JP2011222221A - 電解液注液方法および電解液注液装置 - Google Patents

電解液注液方法および電解液注液装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2011222221A
JP2011222221A JP2010088696A JP2010088696A JP2011222221A JP 2011222221 A JP2011222221 A JP 2011222221A JP 2010088696 A JP2010088696 A JP 2010088696A JP 2010088696 A JP2010088696 A JP 2010088696A JP 2011222221 A JP2011222221 A JP 2011222221A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrolyte
tank
pressure
liquid
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010088696A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5585174B2 (ja
Inventor
Koichi Takada
孝一 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2010088696A priority Critical patent/JP5585174B2/ja
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to US13/639,719 priority patent/US9065131B2/en
Priority to MX2012011544A priority patent/MX2012011544A/es
Priority to BR112012025762A priority patent/BR112012025762A2/pt
Priority to EP11765968.0A priority patent/EP2557616B1/en
Priority to RU2012147274/07A priority patent/RU2534013C2/ru
Priority to KR1020127029087A priority patent/KR101410562B1/ko
Priority to CN201180017444.0A priority patent/CN102834951B/zh
Priority to PCT/JP2011/058784 priority patent/WO2011126068A1/ja
Publication of JP2011222221A publication Critical patent/JP2011222221A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5585174B2 publication Critical patent/JP5585174B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/618Pressure control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/673Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M14/00Electrochemical current or voltage generators not provided for in groups H01M6/00 - H01M12/00; Manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/70Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)

Abstract

【課題】注液時間の短縮に好適な電解液注液方法および電解液注液装置を提供する。
【解決手段】供給された電解液20の雰囲気圧を当該注液槽2内の雰囲気圧に調整する電解液圧力調整手段としてのリザーバタンク44と、前記電解液圧力調整手段を通過した電解液20に対して気体透過膜による脱気処理を施す脱気手段としての脱気モジュール45と、を備える。そして、前記電解液供給手段より供給された電解液20を前記電解液圧力調整手段により注液槽2内の雰囲気圧に調整した後、脱気手段を経由させて脱気処理して、電池ケース12内に注液するようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、電池容器内に電解液を効率よく注液する電解液注液方法および電解液注液装置に関するものである。
従来から電池容器内に電解液を効率よく注液するため、減圧した雰囲気中において、電解液を電池ケース内に注液して電解液を電極群の隙間に浸透させる電解液注液方法が提案されている(特許文献1参照)。
これは、電池セルを収容する電池ケースの上部を開口させて注液槽内にセットし、注液槽内の空気を排出して減圧した雰囲気中において、電解液を電池ケース内に注液している。このようにして、電池ケース内の気体が電解液へ置換されることが促進され、注液時間が短縮される。
特開平9−102443号公報
しかしながら、上記従来例のように、注液槽内の減圧された雰囲気中では蒸気圧が下がるため、電解液に溶け込んでいる気体の体積が注液時に急激に膨張して気泡が発生する。このため、発生した気泡が電池ケースからあふれ出す恐れがあり、電解液の注液速度を速めることが出来ず、結果として注液に要する時間が長くなる恐れがあった。
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、注液時間の短縮に好適な電解液注液方法および電解液注液装置を提供することを目的とする。
本発明は、供給された電解液の雰囲気圧を当該注液槽内の雰囲気圧に調整する電解液圧力調整手段と、前記電解液圧力調整手段を通過した電解液に対して気体透過膜による脱気処理を施す脱気手段と、を備える。そして、脱気手段を経由した電解液を電池ケース内に注液するようにした。
したがって、本発明では、供給された電解液を、電解液圧力調整手段により注液槽内の雰囲気圧に調整し、気体透過膜による脱気処理を施す脱気手段に送られる。電解液は注液槽内の雰囲気圧に調整されることにより、電解液に溶け込んでいる気体分子の密度を低くでき液中を移動しやすい状態とでき、脱気効率を向上できる。従って、注液時間を短くすることができる。
本発明の一実施形態を示す電解液注液装置の概略構成図。 リチウムイオン二次電池の分解斜視図。 電池要素の斜視図。 リチウムイオン二次電池の側面図。 リザーバタンクの動作状態を説明する説明図。 脱気モジュールの概略図。 脱気モジュールの動作状態を説明する説明図。 電解液注液装置の動作状態を示すタイムチャート。 複数の電池ケースへの注液装置を示す概略図。
以下、本発明の電解液注液方法および電解液注液装置を一各実施形態に基づいて説明する。図1は本実施形態における、二次電池に電解液を注液するための注液装置の構成を示す模式図である。
まず、二次電池の構成を、例えば、図2に示すリチウムイオン二次電池を一例として、その概要を説明する。図2は、本発明の適用例としてのリチウムイオン二次電池の斜視図である。
リチウムイオン二次電池10は、電池要素11と、電池要素11に設けられた正極集電部103aおよび負極集電部103bと、電池要素11を電解液20とともに収納する、ラミネートフィルムからなる電池ケース12と、正極集電部103aに接続された正極タブ104aと、負極集電部103bに接続された負極タブ104bとを有する。電池要素11は、図3に示すように、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して構成されている。なお、以下では、電池要素11の積層方向の端面を積層端面11aとし、積層方向と直交する側面を積層側面11bと呼称するものとする。
図2に戻り、各正極板はアルミニウム箔に正極電極が塗布されており、負極は銅箔に負極電極が塗布されており、積層領域から延出されて電極材料が塗布されていない延出部43を夫々有する。前記正極板の延出部43同士及び負極板の延出部43同士は、それぞれ一括して超音波溶接されて、中継部である正極集電部103aおよび負極集電部103bを形成している。これと同時に正極集電部103aへの正極タブ104aの接続、および負極集電部103bへの負極タブ104bの接続も超音波溶接によりなされる。正負極それぞれの延出部43が正極集電部103a、負極集電部103bにおいてそれぞれ正極タブ104a、負極タブ104bに接続されることにより、電池要素11の各層の電極から電流を取り出すことができる。
電池ケース12を構成するラミネートフィルムは、電池要素11をその厚み方向両側から挟んで包囲している。図2に示すラミネートフィルムは、電池要素11を収納するための凹部12eが形成されており、また、2枚のラミネートフィルムを対向させて4辺を封止するタイプを示している。ラミネートフィルムは、熱融着性を有する熱融着性樹脂層、金属層、および保護層を積層してなるものであり、PP(ポリプロピレン)からなる熱融着性樹脂層が電池の内側の層となるようにしてラミネートフィルムの熱融着部を熱融着することで、電池要素11を封止する。
しかしながら、本実施形態ではこれに限らず、凹部を形成しない平坦なラミネートフィルムを用いてもよく、また、図4に示すように、1枚のラミネートフィルムを折り返して3辺を封止するタイプに適用してもよい。図4では、ラミネートフィルムは、1枚のラミネートフィルムを2つ折りにして電池要素11をその厚み方向両側から挟んで包囲している。底面12bは折り返し辺になっている。電池要素11を収納したラミネートフィルムは、袋状に形成されている。即ち、ラミネートフィルムは、2つ折りにした辺以外の3辺が熱融着される。つまり、ラミネートフィルムは、正極タブ及び負極タブが延出する2辺は熱融着されているが、2つ折りにした辺と対向する辺はまだ熱融着されていない。これは、ラミネートフィルムを、熱融着されていない側を開口部12aとして、この開口部12aから電解液20を注入可能な袋形状に形成するためである。すなわち、袋状のラミネートフィルムは、熱融着されていない側を上方にし、かつ正極タブ及び負極タブが紙面に垂直方向に向くようにして、電池要素11の厚み方向両側から、後述する保持治具3により挟持される。
なお、本実施形態では1枚のラミネートフィルムを2つ折りにしたものを例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、2枚のラミネートフィルムを用いてもよい。この場合、3辺をまず熱融着してラミネートフィルムを袋状に形成しておくこととなる。
また、本実施形態では、電池ケース12として、ラミネートフィルムにより袋状としたものについて説明しているが、缶等による電池ケースであってもよい。
電解液20は、例えば、1mol/リットルのLiPF6,LiBF4等を支持塩とし、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの混合溶媒(質量比50:50)を溶媒とするものが用いられる。
次に、本実施形態の電解液注液装置の構成について、図1を参照して、説明する。
電解液注液装置1は、電解液20を注液すべき電池ケース12を収容するよう密閉容器により形成される注液槽2と、注液に際し注液槽2内を減圧状態とする排気ライン5と、注液後に注液槽2内を大気圧状態に復帰させる大気導入ライン6と、を備える。また、電解液注液装置1は、注液槽2内において電池ケース12を位置決め保持する保持治具3と、電解液20を電池ケース12内に注液する電解液供給ライン4と、を備える。また、前記した排気ライン5、大気導入ライン6、電解液供給ライン4を制御する制御装置7を備える。
前記注液槽2には、電池要素11を内蔵させた電池ケース12を注液槽2内に搬入し、注液を完了した電池ケース12を搬出するために、図示しない搬入路及び搬出路が設置され、電池ケース12の搬出・搬入の都度に開閉される開閉扉21を備える。開閉扉21は、注液槽2内が大気圧となっている状態において開閉され、閉状態において注液槽2内を密封状態とする。電池ケース12は、予め注液可能にケース開口部12aを上方にして位置決めする保持治具3に保持させて、保持治具3と共に前記搬入路に沿って注液槽2内に搬入し、注液完了後に注液槽2内から搬出路に沿って搬出される。
前記排気ライン5は、注液槽2内部を真空引きして減圧状態とするものであり、バルブ5aとポンプモータ5cにより駆動される真空ポンプ5bとを有する。前記バルブ5a及びポンプモータ5cは、制御装置7によりその作動が制御される。
大気導入ライン6は、排気ライン5により真空引きされた注液槽2内部に乾燥空気(或いは不活性ガス)を導入することで、注液槽2の内圧を真空状態から大気圧状態に上昇させるためのものである。この大気導入ライン6は、バルブ6a及び不図示の乾燥空気(ガス)貯留タンクを有する。前記バルブ6aは、制御装置7によりその開閉動作が制御される。
保持治具3は、電池要素11を収納した袋状のラミネートフィルムよりなる電池ケース12内に電解液20を充填する際に、袋状の電池ケース12を電池要素11の厚み方向両側(積層端面11aの両側)から挟持して保持するものである。
電解液供給ライン4は、その一端が電解液20を貯留するタンク41に接続され、他端が注液槽2の壁面を貫通して注液槽2内に導かれ、注液槽2内のリザーバタンク44、脱気モジュール45を介して注液ノズル46に接続されている。電解液供給ライン4には、送液装置としての液体ポンプ43が配置され、液体ポンプ43はポンプモータ42により駆動されて、タンク41内に貯留されている電解液20を注液槽2内のリザーバタンク44に供給するよう機能する。
前記リザーバタンク44は、脱気モジュール45を介して注液ノズル46に供給する電解液20を一時的に貯留するものである。リザーバタンク44の電解液20を貯留する下部空間の容積は、例えば、注液しようとする電池ケース12内を充分に満たす容量を目安に設定される。従って、注液槽2内に注液しようとする電池ケース12が搬入される度に、液体ポンプ43により必要量が供給される。なお、電池ケース12に注液しつつ液体ポンプ43により電解液20を供給するようにしてもよい。この場合のリザーバタンク44の電解液20を貯留する下部空間の容積は、上記した容量より小さくすることができる。
リザーバタンク44の上部壁には開口44aを設けて、リザーバタンク44内の上部空間と注液槽2内の空間とを連通させている。このため、リザーバタンク44内の圧力は、注液槽2内の圧力と同圧に調整される。即ち、リザーバタンク44内は、注液槽2内が大気圧状態である場合には大気圧に調整され、注液槽2内が負圧状態に調整される場合には負圧状態に調整される。
これによって、注液槽2の圧力が負圧状態に低下される注液時には、注液槽2及びリザーバタンク44内の蒸気圧を共に下げることができる。このため、図5に示すように、電解液20の液体中に溶け込んでいる溶存気体分子の密度が低くなり、蒸気圧の低下により液体中を移動しやすい状態となる。このため、その体積が急激に膨張して気泡となり、液中を上昇してリザーバタンク44の上部空間に抜出して、気液分離を促進させる。
前記脱気モジュール45は、図6に示すように、入口室45aと出口室45bとの間を、樹脂製の中空糸の気体透過膜により形成されたホース45cにより形成された多数の通路により連通させ、これらのホース45cの外側空間を減圧された雰囲気としている。このため、ホース45c内を通過する液体中に含まれる溶存気体分子を、気体透過膜を透過させて外部空間に排出させて脱気することができる。中空糸による気体透過膜は、非多孔性であり、サイズが小さく運動性も高い気体分子を透過させる性質を持っている。中空糸の気体透過膜によるホース45cの外側空間を減圧状態の雰囲気とするために、この空間は外部空間から遮断して密閉空間に形成すると共に、この密閉空間をチェック弁45dを介して注液槽2内の空間と連通させている。即ち、注液槽2が減圧状態とされる際に、この密閉空間の空気もチェック弁45dを介して外部空間である注液槽2に吸引・排出され、注液槽2が大気圧状態とされる際には、チェック弁45dにより注液槽2内の空気がこの密閉空間に入り込むのを阻止することで、この密閉空間は減圧状態に保持される。
前記減圧状態に保持された雰囲気中に配置された中空糸の気体透過膜によるホース45cの内部に液体を通過させると、図7に示すように、液体中に含まれるサイズか小さく運動性の高い溶存気体分子を液体から拡散させる。そして、拡散した気体分子はFickの法則により気体透過膜の内表面付近に移動する。次いで、気体分子は、Henryの法則に則って気体透過膜内に取り込まれ、同様に気体透過膜内を移動して気体透過膜外に排出される。
前記注液ノズル46は、前記リザーバタンク44及び脱気モジュール45を通過することにより脱気された電解液20を電池ケース12内に注液するものであり、上方に向けて開口している電池ケース12の開口部12aに対応するように配置されている。注液ノズル46のノズル開口は、上方に向けて開口している電池ケース12の開口部12aに対応するように配置されている。また、電磁弁46aによりノズル開口への通路を開閉するよう構成している。電磁弁46aの開閉は、制御装置7により制御される。
次に、本実施形態の電解液注液装置1による電解液20の注液方法について、図8に示すタイムチャートを参照しつつ説明する。
電解液注液装置1の待機状態(図5の時点t0〜t1参照)においては、大気導入弁6aは開放されて注液槽2内は大気圧状態となっている。開閉扉21は開放され、電解液供給ライン4及び排気ライン5は停止されている。
注液作業を開始するよう制御装置7を起動する(時点t1)と、電解液供給ライン4のポンプモータ42が起動されて液体ポンプ43を駆動させ、タンク41内に貯留されている電解液20をリザーバタンク44へ供給し、リザーバタンク44の下部空間を満たした時点t3でポンプモータ42及び液体ポンプ43が停止される。リザーバタンク44に導入された電解液20は、タンク41内の大気圧に液体ポンプ43による供給圧が加算された圧力状態からリザーバタンク44内で大気圧に減圧されることにより、溶存していた気体分子の一部が膨張して気泡となって分離される。
また、電池要素11を内蔵させた電池ケース12を保持した保持治具3を、図示しない搬入路に沿って開閉扉21から注液槽2内に搬入し、注液槽2内にセットする(時点t2)。保持治具3に保持させた電池ケース12が注液槽2内にセットされると、開閉扉が閉じられ(時点t3)、注液槽2内の空間は外部と遮断される。そして、リザーバタンク44内への電解液20の供給が完了する(時点t4)と、排気ライン5のバルブ5aが開放され(時点t5)、バキュウムポンプ5bがポンプモータ5cにより駆動されて、注液槽2内の空気を外部に排出して注液槽2内を減圧する。
注液槽2内の減圧の進行に伴い、リザーバタンク44に溜められている電解液20に溶存している気体分子の密度が低下し、蒸気圧の低下により電解液20中を移動しやすい状態となる。気体分子はその体積が膨張して気泡に変化し、液中を速やかに上昇して電解液20の液面に達し、リザーバタンク44の上部空間に抜出し、気液分離が促進される。
注液槽2内の圧力が予め設定した真空圧に達すると、バキュウムポンプ5bが停止される(時点t6)と共に、排気ライン5は開閉弁5aにより閉じられる。注液槽2内は、上記した予め設定した真空圧に保持される。脱気モジュール45及び電池要素11の内部も、注液槽2の内部と等しく所定の圧力に減圧された状態となる。
次いで、注液ノズル46のノズル開口がソレノイド46aにより開かれ、リザーバタンク44に貯留されている電解液20が脱気モジュール45を経由して注液ノズル46に導かれる。導入される電解液20は、脱気モジュール45を通過することにより、液中に残存している溶存気体分子が更に分離されるため、気体分子が含まれない電解液20を注液ノズル46に導入することができる。導入した電解液20は、注液ノズル46のノズル開口から電池ケース12内に注液される。
電池ケース12内に注液された電解液20は、先ず、電池要素11の積層側面11bの上部に注液される。注液された電解液20には、気体分子が含まないため、溶存気体分子が液体中に存在する場合における、液体中に溶け込んだ気体の体積が急激に膨張し液体が飛散するということを生ずることがない。
次いで、電池ケース12の互いに融着されている封止部12fと電池要素11の積層側面11bの両側面との隙間空間に充填される。この積層側面11bの両側面が電解液20で満たされるに連れて、電解液20は電池要素11の積層側面11bの下部から電池要素11の内部に浸透されると共に、電池要素11の積層側面11bの両側面からも電池要素11の内部に浸透される。電池要素11の積層側面11bの下部及び両側面に溜まる電解液20にも気体分子が含まれていないため、溶存気体分子が液体中に存在する場合における、液体中に溶け込んだ気体の体積が膨張し気泡が発生するということを生ずることもない。
注液ノズル46よりの注液速度は、電池要素11の内部への浸透速度に同期させる。即ち、所定量の注液が終了する毎にソレノイド46aにより所定時間だけノズル開口を閉じて注液を中断させ、所定時間後に再び所定量注液し、その後に所定時間ノズル開口を閉じて注液を中断する、間歇的な注液を行う。このため、電解液20が電池要素11内への浸透される浸透速度を超えて注液することがなく、注液した電解液20が電池ケース12から溢れることを防止できる。
以上の注液が継続されて、電池ケース12の開放されている開口部に面している電池要素11の積層側面11bの上面側に回り込んで充填され、注液量が規定量に達した段階で注液が停止される(時点t7)。電池ケース12内では、電池要素11の積層側面11bの底部、両側面、上部の4面が電解液20で囲まれた状態となる。電解液20は、電池要素11の積層側面11bの4面から電池要素11の内部への浸透が継続される。
前記注液が停止されると、大気導入弁6aが開放され、大気導入ライン6を通して注液槽2内に大気が導入される。注液槽2内の圧力は、大気の導入と共に上昇される(時点t7〜t8)。大気の導入により注液槽2内の圧力は上昇するが、電解液20で囲まれた状態の電池要素11の内部は真空引きされて減圧された状態のままである。よって、電解液20を挟んで電池要素11の内部と注液槽2内との間で圧力差を生じることとなる。即ち、電池要素11の内部が真空状態であることから電解液20がこの負圧によって電池要素11内に急速に吸い込まれることとなり、電解液20の急速充填が行われることとなる。
以上により注液された電池ケース12は、時点t8により開かれた開閉扉21を経由して注液槽2から取出され(時点t9)、次工程に搬送される。そして、再び減圧槽に搬入され、電池ケース12としてのラミネートフィルムの開口部の熱融着が行われてリチウムイオン二次電池としての組立を完了する。
上記注液方法では、注液槽2内のリザーバタンク44に予め所定量の電解液20を導入しておき、注液槽2内の減圧に応じてリザーバタンク44内で電解液20に溶存されている気体分子を分離させるものについて説明している。しかし、電池ケース12に注液しつつ液体ポンプ43により電解液20を供給するようにしてもよい。このようにする場合には、注液槽2の開閉扉を閉じる時点(t4)若しくは減圧開始時点(t5)より、液体ポンプ43を作動させてタンク41からリザーバタンク44への電解液20の供給を開始する。この場合における電解液20の供給量は、注液ノズル46での注液量に略同期した小流量での供給を、図8で示す破線状態Aのように、継続することとなる。
この場合においても、リザーバタンク44に導入された電解液20は、タンク41内の大気圧に液体ポンプ43による供給圧が加算された圧力状態からリザーバタンク44内で注液槽2内の圧力(負圧状態)に減圧されるために、溶存していた気体分子が膨張して気泡となって分離される。次いで、脱気モジュール45を通過する際に更に溶存気体分子が分離される。このため、注液ノズル46で注液される電解液20は、溶存気体分子が分離されたものとすることができる。その他の作動は、前記した通りである。
また、上記実施形態では、本実施形態の基本的な構成を説明するため、注液槽2内に1つの電池ケース12を収納し、これに対して1本の電解液供給ライン4を設けた構成を示した。しかし、本実施形態においては、複数の電池ケース12に対して同時に若しくは順次電解液20を注液するものであってもよい。例えば、図9に示すように、複数の電池ケース12を保持治具3に保持させ、電池ケース12毎に注液ノズル46を配置して、注液ノズル46から一斉に電池ケース12に注液するものであってもよい。また、電池ケース12毎に注液ノズル46を配置するのでなく、1個の注液ノズル46により順次電池ケース12に注液するものであってもよい。また、複数の保持治具3夫々に複数の電池ケース12を保持させ、各電池ケース12に一斉に若しくは順次電解液20を注液するものであってもよい。
なお、上記実施形態において、電解液20が注液されるものとして、二次電池について説明したが、図示はしないが、電気二相キャパシタや電解コンデンサであってもよい。
また、リザーバタンク44として、注液槽2内に配置したものについて説明したが、上部空間が注液槽2内と連通されているものであれば、注液槽2の外部に配置するものであってもよい。
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
(ア)供給された電解液20の雰囲気圧を当該注液槽2内の雰囲気圧に調整する電解液圧力調整手段としてのリザーバタンク44と、前記電解液圧力調整手段を通過した電解液20に対して気体透過膜による脱気処理を施す脱気手段としての脱気モジュール45と、を備える。そして、前記電解液供給手段より供給された電解液20を前記電解液圧力調整手段により注液槽2内の雰囲気圧に調整した後、脱気手段を経由させて脱気処理して、電池ケース12内に注液するようにしている。このため、電解液圧力調整手段により電解液20に溶け込んでいる気体分子の密度が低くなり液中を移動しやすい状態とできる。気体分子はその体積が膨張して気泡に変化し、液中を速やかに上昇して電解液20の液面に達し、リザーバタンク44の上部空間に抜出し、気液分離が促進され、脱気効率を向上できる。このため、注液時間を短くすることができる。
(イ)電解液圧力調整手段として、上部を前記注液槽2内と連通させた空間を備えて前記電解液供給手段により供給された電解液20を流通させるリザーバタンク44で構成したため、注液槽2内に上部が部分的に開口されたタンク41を配置するのみでよく、構成が簡素化できる。
(ウ)供給された電解液は、その雰囲気圧力を注液槽2内の雰囲気圧力と同等となるよう調整する圧力調整工程と、圧力調整工程により圧力調整された電解液に対して気体透過膜による脱気処理を施す脱気工程と、の2工程を経由して脱気されるため、注液時点において、溶存気体分子が液体中に存在する場合における、液体中に溶け込んだ気体の体積が急激に膨張し液体が飛散するということや液体中に溶け込んだ気体の体積が膨張し気泡が発生するということを生ずることもない。
1 電解液注液装置
2 注液槽
3 保持治具
4 電解液供給ライン
5 排気ライン
6 大気導入ライン
7 制御装置
10 リチウムイオン二次電池
11 電池要素
12 電池ケース
41 タンク
43 液体ポンプ
44 電解液圧力調整手段としてのリザーバタンク
44a 開口
45 脱気手段としての脱気モジュール
45c 中空糸の気体透過膜によるホース
46 注液ノズル

Claims (3)

  1. 減圧された注液槽内にて、セパレータを介して積層された正極と負極とを有する発電要素を収納し且つ開口部を有する電池ケース内に電解液を注液する電解液注液装置であり、
    前記電解液を注液槽内に供給する電解液供給手段と、
    前記電解液供給手段により供給される電解液の雰囲気圧を当該注液槽内の雰囲気圧に調整する電解液圧力調整手段と、
    前記電解液圧力調整手段を通過した電解液に対して気体透過膜による脱気処理を施す脱気手段と、を備え、
    前記脱気手段を経由した電解液を電池ケース内に注液することを特徴とする電解液注液装置。
  2. 前記電解液圧力調整手段は、前記注液槽内と連通させた空間を備えて前記電解液供給手段により供給される電解液を流通させるリザーバタンクで構成したことを特徴とする請求項1に記載の電解液注液方法および電解液注液装置。
  3. 減圧された注液槽内にて、セパレータを介して積層された正極と負極とを有する発電要素を収納し且つ開口部を有する電池ケース内に電解液を注液する電解液注液方法であり、
    供給される電解液の雰囲気圧力を注液槽内の雰囲気圧力と同等となるよう調整する圧力調整工程と、
    圧力調整工程により圧力調整された電解液に対して気体透過膜による脱気処理を施す脱気工程と、を含むことを特徴とする電解液注液方法。
JP2010088696A 2010-04-07 2010-04-07 電解液注液方法および電解液注液装置 Active JP5585174B2 (ja)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010088696A JP5585174B2 (ja) 2010-04-07 2010-04-07 電解液注液方法および電解液注液装置
MX2012011544A MX2012011544A (es) 2010-04-07 2011-04-07 Dispositivo de inyeccion de electrolito y metodo de inyeccion de electrolito.
BR112012025762A BR112012025762A2 (pt) 2010-04-07 2011-04-07 dispositivo de injeção de eletrólito e método de injeção de eletrólito
EP11765968.0A EP2557616B1 (en) 2010-04-07 2011-04-07 Electrolyte pouring device and electrolyte pouring method
US13/639,719 US9065131B2 (en) 2010-04-07 2011-04-07 Electrolyte injection device and electrolyte injection method
RU2012147274/07A RU2534013C2 (ru) 2010-04-07 2011-04-07 Устройство впрыска электролита и способ впрыска электролита
KR1020127029087A KR101410562B1 (ko) 2010-04-07 2011-04-07 전해액 주입 장치 및 전해액 주입 방법
CN201180017444.0A CN102834951B (zh) 2010-04-07 2011-04-07 电解液注入装置和电解液注入方法
PCT/JP2011/058784 WO2011126068A1 (ja) 2010-04-07 2011-04-07 電解液注入装置及び電解液注入方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010088696A JP5585174B2 (ja) 2010-04-07 2010-04-07 電解液注液方法および電解液注液装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011222221A true JP2011222221A (ja) 2011-11-04
JP5585174B2 JP5585174B2 (ja) 2014-09-10

Family

ID=44763003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010088696A Active JP5585174B2 (ja) 2010-04-07 2010-04-07 電解液注液方法および電解液注液装置

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9065131B2 (ja)
EP (1) EP2557616B1 (ja)
JP (1) JP5585174B2 (ja)
KR (1) KR101410562B1 (ja)
CN (1) CN102834951B (ja)
BR (1) BR112012025762A2 (ja)
MX (1) MX2012011544A (ja)
RU (1) RU2534013C2 (ja)
WO (1) WO2011126068A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104106156A (zh) * 2012-02-07 2014-10-15 日产自动车株式会社 薄膜封装电气设备的制造方法及制造装置
JP2014216285A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 日産自動車株式会社 注液システム
WO2017209099A1 (ja) * 2016-05-31 2017-12-07 株式会社村田製作所 電池およびその製造方法
KR101817375B1 (ko) 2013-11-28 2018-01-11 주식회사 엘지화학 이차 전지용 파우치 및 이를 이용한 이차 전지
KR20180072934A (ko) * 2016-12-22 2018-07-02 주식회사 엘지화학 전해액 토출 방지용 부재를 사용하는 전지셀 제조방법
JP2019145235A (ja) * 2018-02-16 2019-08-29 トヨタ自動車株式会社 注液装置
JP2019153538A (ja) * 2018-03-06 2019-09-12 株式会社エンビジョンAescジャパン 注液装置および注液方法
WO2020138715A1 (ko) * 2018-12-26 2020-07-02 (주)티엠프라자 진공호퍼 프리챠져
JP7410064B2 (ja) 2021-02-05 2024-01-09 プライムアースEvエナジー株式会社 開放型電池の電解液注液システム及び開放型電池の電解液注液方法

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102403484A (zh) * 2011-11-30 2012-04-04 江苏双登集团有限公司 铅酸蓄电池真空注酸方法
CN103545478B (zh) * 2012-07-16 2016-03-02 松下能源(无锡)有限公司 电解液注液系统及注液方法
WO2015016032A1 (ja) * 2013-07-31 2015-02-05 Necエナジーデバイス株式会社 ラミネート型二次電池の製造方法
WO2015050244A1 (ja) 2013-10-05 2015-04-09 武蔵エンジニアリング株式会社 液体材料充填装置および方法
RU2582657C1 (ru) * 2015-03-17 2016-04-27 Открытое акционерное общество "Тюменский аккумуляторный завод" Способ заполнения герметизированного аккумулятора гелеобразным сернокислым электролитом
WO2016167116A1 (ja) * 2015-04-16 2016-10-20 Necエナジーデバイス株式会社 二次電池の製造方法および製造装置
KR102023721B1 (ko) * 2015-09-04 2019-09-20 주식회사 엘지화학 전해액 함침 장치 및 시스템
CN105679993B (zh) * 2016-04-22 2017-12-01 浙江昀邦电池有限公司 一种碱性干电池电解液注射装置
CN105679994B (zh) * 2016-04-22 2017-12-01 浙江昀邦电池有限公司 一种碱性干电池电解液定量注射机构
CN105702911B (zh) * 2016-04-22 2017-12-19 浙江昀邦电池有限公司 一种碱性干电池电解液吸收装置
CN105679996B (zh) * 2016-04-22 2017-12-12 浙江昀邦电池有限公司 一种电解液负压旋转吸收装置
CN105702910B (zh) * 2016-04-22 2017-12-19 浙江昀邦电池有限公司 一种碱性干电池电解液旋转定量注射机构
CN105679995B (zh) * 2016-04-22 2017-12-12 浙江昀邦电池有限公司 一种电解液负压吸收装置
KR102092269B1 (ko) 2016-12-01 2020-03-23 주식회사 엘지화학 배터리 셀 디가싱 장치
KR102264683B1 (ko) * 2017-01-09 2021-06-15 (주)엘지에너지솔루션 진공을 이용한 전해액 주액 방법
KR102264674B1 (ko) * 2017-01-09 2021-06-15 (주)엘지에너지솔루션 진공을 이용한 전해액 주액 방법
CN108417771B (zh) * 2018-05-03 2023-09-15 大同新成新材料股份有限公司 一种锂电池电解液加装装置和加装方法
CN110556505B (zh) * 2019-08-26 2024-02-09 龙能科技(宁夏)有限责任公司 注液机注液泵的调机装置及方法
CN112582763B (zh) * 2019-09-30 2023-09-15 松下能源(无锡)有限公司 真空脱气电解液自动供给装置及使用其供给电解液的方法
JP2022134410A (ja) * 2021-03-03 2022-09-15 株式会社東芝 注液装置及び注液方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000340215A (ja) * 1999-05-26 2000-12-08 Sony Corp 電池製造における電解液注入方法及び電解液注入装置
JP2004327161A (ja) * 2003-04-23 2004-11-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型電池の電解液注液方法および電解液注液装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02148572A (ja) * 1988-11-29 1990-06-07 Japan Storage Battery Co Ltd 密閉鉛蓄電池の電解液注入法
DE4325464A1 (de) * 1993-07-29 1995-02-02 Emmerich Christoph Gmbh Co Kg Akkumulator mit Kunststoffgehäuse
US5487417A (en) * 1993-09-03 1996-01-30 Toshiba Battery Co., Ltd. Electrolyte injection apparatus
JP3467135B2 (ja) 1995-10-05 2003-11-17 阿波エンジニアリング株式会社 電解液の充填方法
RU2157022C1 (ru) * 1999-08-10 2000-09-27 Инженерная фирма "Орион-ХИТ" Устройство для нейтрализации паров электролита в литий-тионилхлоридной батарее
JP2001110400A (ja) * 1999-10-04 2001-04-20 Nec Mobile Energy Kk 電解液注入装置および電解液注入方法
JP2001317682A (ja) * 2000-05-02 2001-11-16 Toshiba Battery Co Ltd 配管用継手およびそれを用いた注液装置
DE10029532C2 (de) 2000-06-15 2002-10-17 Christoph Thielen Befülleinrichtung umfassend einen Füllstopfen, sowie dessen Verwendung
US6465121B1 (en) * 2000-08-30 2002-10-15 Lev M. Dawson Method for distributing electrolyte in batteries
JP4220150B2 (ja) 2001-11-15 2009-02-04 阿波エンジニアリング株式会社 電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置
US20050244705A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-03 Jing-Yih Cherng Electrolyte injection and degas method of electric energy storage device
JP2007173063A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 扁平形電池の製造方法およびその製造装置
RU2338285C1 (ru) * 2007-03-01 2008-11-10 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Предприятие "Инкар-М" Способ заливки электролитом конденсатора и устройство для его реализации
JP5104598B2 (ja) 2008-06-30 2012-12-19 富士通株式会社 マッハツェンダ型光変調器
CN201243051Y (zh) * 2008-08-20 2009-05-20 苏州星恒电源有限公司 一种锂电池电解液的注液装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000340215A (ja) * 1999-05-26 2000-12-08 Sony Corp 電池製造における電解液注入方法及び電解液注入装置
JP2004327161A (ja) * 2003-04-23 2004-11-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型電池の電解液注液方法および電解液注液装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9859569B2 (en) * 2012-02-07 2018-01-02 Nissan Motor Co., Ltd. Method and device for manufacturing film-wrapped electrical device
US20140373344A1 (en) * 2012-02-07 2014-12-25 Nissan Motor Co., Ltd. Method and device for manufacturing film-wrapped electrical device
EP2814090A4 (en) * 2012-02-07 2015-07-08 Nissan Motor METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING FILM-WRAPPED ELECTRICAL DEVICES
CN104106156A (zh) * 2012-02-07 2014-10-15 日产自动车株式会社 薄膜封装电气设备的制造方法及制造装置
JP2014216285A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 日産自動車株式会社 注液システム
KR101817375B1 (ko) 2013-11-28 2018-01-11 주식회사 엘지화학 이차 전지용 파우치 및 이를 이용한 이차 전지
WO2017209099A1 (ja) * 2016-05-31 2017-12-07 株式会社村田製作所 電池およびその製造方法
KR20180072934A (ko) * 2016-12-22 2018-07-02 주식회사 엘지화학 전해액 토출 방지용 부재를 사용하는 전지셀 제조방법
KR102183772B1 (ko) * 2016-12-22 2020-11-27 주식회사 엘지화학 전해액 토출 방지용 부재를 사용하는 전지셀 제조방법
JP2019145235A (ja) * 2018-02-16 2019-08-29 トヨタ自動車株式会社 注液装置
JP2019153538A (ja) * 2018-03-06 2019-09-12 株式会社エンビジョンAescジャパン 注液装置および注液方法
JP7063659B2 (ja) 2018-03-06 2022-05-09 株式会社エンビジョンAescジャパン 注液装置および注液方法
WO2020138715A1 (ko) * 2018-12-26 2020-07-02 (주)티엠프라자 진공호퍼 프리챠져
JP7410064B2 (ja) 2021-02-05 2024-01-09 プライムアースEvエナジー株式会社 開放型電池の電解液注液システム及び開放型電池の電解液注液方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102834951A (zh) 2012-12-19
EP2557616A4 (en) 2013-11-13
EP2557616B1 (en) 2014-04-02
RU2012147274A (ru) 2014-05-20
US9065131B2 (en) 2015-06-23
WO2011126068A1 (ja) 2011-10-13
JP5585174B2 (ja) 2014-09-10
KR101410562B1 (ko) 2014-06-23
US20130029186A1 (en) 2013-01-31
BR112012025762A2 (pt) 2016-06-28
KR20130006683A (ko) 2013-01-17
EP2557616A1 (en) 2013-02-13
RU2534013C2 (ru) 2014-11-27
MX2012011544A (es) 2012-11-16
CN102834951B (zh) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5585174B2 (ja) 電解液注液方法および電解液注液装置
JP5786043B2 (ja) フィルム外装電気デバイスの製造方法及び製造装置
KR101256343B1 (ko) 필름 외장 전기 디바이스의 제조 방법 및 제조 장치
JP4373673B2 (ja) 電解液密封の可撓性バッテリを組み立てるための装置及び方法
JP6163739B2 (ja) フィルム外装電気デバイスの製造方法及び製造装置
JP6163740B2 (ja) フィルム外装電気デバイスの製造方法及び製造装置
JP2014022337A (ja) 非水系二次電池およびその注液方法
JP2014022336A (ja) 非水系二次電池の注液装置および注液方法
KR20160085867A (ko) 전지의 제조 방법 및 제조 장치
JPWO2015186367A1 (ja) リチウムイオン電池生産用ドライボックス
KR101395438B1 (ko) 필름 외장 전기 디바이스의 제조 방법 및 제조 장치
JP6014993B2 (ja) 電気デバイスの製造方法、製造装置及び電気デバイス
JP2013105564A (ja) 電気デバイスの製造方法及びその製造装置並びに電気デバイス
KR20130062884A (ko) 필름 외장 전기 디바이스의 제조 방법 및 제조 장치
WO2016021066A1 (ja) 電池の製造装置
JP6649009B2 (ja) 二次電池の製造装置
JP2016122492A (ja) 電池の製造方法、電池を製造するための製造装置
JP6823702B2 (ja) 二次電池の製造装置および製造方法
JP2009135374A (ja) 電気二重層キャパシタの製造方法およびその製造装置。
JP2020035663A (ja) 蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140408

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140528

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140624

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140707

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5585174

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250