(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池容器および貯溜手段に貯溜した電解液を同一の真空系内でそれぞれ真空排気する工程と、
前記電池容器に接離可能な弾性体からなるパッドを備えた注液ノズルを用いて、前記電池容器と前記貯溜手段とを接続する工程と、
前記真空系を昇圧して前記貯溜手段から前記電池容器に前記電解液を注入する工程と
を具備することを特徴とする電解液注入方法。
【請求項２】
電解液を貯溜する貯溜手段と、
この貯溜手段に接続され、電池容器に接離可能な弾性体からなるパッドを備えた注液ノズルと、
前記貯溜手段および電池容器を収納する真空チャンバと、
この真空チャンバ内を真空排気する排気手段と
を具備することを特徴とする電解液注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電池容器に電解液を注入する電解液注入方法および電解液注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、図９および図１０に示すリチウム二次電池１が知られている。このリチウム二次電池１は、主として、電池缶容器２と、この電池缶容器２に収納された電極体３、電極カバー４、絶縁部材５、および起電力を生ずる電解液から構成されている。そして、電池缶容器２は、アウター缶６と、電解液を注入する注入孔7aを設けたキャップ体７とから構成されている。また、電極体３は、正極および負極用の各タブ端子を有してする。さらに、電極カバー４は、電極体３とアウター缶６との導通性を高め、絶縁部材５は、キャップ体７と電極体３とを絶縁するようになっている。
【０００３】
そして、このようなリチウム二次電池１においては、電池の品質を向上するために、電解液は、正電極構成材料と負電極構成材料との間のマイクロメータ単位の隙間の中に均一に含浸することが望ましい。
【０００４】
しかしながら、電解液は粘性が高い上、電池缶容器２の内部の電極構成部材は電池性能上緻密なコイル形状に成形されており、注入孔7aから電解液を注入する作業は容易ではない。
【０００５】
この点、従来、図１１に示す注入装置を用いた注入方法が採用されている。
【０００６】
この注入装置は、貯溜カップ11を備え、この貯溜カップ11に、所定量の電解液12を貯溜するようになっている。また、この貯溜カップ11の上側には開口部11a が設けられ、この開口部11a に、図示しない定量ポンプの供給パイプ13から所定量の電解液12が供給されるようになっている。さらに、この開口部11a に対向して、昇降可能な上蓋14が設けられている。そして、この上蓋14は、開口部11a に密着してこの開口部11a を気密に覆うとともに、図示しない真空機器に連結され、貯溜カップ11内を真空排気するようになっている。一方、貯溜カップ11の下側には、注液ノズルユニット16が設けられている。そして、この注液ノズルユニット16には、貯溜カップ11内に連通する電解液通過孔17と、この電解液通過孔17の下端部に設けられたシール部材18とが設けられている。また、この貯溜カップ11および注液ノズルユニット16は、駆動装置19により上下方向に進退駆動されるようになっている。
【０００７】
そして、このように構成された注入装置では、まず、注液ノズルユニット16を下降させ、貯溜カップ11の下側に配置された電池缶容器２のキャップ体７に当接させる。そして、貯溜カップ11内に定量ポンプで所定量の電解液12を供給したのち、真空機器に連結された上蓋14を下降させて貯溜カップ11に密着させる。この状態で、真空機器を作動させて貯溜カップ11内を真空排気すると、貯溜カップ11および注液ノズルユニット16の電解液通過孔17を介して電池缶容器２内が真空排気され、電池缶容器２内へ貯溜カップ11内の電解液12が注入されるとともに、電池缶容器２内の空気抜きと貯溜カップ11内の電解液12に含有されている気体の脱泡が行われる。そして、この状態で所定時間経過した後、上蓋14および注液ノズルユニット16を上昇させて、注液動作を完了するようになっている。
【０００８】
しかしながら、この注入装置を用いた方法では、電解液12を電池缶容器２内へ注入する際に、電池缶容器２内の空気および電解液12自体に含有された窒素などの気体を電解液12を介して排気する必要があり、注入に長時間を要する問題を有している。また、注液ノズルユニット16のシール部材18は、電池缶容器２のキャップ体７の注入孔7aの周囲に機械的に押圧されて密着するため、シール性が低く、電解液12の漏液などにより、電解液12の注入量が変動し、あるいは電池缶容器２の外面へ電解液12が付着するなどの問題を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の注入装置を用いた注入方法では、電解液12の注入に長時間を必要とするとともに、電解液12が漏液して、電解液12の注入量が変動し、あるいは電池缶容器２外面部へ電解液が付着するなどの問題を有している。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、電池容器内へ電解液を容易に注入できる電解液注入方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電解液注入方法は、電池容器および貯溜手段に貯溜した電解液を同一の真空系内でそれぞれ真空排気する工程と、前記電池容器に接離可能な弾性体からなるパッドを備えた注液ノズルを用いて、前記電池容器と前記貯溜手段とを接続する工程と、前記真空系を昇圧して前記貯溜手段から前記電池容器に前記電解液を注入する工程とを具備するものである。
【００１２】
請求項２記載の電解液注入装置は、電解液を貯溜する貯溜手段と、この貯溜手段に接続され、電池容器に接離可能な弾性体からなるパッドを備えた注液ノズルと、前記貯溜手段および電池容器を収納する真空チャンバと、この真空チャンバ内を真空排気する排気手段とを具備するものである。
【００１３】
【作用】
本発明では、電池容器および貯溜手段に貯溜した電解液を同一の真空系内でそれぞれ真空排気することにより、電池容器の真空排気および貯溜手段に貯溜した電解液の脱泡が効果的に行われる。そして、電池容器と貯溜手段とを接続した状態で、真空系を昇圧することにより、電池容器の内部と外部との圧力差を利用して、貯溜手段から電池容器に電解液が容易に注入される。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の電解液注入方法および電解液注入装置の一実施例を、角形状のリチウム二次電池の製造工程おける電解液注入について、図面を参照して説明する。なお、リチウム二次電池については、従来例と同一の符号を付して説明する。
【００１５】
図１において、31は真空チャンバで、この真空チャンバ31は、流路管32を介して、図示しない排気手段としての真空ポンプなどの真空機器に接続され、内側部が大気圧と真空圧雰囲気との間で変換されるようになっている。また、この真空チャンバ31には、上下の開口部33，34が形成され、それぞれ上蓋35および下蓋36により気密に閉塞されるようになっている。
【００１６】
また、真空チャンバ31内には、貯溜手段としての貯溜カップ41が設けられ、この貯溜カップ41内に、所定量の電解液12を貯溜するようになっている。
【００１７】
そして、真空チャンバ31の上側には、所定量の電解液を供給する定量ポンプに接続された供給パイプ42が進退可能に配置されている。そして、この供給パイプ42は、上蓋35を開いた状態で、貯溜カップ41の上側に位置し、この貯溜カップ41に所定量の電解液12を供給するとともに、上蓋35を閉じる際には、側方に退避するようになっている。
【００１８】
また、貯溜カップ41の下部には、電解液通過孔44が設けられているとともに、この電解液通過孔44には、電解液12の流出を一時閉止する２方弁構造の開閉バルブ45が接続されている。そして、この開閉バルブ45の下側には、注液ノズル47の電解液排出孔48が接続され、さらに、この注液ノズル47の先端部には、パッド51が設けられている。このパッド51は、弾性体により、下方に向かって拡開状をなす環状に形成され、注液ノズル47の電解液排出孔48に連通する図示しない孔部が形成されている。
【００１９】
さらに、下蓋36の上側には、電極体３などを収納した電池容器としての電池缶容器２を所定位置に保持、固定するとともに移送するキャリア53が設けられているとともに、このキャリア53を昇降させる図示しないリフタ機構が設けられている。
【００２０】
次に、本実施例の電解液注入装置の動作を説明する。
【００２１】
まず、図１に示すように、真空チャンバ31の上蓋35および下蓋36を開き、かつ開閉バルブ45を閉じた状態で、真空チャンバ31の下部の所定位置にキャリア53に収納された電池缶容器２を移送設定するとともに、貯溜カップ41内に、定量ポンプの供給パイプ42から所定量の電解液12を供給する。そして、電解液12を貯溜カップ41に供給した後に、供給パイプ42を側方に退避させる。
【００２２】
続いて、図２に示すように、真空チャンバ31の上蓋35および下蓋36をそれぞれ駆動して閉じ、貯溜カップ41および電池缶容器２を内部に収納した状態で、真空チャンバ31を密閉状態にする。この状態で、開閉バルブ45を閉じたまま、真空ポンプを作動させて真空引きを行い、真空チャンバ31内の雰囲気を減圧する。この状態で、電池缶容器２、開閉バルブ45、および注液ノズル47内部の空気抜きと、貯溜カップ41内の電解液12に含有された空気、窒素などの気体の脱泡とが、同一の真空系内でそれぞれ個々に行われる。
【００２３】
次に、図３に示すように、図示しないリフタ機構でキャリア53を上昇させ、電池缶容器２のキャップ体７の注入孔7aを注液ノズル47の電解液排出孔48に連通させるとともに、注入孔7aの周囲を、注液ノズル47の先端部のパッド51に当接させる。
【００２４】
この後、図４に示すように、いわゆるスローリークを行い、真空チャンバ31内の雰囲気を徐々に相対的に昇圧させて大気圧に近付ける。すると、電池缶容器２および電解液排出孔48の内部と外囲気との間に差圧が生じ、この差圧により、弾性体からなるパッド51が弾性変形しながら電池缶容器２に密着する。
【００２５】
そして、この昇圧動作途中で、図５に示すように、開閉バルブ45を開状態とする。すると、電池缶容器２の内部圧と、真空チャンバ31内の雰囲気圧の圧力差により、必然的に、貯溜カップ41内の電解液12は、電解液通過孔44、電解液排出孔48、および注入孔7aを介して、電池缶容器２内部へ注入される。この時、真空チャンバ31の昇圧は、大気圧状態まで継続させる。
【００２６】
そして、この注入動作を完了した後、図６に示すように、所定の動作を行い、電池缶容器２内に注入された電解液12を電池缶容器２内部の正電極部材および負電極部材間に均一に含浸させる。
【００２７】
また、上記の各動作の完了後、図７に示すように、リフタ機構でキャリア53を下降させて、電池缶容器２を注液ノズル47から離間させ、さらにこの後、図８に示すように、真空チャンバ31の上蓋35および下蓋36を開放するとともに、開閉バルブ45を開状態にする。
【００２８】
そして、この状態から、電池缶容器２を収納したキャリア53を真空チャンバ31から外部に移送して、電解液12の注入動作が完了する。
【００２９】
このように、本実施例によれば、角形状のリチウム二次電池１の製造工程おける電解液注入に際し、電池缶容器２と、貯溜カップ41に貯溜した電解液12とを同一の真空チャンバ31内でそれぞれ真空排気することにより、電池缶容器２の真空排気および電解液12の脱泡を効率的かつ効果的に行うことができ、電解液12を容易に電池缶容器２に注入することが可能となり、電解液12の注入時間を短縮することができる。
【００３０】
そして、電池缶容器２のキャップ体７の注入孔7aと、貯溜カップ41とを、真空雰囲気中で、かつ、開閉バルブ45を閉じた状態で、注液ノズル47の電解液排出孔48を介して接続し、続いて、真空チャンバ31内を昇圧させ、開閉バルブ45を開くことにより、電池缶容器２の内部と外部との圧力差を利用して、貯溜カップ41から電池缶容器２に電解液12を容易に注入でき、電解液12の注入時間を短縮することができる。
【００３１】
また、注液ノズル47の先端部に、弾性体からなるパッド51を備え、真空チャンバ31内で動作する開閉バルブ45を配備したため、このパッド51を、真空雰囲気中で電池缶容器２のキャップ体７の注入孔7aの周囲に当接した後、真空チャンバ31をスローリークして、この真空チャンバ31内を相対的に徐々に昇圧させることにより、電池缶容器２の内部と外部との圧力差を発生させ、この圧力差を利用して、パッド51と電池缶容器２との密着度を高めることができる。そこで、注液ノズル47と電池缶容器２との接続部分の機密性を高め、電解液12注入時の漏液を防止して、電解液12の注入量の精度を高めるとともに、電池缶容器２の外面への電解液12の付着を防止することができる。
【００３２】
さらに、弾性体からなるパッド51により、電池缶容器２内部と外囲気との差圧を保つことができるため、電池缶容器２と注液ノズル47のパッド51との密着性を高めた状態での電解液12の注入が可能となるうえ、上記の圧力差により電解液12を電池缶容器２内へ効率的に注入することができ、電解液２の注入量の変動を少なくして、注入量の精度を高めることができるとともに、注入時間を大幅に短縮することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、電池容器および貯溜手段に貯溜した電解液を同一の真空系内でそれぞれ真空排気することにより、電池容器の真空排気および貯溜手段に貯溜した電解液の脱泡を効果的に行うことができる。そして、電池容器と貯溜手段とを接続した状態で、真空系を昇圧することにより、電池容器の内部と外部との圧力差を利用して、貯溜手段から電池容器に電解液を容易に注入でき、電解液の注入量の精度を高めることができるとともに、電解液の注入時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電解液注入装置の一実施例を示す説明図である。
【図２】  同上電解液の注入動作を示す説明図である。
【図３】  同上電解液の図２に続く注入動作を示す説明図である。
【図４】  同上電解液の図３に続く注入動作を示す説明図である。
【図５】  同上電解液の図４に続く注入動作を示す説明図である。
【図６】  同上電解液の図５に続く注入動作を示す説明図である。
【図７】  同上電解液の図６に続く注入動作を示す説明図である。
【図８】  同上電解液の図７に続く注入動作を示す説明図である。
【図９】  リチウム電池の構成を示す説明図である。
【図１０】  同上リチウム電池の説明図である。
【図１１】  従来の注入装置を示す説明図である。
【符号の説明】
２    電池容器としての電池缶容器
12    電解液
31    真空チャンバ
41    貯溜手段としての貯溜カップ
47    注液ノズル
51    パッド
【図１】
0003778524.tif 000002
【図２】
0003778524.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003778524.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003778524.tif 000007
【図７】
0003778524.tif 000008
【図８】
0003778524.tif 000009
【図９】
0003778524.tif 000010
【図１０】
0003778524.tif 000011
【図１１】
0003778524.tif 000012