記注液シリンジに接続した注液ノズルと、前記減圧チャンバーに接続された圧力調整部とで構成したことを特徴とする扁平形電池の製造装置。
【請求項５】
電解液タンクを気体加圧部で加圧力の制御がされた不活性ガスにより加圧するように構成したことを特徴とする請求項４に記載の扁平形電池の製造装置。
【請求項６】
バルブ駆動部が回転発生部とカム機構で構成したことを特徴とする請求項４に記載の扁平形電池の製造装置。
【請求項７】
電解液シリンジと注液ノズルとが分離ができるように構成したことを特徴とする請求項４に記載の扁平形電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平形電池のケースに電解液を負極体とセパレータに含浸させながら速やかに注液するのに適した扁平形電池の製造方法とその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コイン形電池は扁平形電池に代表され、車載用や時計などの主電源として厳しい環境に耐えうる傾向にあり、１０年間保証という長期間の信頼性のあるコイン形電池の需要が拡大している。コイン形電池の製造工程では安定した品質を確保したモノづくりが要求され、長期間の保存を確保するためには電池の保存特性を左右する大きな要因である電解液の注液量のバラツキを少なく厳しい注液量の精度が求められる。
【０００３】
負極体と正極体とセパレータとの積層構造からなる電極体を入れた上ケースに電解液を注液した後、上ケースに下ケースを被せ、下ケースの開口部をかしめ封口して製造されるコイン形電池では上ケースに電解液を注液するとき、密度の高い活物質である電極体に電解液を含浸させる時間が必要となる。さらに、電解液を含浸させるため長時間で放置すると電解液は蒸発し電解液量のバラツキの原因となる。
【０００４】
従来の電解液の注液方法として、図５に示されるように定量ノズル１０１で電解液を充填シリンダ１０２に所定の電解液量を供給する。ピストン１０３は充填シリンダ１０２の上端を閉塞し、ピストン１０３の上端部にある排気口１０４より充填シリンダ１０２内の空気を排気し、減圧チャンバー１０５内とケース１０６の内部を減圧状態にする。充填シリンダ１０２に供給された電解液は、充填シリンダ１０２に挿入されたピストン１０３で電解液が押し出されて、注液管１０７を通過して減圧状態にある減圧チャンバー１０５内にあるケース１０６に所定量の電解液を注入する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、図６に示されるように充填チャンバー１５１にケース１５２が収納され、一時貯留室１５３内に収納されているピストン本体１５４を取り外し、充填シリンダ１５３内に必要な量の電解液を供給後、充填シリンダ１５３にピストン本体１５４を挿入する。次に、充填チャンバー１５１内を減圧後、ピストン本体１５４を押し下げて電解液の液面が上昇し、充填シリンダ１５３より押出された電解液が注液管１５５を通過してケース１５２内に注液された後、充填チャンバー１５１を加圧して注液する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、図７に示されるように円板２０１上に配置されたケース２０２とホルダ２０３とが接続され、ケース２０２が減圧された後に充填シリンダ２０４へ必要な量の電解液が供給される。次に、円板２０１が回転されケース２０２と充填シリンダ２０４に遠心力が働き、その後、テーパーピン２０５を開き、ケース２０２内の負圧と充填シリンダ２０４の大気圧との圧力差に加え、遠心力を加味して電解液を注液する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００４−０５５２３８公報
【特許文献２】特開平９−１０２４４３公報
【特許文献３】特開平８−１０６８９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献の従来技術では電解液がケースに注液する前や電極体
に含浸させるために、数十秒間以上も大気圧中もしくは減圧状態に曝されるため、電解液の蒸発を促してしまうために起こる電解液量の注液量のバラツキが発生する。さらに、充填シリンダや電解液の経路の表面に電解液が付着するための起こる電解液の注液量の不足を招き、さらには電解液の成分のバラツキ招くという課題を有している。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を鑑みて成されたもので、負極体とセパレータを積層し収納した上ケースに加圧力を制御した気体で電解液を加圧しながら注液することにより、電解液の経路の表面に電解液が付着することを極力抑えて注液量のバラツキが抑制され、速やかに負極体とセパレータとその隙間に電解液を含浸させながらも、電解液を上ケースに注液する前や電極体に含浸させるために大気圧中もしくは減圧状態で長時間の放置することがなく、注液を行うことで電解液の蒸発による注液量のバラツキを抑制し、電解液の成分変化を抑えて注液精度を向上させて、効率よく電解液を含浸させる扁平形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】
【０００９】
上記のような目的を達成するために本発明の扁平形電池の製造方法は、リチウムを保持しうる材料を活物質としてなる負極体と正極活物質からなる正極体をこれらの間にセパレータを介在している積層構造からなる電極体と電解液を開口部の周縁部に絶縁ガスケットを有した容器状の上ケースに収納し、上ケースに被せられた容器状の下ケースの開口部を封口し、密閉する扁平形電池の製造方法であって、電極体の負極体とセパレータを積層して収納した上ケースを減圧チャンバー内に設置し減圧チャンバー内を減圧後、電解液シリンジ内に充満された電解液を加圧力の制御した気体により加圧しながら注液することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極体の負極体とセパレータを積層して収納した上ケースを減圧チャンバー内に設置し減圧チャンバー内を減圧後、電解液シリンジ内に充満された電解液を加圧力の制御された気体により加圧しながら注液することにより、電解液の経路の表面に電解液が付着することを極力抑えて注液量のバラツキが抑制され、速やかに負極体とセパレータとその隙間にも電解液を含浸させて電解液の注液量のバラツキを抑制するにも関わらず、電解液の蒸発による電解液の注液量のバラツキや成分変化を抑えて注液精度を向上させ、効率よく電解液を含浸させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第1の発明においては、リチウムを保持しうる材料を活物質としてなる負極体と正極活物質からなる正極体をこれらの間にセパレータを介在している積層構造からなる電極体と電解液を開口部の周縁部に絶縁ガスケットを有した容器状の上ケースに収納し、上ケースに被せられた容器状の下ケースの開口部を封口し、密閉する扁平形電池の製造方法であって、前記電極体の負極体とセパレータを積層して収納した上ケースを減圧チャンバー内に設置し減圧チャンバー内を減圧後、電解液シリンジ内に充満された電解液を加圧力の制御された気体により加圧しながら注液することにより、電解液の経路の表面に電解液が付着することを極力抑えて電解液の注液量のバラツキを抑制し、速やかに負極体とセパレータとその隙間に電解液を含浸させ、さらに注液前や含浸時に電解液が大気圧に数十秒間も曝されることや減圧状態で長時間曝されることがなく、電解液成分の蒸発による電解液量のバラツキや電解液の成分の変化を抑制し、注液精度を向上させることが可能となる。
【００１２】
本発明の第２の発明においては、電解液シリンジ内を常に充満している電解液に加圧力を制御された不活性ガスで加圧しながら上ケースに注液することにより、空気に触れることがないため電解液の成分変化の抑制ができ、制御された加圧力で注液の速度をコントロ
ールすることが可能となる。
【００１３】
本発明の第３の発明においては、電極体の負極体とセパレータを積層して収納した上ケースを減圧チャンバー内に設置し、大気圧の状態下で電解液シリンジ内に充満された電解液を加圧力の制御した気体により加圧しながら注液することより、電解液の含浸することが促進され短時間での含浸が可能となる。さらに減圧チャンバー内を減圧せずに、加圧力の制御した気体により加圧しながら注液するが可能で製造コスト力の強化となる。
【００１４】
本発明の第４の発明においては、負極体とセパレータを積層して収納された絶縁ガスケットを具備した上ケースと上ケースを収納する減圧チャンバーを有し、電解液タンクに接続された気体加圧部と、電解液タンクに接続された電解液シリンジと、電解液シリンジを開閉する注液バルブと、注液バルブを作動させるバルブ駆動部と、前記注液シリンジに接続した注液ノズルと、前記減圧チャンバーに接続された圧力調整部とで構成したことにより、電解液の経路である電解液シリンジや注液バルブの表面に電解液が付着することを極力抑えて電解液の注液量のバラツキを抑制し、速やかに負極体とセパレータとその隙間に電解液を含浸させることが可能である。さらに、注液前や含浸時に電解液が大気圧に数十秒間も曝されることや減圧状態で長時間曝されることがなく、電解液の飛散や電解液成分の蒸発を抑制し、電解液量のバラツキが抑制でき、注液精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
本発明の第５の発明においては、電解液タンクを気体加圧部で加圧力の制御がされた不活性ガスにより加圧するように構成したことにより、電解液の成分の変化を抑制し、減圧チャンバーの減圧力に見合った加圧力の抑制が出来るため、効率の良い注液が可能となる。
【００１６】
本発明の第６の発明においては、バルブ駆動部が回転発生部とカム機構で構成したことにより、電解液シリンジの注液バルブを精度よく作動させ精度の良い注液が可能となり、電解液の極小量な注液にも対応ができる。
【００１７】
本発明の第７の発明においては、電解液シリンジと注液ノズルとが分離ができるように構成したことにより、電解液の付着の抑制ができる上、電解液の凝固による注液ノズルの詰まりの清掃が簡単に行え、メンテナンス性の向上が可能となる。
【００１８】
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詳細に説明する。以下に示される一実施の形態については、本発明を詳細説明するために掲げた製造装置を示するものであって、本発明は扁平形電池の構造および製造装置を下記のものに特定するものではない。例えば、図２は本発明の減圧チャンバーを接続時の状態を示す扁平形電池の製造装置の模式図である。図２に示されるように架台１０上に後で詳細に述べる負極体４とセパレータ５を収納した上ケース１を保持した後、電解液シリンジ７に具備された減圧チャンバー９が接続される。架台１０には、Ｏリング溝部１１が施されＯリング溝１１内にはＯリング３２が勘合されており、減圧チャンバー９内の気密性を確保している。
【００１９】
次に、減圧チャンバー９には減圧レギュレータ１２、減圧圧力計１３、減圧開閉弁１４からなる減圧発生部１５が接続され、真空ポンプ（図示せず）の真空度を調整し、減圧チャンバー９内の圧力の調整を行っている。このとき、減圧チャンバー９内の真空度が高ければ高いほど好ましいが、真空度が高すぎると電解液の沸騰を招き、また本発明の注液量を決定する重要なファクターである為、減圧圧力計１３にて監視を行い、真空度が許容の上下限内でなければ、本発明の製造装置を停止する。また、減圧チャンバー９内を減圧せずに注液することも可能である。
【００２０】
電解液を貯蔵する電解液シリンジ７は、内部に注液バルブ８を装備し、バルブ駆動部２９に注液バルブ８の先端部に付属したカムフォロア２６を介して接続している。バルブ駆動部２９は、円板状の板カム２７とサーボモータ２８からなり、サーボモータ２８にて板カム２７を回転させ、注液バルブ８に上下運動を伝達し、注液バルブ８の開閉を行って、上ケース１に電解液を注液している。板カム２７の回転速度を変更することにより電解液量をコントロールすることが可能で、板カム２７の回転速度を速くすると電解液量は小さくなる。ここで、本発明の一実施の形態としてバルブ駆動部２９に板カム２７の回転運動を利用したが、これに特定せず、エアーシリンダによる上下運動やカムとボールねじとサーボモータを組み合わせたメカ機構などで注液バルブ８の上下運動を伝達することもできる。
【００２１】
また、注液バルブ８にはスプリング２４が装着され、注液バルブ８の上下運動の補助をし、電解液室３０との気密性を確保するために電解液シリンジ７に嵌合されたＯリング２５にて隔離している。
【００２２】
また、注液ノズル１６はナット１７を閉めることで電解液シリンジ７と接続されており、ナット１７を緩めることで簡単に電解液シリンジ７と分離ができ、電解液量に対応した注液ノズル１６の選定ができ、注液ノズル１６の先端にある突起部の長短を選定することにより、より高精度な注液が可能となる。さらに、電解液の凝固による注液ノズルの目詰まりの対応が簡単にできるため、メンテナンス性にも富んだ構造となっている。また、注液バルブ８との接触面の材質をポリプロピレンや四弗化エチレン樹脂などの樹脂が適している。
【００２３】
電解液シリンジ７内にある電解液室３０の電解液供給口１８には、電解液供給部２３が接続され電解液室３０を常に電解液で充満しており、電解液供給部２３は電解液圧送管１９、電解液タンク２０、不活性ガス圧力計２１、不活性ガス圧力レギュレータ２２からなる。また、不活性ガスタンク（図示せず）に接続された電解液供給部２３は不活性ガス圧力レギュレータ２２にて不活性ガスの圧力を調整して、電解液タンク２０に圧力が掛けられ、圧力を帯びた電解液が電解液室３０を充満させている。ここで、減圧チャンバー９内の減圧と同様に本発明の注液量を決定する重要なファクターである為、不活性ガス圧力計２１にて許容の上下限内でなければ、本発明の製造装置を停止する。不活性ガスにおいては、二酸化炭素、窒素、アルゴン等でもよく、本発明では窒素ガスを使用して、電解液タンク２０に圧力を掛けて加圧力のある電解液にしている。
【００２４】
さらに、電解液の加圧力を変更することにより電解液の吐出速度をコントロールすることが可能で、電解液の加圧力を高くすると電解液の吐出速度も速くなる。また、電解液室３０は加圧された電解液で満たされているため、電解液室３０内に気泡の侵入を防止することができ、また電解液圧送管１９の途中に電解液内の気泡を除去する脱気機構（図示せず）を設けることもできる。
【００２５】
減圧チャンバー９内を減圧発生部１５にて減圧し、バルブ駆動部２９を作動して注液バルブ８を開閉して、電解液の加圧力と減圧チャンバー９内の減圧との圧力差により上ケース１のセパレータ５上に電解液が注液される。また、これらの製造装置を１台または数台、あるいは数十台、ラインとして並べられ、並列にそれぞれの製造装置が上ケース１に電解液を注液して、処理能力を大きくすることができ、架台１０を循環する治具として使用することでより一層生産性の高いライン構成を取ることが可能となる。
【００２６】
注液された上ケース１は、図４に示されるように正極体３をセパレータ５の上に積層し、下ケース６が被せられ、下ケース６の側面を縮径および下ケース６の開口部を内側に折り曲げて封口し、絶縁ガスケット３１を圧縮して気密性の高い扁平形電池が成形される。
【００２７】
ここで、扁平形電池にはコイン形一次電池やコイン形二次電池等があるが、ここでは扁平形電池に代表される一つであるコイン形のリチウムイオン二次電池（以下、コイン形二次電池と称する）の全体構成を示した断面図である図４について説明する。コイン形二次電池３３は、電極体２を構成しているペレット状の正極体３とペレット状の負極体４と正極体３及び負極体４の間に配されたセパレータ５とからなり、正極体３と負極体４の間でリチウムイオンを移動させる電解液（図示せず）と電極体２とを収納する上ケース１と上ケース１の電極体２が収納された空間を密閉する上ケース１の開口部の周縁部にある絶縁ガスケット３１と上ケース１に被せられ封口する下ケース６からなる。さらに上ケース１の開口部の外周面と絶縁ガスケット３１の内周面および下ケース６の開口部の内周面との所定の位置に成膜されているシール膜（図示せず）とを備えて、より高い気密性を発揮している。
【００２８】
正極体３は、ここでは、リチウム・マンガン酸化合物を用いるがこれに限定されるものではなく、例えばリチウム複合酸化物、金属硫化物、金属酸化物、金属セレン化合物等の何れか一種以上を混合して用いることも可能である。
【００２９】
また、負極体４は、負極活物質となる板状の金属リチウムやリチウム合金を打ち抜いてペレット状に成形している。負極体４は、ペレット状の金属リチウムと、リチウムと化合可能な金属若しくは化合物を貼り合わせた状態でコイン形二次電池３３の内部に収納し、放置しておくことでリチウム合金化したものを負極活物質として用いる。
【００３０】
次に、セパレータ５は、正極体３と負極体４との間を遮断し、両極材の接触による短絡を防止しつつ電解液中のリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ５は、繊維樹脂状により形成された不織布であり、空孔率が１０％〜５０％、厚みが４０μｍ〜２００μｍのものを用いる。ここでは、ポリフェニレンサルファイトを用いるが、これに限定されるものではなく、ポリエチレンテレフタート、ポリイミド、ポリアミド等が上げられ、何れか一種以上を用いることも可能である。
【００３１】
電解液には、ＥＭＣ、ペンタグライム、テトラグライム等が上げられ、これらのうちの何れか一種以上を用いる。
【００３２】
また、下ケース６は、導電性金属からなる容器であり、正極体３と接触することでコイン形二次電池３３の外部正極となる。具体的には、下ケース６には、ステンレス等からなる金属製の容器を用いるが、これに限定されるものではなく、例えばステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属を複数積層させた状態の金属製の容器等を用いることも可能である。
【００３３】
上ケース１は、電極体２を収納する導電性金属からなる容器であり、負極体４と接することでコイン形二次電池３３の外部負極となる。上ケース１には、アルミニウムとステンレスとが貼り合わされたクラッド材等を用い、第１の金属層がアルミニウムとなるように形成する。負極体４が収納される底面には、ペレット状の金属リチウムを貼り付け、二次電池の組立後にリチウム合金が形成されせる。
【００３４】
また、絶縁ガスケット３１は、円環状に形成されており、下ケース６と上ケース１とを封口した際に下ケース６と上ケース１との間に生じる隙間に嵌め込まれるように取り付けられることで上記隙間を封止する。この絶縁ガスケット３１は、ポリフェニレンサルファイト樹脂を用いるが、これに限定されることはなく、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリチレンテレフタート樹脂、ポリアリレート樹脂等も用いることができ、何れか一種又は複数種を混合して用いてもよい。
【００３５】
下ケース６の内周側面や絶縁ガスケット３１の内周側面とには、シール膜としてシール剤（図示せず）が塗布されており、下ケース６や上ケース１と絶縁ガスケット３１との間に生じる微小な隙間に入りこむことにより、コイン形二次電池３３の内部空間の密閉性をより高めている。シール剤には具体的には、フッ素系の樹脂を用い、シール剤を調製する溶媒には、上述したフッ素系の樹脂を溶解させるもので、具体的にはシクロヘキサン等を用いる。
【００３６】
次に以下、本発明の実施例に関わる扁平形電池の製造方法について図を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００３７】
本発明の実施例１における減圧チャンバーを接続する前の状態を示す扁平形電池の製造装置の模式図を図１に示す。電解液供給部２３にある不活性ガス圧力レギュレータ２２を作動させ、不活性ガスタンク（図示せず）から送られてきた不活性ガスの圧力を９０ｋＰａに調整し、電解液タンク２０は９０ｋＰａの圧力を帯びた電解液の状態になり、電解液タンク２０に接続された電解液シリンジ７の電解液供給口１８に電解液圧送管１９を介して電解液が圧送され、注液バルブ８の閉じられた電解液室３０は加圧力９０ｋＰａの電解液で充満される。
【００３８】
また、減圧チャンバー９が装着されていない架台１０上の定位置に負極体４とセパレータ５が収納された電解液を注液していない上ケース１を保持する。保持方法はチャックや真空吸着、磁力による保持方法でもよく。本発明では構造を簡素化できる架台１０に上ケース１が嵌合できる円形の窪みを設けて固定している。
【００３９】
図２に示される矢印方向に減圧チャンバー９が架台１０と装着され、その後、減圧発生部１５にある減圧開閉弁１４を開き、減圧レギュレータ１２を作動させて、減圧チャンバー９内の圧力を減圧レギュレータ１２にて設定された大気圧の約１／１０である１０ｋＰａまで減圧する。
【００４０】
図３は本発明の実施例１における電解液の注液状態を示す扁平形電池の製造装置の模式図である。バルブ駆動部２９にあるサーボモータ２８を駆動し、板カム２７を回転させて、注液バルブ８の先端にあるカムフォロア２６を介して注液バルブ８は、スプリング２４の力により上方向に持ち上げられ、本実施例における注液ノズル１６のノズル内径が１ｍｍである注液ノズル１６が図３に示されるように開孔されて、電解液が電解液の加圧力と減圧チャンバー９内の減圧との差圧力により上ケースへの注液が開始され、その後、板カム２７の回転により注液バルブ８が閉じられ注液は終了する。また、本発明の注液量は６２ｍｇで、注液バルブ８の開閉時間はわずか０．１〜０．２秒程度であり、サーボモータ２８は一回転後に停止する。
注液後、減圧を２秒間保持し、電解液がセパレータ５に含浸され、その後減圧発生部１５にある減圧レギュレータ１２を作動して減圧チャンバー９内は大気圧である１０１．３ｋＰａに２秒間の時間を有して戻される。大気への開放時の供給エアーはリチウム電池の場合ではドライエアーを用いるのが良い。減圧チャンバー９を開いて取り出した上ケース１を実施例１とした。
【実施例２】
【００４１】
実施例１と同様に、負極体４とセパレータ５が収納された電解液を注液していない上ケース１を架台１０上の定位置に保持し、減圧チャンバー９が架台１０と装着された後に、減圧をせずに減圧チャンバー９内の圧力が大気圧の状態のままで注液を開始した。注液終了後、６秒間の大気圧の状態で放置をし、減圧チャンバー９を開いて取り出した上ケース
１を実施例２とした。
【００４２】
（比較例１）
本発明の実施例と比較するため、図５に示されるような構成の装置へ実施例と同じ電解液を注液していない負極体とセパレータを収納した上ケース１０６を減圧チャンバー１０５に組み込み、充填シリンダ１０２に６２ｍｇの電解液を供給後、減圧チャンバー１０５内を１０ｋＰａの圧力にて減圧をし、ピストン１０３を押し下げて、注液管１０７より電解液を上ケース１０６に注液し、２秒間の減圧後、減圧チャンバー１０５を大気圧である１０１．３ｋＰａの圧力に戻す。次に減圧チャンバー１０５を開き、取り出した上ケース１０６を比較例１とした。
【００４３】
上記実施例および比較例の同じ電解液の注液時間における注液時に装置に付着または揮発により損失電解液の重量をバラツキとして比較するために、下記の評価を行った結果を（表１）に示す。
【００４４】
（表１）に示した電解液の重量のバラツキは、電解液の注液済みである上ケースの重量と電解液の未注液である上ケースの重量に電解液の重量の６２ｍｇを加えた重量との差を注液された電解液の重量とし、実施した２０個の上ケースの最大値を最小値の差との比較をした。
【００４５】
また、電解液の損失重量として、電解液の注液済みである上ケースの重量と電解液の未注液である上ケースの重量に電解液の重量の６２ｍｇを加えた重量との差を注液された電解液の重量とし、最小の電解液の重量と供給した基準電解液の重量６２ｍｇとの差を比較した。
【００４６】
【表１】
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（表１）より明らかなように実施例１，２による方法は、比較例１とを比較して注液時における電解液の重量のバラツキも少なく精度が良好であり、上ケースに高精度な電解液の注液ができた。また、電解液の基準重量６２ｍｇに対しても差が小さく、電解液の損失重量が少ないことで、電解液の飛散、電解液の蒸発の少ない製造方法と製造装置と言うことができ、電解液の蒸発を抑制できたことで電解液の成分のバラツキを抑えることのできる方法である。さらに、実施例１と実施例２を比較すると減圧チャンバー内を減圧することで電解液の損失に対して効果的であった。また、に比較例１の方法では、電解液の重量が小さくなればなるほど構造が小さくなり、さらなる小型化に対応した方法としては断念せざるを得ない。
【００４７】
比較例１の注液精度であるバラツキ、電解液の損失量の悪化要因は次のようになると考えられる。比較例１による方法では、充填シリンダおよびピストンや電解液の経路の表面に電解液が付着し、注液した電解液の重量のバラツキを招いていたと考えられ、電解液の長時間の減圧による電解液の蒸発も電解液の損失重量が大きくなった原因と考えられる。また、比較例１による方法においては目視で確認できるほど正極体上に電解液が今にも溢れ出しそうな状態になっており、下ケースを被せ封口した際に、電解液が漏れ出ているのが目視で確認できた。このことで、溢れ出した電解液による設備の汚れやそれに伴う設備
の稼働トラブル、液こぼれによる二次電池の表面汚れや液不足による電池特性の低下等の品質トラブルなど、多岐にわたるトラブルが発生することの確認もされている。
【００４８】
以上のように比較例において、短時間における注液を行ったときに発生する注液精度の悪化は、電解液の重量のバラツキをもたらし、その結果として、電解液が少ない場合には、充放電時の二次電池内の電解液が不足し、電池寿命の短命化につながる。また、電解液が多い場合にはガス発生による電池の膨れ、安全性の低下が懸念される。本発明は短時間の注液において高精度の注液を実現することで、電池寿命の安定化、安全性の安定化を実現している。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、短時間にもかかわらず電池への注液精度の良い注液が可能となる。また、本発明の製造方法と製造装置は電解液への加圧と上ケースの減圧を適切にバランスよく利用して注液することにより電解液のこぼれにまつわる様々なトラブルを解消することができ、従来の技術では困難であった微小な電解液量を注液することが可能となり、高性能な扁平形の超小型電池の電解液を注液する方法として有用である。さらに、高容量化を図るために電池内に可能な限り多くを収納した電極体に対して、その電極体に見合った大量の電解液を収容することができるため、高エネルギー密度で負荷特性の優れ、貯蔵寿命が長いなどの効果をもたらす電池の作製が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１における減圧チャンバーを接続する前の状態を示す扁平形電池の製造装置の模式図
【図２】本発明の減圧チャンバーを接続時の状態を示す扁平形電池の製造装置の模式図
【図３】本発明の実施例１における電解液の注液状態を示す扁平形電池の製造装置の模式図
【図４】本発明の一実施形態におけるコイン形二次電池の断面図
【図５】従来技術の注液装置における実施の形態図
【図６】別従来技術の注液装置における実施の形態図
【図７】別従来技術の注液装置における実施の形態図
【符号の説明】
【００５１】
１  上ケース
２  電極体
３  正極体
４  負極体
５  セパレータ
６  下ケース
７  電解液シリンジ
８  注液バルブ
９  減圧チャンバー
１０  架台
１１  Ｏリング溝部
１２  減圧レギュレータ
１３  減圧圧力計
１４  減圧開閉弁
１５  減圧発生部
１６  注液ノズル
１７  ナット
１８  電解液供給口
１９  電解液圧送管
２０  電解液タンク
２１  不活性ガス圧力計
２２  不活性ガス圧力レギュレータ
２３  電解液供給部
２４  スプリング
２５  Ｏリング
２６  カムフォロア
２７  板カム
２８  サーボモータ
２９  バルブ駆動部
３０  電解液室
３１  絶縁ガスケット
３２  Ｏリング
３３  コイン形二次電池（扁平形電池）
【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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