JP2022134410A - 注液装置及び注液方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で適切に電解液を電極群に含浸できる注液装置及び注液方法を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、注液装置は、注液室、注液機構、圧力調整機構及びコントローラを具備する。注液室は、注液口が形成される外装容器を備える電池を始状態で収容する。注液機構は、注液室内において、外装容器に注液口を通じて電解液を注液する。圧力調整機構は、注液室の圧力を調整する。コントローラは、圧力調整機構の作動を制御することにより、注液室の圧力が始状態より低い減圧状態にし、その後注液室を圧力が始状態より高い加圧状態にする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、注液装置及び注液方法に関する。

電池の製造工程においては、注液装置に設けられた注液室内の圧力を変動させることにより、注液口が形成された電池の外装容器の内部に、注液機構として例えばホッパを用いて電解液を注液する。注液された電解液は、外装容器の内部に配置された電極群に含浸される。前述のような電解液の注液において、注液装置が短時間で適切に電解液を電極群に含浸させることが求められている。

特開２００１－１９６０５０号公報

本発明が解決しようとする課題は、短時間で適切に電解液を電極群に含浸できる注液装置及び注液方法を提供することである。

実施形態によれば、注液装置は、注液室、注液機構、圧力調整機構及びコントローラを具備する。注液室は、注液口が形成される外装容器を備える電池を始状態で収容する。注液機構は、注液室内において、外装容器に注液口を通じて電解液を注液する。圧力調整機構は、注液室の圧力を調整する。コントローラは、圧力調整機構の作動を制御することにより、注液室の圧力が始状態より低い減圧状態にし、その後注液室を圧力が始状態より高い加圧状態にする。

図１は、実施形態に係る注液装置の一例を示す概略図である。 図２は、実施形態に係る注液装置において、注液機構が電池の注液口に接続された状態を示す概略図である。 図３は、実施形態に係る注液装置において、注液機構が電池の注液口に接続されるとともに注液室が減圧された状態を示す概略図である。 図４は、実施形態に係る注液装置において、注液機構が電池の注液口に接続されるとともに注液室が加圧された状態を示す図である。 図５は、実施形態に係る注液装置において、注液における注液室の圧力の経時的な変化の一例を示すグラフである。 図６は、実施形態に係る注液装置において、注液室に電池が搬送された状態において、コントローラにより実行される処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係る注液装置において、注液室に電池が搬送された状態において、コントローラにより実行される処理の図６の処理とは異なる例を示すフローチャートである。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係る注液装置１の一例を示す。注液装置１は、電池１００の外装容器１０１の内部に電解液を注液する。ある一例では、注液装置１は、電池１００の外装容器１０１に形成された注液口１０２を通じて、電池１００の外装容器１０１が形成する内部空洞に電解液を注液する。外装容器１０１の内部空洞には、正極、負極及びセパレータを備える電極群１０３（図２～図４等参照）が収納される。電池１００は、例えばリチウムイオン電池である。電解液は、例えば、有機溶媒である。

注液装置１は、注液室２、注液機構３、圧力調整機構４、検出機構８及びコントローラ９を具備する。圧力調整機構４は、加圧機構５、減圧機構６及び圧力開放機構７を備える。加圧機構５は、減圧機構６とは別の構成として、圧力調整機構４に設けられる。注液室２では、鉛直方向（矢印Ｚ１及び矢印Ｚ２で示す方向）、鉛直方向に対して交差する（直交又は略直交する）第１の水平方向（矢印Ｘ１及び矢印Ｘ２で示す方向）、鉛直方向及び第１の水平方向の両方に対して交差する（直交又は略直交する）第２の水平方向（矢印Ｙ１及び矢印Ｙ２で示す方向）が、規定される。

注液室２では、電解液が注液対象としての電池１００に注液される。注液室２には、例えば、電池１００が図示しない搬送路を通して搬入される。電池１００は、搬送トレイ等の搬送台に載置されて、注液室２に搬入されてもよい。注液室２への電池１００の搬入は後述する始状態の状態で行なわれる。注液室２の内部の圧力は、後述する圧力調整機構４により調整される。また、注液室２は、注液室２の外部に対して密閉可能である。注液室２は、圧力に対する耐性を有する形状であることが好ましい。注液室２の形状は、例えば、円筒状又は略円筒状、球殻状又は略球殻状である。なお、注液室２の形状はこれらに限られるものではない。また、注液室２は、注液室２を収容する容器内に配置されてもよい。

注液機構３は、注液対象としての電池１００に電解液を注液する。注液機構３は、例えば、ホッパである。注液機構３は、注液機構３の内部に注液機構３の外部から供給された電解液を、貯留できる。注液機構３は、注液機構３の内部に貯留した電解液を注液対象に注液する。注液機構３は、注液室２の内部に配置される。注液機構３は、注液室２の内部を移動できる。注液機構３は、図示しない駆動部により駆動されることで、注液室２の内部に配置された注液対象に電解液を注液可能な位置へ適宜移動できる。注液機構３の移動方向は、注液対象に接触することなく注液機構３が移動できれば、特に制限されない。

圧力調整機構４は、注液室２の内部の圧力を調整する。圧力調整機構４は、注液室２の内部と外部とを接続する。本実施形態では、加圧機構５が注液室２の内部と外部とを接続し、減圧機構６が注液室２の内部と外部とを接続し、圧力開放機構７が注液室２の内部と外部とを接続する。

加圧機構５は、注液室２の内部の圧力を上昇させる。加圧機構５は、注液室２の内部の圧力を上昇可能な構成であれば、その構成は特に限定されない。加圧機構５の構成は、例えば、注液対象によって適宜変更できる。図１の一例に示すように、本実施形態の加圧機構５は、昇圧機５１、加圧サブタンク５２及びバルブ５３を備える。加圧機構５には、注液室２を加圧するための気体が加圧機構５の外部から供給される。供給される気体は、例えば、ドライエアである。注液室２と加圧サブタンク５２との間、加圧サブタンク５２と昇圧機５１との間、及び、昇圧機５１と外部からの気体の供給元との間には、バルブ５３が設けられる。加圧機構５により、注液室２の内部の圧力を上昇させる加圧ラインが形成される。昇圧機５１を駆動させるとともにバルブ５３を開放することで注液室２の内部を加圧することにより、注液室２の内部の圧力が注液室２の外部より高い状態（加圧状態）となる。注液室２の外部の圧力が大気圧と一致又は略一致する場合、注液室２は大気圧より高い状態となる。

減圧機構６は、注液室２の内部の圧力を減少させる。減圧機構６は、注液室２の内部の圧力を減少可能な構成であれば、その構成は特に限定されない。減圧機構６の構成は、例えば、注液対象によって適宜変更できる。図１の一例に示すように、本実施形態の減圧機構６は、減圧ポンプ６１及びバルブ６２を備える。減圧機構６では、減圧ポンプ６１がバルブ６２を間に介して注液室２に接続される。減圧ポンプ６１は、バルブ（排気バルブ）６２に接続される。減圧機構６により、注液室２の内部の圧力を減少させる減圧ラインが形成される。減圧ポンプ６１を駆動させるとともにバルブ６２を開放することで注液室２の内部を減圧することにより、注液室２の内部の圧力が注液室２の外部より低い状態（減圧状態）となる。注液室２の外部の圧力が大気圧と一致又は略一致する場合、注液室２は大気圧より低い状態となる。

圧力開放機構７は、注液室２の内部の圧力を開放することで、注液室２の内部の圧力を注液室２の外部の圧力と同一又は略同一にする。圧力開放機構７は、注液室２の内部の圧力を注液室２の外部と同一又は略同一にすることができる構成であれば、その構成は特に限定されない。圧力開放機構７の構成は、例えば、注液対象によって適宜変更できる。図１の一例に示すように、本実施形態の圧力開放機構７は、リークバルブ７１を備える。リークバルブ７１は、注液室２と接続される。リークバルブ７１の開放により、注液室２の内部と外部とが連通するため、注液室２の内部の圧力が外部と同一又は略同一となる。注液室２の外部の圧力は、例えば、大気圧と一致又は略一致する。この場合、リークバルブ７１の開放（大気開放）により、注液室２の内部の圧力が大気圧と一致又は略一致する状態（大気圧状態）となる。

検出機構８は、注液機構３による注液に関する情報を検出する。検出機構８は、例えば、レーザーセンサ、カメラである。図１の一例に示すように、本実施形態の検出機構８は、第１の検出機構８１及び第２の検出機構８２を備える。第１の検出機構８１は、注液機構３の内部に貯留された電解液に関する情報を検出する。電解液に関する情報は、電解液の液面の位置に関する情報、電解液の液量に関する情報を含む。第２の検出機構８２は、注液室２の内部における注液機構３の位置に関する情報を検出する。注液機構３の位置に関する情報は、注液機構３の第１の水平方向の位置に関する情報、注液機構３の第２の水平方向の位置に関する情報、注液機構３の鉛直方向の位置に関する情報を含む。

第１の検出機構８１及び第２の検出機構８２は、検出対象（検出対象の情報）を適切に検出できる部位に配置されれば、その位置は特に限定されない。図１の一例では、第１の検出機構８１は、鉛直方向について、注液機構３としてのホッパに対して同一又は略同一の位置に配置される。また、第２の検出機構８２は、鉛直方向について、注液対象としての電池１００及び注液機構３としてのホッパの両方に対して上側に配置される。第１の検出機構８１及び第２の検出機構８２は、注液室２の内部に設けられてもよく、注液室２の外部に設けられてもよい。

コントローラ９は、例えばコンピュータ等である。コントローラ９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含むプロセッサ又は集積回路（制御回路）及びメモリ等の記憶媒体を備える。コントローラ９は、集積回路等を１つ備えてもよく、集積回路等を複数備えてもよい。コントローラ９は、記憶媒体等に記憶されるプログラム等を実行することにより、処理する。コントローラ９は、注液機構３の注液、圧力調整機構４（加圧機構５及、減圧機構６及び圧力開放機構７）による注液室２の加圧、減圧及び圧力開放、検出機構８（第１の検出機構８１及び第２の検出機構８２）の作動等を制御する。

注液装置１では、ユーザーインターフェースが設けられてもよい。ユーザーインターフェースは、操作部材を備える。操作部材では、注液装置１の操作に関する指令が、作業者等によって入力される。操作部材としては、ボタン、ダイヤル及びタッチパネル等が挙げられる。ユーザーインターフェースは、作業者等に情報を告知する告知部を備えていてもよい。告知部は、画面表示、音の発信及びライトの点灯等によって、告知する。告知部では、例えば、作業者によって認識されることが必要な情報、及び、作業者への警告情報等が告知される。

図２～図４は、注液対象としての電池１００への注液動作を示す概略図である。図２～図４においても、図１と同様に、第１の水平方向、第２の水平方向及び鉛直方向が規定される。図２では、注液対象としての電池１００は注液室２への搬入が完了した状態である。図２に示す電池１００には、注液装置１による注液がされていない。また、図２～図４に示す電池１００は、注液室２に複数の電池１００が搬入されている場合、注液対象として選択された電池１００を示す。複数の電池１００のすべてに注液を実行する場合、注液装置１は、以下で説明する注液動作を繰り返し実行する。

図２に示すように、注液機構３は、電池１００の内部に電解液を注液可能な位置に、図示しない駆動部が駆動されることで移動する。電池１００に対する注液機構３の位置は、第２の検出機構８２が検出する注液機構３の位置に関する情報に基づいて、コントローラ９が調整する。本実施形態では、注液機構３が電池１００の注液口１０２から電解液を注液可能な状態となるように、コントローラ９が注液機構３の位置を調整する。注液機構３としてホッパが用いられる場合、ホッパが備える排出口（ドレン）の開口と注液口１０２の開口とが接続できる状態に、コントローラ９が注液機構３の位置を調整する。注液機構３が注液口１０２に接続された後、コントローラ９が、電池１００へ注液する電解液の注液機構３への供給を制御する。注液機構３に供給される電解液の液量は、例えば、電池１００の種類等によってあらかじめ設定された量である。なお、電解液は図示しない電解液の供給経路を通じて注液機構３に供給される。電解液の供給経路は、注液機構３に供給可能であれば特に制限されない。

図３に示すように、注液機構３に電解液が供給された後、コントローラ９が減圧機構６を制御することにより、注液室２の内部の圧力を減少させる。これにより、注液室２の内部の圧力が減少するとともに、電池１００の内部空洞の圧力が減少する。そして、注液機構３と電池１００の内部空洞とに圧力差が発生することにより、注液機構３から電池１００の内部空洞に電解液が注液される。電解液は、図３に示す破線の矢印の方向へ、電池１００の注液口１０２から電池１００の内部空洞に移動する。このようにして電解液が電池１００の内部空洞に移動すると、注液機構３の内部に貯留された電解液の液量が減少する。これにより、注液機構３の内部の電解液の液面の位置が、鉛直方向の下側に向かって移動する。コントローラ９は、第１の検出機構８１が検出した電解液に関する情報に基づいて、注液機構３の注液の状態を判断する。ある一例では、電解液の液面の位置が注液機構３の内部の底部の最も低い位置と一致したことに基づいて、コントローラ９は注液機構３による注液が終了したと判断する。別のある一例では、電解液の液量がなくなった（液量がゼロになった）ことに基づいて、コントローラ９が注液機構３による注液が終了したと判断する。

図４に示すように、注液機構３による注液が完了した後、コントローラ９が加圧機構５を制御することにより、注液室２の内部の圧力を上昇させる。これにより、注液室２の内部の圧力が上昇するとともに、電池１００の内部空洞の圧力が上昇する。そして、電池１００の内部空洞に注液された電解液が、電池１００の内部空洞に配置された電極群１０３に含浸される。コントローラ９は、あらかじめ設定された時間に基づいて、注液室２の内部の圧力を、加圧機構５を制御することにより上昇させる。コントローラ９は、あらかじめ設定された時間が経過した後、圧力開放機構７を制御することにより、注液室２の内部の圧力を下げる。ある一例では、コントローラ９は、圧力開放機構７を制御することにより、注液室２の内部の圧力を大気圧まで下げる。以上のようにして、電池１００の内部空洞に配置された電極群に電解液が含侵される。

次に、電池１００への電解液の注液における注液室２の圧力の経時的な変化の例について説明する。図５は、注液における注液室２の圧力の経時的な変化（圧力プロファイル）の一例を示す概略図である。図５では、横軸は圧力調整機構４による注液室２の圧力調整の開始からの経過時間を示し、縦軸は注液室２の圧力を示す。線α（実線で示す）及び線β（一点鎖線で示す）のそれぞれは、注液室２の圧力の経時的な変化、すなわち圧力プロファイルを示す。以下では、線αで示される圧力プロファイルを圧力プロファイルＡ、線βで示される圧力プロファイルを圧力プロファイルＢと呼ぶ。

図５の一例では、圧力ｐ０，ｐ１，ｐ２が規定される。圧力ｐ０は、圧力調整機構４により注液室２の圧力が調整され始める前の状態（始状態）の注液室２の圧力である。始状態の圧力である圧力ｐ０は、例えば、電池１００が図示しない搬送路を通して（又は搬送トレイ等の搬送台に載置されて）搬入されて注液室２に収容される時点の圧力、すなわち大気圧である。圧力ｐ１は、圧力調整機構４により調整される際の注液室２の圧力の下限圧力である。下限圧力は、例えば、圧力ｐ０を基準として、－９８ｋＰａ以上－１０ｋＰａ以下であることが好ましい。圧力ｐ０が大気圧の場合、下限圧力は、ゲージ圧力において－９８ｋＰａ以上－１０ｋＰａ以下であることが好ましい。圧力ｐ２は、圧力調整機構４により調整される際の注液室２の圧力の上限圧力である。上限圧力は、例えば、０．２ＭＰａ以上４．０ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、上限圧力は、注液室２の設計圧力以下である。また、注液室２の圧力が圧力ｐ０より高い状態を加圧状態と規定し、注液室２の圧力が圧力ｐ０より低い状態を減圧状態と規定する。

図５の一例に示す圧力プロファイルＡでは、時間ｔ０において、圧力調整機構４は、注液室２の圧力を調整し始める。注液室２の圧力は、時間ｔ０から時間ｔ１までの間において、圧力調整機構４（減圧機構６）により圧力ｐ１まで減圧される。時間ｔ０から時間ｔ１までの間において、例えば、注液室２の圧力が単調減少する。注液室２の圧力が減少するとともに電池１００の内部空洞の圧力が減少するため、前述のように、注液機構３の内部に貯留された電解液が注液機構３から電池１００に注液される。

時間ｔ１において注液室２の圧力がｐ１になると、圧力調整機構４は、注液室２の圧力をｐ１に所定の時間維持する。注液機構３は、注液室２の圧力がｐ１の状態において、注液機構３の内部に貯留された電解液の電池１００への注液を完了させる。すなわち、圧力調整機構４は、電池１００への注液が完了するまで、注液室２の圧力をｐ１に維持する。電池１００へ注液している最中では、第１の検出機構８１が検出した電解液に関する情報、すなわち電解液の液面の位置に関する情報及び／又は電解液の液量に関する情報は、それぞれ最小値まで経時的に減少する。そして、電池１００への注液が完了した状態では、第１の検出機構８１が検出した電解液に関する情報、すなわち電解液の液面の位置に関する情報及び／又は電解液の液量に関する情報は、それぞれの値（最小値及び／又は最大値）から経時的に変化しない又はほとんど変化しない。

時間ｔ２において注液機構３の内部に貯留された電解液の電池１００への注液が完了すると、注液室２の圧力は、時間ｔ２から時間ｔ３までの間において、圧力調整機構４（圧力開放機構７）により圧力ｐ０まで開放される。時間ｔ２から時間ｔ３までの間において、例えば、注液室２の圧力が単調増加する。注液室２の圧力の増加にともなって電池１００の内部空洞の圧力が増加するため、電池１００の内部空洞が拡張されるとともに、電池１００の内部空洞に設けられる電極群１０３が押し広げられる。すなわち、電極群１０３を構成する正極、負極及びセパレータの間が広げられる。これにより、電池１００の内部空洞内の電解液が電極群１０３の内部に浸透するとともに、電極群１０３が電解液を含浸する。このように、圧力プロファイルＡでは、時間ｔ０から時間ｔ３までの間において、注液室２が減圧状態に維持される。

圧力プロファイルＡでは、時間ｔ３において注液室２の圧力が圧力ｐ０に達した後、注液室２の圧力は、時間ｔ３から時間ｔ４までの間において、圧力調整機構４（加圧機構５）により圧力ｐ２まで加圧される。時間ｔ３から時間ｔ４までの間において、例えば、注液室２の圧力が単調増加する。時間ｔ３から時間ｔ４までの間においても、時間ｔ２から時間ｔ３までの間と同様に、電池１００の内部空洞内の電解液が電極群１０３の内部に浸透するとともに、電極群１０３による電解液の含浸が進行する。時間ｔ３から時間ｔ４までの間では、時間ｔ２から時間ｔ３までの間と比較して、注液室２の内部の圧力、すなわち電池１００の内部空洞の圧力が高い。そのため、時間ｔ２から時間ｔ３までと比較して、時間ｔ３から時間ｔ４までの間の方が、電極群１０３への電解液の含浸がさらに進行しやすい。

時間ｔ４において注液室２の圧力がｐ２になると、時間ｔ４から時間ｔ７までの間において、圧力調整機構４は、注液室２の圧力をｐ２に維持する。すなわち、注液室２の圧力は、時間ｔ４から時間ｔ７までの間において、一定又は略一定である。時間ｔ７において、圧力調整機構４は、注液室２の圧力を減少させ始める。注液室２の内部の圧力は、時間ｔ７から時間ｔ８まで間において、圧力調整機構４（圧力開放機構７）により圧力ｐ０まで減圧される。時間ｔ７から時間ｔ８までの間において、例えば、注液室２の内部の圧力が単調減少する。時間ｔ８において、注液室２の内部の圧力がｐ０となる。このように、圧力プロファイルＡでは、時間ｔ３から時間ｔ８までの間において、注液室２が加圧状態に維持される。

以上のようにして、圧力プロファイルＡでは、注液機構３及び圧力調整機構４（加圧機構５、減圧機構６及び圧力開放機構７）を用いて、注液室２が減圧状態にされた後に、始状態の圧力ｐ０を超えて加圧状態にされ、始状態に戻される。これにより、注液室２の内部に配置された電池１００に電解液を注液するとともに、電極群１０３の内部に電解液を適切に含浸させる。

図５の一例に示す圧力プロファイルＢでは、時間ｔ０から時間ｔ３までは前述の圧力プロファイルＡと同様の圧力プロファイルである。時間ｔ３において注液室２の圧力が始状態の圧力ｐ０になると、時間ｔ３から時間ｔ５までの間において、圧力調整機構４は、注液室２の圧力をｐ０に維持する。すなわち、注液室２の圧力は、時間ｔ３から時間ｔ５までの間において、一定又は略一定である。

注液室２の圧力は、時間ｔ５から時間ｔ６までの間において、圧力調整機構４（加圧機構５）により圧力ｐ２まで加圧される。時間ｔ５から時間ｔ６までの間において、例えば、注液室２の圧力が単調増加する。時間ｔ５から時間ｔ６までの間においても、時間ｔ２から時間ｔ３までの間と同様に、電池１００の内部空洞内の電解液が電極群１０３の内部に浸透するとともに、電極群１０３による電解液の含浸が進行する。時間ｔ５から時間ｔ６までの間では、時間ｔ２から時間ｔ３までの間と比較して、注液室２の圧力、すなわち電池１００の内部空洞の圧力が高い。そのため、時間ｔ２から時間ｔ３までの間と比較して、時間ｔ５から時間ｔ６までの間の方が、電極群１０３による電解液の含浸が進行しやすい。

時間ｔ６において注液室２の圧力がｐ２になると、時間ｔ６から時間ｔ９までの間において、圧力調整機構４は、注液室２の圧力をｐ２に維持する。すなわち、注液室２の圧力は、時間ｔ６から時間ｔ９までの間において、一定又は略一定である。時間ｔ９において、圧力調整機構４は、注液室２の圧力を減少させ始める。注液室２の圧力は、時間ｔ９から時間ｔ１０まで間において、圧力調整機構４（圧力開放機構７）により圧力ｐ０まで減圧される。時間ｔ９から時間ｔ１０までの間において、例えば、注液室２の圧力が単調減少する。時間ｔ１０において、注液室２の圧力がｐ０となる。このように、圧力プロファイルＢでは、時間ｔ５から時間ｔ１０までの間において、注液室２が加圧状態に維持される。

以上のようにして、圧力プロファイルＢでは、注液機構３及び圧力調整機構４（加圧機構５、減圧機構６及び圧力開放機構７）を用いて、注液室２が減圧状態にされた後に大気圧状態で所定の時間維持される。その後、注液室２が大気圧状態を超えて加圧状態にされ、大気圧状態に戻される。これにより、注液室２の内部に配置された電池１００に電解液を注液するとともに、電極群の内部に電解液を含浸させる。

このように、注液装置１による圧力プロファイルでは、注液室２の圧力が始状態の圧力ｐ０から減圧され、下限圧力ｐ１である程度の時間維持した後、圧力開放により再び始状態の圧力ｐ０に戻る。その後、注液室２の圧力が始状態の圧力ｐ０から加圧され、上限圧力ｐ２である程度の時間維持した後、圧力開放により再び始状態の圧力ｐ０に戻る。言い換えると、圧力プロファイルは、始状態の圧力から減圧状態を経由して始状態の圧力に遷移する減圧状態遷移と、始状態の圧力から加圧状態を経由して始状態の圧力に遷移する加圧状態遷移と、を備える。圧力プロファイルには、１つ又は複数の減圧状態遷移と、１つ又は複数の加圧状態遷移と、が存在してもよい。ただし、圧力プロファイルでは、少なくとも１回の減圧状態遷移が加圧状態遷移よりも前に注液装置１により行われる。ある一例では、５回の減圧状態遷移が注液装置１により行われた後、１回の加圧状態遷移が注液装置１により行われる。

ある一例では、コントローラ９が、減圧状態における経過時間及び加圧状態における経過時間に基づいて、圧力調整機構４（加圧機構５、減圧機構６及び圧力開放機構７）を制御してもよい。この場合、注液室２の内部の圧力が減圧状態である時間及び／又は加圧状態である時間は、あらかじめ設定された所定の時間である。コントローラ９は、注液室２が減圧状態となる圧力を所定の時間維持する。また、コントローラ９は、注液室２が加圧状態となる圧力を所定の時間維持する。減圧状態及び加圧状態のいずれにおいても、所定の時間が経過した後、コントローラ９は、注液室２の圧力を適宜変化させる。

ある一例では、検出機構８が検出した電解液に関する情報に基づいて、コントローラ９が圧力調整機構４（加圧機構５、減圧機構６及び圧力開放機構７）を制御してもよい。この場合、注液機構３の内部に貯留された電解液の所定量が電池１００に注液されたことに基づいて、コントローラ９が、注液室２の圧力を適宜変化させる。

図６及び図７は、注液対象としての電池１００が注液室２に搬送された状態において、コントローラ９によって実行される処理を示す。図６は図５に示す圧力プロファイルＡにおいてコントローラ９によって実行される処理の一例であり、図７は図５に示す圧力プロファイルＢにおいてコントローラ９によって実行される処理の一例である。図６及び図７の処理は、注液装置１において注液動作が実行されるたびに、コントローラ９によって実行される。したがって、図６及び図７の処理は、注液装置１の１回の注液において実行される処理を示す。

図６に示す処理の場合、すなわち圧力プロファイルＡに対応する処理の場合、注液装置１では、コントローラ９は、注液機構３を駆動する駆動部を制御し、注液機構３を移動させる（Ｓ１０１）。コントローラ９は、第２の検出機構が検出する注液機構３の位置に関する情報に基づいて、注液機構３の位置を調整する。コントローラ９は、注液機構３の排出口と電池１００の注液口の位置が一致していない場合（Ｓ１０２－Ｎｏ）、Ｓ１０１以降の処理を順次行う。コントローラ９は、注液機構３の排出口と電池１００の注液口の位置が一致している場合（Ｓ１０２－Ｙｅｓ）、駆動部を制御し、注液機構３の移動を停止させる（Ｓ１０３）。

コントローラ９は、圧力調整機構４（減圧機構６）を制御し、注液室２を減圧状態に遷移させる（Ｓ１０４）。前述のように、注液室２が減圧状態に遷移したことにより、電解液が注液機構３から電池１００へ注液され始める。コントローラ９は、第１の検出機構が検出する電解液の液面及び／又は電解液の液量に関する情報に基づいて、注液が完了したか否かを判定する（Ｓ１０５）。注液が完了していない場合（Ｓ１０５－Ｎｏ）、処理はＳ１０４に戻り、Ｓ１０４以降の処理が順次行われる。注液が完了している場合（Ｓ１０５－Ｙｅｓ）、コントローラ９は、圧力調整機構４（圧力開放機構７）を制御し、注液室２を始状態に遷移させる（Ｓ１０６）。前述したように、圧力プロファイルＡでは、始状態への遷移に続いて注液室２が加圧状態に遷移する。そのため、コントローラ９は、圧力調整機構４（加圧機構５）を制御し、注液室２を加圧状態に遷移させる（Ｓ１０７）。

コントローラ９は、Ｓ１０７の処理の後、圧力調整機構４を制御し、注液室２の圧力調整を継続する（Ｓ１０８）。Ｓ１０８では、例えば、注液室２を加圧状態、減圧状態、又は始状態へ適宜遷移させる。コントローラ９は、注液装置１が終了条件を満足するか否かを判断する（Ｓ１０９）。注液装置１が終了条件を満足していない場合（Ｓ１０９－Ｎｏ）、コントローラ９はＳ１０８以降の処理を順次行う。コントローラ９は、注液装置１が終了条件を満足する場合（Ｓ１０９－Ｙｅｓ）、圧力調整機構４（圧力開放機構７）を制御し、注液室２を始状態に遷移させる（Ｓ１１０）。ある一例では、終了条件は、加圧状態を所定の時間継続することである。これにより、注液装置１による電池１００への注液が完了する。

図７に示す処理の場合、すなわち圧力プロファイルＢに対応する処理の場合、Ｓ２０１～Ｓ２０６の処理は図６に示すＳ１０１～Ｓ１０６の処理と同様であり、Ｓ２０９～Ｓ２１２の処理は図６に示すＳ１０７～Ｓ１１０の処理と同様である。図７に示す処理では、Ｓ２０７及びＳ２０８の処理が図６に示す処理と異なる。

図７に示す処理において、コントローラ９は、Ｓ２０６の処理が完了した後、注液室２を始状態で維持する（Ｓ２０７）。コントローラ９は、注液室２を始状態で維持する時間が所定の時間経過したか否かを判定する（Ｓ２０８）。所定の時間を経過していない場合（Ｓ２０８－Ｎｏ）、コントローラ９はＳ２０７以降の処理を順次行う。コントローラ９は、所定の時間を経過している場合（Ｓ２０８－Ｙｅｓ）、コントローラ９はＳ２０９以降の処理を前述のように行う。これにより、注液装置１による電池１００への注液が完了する。

前述のように本実施形態では、注液装置１は、注液室２、注液機構３、圧力調整機構４及びコントローラ９を具備する。注液室２は、注液口が形成される外装容器１０１を備える電池１００を始状態で収容する。注液機構３は、注液室内において、外装容器に注液口を通じて電解液を注液する。圧力調整機構４は、注液室２の圧力を調整する。コントローラ９は、圧力調整機構４の作動を制御することにより、注液室２の圧力が始状態より低い減圧状態にし、その後注液室２を圧力が始状態より高い加圧状態にする。これにより、前述のようにして、外装容器１０１内に配置される電極群１０３の内部に電解液が適切に含浸される。よって、例えば、電極群１０３が電解液を短時間で適切に含浸できる。そのため、電極群１０３に電解液を含浸させた後に注液口１０２を封止する際の減圧処理によって、電池１００から電解液があふれることが有効に防止される。

これらの少なくとも一つの実施形態の注液装置は、注液室、注液機構、注液室の圧力を調整する圧力調整機構及びコントローラを具備する。注液機構は、注液室内において、電池の外装容器に注液口を通じて電解液を注液する。コントローラは、圧力調整機構の作動を制御することにより、注液室を減圧状態にし、減圧状態とした後注液室を加圧状態にする。これにより、短時間で適切に電解液を電極群に含浸できる注液装置及び注液方法を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…注液装置、２…注液室、３…注液機構、４…圧力調整機構、５…加圧機構、６…減圧機構、７…圧力開放機構、８…検出機構、９…コントローラ、１００…電池、１０１…外装容器、１０２…注液口、１０３…電極群。

Claims (7)

1. 注液口が形成される外装容器を備える電池を始状態で収容する注液室と、
   前記注液室内において、前記外装容器に前記注液口を通じて電解液を注液する注液機構と、
   前記注液室の圧力を調整する圧力調整機構と、
   前記圧力調整機構の作動を制御することにより、前記注液室の圧力が始状態より低い減圧状態にし、その後前記始状態より高い加圧状態にするコントローラと、
   を具備する、注液装置。
2. 前記コントローラは、前記圧力調整機構の作動を制御することにより、前記注液機構により前記電解液を前記外装容器に注液している状態で前記注液室を前記減圧状態にする、
   請求項１に記載の注液装置。
3. 前記コントローラは、前記圧力調整機構の作動を制御することにより、前記電解液を前記外装容器に注液した後に、前記注液室を前記加圧状態にする前に前記始状態にして所定の時間維持する、
   請求項２に記載の注液装置。
4. 前記コントローラは、前記圧力調整機構の作動を制御することにより、前記注液室の前記減圧状態を所定の時間所定の圧力に維持した後に前記減圧状態から変化させる、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の注液装置。
5. 前記コントローラは、前記注液機構内の前記電解液に関する情報に基づいて、前記圧力調整機構の作動を制御する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の注液装置。
6. 前記圧力調整機構は、前記注液室を前記加圧状態にする加圧機構と、前記加圧機構とは別に設けられ、前記注液室を前記減圧状態にする減圧機構と、
   を備える、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の注液装置。
7. 注液口が形成される外装容器を備える電池を始状態で注液室に収容することと、
   前記注液室内において、前記外装容器に前記注液口を通じて電解液を注液することと、
   前記注液室の圧力を前記始状態の圧力より低い減圧状態にすることと、
   前記注液室の圧力を前記減圧状態にした後に、前記注液室の圧力を前記始状態の圧力より高い加圧状態にすることと
   を含む、注液方法。
   

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