(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】電解液を注液していない状態の二次電池の電極群を収納した電池容器１の開口部と電解液一次貯蔵槽４を弾性体３で接続し、電解液一次貯蔵槽４を介して電池容器１内を減圧後、電解液一次貯蔵槽４のピストン型弁５を閉じ、電池容器１内を減圧状態に維持する第一の工程、電解液一次貯蔵槽４内に定量の電解液を供給する第二の工程、遠心力を電解液に作用させ状態でピストン型弁５を開き電解液を電池容器内に注液する第三の工程と、電池容器１内と電解液一次貯蔵槽４内の圧力を平衡状態にする第四の工程と、電解液一次貯蔵槽４内を介して電池容器１内を減圧する第五の工程を経て注液している。【選択図】図１
2007165170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤塗料を塗布した帯状の正極板と負極集電体に少なくとも負極活物質を含む負極合剤塗料を塗布した帯状の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体で封口する二次電池の製造方法であって、前記電極群を収納した電池容器の開口部と電解液一時貯蔵槽とが弾性体を介して接続され、電解液一時貯蔵槽を介して電池容器内を減圧した後、電解液一時貯蔵槽を開閉する弁を閉じて電池容器内を減圧状態に維持する第一の工程と、次いで前記電解液一時貯蔵槽内に定量の電解液を供給する第二の工程と、次いで遠心力を前記電解液に作用させた状態で弁を開き電解液を電池容器内に注液する第三の工程と、前記電池容器内と電解液一時貯蔵槽の圧力を平衡状態にする第四の工程と、さらに前記電解液一時貯蔵槽内を介して電池容器内を減圧する第五の工程とを経て電池容器内に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】
第三の工程において、電解液一時貯蔵槽内を減圧状態にし、電解液に遠心力を作用させた状態で弁を開き電極群を収納した電池容器内に注液することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項３】
第三の工程において、電解液に遠心力を作用させながら電解液一時貯蔵槽を加圧状態にして弁を開き電極群を収納した電池容器内に注液することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】
第三または第四の工程において、電解液一時貯蔵槽内の圧力制御を時間に依存する線形直線、または曲線の関数に従う波形に沿って増圧し、電極群を収納した電池容器内と前記電解液一時貯蔵槽の圧力を平衡状態にすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項５】
第四の工程および第五の工程を複数回繰り返し電極群を収納した電池容器内に電解液を注液することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【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と電池容器の開口部とが弾性体を介して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を開閉する弁と、前記電池容器内と電解液一時貯蔵槽の気体を吸排する電解液一時貯蔵槽に接続された圧力調整部と、前記一時貯蔵槽を固定し回転させることで電解液一時貯蔵槽に供給される電解液に遠心力を与える回転盤と、前記電解液一時貯蔵槽内へ電解液を供給するポンプと、前記電解液一時貯蔵槽内を減圧するポンプと、前記電解液一時貯蔵槽内を減圧、加圧、大気圧状態へと切替える切替弁と、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、前記回転盤を回転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、正極集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤塗料を塗布した帯状の正極板と負極集電体に少なくとも負極活物質を含む負極合剤塗料を塗布した帯状の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後、封口体で封口する二次電池の製造方法であって、電池容器内に電解液を効率よく能率的に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電池が脚光を浴びている。
【０００３】
例えば、円筒形のリチウム電池は、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体を挿入し、内側に突出した溝部上で封口体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】
これらの二次電池においては、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の巻回した電極群とその電極群に見合った大量の電解液を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になっていた。
【０００５】
上記電池容器に電解液を注液する方法として、図１２に示されるように、電池容器１０１の開口部と電解液一時貯蔵槽１０４とをパッキン１０３で接続したうえで、回転盤１０６上に配置し、電池容器１０１内を減圧後、電解液一時貯蔵槽１０４へ定量の電解液を供給し、回転盤１０６を回転させることで電池容器１０１と電解液一時貯蔵槽１０４に遠心力を作用させ、その後、テーパピン１０５を開き、電池容器１０１内の負圧と電解液一時貯蔵槽１０４内の大気圧との圧力差と遠心力を利用して注液する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、図１３で示されるように、電池容器２０１を設置したデシケータ容器２０２内を減圧した後、吐出ノズル２０３より電解液をデシケータ容器２０２の内外との圧力差と落下を用いて滴下する。その後、電解液の滴下を停止しデシケータ容器２０２内を減圧または加圧を行い、電池容器２０１内に発生した泡を除去する方法を繰り返す注液方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、図１４で示されるように充填チャンバ３０５に電池容器３０１を収納し、電解液一時貯蔵槽３０４内に必要な量の電解液を供給し、ピストン３０３によって電解液一時貯蔵槽３０４の蓋がされ、次に充填チャンバ３０５内を減圧した後、ピストン３０３を下降させて電解液を電解液一時貯蔵槽３０４より押出し、吐出ノズル３０２より電解液を電池容器３０１内に注液し、その後、さらに充填チャンバ３０５を加圧して電解液を電池容器３０１内に充分に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】特開平８−１０６８９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５０２号公報
【特許文献３】特許第３４６７１３５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、上述した特許文献１の従来技術では、図１２に示されるように遠心力が働いた状態でテーパピン１０５が開かれ、電解液は遠心力と圧力差の両者により付勢されるため、勢いあまって周囲に飛散して電池容器１０１の開口部付近にも付着し、必要な電解液量が得られず電池容量不足という好ましくない課題が発生する。
【０００９】
また、特許文献２の従来技術では、図１３に示されるようにデシケータ容器２０２内を完全に真空状態にするには多くの時間を要し、高真空状態においては圧力差により電解液が気化し電池容器２０１の外周やデシケータ容器２０２の内壁に飛び散り、電解液の損失、注液精度の悪化の課題が発生する。一方、短時間の減圧では、電池容器２０１内を十分に減圧できず、注液時に空気が電池容器２０１内に閉じ込められ、電解液の注液に多くの時間を要する。
【００１０】
また、特許文献３で開示されている注液方法では、図１４に示されるように減圧とピストン３０３による加圧力により、電解液を電池容器３０１内へ短時間での注液を可能とするが、電解液一時貯蔵槽３０４内やピストン３０３および注液路内部に表面張力により付着する電解液を電池容器３０１内へ誘導することができず、一時貯蔵槽３０４内の多くの電解液は一時貯蔵槽３０４内に付着して残り、注液精度が悪化する。また、電池容器３０１内外を減圧し電池容器３０１内の空気を減圧で取り出すために高真空とすると差圧注液時に電解液が気化し、電池容器３０１の外周や充填チャンバ３０５の内壁への飛び散りや電解液の損失が発生し、注液精度の悪化につながる。電解液が気化しない程度の真空度では注液に適さず、電池容器３０１内に空気を残すことになり注液時間が長くなる要因となる。
【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、遠心力を作用させながらも電池容器を設置したデシケータ容器などの囲われた容器ごと密閉し、真空状態にするのではなく、電極群を収納した電池容器の開口部と電解液一時貯蔵槽とが弾性体で接合させ、電解液一時貯蔵槽と電池容器を真空状態にさせることにより短時間で高精度な注液を実現し、電解液の付着防止ができ、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、正極集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤塗料を塗布した帯状の正極板と負極集電体に少なくとも負極活物質を含む負極合剤塗料を塗布した帯状の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体で封口する二次電池の製造方法であって、電極群を収納した電池容器の開口部と電解液一時貯蔵槽とが弾性体を介して接続され、電解液一時貯蔵槽を介して電池容器内を減圧した後、電解液一時貯蔵槽を開閉する弁を閉じて電池容器内を減圧状態に維持する第一の工程と、次いで電解液一時貯蔵槽内に定量の電解液を供給する第二の工程と、次いで遠心力を電解液に作用させた状態で弁を開き電解液を電池容器内に注液する第三の工程と、電池容器内と電解液一時貯蔵槽の圧力を平衡状態にする第四の工程と、さらに電解液一時貯蔵槽内を介して電池容器内を減圧する第五の工程を経て電池容器内に電解液を注液することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電極群を収納した電池容器の開口部と一貯蔵槽とが弾性体を介して接
続され、遠心力と電池容器内および電解液一時貯蔵槽の圧力を平衡状態しながら、電池容器内に電解液を注液することにより、短時間で電池容器への電解液の注液が完了し、高精度で損失の少ない電解液の注液が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の発明では、正極集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤塗料を塗布した帯状の正極板と負極集電体に少なくとも負極活物質を含む負極合剤塗料を塗布した帯状の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、封口体で封口する二次電池の製造方法であって、電極群を収納した電池容器の開口部と電解液一時貯蔵槽とが弾性体を介して接続され、電解液一時貯蔵槽を介して電池容器内を減圧した後、電解液一時貯蔵槽を開閉する弁を閉じて電池容器内を減圧状態に維持する第一の工程と、次いで電解液一時貯蔵槽内に定量の電解液を供給する第二の工程と、次いで遠心力を電解液に作用させた状態で弁を開き電解液を電池容器内に注液する第三の工程と、電池容器内と電解液一時貯蔵槽の圧力を平衡状態にする第四の工程と、さらに電解液一時貯蔵槽内を介して電池容器内を減圧する第五の工程を経て電池容器内に電解液を注液する方法であり、この方法をすることにより、短時間で高精度に電池容器内に電解液を注液することが可能となる。
【００１５】
本発明の第２の発明では、第三の工程において、電解液一時貯蔵槽内を減圧状態にし、電解液に遠心力を作用させた状態で弁を開き電極群を収納した電池容器内に注液することであり、電解液の飛散が抑制され高精度に電解液を電池容器に注液することができる。
【００１６】
本発明の第３の発明では、第三の工程において、電解液に遠心力を作用させながら電解液一時貯蔵槽を加圧状態にして弁を開き電極群を収納した電池容器内に注液することであり、電解液に作用する力を倍増させことで、短時間に電解液を電池容器内に注液することが可能となる。
【００１７】
本発明の第４の発明では、第三または第四の工程において電解液一時貯蔵槽内の圧力制御を時間に依存する線形直線、または曲線よりなる関数に従う圧力の波形に沿って増圧し、電極群を収納した電池容器内と電解液一時貯蔵槽の圧力を平衡状態にすることであり、気体による加圧時に、電解液一時貯蔵槽に高速な速度で流入する気体により電解液の表面は波打ち、かつ液面、液中に気泡が生じるのを防ぎ、気泡が電解液と共に電池容器内へ流入し電解液の電極群への含浸に時間を要するのを防ぐことで、安定的に短時間での注液を実現することができる。
【００１８】
本発明の第５の発明では、第四の工程および第五の工程を複数回繰り返し電極群を収納した電池容器内に電解液を注液することであり、電池容器内に残存する空気の気泡に繰り返し流速を与えることができ、電解液を電極群への含浸状況を作りだし、短時間に電池容器内に電解液を注液することが可能となる。
【００１９】
本発明の第６の発明では、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と電池容器の開口部とが弾性体を介して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を開閉する弁と、電池容器内と電解液一時貯蔵槽の気体を吸排する電解液一時貯蔵槽に接続された圧力調整と、一時貯蔵槽を固定し回転させることで電解液一時貯蔵槽に供給される電解液に遠心力を与える回転盤と、電解液一時貯蔵槽内へ電解液を供給するポンプと、電解液一時貯蔵槽内を減圧するポンプと、電解液一時貯蔵槽内を減圧、加圧、大気圧状態へと切替える切替弁と、電解液一時貯蔵槽を開閉する弁を開閉させる駆動部と回転盤を回転させる駆動部とで構成した二次電池の製造装置であり、短時間で高精度に電池容器内に電解液を注液を可能としている。
【００２０】
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。例えば、図１に示されるような本発明の二次電池の製造装置において、回転盤６上に電池容器固定治具７と電解液一時貯蔵槽４が配置され、回転盤６は架台３０に設置された軸受け３１を介して動力部８に接続されて、回転盤６に回転力を伝達する。動力部８は電動機を直結した機構でもよく、本発明では、ギヤを具備したサーボモータを回転盤６に軸受け３１を介して接続している。
【００２１】
電池容器１は回転盤６上の電池容器固定治具７にセットすることで、電池容器１内の圧力が減圧および加圧時においても気密を保つゴムなどの弾性体で構成されるパッキン３を介して電解液一時貯蔵槽４に接続される。電池容器固定治具７は、電池容器１をチャッキングできる機構でもよく、永久磁石や真空吸着で保持をしても構わない。本発明においては、パッキン３の弾性力を利用して電池容器固定治具７とパッキン３の嵌合により電池容器１を保持する。
【００２２】
また、回転盤６上に配置された弁駆動部１９を作動することにより電解液一時貯蔵槽４内に内蔵されたピストン型弁５を回転盤６の中心方向に引き寄せ、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４とが連通した状態（以下、開くと称する）にする。弁駆動部１９においては、回転して駆動を伝える板カムでもよく、本発明では、エアーシリンダにより直線運動をピストン型弁５に伝達している。
【００２３】
電解液一時貯蔵槽４には気体配管２４を介して圧力調整部３３が接続され、圧力調整部３３には大気開放二方向弁１３、波形制御圧力二方向弁１４と増圧弁１５とエア発生部１１、減圧二方向弁１６と弱減圧二方向弁１７と高真空圧用レギュレータ９と中真空圧用レギュレータ１０と真空ポンプ１２を設置し、電池容器１内あるいは電解液一時貯蔵槽４内の圧力を検出しながら加圧し、または減圧状態にする。また、加圧する気体を本発明では圧縮空気を使用しているが、不活性ガスでもよく、不活性ガスを使用することで電解液に及ぼす効果は大きい。
【００２４】
電解液一時貯蔵槽４へ接続された電解液供給部３２には、電解液貯蔵タンク２１、液体用配管２５、供給ポンプ１８、供給ノズル２０から構成され定量の電解液を電解液一時貯蔵槽４内へ供給する。
【００２５】
また、電解液一時貯蔵槽４内のピストン型弁５の代わりに図２に示されるようにボールバルブ型弁２３を用いても良い。
【００２６】
電池容器１は、上部が開口している有底円筒形や角形の電池容器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。電池容器１内に後で詳細に述べる電極群２を収納後、電池容器１の開口部２２の外周に環状に溝入れ加工を施し、電極群２を電池容器１内に保持している。
【００２７】
電解液を注液した電池容器１は、電極群２より導出している正極リード（図示せず）を電池容器１に溶接し、次に電極群２より導出した負極リード（図示せず）を絶縁ガスケットが周縁に具備された封口板（図示せず）に溶接し、その封口板を電池容器の開口部２２に挿入して、電池容器１の開口部２２を内方向に折り曲げてかしめ封口し、二次電池を作製している。
【００２８】
ここで、電池容器１の中には収納されている電極群２においては、複合リチウム酸化物を活物質とする正極板と天然黒鉛等を活物質とする負極板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を介して渦巻状に捲回または、積層して極板群２を構成する。
【００２９】
正極板は、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であるアルミニウム箔に塗着し、乾燥、圧延して帯状の正極板を用いる。正極集電体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。
【００３０】
負極板は、天然黒鉛等を用いた負極活物質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である銅箔に塗着し、乾燥、圧延して帯状の負極板を用いる。また負極集電体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。
【００３１】
セパレータとしては、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。
【００３２】
また、電解液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。
【００３３】
以下、本発明の実施例について図を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００３４】
本発明の実施例１における二次電池の製造方法について図１を参照しながら説明する。第一の工程では、回転盤６上に配置された弁駆動部１９を作動し、ピストン型弁５を開き、圧力調整部３３の各二方向弁１３，１４，１７を閉じた後に、減圧二方向弁１６を開いて、高真空圧力値に設定された高真空圧用レギュレータ９と真空ポンプ１２を作動させて、電池容器１内の圧力を大気圧の約１／１００である１．０ｋＰａ以下で６０秒間、減圧する。
【００３５】
６０秒間の減圧後、弁駆動部１９を作動して、ピストン型弁５を閉じて、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４とが閉鎖された状態（以下、閉じると称する）にする。次いで、圧力調整部３３にある減圧二方向弁１６を閉じ、大気圧開放二方向弁１３を開くことで、電池容器１内を減圧された状態に保持しながらも電解液一時貯蔵槽４内を大気圧に開放する。
【００３６】
第二の工程では、電解液供給部３２にある電解液貯蔵タンク２１に蓄えられた電解液を液体用配管２５にて接続された供給ポンプ１８より電解液一時貯蔵槽４へ接続された供給ノズル２０から定量の電解液を電解液一時貯蔵槽４内へ供給する。また、この時点の電解液一時貯蔵槽４は大気圧状態であり、電解液量として５．８ｇを供給した。
【００３７】
次の第三の工程では、動力部８を駆動させ、回転盤６の回転数が１０００ｒｐｍに到達し、電池容器１に所定の遠心力が約３００Ｇ（重力加速度を１Ｇとする）程度になった後、弁駆動部１９を作動させてピストン型弁５を開き、電解液の注液を開始する。
【００３８】
第四の工程では、圧力調整部３３にある大気圧開放二方向弁１３を閉じた後（二方向弁
１６，１７はすでに閉じたままである）、エア発生部１１より供給された気体の圧力を増圧弁１５で約２倍に増圧させ、波形制御圧力二方向弁１４を制御しながら開き、電解液一時貯蔵槽４内を図７に示されるように加圧力の掛け初めと掛け終わりの圧力の掛け方を緩やかにしながらも５秒間で所定圧力になるように制御を行い、１０００ｋＰａの加圧の状態で電池容器１と電解液一時貯蔵槽４内の圧力を平衡状態にする。また、実施例１では曲線の関数に従う波形に沿って増圧したが、図８に示されるように第四の工程の電解液一時貯蔵槽４内への圧力の掛け方を直線的になるようにし、１０００ｋＰａの加圧の状態になるようにしてもよい。
【００３９】
次に、６０秒間の遠心力と加圧状態を維持した後、波形制御圧力二方向弁１４を閉じ、大気圧開放二方向弁１３を開き、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４内の圧力を大気圧の状態にされ、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４内の圧力は１０１．３ｋＰａとなる。
【００４０】
最後に第五の工程では、遠心力が作用した状態で大気圧開放二方向弁１３を閉じた後、弱減圧二方向弁１７を開き、中真空圧用レギュレータ１０で設定される２１．３ｋＰａで電池容器1と電解液貯蔵槽４内を１０秒間の減圧を行う。このことにより、電解液が注液後に再度溢れだすことを防ぐことが可能となり、第四工程で加圧した電極群２内にある縮小した気泡を電極群２内より吸い出すことができる。
【００４１】
次に、弱減圧二方向弁１７を閉じ、大気圧開放二方向弁１３を開いて、電池容器１内と電解液一時貯蔵槽４内を大気圧の状態にし、弁駆動部１９を作動させてピストン型弁５を閉じる。また、動力部８を停止し、回転盤６の回転を停止させて第五の工程が終了される。
【００４２】
以上のように、第一から第五の工程を実施し、注液され、電解液を電極群２に含浸させて電解液がこぼれ出なくなった電池容器１を取り出し、その電池容器１を実施例１とした。
【実施例２】
【００４３】
本発明の別の実施例として、図３に示すように電解液一時貯蔵槽４０と電極群２の入った電池容器１を収納した搬送治具４３とを搬送型注液部２６として構成しており、搬送注液部２６は十数個用意し、第一の工程、第二の工程、第三および第四および第五の工程を循環しており、第一の工程には、第五の工程を終了した搬送型注液部２６が、第一の工程が終了していない電池容器１に載せかえられて搬送されてくる。搬送型注液部２６の搬送はコンベアによる自動搬送を本実施例では行っているが、自走機による搬送、人による搬送のいずれの形態でも良い。
【００４４】
本実施例２では、上述した実施例１の第一の工程、第二の工程、第三から第五の工程をそれぞれ同時に進めることができ、注液工程の時間短縮が可能となり、実施例２を詳細に図を参照しながら説明する。図３は、本実施例２における第一の工程の状態を示す模式図である。実施例１と同じ電極群２が入った電池容器１を搬送治具４３に収納し、パッキン４２を付属しピストン型弁４１を内蔵した電解液一時貯蔵槽４０を接続して、搬送治具４３と一体化させ構成した搬送型注液部２６を次工程に搬送する。
【００４５】
第一の工程では、図４に示されるように搬送型注液部２６を構成している電解液一時貯蔵槽４０に減圧調整部３５を気体配管２４にて接続し、弁駆動部２７をピストン型弁４１と接続する。
【００４６】
次に弁駆動部２７を作動させ、ピストン型弁４１を開き、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４０とが連通した状態で、減圧調整部３５にある大気圧開放二方向弁５０を閉じ、減圧
二方向弁５１を開く。さらに高真空圧用レギュレータ５２を１．０ｋＰａに設定し、真空ポンプ５３を作動させて、電池容器１内を６０秒間の減圧を行う。
【００４７】
６０秒間の減圧後、弁駆動部２７を作動してピストン型弁４１を閉じ、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４０とが閉鎖された状態にして、減圧調整部３５にある減圧二方向弁５１を閉じた後、大気圧開放二方向弁５０を開いて、電池容器１内を減圧された状態に保持しながらも電解液一時貯蔵槽４０内を大気圧である１０１．３ｋＰａに戻している。この第一の工程を終了した搬送型注液部２６を次工程の第二の工程に搬送する。
【００４８】
第二の工程では、図５に示されるように供給ノズル５６、電解液貯蔵タンク５４、供給ポンプ５５で構成した電解液供給部３６を搬送型注液部２６にある電解液一時貯蔵槽４０と接続し、電解液貯蔵タンク５４に蓄えられる電解液を液体用配管６４にて接続された供給ポンプ５５より電解液一時貯蔵槽４０へ接続された供給吐出ノズル５６から定量の電解液５．８ｇを電解液一時貯蔵槽４０内へ供給した。次に供給ノズル５６を電解液一時貯蔵槽４０から切り離し、電解液一時貯蔵槽４０内に電解液を保ち、且つ電池容器１内を減圧状態に保った状態で次工程の第三の工程に搬送する。
【００４９】
第三の工程では、数十個の搬送型注液部２６が順次、回転盤４４に設置され、図６はその一部分示した模式図で、同図に示されるように搬送型注液部２６を回転盤４４上に設置し、弁駆動部４５がピストン型弁４１に接続され、気体配管６５を介して圧力調整部３７が搬送型注液部２６に接続される。搬送型注液部２６が回転盤４４にセットされた後、動力部４７を駆動させ、回転盤４４は架台４８に設置された軸受け部４６を介して回転を開始する。
【００５０】
回転盤４４の回転数が１０００ｒｐｍに到達し、電池容器１に所定の遠心力が約３００Ｇ（重力加速度を１Ｇとする）程度になった後、弁駆動部４５を作動させてピストン型弁４１を開き、電解液の注液を開始する。
【００５１】
第四の工程では、圧力調整部３７にある大気圧開放二方向弁６０を閉じた後（二方向弁５７，６１はすでに閉じたままである）、増圧弁５８でエア発生部５９より供給された気体の圧力を約２倍に増圧させ、波形制御圧力二方向弁５７を制御しながら開き、電解液一時貯蔵槽４０内を図７に示されるように加圧力の掛け初めと終わりを緩やかにしながらも５秒間で所定圧力になるように制御し、１０００ｋＰａの加圧の状態で電池容器１と電解液一時貯蔵槽４内の圧力を平衡状態にする。
【００５２】
次に、６０秒間の遠心力と加圧の状態を維持した後、波形制御圧力二方向弁５７を閉じ、次に大気圧開放二方向弁６０を開き、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４０内の圧力を大気圧の状態にする。
【００５３】
第五の工程では、遠心力が作用した状態で大気圧開放二方向弁６０を閉じる。次いで、弱減圧二方向弁６１を開いて、中真空圧用レギュレータ６２で設定される２１．３ｋＰａで電池容器１と電解液貯蔵槽４０内を１０秒間の減圧を行い、第四の工程で加圧した電極群２内にある縮小した気泡のみを吸い出し、電解液が注液後、再度溢れだすことを防ぐことが可能となる。
【００５４】
次に、弱減圧二方向弁６１を閉じ、大気圧開放二方向弁６０を開いて、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４０内を大気圧の状態にし、弁駆動部４５を作動させてピストン型弁４１を閉じる。また、動力部４７を停止し、回転盤４４の回転を停止させて、電解液一時貯蔵槽４０から気体配管６５の接続を切り離し、且つピストン型弁４１から弁駆動部４５を取り外した後、搬送型注液部２６を回転盤４４から取り外して、第五の工程が終了される。
【００５５】
以上のように第一の工程から第五の工程を実施し、搬送型注液部２６より取り外した電池容器１を実施例２とした。また、搬送型注液部２６は注液されていない電池容器１を収納し、第一の工程に搬送される。
【実施例３】
【００５６】
実施例３では、実施例１の第一の工程、第二の工程および第五の工程を同様な方法で実施し、第三の工程においては、図１に示す各二方向弁１３，１４，１７を閉じた後に、減圧二方向弁１６を開いて、高真空圧力値に設定された高真空圧用レギュレータ９と真空ポンプ１２を作動させて、電解液の入った電解液一次貯蔵槽４内の圧力を電池容器１の圧力と同じ１．０ｋＰａ以下に減圧し、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４内の圧力を平衡状態にする。次に回転盤６を回転させて電解液に約３００Ｇ程度の遠心力を掛け、弁駆動部１９を作動させてピストン型弁５を開き、遠心力にのみによる電解液の注液を開始し、電解液量５．８ｇを注液した。
【００５７】
第四の工程での電池容器１への圧力の掛け方は図９に示されるように１．０ｋＰａ以下の圧力から１０００ｋＰａの加圧の状態でになるまでの間を５秒間で所定圧力になるように圧力を検出しながら制御し、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４内の圧力を平衡状態にした。最後に実施例１と同じ第五の工程を実施する。
【００５８】
以上のように、第一から第五の工程を実施し、注液され、電解液を電極群２に含浸されて電解液がこぼれ出さなくなった電池容器１を取り出し、その電池容器１を実施例３とした。
【実施例４】
【００５９】
実施例４では、実施例１の第二の工程まで同様な方法で実施し、図１０に示されるように第三の工程においては、第四の工程の後に第三の工程を実施する。具体的には動力部８を駆動させ、回転盤６は架台３０に設置された軸受け部３１を介して回転を開始する。回転盤６の回転数が１０００ｒｐｍに到達し、電池容器１に所定の遠心力が約３００Ｇ（重力加速度を１Ｇとする）程度を掛ける。
また、先に行う第四の工程では図１に示す圧力調整部３３の大気圧開放二方向弁１３を閉じた後（二方向弁１６，１７はすでに閉じたままである）、増圧弁１５でエア発生部１１より供給された気体の圧力を約２倍に増圧させ、波形制御圧力二方向弁１４を開き、電解液一時貯蔵槽４内を図８に示されるように圧力の掛け方を直線的になるように掛け、１０００ｋＰａの加圧の状態になった後に、第三の工程の弁駆動部１９を作動させてピストン型弁５を開き、電池容器１に働く遠心力および電池容器１の減圧状態と電解液一時貯蔵槽４の加圧状態との差圧とを利用して加圧の状態になった電解液量５．８ｇの電解液を注液し始めた後に、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４の圧力を平衡状態にした。  次に第五の工程では、遠心力が作用した状態で大気圧開放二方向弁１３を閉じた後、弱減圧二方向弁１７を開き、中真空圧用レギュレータ１０で設定される２１．３ｋＰａで電池容器1と電解液貯蔵槽４内を１０秒間の減圧を行う。
【００６０】
さらに、弱減圧二方向弁１７を閉じ、大気圧開放二方向弁１３を開いて、電池容器１内と電解液一時貯蔵槽４内を大気圧の状態にし、弁駆動部１９を作動させてピストン型弁５を閉じる。また、動力部８を停止し、回転盤６の回転を停止させて第五の工程が終了される。以上のように、第一から第五の工程を実施し、取り出した電池容器１を実施例４とした。
【実施例５】
【００６１】
実施例１と同様に、第一の工程から第五の工程を実施し、第五の工程の終了時に回転盤
６を停止せずに、図１１に示されるように第四の工程と第五の工程を繰り返して、取り出した電池容器１を実施例４とした。
【００６２】
具体的には、実施例１の第五の工程を終了し、電池容器１に電解液量５．８ｇを注液した後、図１に示す回転盤６を停止せずに電池容器１に遠心力が加わった状態で圧力調整部３３にある大気圧開放二方向弁１３を閉じた後（二方向弁１６，１７はすでに閉じたままである）、エア発生部１１より供給された気体の圧力を増圧させる増圧弁１５で約２倍に増圧させ、波形制御圧力二方向弁１４を開き、電解液一時貯蔵槽４内を１０００ｋＰａの加圧の状態で電池容器１と電解液一時貯蔵槽４内の圧力を平衡状態にする。次に、６０秒間の遠心力と加圧状態を維持した後、波形制御圧力二方向弁１４を閉じ、大気圧開放二方向弁１３を開き、電池容器１と電解液一時貯蔵槽４内の圧力を大気圧の状態である１０１．３ｋＰａになった時点で第四の工程を終了する。
【００６３】
次の第五の工程では、大気圧開放二方向弁１３を閉じた後、弱減圧二方向弁１７を開き、中真空圧用レギュレータ１０で設定される２１．３ｋＰａで電池容器1と電解液貯蔵槽４内を１０秒間の減圧を行う。次に、弱減圧二方向弁１７を閉じ、大気圧開放二方向弁１３を開いて、電池容器１内と電解液一時貯蔵槽４内を大気圧の状態にし、弁駆動部１９を作動させてピストン型弁５を閉じる。また、動力部８を停止し、回転盤６の回転を停止させて第五の工程が終了される。以上のように、第一から第五の工程を実施し、注液され、取り出した電池容器１を実施例５とした。
【００６４】
（比較例１）
本発明の実施例と比較するため、図１２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電池容器１０１を組み込み、比較例１の最良の形態として電池容器１０１内を１４．７ｋＰａの圧力にて６０秒間の減圧をし、電池容器１０１と電解液一時貯蔵槽１０４との間のテーパピン１０５を閉じた後、５．８ｇの電解液を大気圧状態の電解液一時貯蔵槽１０４へ供給し、電池容器１０１と電解液の貯蔵された電解液一時貯蔵槽１０４に１０００ｒｐｍの回転を与えて、遠心力を加え、電池容器１０１と電解液一時貯蔵槽１０４との間のテーパピン１０５を開き、７０秒間経過させた後、回転を停止し、装置から取り出した電池を比較例１とし、電解液が電池容器１０１内の電極群２に含浸されるまで放置した。
【００６５】
（比較例２）
図１３に示されるデシケータ容器２０２内に実施例と同じ電解液を注液していない電池容器２０１を収納し、比較例２の最良の形態として、デシケータ容器２０２と電池容器２０１内を８ｋＰａの圧力にて６０秒間の減圧を行い、電池容器２０１に５．８ｇの電解液を供給した。
【００６６】
次に、デシケータ容器２０２と電池容器２０１内を３．５ＫＰａ圧力で減圧を行い、その後、大気圧の１０１．３ｋＰａまで４５秒間の時間を掛けて徐々に上昇させた後、１５ｋＰａにて２５秒間の加圧を行い、デシケータ容器２０２と電池容器２０１内を大気圧に戻し、デシケータ容器２０２から取り出した電池容器２０１を比較例２とし、電解液が電池容器２０１内の電極群２に含浸されるまで放置した。
【００６７】
（比較例３）
図１４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電池容器３０１を組み込み、充填チャンバ３０５と電池容器３０１内を８ｋＰａの圧力にて６０秒間の減圧した後、ピストン３０３を下降させて電解液を電解液一時貯蔵槽３０４より押出し、吐出ノズル３０２より５．８ｇの電解液を注液した。その後、７０秒間の充填チャンバ３０５を加圧し、充填チャンバ３０５と電池容器３０１を大気圧に戻した後、装置から取
り出した電池を比較例３とし、電解液が電池容器３０１内の電極群２に含浸されるまで放置した。
【００６８】
上記実施例１〜５および比較例１〜３の電解液注液時間における精度、注液時に装置に付着または揮発により損失電解液の量を比較するために、下記の評価を行った結果を（表１）に示す。
（表１）に示した注液時間、注液精度、電解液の損失量は下記のとおり計測した。
注液時間は電池容器内の電極群に含浸した時間を測定した。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５．８ｇを加えた重量との差を注液された量とし、供給した電解液量との比率を表した。実施した３０個の電池容器で各例の比較をした。また、電解液の損失量は、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５．８ｇを加えた重量との差を注液されたとし、各例で比較を行った。
【００６９】
【表１】
2007165170.tif 000003
（表１）より明らかなように、実施例１〜５による方法は、比較例１〜３と比較して、短時間の注液時間ができ、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、電解液の損失量においても少量であり、電解液の飛散、揮発の少ない注液方法と装置の実現ができた。比較例の注液精度、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。
【００７０】
比較例１による方法では、短時間では電解液が電極群内に含浸せず、注液後に３分以上の大気状態で含浸、または他の含浸工法による含浸の促進を必要し、電解液の揮発により液の損失が増加し、注液精度が悪化した。また、比較例２による方法でも短時間で電解液が電極群内に含浸せず、注液後に１０分以上の大気状態で含浸が必要となり、電解液の揮発により液の損失が増加し、注液精度が悪化した。さらに、比較例３による方法でも、短時間では、５．８ｇの電解液を電池容器内に注液、および電極群内に含浸させることができず、電池容器より溢れてしまう。溢れないように注液するためには、電解液の吐出速度を小さくするか、間欠での吐出を行い数回に分けて吐出する必要があり、電池容器内の雰囲気を加圧や減圧を行ったため１０分以上の時間を要してしまい、電解液の揮発により液の損失が増加し、また、注液する際に電解液が注液経路に付着し注液精度が悪化したと考えられる。
【００７１】
比較例１〜３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、電池容器内の電解液量のばらつきをもたらし、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】
【００７２】
本発明によれば、二次電池の電池容器に短時間にもかかわらず注液精度の良い注液が可能となる。また、電池容器内を減圧と加圧の状態と装置構造に起因する短時間での電池容
器内への電解液の注液、かつ遠心力を作用させる状態とその装置構造による高精度で電解液の損失の少ない注液を実現することができる。さらに、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を巻回した電極群に対して、その電極群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】本発明の実施例１における二次電池の製造装置の模式図
【図２】本発明の別実施例における電解液一時貯蔵槽の模式図
【図３】本発明の実施例２における搬送型搬送型注液部の模式図
【図４】本発明の実施例２における第一の工程での搬送型搬送型注液部の模式図
【図５】本発明の実施例２における第二の工程での搬送型搬送型注液部の模式図
【図６】本発明の実施例２における第三，四，五の工程での搬送型搬送型注液部の模式図
【図７】本発明の実施例１，２における電池容器内と電解液一時貯蔵槽内の圧力の状態図
【図８】本発明の実施例１，２における電池容器内と電解液一時貯蔵槽内の圧力の別状態図
【図９】本発明の実施例３における電池容器内と電解液一時貯蔵槽内の圧力の状態図
【図１０】本発明の実施例４における電池容器内と電解液一時貯蔵槽内の圧力の状態図
【図１１】本発明の実施例５における電池容器内と電解液一時貯蔵槽内の圧力の状態図
【図１２】従来例の別注液装置を示す概略の模式図
【図１３】従来例の別注液装置を示す概略の模式図
【図１４】従来例の別注液装置を示す概略の模式図
【符号の説明】
【００７４】
１  電池容器
２  電極群
３  パッキン
４  電解液一時貯蔵槽
５  ピストン型弁
６  回転盤
７  電池容器固定治具
８  動力部
９  高真空圧用レギュレータ
１０  中真空圧用レギュレータ
１１  エア発生部
１２  真空ポンプ
１３  大気圧開放二方向弁
１４  波形制御圧力二方向弁
１５  増圧弁
１６  減圧二方弁
１７  弱減圧二方向弁
１８  供給ポンプ
１９  弁駆動部
２０  供給ノズル
２１  電解液貯蔵タンク
２２  電池容器の開口部
２３  ボールバルブ型弁
２４  気体用配管
２５  流体用配管
２７  弁駆動部
２９  気体配管
３０  架台
３１  軸受け部
３２  電解液供給部
３３  圧力調整部
３５  減圧調整部
４１  ピストン型弁
４２  パッキン
４３  電池容器固定治具
４５  弁駆動部
４６  軸受け部
４７  動力部
４８  架台
５０  大気開放二方向弁
５１  減圧二方向弁
５２  高真空圧用レギュレータ
５３  真空ポンプ
５４  電解液貯蔵タンク
５５  供給ポンプ
５６  供給ノズル
５７  波形制御圧力二方向弁
５８  増圧弁
５９  エア発生部
６０  大気開放二方向弁
６１  弱減圧二方向弁
６２  中真空圧用レギュレータ
６３  真空ポンプ
６４  流体用配管
６５  気体配管
【図１】
2007165170.tif 000004
【図２】
2007165170.tif 000005
【図３】
2007165170.tif 000006
【図４】
2007165170.tif 000007
【図５】
2007165170.tif 000008
【図６】
2007165170.tif 000009
【図７】
2007165170.tif 000010
【図８】
2007165170.tif 000011
【図９】
2007165170.tif 000012
【図１０】
2007165170.tif 000013
【図１１】
2007165170.tif 000014
【図１２】
2007165170.tif 000015
【図１３】
2007165170.tif 000016
【図１４】
2007165170.tif 000017