JP4295907B2 - 電池製造装置および電池製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱融着性シートからなり担体物質を収容する電池容器を備え、この電池容器内に電解液を注入し、かつ開口部を封口シールする電池製造装置と電池製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池の構造は、基本的には、水溶液状電解質を多孔性の担体物質に吸収させたり、あるいはゲル状にして担体物質が流動しないように金属缶内に封入してなる。
【０００３】
このような二次電池を製造するには、金属缶内に担体物質を収納し電解液を注入したあと、開口部を蓋体で閉塞している。閉塞は、大気圧下で蓋体を金属缶にかしめ加工したあと、溶接手段を用いて互いに密着固定している。
【０００４】
近年の、いわゆるＩＴ（情報技術）の拡大化にともない、該当するほとんど多くの機器は小型で軽量化が求められている。そのため、機器の電源としての二次電池も当然、軽く、薄く、かつ小さいものでなければならない。
【０００５】
電池製造としての種々の試行錯誤を経たあと、たとえば食品加工業などで多用されているフィルムで食品を真空パックする技術を電池製造に転用することが可能であるかの考えを持つに至った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、外装である電池容器として熱融着性シートである、たとえばアルミラミネートフィルムを用いるのが妥当であるが、これは当然のことながら、剛性が低く、若干の外力が加わっただけで容易に変形してしまう。
【０００７】
したがって、現状の電池容器である金属缶に対するようなかしめ加工をなすことができず、さらにはハンドリングや、集積状態からの分離作業、あるいは互いの位置決め制御の技術などを、そのまま適用することはできない。
【０００８】
また、アルミラミネートフィルム内に担体物質を収納して電解液を注入すると、担体物質や電解液に気体が含有している虞れがあって、そのまま開口部を封口シールすると電池性能に悪影響を及ぼしてしまう。
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、担体物質を収容する外装である電池容器として熱融着性シートを用い、この電池容器に電解液を注入したあと開口部を封口シールするようになっていて、電解液注入を確実に、かつ迅速になすとともに、封口シールの高い信頼性が得られる電池製造装置と電池製造方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を満足するため本発明の電池製造装置は、一端が開口された袋状の熱融着性シート内に担体物質が収容された複数の電池容器を搬入する搬入部と、搬入された電池容器を所定数ずつに分離する分離部と、分離部から取り出された電池容器を整列する整列部と、整列された電池容器を専用キャリアに移載する移載部と、移載部から専用キャリアを受け入れそれぞれの電池容器開口部から電解液を注入する注液部と、電解液が注入された電池容器を受け入れ所定の圧力条件下に晒して担体物質に電解液を含浸させる含浸部と、電解液を含浸させた電池容器の開口部をシールする封口シール部と、封口された電池容器を専用キャリアから取り出すアンローダ部とを具備し、上記封口シール部は、内部に電池容器を加熱融着して開口部を閉成するシール機構を備え大気圧よりも低い所定の圧力条件下にあるチャンバと、このチャンバの電池容器搬入側に隣接して開閉自在に設けられる内部シャッタおよび外部と対向して開閉自在に設けられる外部シャッタを備え、内部をチャンバと同一の圧力条件下に設定もしくは大気圧に開放する入口側圧力置換室と、チャンバの電池容器搬出側に隣接して開閉自在に設けられる内部シャッタおよび外部と対向して開閉自在に設けられる外部シャッタを備え、内部をチャンバと同一の圧力条件下に設定もしくは大気圧に開放する出口側圧力置換室とを備えた。
【００１１】
さらに、上記注液部には秤量検査部が備えられ、電池容器の重量、注液された電解液の重量および電池容器と電解液の総重量の少なくとも一つを検査する。
【００１２】
上記目的を満足するため本発明の電池製造方法は、一端が開口された袋状の熱融着性シート内に担体物質が収容された複数の電池容器を搬入する搬入工程と、搬入された電池容器を所定数づつに分離する分離工程と、分離して取り出された電池容器を整列する整列工程と、これら電池容器を整列状態を保持して専用キャリアに移載する移載工程と、この専用キャリアを受け入れてそれぞれの電池容器開口部から電解液を注入する注液工程と、電解液が注入された電池容器を所定の圧力条件下に晒して担体物質に電解液を含浸させる含浸工程と、電解液を含浸させた電池容器を大気圧よりも低い所定の圧力条件下で加熱融着して電池容器の開口部をシールする封口シール工程と、封口された電池容器を専用キャリアから取り出すアンローダ工程とを具備した。
【００１３】
このような課題を解決する手段を採用することにより、本発明によれば、電解液注入を確実に、かつ迅速になすとともに、封口シールの高い信頼性が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面にもとづいて説明するに、一端が開口する袋状の熱融着性シート、たとえばアルミラミネートフィルム内に担体物質が収納された電池容器を対象として電池製造をなす。
【００１５】
図１は、電池製造装置の一部を構成する注液装置の概略の平面図であり、図２は、上記注液装置を備えた電池製造装置の概略の平面図である。
図１の注液装置から説明すると、装置本体１の図において左側端部にはデパレタイザ２が配置される。ここでは、パレット内に束状として収納されるワークを、束状のままパレットから取り出す作用をなす。
【００１６】
上記デパレタイザ２にハンドリング機構３の一端部が対向して配置され、このハンドリング機構の他端部に分離部４が配置される。この分離部４において、上記デパレタイザ２からハンドリング機構３によって束状のまま搬送されるワークの姿勢を変え、かつバキュームで吸い出すことにより１枚づつ分離して取り出すようになっている。
【００１７】
上記分離取り出し部４に隣接して整列部５が配置される。この整列部５では、分離取り出し部４において１枚ずつ分離され、かつワークの開口部が上方になるよう立て姿勢に変えて受け入れる。
【００１８】
そして、整列部５では左右並行して２個づつのワークを受け入れる都度、所定ピッチづつ移動する。したがって、整列部５において２列並べて直列に整列されていて、１列分のワークの数は後述する専用キャリア６の１枚分のワーク収容数と一致するよう設計されている。
【００１９】
上記整列部５と並行して、キャリア搬送機構７を備えた移載部８が設けられる。この移載部８では、上記専用キャリア６をキャリア搬送機構７が支持して、所定間隔を存して搬送するようになっている。そして、整列部５における１列のワークを一括し、その整列状態を保持したまま専用キャリア６に移載することができる。
【００２０】
上記移載部８のキャリア搬送機構７端部に対向して注液部１０が配置される。この注液部１０においては、専用キャリア６を所定距離だけ搬送しては所定時間停止する動作を繰り返し行う。
【００２１】
ワークの停止中に、詳細は省略する注液機構が作用してワークの開口端から内部に電解液を注液する。このとき、ワークの上端開口部が密接状態にあるので、両端部を対向する側に押圧付勢してワーク上端縁を湾曲変形させ、確実に開口してから開口部にノズルを挿入し電解液を注入するようになっている。
【００２２】
所定量の電解液をワーク内に注入したあとノズルをワーク内から取り出し、かつワークの両端部に対する押圧力を除去して上端開口部を再び密着状態に戻す。ここでは、注液機構が２セット備えられていて、各セットの注液機構において２回ずつの注液が行われる。
【００２３】
すなわち、１つの専用キャリアに支持されるワークのうちの半分のワークに対する注液をはじめのセットの注液機構が２度に分けて行い、残りの半分のワークに対する注液をあとの注液機構が２度に分けて行うようになっている。
【００２４】
それぞれの注液機構の下部に秤量検査部１１が設けられていて、注液中のワークを計量し、その検知信号を注液機構にフィードバックするようになっている。したがって、実際に秤量検査部１１が計量するのは担体物質を収容した電池容器と、注入された電解液との総量になる。
【００２５】
注液部１０のキャリア搬送端に不良払い出し部１２が設けられていて、秤量検査部１１が検出した規定外である注液不良のワークを払い出すようになっている。また、注液部１０近傍には電解液を貯溜するタンク１３が配置されていて、上記注液機構のノズルと配管を介して連通している。
【００２６】
このようにして注液装置Ｓが構成されており、図２に示す電池製造装置に組み込まれている。
【００２７】
すなわち、注液装置Ｓに隣接して含浸部である第１の含浸用チャンバ１５Ａが配置され、この第１の含浸用チャンバ１５Ａとは所定間隔を存した位置に含浸部である第２の含浸用チャンバ１５Ｂが配置される。
【００２８】
第１，第２の含浸用チャンバ１５Ａ，１５Ｂは、平面視で複数の専用キャリア６を収容するスペースを備えていて、それぞれの収容スペースにおいて上下方向に複数段に亘って専用キャリア６を立体的に収容するようになっている。
【００２９】
各含浸用チャンバ１５Ａ，１５Ｂの相互間には移載ロボット１６が配置され、注液装置Ｓから搬出される専用キャリア６を順次、各含浸用チャンバ１５Ａ，１５Ｂの空きスペースに移載し、所定時間経過後に取り出すようになっている。
【００３０】
第２の含浸用チャンバ１５Ｂに隣接して、封口シール部１７が配置される。この封口シール部１７は、専用キャリア６の搬送手段とワークの開口部をシールするシール機構（いずれも図に示していない）を収容するチャンバ１８と、このチャンバ１８の搬送両側端に連設される入口側圧力置換室１９および出口側圧力置換室２０とからなる。
【００３１】
なお、各含浸用チャンバ１５Ａ，１５Ｂ間に配置される上記移載ロボット１６は、封口シール部１７の入口側圧力置換室１９にも専用キャリア６を移載するようになっている。
【００３２】
各圧力置換室１９，２０は、置換室外部と対向して開閉する外部シャッタ２１ａ，２１ｂと、チャンバ１８との間に設けられる内部シャッタ２２ａ，２２ｂを開閉することにより、それぞれの内部をチャンバ１８と同一の圧力条件（大気圧よりも低い所定の圧力条件）下に設定し、もしくは大気圧に開放できる。
【００３３】
出口側圧力置換室２０に対向してアンローダ部２３が設けられる。このアンローダ部２３に備えられるロボットは、出口側圧力置換室２２の外部シャッタ２１ｂが開放された状態で、この内部に延出し、内部の専用キャリア６を取り出して装置外に搬出するようになっている。
【００３４】
このようにして構成される電池製造装置であって、以下に述べるように作用する。
ワークとして、一端が開口する袋状の熱融着性シート、たとえばアルミラミネートフィルム内に担体物質が収納された電池容器が、パレットに束状にまとめられて収納されており、デパレタイザ２においてパレットに収納されるワークを取り出す取り出し工程をなす。
【００３５】
束状のワークはデパレタイザ２からハンドリング機構３により分離部４に搬送され、１枚づつ分離して取り出す分離工程をなす。分離したそれぞれのワークは整列部５に導かれ、立て姿勢に変えるとともに直状２列に整列する整列工程をなす。
【００３６】
上記整列部５において整列状態にあるワークは、移載部８に待機する専用キャリア６に一列状態を保持したまま一括して移載する移載工程が行われる。ここでは、キャリア搬送機構７が専用キャリア６を順次所定間隔を存して搬送し、この搬送端から注液部１０に搬出する。
【００３７】
上記注液部１０における注液機構は、ワークの開口端から内部に電解液を注液する注液工程が行われる。上述したように、注液機構が２セット備えられていて、各セットの注液機構において２回ずつの注液が行われる。
【００３８】
それぞれの注液機構下部の秤量検査部１１は、注液中のワークを計量し、その検知信号を注液機構にフィードバックする。この秤量検査部１１が検出した注液不良のワークは不良払い出し部１２に排出される。
【００３９】
このようにして、電解液が注液されたワークは移載ロボット１６によって注液装置Ｓから取り出され、第１，第２の含浸用チャンバ１５Ａ，１５Ｂにおける空きスペースに、順次収容される。
【００４０】
各含浸用チャンバ１５Ａ，１５Ｂは所定の低圧力条件下になっていて、専用キャリア６とワークを低圧状態に晒す。注液装置Ｓで注液された電解液は担体物質内に存在する気泡の影響で容易には含浸せず、その大部分が担体物質上に溜まったまま含浸用チャンバ１５Ａ，１５Ｂに搬入される。
【００４１】
ここで所定の低圧力条件下の環境に晒されるところから、担体物質内および電解液内に存在する気泡は脱気される。代わって、担体物質上に溜まっていた電解液が、担体物質内に浸透し含浸する。
【００４２】
含浸用チャンバ１５Ａ，１５Ｂにおいて、ワーク内の電解液が担体物質に含浸したあと、移載ロボット１６は、そのワークを支持する専用キャリア６を取り出して封口シール部１７に供給する。
【００４３】
内部シャッタ２２ａは閉成されているが、外部シャッタ２１ａは開放されて大気圧下にある入口側圧力置換室１９に上記専用キャリア６が供給されたあと、外部シャッタ２１ａが閉成され、かつ減圧機構（不図示）が作動して所定の低圧力条件下に置換する。
【００４４】
入口側圧力置換室１９がチャンバ１８とほぼ同一の低圧力となったら、内部シャッタ２２ａが開放され専用キャリア６をチャンバ１８内に移載する。チャンバ１８内においては、ワークＷを支持する専用キャリア６が搬送機構によって所定速度で搬送されタイミングをとって停止してワークの位置決めがなされる。
【００４５】
そして、シール機構が作動してワーク上端部を加熱融着し、開口部を閉成する封口シール作用がなされる。このチャンバ１８の入口側から出口側に搬送される間に、チャンバ１８に搬入された専用キャリア６のワークは全て封口される。
【００４６】
この専用キャリア６はチャンバ１８とほぼ同一の低圧力条件下にある出口側圧力置換室２０内に導かれる。所定量の専用キャリア６が出口側圧力置換室２０に導かれたあと、チャンバ１８との間の内部シャッタ２２ｂが閉成され、かつ外部シャッタ２１ｂが開放される。
【００４７】
アンローダ部２３のロボットが作動して、出口側圧力置換室２０内の専用キャリア６を取り出し、かつ装置外部へ搬出する。この専用キャリア６からワークを抜き出して所定の部位に集積する。空の専用キャリア６は移載ロボットによって上記移載部８に戻され、再び整列部５から取り出されるワークを受け入れる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、担体物質を収容する外装である電池容器として熱融着性シートを用い、この電池容器に電解液を注入したあと開口部を封口シールするものであり、電解液注入を確実に、かつ迅速になすとともに、完全封口シールをなして高い信頼性が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す、電池製造装置を構成する注液装置の概略の平面図。
【図２】同実施の形態を示す、電池製造装置の概略の平面図。
【符号の説明】
２…デパレタイザ（搬入部）、
４…分離部、
５…整列部、
６…専用キャリア、
８…移載部、
１０…注液部、
１５Ａ，１５Ｂ…第１、第２の含浸用チャンバ（含浸部）、
１７…封口シール部。

Claims (3)

1. 一端が開口された袋状の熱融着性シート内に担体物質が収容された複数の電池容器を搬入する搬入部と、
   搬入された上記電池容器を所定数ずつに分離する分離部と、
   分離部から取り出された上記電池容器を整列する整列部と、
   整列された電池容器を、専用キャリアに移載する移載部と、
   移載部から専用キャリアを受け入れ、それぞれの電池容器開口部から電解液を注入する注液部と、
   電解液が注入された電池容器を受け入れ、所定の圧力条件下に晒して上記担体物質に電解液を含浸させる含浸部と、
   電解液を含浸させた電池容器の開口部をシールする封口シール部と、
   封口された電池容器を専用キャリアから取り出すアンローダ部と
   を具備し、
   上記封口シール部は、
   内部に、電池容器を加熱融着して開口部を閉成するシール機構を備え、かつ大気圧よりも低い所定の圧力条件下にあるチャンバと、
   このチャンバの電池容器搬入側に隣接して開閉自在に設けられる内部シャッタおよび、外部と対向して開閉自在に設けられる外部シャッタを備え、内部を上記チャンバと同一の圧力条件下に設定し、もしくは大気圧に開放する入口側圧力置換室と、
   上記チャンバの電池容器搬出側に隣接して開閉自在に設けられる内部シャッタおよび、外部と対向して開閉自在に設けられる外部シャッタを備え、内部を上記チャンバと同一の圧力条件下に設定し、もしくは大気圧に開放する出口側圧力置換室とを備えたことを特徴とする電池製造装置。
2. 上記注液部には秤量検査部が備えられ、電池容器の重量、注液された電解液の重量および電池容器と電解液の総重量の少なくとも一つを検査することを特徴とする請求項１記載の電池製造装置。
3. 一端が開口された袋状の熱融着性シート内に担体物質が収容された複数の電池容器を搬入する搬入工程と、
   搬入された電池容器を所定数づつに分離する分離工程と、
   分離して取り出された上記電池容器を整列する整列工程と、
   これら電池容器を整列状態を保持して専用キャリアに移載する移載工程と、
   この専用キャリアを受け入れて、それぞれの電池容器開口部から電解液を注入する注液工程と、
   電解液が注入された電池容器を所定の圧力条件下に晒して上記担体物質に電解液を含浸させる含浸工程と、
   電解液を含浸させた電池容器を大気圧よりも低い所定の圧力条件下で加熱融着して、電池容器の開口部をシールする封口シール工程と、
   封口された電池容器を専用キャリアから取り出すアンローダ工程と
   を具備したことを特徴とする電池製造方法。

Images