(57)【要約】  本発明に係る電解液の注液方法は、電極組立体が収納されたケースを加熱する加熱段階、及び加熱段階以後にケースに電解液を注液する注液段階を含む。このとき、加熱段階は、コイルを利用した高周波誘導加熱を介しケースを加熱することができる。そして、コイルは、ケースの長手方向に沿って螺旋形にケースの外部を取り巻くことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体が収納されたケースを加熱する加熱段階；及び
前記加熱段階以後に前記ケースに電解液を注液する注液段階
を含む電解液の注液方法。
【請求項２】
前記加熱段階は、コイルを利用した高周波誘導加熱を介し前記ケースを加熱することを特徴とする請求項1に記載の電解液の注液方法。
【請求項３】
前記コイルは、前記ケースの長手方向に沿って螺旋形に前記ケースの外部を取り巻くことを特徴とする請求項2に記載の電解液の注液方法。
【請求項４】
前記ケースは、円筒状に形成されることを特徴とする請求項3に記載の電解液の注液方法。
【請求項５】
前記加熱段階は、前記高周波誘導加熱を介し前記ケースの内部温度を40〜50℃に昇温させることを特徴とする請求項2に記載の電解液の注液方法。
【請求項６】
前記加熱段階は、5〜10秒間前記ケースを加熱することを特徴とする請求項2に記載の電解液の注液方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液の注液方法に関し、電解液を直接加熱することなく電解液の含浸性を向上させることができる電解液の注液方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池は、正極と負極が互いに電気化学的に反応して電気を生産するデバイスをいう。このような電池(例えば、リチウムイオン二次電池)は、電極組立体の構造に従いスタック型構造、巻取型(ゼリーロール型)構造またはスタック/フォールディング型構造などに分類され得る。
【０００３】
スタック型構造の場合、正極、分離膜、負極を所定の大きさに切断したあと、これらを順次積層して電極組立体を形成する。このとき、分離膜は、正極と負極の間ごとに配置される。巻取型構造の場合、正極、分離膜、負極、分離膜をシート形状に形成したあと、これらを順次積層し巻き取って電極組立体を形成する。スタック/フォールディング型構造の場合、先ず、フルセルまたはバイセルを形成したあと、これらを分離膜シートを介して巻き取って電極組立体を形成する。正極、分離膜、負極を所定の大きさに切断したあと、これらを順次積層すれば、フルセルまたはバイセルを形成することができる(フルセルまたはバイセルは、それぞれ1個以上の正極、分離膜、負極を含む。)。
【０００４】
ところが、最近、電池容量の増加に伴い、電池に注液される電解液も、その容量や粘度が漸次増加する傾向である。しかし、このように電解液の容量や粘度が増加すれば、電解液の含浸性(注液性)が低下し、電解液の含浸に多くの時間が必要となる問題が発生する。これは、電池の生産性(量産性)を低下させる要因として働くしかない。このような問題を解決するため、電解液を直接加熱して電解液の流動性を確保する方案が講じられているが、電解液を直接加熱すれば、電解液の揮発が発生するとの問題と、このような揮発によって悪臭が発生するとの問題とが招かれるので好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、前記のような問題等を解決するために案出されたものであって、本発明の課題は、電解液を直接加熱することなく電解液の含浸性を向上させることができる電解液の注液方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電解液の注液方法は、電極組立体が収納されたケースを加熱する加熱段階、及び加熱段階以後にケースに電解液を注液する注液段階を含む。このとき、加熱段階は、コイルを利用した高周波誘導加熱を介しケースを加熱することができる。そして、コイルは、ケースの長手方向に沿って螺旋形にケースの外部を取り巻くことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電解液の注液方法は、ケースを加熱する加熱段階を行ったあと、ケースに電解液を注液する注液段階を行うので、揮発や悪臭を最少化することができるとともに、電解液の含浸性を向上させることができるという効果がある。
【０００８】
さらに、本発明に係る電解液の注液方法は、高周波誘導加熱を介しケースを加熱するため、ケースを迅速かつ効果的に加熱することができるので、電池の生産性(量産性)も優れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電解液の注液方法を適用するため、ケースを加熱する装置を示している斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、図を参照しつつ、本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。しかし、本発明が以下の実施例によって制限されるか限定されるものではない。
【００１１】
本発明は、リチウムイオン電池のような電池の製造に適用され、電解液の含浸性を向上させることができる電解液の注液方法に関する。二次電池のような電池は、一般に、次のような工程によって製造される。参考までに、後述する内容は、電池の種類によって変わり得る。先ず、電極組立体を製造する工程が行われる。電極組立体は、正極と負極が分離膜を挟んで互いに対向する構造を有する。このような電極組立体は、構造に従いスタック型、巻取型(ゼリーロール型)、スタック/フォールディング型などに分類され得る。電極組立体を製造する方法は、このような構造に応じて少しずつ変わる。
【００１２】
次に、電極組立体をケースに収納する工程が行われる。電極組立体を収納するケースは、形態に従い角形、コイン型、円筒状、パウチ型などに分類され得る。電極組立体をケースに収納する方法は、このような形態に応じて少しずつ変わる(具体的な内容は、通常の技術者に自明なものなので、ここで具体的に記述しない。)。次に、ケースに電解液を注液する工程が行われる。引き続き、エージング(aging)工程、フォーメーション(formation)工程、デギャッシング(degassing)工程、シーリング(sealing)工程などが行われる。
【００１３】
ところが、電解液を加熱すれば、電解液の温度の上昇に伴い電解液の粘度が下降する。このように電解液の粘度が下降すれば、電解液の含浸が一層速やかに起こる。電解液の粘度が下降すれば、電解液の流動性が向上するためである。結局、電解液を加熱すれば、即ち、電解液の温度が上昇すれば、電解液の含浸性(注液性)が向上する。しかし、電解液を直接加熱することは好ましくない。電解液を直接加熱すれば、電解液の揮発が発生するとの問題と、このような揮発によって悪臭が発生するとの問題とが招かれるためである。
【００１４】
このような問題をもたらすことなく電解液の含浸性を向上させるため、電解液を直接加熱するのではなく、電解液を注液する前にケースを加熱することが、本実施例に係る注液方法の最も基本的な特徴である。つまり、本実施例に係る注液方法は、ケースを加熱する加熱段階を行ったあと、ケースに電解液を注液する注液段階を行うとの点に基本的な特徴がある。
【００１５】
より具体的に、先ずケースを加熱したあと(このとき、ケース内のゼリーロールのような電極組立体もともに加熱され得る)、ケースに電解液を注液すれば、ケース(またはケースと電極組立体)は漸次温度が下降するはずであり、電解液は、ケース(またはケースと電極組立体)から熱の伝達を受けて漸次温度が上昇するはずである。このように電解液を注液すれば、加熱されたケース(またはケースと電極組立体)を介し間接的に電解液を加熱することができるので、揮発や悪臭を最少化することができるとともに、電解液の含浸性を向上させることができる。
【００１６】
参考までに、ケースを加熱するとともにケースに電解液を注液する場合を想定してみることができる。しかし、このような場合、電解液を注液する設備とケースを加熱する設備とを結合させなければならないので、当該設備が非常に複雑になるという欠点がある。これは設備の製造コストを上昇させる要因として働き、結果的に電池の製造コストを上昇させることとなる。
【００１７】
ところが、ケースをあまり長く加熱すれば、電池を生産する工程も長くなるという問題が発生する。つまり、ケースをあまり長く加熱すれば、電池の生産性(量産性)が低下するという問題が発生する。したがって、ケースを迅速かつ効果的に加熱する必要がある。このような必要を満たすため、高周波誘導加熱を介しケースを加熱することが好ましい。高周波誘導加熱は、コイルの内部に被熱物を置き、コイルに高周波交流電流を流して被熱物を加熱する方式をいう。
【００１８】
このとき、コイルは、ケースの長手方向に沿って螺旋形にケースの外部を取り巻くことが好ましい。このようにコイルがケースを取り巻くと、ケースを全体的に均一に加熱することができるためである。特に、ケースが円筒状に形成される場合、螺旋形のコイルを介し一層均一にケースを加熱することができる。つまり、図1に示す通り、円筒状のケース110を長手方向(図1を基準に上下方向)に沿って螺旋形のコイル120で取り巻くと、ケース110からコイル120までの距離を概ね均一に維持することができるため、ケース110を非常に均一に加熱することができる。
【００１９】
さらに、このように均一にケースを加熱すれば、ケース内部の温度の上昇にも有利である。電解液は、結果的にケースの内部で間接的に加熱されるものであるため、ケース内部の温度の上昇は非常に重要である。参考までに、図1に示す通り、コイル120は制御部130に連結されて作動が制御される。以下で説明する作動条件も制御部130によって調節される。
【００２０】
本実施例に係る注液方法は、前記で検討してみたところのように、加熱段階及び注液段階を含む。しかし、本実施例に係る注液方法は、必要に応じてケースの一部をシーリングするシーリング段階、またはその他の段階等をさらに含むこともできる。
【００２１】
以下で、高周波誘導加熱を介しケースを加熱する好ましい条件に対し、より詳しく検討してみる。
【００２２】
第一、高周波誘導加熱を介しケース(またはケース内の電極組立体)の内部温度を40〜50℃に昇温させることが好ましい。ケースの内部温度が40℃より低いと、電解液の粘度が低くなる効率が減少するため好ましくなく、ケースの内部温度が50℃より高いと、電極組立体の分離膜やテープ等が収縮または変形されるため好ましくない。
【００２３】
参考までに、高周波誘導加熱は、被熱物に発生する渦電流によって被熱物を加熱する方式である。したがって、高周波誘導加熱を介しケースの内部を直接的に加熱することは難しい。つまり、ケースを高周波誘導加熱を介し加熱すれば、先ずケースの本体が直接的に加熱されたあと、熱の伝達を介しケースの内部が加熱される。したがって、ケースの内部温度が同一であっても、ケースの外部温度はケースによって別に表れ得る。
【００２４】
第二、高周波誘導加熱を介し5〜10秒間ケースを加熱することが好ましい。高い出力条件で高周波誘導加熱を行えば、ケースを速やかに加熱することができる。ところが、このようにケースを加熱すれば、ケースの内部と外部の間での温度差が大きく発生する。しかし、このように温度差が大きく発生すれば、ケースの内部に比べてケースの外部が非常に高い温度を有することになるので、安全上の問題が発生する余地がある。その反面、低い出力条件で誘導加熱を行えば、ケースの内部と外部の間での温度差が大きくは発生しないため、安全上の問題が発生する余地は少ない。しかし、このようにケースを加熱するためには、ケースを長い間加熱しなければならないので、工程の速度が遅くなる問題が発生する余地がある。
【００２５】
したがって、安全上の問題が発生することなく工程の速度が遅くならない範囲内で、高周波誘導加熱を行うことが好ましい。よって、高周波誘導加熱を介し5〜10秒間ケースを加熱することが非常に好ましい。さらに、このような時間の間ケースを加熱して所望の温度を得ることができるよう、高周波誘導加熱の作動周波数などを最適化することも好ましい。
【図１】
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【国際調査報告】
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