JP5197701B2 - 密閉型二次電池の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、密閉型二次電池の製造装置並びに製造方法に関する。

近年、扁平な矩形箱状の密閉型二次電池が、携帯用電子機器等に広く利用されている。この種の二次電池は、通常、電池容器を、扁平な矩形箱状をなし上端が開口した金属製の容器本体と、この本体の開口を閉塞するように容器本体に溶接される金属製の封口板とから構成する。そして、封口板を容器本体に溶接する前に、容器本体内に電池要素を配置し、その後、封口板を容器本体に溶接して、密閉型の電池容器を形成する。次いで、封口板に形成された注液孔を通して電解液を電池容器内に注入する。そして、電解液を注入し終えると、減圧環境下において注液孔を封止体で封止する。

従来の封止体は、注液孔を塞ぐためのゴム等の弾性体からなる突起部を有しており、この突起部を注液孔に圧入して気密状態とする。その後、封止体の周縁部を封口板にレーザ溶接する。密閉型二次電池は、以上のような手順で製造される。

特開２０００−２６８８１１号公報

このような密閉型二次電池の製造工程では、レーザ溶接後にリークテストを実施する。リークテストは、通常、密閉型二次電池を収納した真空チャンバ内の圧力変化を検出し、その圧力変化に基いて密閉型二次電池の封止状態を検査する。

封止体を封口板にレーザ溶接する際に溶接不良が発生していなければ、このリークテストにおいてエラーとはならない。しかし、従来の封止体は、弾性体からなる突起部を注液孔に圧入して封止している。このため、たとえ溶接不良が発生していたとしても、注液孔が突起部によって完全に塞がって気密状態となっていたならば、リークテストでエラーとはならない。

突起部は、弾性体のため、時間の経過とともに劣化し、長期間が経過すると気密状態を保つことができなくなる。その場合でも、封止体が封口板に密着していれば問題は無いが、溶接不良があった場合にはその不良部分から電解液が漏洩する可能性がある。

このような事情から、リークテストの段階で封止体の溶接不良を容易に発見できる密閉型二次電池の製造技術開発が要望されている。

一実施形態によれば、密閉型二次電池の製造装置は、注液孔を通して電解液が注入された電池容器を内部に配置し密閉するチャンバと、このチャンバの内部を減圧する減圧手段と、注液孔を封止する周縁部が板状の封止体を減圧手段により減圧されたチャンバ内にある電池容器の注液孔上に載置する封止体移載手段と、減圧されたチャンバ内にある電池容器の注液孔上に載置された封止体の周縁部にチャンバの一面に形成されたレーザ透過窓を透過してレーザビームを照射することにより減圧下で封止体を電池容器にレーザ溶接する溶接手段とを備えたものである。

第１の実施形態に係る密閉型二次電池の外観を示す斜視図。 同密閉型二次電池の一部を示す断面図。 第１の実施形態に係る製造装置を正面側から一部を断面にして見たときの要部を模式的に示す構成図。 同製造装置を左側面側から一部を断面にして見たときの要部を模式的に示す構成図。 同製造装置を上面側から一部を断面にして見たときの要部を模式的に示す構成図。 第１の実施形態に係る製造方法の主要な一工程における製造装置の状態を模式的に示す図。 同製造方法の他の工程における製造装置の状態を模式的に示す図。 同製造方法の他の工程における製造装置の状態を模式的に示す図。 同製造方法の他の工程における製造装置の状態を模式的に示す図。 第２の実施形態に係る製造装置を正面側から一部を断面にして見たときの要部を模式的に示す構成図。 同製造装置の要部を模式的に示す斜視図。 電池容器を搬送する搬送路の変形例を示す斜視図。

以下、密閉型二次電池とその製造装置及び製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
始めに、第１の実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。
図１は、第１の実施形態に係る密閉型二次電池１０の外観を示す斜視図、図２は、密閉型二次電池１０の一部を示す断面図である。

図１及び図２に示すように、密閉型二次電池１０は、アルミニウム等の金属で形成された扁平な箱型形状の電池容器１１を備えており、この電池容器１１内に非水電解液１２とともに電極体１３を収容している。電池容器１１は、上端が開口した容器本体１１Ａと、この容器本体１１Ａの開口部を封口する矩形板状の封口板１１Ｂとを有している。封口板１１Ｂは、容器本体１１Ａの開口部端面上に載置されて全周溶接され、容器本体１１Ａの開口部を封止している。これにより、容器本体１１Ａと封口板１１Ｂとが隙間無く一体化して、密閉型の電池容器１１を形成している。

封口板１１Ｂの長手方向両端部には、正極端子１４と負極端子１５がそれぞれ封口板１１Ｂから突出するように設けられている。正極端子１４と負極端子１５は、電極体１３の正極及び負極にそれぞれ接続されている。電極体１３は、例えば、正極板及び負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻状に捲回し、さらに、径方向に圧縮することにより、扁平な矩形状に形成されている。

負極端子１５は、図２に示すように、封口板１１Ｂを貫通して延びている。負極端子１５と封口板１１Ｂとの間には、合成樹脂、ガラス等の絶縁体からなるシール材、例えばガスケット１６が設けられ、負極端子１５と封口板１１Ｂとの間を気密にシールするとともに、電気的に絶縁している。

封口板１１Ｂの中央部には、電池容器１１内へ非水電解液１２を注入するための注液孔１７が貫通して形成されている。注液孔１７は、例えば円形に形成されている。封口板１１Ｂには、注液孔１７の周囲に沿って環状の段部１８が形成されている。段部１８は、プレス加工等により形成される。

注液孔１７は、封口板１１Ｂに固定された封止体１９によって封止されている。封止体１９は、例えばアルミニウム等により円板状に形成され、封口板１１Ｂの段部１８の深さと略等しい厚みを有している。封止体１９は、その周縁部が段部１８に嵌合し、さらにレーザ溶接によって封口板１１Ｂに溶接されている。これにより、電池容器１１の注液孔１７は、封止体１９によって気密に封止されている。

次に、上記の如く構成された密閉型二次電池１０の製造装置２０について、図３〜図５を用いて説明する。
図３は、製造装置２０を正面側から一部を断面にして見たときの要部を模式的に示す構成図、図４は、製造装置２０を左側面側から一部を断面にして見たときの要部を模式的に示す構成図、図５は、製造装置２０を上面側から一部を断面にして見たときの要部を模式的に示す構成図である。

図３，図４，図５に示すように、製造装置２０は、本体ケース２１の内部に、レーザ室２２を収容する。レーザ室２２は、室内が真空ポンプ２３に連通されたチャンバ２４と、レーザ溶接手段としてのレーザ照射器２５とを収容する。真空ポンプ２３は、チャンバ２４の内部を減圧する減圧手段として機能する。

なお、図示しないが、本体ケース２１内の環境は、例えば露点−６０℃以下のドライエア雰囲気としている。また、レーザ室２２内の環境は、例えば窒素ガスによる不活性ガス雰囲気としている。

チャンバ２４は、天井部に略矩形状の開口部２４ａを形成し、この開口部２４ａをガラスからなるレーザ透過窓２６によって密閉している。レーザ透過窓２６の上方には、レーザ照射器２５が取り付けられており、このレーザ照射器２５から照射されるレーザビームがレーザ透過窓２６を透過してチャンバ２４の内部を走査する。

また、チャンバ２４は、前記天井部の開口部２４ａと略対向する底部に矩形状の開口部２４ｂを形成し、この開口部２４ｂの周縁に横断面がロ字状の筒体２７を固着している。そして、この筒体２７の一方（上側）の開口は前記チャンバ２４の室内に連通し、他方（下側）の開口はレーザ室２２の外側である本体ケース２１内に連通している。

さらに、チャンバ２４は、右側面部に矩形状の２つのツール挿脱口２４ｃ，２４ｄを横並びに並設している。各ツール挿脱口２４ｃ，２４ｄの外壁面下部には、ツール挿脱口２４ｃ，２４ｄの並び方向に対して平行に回転軸部材２８が軸支されており、この回転軸部材２８には、その中心軸の方向に沿って２枚の扉２９ａ，２９ｂが並設されている。各扉２９ａ，２９ｂは、図３の実線で示すように、チャンバ２４の側面に沿って立設した状態のとき、それぞれ対応する各ツール挿脱口２４ａ，２４ｄを密閉する。図３の二点鎖線で示すように、回転軸部材２８の回動により、扉２９ａ，２９ｂが略９０度回転すると、各ツール挿脱口２４ｃ，２４ｄが開口する。各ツール挿脱口２４ｃ，２４ｄが開口すると、後述する封止体供給ツール７０のアーム７１ａ，７１ｂが各ツール挿脱口２４ｃ，２４ｄを通ってチャンバ２４内に進入し、また、脱出する。

製造装置２０は、本体ケース２１を背面側から正面側に貫通して電池の搬送路３０を配置している。搬送路３０は、前記チャンバ２４の底面部より下側でかつ前記筒体２７の直下に位置決めされている。

搬送路３０は、その長手方向に２本の凹状溝３１ａ，３１ｂを平行に形成している。そして、各凹状溝３１ａ，３１ｂの底部に搬送ベルト３２ａ，３２ｂを敷設している。各搬送ベルト３２ａ，３２ｂは、それぞれその搬送面が搬送路３０の上面と略面一である。

また搬送路３０は、各搬送ベルト３２ａ，３２ｂの搬送面両縁部に、搬送方向に対して所定の間隔を空けて一対の容器支持板３３ａ，３３ｂを対向して立設している。各容器支持板３３ａ，３３ｂの搬送方向の長さは、電池容器１１の長手方向の長さに略等しい。各容器支持板３３ａ，３３ｂは、それぞれ対向する支持板との間で電池容器１１をその封口板１１Ｂを上にして立てた状態で、その電池容器１１の長手方向の両側面下部を挟持する。搬送ベルト３２ａ，３２ｂは、各容器支持板３３ａ，３３ｂによってそれぞれ挟持された複数の前記電池容器１１を、図４，図５の矢印Ａに示すように本体ケース２１の背面側から正面側に向けて搬送する。

搬送路３０は、昇降機構３４によりその搬送面に対して鉛直な方向に昇降自在となっている。搬送路３０は、図３，図４に示すように、レーザ室２２から一定長下降した位置を電池容器１１の搬送位置とする。搬送路３０が搬送位置にあるとき、各容器支持板３３ａ，３３ｂによってそれぞれ挟持された各電池容器１１は、その頂部が筒体２７より下側を搬送される。

搬送路３０は、搬送位置から上昇して搬送面が筒体２７の下端部に密着する位置を電池容器１１の加工位置とする。本実施形態では、両搬送ベルト３２ａ，３２ｂで搬送される前後２組の電池容器１１、計４個の電池容器１１を１グループとする。そして、この１グループの電池容器１１が筒体２７の開口内まで搬送されたとき、その前後に隣接する他のグループの電池容器１１がレーザ室２２の直下に位置しないように、グループ間の間隔を設定している。したがって、１グループの電池容器１１が筒体２７の開口内まで搬送されたとき、搬送路３０は加工位置まで上昇可能である。搬送路３０は加工位置まで上昇すると、そのグループの４つの電池容器１１が筒体２７の内部に入り込む。また、筒体２７の下端部の開口を搬送路３０の搬送面が密閉する。

製造装置２０は、チャンバ２４の内部に、ふき取りツール４０と封止体載置ツール５０とを備えている。

ふき取りツール４０は、図４，図５に示すように、搬送路３０に沿ってその電池搬送方向Ａの上流側と下流側に２つを対向するように設けている。上流側のふき取りツール４０ａは、電池搬送方向Ａに対して直交する方向に中心軸が向くように軸支された回転軸部材４１と、この回転軸部材４１の中心軸に対して直交する方向に平行に取り付けられた２本のアーム４２ａ，４２ｂとで構成される。下流側のふき取りツール４０も同様に、電池搬送方向Ａに対して直交する方向に中心軸が向くように軸支された回転軸部材４３と、この回転軸部材４３の中心軸に対して直交する方向に平行に取り付けられた２本のアーム４４ａ，４４ｂとで構成される。各アーム４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂの先端部には、それぞれふき取り用のスポンジ４５が取り付けられている。

上流側のふき取りツール４０ａは、図４の実線で示すように、各アーム４２ａ，４２ｂの先端がチャンバ２４の天井部に向いている位置を待機位置とし、図４の二点鎖線で示すように、回転軸部材４１を中心に電池搬送方向Ａに略９０度回転した位置をふき取り位置とする。これに対し、下流側のふき取りツール４０ｂは、図４の実線で示すように、各アーム４４ａ，４４ｂの先端がチャンバ２４の天井部に向いている位置を待機位置とし、図４の二点鎖線で示すように、回転軸部材４３を中心に電池搬送方向Ａの反対方向に略９０度回転した位置をふき取り位置とする。

ふき取りツール４０の各アーム４２ａ，４２ｂ及び４４ａ，４４ｂは、ふき取り位置にあるとき、それぞれ筒体２７の内部に入り込んだ４つの電池容器１１の封口板１１Ｂに形成されている注液孔１７の孔周辺部をスポンジ４５でふき取る。

封止体載置ツール５０は、図３，図４，図５に示すように、搬送路３０に沿って中心軸が向くように軸支された回転軸部材５１と、この回転軸部材５１の中心軸に対して直交する方向に平行に取り付けられた２本のアーム５２ａ，５２ｂとで構成される。各アーム５２ａ，５２ｂの長手方向中途部には、それぞれ２箇所に封止体吸着部５３を固定している。

封止体載置ツール５０は、図３の実線で示すように、各アーム５２ａ，５２ｂの封止体吸着部５３が、チャンバ２４の天井部を向いている位置を待機位置とし、図３の二点鎖線で示すように、回転軸部材５１を中心に略１８０度回転した位置を載置位置とする。

封止体載置ツール５０の各アーム５２ａ，５２ｂは、待機位置にあるとき、後述する封止体供給ツール７０によって同時に供給される４つの封止体１９を各封止体吸着部５３で吸着する。その後、回転軸部材５１により回転して載置位置に至ると、各封止体吸着部５３で吸着する４つの封止体１９を、それぞれ筒体２７内に入り込んでいる４つの電池容器１１の各注液孔１７の上に載置する。

製造装置２０は、本体ケース２１内にパーツフィーダ６０と封止体供給ツール７０とを設置している。パーツフィーダ６０は、多数の封止体１９を封止体供給ツール７０に供給する。

封止体供給ツール７０は、図３及び図５に示すように、左右一対のアーム７１ａ，７１ｂと、各アーム７１ａ，７１ｂをそれぞれ先端に取り付けた一対のＹ移動ステージ７２ａ，７２ｂと、Ｘ移動ステージ７３と、Ｚ移動シリンダ７４とを備えている。

Ｙ移動ステージ７２ａ，７２ｂは、搬送路３０の電池搬送方向Ａに対して直交する方向に前進及び後退が自在である。Ｘ移動ステージ７３は、Ｙ移動ステージ７２ａ，７２ｂを前記電池搬送方向Ａに対して平行にスライド移動させる。Ｚ移動シリンダ７４は、Ｘ移動ステージ７３及びＹ移動ステージ７２ａ，７２ｂを、上下に昇降させる。

封止体供給ツール７０のアーム７１ａ，７１ｂは、図３に示すように、その下面の長手方向に沿った２箇所に、封止体吸着部７５を固定している。したがって、一対の７１ａ，７１ｂには、計４個の封止体吸着部７５がある。各封止体吸着部７５は、それぞれパーツフィーダ６０から供給される封止体１９を吸着可能である。

各封止体吸着部７５にそれぞれ封止体１９を吸着した一対のアーム７１ａ，７１ｂは、Ｙ移動ステージ７２ａ，７２ｂ、Ｘ移動ステージ７３及びＺ移動シリンダ７４の作用により、ツール挿脱口２４ａ，２４ｄを通ってチャンバ２４内に進入する。そして、チャンバ内の２４内の待機位置にある封止体載置ツール５０の一対のアーム５２ａ，５２ｂとの間で、４つの封止体１９の受け渡しを行う。封止体１９を受け取った封止体載置ツール５０は、前述したように、４つの封止体１９を、それぞれ筒体２７内に入り込んでいる４つの電池容器１１の各注液孔１７の上に載置する。ここに、封止体供給ツール７０と封止体載置ツール５０とは、封止体移載手段を構成する。

なお、図示しないが、チャンバ２４は、ツール挿脱口２４ａ，２４ｄが形成されている面と反対側の側面に開閉自在なハッチを設けており、このハッチを開放することで、チャンバ２４内のメンテナンスを行うことができる。

次に、かかる構成の製造装置２０による密閉型二次電池１０の製造工程について、図６〜図９を用いて説明する。図６〜図９は、図３の構成図を基に、それぞれ製造工程の中の主要な一工程における製造装置２０の状態を模式的に示す。

先ず、容器本体１１Ａと電極体１３、及び電極端子１４，１５が取り付けられた封口板１１Ｂとを用意する。そして、容器本体１１Ａ内に電極体１３等の電池要素を配置した後、封口板１１Ｂを容器本体１１Ａの開口部端面上に載置し、この封口板１１Ｂの全周を溶接して、電池容器１１を形成する。この際、電極体１３を電極端子１４，１５に電気的に接続する。

次に、封口板１１Ｂに形成された注液孔１７を通して、電極体１３が収納された電池容器１１の内部に、非水電解液１２を注入する。注液は、大気圧下において、例えば電解液注液機を用いて行う。電解液注液機は、非水電解液１２を貯留したタンクと、このタンクと連通するノズルと、タンク内を加圧してノズルから非水電解液１２を送出するポンプとを備えている。ノズルは、その先端に、注液孔１７の孔部１７ｃよりも小径の注液口を有しており、注液の際には、ノズルの注液口を注液孔１７に貫通させ、さらに注液口と注液孔１７とを気密に接続する。

この状態で、ポンプを駆動してタンク内の非水電解液１２を加圧し、ノズルから注液孔１７を通して電池容器１１内に非水電解液１２を注入する。非水電解液１２を所定量注入した後、ノズルを注液孔１７から取り外す。

こうして、電池容器１１に電極体１３と非水電解液１２とを収容したならば、この電池容器１１を、搬送ベルト３２ａ，３２ｂに載せ、容器支持板３３ａ，３３ｂによって挟持させる。

容器支持板３３ａ，３３ｂによって挟持された電池容器１１は、両搬送ベルト３２ａ，３２ｂで搬送される前後２組、計４個の電池容器１１が１グループとして、グループ毎に搬送路３０に沿って製造装置２０に搬送される。

製造装置２０は、同一グループの計４個の電池容器１１が筒体２７の開口内まで搬送されると、搬送動作を一時停止させる。次いで、図６に示すように、昇降機構３４を駆動させて、搬送路３０を上昇させる。搬送路３０が加工位置まで上昇すると、製造装置２０は、昇降機構３４の駆動を停止させる。

このとき、チャンバ２４に設けられた筒体２７の中空を通ってチャンバ２４の内部に４つの電池容器１１が入り込む。また、筒体２７の下端部の開口が搬送路３０の搬送面によって密閉される。ここに、注液孔１７を通して電解液１２が注入された電池容器１１をチャンバ２４の内部に搬入する工程が実現される。

その一方で、製造装置２０は、回転軸部材２８を回転させ、扉２９ａ，２９ｂを開放する。次いで、製造装置２０は、封止体供給ツール７０のＹ移動ステージ７２ａ，７２ｂ、Ｘ移動ステージ７３及びＺ移動シリンダ７４を制御し、アーム７１ａ，７１ｂをツール挿脱口２４ｃ，２４ｄからチャンバ２４内に進入させる。このとき、各アーム７１ａ，７１ｂの封止体吸着部７５には、パーツフィーダ６０から供給された封止体１９が事前に吸着されている。

製造装置２０は、図６に示すように、チャンバ２４内に進入したアーム７１ａ，７１ｂが、封止体載置ツール５０の一対のアーム５２ａ，５２ｂと対向する位置に達すると、封止体吸着部７５による吸着動作を解除させる。これにより、封止体供給ツール７０によって移送された４つの封止体１９は、封止体載置ツール５０のアーム５２ａ，５２ｂに設けられた封止体吸着部５３に受け渡され、吸着される。

その後、製造装置２０は、封止体供給ツール７０を逆転制御し、図７に示すように、アーム７１ａ，７１ｂをツール挿脱口２４ｃ，２４ｄからチャンバ２４外に脱出させる。アーム７１ａ，７１ｂがチャンバ２４外に脱出すると、製造装置２０は、回転軸部材２８を逆転させ、扉２９ａ，２９ｂを閉塞する。

かくして、筒体２７の開口が搬送路３０の搬送面によって閉塞されるとともに、ツール挿脱口２４ａ，２４ｄが扉２９ａ，２９ｂによって閉塞されると、チャンバ２４は密閉される。チャンバ２４が密閉されたならば、製造装置２０は、真空ポンプ２３を動作させる。そして、電池容器１１の内部の圧力よりも小さい圧力となるまで、チャンバ４２の内部を減圧する。ここに、電池容器１１が搬入されたチャンバ２４を密閉した後、減圧する工程が実現される。

減圧が行われると、電池容器１１の注液孔１７から電解液１２が溢れることがある。そこで、減圧が終了すると、製造装置２０は、２つのふき取りツール４０ａ，４０ｂの回転軸部材４１，４３を回転させ、アーム４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを待機位置からふき取り位置に回動させる。これにより、各電池容器１１の注液孔１７から溢れ出た電解液が、それぞれスポンジ４５によってふき取られる。ここに、電池容器１１の注液孔周辺をふき取りツール４０でふき取る工程が実現される。

アーム４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂがふき取り位置まで回動してから所定時間が経過すると、製造装置２０は、回転軸部材４１，４３を逆転させ、アーム４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを待機位置に戻す。

次に、製造装置２０は、レーザ照射器２５を駆動し、各電池容器１１の注液孔１７の周辺にレーザビームを走査させる。これにより、ふき取りツール４０ａ，４０ｂではふき取ることができなかった電解液を、レーザにより蒸発させてさらに拭き取る。このときのレーザの出力は、電解液を蒸発させる程度のものである。

次に、製造装置２０は、図８に示すように、封止体載置ツール５０の回転軸部材５１を回転させ、アーム５２ａ，５２ｂを待機位置から載置位置まで回動させる。そうすると、各アーム５２ａ，５２ｂの封止体吸着部５３に吸着されている計４つの封止体１９が、チャンバ２４内に搬入された計４個の電池容器１１の注液孔１７上に載置される。ここに、減圧されたチャンバ２４内にある電池容器１１の注液孔１７上に当該注液孔１７を封止するための封止体１９を封止体載置ツール５０で載置する工程が実現される。

注液孔１７上に載置された封止体１９を各アーム５２ａ，５２ｂで押えつけている状態で、製造装置２０は、レーザ照射器２５を駆動し、レーザビームを走査させる。今回のレーザビームの走査により、各電池容器１１の注液孔１７上にそれぞれ載置された各封止体１９の周縁部の一部が、封口板１１Ｂにレーザ溶接される。すなわち、製造装置２０は、電池容器１１の注液孔１７上に載置された封止体１９を封止体載置ツール５０のアーム５２ａ，５２ｂで抑えた状態で、封止体１９の周縁部の一部を仮溶接する。

仮溶接が終了すると、製造装置２０は、封止体吸着部５３による吸着動作を解除させた後、図９に示すように、回転軸部材５１を逆転させて、各アーム５２ａ，５２ｂを待機位置に戻す。しかる後、レーザ照射器２５を再度駆動し、レーザビームを再度走査させる。今回の走査により、各電池容器１１の注液孔１７上にそれぞれ載置された各封止体１９の周縁部が全周にわたり封口板１１Ｂにレーザ溶接される。すなわち、製造装置２０は、封止体載置ツール５０の各アーム５２ａ，５２ｂを退避させた後、封止体１９の全周にわたって本溶接する。かくして、注液孔１７が封止される。ここに、電池容器１１に載置された封止体１９の周縁部にチャンバ２４の一面に形成されたレーザ透過窓２６を透過してレーザビームを照射することにより封止体１９を電池容器１１にレーザ溶接する工程が実現される。

レーザ溶接が終了すると、製造装置２０は、昇降機構３４を駆動させて、搬送路３０を下降させる。そして、搬送路３０が搬送位置まで下降したならば、製造装置２０は、搬送動作を再開させる。そして、次に隣接するグループの計４個の電池容器１１が筒体２７の開口内まで搬送されると、製造装置２０は、搬送動作を一時停止させて、前記と同様な工程を繰り返す。

このように本実施形態の製造装置２０においては、電解液１２が注入された電池容器１１の注液孔１７に封止体１９を減圧下で載置し、そのまま封止体１９の周縁部をレーザ溶接して、注液孔１７を封止している。したがって、注液孔１７に弾性体からなる突起部を圧入して封止していないので、仮にレーザ溶接が不良であった場合には、レーザ溶接後のリークテストにおいて確実に発見することができる。

また、製造装置２０においては、チャンバ２４内にふき取りツール４０を搭載し、電池容器１１の減圧によって注液孔１７から電解液１２が溢れても、封止体１９を載置する前に注液孔１７の孔周辺部をふき取るようにしている。さらに、ふき取りツール４０ａ，４０ｂで電解液をふき取った後に、レーザの照射によってふき取れなかった電解液を蒸発させるようにしている。したがって、注液孔１７から溢れ出た電解液１２によって溶接不良が発生するのを未然に防ぐことができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態における製造装置２０のレーザ透過窓２６近傍の構成を改良したものである。
図１０は、第２の実施形態の製造装置２００を正面側から一部を断面にして見たときの要部を模式的に示す構成図であり、図３と共通する部分には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。

製造装置２００は、チャンバ２４の天井部に形成された開口部２４ａを密閉するレーザ透過窓２６の内側に、このレーザ透過窓２６と略同一サイズの平板からなる保護板８１を固定している。保護板８１には、図１２に示すように、４つの孔８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄが穿設されている。これらの孔８２ａ〜８２ｄは、いずれもレーザ照射器２５から照射され、レーザ透過窓２６を透過したレーザビームが通過する。そして、これらの孔８２ａ〜８２ｄを通過したレーザビームは、チャンバ２４内の加工位置に位置決めされた４つの電池容器１１の各注液孔１７上にそれぞれ載置されている封止体１９の周縁部をレーザ溶接する。

また、製造装置２００は、開口部２４ａを挟んで固定されたレーザ透過窓２６と保護板８１との間の空隙と、レーザ室２２の内部空間とを連通するための通路８３を、チャンバ２４に形成している。そして、この通路８３を通して、レーザ室２２内の不活性ガスである窒素ガスを、レーザ透過窓２６と保護板８１との間の空隙に供給するようにしている。

製造装置２００のその他の構成は、第１の実施形態の製造装置２０と同一である。また、この製造装置２００により密閉型二次電池１０の製造方法も、第１の実施形態と同一である。

第１の実施形態の製造装置２０において、チャンバ２４内の加工位置に位置決めされた封止体１９の周縁部を溶接するために、レーザ照射器２５からレーザビームを照射すると、チャンバ２４内が減圧下であるため、金属蒸気の発生が顕著となり、レーザ透過窓２６が曇ってレーザ透過率が低下する懸念がある。レーザ透過率が低下すると、溶接不良の原因となる。

これに対して、第２の実施形態の製造装置２００は、レーザ照射器２５からレーザビームを照射する際には、レーザ透過窓２６と保護板８１との間の空隙に、通路８３を通して窒素ガスを供給する。そうすると、レーザ透過窓２６と保護板８１との間の空隙がチャンバ２４内の雰囲気に対して相対的に陽圧化するため、各孔８２ａ〜８２ｄからチャンバ２４の内部に窒素ガスが吹き出す。これにより、レーザ溶接により金属蒸気が発生しても、この蒸気はレーザ透過窓２６に達しないので、レーザ透過窓２６が曇るのを防ぐことができる。その結果、レーザ透過率の低下に起因する溶接不良の発生を極力低減することができる。

以下、前記実施形態の変形例について説明する。
例えば、前記実施形態では、搬送路３０全体が昇降機構３３により昇降するものとして説明をしたが、この搬送路３０を、１グループの計４個の電池容器１１を挟持している区画毎に分割可能とし、１グループの電池容器１１が筒体３８の開口内まで搬送されたとき、そのグループの電池容器１１を挟持している区画のみを昇降機構３３で昇降させるようにしてもよい。こうすることにより、１グループの電池容器１１のその前後に隣接する他のグループの電池容器１１との間隔を詰めることができる。

また、前記実施形態では、搬送路３０の凹状溝３１ａ，３１ｂに搬送ベルト３２ａ，３２ｂを敷設して、電池容器１１を搬送したが、電池容器１１の搬送手段は、これに限定されるものではない。

搬送手段の変形例を、図１２の斜視図を用いて説明する。図１２の例では、搬送路３０の凹状溝３１ａ，３１ｂに、搬送ベルトは敷設されていない。その代わりに、搬送路３０の長手方向と同一方向に中心軸が向くように軸支された回転軸部材９１と、この回転軸部材９１の軸方向に一定の間隔を空けて末端が固定された複数のアーム部材９２と、前記回転軸部材９１と各アーム部材９２とを、前記回転軸部材９１の軸方向に所定の距離だけ前進及び後退させるアクチュエータ９３とを備える。各アーム部材９２の先端には、凹状溝３１ａ，３１ｂにそれぞれその封口板１１Ｂを上にして立てた状態で装着された２つの電池容器１１を押圧するための一対の突起９４ａ，９４ｂが取り付けられている。

各アーム部材９２は、回転軸部材９１の正転または逆転に伴って図中矢印ＢまたはＣ方向に旋回する。また、アクチュエータ９３の作用により、回転軸部材９１とともに、図中矢印Ａ方向またはその逆方向に前進または後退する。

かかる構成において、搬送路３０の凹状溝３１ａ，３１ｂに装着された電池容器１１を、図中矢印Ａ方向に搬送する場合、先ず、回転軸部材９１が正転する。これにより、各アーム部材９２が図中矢印Ｂ方向に旋回し、その先端が、搬送路３０の長手方向に一対となって整列されている電池容器１１の間に入り込む。

次に、アクチュエータ９３が正方向に作動する。これにより、各アーム部材９２が図中矢印Ａ方向に前進する。その結果、突起９４ａ，９４ｂの先端が、凹状溝３１ａ，３１ｂに装着された各電池容器１１に当接し、各電池容器１１を押圧して、各電池容器１１を搬送路３０に沿って図中矢印Ａ方向に送り出す。

各電池容器１１が一定量送り出されると、アクチュエータ９３が一旦停止する。そして、回転軸部材９１が逆転する。これにより、各アーム部材９２が図中矢印Ｃ方向に旋回し、その先端の突起９４ａ，９４ｂが、電池容器１１の間から外れる。

次に、アクチュエータが逆方向に作動する。これにより、各アーム部材９２が図中矢印Ａ方向とは逆方向に後退する。そして、各アーム部材９２が前進した距離と同じ距離だけ各アーム部材９３が後退したならば、アクチュエータ９３が停止する。

以後、再び、回転軸部材９１が正転する。そして、前記と同様な制御を繰り返す。その結果、各電池容器１１は、毎回同じ距離だけ前進する。したがって、搬送路３０上における各電池容器１１の位置は自明である。すなわち、図１２に示す構成であれば、各電池容器１１の搬送と同時に各電池容器１１の位置決めを確実に行うことができる。その結果、４つの電池容器をチャンバ２４内に位置決めするときや、その後の工程での電池容器１１の位置決めを容易に行うことができる利点がある。

また、前記実施形態では、計４個の電池容器１１を１グループとし、同時に各電池容器１１にそれぞれ載置された封止体１９をレーザ溶接する場合を説明したが、同時にレーザ溶接を行うグループの数量は４つに限定されるものではない。２つ、３つ、あるいは５つ以上あってもよい。また、１つずつ順番にレーザ溶接するものも、本発明に含まれる。

また、封止体１９は、円板状に限定されるものではなく、その周縁部を封口板１１Ｂにレーザ溶接することによって注液孔１７を封止できるものであれば形状は問わない。

また、天井部の開口部２４ａは、矩形状に限定されるものではない。要は、レーザ照射器２５から照射されるレーザビームが透過して、電池容器１１に載置された封止体１９の周縁部をレーザ溶接できる形状であればよい。

この他、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。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］
注液孔を通して電解液が注入された電池容器を内部に配置し密閉するチャンバと、
このチャンバの内部を減圧する減圧手段と、
前記注液孔を封止するための封止体を前記減圧手段により減圧された前記チャンバ内にある前記電池容器の注液孔上に載置する封止体移載手段と、
前記電池容器に載置された前記封止体の周縁部に前記チャンバの一面に形成されたレーザ透過窓を透過してレーザビームを照射することにより前記封止体を前記電池容器にレーザ溶接する溶接手段と、
を具備したことを特徴とする密閉型二次電池の製造装置。
［付記２］
前記封止体移載手段は、前記チャンバの外部から内部に前記封止体を供給する封止体供給ツールと、この封止体供給ツールによりチャンバ内に供給された封止体を受け取り、前記電池容器の注液孔上に載置する封止体載置ツールと、を備えたことを特徴とする付記１記載の密閉型二次電池の製造装置。
［付記３］
前記チャンバは、前記レーザ透過窓の内側に、前記レーザビームが通過する部分に貫通孔を穿設した保護板を設けて二重構造とし、前記レーザ透過窓と保護板との間隙に不活性ガスを供給することを特徴とする付記１記載の密閉型二次電池の製造装置。
［付記４］
注液孔を通して電解液が注入された電池容器をチャンバの内部に搬入する工程と、
前記電池容器が搬入された前記チャンバを密閉した後、減圧する工程と、
減圧された前記チャンバ内にある前記電池容器の注液孔上に当該注液孔を封止するための封止体を封止体載置ツールで載置する工程と、
前記電池容器に載置された前記封止体の周縁部に前記チャンバの一面に形成されたレーザ透過窓を透過してレーザビームを照射することにより前記封止体を前記電池容器にレーザ溶接する工程と、
を備えたことを特徴とする密閉型二次電池の製造方法。
［付記５］
減圧された前記チャンバ内にある前記電池容器の注液孔上に前記封止体を載置する前に、前記電池容器の注液孔周辺に付着した電解液をふき取る工程、をさらに備えたことを特徴とする付記４記載の密閉型二次電池の製造方法。
［付記６］
開口部を有し、電極体及び電解液を収容する容器本体と、
前記容器本体の開口部を封口する封口板と、
前記封口板を貫通して形成され、前記容器本体内に電解液を注入するための注液孔と、
内部が減圧された状態にある前記容器本体の前記注液孔の孔周囲部に載置され、周縁部を前記封口板に溶接されて前記注液孔を封止する封止体と、
を具備したことを特徴とする密閉型二次電池。

１０…密閉型二次電池、１１…電池容器、１２…非水電解液、１７…注液孔、１９…封止体、２０…製造装置、２１…本体ケース、２２…レーザ室、２３…真空ポンプ、２４…チャンバ、２５…レーザ照射器、２６…レーザ透過窓、３０…搬送路、３４…昇降機構、４０…ふき取りツール、５０…封止体載置ツール、６０…パーツフィーダ、７０…封止体供給ツール、８１…保護板、８３…通路、９２…アーム部材。

Claims (6)

1. 注液孔を通して電解液が注入された電池容器を内部に配置し密閉するチャンバと、
   このチャンバの内部を減圧する減圧手段と、
   前記注液孔を封止する周縁部が板状の封止体を前記減圧手段により減圧された前記チャンバ内にある前記電池容器の注液孔上に載置する封止体移載手段と、
   減圧された前記チャンバ内にある前記電池容器の前記注液孔上に載置された前記封止体の周縁部に前記チャンバの一面に形成されたレーザ透過窓を透過してレーザビームを照射することにより減圧下で前記封止体を前記電池容器にレーザ溶接する溶接手段と、
   を具備したことを特徴とする密閉型二次電池の製造装置。
2. 前記封止体移載手段は、前記チャンバの外部から内部に前記封止体を供給する封止体供給ツールと、この封止体供給ツールによりチャンバ内に供給された封止体を受け取り、前記電池容器の注液孔上に載置する封止体載置ツールと、を備えたことを特徴とする請求項１記載の密閉型二次電池の製造装置。
3. 前記チャンバは、前記レーザ透過窓の内側に、前記レーザビームが通過する部分に貫通孔を穿設した保護板を設けて二重構造とし、前記レーザ透過窓と保護板との間隙に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１記載の密閉型二次電池の製造装置。
4. 注液孔を通して電解液が注入された電池容器をチャンバの内部に搬入する工程と、
   前記電池容器が搬入された前記チャンバを密閉した後、減圧する工程と、
   減圧された前記チャンバ内にある前記電池容器の注液孔上に当該注液孔を封止する周縁部が板状の封止体を封止体載置ツールで載置する工程と、
   減圧された前記チャンバ内にある前記電池容器の前記注液孔上に載置された前記封止体の周縁部に前記チャンバの一面に形成されたレーザ透過窓を透過してレーザビームを照射することにより減圧下で前記封止体を前記電池容器にレーザ溶接する工程と、
   を備えたことを特徴とする密閉型二次電池の製造方法。
5. 減圧された前記チャンバ内にある前記電池容器の注液孔上に前記封止体を載置する前に、前記電池容器の注液孔周辺に付着した電解液をふき取る工程、をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の密閉型二次電池の製造方法。
6. 前記電池容器は、上端が開口した容器本体と、前記開口を封口する封口板とから構成され、
   前記注液孔は、前記封口板を貫通して形成され、
   前記封止体は、前記封止体移載手段により前記注液孔上に載置されると、前記封口板の前記注液孔の周囲に沿って形成された環状の段部に嵌合することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１に記載の密閉型二次電池の製造装置。

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