JPH09199110A - 電池製造における電解液注入装置および電解液注入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、機構の簡素化と、容器本体の小型化
および容器の圧力保持を確実になした状態で、定量の電
解液を一度に注入して液浸透時間の大幅短縮化を得、電
池製造上の作業性および電池に対する性能信頼性の向上
を図れる電池製造における電解液注入装置および電解液
注入方法を提供する。 【解決手段】内部に担体物質ｂを収容する電池容器Ｋを
密閉室本体１の下部開口部に対向させ、密閉室本体内に
配置される受液容器６に電解液を供給する。電池容器を
密閉室本体の下部開口部を介して密閉室本体内に挿入
し、ホッパ７に電池容器開口部を挿嵌する。密閉室本体
下部開口部を下蓋で閉成し、上部開口部を上蓋で閉成し
て連結固定具１４で連結する。これらで完全密閉の密閉
室１５が形成される。密閉室を負圧の雰囲気にしたあと
電解液をホッパに供出し、さらに密閉室を加圧して電解
液を担体物質に吸収させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばリチウム
イオン電池を製造する製造装置の一部を構成し、自動的
に電解液注入をなす電解液注入装置および電解液注入方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解質を多孔性の担体物質に吸収させた
り、あるいは他の方法によって電解質が流動しないよう
になっている１次電池が、通常、乾電池と呼ばれてい
る。本来、乾電池と言う名称は、製品の大部分を示すル
クラシェ電池に限定される。他の種類として、水銀電
池、ニッケル水素電池、アルカリ性亜鉛−二酸化マンガ
ン電池、空気復電池などがある。これら電池は、基本的
には、水溶液状電解質を担体物質に吸収させるか、ある
いはゲル状にして担体物質が流動しないようにしてい
る。

【０００３】たとえばリチウムイオン電池においても、
基本構造は同一である。この種の電池を製造する工程の
概略を説明すると、図５（Ｂ）に示すように、担体物質
ａを製造する。これは、（プラス）電極シートと、（マ
イナス）電極シートおよび、これらシート間に介在され
るセパレータセルを重ね合わせて一体化したものであ
る。

【０００４】全体的に多孔性であり、たとえば矩形状に
形成される。その上端部には、小片である電極ｂが、適
宜な手段で固着される。担体物質ａは、長手方向の一側
端から密に巻迴され、最終的に、一つの円柱体を形成す
る。

【０００５】そして、同図（Ａ）に示すように、円柱体
の担体物質ａは、有底筒状をなす電池容器Ｋに、この上
面開口部から強制的に挿入され、充填される。上記電極
ｂは、電池容器Ｋ上端縁から上方へ突出する長さを有す
る。

【０００６】このような担体物質ａを収容する電池容器
Ｋ内に注入ノズルから電解液を注入するのだが、上記担
体物質ａは多孔性であるとはいえ、密に巻装された状態
で電池容器Ｋ内に強制的に挿着されている。

【０００７】したがって、ここに含まれる空気が電解液
で逃げ場を塞がれることになり、電解液は担体物質中に
容易には浸透しない。担体物質上面と電池容器上端縁と
の差は、極く僅かであり、オーバーフローを避けながら
一度に注入可能な電解液の量もまた、僅かでしかない。

【０００８】したがって、実際の電解液注入作業は、オ
ーバーフローしない程度の液注入を行い、完全な浸透が
なされたことを確認してから、再びオーバーフローしな
い程度のわずかの量の液注入をなす。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、液注入を
数回に分けて行い、完了させる。僅かな量の電解液を注
入後、大気圧下に放置することによる浸透作用を得、こ
れを繰り返すところから、非常に時間がかって作業性が
悪い。

【００１０】また電池容器内の担体物質に対して、浸透
させるべき電解液の量は計算から求められており、この
量から過剰になっても、過少になっても、所定の電池性
能が得られない。

【００１１】そのため、注液する都度、その電解液を計
量し、個々の電池容器に対する合計注入量を計測しなけ
ればならない。たとえ自動計測をなすにも、手間がかか
って面倒であるし、それ以前の問題として電解液を注液
するポンプの誤差が蓄積されるので、注入精度の向上を
得られ難いものであった。

【００１２】近時、電解液の注入時間を短縮するため、
内部にホッパを備えた真空加圧容器を用意し、この容器
内に電池容器を収容する。そして、電池容器の開口部を
ホッパに接続して容器内部を真空状態とし、電池容器内
部の真空引きを行ってからホッパに電解液を注入し、さ
らに容器内を加圧して電解液の浸透を得る電解液注入装
置が開発された。

【００１３】しかるにこの場合、電池容器を真空加圧容
器内へ収容し、電解液注入後に取り出すための駆動手段
として、エアーシリンダを容器内に設けたり、容器外部
から駆動軸を容器内部に差し込むことにより可能として
いた。

【００１４】この場合、駆動手段に係わる配管類や配線
類およびセンサなどを容器内に配置しなければならず、
配管・配線類の引き回しが困難である上、真空排気時に
はシリンダや継ぎ手からエアー漏れし易く、真空度が上
り難いなどの多くの問題が発生する。

【００１５】同様に、加圧時にはエアーシリンダの推力
が落ちてしまい、ホッパと電池容器との接続が不十分に
なってしまう虞れがある。そして、腐食性を有する電解
液のミストが容器内に充満するところとなる。

【００１６】上記容器には、当然、開口部があって、加
圧・真空時には開口部を蓋体で閉成するのであるが、特
に容器内を加圧した状態で蓋体の全面積にまで圧力が加
わる。それに耐え得る推力を有した蓋体の駆動源は大き
なものとなってしまう。

【００１７】本発明は、上述した事情に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、機構の簡素化と、
容器本体の小型化および容器の圧力保持を確実になした
状態で、定量の電解液を一度に注入して液浸透時間の大
幅短縮化を得、電池製造上の作業性および電池に対する
性能信頼性の向上を図れる電池製造における電解液注入
装置および電解液注入方法を提供することにある。

【００１８】上記目的を達成するために、第１の発明の
電池製造における電解液注入装置は、請求項１として、
一端部に開口部を有する電池容器内に多孔性の担体物質
を充填し、上記電池容器の開口部側から電解液を注入し
て担体物質に吸収させる電池製造における電解液注入装
置において、その両端に開口部を有する密閉室本体と、
この密閉室本体の周壁に接続され、内部を真空排気する
真空排気手段および内部を加圧する加圧手段と、この密
閉室本体に収容され、電解液を受液する受液手段および
この受液手段から電解液を受ける補助注入手段と、この
密閉室本体の一端側開口部と対向して配置され、内部に
担体物質が充填される電池容器を支持し、かつその支持
部が上記一端側開口部を開閉自在であり、上記一端側開
口部を閉成した状態で電池容器の上記開口部を上記補助
注入手段に挿嵌する容器支持手段と、上記密閉室本体の
他端側開口部に対して進退自在に設けられ、上記受液手
段に電解液を供給する液供給手段と、上記収容室の上記
他端側開口部を開閉自在な開閉手段と、この開閉手段と
上記容器支持手段が密閉室本体の両端側開口部を閉成し
た状態で各手段と密閉室本体とを連結固定する連結手段
とを具備したことを特徴とする。

【００１９】請求項２として、請求項１記載の上記容器
支持手段は、電池容器を搬送する搬送機構と、電池容器
を昇降駆動する昇降機構とを具備したことを特徴とす
る。請求項３として、請求項１記載の上記受液手段は、
上記補助注入手段を挟んで上記容器支持手段と反対側に
あり、かつ回動自在に支持され、回動することによって
受液した電解液を補助注入手段に注入することを特徴と
する。

【００２０】同目的を満足するため第２の発明の電池製
造における電解液注入方法は、請求項４として、内部に
担体物質を収容する電池容器を搬送して密閉室本体の一
端側開口部に対向する搬送工程と、上記密閉室本体内に
配置される受液手段に電解液を供給する供給工程と、上
記電池容器を上記一端側開口部を介して密閉室本体内に
挿入し、密閉室本体内に配置される補助注入手段に電池
開口部を挿嵌するとともに密閉室本体の上記一端側開口
部と他端側開口部とを密閉する密閉工程と、上記密閉室
本体内を真空の雰囲気にして、担体物質と電池容器内部
に含有する気体を吸収除去する真空排気工程と、上記受
液手段の電解液を補助注入手段に供出する供出工程と、
上記密閉室本体内を加圧して、受液手段の電解液を上記
担体物質に吸収させる加圧工程と、上記担体物質に電解
液を吸収させたのにもとづき、上記電池容器を密閉室本
体から抜き出すとともに密閉室本体の両端側開口部を開
放する工程とを具備したことを特徴とする。

【００２１】以上のような課題を解決する手段を備える
ことにより、第１の発明および第２の発明ともに、内部
に担体物質を収容する電池容器を密閉室本体の一端側開
口部に対向させ、密閉室本体内の受液手段に電解液を供
給し、電池容器を一端側開口部を介して密閉室本体内に
挿入し、補助注入手段に電池容器開口部を挿嵌するとと
もに密閉室本体の両端側開口部を密閉し、密閉室本体内
を負圧雰囲気にしたあと電解液を補助注入手段に供出
し、密閉室本体内を加圧して電解液を担体物質に吸収さ
せ、電池容器を密閉室本体から抜き出すとともに密閉室
本体の両端側開口部を開放する。

【００２２】

【発明の実施の態様】以下、本発明の一実施例を、図面
にもとづいて説明する。図１は、電池製造工程中に用い
られる電解液注入装置を示す。図中１は密閉室本体であ
って、この上下端部は開口しており、周壁のみ存在す
る。この周壁の一部には、排気管２および加圧管３が接
続される。

【００２３】上記排気管２の端部には真空ポンプ４が接
続され、これらで真空排気手段が構成される。上記加圧
管３の端部には加圧ポンプ５が接続され、これらで加圧
手段が構成される。

【００２４】密閉室本体１内には、受液手段である受液
容器６が配置される。この受液容器６は上面が開口して
おり、１個の電池容器Ｋに注入される電解液を貯溜する
容量をもつ。下面部には枢支部６ａが設けられていて、
回動自在となっている。

【００２５】この受液容器６の下方部位には、補助注入
手段としての補助注入容器であるホッパ７が配置され
る。上記ホッパ７は上面部の開口面積が大、下面部の開
口面積が小である、いわゆる漏斗状をなす。

【００２６】特に、下面開口部は、上記電池容器Ｋの上
面開口部に嵌着する寸法形状に設定される。そして、ホ
ッパ７の容量は、１個の電池容器Ｋに注入される電解液
容量を充分上回る余裕をもつ。

【００２７】密閉室本体１の上下部開口部周縁に沿って
フランジ部１ａ，１ｂが一体に設けられていて、これら
フランジ部１ａ，１ｂの直径に一致する蓋体である上蓋
８と下蓋９とがそれぞれ対向して配置される。

【００２８】上蓋８は、下方向に作動杆１０ａを突出さ
せた上部エアーシリンダ１０の作動杆端部に一体に設け
られていて、密閉室本体１の上部フランジ部１ａに接離
自在に進退駆動されるようになっている。これら上蓋８
と上部エアーシリンダ１０とで開閉手段が構成される。

【００２９】下蓋９は、上方向に作動杆１１ａを突出さ
せた下部エアーシリンダ１１の作動杆端部に一体に設け
られていて、密閉室本体１の下部フランジ部１１に接離
自在に進退駆動されるようになっている。これら下蓋９
と下部エアーシリンダ１１とで容器支持手段を構成す
る。

【００３０】そして、上記下蓋９は電池容器Ｋを保持す
る搬送用治具１２を支持する。すなわち、下蓋９の支持
部をなす上面部は、この両側に配置される搬送機構１３
と同一高さに形成されていて、下蓋９上に電池容器Ｋを
保持する搬送用治具１２が順次搬送配置されるようにな
っている。

【００３１】密閉室本体１の上下部フランジ部１ａ，１
ｂ周囲に沿って、連結手段である連結固定具１４，１４
が配置される。この連結固定具１４は、断面コ字状をな
し、密閉室本体１に対してその直径を拡大−縮小の変化
が自在である。

【００３２】すなわち、連結固定具１４のコ字状部は密
閉室本体１の上下部フランジ部１ａ，１ｂにそれぞれ上
蓋８と下蓋９とが当接した状態で嵌挿可能な寸法設定が
なされる。そして、各フランジ部１ａ，１ｂに上下蓋
８，９が当接して重なったところで連結固定具１４が挿
嵌し、これら部材を確実に連結固定する。

【００３３】後述するように、密閉室本体１と上下蓋
８，９とで形成される密閉空間である密閉室１５は真空
排気されて負圧化したり、あるいは加圧されて高圧化す
る。いずれも各連結固定具１４，１４は各部材相互間に
わずかな隙間をも生じさせることはなく、密閉室１５を
完全密閉化して、真空・加圧条件を損なわない。

【００３４】一方、密閉室本体１の上部開口部近傍に、
液供給手段としての電解液供給用のノズル１６が進退自
在に配置される。このノズル１６は図示しない電解液タ
ンクに連通していて、上部フランジ部１ａに対して上蓋
８が離間した位置にある状態で、密閉室本体１近傍部位
から上記受液容器６開口部に対向するよう位置の移動が
なされる。

【００３５】しかして、先に図５（Ａ）および（Ｂ）に
て説明したように、電池容器Ｋ内に担体物質ａを装着充
填する。そして、図２（Ａ）で示すように、上記電池容
器Ｋを搬送機構１３によって搬送移動し、下蓋９上に載
置する。

【００３６】このときは、下蓋９は密閉室本体１の下部
フランジ部１ｂとは離間した位置にあり、上蓋８は密閉
室本体上部フランジ部１ａとは離間した位置にある。当
然、上下の連結固定具１４，１４は上下部フランジ部１
ａ，１ｂとは離間した位置にある。

【００３７】電池容器Ｋの位置が保持された状態で、同
図（Ｂ）に示すように、上蓋８を開放した状態のまま電
解液供給用のノズル１６を移動して、受液容器６に対向
させ、かつ電解液を注出する。

【００３８】所定量の電解液を注出し次第、電解液供給
用のノズル１６を元の位置へ戻す。そして、図３（Ｃ）
に示すように、下部エアーシリンダ１１の作動杆１１ａ
を突出して、下蓋９を密閉室本体下部フランジ部１ｂに
当接させる。この状態で、下蓋９上の電池容器Ｋ開口部
は上記ホッパ７の下部開口部に嵌挿する。

【００３９】一方、上部エアーシリンダ１０の作動杆１
０ａを突出して、上蓋８を密閉室本体上部フランジ部１
ａに当接させる。タイミングをとって上下の連結固定具
１４，１４が移動し、上下蓋８，９と各フランジ部１
ａ，１ｂを密接固定する。

【００４０】したがって、密閉室本体１と上下蓋８，９
とで密閉空間である密閉室１５が形成される。そして、
真空ポンプ４が駆動して密閉室１５を負圧雰囲気に変え
る。この真空ポンプ４はタイマ制御されており、所定時
間だけ駆動して停止する。

【００４１】密閉室１５は完全な負圧状態となり、これ
にともなって受液容器６内は勿論、電池容器Ｋ内も負圧
状態になる。したがって、受液容器６に集溜される電解
液と、電池容器Ｋ内部および、ここに充填される担体物
質ａに含浸する空気が完全に吸収除去される。

【００４２】同図（Ｄ）に示すように、密閉室１５の密
閉状態を保持して、受液容器６を所定方向に回動傾斜
し、ここに集溜する電解液をホッパ７に流出する。全て
の電解液を移し終えたら、受液容器６を元の姿勢に戻
す。

【００４３】ホッパ７と電池容器Ｋ内部とは互いの開口
部を介して連通しているが、密閉室１５が依然として負
圧状態にあるところから、電解液が担体物質ａへ容易に
は浸透しない。したがって、電解液はホッパ７に溜まっ
たままで、その最低液面と担体物質ａ上面とが一致す
る。

【００４４】図４（Ｅ）に示すように、ここでは図示し
ない加圧ポンプを駆動して、密閉室１５を高圧状態に変
える。そのため、ホッパ７内の電解液の上部に高圧がか
かる一方、電解液下部である担体物質ａ側は負圧状態が
保持されていて、電解液を境にその上下部で顕著な圧力
差が生じる。

【００４５】電解液は、この顕著な圧力差に応じて急速
に移動し、担体物質ａに吸収される。そしてついには、
全ての電解液が完全に担体物質ａに吸収されて、その注
入が完了する。

【００４６】同図（Ｆ）に示すように、タイミングをと
って連結固定具１４を固定部から移動して元の位置に復
帰させ、上蓋８と下蓋９を元の位置に後退させる。そし
て搬送機構１３を駆動して、下蓋９上の電池容器Ｋを所
定の部位に搬送する。

【００４７】結局、１度の電解液供給で、比較的短時間
で、担体物質ａを充填する電池容器Ｋ内へ電解液を注入
できることとなり、作業時間の短縮を図れるとともに気
泡のない確実な液注入で、電池製造上の信頼性の向上を
得られる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、内部に担
体物質を充填する電池容器を、密閉室本体の一端側開口
部に対向する下蓋上に支持し、他端側開口部に対向する
上蓋とともに開口部を閉塞した状態で、電解液を電池容
器に供給し、この密閉空間を負圧雰囲気とし、さらに加
圧して電解液両端側に圧力差を生じさせ、電解液を担体
物質に吸収させる。

【００４９】したがって、密閉室本体内に駆動部を設け
ないので配管・配線が楽になり、機構の簡素化を図れ
る。上下蓋の駆動源と、上下蓋と容器本体とを連結する
手段を別に備えたので、本体周辺部が小さくなり、装置
の小型化を得られる。密閉室の圧力が直接上下蓋の駆動
源に及ばずにすみ、圧力保持が確実に行われる。

【００５０】そして、電池容器に対して定められた量の
電解液を一度に注入でき、作業性がよい。液浸透に要す
る時間が大幅に短縮化して、電池製造上の作業性の向上
が得られ、担体物質に気泡が残るようなことがなく電池
に対する性能信頼性の向上を図れるなどの効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様を示す、電解液注入装置の
概略の構成図。

【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、電解液注入を順に説明
する図。

【図３】（Ｃ）および（Ｄ）は、図２（Ｂ）に引き続い
て、電解液注入を順に説明する図。

【図４】（Ｅ）および（Ｆ）は、図３（Ｄ）に引き続い
て、電解液注入を順に説明する図。

【図５】（Ａ）は、電池容器内に担体物質を挿入充填し
た図。（Ｂ）は、電池容器内に挿入すべく、担体物質を
巻装する作業説明図。

【符号の説明】

Ｋ…電池容器、 ａ…担体物質、 １…密閉室本体、 ４…真空ポンプ、 ５…加圧ポンプ、 ６…受液容器、 ７…ホッパ、 ９…下蓋、 １１…下部エアーシリンダ、 ８…上蓋、 １０…上部エアーシリンダ、 １６…ノズル、 １４…連結固定具、 １３…搬送機構。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部に開口部を有する電池容器内に多孔
   性の担体物質を充填し、上記電池容器の開口部側から電
   解液を注入して担体物質に吸収させる電池製造における
   電解液注入装置において、 その両端に開口部を有する密閉室本体と、 この密閉室本体の周壁に接続され、内部を真空排気する
   真空排気手段および内部を加圧する加圧手段と、 この密閉室本体に収容され、電解液を受液する受液手段
   およびこの受液手段から電解液を受ける補助注入手段
   と、 この密閉室本体の一端側開口部と対向して配置され、内
   部に担体物質が充填される電池容器を支持し、かつその
   支持部が上記一端側開口部を開閉自在であり、上記一端
   側開口部を閉成した状態で電池容器の上記開口部を上記
   補助注入手段に挿嵌する容器支持手段と、 上記密閉室本体の他端側開口部に対して進退自在に設け
   られ、上記受液手段に電解液を供給する液供給手段と、 上記収容室の上記他端側開口部を開閉自在な開閉手段
   と、 この開閉手段と上記容器支持手段が密閉室本体の両端側
   開口部を閉成した状態で各手段と密閉室本体とを連結固
   定する連結手段とを具備したことを特徴とする電池製造
   における電解液注入装置。
2. 【請求項２】上記容器支持手段は、電池容器を搬送する
   搬送機構と、電池容器を昇降駆動する昇降機構とを具備
   したことを特徴とする請求項１記載の電池製造における
   電解液注入装置。
3. 【請求項３】上記受液手段は、上記補助注入手段を挟ん
   で上記容器支持手段と反対側にあり、かつ回動自在に支
   持され、回動することによって受液した電解液を補助注
   入手段に注入することを特徴とする請求項１記載の電池
   製造における電解液注入装置。
4. 【請求項４】内部に担体物質を収容する電池容器を搬送
   して密閉室本体の一端側開口部に対向する搬送工程と、 上記密閉室本体内に配置される受液手段に電解液を供給
   する供給工程と、 上記電池容器を上記一端側開口部を介して密閉室本体内
   に挿入し、密閉室本体内に配置される補助注入手段に電
   池開口部を挿嵌するとともに密閉室本体の上記一端側開
   口部と他端側開口部とを密閉する密閉工程と、 上記密閉室本体内を真空の雰囲気にして、担体物質と電
   池容器内部に含有する気体を吸収除去する真空排気工程
   と、 上記受液手段の電解液を補助注入手段に供出する供出工
   程と、 上記密閉室本体内を加圧して、受液手段の電解液を上記
   担体物質に吸収させる加圧工程と、 上記担体物質に電解液を吸収させたのにもとづき、上記
   電池容器を密閉室本体から抜き出すとともに密閉室本体
   の両端側開口部を開放する工程とを具備したことを特徴
   とする電池製造における電解液注入方法。