JP4202933B2 - Electrolyte injection device and battery manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、電池容器に電解液を注液する電解液注液装置及び電池の製造方法に関し、特に大容量の電池容器に精度の高い注液を短時間で行うことができるものに関する。 The present invention relates to an electrolytic solution injecting apparatus for injecting an electrolytic solution into a battery container and a method for manufacturing the battery, and particularly to an apparatus capable of performing high-precision liquid injection into a large capacity battery container in a short time.
従来技術は、電池容器内を減圧引きし、その後、定量吐出ポンプにて1回で注液するものが一般的である(例えば特許文献1参照)。
上述した電解液注液方法であると次のような問題があった。すなわち、定量吐出ポンプの吐出精度は、ポンプの吐出量に対する割合で決まる。このため、吐出量が多いポンプであればあるほど精度が悪くなることになる。このため、大きな容積の電池容器に大量の電解液を注入する場合、ばらつきも多くなり、精度よく注液することができない。また、注液プロセスは含浸させながら進行していく、1回の注液では含浸が完了して最終的に全量の注液が完了するまでには多くの時間がかかり、効率が非常に悪い。 The electrolyte solution injection method described above has the following problems. That is, the discharge accuracy of the metering pump is determined by the ratio to the pump discharge amount. For this reason, the more the pump is discharged, the worse the accuracy. For this reason, when a large amount of electrolyte is injected into a battery container having a large volume, the variation increases, and the liquid cannot be accurately injected. In addition, the liquid injection process proceeds while impregnating, and in one liquid injection, it takes much time until the impregnation is completed and finally the total amount of liquid injection is completed, and the efficiency is very poor.
そこで本発明は、大容積の電池容器に対して電解液を注入する場合において、注液量が多くても精度良く、かつ、効率的に注液することができる電解液注液装置及び電池の製造方法を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides an electrolyte solution injection device and a battery that can be accurately and efficiently injected even when the amount of solution injection is large when an electrolyte solution is injected into a large-capacity battery container. The object is to provide a manufacturing method .
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電解液注液装置及び電池の製造方法は次のように構成されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the electrolytic solution injection device and the battery manufacturing method of the present invention are configured as follows.
(1)電池容器に第1の注液量の電解液を注液する電解液注液装置において、注液前の上記電池容器の重量を計測する前秤量部と、上記電池容器を収容する減圧チャンバ、この減圧チャンバ内に設けられ上記電池容器に挿入されるノズル、このノズルに注液バルブを介して接続された大容量ポンプとを有し、上記第1の注液量より少ない量の電解液を上記大容量ポンプにより上記電池容器に注液する第1次注液部と、上記第1次注液部により電解液が注液された上記電池容器の重量を測定する中間秤量部と、この中間秤量部での測定結果に基づいて、上記第1の注液部により実際に注液された第2の注液量を求め、上記第1の注液量と上記第2の注液量との差である第3の注液量を算出する注液量算出部と、この注液量算出部で算出された第3の注液量の電解液を精密ポンプにより上記電池容器に注液する第2次注液部とを備え、上記減圧チャンバは、上記電池容器を収納した際に、大気圧より低く、かつ、上記電解液の飽和蒸気圧より高い気圧で減圧されることを特徴とする。 (1) In an electrolyte solution injection device for injecting a first injection amount of an electrolyte into a battery container, a pre-weighing unit for measuring the weight of the battery container before injection, and a vacuum for housing the battery container A chamber, a nozzle provided in the decompression chamber and inserted into the battery container, and a large-capacity pump connected to the nozzle via a liquid injection valve, and an amount of electrolysis smaller than the first liquid injection amount an intermediate weighing unit for measuring the primary pouring unit for pouring to the battery container, the weight of the battery container the electrolyte is injected by the primary pouring part by the large pump the liquid, Based on the measurement result in the intermediate weighing unit, the second liquid injection amount actually injected by the first liquid injection unit is obtained, and the first liquid injection amount and the second liquid injection amount are obtained. and pouring amount calculation unit for calculating a third liquid injection amount which is a difference between, first calculated in the infusion amount calculating section Of the pouring amount of the electrolyte precision pump e Bei a secondary pouring unit for pouring to the battery case, the decompression chamber, upon housing the battery case, lower than atmospheric pressure, and, The pressure is reduced at a pressure higher than the saturated vapor pressure of the electrolytic solution .
(2)上記(1)に記載された電解液注液装置であって、上記第1注液部での注液前の電解液を減圧状態にさらして脱泡を行う減圧脱泡漕をさらに備えていることを特徴とする。 ( 2 ) The electrolyte solution injection device described in (1) above, further comprising a vacuum degassing defoamer that performs degassing by exposing the electrolyte solution before injection in the first injection portion to a reduced pressure state It is characterized by having.
(3)上記(1)に記載された電解液注液装置であって、上記第1次注液部による注液の前に、上記電池容器の重量を計測する前秤量部と、上記第2次注液部による注液の後に、上記電池容器の重量を計測する後秤量部とを備え、上記大容量ポンプによる注液量は、上記前秤量部、後秤量部及び中間秤量部における計測結果に基づいて調整されるものであることを特徴とする。
(4)請求項1乃至(3)いずれか1項に記載の電解液注液装置によって電池容器に電解液を注入する工程を有することを特徴とする。
( 3 ) The electrolyte solution injection device described in (1) above, wherein a pre-weighing unit that measures the weight of the battery container before the injection by the primary injection unit, and the second And a post-weighing unit for measuring the weight of the battery container after the liquid injection by the next liquid injection unit, and the liquid injection amount by the large-capacity pump is a measurement result in the pre-weighing unit, the post-weighing unit and the intermediate weighing unit. It is adjusted based on this.
( 4 ) It has the process of inject | pouring electrolyte solution into a battery container by the electrolyte solution injection apparatus of any one of Claims 1 thru | or ( 3 ), It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、大容積の電池容器に対して電解液を注入する場合において、注液量が多くても精度良く、かつ、効率的に注液することが可能である。 According to the present invention, when injecting an electrolytic solution into a large-capacity battery container, it is possible to inject the liquid accurately and efficiently even if the amount of liquid injection is large.
図1は本発明の一実施の形態に係る電解液注液装置10を示す平面図、図2はホルダHによって支持された電池容器Wを示す斜視図、図3は電池容器W及びホルダHがキャリアCに搭載された状態を示す斜視図、図4は図1におけるA−A線で切断し矢印方向に見た断面図、図5は電解液注液工程を示す説明図である。
FIG. 1 is a plan view showing an electrolyte
電解液注液装置10は、後述するキャリアCを図1中左から右へ搬送する搬送コンベア11と、この搬送コンベア11に隣接配置されキャリアCを図1中右から左へ搬送するリターンコンベア12とを備えている。
The electrolyte
搬送コンベア11の搬送方向に沿って、デパレタイザ20、前秤量部30と、4つの1次注液部40と、中間秤量部50、2次注液部60、最終秤量部70、不良払出し部80、パレタイザ90とが配置されている。また、これら各部は制御部(注液量算出部)100により連係制御されている。
Along the conveying direction of the
デパレタイザ20は、パレット(不図示)から後述するホルダHに支持された電池容器Wを取り出し、空のキャリアCに移載する機能を有している。また、前秤量部30は、電解液を注液する前の電池容器Wの重量を測定する機能を有している。なお、前秤量部30で計測された計測値M1は制御部100に送られる。
The
1次注液部40は、電池容器Wを収容するとともに図4中右方が開口した減圧チャンバ41を備えている。減圧チャンバ41の天井部には電池容器Wの注液口Waに挿入されるノズル42が設けられている。このノズル42には、注液バルブ43を介して大容量吐出ポンプ44及び電解液脱泡槽45が接続されている。大容量吐出ポンプ44は一定の注液量QXを吐出する。また、電解液脱泡槽45は、吐出前の電解液を減圧した空間に収容することで電解液内の泡を排除する機能を有している。
The primary
また、減圧チャンバ41の底部には電池容器WをキャリアCごと持ち上げるリフタシリンダ46が取付けられている。さらに、減圧チャンバ41の開口部を気密に閉塞するとともに、図4中矢印α方向に往復動自在に配置されたシャッタ部47と、このシャッタ部47を往復動させるシャッタ開閉シリンダ48とを備えている。
A lifter cylinder 46 for lifting the battery container W together with the carrier C is attached to the bottom of the
中間秤量部50は、1次注液部40で注液された電池容器Wの重量を計測する機能を有している。この計測値M2は制御部100に送られる。
The
2次注液部60は、制御部100によって計測された第3の注液量Q3を吐出する精密ポンプ61と、この精密ポンプ61に電解液を供給する電解液槽62とを備えている。精密ポンプ61は吐出量制御が可能である。
The
最終秤量部70は、2次注液部60で注液された電池容器Wの重量を計測する機能を有している。この計測値M3は制御部100に送られる。
The
不良払出し部80は、電池容器Wの重量が計測値M3が許容範囲外である場合に、その電池容器Wを不良品として払い出す機能を備えている。
The
パレタイザ90は、キャリアCからホルダHに支持された電池容器Wを取り出し、空のパレット(不図示)に移載する機能を有している。
The
制御部100は、各部を連係制御するとともに、2次注液部60における第3注液量Q3を算出する機能を有している。第3注液量Q3は、第1注液量Q1と第2注液量Q2との差分となる。
The
図2に示すように、電池容器Wは偏平に形成され、上部に注液口Waが形成されている。電池容器Wに注液すべき注液量は第1注液量Q1である。また、電池容器Wは減圧時・注液時の容器の膨張を防止するために、ホルダHによって保持されている。さらに、図3に示すように、電池容器Wは8個ずつキャリアCに収容されている。 As shown in FIG. 2, the battery container W is formed flat, and a liquid inlet Wa is formed at the top. The amount of liquid to be injected into the battery container W is the first liquid injection amount Q1. Further, the battery container W is held by a holder H in order to prevent the container from expanding during decompression or liquid injection. Furthermore, as shown in FIG. 3, eight battery containers W are accommodated in the carrier C.
このように構成された電解液注液装置10では、次のようにして電解液の注液を行う。なお、便宜上1つの電池容器Wについて説明するが、他の電池容器Wについても同様に注液が行われる。
In the electrolytic
最初に、デパレタイザ20によりパレットから電池容器Wが取り出され、空のキャリアCに移載される。そして、キャリアCは搬送コンベア11により前秤量部30へ搬送される。前秤量部30では、電池容器Wの重量が計測される。計測値M1は制御部100に送られる。そして、キャリアCは搬送コンベア11により第1注液部40へ搬送される。
First, the battery container W is taken out of the pallet by the
第1注液部40では、シャッタ開閉シリンダ48が作動し、シャッタ部47が閉じられ、減圧チャンバ41が気密室となる。減圧ポンプ(不図示)により減圧チャンバ41内が電解液の飽和蒸気圧よりわずかに高い気圧まで減圧される。そして、リフタシリンダ46が作動し、電池容器Wの注液口Waにノズル42が挿入されるまでキャリアCを上昇させる。なお、注液前の電解液は電解液脱泡槽45で脱泡された後、大容量ポンプ44内に所定の注液量QXが吸入されて待機状態となっている。なお、注液量QXは第1の注液量Q1の80%に設定されている。
In the first
次に、注液バルブ43を開け、大容量ポンプ44から電解液を押し出す。注液量QXの電解液が電池容器W内に高速で注液され、電池容器W内の電極に電解液が含浸してゆく。
Next, the
そして、リフタシリンダ46を作動し、電池容器Wを下げ、減圧チャンバ41内を大気圧に戻す。次に、シャッタ開閉シリンダ48が作動し、シャッタ部47が開かれ、キャリアCを取り出す。キャリアCは搬送コンベア11により中間秤量部50へ搬送される。
Then, the lifter cylinder 46 is operated, the battery container W is lowered, and the inside of the
なお、第1注液部40では、減圧チャンバ41内への移載、減圧引き、注液、含浸、大気圧戻しなどのプロセスがあるため、4台の第1注液部40において同様の作業が並行して行われている。
In the first
中間秤量部50では電池容器Wの重量を計測し、その計測値M2が制御部100に送られる。制御部100では、計測値M1と計測値M2との差に基づいて、実際に注液された第2の注液量Q2を算出する。そして、第1の注液量Q1までの残量、すなわち第3の注液量Q3を算出する。なお、第3の注液量Q3は第1の注液量Q1の20%程度となる。第3の注液量Q3は第2の注液部60に送られる。
The intermediate weighing
第2の注液部60では、精密ポンプ61により第3の注液量Q3の電解液が吸入される。電池容器Wの注液口Waにノズルが挿入され、精密ポンプ61により第3の注液量Q3の電解液が注液される。なお、この注液は大気圧下で行う。第3の注液量Q3の注液が終了後、キャリアCは搬送コンベア11により最終秤量部70へ搬送される。
In the second
最終秤量部70で電池容器Wの重量を計測し、その計測値M3は制御部100に送られる。キャリアCは搬送コンベア11により不良払出し部80へ搬送される。
The final weighing
制御部100では、計測値M3に基づいて最終的な注液量を算出し、上述した第1の注液量Q1との差分を求める。この差分が許容範囲内であれば良品、許容範囲外であれば不良品と判断され、この情報は不良払出し部80に送られる。
In the
不良払出し部80では、不良品と判断された電池容器Wは不良品パレット(不図示)に移載される。良品と判断された電池容器WはキャリアCに載せられたまま、パレタイザ90に搬送される。パレタイザ90では、キャリアCから電池容器Wが取り出され、パレットに移載される。空のキャリアCはリターンコンベア12により、デパレタイザ20に搬送される。
In the
上述したように本実施の形態に係る電解液注液装置10によれば、大容量ポンプ44で高速に注液した後、重量を計測し、その重量に基づいて不足分の電解液を高精度の精密ポンプ61で注液するようにしている。すなわち、1回目の注液における大容量ポンプ44での誤差分を測定して、2回目の精密ポンプ61でその誤差分をフィードバックして高精度注液することになる。このため、大容積の電池容器Wに対して電解液を注入する場合であっても、精度良く、かつ、効率的に注液することが可能となる。
As described above, according to the electrolyte
なお、計測値M1〜M3に基づいて、大容量ポンプ44による注液量を最適化するようにしてもよい。また、電解液を2回に分割して注液したが、3回以上に分割して注液してもよい。
Note that the amount of liquid injected by the large-
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
本発明によれば、大容積の電池容器に対して電解液を注入する場合であっても、注液量が多くても精度良く、かつ、効率的に注液することが可能な電解液注液装置及び電池の製造方法が得られる。 According to the present invention, even when the electrolytic solution is injected into a large-capacity battery container, the electrolytic solution can be injected accurately and efficiently even if the amount of the injected solution is large. A liquid device and a battery manufacturing method are obtained.
10…電解液注液装置、30…前秤量部、40…1次注液部、41…減圧チャンバ、44…大容量吐出ポンプ、45…電解液脱泡槽、50…中間秤量部、60…2次注液部、61…精密ポンプ、70…最終秤量部、80…不良払出し部、100…制御部、H…ホルダ、W…電池容器、C…キャリア。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
注液前の上記電池容器の重量を計測する前秤量部と、
上記電池容器を収容する減圧チャンバ、この減圧チャンバ内に設けられ上記電池容器に挿入されるノズル、このノズルに注液バルブを介して接続された大容量ポンプとを有し、上記第1の注液量より少ない量の電解液を上記大容量ポンプにより上記電池容器に注液する第1次注液部と、
上記第1次注液部により電解液が注液された上記電池容器の重量を測定する中間秤量部と、
この中間秤量部での測定結果に基づいて、上記第1の注液部により実際に注液された第2の注液量を求め、上記第1の注液量と上記第2の注液量との差である第3の注液量を算出する注液量算出部と、
この注液量算出部で算出された第3の注液量の電解液を精密ポンプにより上記電池容器に注液する第2次注液部とを備え、
上記減圧チャンバは、上記電池容器を収納した際に、大気圧より低く、かつ、上記電解液の飽和蒸気圧より高い気圧で減圧されることを特徴とする電解液注液装置。 In an electrolyte injection device for injecting a first injection amount of electrolyte into a battery container,
A pre-weighing unit for measuring the weight of the battery container before injection,
A decompression chamber for accommodating the battery container, a nozzle provided in the decompression chamber and inserted into the battery container, and a large-capacity pump connected to the nozzle via a liquid injection valve. a primary pouring unit for pouring to the battery container by the large-capacity pump fewer amount of the electrolyte fluid volume,
An intermediate weighing unit for measuring the weight of the battery container into which the electrolytic solution has been injected by the primary injection unit;
Based on the measurement result in the intermediate weighing unit, the second liquid injection amount actually injected by the first liquid injection unit is obtained, and the first liquid injection amount and the second liquid injection amount are obtained. A liquid injection amount calculation unit for calculating a third liquid injection amount that is the difference between
Bei example a secondary pouring unit for pouring to the battery container by the third liquid injection amount of the electrolyte precision pump calculated by the infusion amount calculating unit,
The electrolytic solution injecting apparatus, wherein the decompression chamber is decompressed at an atmospheric pressure lower than atmospheric pressure and higher than a saturated vapor pressure of the electrolytic solution when the battery container is accommodated .
上記第2次注液部による注液の後に、上記電池容器の重量を計測する後秤量部とを備え、
上記大容量ポンプによる注液量は、上記前秤量部、後秤量部及び中間秤量部における計測結果に基づいて調整されるものであることを特徴とする請求項1に記載の電解液注液装置。 Before the liquid injection by the primary liquid injection unit, a pre-weighing unit for measuring the weight of the battery container,
A post-weighing unit for measuring the weight of the battery container after the liquid injection by the secondary liquid injection unit;
2. The electrolytic solution injection apparatus according to claim 1, wherein an amount of liquid injected by the large-capacity pump is adjusted based on measurement results in the pre-weighing unit, the post-weighing unit, and the intermediate weighing unit. .
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