JP5044899B2 - 電池洗浄装置と電池洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、缶型電池を洗浄することによって、その外面に付着した電解液を除去する技術に関するものである。

金属製の電池ケース内に、電極積層体と電解液を収容する缶型電池が知られている。電池ケースには、電解液注入口が設けられている。缶型電池は、製造の最終段階で電解液注入口から電池ケース内に電解液を注入する。そのときに、電池ケースの電荷液注入口の周囲に電解液が付着してしまうことがある。電解液を注入してから、電解液注入口をプラグで塞ぎ、その状態で缶型電池に充電する。電池は、最初に充電するときに、大量のガスが発生する。従って、缶型電池に充電すると、電池ケースの内圧が高くなる。このため、プラグを一旦外して電池ケースの内圧を開放する必要がある。プラグを外すと、電解液注入口からガスとともに噴出した電解液が、電解液注入口の周囲に付着する。
電解液を注入したときや、プラグを一旦外したときに付着した電解液をそのままにしておくと、電池ケースが腐食してしまう。電解液が付着したことによって電池ケースが腐食するのを防止するために、作業者が操作する洗浄ノズルから噴射する洗浄液で電池ケースに付着した電解液を洗い流している。

洗浄ノズルから噴射する洗浄液で電池ケースに付着した電解液を洗い流すのでは、洗い残しが生じてしまい、電池ケースが腐食することがある。
本発明は、その問題を解決するためになされたものであり、缶型電池に付着した電解液を確実に除去可能な技術を実現する。

本発明が提供する電池洗浄装置は、洗浄槽と、支持手段と、噴射手段を備えている。洗浄槽は、洗浄液が入れられる。支持手段は、洗浄槽内に設けられており、缶型電池外面の電解液注入口周囲の所定領域が洗浄液に浸漬する状態で缶型電池を支持する。噴射手段は、洗浄槽内の洗浄液中に配置される噴射孔を持っており、洗浄液を噴射孔から洗浄液中に配置された前記所定領域内の所定部位に向けて噴射する。このとき、噴射手段は、バブルを含んだ洗浄液を噴射することが好ましい。
この電池洗浄装置は、支持手段が缶型電池外面の電解液注入口周囲の所定領域が洗浄槽内の洗浄液に浸漬するように缶型電池を支持した状態で、洗浄液中に配置されている噴射孔から洗浄液を所定領域内の所定部位に向けて噴射する。洗浄液に浸漬した所定領域内の所定部位に向けて洗浄液中から洗浄液を噴射することによって、電解液注入口の周囲に付着した電解液を確実に除去することができる。

上記の電池洗浄装置において、支持手段を降下位置と上昇位置との間で案内する案内手段と、洗浄槽内の洗浄液面よりも上方の空間に洗浄槽外の空気を供給する手段を備えていることが好ましい。その場合には、案内手段が支持手段を降下位置に案内すると、前記所定領域が洗浄液に浸漬し、案内手段が支持手段を上昇位置に案内すると、前記所定領域が洗浄槽内で洗浄液外に露出する。
案内手段が支持手段を上昇位置に案内することによって所定領域が洗浄液外に露出し、空気供給手段が洗浄槽内の洗浄液面よりも上方の空間に洗浄槽外の空気を供給すると、洗浄後に缶型電池に付着した洗浄液を早く乾燥することができる。

上記の電池洗浄装置において、缶型電池を支持している支持手段を、付勢することによって上昇位置に配置する手段を備えることが好ましい。
このように構成されていると、缶型電池を上昇した位置に安定的に配置することができる。

本発明の電池洗浄方法は、第１工程と第２工程を備えている。第１工程では、洗浄槽に入れられている洗浄液に、缶型電池外面の電解液注入口周囲の所定領域が浸漬するように缶型電池の位置と姿勢を調整する。第２工程では、洗浄液中に配置された缶型電池の前記所定領域内の所定部位に向けて、洗浄槽内の洗浄液中に配置されている噴射孔から洗浄液を噴射する。この第２工程では、バブルを含んだ洗浄液を噴射することが好ましい。
この電池洗浄方法のように、洗浄液に浸漬した所定領域内の所定部位に向けて洗浄液中から洗浄液を噴射することによって、缶型電池の電解液注入口の周囲に付着した電解液を確実に除去することができる。

本発明は、缶型電池外面の電解液注入口周囲の所定領域が洗浄槽内の洗浄液に浸漬した状態で、洗浄液中に配置されている噴射孔から洗浄液を所定領域内の所定部位に向けて噴射する。よって、缶型電池の電解液注入口周囲に付着した電解液を確実に除去することができる。

本発明の好適な実施形態を例示する。
（形態１）
空気が混合した洗浄液を噴射手段の噴射孔から噴射する電池洗浄装置。
（形態２）
空気供給手段が洗浄槽に供給する空気を除湿する手段を備える電池洗浄装置。
（形態３）
所定領域を洗浄槽内で洗浄液外に露出させる第３工程と、洗浄槽内の洗浄液面よりも上方の空間に空気を供給する第４工程を備える電池洗浄方法。

本発明に係る缶型電池を洗浄する技術について、図面を参照しながら説明する。
最初に、缶型電池について説明する。本実施例の缶型電池は、リチウムイオン二次電池である。
図１に示すように、缶型電池１０は、電池ケース１２、電極積層体（図示省略）、正極端子１４、負極端子１５、シール１７、プラグ１６を備えている。電池ケース１２は、金属製（例えば、アルミ製）であり、絞り加工されたケース本体２５と、溶接されることによってケース本体２５の開口部に蓋をしている板状の蓋部材２０を有している。
電極積層体は、電池ケース１２に収容されており、正極シートと負極シートとセパレータシートを複数積層して巻回したものである。正極端子１４は、電池ケース１２の蓋部材２０上に設けられており、基台２１と、基台２１から突出している接続部２３を持っている。接続部２３は、外周にネジが切られているとともに、電極積層体の正極と電気的に繋がっている。負極端子１５も、正極端子１４と同様の構成であり、基台２２と、電極積層体の負極と電気的に繋がっている接続部２４を持っている。
電池ケース１２の蓋部材２０には、電解液注入口２６が形成されている。電解液注入口２６は、内周部にネジが切られている。シール１７は、弾性体（例えば、シリコンゴム）であるとともに平面形状がドーナツ状であり、電解液注入口２６を取り囲むように配置されている。プラグ１６は、六角穴付きボルトである。プラグ１６を、蓋部材２０との間にシール１７を介装した状態で電解液注入口２６にネジ込むことにより、電解液注入口２６を塞ぐことができる。

缶型電池１０は、製造の最終段階で、電解液注入口２６から電解液を電池ケース１２内に注入する。そのときに、電解液注入口２６の周辺の蓋部材２０に電解液が付着してしまうことがある。また缶型電池１０は、電解液を注入してから電解液注入口２６をプラグ１６で塞ぎ、その状態で充電する。すると、電解液から大量のガスが発生することによって、電池ケース１２の内圧が高くなる。その内圧を開放するために、プラグ１６を一旦外す必要がある。プラグ１６を外すと、電解液注入口２６からガスととともに電解液が噴き出す。このため、電解液注入口２６の周辺の蓋部材２０に電解液が付着する。電解液を注入したときや、プラグ１６を一旦外したときに蓋部材２０に付着した電解液をそのままにしておくと、蓋部材２０が腐食してしまう。従来は、作業者が洗浄ノズルを操作し、その洗浄ノズルから蓋部材２０の電解液が付着している部分に洗浄液を噴射して電解液を洗い流している。電解液を洗い流した後に、缶型電池１０に付着している洗浄液をウエスで拭き取っている。このような作業を実行しても、電解液の洗い残しが生じてしまうことがある。また、洗浄ノズルを用いて電解液を洗い流し、さらにウエスで洗浄液を拭き取るのは、いかにも面倒である。

本実施例の電池洗浄装置は、蓋部材２０に電解液が付着した缶型電池１０を、確実にかつ効率良く洗浄することができる。以下、電池洗浄装置について詳しく説明する。
図２に示すように、電池洗浄装置４０は、洗浄槽４１、昇降部４２、洗浄液噴射部（噴射手段）６１、送風部（空気供給手段）７１を備えている。
洗浄槽４１は、上部が開放された箱状に形成されている。昇降部４２は、洗浄槽４１内に配置されており、支持台４３、第１柱状部材４４、第２柱状部材４５、第１スプリング４６、第２スプリング４７、昇降位置設定部材５０を備えている。支持台４３は、矩形板状であり、板厚方向に貫通する開口５１が形成されている。開口５１は、缶型電池１０の蓋部材２０よりも小さく、かつ正極端子１４の基台２１と負極端子１５の基台２２が入り込める大きさに設定されている。すなわち、蓋部材２０が下方を向いた状態の缶型電池１０を、支持台４３上に、支持台４３と蓋部材２０が当接した状態で載置することができる。支持台４３の長手方向の一方側端部６８には、円形状の第１貫通孔５２が形成されている。支持台４３の長手方向の他方側端部６０には、円形状の第２貫通孔５３が形成されている。第１柱状部材４４は、その下端が洗浄槽４１の底面５５に固定された状態で、支持台４３の第１貫通孔５２に挿通されている。第２柱状部材４５は、その下端が洗浄槽４１の底面５５に固定された状態で、支持台４３の第２貫通孔５３に挿通されている。支持台４３は、第１柱状部材４４と第２柱状部材４５に案内されて昇降することができる。

第１スプリング４６と第２スプリング４７は、コイルスプリングである。第１スプリング４６は、中央を第１柱状部材４４が通過した状態で洗浄槽４１の底面５５と支持台４３との間に介装されており、支持台４３を上方に付勢している。第２スプリング４７は、中央を第２柱状部材４５が通過した状態で洗浄槽４１の底面５５と支持台４３との間に介装されており、支持台４３を上方に付勢している。昇降位置設定部材５０は、洗浄槽４１の底面５５に下端が固定されている。昇降位置設定部材５０には、洗浄槽４１の内方側を向く上昇位置設定片５６と、同じく洗浄槽４１の内方側を向く降下位置設定片５７が形成されている。支持台４３の他方側端部６０は、昇降位置設定部材５０の上昇位置設定片５６と降下位置設定片５７との間に入り込んでいる。従って、支持台４３は、第１スプリング４６と第２スプリング４７によって上方に付勢された状態で、他方側端部６０の上面が昇降位置設定部材５０の上昇位置設定片５６の下面に当接した位置で安定する（以下、この位置を「上昇位置」と呼ぶ）。支持台４３に対して、第１スプリング４６と第２スプリング４７の付勢力に抗する力を下方向きに加えると、支持台４３は降下する。支持台４３は、他方側端部６０の下面が昇降位置設定部材５０の降下位置設定片５７の上面に当接する位置まで降下する（以下、この位置を「降下位置」と呼ぶ）。

洗浄液噴射部６１は、第１配管６２、ポンプ６４、第２配管６３を有している。第１配管６２とポンプ６４は、洗浄槽４１の外部に配置されている。第１配管６２の一端６５は、洗浄槽４１の側壁下部に接続されており、洗浄槽４１内と連通している。第１配管６２の他端６６は、ポンプ６４に接続されている。第２配管６３の一端６７は、ポンプ６４に接続されている。第２配管６３は、洗浄槽４１の側壁下部を水平方向に通過してから上向きに曲がっている。第２配管６３の他端（噴射孔）７０は、ラッパ状に拡がっており、上向きに開口している。
送風部７１は、送風管７３と送風ファン７２（図２では図示省略。図３、図４に図示）を有している。送風管７３の一端７４は、洗浄槽４１の側壁に接続されており、洗浄槽４１内と連通している。送風管７３の他端７５は、送風ファン７２に接続されている。

電池洗浄装置４０で電解液が付着した缶型電池１０を洗浄するときには、図３に示すように、洗浄槽４１に絶縁性の洗浄液７６を入れる。そして、支持台４３上に缶型電池１０を蓋部材２０が下方を向いた状態で載置する。缶型電池１０に下向きの力を加え、支持台４３が降下位置に配置されるまで、缶型電池１０を降下させる。缶型電池１０のプラグ１６は、第２配管６３の他端７０の上方に配置される。洗浄液７６の液面７７は、缶型電池１０の蓋部材２０よりも僅かに高くなるように調整しておく。
その状態でポンプ６４を駆動すると、第１配管６２を経由して洗浄槽４１内の洗浄液７６がポンプ６４に吸い込まれる。ポンプ６４に吸い込まれた洗浄液７６は、さらに第２配管６３を通過し、その他端７０から上方に向けて噴射する。他端７０がラッパ状に形成されていることによって、洗浄液７６は拡がりながら他端７０から噴射する。第２配管６３から噴射した洗浄液７６は、蓋部材２０の電解液注入口２６の周辺に強く当り、付着している電解液を除去する。
第２配管６３は、他端７０の上流側で分岐することによって、他端７０を複数設けることもできる。他端７０を複数設けることによって、蓋部材２０のより広い範囲を洗浄することができる。
第２配管６３を通過する洗浄液７６に空気を混合することによって、バブル（泡）を含んだ洗浄液７６を第２配管６３の他端７０から噴射してもよい。例えば、ポンプ６４に、吐出する洗浄液７６に外気を混合させるタイプのものを採用する。バブルを含んだ洗浄液７６は、より強く運動するので、より高い洗浄効果を得ることができる。
支持台４３を降下位置にロックする機構を設けることもできる。

缶型電池１０の洗浄が終了したら、ポンプ６４の駆動を停止する。そして、缶型電池１０に加えていた下向きの力を解除する。缶型電池１０に加えていた下向きの力を解除すると、第１スプリング４６と第２スプリング４７の付勢力によって、支持台４３とともに缶型電池１０が上昇する。
図４は、支持台４３が上昇位置に上昇した状態を示している。支持台４３が上昇位置まで上昇すると、缶型電池１０は洗浄液７６の液面７７よりも上方に配置される。その状態では、洗浄液が缶型電池１０の正極端子１４や負極端子１５や蓋部材２０やケース本体２５の蓋部材２０に近い部位に付着している。
送風部７１の送風ファン７２を駆動すると、送風管７３を経由して空気が洗浄槽４１内に送風される。洗浄槽４１内に送風されることによって、缶型電池１０に付着している洗浄液が乾燥する。
除湿器で洗浄槽４１に送風する空気を除湿することもできる。除湿器で洗浄槽４１に送風する空気を除湿すると、缶型電池１０に付着した洗浄液をより効率的に（より早く）乾燥できる。
缶型電池１０に付着した洗浄液が乾燥したら、電池洗浄装置４０から缶型電池１０を取り出す。このようにして、缶型電池１０に付着した電解液が確実に除去されるとともに、洗浄時に缶型電池１０に付着した洗浄液を早く乾燥させることができる。

図５は、缶型電池とフイルム型電池について、本発明の技術で洗浄を行った場合と、従来の技術で洗浄を行った場合とで、その後の腐食発生の有無を比較したものである。従来の技術とは、作業者が操作する洗浄ノズルから噴射される洗浄液で電解液を洗い流すものである。フイルム型電池とは、樹脂製のシート間にアルミ等の金属箔をサンドイッチしたフイルムが電極積層体を包んでいる構成の電池である。図５では、本発明の技術と従来の技術のそれぞれについて、電解液注入時での電解液の付着と、ガス開放時での電解液の付着について、場合分けして示している。腐食の有無の比較に供した電池（供試体）の数は、それぞれの場合について１０個ずつである。腐食の有無は、供試体を６０℃の環境温度に１０００時間に亘って暴露し、腐食による白化が生じたか、生じないかで判断した。フイルム型電池の場合には、金属箔が樹脂製のシートに覆われていないフイルムの端部について、腐食の有無を確認した。なお、図５中の数値は、分子が腐食を生じた供試体数であり、分母が腐食の有無を確認した供試体数である（例えば、「２／１０」とは、供試体１０個中の２個に腐食が認められたことを意味する）。

図５に示すように、本発明の技術の場合、缶型電池とフイルム型電池の双方に腐食は認められなかった。従来の技術では、フイルム型電池において、電解液注入時に電解液が付着した場合に、２個の供試体に腐食が認められた。また、従来の技術では、缶型電池において、ガス開放時に電解液が付着した場合に、１個の供試体に腐食が認められた。さらには、従来の技術では、フイルム型電池において、ガス開放時に電解液が付着した場合に、３個の供試体に腐食が認められた。
このように、従来の技術で腐食が起きるのは、付着した電解液の洗い残しがどうしても生じてしまうからである。これに対して、本発明の電池洗浄装置を用いると、電解液が付着した缶型電池やフイルム型電池を充分に洗浄できるので、腐食の発生を確実に防止することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

缶型電池の斜視図。 電池洗浄装置の斜視図。 電池洗浄装置の模式的断面図。 電池洗浄装置の模式的断面図。 洗浄後の腐食発生の有無を比較する表。

符号の説明

１０：缶型電池
１２：電池ケース
１４：正極端子
１５：負極端子
１６：プラグ
１７：シール
２０：蓋部材
２１、２２：基台
２３、２４：接続部
２５：ケース本体
２６：電解液注入口
４０：電池洗浄装置
４１：洗浄槽
４２：昇降部
４３：支持台
４４：第１柱状部材
４５：第２柱状部材
４６：第１スプリング
４７：第２スプリング
５０：昇降位置設定部材
５１：開口
５２：第１貫通孔
５３：第２貫通孔
５５：底面
５６：上昇位置設定片
５７：降下位置設定片
６０：他方側端部
６１：洗浄液噴射部
６２：第１配管
６３：第２配管
６４：ポンプ
６５：一端
６６：他端
６７：一端
６８：一方側端部
７０：他端
７１：送風部
７２：送風ファン
７３：送風管
７４：一端
７５：他端
７６：洗浄液
７７：液面

Claims (4)

1. 洗浄液が入れられる洗浄槽と、
   洗浄槽内に設けられており、缶型電池外面の電解液注入口周囲の所定領域が洗浄液に浸漬する状態で缶型電池を支持する支持手段と、
   洗浄槽内の洗浄液中に配置される噴射孔を持っており、洗浄液を噴射孔から洗浄液中に配置された前記所定領域内の所定部位に向けて噴射する噴射手段と、
   を備え、
   前記噴射手段は、バブルを含んだ洗浄液を噴射することを特徴とする電池洗浄装置。
2. 支持手段を降下位置と上昇位置との間で案内する案内手段と、
   洗浄槽内の洗浄液面よりも上方の空間に洗浄槽外の空気を供給する空気供給手段を備えており、
   案内手段が支持手段を降下位置に案内すると、前記所定領域が洗浄液に浸漬し、
   案内手段が支持手段を上昇位置に案内すると、前記所定領域が洗浄槽内で洗浄液外に露出する請求項１の電池洗浄装置。
3. 缶型電池を支持している支持手段を、付勢することによって上昇位置に配置する手段を備える請求項２の電池洗浄装置。
4. 洗浄槽に入れられている洗浄液に、缶型電池外面の電解液注入口周囲の所定領域が浸漬するように缶型電池の位置と姿勢を調整する第１工程と、
   洗浄液中に配置された缶型電池の前記所定領域内の所定部位に向けて、洗浄槽内の洗浄液中に配置されている噴射孔から洗浄液を噴射する第２工程と、
   を備え、
   前記第２工程では、バブルを含んだ洗浄液を噴射することを特徴とする電池洗浄方法。