JP2012256528A - 電池の製造方法及び電池製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電解液を注入する注液時間を予測することが可能な電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】正極板及び負極板を、それらの間にセパレータを介在させて捲回して極板群１４を作製する極板群作製工程と、極板群１４を電池ケース１５に挿入する挿入工程と、極板群１４の静電容量を計測する静電容量計測工程と、極板群１４の静電容量の統計的データに基づいて、静電容量計測工程で計測された静電容量から、電池ケース１５に挿入された極板群１４に電解液を注入する際にかかる予測される注液時間を算出する注液時間算出工程とを備えた、電池の製造方法である。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、正極板と負極板にセパレータを介在させ、積層または積層状態で捲回させて成る極板群を、電池ケースに挿入して所定量の電解液を注液する電池の製造方法及び電池製造装置に関するものである。

通常、電池は、電池ケース内に極板群を収納した後、電解液を注液し、電池ケースの開口部を密閉する工程を経て製造される。

ここで極板群は、正極板と負極板の間にセパレータを介在させ、高密度に積層または積層状態で渦巻状に捲回したものであり、電解液の注液工程では、極板群の小さな隙間に電解液を浸透させにくく、所定量の電解液を極板群に含浸させるまで長時間を要している。

この問題に対して、例えば特許文献１では、電解液を注液する前に、極板群を挿入した電池ケース内を所定の圧力で加圧し、その後大気開放することで、高密度で捲回された極板群の隙間を拡げることで注液時間を短縮している。

図１１は特許文献１に記載された従来の電池の製造方法を示す図である。加圧槽１１１には、給気口１１２と排気口１１３が設けられており、電池１１４を収納後に加圧槽１１１を閉じて、給気口１１２から高圧エアを吹き込むことで加圧槽１１１の内部および電池１１４が所定の圧力に加圧される。その後、加圧層１１１は、排気口１１３から大気開放される。このプロセスを実施することによって、電池１１４の電極群の隙間が拡げられ、注液時間の短縮を図ることが出来る。

特開２０１０−２１２２２７号公報

しかしながら、それぞれの極板群の隙間は種々の要因によってばらついているため、例え特許文献１に示すように極板群の隙間を拡げる工程を行った場合であっても、この工程による隙間の拡がり方も個々の極板群によって異なり、それぞれの極板群の間の注液時間には、ばらつきが生じる。

そして、個々の極板群に電解液を注入する注液時間の予測が出来ないため、注液時間がもっとも長い極板群に合わせた条件設定が必要となり、注液時間が短くて済む極板群に対しても同じ時間をかけて注液せざるを得ず、余分な注液時間を取る必要があるという課題を有している。

本発明は、上記従来の課題を考慮し、電解液を注入する注液時間を予測することが可能な電池の製造方法及び電池製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の本発明は、
正極板及び負極板を、それらの間にセパレータを介在させて捲回して極板群を作製する極板群作製工程と、
前記極板群を電池ケースに挿入する挿入工程と、
前記極板群の静電容量を計測する静電容量計測工程と、
前記極板群の静電容量の統計的データに基づいて、前記静電容量計測工程で計測された静電容量から、前記電池ケースに挿入された前記極板群に電解液を注入する際にかかる予測される注液時間を算出する注液時間算出工程とを備えた、電池の製造方法である。

第２の本発明は、
前記注液時間算出工程で算出された注液時間が、所定時間以下であるか否かによって、前記極板群の適否を選別する選別工程を備えた、第１の本発明の電池の製造方法である。

第３の本発明は、
前記選別工程において前記注液時間が所定時間より長いと判定された前記極板群を廃棄する廃棄工程を備えた、第２の本発明の電池の製造方法である。

第４の本発明は、
前記選別工程において前記注液時間が所定時間より長いと判定された、前記電池ケースに挿入された前記極板群を気体加圧する加圧動作及び、前記加圧動作後に大気開放する大気開放動作とを有する注液時間更正工程を備え、
前記注液時間更正工程の後に、再度、前記静電容量計測工程、前記注液時間算出工程、及び前記選別工程が行われる、第２の本発明の電池の製造方法である。

第５の本発明は、
前記注液時間更正工程、前記静電容量計測工程、前記注液時間算出工程、及び前記選別工程は、前記選別工程において、前記注液時間算出工程で算出された注液時間が、前記所定時間以下になるまで繰り返される、第４の本発明の電池の製造方法である。

第６の本発明は、
前記選別工程において前記注液時間が所定時間以下であると判定された、前記電池ケースに挿入された前記極板群に、前記算出された注液時間に基づいて前記電解液を注入する注液工程とを備えた、第２の本発明の電池の製造方法である。

第７の本発明は、
前記選別工程において前記注液時間が所定時間以下であると判定された、前記電池ケースに挿入された前記極板群に、前記所定時間に基づいて前記電解液を注入する注液工程とを備えた、第２の本発明の電池の製造方法である。

第８の本発明は、
前記電池ケースに挿入された前記極板群に、前記算出された注液時間に基づいて前記電解液を注入する注液工程を備えた、第１の本発明の電池の製造方法である。

第９の本発明は、
極板群の静電容量を計測する静電容量計測部と、
前記極板群の静電容量の統計的データが記憶されている記憶部と、
前記記憶部に記憶されている統計的データに基づいて、前記静電容量計測部によって計測された静電容量から、前記電池ケースに挿入された前記極板群に電解液を注入する際にかかる予測される注液時間を算出する注液時間算出部と、
前記注液時間算出部で算出された注液時間が、所定時間以上であるか否かによって、前記極板群の適否を選別する選別部とを備えた、電池製造装置である。

本発明によれば、電解液を注入する注液時間を予測することが可能な電池の製造方法及び電池製造装置を提供することが出来る。

（ａ）〜（ｅ）本発明の実施の形態１における円筒型リチウムイオン電池の製造方法の全体概要を示す図 本発明の実施の形態１における円筒型リチウムイオン電池の製造方法の注液工程の概要を示す図 本発明の実施の形態１における円筒型リチウムイオン電池の製造方法の注液時間と極板群の構成との関係を示す図 本発明の実施の形態１における円筒型リチウムイオン電池の製造方法の静電容量の測定方法を示す図 電極群の静電容量と注液時間の相関データの一例を示す図 本発明の実施の形態１における円筒型リチウムイオン電池の製造装置の構成図 本発明の実施の形態１における円筒型リチウムイオン電池の製造方法の工程フローを示す図 本発明の実施の形態２における円筒型リチウムイオン電池の製造方法の工程フローを示す図 本発明の実施の形態２における注液時間データの一例を示す図 本発明の実施の形態２の変形例における円筒型リチウムイオン電池の製造方法の工程フローを示す図 特許文献１に記載された従来例を示す図

以下、本発明の電池の製造方法として、非水電解液を用いた円筒型リチウムイオン電池の製造方法を例にとって、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
はじめに、本発明にかかる実施の形態１における円筒型リチウムイオン電池の製造方法の全体概要について説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態１の円筒型リチウムイオン電池の製造方法を説明するための図である。

図１（ａ）に示すように、金属箔に対し正極活物質が塗布された正極板１１と、同様に金属箔に負極活物質が塗布された負極板１２が、絶縁体であるセパレータ１３を介して捲回される。詳しくは、正極板１１、セパレータ１３、負極板１２、及びセパレータ１３の順に積層されたものが、巻き取りローラ１８によって矢印Ａ方向に巻き取られることによって捲回され、図１（ｂ）に示す極板群１４が製作される。尚、この図１（ａ）、（ｂ）に示す工程が、本発明の極板群作製工程の一例に対応する。

次に、図１（ｃ）に示すように、極板群１４は金属製の電池ケース１５内に収容される。この図１（ｃ）に示す工程が、本発明の挿入工程の一例に対応する。

その後、図１（ｄ）に示すように、電解液１７が電池ケース１５の内部に注入される。尚、本実施の形態１では、電解液１７として非水電解液が用いられる。又、この図１（ｄ）に示す工程が、本発明の注液工程の一例に対応する。

その後、図１（ｅ）に示すように、電池ケース１５の開口部１５ａが、封口板１６によって密閉される封口工程が行われ、充放電やエージング、電圧検査などを経て、完成品電池として出荷される。

次に、円筒型リチウムイオン電池の注液工程の概要を、図２を用いて説明する。図２は、本発明にかかる実施の形態１における円筒形リチウムイオン電池の製造方法を説明するための構成図である。図２には、真空加圧チャンバー２１が図示されており、真空加圧チャンバー２１には、大気を供給する供給路２５と、Ｎ_２、又はドライエアを供給する供給路２６と、真空加圧チャンバー２１内の気体を排出する排出路２７が設けられている。更に、真空加圧チャンバー２１内に配置した極板群１４に電解液１７を注入するための電解液注入経路２８が設けられている。そして、供給路２５には弁３０が設けられており、供給路２６には弁３１が設けられており、排出路２７には弁３２が設けられており、電解液注入経路２８には弁３３が設けられている。

このような構成の真空加圧チャンバー２１内に、極板群１４が収容された電池ケース１５が入れられ、ヘッダー２２が装着される。

次に、排出路２７から真空加圧チャンバー２１内の気体を排出することにより、真空加圧チャンバー２１内を５〜６ｔｏｒｒ程度まで真空排気した後、電解液注入経路２８よりヘッダー２２及び電池ケース１５内に所定量の電解液１７が注入される。この時、ヘッダー２２内に電解液面２４が形成され、液封状態になるように電解液１７の少なくとも一部がヘッダー２２内に保持される。

その後、大気圧以上のＮ_２またはドライエアなどのガスが、供給路２６を通じて真空加圧チャンバー２１内に導入され、真空加圧チャンバー２１内が大気圧以上に加圧される。加圧圧力は、通常１〜１０ｋｇ／ｃｍ^２程度で充分とされている。

ヘッダー２２内の電解液面２４は、電解液が極板群１４に吸収されるに従って下がり、やがて電池ケース１５内まで到達するとともに、極板群１４は所定量の電解液１７を吸収し、含浸が終了する。

含浸終了後、真空加圧チャンバー２１内が大気圧とされ、電池ケース１５がヘッダー２２から外され、真空加圧チャンバー２１内から取り出され、次工程へ送り出される。

ここで、注液時間と極板群１４の構成の関係について、図３を用いて説明する。

図３（ａ）は、注液工程を説明するための極板群１４及び電池ケース１５の断面構成図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の部拡大構成図である。

極板群１４において、正極板１１と負極板１２との平均極板間距離をｒ、電解液１７の表面張力をγ、電解液１７と正極板１１および負極板１２との接触角をcosθ（電解液１７と正極板１１との接触角θのみ図示）、電解液の粘度をηとしたとき、一般に電解液の浸透長さLと浸透時間ｔとの間には、Lucas-Washburnの法則により、以下（数１）の関係が成立する。

ここで、図１（ｅ）のように封口板１６によって電池ケース１５の開口部１５ａが密閉されるためには、図２において、電解液面２４が電池ケース１５の開口部１５ａから確認できなくなるまで電解液１７が極板群１４内部に含浸していることが必要で、そのためには図３において極板群１４の長さＬ_aだけ電解液が浸透することが必要であり、そのための浸透時間が注液時間ｔ_aとして定義される。

また、極板群１４は正極板１１と負極板１２を、絶縁体であり誘電性を有するセパレータ１３を介して捲回されているため、電解液が介在しない極板群１４単体の状態ではコンデンサとしてふるまい、静電容量をもつ。一般に電池の極板群は正極板１１よりも負極板１２のほうが幅および長さが大きく、捲回された状態で常に正極に対して対向する負極が存在する状態となるが、そのとき正極板１１と負極板１２が対向する面積をA、セパレータ１３の誘電率をεとすると、平均極板間距離ｒと静電容量Cとの間に以下（数２）の関係が成立する。

ここで（数１）および（数２）について、浸透距離L、電解液の粘度η、電解液の表面張力γ、電解液と正極板１１および負極板１２との接触角cosθ、正極板１１と負極板１２が対向する面積A、セパレータ１３の誘電率εは、電池の品種が同じであればほぼ一定であると考えられる。よって注液時間ｔ_aのばらつきは（数１）において極板群１４の捲回状態ばらつきに起因する平均極板間距離ｒのばらつきによってもたらされ、また平均極板間距離ｒは、（数２）から静電容量Ｃを計測することによって算出可能であるので、注液時間ｔ_aと静電容量Ｃの間には以下（数３）の関係が成立し、極板群の静電容量Ｃを計測することで、注液時間ｔ_aを予測することが可能となる。

ここで静電容量Cの計測方法を説明する。図４は、本実施の形態１の静電容量Ｃの計測方法を説明するための図である。図４に示すように、正極板１１と、負極板１２と、その両者間にセパレータ１３を介在させ捲回した極板群１４に関して、負極板１２に溶着されている負極リード４１が電池ケース１５に溶接された状態で、同じく正極板１１に溶着されている正極リード４２と電池ケース１５を静電容量計４３に接続して測定が行われる。

図５は、静電容量Ｃと注液時間ｔ_aの統計的相関データのグラフの一例を示す図である。この図５に示すデータは、上記図４に示した方法で同一品種の複数個の電池の極板群１４の静電容量Cを測定し、その後上記図２に示した方法でそれぞれの電池ケース１５内に電解液を注液した際の注液時間ｔ_aを測定し、その結果をプロットしたものである。図５に示すように、静電容量Cと注液時間ｔ_aとの間には相関関係があり、静電容量Ｃから注液時間ｔ_aを予測することが可能であることがわかる。この事例の場合、注液時間ｔ_aは（数４）で表される。又、Ｒ^２＝０．８６５３となっている。尚、本発明の統計的データの一例は、本実施の形態の図５に示す統計的相関データに対応する。

例えば極板群１４の静電容量Cが４５．０ｎＦの場合、注液時間ｔ_aは５６秒であると予測できる。図５からわかるように、実際には（数４）の回帰直線と実際の注液時間との間には最大で±２０秒程度の誤差を含んでいるため、この極板群１４に対する注液工程での実際の注液時間設定としては７６秒を見込んでおけばよい。

このように、所定の品種の電池について、予め静電容量Ｃと注液時間ｔ_aの関係を測定し、その品種の電池に関する静電容量と注液時間の統計的相関データを得ておけば、静電容量Ｃを測定することによって、予測される注液時間を算出することが出来る。尚、この統計的相関データは、電池の品種毎に取得される。

次に、本発明の実施の形態１の電池の製造方法に用いることが可能な電池製造装置について説明する。図６は、本実施の形態１の電池製造装置４７のブロック図である。

本実施の形態１の電池製造装置４７は、電池ケース１５に挿入された極板群１４の静電容量を計測する静電容量計４３（図４参照）と、図５に示すような静電容量Ｃと注液時間ｔ_aの相関データを記憶する記憶部４４と、記憶部４４に記憶されている相関データに基づいて、静電容量計４３によって計測された静電容量から、予測される注液時間を算出する注液時間算出部４５と、算出された注液時間が、所定時間以上であるか否かによって極板群１４に対する注液の適否を選別する選別部４６とを備えている。尚、本実施の形態１の静電容量計４３が、本発明の静電容量計測部の一例に対応する。

次に、本発明の実施の形態１における円筒型リチウムイオン電池の製造方法について説明する。図７は本発明の実施の形態１における円筒型リチウムイオン電池の製造方法の工程フローチャートである。

まず事前に、図５のように注液時間ｔ_aと静電容量Ｃの統計的相関データが取得され（ステップＳ７０）、この統計的相関データは、記憶部４４に記憶されている。

次に極板群１４が収納された電池ケース１５について、図４に示した方法で、静電容量計４３において静電容量Cが計測される（ステップＳ７１）。このステップＳ７１が、本発明の静電容量計測工程の一例に対応する。

そしてステップＳ７０で取得した統計的相関データに基づいて、注液時間算出部４５が、静電容量Cの測定値から極板群１４への予測される注液時間ｔ_aを算出する（ステップＳ７２）。このステップＳ７２が、本発明の注液時間算出工程の一例に対応する。

ここで予測された注液時間ｔ_aが予め決定された所定時間以下であるかの判定が、選別部４６において行われ、極板群１４に対する注液の適否が選別される（ステップＳ７３）。このステップＳ７３が、本発明の選別工程の一例に対応する。

注液時間ｔ_aが所定時間以内であれば、図２で示した方法で極板群１４へ電解液１７が注液される。このとき極板群１４の注液時間設定はステップＳ７２で予測した注液時間ｔ_aに加えて最大２０秒の誤差を見込んだ設定とし、都度工程条件が変更されるよう制御される（ステップＳ７４）。すなわち、本実施の形態１では、複数の電池を製造する場合には、それぞれの極板群１４毎に注液時間ｔ_aが設定され、注液が実行されることになる。尚、ステップＳ７４が、本発明の算出された注液時間に基づいて電解液を注入する注液工程の一例に対応する。

一方、ステップＳ７３で予測された注液時間ｔ_aが予め決定された所定時間よりも長い場合には、注液は実施せず極板群１４は廃棄される（ステップＳ７５）。

例えば注液工程で設定可能な最大タクト時間が１２０秒であった場合、最大２０秒の誤差を見込んで静電容量Cから予測される注液時間は１００秒以下でないとならないが、そのためには極板群１４の静電容量Cは、（数４）より４９．１ｎＦ以下でなければならなく、それ以上の静電容量をもつものは廃棄されることとなる。

以上のように、本実施の形態１では、電池を製造する際に、電解液を注入するための注液時間を予測することが可能となる。

そのため、従来の電池の製造方法において必要不可欠であった極板群のばらつきに起因する余分な注液時間マージンを大幅に削減することが出来、大幅な生産性向上を図ることが出来る。

また従来の電池の製造方法において、想定以上に注液性の悪い極板群が混合していた場合に起こっていた、液こぼれによる設備トラブルや液量不足による不良品発生を、本実施の形態では、ステップＳ７５の破棄工程により未然に防止することが出来、設備稼働率向上や電解液ロス削減に大きく貢献することが出来る。

（実施の形態２）
次に、本発明にかかる実施の形態２における円筒型リチウムイオン電池の製造方法について説明する。尚、本実施の形態２の円筒型リチウムイオン電池の製造方法の基本的な構成は、実施の形態１と同じであるが、注液時間の設定と、予想される注液時間が所定時間よりも長い場合の処理が実施の形態１と異なっている。そのため、相違点を中心に説明する。又、本実施の形態２においても実施の形態１と同様の電池製造装置を用いることが出来る。

図８は本発明の実施の形態２の円筒型リチウムイオン電池の製造方法の工程を示すフローチャートである。

まず事前に、図５のように注液時間ｔ_aと静電容量Ｃの関係式が取得され、記憶部４４に記憶されている（ステップＳ８０）。

次に、極板群１４が収納された電池ケース１５について、静電容量計４３において静電容量Cが計測される（ステップＳ８１）。このステップＳ８１が、本発明の静電容量計測工程の一例に対応する。

そして、ステップＳ８０で取得した統計的相関データに基づいて、注液時間算出部４５において静電容量Cから極板群１４の予測される注液時間ｔ_aが算出される（ステップＳ８２）。このステップＳ８２が、本発明の注液時間算出工程の一例に対応する。

ここで予測された注液時間ｔ_aが予め決定された所定時間以下であるかの判定が、選別部４６において行われ、極板群１４に対する注液の適否が選別される（ステップＳ８３）。

そして、注液時間ｔ_aが所定時間以下であれば、極板群１４へ注液工程で電解液１７が注液される。このときの注液時間設定はステップＳ８３で予め決定された所定時間に最大２０秒の誤差を見込んでおけばよい（ステップＳ８４）。ここで、本実施の形態２では、実施の形態１のように、それぞれの極板群１４毎に注液時間ｔ_aが設定されず、ステップＳ８３において注液時間ｔ_aが所定時間以下であると判定された全ての極板群１４に対して同じ時間（所定時間＋２０秒）注液が行われる。このように本実施の形態２では、全ての極板群１４に対して注液時間が共通となっているため、大量生産などに適している。尚、このステップＳ８４が、本発明の所定時時間に基づいて電解液を注液する注液工程の一例に対応する。

もしステップＳ８３で極板群１４の予測された注液時間ｔ_aが予め決定された所定時間よりも長い場合には、ステップＳ８５、Ｓ８６において、例えば、極板群１４に対して加圧及び大気開放の動作が行われ、極板群１４の隙間を拡げ、注液時間ｔ_aの短縮が図られる。ステップＳ８５では、例えば、図２に示した真空加圧チャンバー２１内に、極板群１４が配置され、供給路２６からＮ_２、又はドライエアが供給され、加圧が行われる。そして、ステップＳ８６において、排出路２７から真空加圧チャンバー２１内の気体が排出され、大気開放が行われる。尚、特許文献１に記載の技術を用いても良い。又、本実施の形態のステップＳ８５が本発明の加圧動作の一例に対応し、本実施の形態のステップＳ８６が本発明の大気開放動作の一例に対応する。又、本実施の形態のステップＳ８５及びステップＳ８６が、本発明の注液時間更正工程の一例に対応する。

ステップＳ８６を経た極板群１４は再びステップＳ８１に戻り、その静電容量が計測される。そして、ステップＳ８２において、統計的相関データから注液にかかる予想時間が算出される。

続いて、ステップＳ８３において、予想される注液時間が所定時間以下であるか判定が行われ、予想される注液時間が所定時間より長い場合、再びステップＳ８５、Ｓ８６が行われ、極板群１４の隙間を拡げる工程が行われる。このように、予想される注液時間が所定時間以下になるまで、ステップＳ８５、８６、８１、８２、８３は繰り返し実施される。

そして、予想される注液時間が所定時間以下となった場合、ステップＳ８４の注液工程が実施される。

本実施の形態２を導入することによる効果の一例を、図９に示す。図９は、図８の工程のフローチャートを経て注液実験を実施したデータと、ステップＳ８５、８６を実施せずに注液実験を実施したデータを示す図である。図９では、縦軸に注液時間が記載されており、横軸が半分に分割されており、右側の（Ａ）の領域に図８の工程フローチャートを経て注液実験を実施したデータが示されている。又、比較のために、左側の（Ｂ）の領域にステップＳ８５、８６を実施せずに注液実験を実施したデータが示されている。

（Ａ）の領域に示されているデータは、注液時間設定の目標値を６０秒とし、（数４）に最大２０秒の誤差を見込んで注液時間ｔ_aが４０秒以下となるように、すなわち静電容量Ｃが４３．５ｎＦ以下となるまで上記ステップＳ８５、８６、８１、８２、８３を繰り返したものである。この結果から、注液時間を目標値である６０秒（図中太線Ｌ参照）以内にすることが出来たことがわかる。

図９より、本実施の形態を導入することで注液時間のばらつきを大幅に低減し、時間短縮を図ることができることがわかる。また、これまで注液時の液こぼれにより廃棄せざるを得なかった極板群にも所定時間内で電解液を注入することが出来るため、不良率を削減することが出来る。

また極板群の極板間距離を静電容量で仮想的に計測し、それをステップＳ８５、Ｓ８６等を行う回数で一定値に制御する本構成によれば、極板間距離や注液時間のばらつきを大きく低減することで、極板の液濡れ状態不均一性に起因する電池容量やサイクル特性ばらつきなど、電池特性面での課題解決にも貢献することが出来ると考えられる。

尚、本実施の形態２では、複数の電池を製造する場合、全ての電池の予想される注液時間が所定時間以下となってから、全ての電池に対して同時に注液工程を行っても良いし、例えば、１回目でステップＳ８３を通過した電池に対しては同時に注液工程を行い、他の電池に対しては、ステップＳ８３を通過した後に個別に注液工程を行うようにするなどしても良く、工程は適宜変更可能である。

又、本実施の形態２では、予測される注液時間が所定時間以下になるまで、ステップＳ８５、８６等が繰り返し実施されるが、所定回数繰り返し行っても注液時間が所定時間以下にならない場合には、廃棄するようにしてもよい。

又、所定時間よりも時間の長い廃棄時間を更に設定し、予測される注液時間が廃棄時間よりも長い極板群１４については、注液時間の低減が図れないと判断して、廃棄するようにしてもよい。図１０は、このような工程フローの一例を示す図である。図１０に示すように、図８のステップＳ８２とステップＳ８３の間に、予測される注液時間が廃棄時間以下であるか否かを判定するステップＳ１０１が設けられている。そして、予測される注液時間が廃棄時間よりも長い場合には、注液時間の低減が図れないと判断し、その極板群１４を廃棄するステップＳ１０２が設けられている。一方、ステップＳ１０１で予測される注液時間が廃棄時間以下であると判定された極板群１４については、実施の形態２で説明したステップＳ８３へと工程が進み、予測される注液時間が所定時間よりも長い場合には、所定時間以下になるまでステップＳ８５、８６等の工程が繰り返し実施される。

又、実施の形態１では、予測される注液時間が所定時間以下の個々の極板群１４に対して、それぞれ予測された注液時間に２０秒を加えた時間を注液時間として設定しているが、実施の形態２のように、予測される注液時間が所定時間以下の極板群１４の全てに対して、所定時間に２０秒を加えた時間を注液時間として設定しても良い。この場合、全ての極板群１４に対して同時に注液を行いやすいため、大量生産に適している。

一方、実施の形態２においても、実施の形態１のように、個々の極板群１４に対して、それぞれ予測された注液時間に２０秒を加えた時間を注液時間として設定しても良い。

又、上記実施の形態１では、図５に示す統計的相関データに基づいて、予想される注液時間に誤差２０秒を加えた時間を注液時間として設定し、実施の形態２では、所定時間に誤差２０秒を加えた時間を注液時間として設定しているが、電池の品種が異なれば、統計的相関データも異なり、誤差も異なるため、そのデータに合わせて誤差として加える時間を変更する方がより好ましい。

尚、上記実施の形態１、２では、極板群１４の予想される注液時間が所定時間以下であるか否かの判定を行い、極板群１４に対する注液の適否を選別する選別工程が設けられているが、選別工程が設けられていなくても良い。このような場合であっても、各極板群１４に対して、それぞれの予想される注液時間に基づいて、注液工程を行うことによって、注液時間が短くて済む極板群に対しても、長い注液時間をかける必要がないため、余分な注液時間を削減することが可能となる。要するに、正極板及び負極板を、それらの間にセパレータを介在させて捲回して極板群を作製する極板群作製工程と、前記極板群を電池ケースに挿入する挿入工程と、前記極板群の静電容量を計測する静電容量計測工程と、前記電池ケースに挿入された前記極板群に電解液を注入する際にかかる注液時間と、前記極板群挿入ケースの静電容量との間の予め求められた統計的相関データに基づいて、前記静電容量計測工程で計測された静電容量から、予測される注液時間を算出する注液時間算出工程とを備えた、電池の製造方法であればよい。

又、上記実施の形態１、２の記憶部４４には、一例として図５に示す統計的相関データが記憶されていると説明したが、複数の種類の電池について、それぞれの静電容量と注液時間との統計的相関データが記憶されていてもよい。

なお、本発明の電池の製造方法は、非水電解液を用いた円筒型リチウムイオン電池を例にとって説明したが、それに限定されるものではなく、アルカリ電池やニッケル水素電池など、同様の構成をもつ他の種類の電池にも適用できる。

以上のように、本発明の電池の製造方法は、電解液を注入する前に静電容量を計測することで予めその注液時間を予測することが出来るため、個々の極板群に応じた注液時間を設定することが可能となり、あるいは注液前に極板群の注液時間を一定値以下に調整することが可能となり、生産性向上に大きく寄与することが出来る。

本発明の電池の製造方法及び電池製造装置によれば、電解液を注入する注液時間を予測することが可能な効果を有し、非水電解液を用いた円筒型リチウムイオン電池等の製造方法及び製造装置として有用である。

１１ 正極板
１２ 負極板
１３ セパレータ
１４ 極板群
１５ 電池ケース
１６ 封口板
１７ 電解液
２１ 真空加圧チャンバー
２２ ヘッダー
２３ 注液口
２４ 電解液面
４１ 負極リード
４２ 正極リード
４３ 静電容量計
４４ 記憶部
４５ 注液時間算出部
４６ 選別部
１１１ 加圧槽
１１２ 給気口
１１３ 排気口
１１４ 電池

Claims (9)

1. 正極板及び負極板を、それらの間にセパレータを介在させて捲回して極板群を作製する極板群作製工程と、
   前記極板群を電池ケースに挿入する挿入工程と、
   前記極板群の静電容量を計測する静電容量計測工程と、
   前記極板群の静電容量の統計的データに基づいて、前記静電容量計測工程で計測された静電容量から、前記電池ケースに挿入された前記極板群に電解液を注入する際にかかる予測される注液時間を算出する注液時間算出工程とを備えた、電池の製造方法。
2. 前記注液時間算出工程で算出された注液時間が、所定時間以下であるか否かによって、前記極板群の適否を選別する選別工程を備えた、請求項１記載の電池の製造方法。
3. 前記選別工程において前記注液時間が所定時間より長いと判定された、前記極板群を廃棄する廃棄工程を備えた、請求項２記載の電池の製造方法。
4. 前記選別工程において前記注液時間が所定時間より長いと判定された、前記電池ケースに挿入された前記極板群を気体加圧する加圧動作及び、前記加圧動作後に大気開放する大気開放動作とを有する注液時間更正工程を備え、
   前記注液時間更正工程の後に、再度、前記静電容量計測工程、前記注液時間算出工程、及び前記選別工程が行われる、請求項２記載の電池の製造方法。
5. 前記注液時間更正工程、前記静電容量計測工程、前記注液時間算出工程、及び前記選別工程は、前記選別工程において、前記注液時間算出工程で算出された注液時間が、前記所定時間以下になるまで繰り返される、請求項４記載の電池の製造方法。
6. 前記選別工程において前記注液時間が所定時間以下であると判定された、前記電池ケースに挿入された前記極板群に、前記算出された注液時間に基づいて前記電解液を注入する注液工程とを備えた、請求項２記載の電池の製造方法。
7. 前記選別工程において前記注液時間が所定時間以下であると判定された、前記電池ケースに挿入された前記極板群に、前記所定時間に基づいて前記電解液を注入する注液工程とを備えた、請求項２記載の電池の製造方法。
8. 前記電池ケースに挿入された前記極板群に、前記算出された注液時間に基づいて前記電解液を注入する注液工程を備えた、請求項１記載の電池の製造方法。
9. 極板群の静電容量を計測する静電容量計測部と、
   前記極板群の静電容量の統計的データが記憶されている記憶部と、
   前記記憶部に記憶されている統計的データに基づいて、前記静電容量計測部によって計測された静電容量から、前記電池ケースに挿入された前記極板群に電解液を注入する際にかかる予測される注液時間を算出する注液時間算出部と、
   前記注液時間算出部で算出された注液時間が、所定時間以上であるか否かによって、前記極板群の適否を選別する選別部とを備えた、電池製造装置。

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