JPH0799050A - 電池製造における電解液注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、定められた量の電解液を一度に注入
でき、しかも液浸透に要する時間を大幅に短縮化させ、
電池製造上の作業性の向上と、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を提供
する。 【構成】少なくとも電池容器Ｋ内の担体物質ａに適応す
る所定量以上の量の電解液を集溜することができる漏斗
状の液溜め容器４を電池容器Ｋに装着する。ノズル６か
ら電解液を供給して一旦集溜させ、真空ポンプ１４を駆
動してチャンバ１内を真空の雰囲気にして、担体物質ａ
と電池容器Ｋ内部および電解液中に含有する空気を吸収
除去する。さらに、チャンバ内を一旦大気圧開放してか
ら、加圧ポンプ１５で加圧する。電解液の上下部におけ
る圧力差を利用して、電解液を担体物質に迅速に吸収さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばリチウム電池
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。

【０００３】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。たとえば、リチウ
ム電池においても、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。

【０００４】図６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。

【０００５】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。この担体物質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。

【０００６】そして、図５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。

【０００７】この状態から、電池容器Ｋ内の担体物質ａ
に電解液が注入される。すなわち、図４に示すように、
担体物質ａを収容する電池容器Ｋを多数本用意して、そ
のうちの複数本を、複数ますに仕切られた筐体であるキ
ャリヤＣの、それぞれのますに挿着する。

【０００８】そして、注入ノズルＮから電解液をそれぞ
れの電池容器Ｋ内に注入するのだが、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る。

【０００９】しかも、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ａ中に容
易には浸透しない。担体物質ａ上面と電池容器Ｋ上端縁
との差は、極く僅かであり、オーバーフロを避けながら
一度に注入可能な電解液の量もまた、僅かでしかない。

【００１０】したがって、実際の電解液注入作業は、ま
すの一側部に位置する電池容器Ｋから、オーバーフロし
ない程度の液注入を行い、担体物質ａへの完全浸透を待
たずに、隣接する電池容器Ｋへ液注入をなす。

【００１１】このようにして、順次、全ての電池容器Ｋ
への液注入を行ったら、今度は最初の電池容器Ｋに戻っ
て、液浸透状態を見る。完全な浸透がなされたことを確
認してから、再びオーバーフロしない程度のわずかの量
の液注入をなし、さらに次位の電池容器Ｋへ移る。

【００１２】以下、上述の作業を繰り返し、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。

【００１３】ただし、電池容器Ｋ内の担体物質ａ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。

【００１４】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Ｋそれぞれに対する合計注入量を
換算しなければならない。たとえ自動計測をなすことを
前提としても、手間がかかって面倒であった。

【００１５】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、定められた量の電
解液を一度に注入でき、しかも液浸透に要する時間を大
幅に短縮化させ、電池製造上の作業性の向上と、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
液注入装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、開口を有する電池容器内に、多孔性
の担体物質を収容し、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、少なくとも上記電池容器内の担
体物質に適応する所定量以上の量の電解液を集溜するこ
とができる漏斗状の補助集溜手段を電池容器の開口部に
着脱自在に装着し、この補助集溜手段に対して液供給手
段から電解液を供給し、電池容器内の担体物質上に電解
液を一旦集溜させ、この液供給手段による電解液供給が
終了したのに基づき、真空排気手段が電池容器と補助集
溜手段およびその周辺を真空の雰囲気にして、担体物質
と電池容器内部および電解液中に含有する気体を吸収除
去し、この真空排気手段による電解液および担体物質中
に含有する気体を吸収除去したのに基づき、電池容器と
補助集溜手段およびその周辺を大気圧開放し、この大気
圧開放手段による大気開放がなされたのに基づき、電池
容器と補助集溜手段およびその周辺の雰囲気を加圧手段
が加圧し、電解液上下部の圧力差を利用して、電解液を
担体物質に吸収させることを特徴とする電池製造におけ
る電解液注入装置である。

【００１７】なお、上記電解液供給手段は、電解液を貯
留する電解液タンクと、この電解液タンク内の電解液中
にその一端部が浸漬され、補助集溜手段に対向する他端
部にノズルが接続され、中途部に供給ポンプが設けられ
る配管系と、この配管系における、上記ノズル近傍位置
に設けられ、真空吸引時など、電解液供給時にのみ開放
し、他の作用時には閉成する弁体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
置である。

【００１８】

【作用】第１の発明において、所定量の電解液を一度に
供給し、電池容器の開口部を介して担体物質上に一旦集
溜させる。電池容器と補助集溜手段およびその周辺を真
空の雰囲気にして、担体物質と電池容器内部および電解
液中に含有する気体を吸収除去し、ついで大気圧開放し
てから加圧し、この圧力差を利用して電解液を迅速に担
体物質に吸収させる。

【００１９】第２の発明において、電解液の供給時に弁
体を開放して液供給をなし、それ以外の状態、すなわ
ち、真空排気、大気圧開放、加圧時には弁体を閉成す
る。この弁体を、ノズル近傍に備えたところから、圧力
の変動が、上流側の配管系およびポンプ、電解液タンク
に及ばずにすむ。

【００２０】

【実施例】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はチャンバであって、その上
面には、上蓋２によって開閉される開口部３が設けられ
る。上蓋２の開閉は手動で行ってもよく、あるい専用の
自動開閉機構を備えてもよい。

【００２１】いずれにしても、上蓋２の閉成時には、チ
ャンバ１内を完全に密閉する構造としなければならな
い。わずかな隙間があってもシール漏れにつながるの
で、避ける必要がある。そして、充分な板厚を確保し
て、内部の圧力変化に耐え得るよう頑丈に作られる。

【００２２】チャンバ１内部には、補助集溜手段である
漏斗状の液溜め容器４を着脱自在に備えた電池容器Ｋが
収納される。すなわち、上蓋２を開放することにより、
液溜め容器４ごと電池容器Ｋを出し入れ自在である。

【００２３】図では、模式的に、１個の液溜め容器４を
装着する電池容器Ｋをチャンバ１内に収納する状態を示
したが、当然、たとえば従来用いられるようなキャリヤ
Ｃ（図４で示す）に複数個の液溜め容器４を装着する電
池容器Ｋを入れて、チャンバ１内に収容可能な容積を設
定してもよい。

【００２４】上記液溜め容器４は、下端開口部を閉成し
た状態で、後述するように、電池容器Ｋ内の担体物質ａ
へ浸透すべき最適量の電解液を集溜することができ、さ
らにそれ以上の量の電解液を集溜できる余裕があること
が望ましい。

【００２５】上記チャンバ１の上蓋２には、電解液を供
給するための液供給手段５が接続される。この液供給手
段５は、上蓋２に直接取着されるノズル６と、このノズ
ル６に接続される配管系７および、この配管系７の端部
に連通する電解液タンク８とから構成される。

【００２６】上記ノズル６は、上蓋２を閉成した状態
で、内部に収納される補助集溜手段である液溜め容器４
に、その先端部が対向する。したがって、液溜め容器４
を装着する電池容器Ｋが、複数個一度にチャンバ１内に
収納される構成では、その数に見合うだけのノズル６が
設けられ、配管系７も一部から分岐して、それぞれのノ
ズル６に接続しなければならない。

【００２７】上記電解液タンク８は、多量の電解液を貯
留する。そして、配管系７は、電解液タンク８内の電解
液中にその一端部が浸漬され、他端部が上記ノズル６に
接続される。電解液タンク８近傍の配管系７部位には、
液ポンプ９が接続される。

【００２８】上記ノズル６近傍の配管系７部位には、弁
体であるところの開閉弁１０が設けられてなる。一方、
チャンバ１の側壁部位には、導通管１１が接続される。
この導通管１１には、開閉弁１２が設けられ、さらに導
通管１１を介して三方弁１３の一方のポート部が接続さ
れる。三方弁１３の他方のポートには、導通管１１を介
して真空ポンプ１４が接続され、さらに残りのポートに
は導通管１１を介して加圧ポンプ１５が接続される。

【００２９】上記真空ポンプ１４を主体として真空排気
手段が、かつ加圧ポンプ１５を主体として加圧手段が、
それぞれ構成されることになる。しかして、先に図５お
よび図６にて説明したように、電池容器Ｋ内に担体物質
ａを装着充填し、それぞれの電池容器Ｋ開口部に、図２
の最上段で示すように、液溜め容器４を装着する。

【００３０】そして、これを上蓋２を開放したチャンバ
１内に収納する。複数の電池容器Ｋを一度に収納する構
成では、それぞれに装着される液溜め容器４が必ずノズ
ル６下方部位に対向する位置を選択しなければならな
い。

【００３１】液溜め容器４を装着する電池容器Ｋをチャ
ンバ１内の所定位置に収納したら、上蓋２を閉成してチ
ャンバ１内を密閉し、チャンバ１に接続される開閉弁１
２の閉成を確認のうえ、配管系７の開閉弁１０を開放
し、液ポンプ９を駆動する。

【００３２】上記液ポンプ９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。すなわち、電解液タン
ク８に貯留される電解液が、液ポンプ９によって汲み上
げられ、ノズル６から対向する液溜め容器４へ注出され
る。

【００３３】このとき、液ポンプ９が所定時間の間に供
給する電解液の量は、電池容器Ｋ内に充填される担体物
質ａが必要とする所定量に一致する。液溜め容器４と電
池容器Ｋ内部とは連通しているが、担体物質ａはその特
性上、電解液の浸透を容易には受け付けない。したがっ
て、電解液は液溜め容器４に溜まったままで、その最低
液面と担体物質ａの上面とが一致する。

【００３４】液供給手段５による電解液供給が終了した
ら、この開閉弁１０を閉成するとともに、チャンバ１に
接続する開閉弁１２を開放し、かつ三方弁１３を真空ポ
ンプ１４の連通側に切換えて、このポンプ１４を作動さ
せる。

【００３５】すなわち、図２の中段で示すように、真空
排気手段が作動し、チャンバ１内である電池容器Ｋと液
溜め容器４およびその周辺を真空の雰囲気にする。する
と、電解液に含まれる空気は勿論、この電解液によって
蓋をされた状態にある担体物質ａに含まれる空気が、泡
状となって浮き上がる。

【００３６】真空ポンプ１４を所定時間駆動すれば、電
解液および担体物質ａ中に含有する空気の全てが吸収除
去され、外部に排出される。このことから、担体物質ａ
は電解液が浸透し易い状態に変わる。

【００３７】また、このとき配管系７の開閉弁１０を閉
成してあるから、これより下流側の配管系７および電解
液タンク８への悪影響がない。たとえば、電解液タンク
８に集溜する電解液が真空吸引されてノズル６から滴下
し、所定量以上の液量になるような不具合の発生がな
い。

【００３８】真空ポンプ１４の駆動が終了したら、一旦
上蓋２を開放してチャンバ１内を大気開放する。したが
って、上蓋２を開放する操作および機構が、大気開放手
段を構成することとなる。

【００３９】チャンバ１内は真空圧から大気圧に変わっ
て、加圧し易い状態となる。上蓋２を閉成し、チャンバ
１の密閉を確認したら、今度は、三方弁１３を切換え
て、加圧ポンプ１５とチャンバ１内とを連通し、加圧ポ
ンプ１５の駆動を開始する。

【００４０】配管系７の開閉弁１０はそのまま閉成され
ているので、図２最下段に示すように、チャンバ１内で
ある電池容器Ｋと液溜め容器４およびその周辺の雰囲気
が加圧される。

【００４１】上記担体物質ａは、先の真空吸引によって
ここに含まれる空気が供出され、しかも電解液で蓋をさ
れているので、それ自体低圧の状態になっている。一
方、加圧ポンプ１５の駆動によってチャンバ１内が加圧
され、電解液の上面が高圧を受ける。

【００４２】電解液の上下部とに顕著な圧力差が生じる
こととなり、電解液は迅速に担体物質ａに吸収されてい
く。このときも、配管系７の開閉弁１０が閉成している
ので、これよりも下流側の配管系７に対する悪影響がな
い。

【００４３】結局、液溜め容器４への電解液の供給を開
始してから、担体物質ａに電解液が完全に浸透し、完了
するまで極めて短時間（約６０sec 程度）ですみ、従来
の電解液注入よりも大幅な時間短縮化が得られる。

【００４４】ついで、図３に示すように、上蓋２を開放
してチャンバ１内の電池容器Ｋを液溜め容器４ごと取り
出す。そして、チャンバ１外部において、所定量の電解
液が浸透した電池容器Ｋから液溜め容器４を取り外す。
この電池容器Ｋは次工程に回送され、液溜め容器４は新
たな電解液注入を要する電池容器Ｋに装着する。

【００４５】なお、上記実施例においては、大気開放手
段として、上蓋２を開放する操作、もしくは上蓋自動開
閉機構が相当するよう説明したが、これに限定されるも
のではない。

【００４６】たとえば、上記チャンバ１に別途、配管を
接続し、この配管に外部に連通する開閉弁を設けて、必
要に応じて開閉弁を開放し、チャンバ１内を大気開放す
る手段に代えてもよい。

【００４７】また、真空ポンプ１４、および加圧ポンプ
１５は、それぞれ別個の配管系統に接続するようにして
もよい。このほか、本発明の要旨を超えない範囲内で種
々の変形実施が可能であることは、言う迄もない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明は、電解
液を集溜する漏斗状の補助集溜手段を電池容器の開口部
に着脱自在に装着し、液供給手段から電解液を供給し
て、担体物質上に電解液を一旦集溜させ、真空排気手段
が真空の雰囲気にして、担体物質と電池容器内部および
電解液中に含有する気体を吸収除去し、大気圧開放手段
が大気開放をなし、加圧手段が加圧して、圧力差を利用
して電解液を担体物質に吸収させるようにしたから、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
きて、作業性がよい。しかも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と、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。

【００４９】第２の発明は、電解液供給手段として、電
解液を貯留する電解液タンク、この電解液タンク内の電
解液中にその一端部が、補助集溜手段に対向する他端部
にノズルが接続され、中途部に供給ポンプが設けられる
配管系、ノズル近傍位置に設けられ、電解液供給時にの
み開放し、他の作用時には閉成する弁体とを具備したか
ら、電解液の供給時に弁体を開放して液供給をなし、そ
れ以外の状態、すなわち、真空排気、大気圧開放、加圧
時には弁体を閉成する。この弁体を、ノズル近傍に備え
たところから、電池容器周辺の圧力の変動が、上流側の
配管系およびポンプ、電解液タンクに及ばずにすみ、作
業信頼性の向上を図れる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、電池製造装置の一部
を構成する電解液注入装置の概略構成図。

【図２】同実施例の、電解液注入工程を模式的に現す
図。

【図３】同実施例の、電解液注入が完了した状態を模式
的に現す図。

【図４】本発明の従来例を示す、電池製造における電解
液注入作業を説明する図。

【図５】電池容器内に担体物質を挿入充填した図。

【図６】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、４…補助集溜手段（液溜
め容器）、７…配管系、９…液ポンプ、８…電解液タン
ク、６…ノズル、１…チャンバ、１０…弁体（開閉
弁）、１４…真空ポンプ、１５…加圧ポンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端側に開口を有する電池容器内に、多孔
   性の担体物質を収容し、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、 上記電池容器の開口部に着脱自在に装着され、少なくと
   も電池容器内の担体物質に適応する所定量以上の量の電
   解液を集溜することができる漏斗状の補助集溜手段と、 この補助集溜手段に対して電解液を供給し、電池容器内
   の担体物質上に電解液を一旦集溜させる液供給手段と、 この液供給手段による電解液供給が終了したのに基づ
   き、電池容器と補助集溜手段およびその周辺を真空の雰
   囲気にして、担体物質と電池容器内部および電解液中に
   含有する気体を吸収除去する真空排気手段と、 この真空排気手段により電解液および担体物質中に含有
   する気体を吸収除去したのに基づき、電池容器と補助集
   溜手段およびその周辺を大気圧開放する大気圧開放手段
   と、 この大気圧開放手段により電池容器と補助集溜手段およ
   びその周辺の大気圧開放がなされたのに基づき、電池容
   器と補助集溜手段およびその周辺の雰囲気を加圧し、電
   解液上下部の圧力差を利用して、電解液を担体物質に吸
   収させる加圧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】上記電解液供給手段は、 電解液を貯留する電解液タンクと、 この電解液タンク内の電解液中にその一端部が浸漬さ
   れ、補助集溜手段に対向する他端部にノズルが接続さ
   れ、中途部に供給ポンプが設けられる配管系と、 この配管系における、上記ノズル近傍位置に設けられ、
   電解液供給時にのみ開放され、真空吸引時など他の作用
   時には閉成する弁体とを具備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。