(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群を収納した電池缶に、電解液を注液するための電池の電解液供給方法であって、
前記電池缶に注液される全電解液を所定量ずつに分割し、前記電池缶内に前記所定量の電解液を注液する工程と、
前記所定量の電解液を注液した後に、減圧ブース内で前記電池缶に対して、所定の負圧値まで減圧する減圧処理と、前記所定の負圧値に到達した直後に減圧を解除する減圧解除処理とを、泡の発生を阻止しながら複数回ずつ施す含浸工程と、
前記各工程を前記電解液の分割回数だけ繰り返すことにより、前記電池缶に前記全電解液を注液する工程と、
を有することを特徴とする電池の電解液供給方法。
【請求項２】
請求項１記載の電解液供給方法において、前記各注液工程の後に、前記各含浸工程を分割してそれぞれ第１および第２の含浸工程を有することを特徴とする電池の電解液供給方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の電解液供給方法において、前記減圧処理と前記減圧解除処理とを複数回ずつ施す前記含浸工程における時間は、２〜３分間であるとともに、
前記減圧処理の前記所定の負圧値は、−４００ｍｍＨｇ〜−２００ｍｍＨｇであることを特徴とする電池の電解液供給方法。
【請求項４】
正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群を収納した電池缶に、電解液を注液するための電池の電解液供給装置であって、
所定方向に配列された複数の電池缶に、前記電解液を所定量ずつ供給可能な注液手段が配設された注液ステーションと、
前記注液ステーションの下流側に配設され、前記電池缶に減圧処理と減圧解除処理とを交互に複数回ずつ施すための減圧ブースが設けられた減圧ステーションと、
を備えることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【請求項５】
請求項４記載の電解液供給装置において、前記注液ステーションおよび前記減圧ステーションは、前記電池缶に注液される全電解液を所定量ずつに分割した回数に対応して複数配列されることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【請求項６】
請求項５記載の電解液供給装置において、前記注液ステーション毎に、前記減圧ステーションが複数配列されることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群を収納した電池缶に、電解液を供給するための電池の電解液供給方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電池の組立工程において、正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群を電池缶内に収納した後、この電池缶内に電解液を注液する作業が行われている。
【０００３】
この種の注液作業を効率的に行うために、従来から種々の方法が提案されている。例えば、電池缶にキャップを被せ、このキャップを介して真空ポンプにより前記電池缶内の空気を排出して減圧状態にし、該電池缶内に電解液を注入する方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来技術では、電池缶内に電解液を注液するために、一定時間（例えば、数分間）、前記電池缶内を減圧状態に維持している。このため、図７に示すように、電池缶２内に注液された電解液３の液面３ａが上昇し、泡４が発生してしまう。特に、泡４は、正極６に沿って盛り上がるように形成され、この正極６に電解液３の塩が付着してしまう場合が多い。これにより、電解液３の注液作業の後に、正極６に付着した塩を除去する作業が必要になり、作業全体の効率化が遂行されないという問題が指摘されている。
【０００５】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、電解液が不要な部分に付着することを確実に阻止するとともに、注液作業を効率的に遂行可能な電池の電解液供給方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明では、電池缶内に所定量の電解液を注液した後、この電池缶に対して、所定の負圧値まで減圧する減圧処理と、前記所定の負圧値に到達した直後に減圧を解除する減圧解除処理とが、泡の発生を阻止しながら複数回ずつ施される。このため、減圧時に電池缶内に注液された電解液の液面が上昇しても、減圧解除時に前記液面を有効に下降させることができ、泡が発生することがない。従って、特に、極板に電解液の塩が付着することを確実に阻止することが可能になる。
【０００７】
また、各注液工程の後に、電池缶に減圧処理と減圧解除処理とを交互に複数回ずつ順次施すための第１および第２の含浸工程を有している。これにより、注液工程から含浸工程に至る電解液供給ライン全体を容易に効率化することが可能になる。さらに、減圧処理と減圧解除処理とを複数回ずつ施す含浸工程における時間は、２〜３分間であるとともに、前記減圧処理の所定の負圧値は、−４００ｍｍＨｇ〜−２００ｍｍＨｇであることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電解液供給装置１０の概略平面図であり、図２は、この電解液供給装置１０の一部概略正面図である。
【０００９】
電解液供給装置１０により電解液が分割注液される電池１２は、図４に示すように、有底円筒形状の電池缶１４を有し、この電池缶１４内には、正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群１６が挿入されている。極板群１６の負極リード１８が電池缶１４の底面に溶接されており、この極板群１６の正極リード２０が前記電池缶１４から上方に突出している。
【００１０】
図１に示すように、電解液供給装置１０は、電池製造ライン２２に併設されており、ホルダ２４を介して矢印Ａ方向に複数個（例えば、１０個）ずつ配列されかつ矢印Ｂ方向に複数列（例えば、４列）ずつ配置された合計４０個の電池缶１４に、電解液を所定量ずつ供給可能な第１〜第４注液ステーション２６ａ〜２６ｄと、前記第１〜第４注液ステーション２６ａ〜２６ｄの下流側に配設され、前記電池缶１４に減圧処理と減圧解除処理とを交互に複数回ずつ施す第１〜第４減圧ステーション２８ａ〜２８ｄとを備える。ホルダ２４は、図４に示すように、１０個の電池缶１４を所定間隔ずつ離間して配置するための孔部２４ａを有している。
【００１１】
電解液供給装置１０は、第１および第２注液ステーション２６ａ、２６ｂと第１および第２減圧ステーション２８ａ、２８ｂとが矢印Ｂ１方向に指向して配設される第１搬送路３０と、第３および第４注液ステーション２６ｃ、２６ｄと第３および第４減圧ステーション２８ｃ、２８ｄとが矢印Ｂ２方向に指向して配設される第２搬送路３２とを備える。
【００１２】
第１搬送路３０の両端には、電池缶引込ステーション３４ａとホルダ移送ステーション３５ａとが設けられるとともに、第２搬送路３２の両端には、ホルダ移送ステーション３５ｂと電池缶払出ステーション３４ｂとが設けられる。ホルダ移送ステーション３５ａと３５ｂ、および電池缶引込ステーション３４ａと電池缶払出ステーション３４ｂとは、それぞれ第１および第２連結路３６ａ、３６ｂを介して連結され、ホルダ循環搬送路が構成されている。
【００１３】
第１〜第４注液ステーション２６ａ〜２６ｄは、１０個ずつ４列（合計で４０個）に配列された電池缶１４に、それぞれ所定量（第１回分〜第４回分）の電解液を供給可能な第１〜第４注液手段３８ａ〜３８ｄを備える。
【００１４】
図２に示すように、第１注液手段３８ａは、ホルダ２４の長手方向（矢印Ａ方向）両端側上方に互いに平行して配設されたレール４０ａ、４０ｂに沿って矢印Ｂ方向に進退自在な自走式移動本体４２ａ、４２ｂを備える。移動本体４２ａ、４２ｂには、図示しない昇降手段を介してアーム４４の両端が支持されるとともに、このアーム４４には、ホルダ２４に載置された１０個の電池缶１４に対応して計量ポンプ４６ａ〜４６ｊが装着される。計量ポンプ４６ａ〜４６ｊは、電解液が貯留された液タンク４８に連通しており、各計量ポンプ４６ａ〜４６ｊには、下方に向かって注液管５０ａ〜５０ｊが配置されている。
【００１５】
第１注液ステーション２６ａの下流に配置された第１減圧ステーション２８ａは、図３に示すように、４列に配置された各ホルダ２４全体を覆って減圧室５２を形成するための昇降自在な減圧ブース５４を備える。減圧ブース５４は、シリンダ５６から下方に延在するロッド５８に固定されるとともに、この減圧ブース５４には、図示しない負圧発生源に連通する管路６０が接続されている。
【００１６】
第２〜第４注液ステーション２６ｂ〜２６ｄ、および第２〜第４減圧ステーション２８ｂ〜２８ｄは、上述した第１注液ステーション２６ａおよび第１減圧ステーション２８ａと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００１７】
このように構成される第１の実施形態に係る電解液供給装置１０の動作について、本発明に係る電解液供給方法との関連で以下に説明する。
【００１８】
図１に示すように、電池缶１４が、電池製造ライン２２に沿って矢印Ａ１方向に搬送され、所定数（１０個）の電池缶１４が電池缶引込ステーション３４ａに配置されているホルダ２４の孔部２４ａに挿入支持される。電池缶引込ステーション３４ａでは、各ホルダ２４にそれぞれ１０個ずつ電池缶１４が配置された後、４列のホルダ２４が第１注液ステーション２６ａに搬送される。
【００１９】
第１注液ステーション２６ａでは、先ず、第１注液手段３８ａが１列目のホルダ２４に対応して配置されており、アーム４４が、図２中、矢印Ｃ１方向（鉛直下方向）に移動する。そして、各計量ポンプ４６ａ〜４６ｊに設けられている注液管５０ａ〜５０ｊが、１列目のホルダ２４に支持されている各電池缶１４の上部に配置された後、前記計量ポンプ４６ａ〜４６ｊが駆動される。このため、計量ポンプ４６ａ〜４６ｊは、液タンク４８内に貯留されている電解液を所定の量（第１回分）だけ各注液管５０ａ〜５０ｊを介して電池缶１４内に注入する。
【００２０】
次いで、アーム４４が上昇（矢印Ｃ２方向）するとともに、移動本体４２ａ、４２ｂがレール４０ａ、４０ｂに沿って矢印Ｂ１方向（または、矢印Ｂ２方向）に所定距離だけ移動し、第１注液手段３８ａが２列目のホルダ２４の上方に対応して配置する。この状態で、１列目のホルダ２４に挿入されている電池缶１４と同様に第１注液手段３８ａが駆動され、２列目のホルダ２４に挿入されている各電池缶１４内に第１回分の電解液が注入される。同様にして、第１注液ステーション２６ａに配置されている３列目および４列目ののホルダ２４に挿入支持されている各電池缶１４に対する第１回分の電解液の供給処理が遂行される。
【００２１】
第１注液ステーション２６ａで電池缶１４に第１回分の電解液が注入された後、４列のホルダ２４が第１減圧ステーション２８ａに一体的に送られて減圧処理が施される。すなわち、第１減圧ステーション２８ａでは、図３に示すように、シリンダ５６の作用下にロッド５８と一体的に減圧ブース５４が下降し、この減圧ブース５４により４列に配置されている全てのホルダ２４が囲繞されて、４０個の電池缶１４が減圧室５２内に配置される。
【００２２】
この状態で、図示しない負圧発生源の作用下に、管路６０を介して減圧室５２内の減圧処理と減圧解除処理とが交互に複数回ずつ施される。具体的には、図５に示すように、時間Ｔが、例えば、２〜３分間に設定されており、減圧室５２内は、−４００ｍｍＨｇ〜−２００ｍｍＨｇの減圧（真空圧）状態と減圧解除による大気圧状態とに繰り返し調圧されることになる。
【００２３】
このように、第１減圧ステーション２８ａでは、電池缶１４が配置されている減圧室５２内が、一定の時間Ｔ（２〜３分間）を通じて所定の真空圧（−４００ｍｍＨｇ〜−２００ｍｍＨｇ）に維持されることがなく、減圧処理と減圧解除処理とが交互に複数回だけ繰り返して行われている。このため、電池缶１４内に注入された電解液は、その液面が減圧時に上昇しても、減圧解除時にはこの電池缶１４内に有効に下降することになる。
【００２４】
従って、電池缶１４内の電解液の液面が必要以上に上昇することがなく、泡の発生を防止することができる。特に、電池缶１４内の電解液が泡状となって、正極リード２０に沿って盛り上がるように泡が形成されることがなく、この正極リード２０に電解液の塩が付着することを確実に阻止することが可能になる。これにより、注液処理後の正極リード２０に付着した塩を除去する作業が不要になり、注液作業全体の効率化が容易に遂行されるという効果が得られる。
【００２５】
ところで、第１減圧ステーション２８ａで所定の含浸処理が施された電池缶１４は、ホルダ２４と一体的に第２注液ステーション２６ｂに移送される。この第２注液ステーション２６ｂでは、第１注液ステーション２６ａと同様に、４列に配置されたホルダ２４の各電池缶１４に対して第２回分の電解液の注入作業が行われる。第２注液ステーション２６ｂで第２回分の電解液の注入が行われた電池缶１４は、第２減圧ステーション２８ｂに搬送され、第１減圧ステーション２８ａと同様に、減圧処理と減圧解除処理とが複数回だけ交互に施され、前記第２回分の電解液の含浸処理が施される。
【００２６】
次に、ホルダ２４は、ホルダ移送ステーション３５ａに搬送され、第１連結路３６ａに沿って、図１中、矢印Ａ１方向に搬送されてホルダ移送ステーション３５ｂに送られる。ホルダ２４の電池缶１４は、ホルダ移送ステーション３５ｂから第３注液ステーション２６ｃおよび第３減圧ステーション２８ｃに搬送されて第３回分の電解液の注入および含浸処理が施される。電池缶１４は、さらに第４注液ステーション２６ｄおよび第４減圧ステーション２８ｄに搬送されて第４回分の電解液の注液および含浸処理が行われ、電池缶払出ステーション３４ｂに移送される。
【００２７】
この電池缶払出ステーション３４ｂでは、各ホルダ２４に挿入支持されている電池缶１４が電池製造ライン２２に順次送り出される。電池缶１４は、矢印Ａ１方向に搬送されて封口処理等の次段の工程に送られる。
【００２８】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電解液供給装置１００の概略平面図である。なお、第１の実施形態に係る電解液供給装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２９】
電解液供給装置１００は、第１注液ステーション２６ａの下流側（矢印Ｂ１方向）に２つに分割された第１減圧ステーション１０２ａ、１０２ｂを有し、第２注液ステーション２６ｂの下流側には、同様に２つに分割された第２減圧ステーション１０４ａ、１０４ｂが設けられている。第３および第４注液ステーション２６ｃ、２６ｄのそれぞれの下流側（矢印Ｂ２方向）には、それぞれ２つに分割された第３および第４減圧ステーション１０６ａ、１０６ｂおよび１０８ａ、１０８ｂが設けらていれる。
【００３０】
従って、電解液供給装置１００では、第１注液ステーション２６ａで電池缶１４に第１回分の電解液が注入された後、この電池缶１４が、先ず、第１減圧ステーション１０２ａに送られて減圧処理と減圧解除処理とが交互に複数回施される。次いで、電池缶１４は、第１減圧ステーション１０２ｂに送られて減圧処理と減圧解除処理とが交互に繰り返される。
【００３１】
電池缶１４は、さらに第２〜第４搬送ステーション２６ａ〜２６ｄに搬送される。第２〜第４注液ステーション２６ｂ〜２６ｄでは、同様に第２回分から第４回分の電解液の注入が行われた後、それぞれ第２減圧ステーション１０４ａ、１０４ｂ、第３減圧ステーション１０６ａ、１０６ｂおよび第４減圧１０８ａ、１０８ｂに順次搬送されて、含浸処理が施される。
【００３２】
これにより、第２の実施形態では、電池缶１４内の電解液の液面が必要以上に上昇することを確実に阻止できる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。しかも、特に、第１および第２搬送路３０、３２に沿ってホルダ２４を移送する間に、各ホルダ２４に支持されている電池缶１４に対する電解液の分割注入作業と、この分割注入された電解液の含浸作業とが一層効率的に遂行されるという利点が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る電池の電解液供給方法および装置では、電池缶に電解液が注液された後、この電池缶に減圧処理と減圧解除処理とが交互に複数回ずつ施されるため、前記電解液の液面が必要以上に上昇することがない。従って、特に極板に沿って電解液の泡が発生し、この極板に前記電解液の塩が付着することを確実に阻止することができる。これにより、電解液の注液処理後の極板等に付着した塩を除去する作業が不要になり、前記電解液供給作業全体の効率化が容易に遂行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電解液供給装置の概略平面図である。
【図２】前記電解液供給装置の一部概略正面図である。
【図３】前記電解液供給装置を構成する減圧ブースの正面説明図である。
【図４】前記電解液供給装置により電解液が注液される電池缶およびホルダの一部断面斜視図である。
【図５】本発明に係る電解液供給方法の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電解液供給装置の概略平面図である。
【図７】従来の電解液供給方法の説明図である。
【符号の説明】
１０、１００…電解液供給装置        １２…電池
１４…電池缶                        １８…負極リード
２０…正極リード                    ２２…電池製造ライン
２４…ホルダ                        ２６ａ〜２６ｄ…注液ステーション
２８ａ〜２８ｄ…減圧ステーション    ３０、３２…搬送路
３８ａ〜３８ｄ…注液手段            ４４…アーム
４６ａ〜４６ｊ…計量ポンプ          ４８…液タンク
５０ａ〜５０ｊ…注液管              ５２…減圧室
５４…減圧ブース
１０２ａ、１０２ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０６ａ、１０６ｂ、１０８ａ、１０８ｂ…減圧ステーション
【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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