JP2019145235A

JP2019145235A - 注液装置

Info

Publication number: JP2019145235A
Application number: JP2018025938A
Authority: JP
Inventors: 孝之中山; Takayuki Nakayama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2038-02-16
Also published as: JP6977603B2

Abstract

【課題】注液後の電池の電極体内に気泡が含まれるのを抑制できる注液装置を提供すること。【解決手段】注液装置１００は、真空チャンバ１４０と、真空ポンプ１４５と、注液孔１３ｈを通じて電池ケース１０内に挿入される注液ノズル１１０と、注液ノズル１１０よりも上流に設けられ、注液ノズル１１０に供給される電解液１５に含まれる気体を脱気する、気体透過膜１６３を含む脱気装置１６０と、注液ノズル１１０と間隔ＫＣをあけて配置される電極１２０と、注液された電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達したことを検知する検知部１３０とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、電池の製造過程において、注液孔を通じて電池ケース内に電解液を注液する注液装置に関する。

電池の製造過程において、注液孔を通じて電池ケース内に電解液を注液する注液装置が知られている。例えば特許文献１に、このような注液装置が開示されている（特許文献１の図４、請求項１等を参照）。特許文献１の注液装置は、注液ノズルを備え、この注液ノズルを注液孔を通じて電池ケース内に挿入して、電池ケース内に電解液を注入する。

特開２０１４−２２０７３号公報

しかしながら、上述のような注液装置を用いて電解液の注液を行った電池では、電極体内に気泡が含まれていることが判ってきた。そして、注液後に電極体内に気泡が含まれている電池は、注液後に電極体内に気泡が含まれていない電池に比べて、電池の耐久性能が低くなる（容量劣化し易い）ことが判ってきた。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、注液後の電池の電極体内に気泡が含まれるのを抑制できる注液装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、注液孔を有する電池ケース、及び、上記電池ケース内に収容された電極体を備える電池について、上記注液孔を通じて上記電池ケース内に電解液を注液する注液装置であって、上記電池を収容する真空チャンバと、上記真空チャンバ内を減圧する真空ポンプと、上記注液孔を通じて上記電池ケース内に挿入され、上記電池ケース内に上記電解液を注液する筒状で金属製の注液ノズルと、上記注液ノズルよりも上流に設けられ、上記注液ノズルに供給される上記電解液に含まれる気体を脱気する、気体透過膜を含む脱気装置と、上記注液孔を通じて上記電池ケース内に挿入され、上記注液ノズルと間隔をあけて配置される電極と、注液された上記電解液が上記注液ノズル及び上記電極に接触すると、上記注液ノズルと上記電極との間が導通することを利用して、注液された上記電解液の液面が上記注液ノズル及び上記電極の高さまで到達したことを検知する検知部と、を備える注液装置である。

上述の注液装置は、注液ノズルよりも上流に脱気装置を備えるので、脱気処理をした電解液を注液ノズルから電池ケース内に注液できる。このため、注液ノズルよりも上流に脱気装置を有しない注液装置に比べて、注液後の電池の電極体内に気泡が含まれるのを抑制できる。
加えて、この注液装置は、真空チャンバ及び真空ポンプを備える。このため、真空ポンプを作動させて真空チャンバ内を減圧しつつ、電解液を電池ケース内に注液できるため、注液後の電池の電極体内に気泡が含まれるのを更に抑制できる。また、電池ケース内に規定量の電解液を注液した後に、真空チャンバ内を減圧することにより、電池ケース内に注液済みの電解液に含まれる気体や電極体内に含まれる気体を脱気することもできる。これにより、注液後の電池の電極体内に気泡が含まれるのを更に効果的に抑制できる。

更に、この注液装置は、注液ノズル及び電極により電池ケース内の電解液の液面を検知する上述の検知部（液量センサ）を有する。このため、電解液の注液の際に電解液の液面を検知して、注液の際に電解液が電池ケースから溢れ出すことを防止できる。また、上述の減圧による脱気処理を行う際にも電解液の液面を検知して、脱気処理の際に電解液が電池ケースから溢れ出すことも防止できる。しかも、前述のように、注液される電解液を脱気装置により予め脱気処理できるので、注液時や減圧による脱気処理時における電解液の液面上昇を抑えることができる。このため、脱気装置と、注液ノズル、電極及び検知部とによって、電解液が電池ケースから溢れ出すことを防止しつつ、短い時間で、電解液を規定量注液したり、減圧による脱気処理を行うことができる。

また、この注液装置では、注液ノズルが液量センサの一方の電極を兼ねている。完全に別体とされた注液ノズル及び液量センサを注液孔内にそれぞれ挿入する場合には、注液ノズル及び一対の電極を注液孔内に挿入する必要がある。これに対して、この注液装置では、注液ノズル及び１つの電極を注液孔内に挿入すれば足りるので、必要な注液孔の開口の大きさを小さくできる。

「注液ノズル」としては、例えば、白金、タンタル、ステンレス鋼など耐食性の高い材質からなる注液ノズルが好ましい。
「電極」としては、例えば、丸棒状などの棒状、細長い板状、円筒状などの筒状の電極が挙げられる。また、電極の径方向周囲に注液ノズルとの間を絶縁する絶縁パイプを設けてもよい。また、絶縁部材を介して電極と注液ノズルとを一体化させてもよい。また、注液ノズルの径方向周囲に、円筒状の絶縁パイプを介して円筒状の電極を同軸に配置して一体化することもできる。なお、「電極」としては、例えば、白金、タンタル、ステンレス鋼など耐食性の高い材質からなる注液ノズルが好ましい。

前述の注液装置を用いた電解液の注液手法としては、例えば、以下の手法が挙げられる。即ち、真空チャンバ内を減圧しつつ電解液を電池ケース内に注液する。その際、注液ノズル、電極及び検知部により、電解液の液面が検知された場合には、電解液の注液を一旦止めて、電解液の液面が下がるまで時間を置く、或いは、真空チャンバ内の気圧を上昇させて電解液の液面を下げる。その後、電解液の注液を再開する。これを繰り返して、電極体内に気泡が含まれるのを抑制しつつ、規定量の電解液を電池ケース内に注液する手法が挙げられる。

或いは、更にその後に、真空チャンバ内を所定気圧まで減圧して、電池ケース内に注液済みの電解液や電極体内に含まれる気体を脱気する。その際、注液ノズル、電極及び検知部により、電解液の液面が検知された場合には、真空チャンバ内の減圧を一旦止めて、電解液の液面が下がるまで時間を置く、或いは、真空チャンバ内の気圧を上昇させて電解液の液面を下げる。その後、真空チャンバ内の減圧を再開する。これを繰り返して、真空チャンバ内を所定気圧まで減圧して脱気することにより、電極体内に気泡が含まれるのを更に抑制する手法も挙げられる。

更に、上記の注液装置であって、前記検知部は、前記注液ノズルと前記電極との間に交流電圧を印加して、上記注液ノズルと上記電極との間の導通を検知する注液装置とするのが好ましい。

注液ノズルと電極との間に直流電圧を印加すると、注液された電解液が注液ノズル及び電極に接触したときに電解液が電気分解され、負極となる側の注液ノズルまたは電極の表面にＬｉ金属等が析出するなどの不具合が生じるおそれがある。これに対し、上述の注液装置では、注液ノズルと電極との間に交流電圧を印加しているので、注液された電解液が注液ノズル及び電極に接触したときに注液ノズルまたは電極の表面にＬｉ金属等が析出するなどの不具合を防止できる。

実施形態に係る電池の斜視図である。実施形態に係る電池の縦断面図である。実施形態に係る注液装置の説明図である。実施形態に係る注液装置のうち、電池の注液孔内に挿入した注液ノズル及び電極の先端側部分を拡大して示す説明図である。実施形態に係る注液装置のうち、脱気装置を示す説明図である。実施形態に係る電池の製造方法のうち、注液工程のフローチャートである。実施形態に係り、規定量注液工程サブルーチンのフローチャートである。実施形態に係り、注液後脱気工程サブルーチンのフローチャートである。変形形態１に係る注液装置のうち、電池の注液孔内に挿入した注液ノズル及び電極の先端側部分を拡大して示す説明図である。変形形態２に係る注液装置のうち、電池の注液孔内に挿入した注液ノズル及び電極の先端側部分を拡大して示す説明図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に、本実施形態に係る電池１の斜視図及び縦断面図を示す。なお、以下では、電池１の縦方向ＢＨ、横方向ＣＨ及び厚み方向ＤＨを、図１及び図２に示す方向と定めて説明する。この電池１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池である。電池１は、電池ケース１０と、この内部に収容された電極体２０と、電池ケース１０に支持された正極端子部材５０及び負極端子部材６０等から構成される（図１及び図２参照）。また、電池ケース１０内には、電解液１５が収容されており、その一部は電極体２０内に含浸され、一部は電池ケース１０の底部に溜まっている。

このうち電池ケース１０は、直方体箱状で金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる。この電池ケース１０は、上側のみが開口した有底角筒状のケース本体部材１１と、このケース本体部材１１の開口を閉塞する形態で溶接された矩形板状のケース蓋部材１３とから構成される。ケース蓋部材１３には、注液孔１３ｈが設けられており、封止部材１７によって気密に封止されている。注液孔１３ｈは、後述するように、電解液１５を電池ケース１０内に注液する際に用いられる。

また、ケース蓋部材１３には、アルミニウムからなる正極端子部材５０がケース蓋部材１３と絶縁された状態で固設されている。この正極端子部材５０は、電池ケース１０内で電極体２０のうち正極板２１に接続し導通する一方、ケース蓋部材１３を貫通して電池外部まで延びている。また、ケース蓋部材１３には、銅からなる負極端子部材６０がケース蓋部材１３と絶縁された状態で固設されている。この負極端子部材６０は、電池ケース１０内で電極体２０のうち負極板３１に接続し導通する一方、ケース蓋部材１３を貫通して電池外部まで延びている。

電極体２０は、扁平状をなし、横倒しにした状態で電池ケース１０内に収容されている。電極体２０と電池ケース１０との間には、絶縁フィルムからなる袋状の絶縁フィルム包囲体１９が配置されている。電極体２０は、帯状の正極板２１及び帯状の負極板３１を、帯状の一対のセパレータ４１，４１を介して互いに重ね、軸線周りに扁平状に捲回したものである。

次いで、上記電池１の製造方法について説明する。まず、「組立工程」において、電池１を組み立てる。具体的には、正極板２１及び負極板３１を、一対のセパレータ４１，４１を介して互いに重ねて捲回し、扁平状に圧縮して電極体２０を形成する。次に、ケース蓋部材１３を用意し、これに正極端子部材５０及び負極端子部材６０を固設する（図１及び図２参照）。その後、正極端子部材５０及び負極端子部材６０を、電極体２０の正極板２１及び負極板３１にそれぞれ溶接する。次に、電極体２０に絶縁フィルム包囲体１９を被せて、これらをケース本体部材１１内に挿入すると共に、ケース本体部材１１の開口をケース蓋部材１３で塞ぐ。そして、ケース本体部材１１とケース蓋部材１３とを溶接して電池ケース１０を形成する。

次に、「注液工程」を行い（図６〜図８参照）、ケース蓋部材１３に設けられた注液孔１３ｈを通じて電池ケース１０内に電解液１５を規定量注液し、電解液１５を電極体２０内に含浸させる。この注液工程は、図３〜図５に示す注液装置１００を用いて行う。この注液装置１００は、真空チャンバ１４０、第１真空ポンプ１４５、注液ノズル１１０、電極１２０、検知装置（検知部）１３０、電解液タンク１５０、真空脱気モジュール（脱気装置）１６０、制御装置１７０等から構成される。

このうち真空チャンバ１４０は、上側のみが開口した有底角筒状のチャンバ本体部材１４１と、このチャンバ本体部材１４１の開口を閉塞する矩形板状のチャンバ蓋部材１４３とから構成される。この真空チャンバ１４０の内部には、電池１が収容される。真空チャンバ１４０には、第１真空ポンプ１４５が取り付けられており、この第１真空ポンプ１４５を作動させることで、真空チャンバ１４０内を減圧できる。また、真空チャンバ１４０には、大気開放バルブ１４７が取り付けられており、この大気開放バルブ１４７を開くことで、真空チャンバ１４０内を大気開放できる。また、真空チャンバ１４０には、圧力センサ１４９が取り付けられており、この圧力センサ１４９により真空チャンバ１４０内の気圧を測定できる。また、真空チャンバ１４０のチャンバ蓋部材１４３には、注液ノズル１１０と電極１２０が所定の間隔ＫＣ（図４参照）を空けて固設されている。

注液ノズル１１０は、円筒状で金属（具体的にはステンレス鋼）からなる。この注液ノズル１１０の内部は、電解液１５が流通し、注液ノズル１１０の先端部１１０ｓから電解液１５が放出される。注液ノズル１１０は、その延出方向が真空チャンバ１４０の鉛直方向ＦＨと平行になるように、チャンバ蓋部材１４３に対して垂直に固設されている。

電極１２０は、丸棒状で金属（具体的にはステンレス鋼）からなる。この電極１２０は、その先端部１２０ｓを除いて、電極１２０の径方向周囲が絶縁パイプ１２１で覆われている。電極１２０及び絶縁パイプ１２１は、その延出方向が鉛直方向ＦＨと平行になり、注液ノズル１１０と平行となるように、チャンバ蓋部材１４３に対して垂直に固設されている。これにより、電極１２０の先端部１２０ｓと注液ノズル１１０とは、所定の間隔ＫＣを空けて配置されている。

検知装置１３０は、配線１３１を介して注液ノズル１１０に、配線１３３を介して電極１２０にそれぞれ電気的に接続されており、これらによって液量センサ１０５を構成している。検知装置１３０は、注液された電解液１５が注液ノズル１１０及び電極１２０に接触すると、注液ノズル１１０と電極１２０との間が導通することを利用して、注液された電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達したことを検知する装置である。具体的には、検知装置１３０は、注液ノズル１１０と電極１２０との間に交流電圧を印加して、電解液１５の接触時に注液ノズル１１０と電極１２０との間に流れる電流を検知することにより、注液された電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達したことを検知し、この検知信号を出力可能に構成されている。

電解液タンク１５０は、電解液１５を貯留しておくタンクであり、液流通路１５１を介して注液ノズル１１０の基端部１１０ｔに繋がっている。液流通路１５１の途中には、流量計１５３、注液バルブ１５５及び真空脱気モジュール１６０がそれぞれ配置されている。流量計１５３は、液流通路１５１を流れた電解液１５の液量を測定できるので、注液ノズル１１０の先端部１１０ｓから放出されて電池ケース１０内に注液された電解液１５の液量を測定できる。また、注液バルブ１５５は、これを開くと、液流通路１５１内を電解液１５が流通し、注液ノズル１１０に電解液１５が供給されて、注液ノズル１１０の先端部１１０ｓから電解液１５が放出される。一方、注液バルブ１５５を閉じると、液流通路１５１内の電解液１５の流通が止まるため、注液ノズル１１０の先端部１１０ｓからの電解液１５の放出（注液）も止まる。

また、真空脱気モジュール１６０（図５参照）は、円筒状のハウジングケース１６１と、この内部に収容された複数の樹脂製中空糸の気体透過膜１６３とを有する。ハウジングケース１６１のうち、軸線方向の一端（図５中、上方）には、ハウジングケース１６１の外部から内部に電解液１５を流入させるための第１開口部１６１ａが設けられ、軸線方向の他端（図５中、上方）には、ハウジングケース１６１の内部から外部に電解液１５を流出させるための第２開口部１６１ｂが設けられている。そして、この真空脱気モジュール１６０では、第１開口部１６１ａを通じてハウジングケース１６１内に流入された電解液１５が、各気体透過膜１６３の内部をそれぞれ流通して、第２開口部１６１ｂを通じてハウジングケース１６１の外部に流出するように構成されている。

また、ハウジングケース１６１の側部には、第３開口部１６１ｃが設けられ、この第３開口部１６１ｃには、第２真空ポンプ１６５（図３参照）が接続されている。この第２真空ポンプ１６５を作動させてハウジングケース１６１内を減圧しながら、上記のように電解液１５を各気体透過膜１６３内に流通させると、電解液１５に含まれている気体は、気体透過膜１６３を透過して気体透過膜１６３の外部に排出され、更に第３開口部１６１ｃを通じてハウジングケース１６１の外部に排出される。このようにして、電解液１５に含まれている気体が脱気される。

制御装置１７０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含み、ＲＯＭ等に記憶された所定の制御プログラムによって作動するマイクロコンピュータを有する。この制御装置１７０には、検知装置１３０、圧力センサ１４９、流量計１５３、第１真空ポンプ１４５、大気開放バルブ１４７、第２真空ポンプ１６５及び注液バルブ１５５がそれぞれ接続されている。制御装置１７０は、後述するように、検知装置１３０、圧力センサ１４９及び流量計１５３の各検知信号に基づいて、第１真空ポンプ１４５の作動、大気開放バルブ１４７の開閉、第２真空ポンプ１６５の作動、注液バルブ１５５の開閉をそれぞれ制御する。

次に、この注液装置１００を用いた注液工程における制御装置１７０の制御について、図６〜図８のフローチャートを参照しつつ説明する。注液工程に先立ち、前述の電池１を、真空チャンバ１４０のチャンバ本体部材１４１内の所定位置に、電池１の縦方向ＢＨが鉛直方向ＦＨと平行になるように電池１を立てた状態で載置する。その後、チャンバ本体部材１４１の開口をチャンバ蓋部材１４３で閉塞すると共に、チャンバ蓋部材１４３に固設された注液ノズル１１０及び電極１２０を、電池１の注液孔１３ｈを通じて電池ケース１０内に挿入しておく（図３及び図４参照）。

そして、ステップＳ１において、規定量注液工程を行う（図６参照）。即ち、図７に示す規定量注液工程サブルーチンに進み、まずステップＳ１１において、制御装置１７０は、大気開放バルブ１４７を閉める。
その後、ステップＳ１２に進み、第１真空ポンプ１４５を作動させて、真空チャンバ１４０内を減圧する。また、第２真空ポンプ１６５も作動させて、真空脱気モジュール１６０のハウジングケース１６１内を減圧する。
その後、ステップＳ１３に進み、圧力センサ１４９により測定される真空チャンバ１４０内の気圧が所定気圧（本実施形態では１０ｋＰａ（ａｂｓ））まで減圧されたか否かを判定する。ここでＮＯ、即ち、真空チャンバ１４０内が所定気圧まで減圧されていない場合には、このステップＳ１３を繰り返して、真空チャンバ１４０内が所定気圧に下がるまで待機する。

一方、ステップＳ１３でＹＥＳ、即ち、真空チャンバ１４０内が所定気圧まで減圧された場合には、ステップＳ１４に進み、電解液１５の電池ケース１０内への注液を開始する。即ち、制御装置１７０は、圧力センサ１４９により測定される真空チャンバ１４０内の気圧が所定気圧以下であると判断した場合に、注液バルブ１５５を開く。これにより、電解液タンク１５０に貯留された電解液１５が液流通路１５１を通じて注液ノズル１１０に供給され、注液ノズル１１０の先端部１１０ｓから電池ケース１０内に電解液１５が放出される。その際、液流通路１５１には、真空脱気モジュール１６０が設置されているため、注液ノズル１１０に供給される電解液１５に含まれる気体を脱気できる。

次に、ステップＳ１５において、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達しているか否かを判断する。具体的には、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達すると、液量センサ１０５の検知装置１３０は、注液ノズル１１０と電極１２０との間に流れる電流を検知して、この検知信号を制御装置１７０に出力する。これにより、制御装置１７０は、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達したと判断する。なお、注液される電解液１５は、真空脱気モジュール１６０により予め脱気処理がなされるため、注液時の電解液１５の液面１５ｍの上昇が抑えられる。

ステップＳ１５おいてＮＯ、即ち、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達していないと判断された場合には、ステップＳ２１に進み、電解液１５の注液量が規定量に到達したか否かを判断する。具体的には、制御装置１７０は、流量計１５３で測定された液流通路１５１を流れた電解液１５の流量が、即ち、電池１内に注入された電解液１５の液量が、規定量に到達したか否かを判断する。このステップＳ２１においてＮＯ、即ち、電解液１５の注液量が規定量に到達していないと判断された場合には、ステップＳ１５に戻る。

一方、前述のステップＳ１５においてＹＥＳ、即ち、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達したと判断された場合には、ステップＳ１６に進み、電解液１５の注液を一旦止める。具体的には、制御装置１７０は、注液バルブ１５５を閉じて、液流通路１５１内を流れる電解液１５の流通を止め、電池ケース１０内への電解液１５の注液を止める。これにより、注液の際に電解液１５が注液孔１３ｈから電池外部に溢れ出るのを防止できる。

ステップＳ１６の後は、ステップＳ１７に進み、制御装置１７０は、大気開放バルブ１４７を開けて、真空チャンバ１４０内の気圧を高める。これにより、注液された電解液１５の電極体２０への含浸が促進されるため、電解液１５の液面１５ｍは、徐々に低下していく。

次に、ステップＳ１８に進み、ステップＳ１５と同様にして、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達しているか否かを判断する。ここでＹＥＳ、即ち、未だ電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さに到達した状態である場合には、このステップＳ１８を繰り返して、電解液１５の液面１５ｍが、注液ノズル１１０及び電極１２０に接触しない高さに下がるまで待機する。

次に、ステップＳ１８でＮＯ、即ち、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さに到達していないと判断された場合には、ステップＳ１９に進み、大気開放バルブ１４７を閉じる。なお、電解液１５の液面１５ｍが下がって、電極体２０の一部が電解液１５の液面１５ｍから突出すると、電極体２０の内部に空気が侵入し易くなる。このため、後述する注液後脱気工程（ステップＳ３）を行わない場合には、注液後の電池１の電極体２０内に気泡が含まれ易くなる。

次に、ステップＳ２０に進み、注液バルブ１５５を開いて、電解液１５の電池ケース１０内への注液を再開する。このように電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達した場合には、電解液１５の注液を一旦停止し、電解液１５の液面１５ｍが下がってから注液を再開する。
なお、前述のステップＳ１４で開始した電解液１５の注液は、その前のステップＳ１３で真空チャンバ１４０内の気圧が所定気圧（本実施形態では１０ｋＰａ（ａｂｓ））まで減圧されるのを待ってから行っている。これに対し、このステップＳ２０で再開する電解液１５の注液は、ステップＳ１９で大気開放バルブ１４７を閉じた直後から行っているため、真空チャンバ１４０内の気圧が前述の所定気圧（１０ｋＰａ（ａｂｓ））よりの高い状態（例えば、２０〜３０ｋＰａ（ａｂｓ））で行われる。

次に、前述のステップＳ２１に進み、ＹＥＳ、即ち、電解液１５の注液量が規定量に到達したと判断された場合には、ステップＳ２２に進み、電解液１５の注液を終了する。具体的には、制御装置１７０は、注液バルブ１５５を閉じて、液流通路１５１内を流れる電解液１５の流通を止め、注液ノズル１１０への電解液１５の供給を止めて、電池ケース１０内への電解液１５の注液を終了する。このようにすることで、電解液１５が注液孔１３ｈから電池外部に溢れ出るのを防止しつつ、電解液１５を規定量注液できる。かくして、規定量注液工程（ステップＳ１）が終了する。

規定量注液工程（ステップＳ１）後は、注液後脱気工程（ステップＳ３）を行う（図６参照）。即ち、図８に示す注液後脱気工程サブルーチンに進み、まずステップＳ３１において、前述のステップＳ１５及びステップＳ１８と同様にして、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達しているか否かを判断する。なお、注液される電解液１５は、真空脱気モジュール１６０により予め脱気処理がなされるため、この注液後脱気工程（ステップＳ３）における電解液１５の液面１５ｍの上昇が抑えられる。
ここでＮＯ、即ち、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達していないと判断された場合には、ステップＳ３５に進み、ステップＳ１３と同様に、真空チャンバ１４０内の気圧が所定気圧（本実施形態では１０ｋＰａ（ａｂｓ））まで減圧されたか否かを判定する。ここでＮＯ、即ち、真空チャンバ１４０内が所定気圧まで減圧されていない場合には、ステップＳ３１に戻る。

一方、前述のステップＳ３１においてＹＥＳ、即ち、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達したと判断された場合には、ステップＳ３２に進み、制御装置１７０は、大気開放バルブ１４７を開けて、真空チャンバ１４０内の気圧を高める。これにより、電解液１５の液面１５ｍは、徐々に低下していく。

次に、ステップＳ３３に進み、ステップＳ３１と同様にして、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さまで到達しているか否かを判断する。ここでＹＥＳ、即ち、未だ電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さに到達した状態である場合には、このステップＳ３３を繰り返して、電解液１５の液面１５ｍが、注液ノズル１１０及び電極１２０に接触しない高さに下がるまで待機する。

次に、ステップＳ３３でＮＯ、即ち、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極１２０の高さに到達していないと判断された場合には、ステップＳ３４に進み、大気開放バルブ１４７を閉じる。
次に、前述のステップＳ３５に進み、ＹＥＳ、即ち、真空チャンバ１４０内の気圧が所定気圧（本実施形態では１０ｋＰａ（ａｂｓ））まで減圧された場合には、ステップＳ３６に進む。このように、真空チャンバ１４０内を再び所定気圧まで減圧することによって、注液済みの電解液１５に含まれている気体や電極体２０内に含まれている気体を脱気できる。

その後、ステップＳ３６において、制御装置１７０は、第１真空ポンプ１４５の作動を止める。その後、ステップＳ３７に進み、制御装置１７０は、大気開放バルブ１４７を開けて、真空チャンバ１４０内を大気圧に戻す。かくして、注液後脱気工程（ステップＳ３）が終了する。その後は、チャンバ蓋部材１４３をチャンバ本体部材１４１から取り外すと共に、これに固設された注液ノズル１１０及び電極１２０を、電池１の注液孔１３ｈから取り出す。その後、チャンバ本体部材１４１内から電池１を取り出す。かくして、注液工程が終了する。
注液工程を終えたら、「封止工程」において、封止部材１７で注液孔１３ｈを封止する。その後は、この電池１に初充電を行う。また、この電池１について各種検査を行う。かくして、電池１が完成する。

（実施例及び比較例）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例として、実施形態と同様に注液工程を行って、実施形態と同様な電池１を製造した。即ち、注液工程において、注液ノズル１１０よりも上流に配置した真空脱気モジュール（脱気装置）１６０によって、注液前の電解液１５について脱気処理を行った（表１参照）。また、規定量注液工程（ステップＳ１）において、液量センサ１０５を用いて電解液１５の液面１５ｍを検知しつつ、減圧下で、電解液１５の注液を行った。また、規定量注液工程（ステップＳ１）後に、液量センサ１０５を用いて電解液１５の液面１５ｍを検知しつつ、注液後の脱気処理（注液後脱気工程（ステップＳ３））を行った。

なお、規定量注液工程（ステップＳ１）において、液量センサ１０５を用いることなく電解液１５の注液を行うと、電解液１５が電池ケース１０から溢れ出る場合がある。このため、液量センサ１０５を用いることなく電解液１５の注液を行うのは好ましくない。
また、注液後脱気工程（ステップＳ３）において、液量センサ１０５を用いることなく脱気処理を行う場合も、電解液１５が電池ケース１０から溢れ出ることがある。このため、液量センサ１０５を用いることなく注液後脱気工程（ステップＳ３）を行うことも好ましくない。

一方、比較例１では、注液前の電解液１５について真空脱気モジュール１６０による脱気処理を行うことなく、電解液１５の注液を行った。それ以外は、実施例と同様に注液工程を行って電池１を製造した。
比較例２では、規定量注液工程（ステップＳ１）において、真空チャンバ１４０内を減圧することなく、大気圧下で、電解液１５の注液を行った。それ以外は、実施例と同様に注液工程を行って電池１を製造した。
比較例３では、規定量注液工程（ステップＳ１）後に、注液後脱気工程（ステップＳ３）を行わなかった。それ以外は、実施例と同様に注液工程を行って電池１を製造した。

次に、実施例及び比較例１〜３の各電池１について、それぞれ、製造後の電池１を解体して負極板３１を取り出し、負極板３１の表面に泡状のＬｉ析出が生じているか否かを目視にて調査した。その結果を表１に示す。なお、負極板３１の表面に泡状のＬｉ析出が生じている電池１では、電池の耐久性能が低くなる（容量劣化し易い）ことが判っている。

比較例１〜３の各電池１では、負極板３１の表面に泡状のＬｉ析出が生じていたのに対し、実施例の電池１では、負極板３１の表面にそのような泡状のＬｉ析出は生じていなかった。このような結果となった理由は、以下であると考えられる。
比較例１では、注液前の電解液１５について真空脱気モジュール１６０による脱気処理を行っていない。このため、脱気が十分ではなく、電解液１５中に残っていた気体により、負極板３１の表面に泡状のＬｉ析出が生じた。
また、比較例２では、規定量注液工程（ステップＳ１）において、大気圧下で電解液１５の注液を行っている。このため、注液時に電解液１５や電極体２０の中に空気が入り込んで、これにより負極板３１の表面に泡状のＬｉ析出が生じた。

また、比較例３では、規定量注液工程（ステップＳ１）後に注液後脱気工程（ステップＳ３）を行っていない。このため、脱気が十分ではなく、電解液１５や電極体２０内に含まれていた気体により、負極板３１の表面に泡状のＬｉ析出が生じたと考えられる。
これに対し、実施例では、注液前の電解液１５について真空脱気モジュール１６０による脱気処理を行い、規定量注液工程（ステップＳ１）において減圧下で電解液１５の注液を行い、かつ、規定量注液工程（ステップＳ１）後に注液後脱気工程（ステップＳ３）を行っている。このため、電解液１５及び電極体２０について脱気が十分になされているので、負極板３１の表面に泡状のＬｉ析出が生じなかったと考えられる。

以上で説明したように、注液装置１００は、注液ノズル１１０よりも上流に真空脱気モジュール１６０を備えるので、脱気処理をした電解液１５を注液ノズル１１０から電池ケース１０内に注液できる。このため、注液ノズル１１０よりも上流に脱気装置を有しない注液装置に比べて、注液後の電池１の電極体２０内に気泡が含まれるのを抑制できる。
加えて、この注液装置１００は、真空チャンバ１４０及び第１真空ポンプ１４５を備える。このため、第１真空ポンプ１４５を作動させて真空チャンバ１４０内を減圧しつつ、電解液１５を電池ケース１０内に注液できるため、注液後の電池１の電極体２０内に気泡が含まれるのを更に抑制できる。また、電池ケース１０内に規定量の電解液１５を注液した後に、真空チャンバ１４０内を減圧することにより、電池ケース１０内に注液済みの電解液１５に含まれる気体や電極体２０内に含まれる気体を脱気することができる。これにより、注液後の電池１の電極体２０内に気泡が含まれるのを更に効果的に抑制できる。

更に、この注液装置１００は、注液ノズル１１０及び電極１２０により電池ケース１０内の電解液１５の液面１５ｍを検知する検知装置１３０を有する。このため、電解液１５の注液の際に電解液１５の液面１５ｍを検知して、注液の際に電解液１５が電池ケース１０から溢れ出すことを防止できる。また、前述の減圧による脱気処理（注液後脱気工程（ステップＳ３））を行う際にも電解液１５の液面１５ｍを検知して、脱気処理の際に電解液１５が電池ケース１０から溢れ出すことも防止できる。しかも、注液される電解液１５を真空脱気モジュール１６０により予め脱気処理できるので、注液時や減圧による脱気処理（注液後脱気工程）時における電解液１５の液面１５ｍの上昇を抑えることができる。このため、真空脱気モジュール１６０と、注液ノズル１１０、電極１２０及び検知装置１３０とによって、電解液１５が電池ケース１０から溢れ出すことを防止しつつ、短い時間で、電解液１５を規定量注液したり、減圧による脱気処理（注液後脱気工程）を行うことができる。

また、この注液装置１００では、注液ノズル１１０が液量センサ１０５の一方の電極を兼ねている。完全に別体とされた注液ノズル１１０及び液量センサ１０５を注液孔１３ｈ内にそれぞれ挿入する場合には、注液ノズル１１０及び一対の電極を注液孔１３ｈ内に挿入する必要がある。これに対して、この注液装置１００では、注液ノズル１１０及び１つの電極１２０を注液孔１３ｈ内に挿入すれば足りるので、必要な注液孔１３ｈの開口の大きさを小さくできる。

更に、本実施形態の注液装置１００は、注液ノズル１１０と電極１２０との間に交流電圧を印加しているので、注液された電解液１５が注液ノズル１１０及び電極１２０に接触したときに注液ノズル１１０または電極１２０の表面にＬｉ金属が析出する不具合を防止できる。

（変形形態１）
次いで、上記実施形態の第１の変形形態について説明する。実施形態の注液装置１００では、電極１２０のうち、先端部１２０ｓを除いた部分の径方向周囲が、絶縁パイプ１２１で覆われていた（図４参照）。これに対し、本変形形態１の注液装置２００は、実施形態と同様な丸棒状の電極２２０を有するが、この電極２２０は絶縁パイプで覆われていない点が異なる（図９参照）。本変形形態１においても、検知装置１３０は、注液ノズル１１０と電極２２０との間に交流電圧を印加して、電解液１５の接触時に注液ノズル１１０と電極２２０との間に流れる電流を検知することにより、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極２２０の高さまで到達したことを検知できる。また、その他、実施形態と同様な部分は、同様な作用効果を奏する。

（変形形態２）
次いで、上記実施形態の第２の変形形態について説明する。実施形態の注液装置１００では、注液ノズル１１０と電極１２０とが別体とされていた（図４参照）。これに対し、本変形形態２の注液装置３００は、注液ノズル１１０と電極３２０とが一体とされている点が異なる（図１０参照）。具体的には、本変形形態２では、注液ノズル１１０は、その先端部１１０ｓを除いて、注液ノズル１１０の径方向周囲が絶縁パイプ３２１で覆われている。更に、この絶縁パイプ３２１の径方向周囲には、円筒状の電極３２０が注液ノズル１１０及び絶縁パイプ３２１と同軸に配置されており、これら注液ノズル１１０、絶縁パイプ３２１及び電極３２０が一体化されている。

このように注液ノズル１１０、絶縁パイプ３２１及び電極３２０を一体化することで、実施形態や変形形態１のように注液ノズル１１０と電極１２０，２２０とが別体である場合に比べて、注液ノズル１１０及び電極３２０の取り扱いが容易となる。また、本変形形態２においても、検知装置１３０は、注液ノズル１１０と電極３２０との間に交流電圧を印加して、電解液１５の接触時に注液ノズル１１０と電極３２０との間に流れる電流を検知することにより、電解液１５の液面１５ｍが注液ノズル１１０及び電極３２０の高さまで到達したことを検知できる。また、その他、実施形態と同様な部分は、同様な作用効果を奏する。

以上において、本発明を実施形態及び変形形態１，２に即して説明したが、本発明は上述の実施形態及び変形形態１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態等の検知装置１３０は、電解液１５が接触したときに注液ノズル１１０と電極１２０，２２０，３２０との間に流れる電流を検知しているが、注液ノズル１１０と電極１２０，２２０，３２０との間の静電容量を検知してもよい。

また、実施形態等では、電解液タンク１５０と注液ノズル１１０との間を結ぶ液流通路１５１に流量計１５３を配置して、この流量計１５３で電解液１５の電池ケース１０内への注液量を測定したが、これに限られない。例えば、流量計１５３に代えて、チャンバ本体部材１４１内に重量計を設置し、この重量計の上に電池１を載置する。そして、この重量計で電解液１５の電池ケース１０内への注液量を測定することもできる。

１電池
１０電池ケース
１３ｈ注液孔
１５電解液
１５ｍ（電解液の）液面
２０電極体
１００，２００，３００注液装置
１０５液量センサ
１１０注液ノズル
１２０，２２０，３２０電極
１３０検知装置（検知部）
１４０真空チャンバ
１４５第１真空ポンプ
１４７大気開放バルブ
１４９圧力センサ
１５０電解液タンク
１５３流量計
１５５注液バルブ
１６０脱気装置（真空脱気モジュール）
１７０制御装置
ＫＣ間隔

Claims

注液孔を有する電池ケース、及び、上記電池ケース内に収容された電極体を備える電池について、上記注液孔を通じて上記電池ケース内に電解液を注液する注液装置であって、
上記電池を収容する真空チャンバと、
上記真空チャンバ内を減圧する真空ポンプと、
上記注液孔を通じて上記電池ケース内に挿入され、上記電池ケース内に上記電解液を注液する筒状で金属製の注液ノズルと、
上記注液ノズルよりも上流に設けられ、上記注液ノズルに供給される上記電解液に含まれる気体を脱気する、気体透過膜を含む脱気装置と、
上記注液孔を通じて上記電池ケース内に挿入され、上記注液ノズルと間隔をあけて配置される電極と、
注液された上記電解液が上記注液ノズル及び上記電極に接触すると、上記注液ノズルと上記電極との間が導通することを利用して、注液された上記電解液の液面が上記注液ノズル及び上記電極の高さまで到達したことを検知する検知部と、を備える
注液装置。