JP2013135124A - 注液装置、製造システム、注液方法および注液プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】容器内への気泡の残存を抑制すること。
【解決手段】実施形態によれば、貯留部と、吸引部とを備える注液装置が提供される。貯留部は、内部に電極群が収容された容器の開口部へ接続され、容器へ注液される電解液を貯留する。吸引部は、開口部が設けられた容器における別の開口部へ接続され、別の開口部と電解液との間の気体を吸引する。また、実施形態によれば、保持部を備える注液装置が提供される。保持部は、吸引部へ接続される開口部の高さ位置が貯留部へ接続される開口部の高さ位置よりも高い姿勢で容器を保持する。
【選択図】 図１

Description

開示の実施形態は、注液装置、製造システム、注液方法および注液プログラムに関する。

従来、リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタといった蓄電装置が知られている。これらの蓄電装置では、電極群を内包した容器内に、電解液が封入される（たとえば、特許文献１参照）。

かかる電解液の注液手法としては、容器内部を真空にするなどして電解液を一気に容器へ注液する手法が知られている。

特開２０１０−１８６７８２号公報

しかしながら、上記した従来の注液手法を用いた場合には、容器内部に気泡が残存しやすいという問題があった。その理由の１つは、電解液の圧力が低下することによって電解液中の成分が気化することにある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、容器内への気泡の残存を抑制することができる注液装置、製造システム、注液方法および注液プログラムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る注液装置は、貯留部と、吸引部とを備える。貯留部は、内部に電極群が収容された容器の開口部へ接続され、容器へ注液される電解液を貯留する。吸引部は、開口部が設けられた容器における別の開口部へ接続され、別の開口部と電解液との間の気体を吸引する。

実施形態の一態様によれば、容器内への気泡の残存を抑制することができる。

図１は、第１の実施形態に係る注液方法の模式図である。 図２は、第１の実施形態に係る製造システムのブロック図である。 図３Ａは、電極の構成例を示す斜視図である。 図３Ｂは、電極の積層例を示す斜視図である。 図３Ｃは、電極群の構成例を示す斜視図である。 図４は、容器の構成例を示す斜視図である。 図５は、第１の実施形態に係る注液装置のブロック図である。 図６は、注液装置における構成要素の位置関係を示す図である。 図７は、注液情報の説明図である。 図８は、第１の実施形態に係る製造システムによって実行される処理手順を示すフローチャートである。 図９は、第１の実施形態に係る注液装置によって実行される処理手順を示すフローチャートである。 図１０は、第２の実施形態に係る注液装置の構成要素の配置を示す図である。 図１１は、第２の実施形態に係る注液装置によって実行される処理手順を示すフローチャートである。 図１２Ａは、泡センサの配置に関する変形例の説明図である。 図１２Ｂは、並行注液に関する変形例の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する注液装置、製造システム、注液方法および注液プログラムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下では、注液対象が、リチウムイオンキャパシタである場合について説明する。ここで、リチウムイオンキャパシタとは、電気二重層キャパシタの正極と、リチウムイオン電池の負極とを組み合わせたいわゆるハイブリッド構造の蓄電装置である。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る注液方法について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る注液方法の模式図である。なお、図１では、説明をわかりやすくする観点から、注液に関する器具の省略および簡素化を行っている。

図１に示すように、図示しない電極群が内包されたリチウムイオンキャパシタの容器１００（以下、単に「容器１００」と記載する）は、主面が略矩形の本体部１０１と、２つの開口部１０２とを有する。なお、第１の実施形態に係る注液方法では、大気圧下において電解液３００を容器１００へ注液する。すなわち、注液前の容器１００内には大気が存在する。

また、図１に示すように、容器１００は、一方の開口部１０２が上方へ、他方の開口部１０２が下方へ、それぞれ向く姿勢で保持される。なお、開口部１０２は、たとえば、パイプ状の部材で構成される。

上側の開口部１０２には、流路２０１経由で吸引部７４が接続される。図１に示すように、吸引部７４は、いわゆるシリンジタイプのポンプであり、外筒７４ａへ内挿されるピストン７４ｂを引く動作によって吸引を行う。シリンジタイプのポンプは、所定時間あたりの吸引量を示す吸引速度の調整が行いやすいため、吸引部７４として好適である。なお、歯車ポンプなどの回転ポンプを吸引部７４として用いることとしてもよい。

下側の開口部１０２には、流路２０２経由で貯留部７５が接続される。貯留部７５には、電解液３００が貯留される。また、電解液３００の液面は、大気へ開放されている。すなわち、電解液３００の液面にかかる圧力は大気圧に等しい。

上記した接続状態において、ピストン７４ｂを向き５０１ａへ引くと、容器１００内の大気は、流路２０１経由で吸引部７４へ吸引される（図１の向き５０１ｂ参照）。これに伴い、貯留部７５の電解液３００は、流路２０２経由で容器１００内へ引き込まれる（図１の向き５０１ｃ参照）。

そして、容器１００内に引き込まれた電解液３００の液面は、徐々に上昇する。このように液面が上昇すると、容器１００内の微細な空間（たとえば、上記した図示しない電極群内の微細な空間）の大気は、液面に押され、液面の上昇に伴って容器１００から排出される。

ここで、吸引部７４の吸引速度（たとえば、ピストン７４ｂを引く速度）は、電解液３００の圧力を略大気圧に保つように調整される。すなわち、吸引部７４の吸引速度は、液圧の低下によって電解液３００中の成分が気化しない速度に調整される。

なお、かかる吸引速度の調整についての詳細は図７を用いて後述する。また、第１の実施形態に係る注液方法では、流路２０２内の気泡を検出し、かかる検出結果に基づいて吸引速度の調整を行うが、この点の詳細については図６を用いて後述する。

このように、第１の実施形態に係る注液方法では、容器１００の上側の開口部１０２から吸引することによって下側の開口部１０２から容器１００内へ電解液３００を引き込むこととしたので、容器１００内に気泡が残存することを抑制することができる。

なお、図１では、容器１００の上側の開口部１０２から吸引する場合を示したが、下側の開口部１０２から吸引し、上側の開口部１０２から容器１００内へ電解液３００を引き込むこととしてもよい。この場合であっても、容器１００内の大気が電解液３００の液面に押される効果を得ることができる。

以下では、図１に示した注液方法を実行する注液装置の説明に先立ち、かかる注液装置を含んだ、リチウムイオンキャパシタの製造システムについて図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係る製造システム１のブロック図である。

図２に示すように、製造システム１は、塗布装置１０、プレス装置２０、スリット装置３０、打抜き装置４０、電極積層装置５０、容器格納装置６０、注液装置７０および封止装置８０を含む。

塗布装置１０は、ロール状に巻かれた金属箔を送り出しつつ、送り出した金属箔の両面へ極材を塗布する。ここで、塗布装置１０は、金属箔の所定領域（たとえば、ロールの幅方向の両端部分）には極材を塗布しない。そして、塗布装置１０は、極材が塗布された金属箔を乾燥させたうえで、ロール状に巻き取る。

たとえば、正極の金属箔としてはアルミニウム箔が、負極の金属箔としては銅箔が、それぞれ用いられる。また、正極の極材としてはリチウム複合酸化物が、負極の極材としてはカーボンが、それぞれ用いられる。

プレス装置２０は、極材の塗布と乾燥とが完了した極材付き金属箔をロールプレスすることによって、表面の平坦化を行う。スリット装置３０は、プレス済みの極材付き金属箔を所定のロール幅にカットしつつ、ロール状に巻き取る。

打抜き装置４０は、スリット装置３０によって所定のロール幅にカットされた極材付き金属箔を、長手方向について所定の長さにカットすることで矩形状の電極を得る。この際、打抜き装置４０は、最終的に外部電極へ接続されるタブ部の形成を併せて行う。なお、タブ部は、極材が塗布されていない領域に形成される。

電極積層装置５０は、形成後の電極である正極および負極を、セパレータを介して積層することによって電極群を得る。なお、セパレータの材料としては、たとえば、ガラスペーパが用いられる。

ここで、上記した電極および電極群の構成について、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃを用いて説明する。図３Ａは電極１１０の構成例を示す斜視図であり、図３Ｂは電極１１０の積層例を示す斜視図であり、図３Ｃは、電極群１３０の構成例を示す斜視図である。なお、図３Ｂに示すように、電極１１０のうち正の電極を正極１１０ａと、負の電極を負極１１０ｂとする。

図３Ａに示すように、電極１１０は、金属箔１１１の両面に極材１１２が塗布されており、略矩形状に成形されている。ここで、タブ１１１ａは、金属箔１１１の一部であり、上記したように、打抜き装置４０（図２参照）によって形成される。

図３Ｂに示すように、セパレータ１２０は、蛇腹状に折りたたまれた形状を有しており、各谷部には、正極１１０ａと、負極１１０ｂとが交互に格納される。なお、図３Ｂでは、蛇腹状のセパレータ１２０を例示したが、略矩形状のセパレータ１２０を用い、正極１１０ａ、負極１１０ｂおよび略矩形状のセパレータ１２０を積層することとしてもよい。

そして、図３Ｂに示した処理を経ると正極１１０ａ、負極１１０ｂおよびセパレータ１２０が積層され、図３Ｃに示した電極群１３０が得られる。なお、正極１１０ａのタブ群と、負極１１０ｂのタブ群とは別々にまとめられ、一対の端子１３１が形成される。

図２の説明に戻り、容器格納装置６０について説明する。容器格納装置６０は、容器１００（図１参照）へ、電極群１３０（図３Ｃ参照）を格納する。なお、格納の手法としては、容器１００の１辺を開放した状態で電極群１３０を挿入し、開放した辺を封止する手法や、容器１００を主面と平行な面で２つに分割したパーツのいずれかに電極群１３０を載置した後に、双方のパーツを接合する手法などをとることができる。

ここで、かかる容器１００の構成例について図４を用いて説明する。図４は、容器１００の構成例を示す斜視図である。図４には、容器１００に内包される電極群１３０を破線で示している。なお、容器１００内には、電極群１３０に加え、リチウム（Ｌｉ）箔が格納される。かかるリチウム（Ｌｉ）箔は、注液された電解液３００中でイオン化し、負極１１０ｂへプレドープされる。

図４に示すように、容器１００は、主面が略矩形であり、側面に一対の外部電極１０３を有する。そして、外部電極１０３には、一対の端子１３１（図３Ｃ参照）が、それぞれ電気的に接続される。

また、容器１００は、側面の対向する角部に一対の開口部１０２を有する。開口部１０２は、たとえば、パイプ状の部材で構成され、容器１００の内部空間と外部空間とを連通させる。なお、容器１００への注液完了後には、開口部１０２は潰されるなどして、容器１００は仮封止される。

また、図４には、一対の開口部１０２を結んだ線である基準線５０４を併せて示している。以下では、かかる基準線５０４を用いて容器１００の姿勢を説明する場合がある。

図２の説明に戻り、注液装置７０について説明する。注液装置７０は、図１を用いて説明した注液方法を実行する。なお、この注液装置７０の詳細については、図５等を用いて後述する。封止装置８０は、注液が完了して仮封止された容器１００を、たとえば、真空状態にて完全に封止する。

なお、図２に示した各装置は、必ずしも物理的に図示の如く構成されることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

次に、第１の実施形態に係る注液装置７０の構成について図５を用いて説明する。図５は、第１の実施形態に係る注液装置７０のブロック図である。

図５に示すように、注液装置７０は、バルブ７１と、保持部７２と、液面センサ７３と、吸引部７４と、貯留部７５と、泡センサ７６と、制御部７７と、記憶部７８とを備える。また、制御部７７は、注液進行部７７ａと、吸引調整部７７ｂとをさらに備え、記憶部７８は、吸引情報７８ａを記憶する。

バルブ７１は、電気的な指令によって開閉が可能な弁であり、制御部７７の注液進行部７７ａによってその開閉が制御される。なお、注液装置７０は複数のバルブ７１を有している。このため、以下の説明において各バルブ７１を区別する場合には、たとえば、７１ａ、７１ｂのように記載する（図６参照）。

保持部７２は、注液対象となる容器１００を所定の姿勢で保持する。ここで、保持部７２は、基準線５０４（図４参照）が鉛直向きと略平行となるように容器１００を保持する。このような姿勢で容器１００を保持することで、容器１００内の気体を効率良く排出することができる。

なお、保持部７２によって保持される容器１００の姿勢については、他の姿勢としてもよい。たとえば、基準線５０４が水平面と重ならず、かつ、容器１００における内壁の最上部が上側の開口部１０２の基端部分よりも低い姿勢としてもよい。

ところで、保持部７２の機構としては、たとえば、容器１００の各開口部１０２を、少なくとも２段階の押圧力で挟み込んで保持する挟持機構を用いることができる。これにより、容器１００を保持する場合には、低い方の押圧力で各開口部１０２を保持し、容器１００内への注液が完了した場合には、高い方の押圧力で各開口部１０２を潰すことによって容器１００を仮封止することができる。

なお、図示しない振動機構を保持部７２に設け、容器１００を振動させることとしてもよい。このようにすることで、容器１００内の大気（たとえば、容器１００内の微細な空間に存在する大気）の排出を促進することができる。

液面センサ７３は、容器１００へ注液される電解液３００の計量に用いられるセンサである。たとえば、液面センサ７３としては、貯留部７５（図１参照）に貯留される電解液３００の液面の高さ位置を上方から検出する反射型の光センサを用いることができる。また、容器１００の上方に位置する流路２０１（図１参照）にて、流路２０１内の所定位置に電解液３００の液面があるか否かを検出する反射型の光センサを用いることとしてもよい。

たとえば、貯留部７５（図１参照）の液面を検出する光センサを用いる場合には、注液開始時の液面高さと注液中の液面高さとの差に基づいて注液量（すなわち、貯留部７５における電解液３００の減少量）を計量すればよい。また、流路２０１（図１参照）における所定位置に液面があるか否かを検出する光センサを用いる場合には、液面の検出をもって容器１００内への注液量が十分であるとみなせばよい。

このように、貯留部７５（図１参照）に貯留される電解液３００の液面を検出する液面センサ７３を用いることにより、容器１００内への注液量を正確に計量することができる。また、流路２０１内の液面を検出する液面センサ７３を用いることにより、簡便な構成で容器１００内へ電解液３００が満たされたことを検出することができる。

なお、複数の液面センサ７３を併用してもよいし、１つの液面センサ７３のみを用いることとしてもよい。ここで、複数の液面センサ７３を用いる場合には、各液面センサ７３による検出結果を対比することで、たとえば、流路２０２からの電解液３００の漏れを検出することができる。また、以下の説明において各液面センサ７３を区別する場合には、たとえば、７３ａ、７３ｂのように記載する（図６参照）。

吸引部７４は、いわゆるシリンジタイプのポンプであり、外筒７４ａと、外筒７４ａに内挿されるピストン７４ｂとを備える（図１参照）。また、吸引部７４はピストン７４ｂを所定の速度で押し引きするアクチュエータ（図示せず）を備える。なお、吸引部７４は、制御部７７の吸引調整部７７ｂからの指示に従ってピストン７４ｂの速度を変化させる。

貯留部７５は、電解液３００を貯留する貯留槽である。また、泡センサ７６は、容器１００の下方に位置する流路２０２（図１参照）における電解液３００中の気泡を検出するセンサである。この泡センサ７６としては、たとえば、流路２０２を挟み込むようにして発光部および受光部が配置された透過型の光学センサを用いることができる。

なお、泡センサ７６として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサといったイメージセンサを用いることとしてもよい。

ここで、注液装置７０における構成要素の位置関係の一例について図６を用いて説明する。図６は、注液装置７０における構成要素の位置関係を示す図である。なお、以下の説明では、貯留部７５側を「上流側」と、吸引部７４側を「下流側」と、それぞれ呼ぶこととする。また、図６では、図５に示した制御部７７および記憶部７８の記載を省略する。

以下、上流側から順に説明する。貯留部７５の底面には、貯留部７５と容器１００とを結ぶ流路２０２が接続される。この流路２０２は、たとえば、樹脂製の透明なパイプである。そして、流路２０２における貯留部７５近傍には、バルブ７１ｂが設けられる。また、バルブ７１ｂの下流側には、フィルタ５０６ａが設けられる。このフィルタ５０６ａは、電解液３００中の異物を除去する。

また、貯留部７５には、貯留部７５に対して電解液３００を供給する流路２１２が設けられ、かかる流路２１２には、バルブ７１ａが設けられる。そして、貯留部７５には、貯留部７５に貯留される電解液３００の液面を検出する液面センサ７３ａが設けられる。

たとえば、制御部７７によってバルブ７１ａが開状態に制御されると、流路２１２経由で電解液３００が貯留部７５へ供給される。なお、貯留部７５から容器１００へ電解液３００が注液されている間は、バルブ７１ａは閉状態に制御される。

流路２０２の説明をつづける。図６に示すように、流路２０２は、下方に向けてなだらかな凸部をもったＵ字状の形状を有しており、流路２０２の最下部には、廃液用のバルブ７１ｃが設けられる。また、流路２０２の最下流側にはバルブ７１ｄが配置される。そして、バルブ７１ｄの近傍、かつ、上流側には泡センサ７６が配置される。

つづいて、容器１００よりも下流側における構成要素の位置関係について説明する。容器１００と吸引部７４とを結ぶ流路２０１の最上流側には、バルブ７１ｅが配置される。流路２０１は、たとえば、樹脂製の透明なパイプである。また、バルブ７１ｅの近傍、かつ、下流側には液面センサ７３ｂが配置される。なお、液面センサ７３ａ、液面センサ７３ｂおよび泡センサ７６による検出結果は、制御部７７（図５参照）へ送られる。

さらに、液面センサ７３ｂの下流側の流路２０１には、逆止弁５０６ｂが配置される。ここで、逆止弁５０６ｂは、容器１００から吸引部７４へ向かう流れを許容し、吸引部７４から容器１００へ向かう流れを阻止する。

吸引部７４における外筒７４ａ（図１参照）の底面には、上記した流路２０１と、排気用の流路２１１とが接続される。また、流路２１１には、バルブ７１ｆが配置される。たとえば、バルブ７１ｆは、吸引部７４のピストン７４ｂ（図１参照）が引かれる場合、すなわち、吸引状態の場合には、閉状態に制御され、ピストン７４ｂが押される場合、すなわち、排気状態の場合には、開状態に制御される。

なお、吸引部７４の吸引速度は、制御部７７の吸引調整部７７ｂによって調整されるが、この点については、後述する。また、図６では、ピストン７４ｂの往復向きが水平面と平行である場合を例示したが、吸引部７４の設置向きを制限するものではない。すなわち、ピストン７４ｂの往復向きが鉛直向きをはじめとする任意の向きとなるように、吸引部７４を設置することとしてもよい。

ところで、図６には、貯留部７５における底面の高さ位置が、容器１００における上側の開口部１０２（図１参照）の高さ位置よりも高い場合を例示している。このように、貯留部７５を容器１００よりも上方に配置すると、電解液３００の液圧を略大気圧に保った状態での注液を行いやすくなる。

具体的には、吸引部７４と貯留部７５とを結ぶ流路２０１および２０２上のバルブ７１ｂ、７１ｄおよび７１ｅを開状態、バルブ７１ｃを閉状態とする。そして、吸引部７４のピストン７４ｂを自由に移動することができる状態にすると、貯留部７５の電解液３００は流路２０２経由で容器１００へ向けて流れる。ここで、貯留部７５における電解液３００の液面にかかる圧力は大気圧であるので、液圧が略大気圧に保たれたまま、電解液３００は容器１００へ注液されることになる。

なお、貯留部７５に貯留される電解液３００の液面の高さ位置が、常に、容器１００における上側の開口部１０２（図１参照）の高さ位置よりも高くなるように、貯留部７５に貯留される電解液３００の量を調整することとしてもよい。この場合、貯留部７５の底面の高さ位置は、容器１００における上側の開口部１０２の高さ位置よりも低くても構わない。

図５の説明に戻り、制御部７７について説明する。制御部７７は、注液装置７０の全体制御を行う。注液進行部７７ａは、容器１００に対する電解液３００の注液を進行する指示を、バルブ７１および保持部７２に対して行う。

具体的には、注液進行部７７ａは、注液開始に先立って保持部７２に対して容器１００の保持を指示する。そして、保持部７２によって保持された容器１００が、流路２０１および流路２０２へ接続されたならば、注液進行部７７ａは、バルブ７１ｂ、７１ｄおよび７１ｅ（図６参照）を開状態とする指示を行う。

なお、注液進行部７７ａは、吸引調整部７７ｂから注液が完了した旨の通知を受けた場合には、保持部７２に対し、容器１００の開口部１０２を仮封止したうえで保持を解除するように指示する。また、注液進行部７７ａは、吸引調整部７７ｂから気泡が検出された旨の通知を受けた場合には、バルブ７１ｃ（図６参照）を開状態とする指示を行う。

これにより、流路２０２内の電解液３００は、バルブ７１ｃ経由で廃棄される。このように、気泡を含んだ電解液３００を廃棄することで、以降の注液時に容器１００へ気泡が混入する事態を防止することができる。

吸引調整部７７ｂは、記憶部７８の吸引情報７８ａに基づき、吸引部７４の吸引速度を調整する。具体的には、この吸引調整部７７ｂは、吸引情報７８ａに含まれる吸引速度の閾値未満となるように、吸引部７４の吸引速度を調整する。なお、吸引情報７８ａの一例については、図７を用いて後述する。

また、吸引調整部７７ｂは、液面センサ７３の検出結果に基づいて算出した注液量が所定の閾値に達した場合には、吸引部７４の吸引速度が０となるように指示する。そして、この場合、吸引調整部７７ｂは、注液が完了した旨を注液進行部７７ａへ通知する。

さらに、吸引調整部７７ｂは、泡センサ７６によって気泡が検出された場合には、吸引部７４の吸引速度が０となるように指示する。この場合、吸引調整部７７ｂは、気泡が検出された旨を注液進行部７７ａへ通知する。

なお、吸引調整部７７ｂは、泡センサ７６によって検出された気泡の数や密度が所定の閾値を超えた場合に、吸引部７４の吸引速度が０となるように指示するようにしてもよい。

記憶部７８は、不揮発性メモリやハードディスクドライブといった記憶デバイスであり、吸引情報７８ａを記憶する。吸引情報７８ａは、吸引速度の制限値であり、かかる制限値は、流路２０２における電解液３００中に実際に気泡が発生する吸引速度の最小値である。すなわち、上記した制限値未満で吸引部７４を作動させれば、流路２０２における電解液３００中の気泡の発生を防止することができる。

なお、上記した制御部７７において実行される各処理機能は、その全部または任意の一部が、コンピュータ（たとえば、パーソナルコンピュータやワークステーション）およびコンピュータで解析実行されるプログラムにて、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。また、かかるコンピュータを注液装置７０の外部に設け、注液装置７０と通信するようにしてもよい。

また、かかるプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。さらに、かかるプログラムは、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）といったコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

次に、吸引情報７８ａの一例について図７を用いて説明する。図７は、吸引情報７８ａの説明図である。図７に示すように、吸引情報７８ａは、たとえば、電解液３００の種別を示す「液種別」、大気圧を示す「気圧」、大気の温度を示す「気温」、大気の湿度を示す「湿度」といった各注液条件の関数（Ｆ）として表現される閾値（Ｔｈ）群である。

すなわち、各吸引条件値を、関数（Ｆ）へ入力すると、かかる組み合わせに対応する閾値（Ｔｈ）が得られる。上記した吸引調整部７７ｂは、たとえば、図示しない吸引条件取得部経由で、最新の吸引条件値を取得し、かかる吸引条件値を関数（Ｆ）へ入力することによって閾値（Ｔｈ）を得る。

吸引調整部７７ｂは、かかる閾値（Ｔｈ）未満となるように、吸引部７４の吸引速度を調整する。たとえば、図７のグラフに示すように、吸引調整部７７ｂは、吸引部７４の吸引速度（図７の線５０７参照）が閾値（Ｔｈ）を超えないように調整する。

なお、各閾値（Ｔｈ）は、たとえば、複数の注液条件同士の組み合わせにおいて、吸引部７４の吸引速度を変化させつつ、流路２０２における電解液３００中に実際に気泡が発生する速度を検出することによって得られる。

また、吸引情報７８ａは、注液装置７０をテスト運用して得ることとしてもよいし、注液装置７０以外の装置を用いた実験結果を解析することによって得ることとしてもよい。

また、注液装置７０による注液を実際に行いつつ、徐々に吸引部７４の吸引速度を上昇させ、流路２０２における電解液３００中に実際に気泡が発生した速度を、閾値（Ｔｈ）として用いることとしてもよい。すなわち、かかる閾値（Ｔｈ）を吸引情報７８ａとして記憶部７８へ記憶させ、以降の注液時に用いることとすればよい。

なお、図７では、吸引速度の制限値を閾値（Ｔｈ）とする場合を示したが、吸引加速度の制限値を閾値（Ｔｈ）として用いることとしてもよい。また、吸引加速度についての閾値（Ｔｈ）と、吸引速度についての閾値（Ｔｈ）とを併用することとしてもよい。

また、図７では、いくつかの吸引条件を例示したが、吸引条件の種類を限定するものではない。たとえば、吸引条件として、電極１１０や電極群１３０の種別、容器１００の種別などを用いることとしてもよい。

次に、第１の実施形態に係る製造システム１によって実行される処理手順について図８を用いて説明する。図８は、第１の実施形態に係る製造システム１によって実行される処理手順を示すフローチャートである。

図８に示すように、塗布装置１０は、電極１１０の材料となる金属箔１１１へ極材１１２を塗布する（ステップＳ１０１）。つづいて、プレス装置２０、スリット装置３０および打抜き装置４０は、電極１１０を所定の形状へ成形する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２は、正極１１０ａおよび負極１１０ｂについてそれぞれ行われる。

そして、電極積層装置５０は、各電極１１０（正極１１０ａおよび負極１１０ｂ）およびセパレータ１２０を積層することによって電極群１３０を生成する（ステップＳ１０３）。また、容器格納装置６０は、電極群１３０を容器１００へ格納する（ステップＳ１０４）。つづいて、注液装置７０は、電解液３００を容器１００へ注液する（ステップＳ１０５）。

なお、上記したように、注液装置７０は、容器１００の仮封止を併せて行う。そして、封止装置８０は、仮封止された容器１００を完全に封止し（ステップＳ１０６）、完成品のリチウムイオンキャパシタが得られる。

次に、第１の実施形態に係る注液装置７０によって実行される処理手順について図９を用いて説明する。図９は、第１の実施形態に係る注液装置７０によって実行される処理手順を示すフローチャートである。なお、図９では、気泡が検出された場合に、注液を中止する処理手順について示す。

図９に示すように、保持部７２は、容器１００を所定の姿勢で保持する（ステップＳ２０１）。つづいて、注液装置７０は、吸引部７４による吸引を開始する（ステップＳ２０２）。また、吸引調整部７７ｂは、泡センサ７６によって気泡が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

そして、気泡が検出された場合には（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、注液装置７０は、吸引部７４による吸引を停止し（ステップＳ２０８）、保持部７２は、容器１００を解放する（ステップＳ２０９）。このように、注液に失敗した場合には、注液に失敗した容器１００の代わりにあらたな容器１００の注液を開始することになる。なお、注液に失敗した容器１００から電解液３００を廃棄したうえで注液を最初から行うこととしてもよい。

一方、ステップＳ２０３の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、吸引調整部７７ｂは、容器１００へ供給された電解液３００の量が、所定の注液量に達したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

そして、所定の注液量に達した場合には（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、注液装置７０は、吸引部７４による吸引を停止し（ステップＳ２０５）、保持部７２は、容器１００を仮封止したうえで（ステップＳ２０６）、容器１００を解放する（ステップＳ２０７）。なお、ステップＳ２０４の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、ステップＳ２０４の判定処理を繰り返す。

上述してきたように、第１の実施形態に係る注液装置では、保持部が、容器に設けられた一対の開口部を結ぶ基準線が鉛直向きと略平行になるように保持し、上側の開口部には吸引部を、下側の開口部には貯留部を、それぞれ接続する。

そして、吸引調整部は、吸引部の吸引速度が所定の閾値未満となるように調整するとともに、容器と貯留部とを結ぶ流路内の電解液中に気泡が検出された場合には、容器に対する注液を中止する。

したがって、第１の実施形態に係る注液装置によれば、容器へ注液される電解液中の気泡の発生を未然に防止しつつ、仮に気泡が発生した場合にも、かかる気泡の容器への侵入を許可しない。また、容器へ注液される電解液の液面の上昇に伴い、容器内の微細な空間に存在する大気までも容器外へ排出することができる。すなわち、第１の実施形態に係る注液装置によれば、注液後に、容器内に気泡が残存することを抑制することができる。

ところで、上記した第１の実施形態では、電解液中に気泡が検出されると容器への注液を中止して容器への注液をはじめからやり直す場合について説明した。しかしながらこれに限らず、電解液中に気泡が検出された場合にいったん注液を中断し、気泡を含んだ電解液を流路から廃棄したうえで容器への注液を再開することとしてもよい。

そこで、以下に示す第２の実施形態では、電解液中に気泡が検出されても注液を継続する場合について説明する。なお、以下では、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する記載を省略する。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る注液装置７０ａの構成要素の配置を示す図である。なお、図１０は、図６に示した流路２０２付近を抜き出し、変更点を付加した図である。図１０に示した構成は、廃液用のバルブ７１ｃが、泡センサ７６の下流側に配置される点で、図６に示した構成とは異なる。

図１０に示すように、第２の実施形態に係る注液装置７０ａでは、泡センサ７６によって気泡が検出された場合に、バルブ７１ｄを閉状態として容器１００への注液を中断する。つづいて、バルブ７１ｃを開状態として流路２０２内の電解液３００を廃棄する。なお、バルブ７１ｂは開状態のままに制御され、貯留部７５から電解液３００が補給されつづける。

また、泡センサ７６による気泡の検出も継続して行われ、たとえば、気泡が検出されない未検出期間が所定の時間に達すると、容器１００への注液を再開する。すなわち、バルブ７１ｃは開状態から閉状態へ、バルブ７１ｄは閉状態から開状態へ、それぞれ制御される。

このように、流路２０２内に気泡が検出された場合に、いったん容器１００への注液を中断し、気泡を含んだ電解液３００を廃棄したうえで、注液を再開することにより、注液の所要時間を短縮することができる。

次に、第２の実施形態に係る注液装置７０ａによって実行される処理手順について図１１を用いて説明する。図１１は、第２の実施形態に係る注液装置７０ａによって実行される処理手順を示すフローチャートである。

図１１に示すように、保持部７２は、容器１００を所定の姿勢で保持し（ステップＳ３０１）、注液装置７０ａは、吸引部７４による吸引を開始する（ステップＳ３０２）。また、吸引調整部７７ｂは、泡センサ７６によって気泡が検出されたか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

そして、気泡が検出された場合には（ステップＳ３０３，Ｙｅｓ）、吸引調整部７７ｂは、吸引部７４による吸引を停止させる（ステップＳ３０８）。つづいて、吸引調整部７７ｂは、上記した手順で泡センサ７６と容器１００との間の電解液３００を入れ替えさせ（ステップＳ３０９）、泡センサ７６によって気泡が検出されたか否かを判定する（ステップＳ３１０）。

そして、気泡が検出されなかった場合には（ステップＳ３１０，Ｎｏ）、ステップＳ３０２以降の処理を行う。一方、気泡が検出された場合には（ステップＳ３１０，Ｙｅｓ）、ステップＳ３０９以降の処理を繰り返す。

なお、ステップＳ３０３の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ３０３，Ｎｏ）、吸引調整部７７ｂは、容器１００へ供給された電解液３００の量が、所定の注液量に達したか否かを判定する（ステップＳ３０４）。

そして、所定の注液量に達した場合には（ステップＳ３０４，Ｙｅｓ）、注液装置７０ａは、吸引部７４による吸引を停止し（ステップＳ３０５）、保持部７２は、容器１００を仮封止したうえで（ステップＳ３０６）、容器１００を解放する（ステップＳ３０７）。なお、ステップＳ３０４の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ３０４，Ｎｏ）、ステップＳ３０４の判定処理を繰り返す。

このように、第２の実施形態に係る注液装置は、流路内に気泡が検出された場合に、いったん容器への注液を中断し、気泡を含んだ電解液を廃棄したうえで、注液を再開する。したがって、第２の実施形態に係る注液装置によれば、注液の所要時間を短縮することができる。

以下では、その他の変形例を第３の実施形態として説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する記載を省略する点については、第２の実施形態と同様である。

（第３の実施形態）
まず、泡センサ７６（図６参照）の配置に関する変形例について図１２Ａを用いて説明する。図１２Ａは、泡センサ７６の配置に関する変形例の説明図である。なお、図１２Ａは、図６に示した流路２０２付近を抜き出して簡素化した図である。

上記した図６では、泡センサ７６による検出位置を、流路２０２の最下部よりも下流側の位置５１２ａとした場合について説明した。しかしながら、泡センサ７６による検出位置は、これに限られない。たとえば、図１２Ａに示したように、流路２０２の最下部よりも上流側の位置５１２ｂを、泡センサ７６による検出位置としてもよい。

このように、泡センサ７６による検出位置を位置５１２ｂとした場合、気泡をいち早く検出することができる。また、気泡が発生した電解液３００をバルブ７１ｃから廃棄することができる。一方、泡センサ７６による検出位置を位置５１２ａとした場合には、容器１００の近傍で発生した気泡を確実に検出することができる。

なお、泡センサ７６の個数は１個に限らず、複数個としてもよい。たとえば、位置５１２ａを検出位置とする泡センサ７６と、位置５１２ｂを検出位置とする泡センサ７６とを設けたり、位置５１２ａと位置５１２ｂとの間の流路２０２に１個または複数個の泡センサ７６を設けたりすることとしてもよい。

このように、複数の泡センサ７６を設けることにより、流路２０２内の気泡をより確実に検出することができるとともに、流路２０２の一部に気泡がある場合などに、廃棄する電解液３００の量を最小限にとどめることができる。

次に、容器１００に対する注液を並行して行う場合の変形例について図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ｂは、並行注液に関する変形例の説明図である。なお、図１２Ｂは、図６に示した容器１００の周辺を抜き出して簡素化した図である。

図１２Ｂに示すように、複数の容器１００に対する注液を並行して行う場合には、泡センサ７６よりも下流側にて流路２０２を容器１００と同数に枝分かれさせる。また、バルブ７１ｄおよびバルブ７１ｅの組は、容器１００と同数だけ用意される。

なお、各バルブ７１ｅにそれぞれ接続される流路２０１は、下流側で合流させたうえで１つの吸引部７４へ接続することとしてもよいし、各バルブ７１ｅにそれぞれ接続される流路２０１を、それぞれ別々の吸引部７４へ接続することとしてもよい。

このように、複数の容器１００に対する注液を並行して行うことで、複数の容器１００に対する注液に要する合計時間を短縮することができる。

なお、上記した各実施形態では、２つの開口部を有する容器に対して注液を行う場合について説明したが、容器の開口部の個数についてはこれに限られない。すなわち、上記した注液装置は、上流側および下流側の開口部がそれぞれ複数個である容器に対しても同様の手順で注液を行うことが可能である。

この場合、上流側の各開口部には貯留部へ至る流路が接続され、下流側の各開口部には吸引部へ至る流路が接続される。このようにすることで、容器への注液を効率的に行うことができる。

また、上記した各実施形態では、容器の形状が直方体である場合について説明したが、容器の形状は直方体に限られず任意の形状とすることができる。たとえば、正極、負極およびセパレータをロール状に巻回した電極群を内包する円筒形の容器に対して上記した注液を行うこととしてもよい。この場合、容器の開口部は、円筒形の容器の両端面にそれぞれ配置することが好ましい。

また、上記した各実施形態では、大気圧下において容器への注液を行う場合について説明したが、かかる大気の状態（たとえば、大気圧や気温）を一定に保った空間内において容器への注液を行うこととしてもよい。

また、上記した各実施形態では、制御部が吸引部の吸引速度を調整する場合について説明したが、あらかじめ適切な速度未満の吸引速度にて吸引を行う吸引部を用いることとしたうえで、かかる制御部を省略することとしてもよい。

また、電解液中に気泡が発生した場合に、発生した気泡を積極的に消滅させることとしてもよい。たとえば、ピストンを引く動作を押す動作へ切り替えるとともに流路内のバルブを閉じて電解液を加圧したり、流路に温度調整機構を設けて電解液の温度を変更したりすることとしてもよい。

また、上記した各実施形態に係る注液装置、製造システム、注液方法および注液プログラムは、リチウムイオン電池をはじめとする蓄電装置全般に適用することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 製造システム
１０ 塗布装置
２０ プレス装置
３０ スリット装置
４０ 打抜き装置
５０ 電極積層装置
６０ 容器格納装置
７０、７０ａ 注液装置
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆ バルブ
７２ 保持部
７３、７３ａ、７３ｂ 液面センサ
７４ 吸引部
７４ａ 外筒
７４ｂ ピストン
７５ 貯留部
７６ 泡センサ
７７ 制御部
７７ａ 注液進行部
７７ｂ 吸引調整部
７８ 記憶部
７８ａ 吸引情報
８０ 封止装置
１００ 容器
１０１ 本体部
１０２ 開口部
１０３ 外部電極
１１０ 電極
１１０ａ 正極（電極）
１１０ｂ 負極（電極）
１２０ セパレータ
１３０ 電極群
１３１ 端子
２０１、２０２、２１１、２１２ 流路
３００ 電解液

Claims (14)

1. 内部に電極群が収容された容器の開口部へ接続され、前記容器へ注液される電解液を貯留する貯留部と、
   前記開口部が設けられた前記容器における別の開口部へ接続され、当該別の開口部と前記電解液との間の気体を吸引する吸引部と
   を備えることを特徴とする注液装置。
2. 前記吸引部へ接続される前記開口部の高さ位置が前記貯留部へ接続される前記開口部の高さ位置よりも高い姿勢で前記容器を保持する保持部
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の注液装置。
3. 前記吸引部の吸引速度を調整する調整部
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の注液装置。
4. 前記容器と前記貯留部とを結ぶ流路における前記電解液中の気泡を検出する泡センサ
   を備え、
   前記調整部は、
   前記泡センサによる検出結果に基づいて前記吸引速度を調整すること
   を特徴とする請求項３に記載の注液装置。
5. 前記調整部は、
   前記泡センサによる検出結果が所定の条件を満たした場合に、前記吸引部による吸引を停止させること
   を特徴とする請求項４に記載の注液装置。
6. 前記吸引部による吸引が停止された場合に、前記容器と前記貯留部とを結ぶ流路から前記電解液を廃棄する廃棄部
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の注液装置。
7. 前記容器と前記貯留部とを結ぶ流路の前記電解液中に気泡が発生する前記吸引速度の最小値に関する吸引情報を記憶する記憶部
   を備え、
   前記調整部は、
   前記吸引速度を前記吸引情報に基づいて調整すること
   を特徴とする請求項３〜６のいずれか一つに記載の注液装置。
8. 前記吸引情報は、
   前記最小値と所定の吸引条件とを関連付けた情報であり、
   前記調整部は、
   前記吸引部による前記吸引速度を取得した前記吸引条件に対応する前記最小値未満に調整すること
   を特徴とする請求項７に記載の注液装置。
9. 前記貯留部に貯留される前記電解液の液面を検出する上流側液面センサ
   を備え、
   前記調整部は、
   前記上流側液面センサによって検出された前記液面の高さ位置に基づいて算出される前記電解液の減少量が所定の閾値を上回った場合に、前記吸引部による吸引を停止させること
   を特徴とする請求項３〜８のいずれか一つに記載の注液装置。
10. 前記容器と前記吸引部とを結ぶ流路における前記電解液の液面を検出する下流側液面センサ
    を備え、
    前記調整部は、
    前記下流側液面センサによって検出された前記液面が所定の高さ位置となった場合に、前記吸引部による吸引を停止させること
    を特徴とする請求項３〜９のいずれか一つに記載の注液装置。
11. 前記貯留部に貯留される前記電解液の液面の高さ位置は、
    前記容器のいずれの前記開口部の高さ位置よりも高いこと
    を特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の注液装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一つに記載の注液装置を含むことを特徴とする製造システム。
13. 内部に電極群が収容された容器の開口部へ接続される貯留部に対し、前記容器へ注液される電解液を貯留させる貯留工程と、
    前記開口部が設けられた前記容器における別の開口部から、当該別の開口部と前記電解液との間の気体を吸引させる吸引工程と
    を含むことを特徴とする注液方法。
14. 内部に電極群が収容された容器の開口部へ接続され、前記容器へ注液される電解液を貯留する貯留部と、
    前記開口部が設けられた前記容器における別の開口部へ接続され、当該別の開口部と前記電解液との間の気体を吸引する吸引部と
    を備える注液装置を制御するコンピュータに搭載され、
    前記貯留部と前記吸引部とを結ぶ流路を開通させる指示を行う指示手順と、
    前記指示手順によって前記指示が行われた場合に、前記吸引部の吸引速度を所定の速度未満に調整する調整手順と
    を前記コンピュータに実行させることを特徴とする注液プログラム。

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