JP5706172B2

JP5706172B2 - 二次電池の製造装置

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Publication number: JP5706172B2
Application number: JP2011012666A
Authority: JP
Inventors: 義高川田; 豊田　夏樹; 夏樹豊田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: JP2012155933A

Description

本発明の実施形態は、二次電池の製造装置及び二次電池の製造方法に関する。

近年、リチウムイオン電池に代表される二次電池では、車載用途を中心に各種用途が広がり、生産は拡大の一途をたどっている。二次電池を製造する際、金属ケース内に電池の構成部品を封入して製造する方法が採用される場合が多い。また、二次電池のスペース効率向上のため、従来の丸型ケースよりも、角型の電池ケースが採用されることが多くなってきている。丸型及び角型のどちらの電池ケースの場合においても、構造体を効率よく製造することができるレーザ溶接はリチウムイオン電池製造に多く用いられるようになってきている。

リチウムイオン電池の製造工程において、レーザ溶接がよく用いられる工程は以下の三工程である。
１．アルミ缶本体とキャップ体とを接続するキャップシーム溶接
２．電解液を注液する注液口を塞ぐための封止溶接
３．複数のセルを電気的に並列または直列に接続するための部品溶接

特許第３５８５２１３号公報

しかしながら、前述の工程のうち２の封止溶接工程は、減圧環境下で注液口周辺をレーザ溶接しなくてはならないため、技術的難度が高いことで知られている。レーザ溶接部は大気中の酸素によって酸化されやすいため、良好な溶接継ぎ手を得るためには、酸素を排除した環境が必要である。

通常、封口蓋などのパーツや電池ケースを減圧チャンバ内に供給するため、減圧チャンバの一部を大気開放する構造の製造装置が多く存在する。一度、大気開放された減圧チャンバ内には酸素が残留するため、良好な溶接継ぎ手を得るためには、例えば、不活性ガスを減圧チャンバ内に大気圧まで導入した後にその減圧チャンバ内を減圧に引くことを繰り返す、いわゆる“サイクルパージ”と呼ばれる手法で酸素を排除する方法が用いられる。ところが、この方法は酸素を排除するために長い時間が必要となるため、生産性が低くなってしまう。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、高品質及び高信頼性の二次電池を効率良く生産することができる二次電池の製造装置及び二次電池の製造方法を提供することである。

本発明の実施形態に係る二次電池の製造装置は、減圧チャンバと、その減圧チャンバを排気する排気部と、減圧チャンバ内に、電解液を注液するための注液口を有する二次電池を供給する電池供給部と、減圧チャンバ内の二次電池上に、注液口を塞ぐ封口蓋を載置する蓋載置部と、減圧チャンバ内の二次電池上の封口蓋にレーザ光を照射するレーザ照射部と、レーザ光の照射位置に向けて不活性ガスを吹き付けるガス吹付部と、ガス吹付部に不活性ガスを供給するガス供給部とを備え、ガス吹付部によりレーザ光の照射位置に不活性ガスを供給しながら、排気部により減圧チャンバを減圧する二次電池の製造装置であって、注液口は、二次電池の一面に形成されており、減圧チャンバ内の二次電池の前記一面における注液口を含む所定領域を露出させつつ二次電池の前記一面に当接してその一面を覆うスプラッシュガードをさらに備え、蓋載置部は、前記一面がスプラッシュガードにより覆われた二次電池の所定領域上に封口蓋を載置する。

本発明の実施形態に係る二次電池の製造方法は、電解液を注液するための注液口を有する二次電池が設けられた減圧チャンバ内を減圧し、減圧した減圧チャンバ内の二次電池上に、注液口を塞ぐ封口蓋を載置し、載置した封口蓋に向けて不活性ガスを吹き付けながらレーザ光を照射し、二次電池に封口蓋を溶接する。

本発明の実施の一形態に係る二次電池の製造装置の概略構成を示す縦断側面図である。図１に示す二次電池の製造装置の概略構成を示す縦断正面図である。本発明の実施の一形態に係る二次電池の概略構成を示す外観斜視図である。図１に示す二次電池の製造装置が行う製造工程の流れを示すフローチャートである。図４に示す製造工程中の本溶接を説明するための説明図である。

本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る二次電池の製造装置１は、減圧チャンバ２と、その減圧チャンバ２内を排気する排気ポンプなどの排気部３と、減圧チャンバ２内に二次電池２１を供給する電池供給部４と、二次電池２１の上面に封口蓋２１ａを載置する蓋載置部５と、その蓋載置部５に封口蓋２１ａを供給する蓋供給装置６と、二次電池２１の上面に残留した電解液を除去する複数の液除去部７（図２参照）と、レーザ光を集光して照射するレーザ照射部８と、レーザ光のパワーを測定するパワー測定部９と、レーザ光の照射位置に向けて不活性ガスを吹き付けるガス吹付部１０と、そのガス吹付部１０に不活性ガスを供給するガス供給部１１と、各部を制御する制御装置１２とを備えている。

ここで、まず、前述の製造装置１に電池供給部４により供給される二次電池２１について説明する。

図３に示すように、二次電池２１は、電極体２２と、その電極体２２を電解液と共に収容する容器２３と、一対の正極端子２４及び負極端子２５とを備えている。この二次電池２１としては、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池が挙げられる。

電極体２２は発電要素である正極シート及び負極シートがセパレータを介してスパイラス状に巻かれて形成されており、容器２３内に電解液と共に収納されている。

容器２３は扁平な直方体形状の外装容器であり、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属により形成されている。この容器２３は、上端（図３中）が開口する一端開口の容器本体２３ａと、その容器本体２３ａの開口を塞ぐ矩形板状の蓋体２３ｂとを有しており、その蓋体２３ｂが容器本体２３ａに溶接されて液密に形成されている。

正極端子２４は蓋体２３ｂの長手方向の一端部に設けられており、負極端子２５がその他端部に設けられている。これらの正極端子２４及び負極端子２５は電極体２２の正極及び負極にそれぞれ接続されており、蓋体２３ｂの上面から突出している。また、どちらか一方の端子、例えば正極端子２４は蓋体２３ｂに電気的に接続されて容器２３と同電位になっている。負極端子２５は蓋体２３ｂを貫通して延伸しており、その負極端子２５と蓋
体２３ｂとの間には、合成樹脂やガラスなどの絶縁体からなるシール材、例えばガスケット（図示せず）が設けられている。このシール材は、負極端子２５と容器２３との間を気密にシールすると共に電気的に絶縁している。

蓋体２３ｂの中央部には、例えば矩形状の安全弁２６が設けられている。この安全弁２６は蓋体２３ｂの一部を約半分程度の厚さに薄くして形成されており、その薄い部分の上面中央部には刻印が形成されている。安全弁２６は、二次電池２１の異常などにより容器２３内にガスが発生して容器２３の内圧が所定値以上に上昇した場合、開状態となって容器２３内のガスを放出し、容器２３の内圧を下げて二次電池２１の破裂などの不具合を防止する。

また、蓋体２３ｂには、容器２３内に電解液を注液するための注液口２７が形成されている。この注液口２７は貫通孔であり、例えば円形状に形成されている。電解液は注液口２７から容器２３内に注入される。

この蓋体２３ｂ上には、注液口２７を塞ぐ封口蓋２１ａが載置され、その後、レーザ溶接により固着される。この封口蓋２１ａは、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属により形成されている。また、封口蓋２１ａは例えば円形状に形成されており、その半径が注液口２７の半径より大きくされ蓋体２３ｂに溶接可能に形成されている。

この封口蓋２１ａが無い状態の二次電池２１が前述の製造装置１に供給され、その製造装置１により封口蓋２１ａが二次電池２１の蓋体２３ｂ上に注液口２７を塞ぐように載置され、その後、レーザ溶接により二次電池２１の蓋体２３ｂに溶接される。

次いで、前述の製造装置１が備える各部について詳しく説明する。

図１及び図２に戻り、減圧チャンバ２は、例えば箱形状に形成されており、レーザ照射部８から出射されたレーザ光が通過する透光性を有する窓（ウインドウ）２ａと、正面側のメインハッチを形成する正面ドア２ｂと、背面側のハッチを形成する背面ドア２ｃと、チャンバ内で四つ一組の二次電池２１の上面位置を決める位置決め板２ｄとを具備している。

窓２ａは、減圧チャンバ２の上面に設けられ、その天井壁の一部として機能する。この窓２ａは、例えば、樹脂やガラスなどの透光性材料により、レーザ照射部８が減圧チャンバ２内の各二次電池２１上の封口蓋２１ａに対してレーザ光を照射可能に形成されている。

正面ドア２ｂは、例えば矩形状に形成されており、その下端部に長手方向に延びる回転軸２ｂ１を有しており、その回転軸２ｂ１を回転中心として開閉可能に形成されている。また、正面ドア２ｂはＯリングなどの密封部材Ｍ１により閉状態で減圧チャンバ２内を気密にするように形成されている。この正面ドア２ｂは減圧チャンバ２内のメンテナンス（例えば整備や保守、清掃など）を行う際に開状態にされる。

背面ドア２ｃも、例えば矩形状に形成されており、その下端部に長手方向に延びる回転軸２ｃ１を有しており、その回転軸２ｃ１を回転中心として開閉可能に形成されている。また、背面ドア２ｃはＯリングなどの密封部材Ｍ２により閉状態で減圧チャンバ２内を気密にするように形成されている。この背面ドア２ｃは、蓋載置部５と蓋供給装置６との封口蓋２１ａの受け渡しを行う際に開状態にされる。

位置決め板２ｄは、四個の二次電池２１の各注液口２７を露出させつつ減圧チャンバ２
内でそれらの上面位置を決め、各二次電池２１をレーザ光が照射される被照射位置に位置付ける。このとき、各二次電池２１の上面は位置決め板２ｄの下面に当接している。なお、位置決め板２ｄは、減圧時などに電解液の飛散を防止するスプラッシュガードとしても機能する。

排気部３は、減圧チャンバ２内にチューブやパイプなどの排気経路３ａを介して接続されており、その減圧チャンバ２内を排気して減圧する。この排気部３は電気的に制御装置１２に接続されており、その駆動が制御装置１２により制御される。

電池供給部４は、四個の二次電池２１を一組として減圧チャンバ２の真下を通過するように一方向に搬送する搬送部４ａと、減圧チャンバ２の真下に位置した一組の二次電池２１を上下方向に昇降させる昇降部４ｂとを備えている。この電池供給部４は電気的に制御装置１２に接続されており、その駆動が制御装置１２により制御される。搬送部４ａとしては、例えば、送りねじ式の移動装置やリニアモータ式の移動装置などが用いられる。また、昇降部４ｂとしては、例えば、テーブルリフト（シザーリフト）などが用いられる。

ここで、四個の二次電池２１はケース４ｃにより一組にされている。各二次電池２１は二個ずつ二列に互いにケース４ｃのリブを介して平行に並んでいる。また、ケース４ｃ内には、減圧チャンバ２内の位置決め板２ｄに二次電池２１を押し付けるための押圧部材４ｃ１及び付勢部材４ｃ２が一組の二次電池２１の個数分だけ設けられている。付勢部材４ｃ２としては、例えば、コイルスプリングや板バネなどの各種バネが用いられる。また、ケース４ｃは、昇降部４ｂにより一組の二次電池２１と共に減圧チャンバ２に向かって上昇し、各二次電池２１の上面が位置決め板２ｄに当接した被照射位置で、Ｏリングなどの密封部材Ｍ３により減圧チャンバ２内を気密とするように形成されている。

蓋載置部５は、四個の封口蓋２１ａをエアー吸着機構（図示せず）により吸着する載置アームであり、その一端部に回転軸５ａを有しており、その回転軸５ａを回転中心として回動可能に減圧チャンバ２内に設けられている。なお、載置アームを回動させるための駆動源は電気的に制御装置１２に接続されており、その駆動が制御装置１２により制御される。この蓋載置部５は、蓋供給装置６から四個の封口蓋２１ａを受け取る受け取り位置と、受け取った四個の封口蓋２１ａを四個の二次電池２１の上面に一度に載置する載置位置とに回動する。

蓋供給装置６は、複数の封口蓋２１ａを整列させるパーツフィーダ６ａと、そのパーツフィーダ６ａから四個の封口蓋２１ａをピックアップして蓋載置部５に受け渡す受け渡しアーム６ｂとを備えている。この蓋供給装置６は電気的に制御装置１２に接続されており、その駆動が制御装置１２により制御される。

パーツフィーダ６ａは受け渡しアーム６ｂにより四個の封口蓋２１ａをピックアップ可能に複数の封口蓋２１ａを整列させる。また、受け渡しアーム６ｂは上下及び水平移動可能に形成されており、パーツフィーダ６ａから四個の封口蓋２１ａをピックアップするピックアップ位置と、蓋載置部５に四個の封口蓋２１ａを受け渡す受け渡し位置とに移動する。

液除去部７は、電解液を吸収可能な吸収体７ａと、その吸収体７ａを保持する保持アーム７ｂとを備えている（図２参照）。この液除去部７は例えば一組の二次電池２１の個数分だけ減圧チャンバ２内に設けられている。

吸収体７ａは、減圧チャンバ２内の位置決め板２ｄの貫通孔の大きさに合わせて、二次電池２１の蓋体２３ｂの表面における注液口２７を含む所定領域に接触可能なサイズに形
成されている。吸収体７ａとしては、例えば、スポンジなどの多孔質部材が用いられる。なお、位置決め板２ｄの貫通孔は注液口２７及び封口蓋２１ａより大きく形成されている。

保持アーム７ｂは、一端部に吸収体７ａを保持しており、さらに、他端部に回転軸７ｂ１を有しており、その回転軸７ｂ１を回転中心として回動可能に設けられている。この保持アーム７ｂは、二次電池２１上の注液口２７の周囲に吸収体７ａを押し付けて電解液を拭き取る拭き取り位置と、レーザ照射部８による二次電池２１に対するレーザ照射を妨げない退避位置とに回動する。

また、保持アーム７ｂは、その内部に液吸引経路７ｂ２を有しており、吸引ポンプなどによる吸引力により吸収体７ａに吸収された電解液を液吸引経路７ｂ２に流して回収する。液吸引経路７ｂ２は液回収部（図示せず）に接続されており、電解液は液回収部に溜められる。なお、保持アーム７ｂを回動させるための駆動源や吸引ポンプは電気的に制御装置１２に接続されており、その駆動が制御装置１２により制御される。

レーザ照射部８は、減圧チャンバ２の窓２ａに対向させてその上方に設けられており、減圧チャンバ２内の各二次電池２１上の封口蓋２１ａに対してレーザ光を照射可能に構成されている。このレーザ照射部８は、本溶接時、封口蓋２１ａの表面上に金属が溶ける出力のレーザ光を集光し、円環状に走査して照射する。これにより、レーザ光が注液口２７の外縁に沿う円環状に照射され、封口蓋２１ａは二次電池２１の容器２３の蓋体２３ｂに溶接される。

ここで、レーザ光を走査する走査方式としては、ガルバノスキャナなどのスキャナを用いて走査する方法を用いることが、高速にレーザ光を走査することができるため望ましい。ただし、二次電池２１のワーク本体を回転させる方法や、光学系をロボットなどの移動機構を用いて移動させる方法を用いても良い。

パワー測定部９は、レーザ照射部８から出射されたレーザ光のパワーを測定する測定部であり、レーザ光のパワーを測定する測定位置とケース４ｃの昇降移動を妨げない退避位置とに移動可能に形成されている。このパワー測定部９は電気的に制御装置１２に接続されており、測定位置で測定したレーザ光の強さを制御装置１２に送信する。なお、パワー測定部９を測定位置及び退避位置に移動させる移動装置（図示せず）も電気的に制御装置１２に接続されており、その駆動が制御装置１２により制御される。移動装置としては、例えば、送りねじ式の移動装置やリニアモータ式の移動装置などが用いられる。

ガス吹付部１０は、レーザ光の照射位置に向けて不活性ガスを吹き付けるノズルヘッドであり、レーザ照射部８による各二次電池２１に対するレーザ照射を妨げないように位置付けられ、レーザ光の照射位置に向けて不活性ガスを吹き付け可能に減圧チャンバ２内に設けられている。

ガス供給部１１は、その内部に不活性ガスを収容するタンクであり、ガス吹付部１０にチューブやパイプなどの供給経路１１ａを介して接続されており、その供給経路１１ａを介して、収容している不活性ガスをガス吹付部１０に供給する。供給経路１１ａの途中には、電磁弁などの調整弁１１ｂが設けられている。この調整弁１１ｂは電気的に制御装置１２に接続されており、その駆動が制御装置１２により制御される。これにより、不活性ガスの吹付量（供給量）を調整することが可能である。不活性ガスとしては、例えば、Ｎ_２ガス（窒素ガス）が用いられるが、その他にも、アルゴンガスやヘリウムガス、あるいは、それら窒素ガスやアルゴンガス、ヘリウムガスなどの混合ガスが用いられても良い。

制御装置１２は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、各種情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部と（いずれも図示せず）を備えている。各種情報としては、レーザ光の照射パターンや出力などの照射情報などがあり、その情報はあらかじめ記憶部に記憶されている。記憶部としては、メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが用いられる。この制御装置１２は、目標の低酸素濃度の減圧環境下で、レーザ溶接により二次電池２１の蓋体２３ｂに封口蓋２１ａを固着するように各部を制御する。

次に、前述の製造装置１が行う製造工程（製造方法）について説明する。なお、製造装置１の制御装置１２が各種プログラム及び各種情報に基づいて製造処理を実行する。

図４に示すように、まず、制御装置１２は、電解液が注液された注液済みの二次電池２１を電池供給部４により減圧チャンバ２内の被照射位置に供給する（ステップＳ１）。電池供給部４は、搬送部４ａにより四個の二次電池２１を一組とするケース４ｃを減圧チャンバ２の真下まで搬送し、減圧チャンバ２の真下に位置したケース４ｃを昇降部４ｂにより上昇させ、そのケース４ｃ内の四個の二次電池２１の各々の蓋体２３ｂの表面を減圧チャンバ２の位置決め板２ｄに当接させ、レーザ光が照射される被照射位置まで移動させる。

次いで、排気部３により減圧チャンバ２内を排気して減圧する（ステップＳ２）。これにより、減圧チャンバ２内の密閉空間の雰囲気は、例えば、２０ｋＰａに減圧される。なお、排気部３は減圧チャンバ２内が絶対圧力で１ｋＰａから５０ｋＰａの間の減圧環境下になるように制御される。

減圧後、各液除去部７により各二次電池２１の注液口２７周辺の電解液を除去する（ステップＳ３）。各液除去部７は、保持アーム７ｂを退避位置から拭き取り位置まで回動させ、二次電池２１上の注液口２７の周囲に吸収体７ａを押し付けて電解液を拭き取る。このとき、注液口２７の周囲に付着した電解液は吸収体７ａにより吸収されて除去される。特に、その付着した電解液は液吸引経路７ｂ２を介する吸引力により確実に吸収体７ａに吸収される。

ここで、注液口２７の周囲に電解液が付着したままの状態で二次電池２１に封口蓋２１ａをレーザ溶接すると、電解液中に含まれる電解質または溶媒の影響により穴あきなどの溶接欠陥が生じてしまう。なお、電解液で注液口２７付近を汚染させることなく電解液の注液を行うことは非常に困難であり、どんなに注意を払って注液しても、必ずというほど、極微量の電解液が注液口２７近傍に付着してしまう。このため、前述の電解液除去工程が必要となる。

なお、前述の吸収体７ａによる拭き取り以外にも、レーザ照射部８により注液口２７の周囲に、電解液を除去可能な出力のレーザ光を照射するようにしても良い。例えば、金属が溶融する出力のレーザ光を照射した場合には、レーザ光により金属が溶融するときの熱によって、注液口２７の周囲に付着した電解液を蒸発させて除去することができる。

ステップＳ３の電解液の除去後、蓋載置部５により、各二次電池２１の蓋体２３ｂ上に、各々の注液口２７を塞ぐように四個の封口蓋２１ａを載置し（ステップＳ４）、その載置状態で、レーザ照射部８を用いて各封口蓋２１ａの外縁上の二箇所（平面視上下二点）にレーザ光を照射し、各蓋体２３ｂに各々の封口蓋２１ａを仮溶接する（ステップＳ５）。これにより、封口蓋２１ａは二箇所で蓋体２３ｂに溶接される。

なお、蓋載置部５には、減圧開始前に四個の封口蓋２１ａが蓋供給装置６から供給されている。すなわち、蓋供給装置６の受け渡しアーム６ｂは、ピックアップ位置でパーツフ
ィーダ６ａから四個の封口蓋２１ａをピックアップし、減圧チャンバ２の背面ドア２ｃが開けられた状態で受け渡し位置まで回動し、受け取り位置にいる蓋載置部５に四個の封口蓋２１ａを受け渡す。その後、蓋載置部５は、受け取り位置から載置位置まで回動し、受け取った四個の封口蓋２１ａを四個の二次電池２１の上面に一度に載置する。

ステップＳ５の二箇所の仮溶接後、蓋載置部５を退避させ（ステップＳ６）、レーザ照射部８を用いて各封口蓋２１ａの外縁上の二箇所（平面視左右二点）にレーザ光を照射し、各蓋体２３ｂに各々の封口蓋２１ａを仮溶接する（ステップＳ７）。これにより、封口蓋２１ａは、ステップＳ５の二箇所に加え、合計四箇所で蓋体２３ｂに溶接される。

ここで、ステップＳ６の蓋載置部５の退避前に、ステップＳ５において二箇所の仮溶接を行っているが、その二箇所の仮溶接前に蓋載置部５を退避させると、その蓋載置部５の退避動作により蓋体２３ｂ上の封口蓋２１ａが移動して所定位置からずれてしまうことがある。これを防止するため、前述のように蓋載置部５の退避前に二箇所の仮溶接が実行される。なお、ステップＳ５及びステップＳ７の仮溶接は、本溶接時のレーザ照射により封口蓋２１ａが移動することを防止するために実行される。

ステップＳ７の仮溶接後、レーザ照射部８を用いて、各蓋体２３ｂに各々の封口蓋２１ａをレーザ溶接する本溶接を行う（ステップＳ８）。なお、本溶接後、電池供給部４は、昇降部４ｂにより被照射位置から搬送部４ａまでケース４ｃを下降させ、その後、搬送部４ａにより減圧チャンバ２の真下から左方向（図２中）に移動させ、次の検査工程に搬送する。

ここで、ステップＳ８の本溶接においては、図５に示すように、レーザ照射部８は、封口蓋２１ａの表面上に金属が溶ける出力のレーザ光を集光し、円環状に走査して照射する。これにより、レーザ光が注液口２７の外縁に沿う円環状に照射され、封口蓋２１ａは二次電池２１の蓋体２３ｂに溶接される。この本溶接の間、ガス供給部１１の調整弁１１ｂが所定開度まで開かれており、ガス吹付部１０がレーザ光の照射位置、すなわち封口蓋２１ａ上のレーザ溶接部に向けて不活性ガスを吹き付けている。これにより、この不活性ガスの吹き付け状態でレーザ溶接が行われることになる。なお、不活性ガスの吹付量、すなわち不活性ガスの流量は、例えば、１ｌ（リットル）／ｍｉｎから５０ｌ（リットル）／ｍｉｎの範囲で調整される。

このように、二次電池２１上の封口蓋２１ａに向けて不活性ガスを吹き付けながらレーザ光を照射し、封口蓋２１ａを二次電池２１に溶接することによって、レーザ溶接部周辺に局所的に目標とする低酸素濃度の雰囲気を形成しつつレーザ溶接を行うことが可能となる。これにより、良好な溶接継ぎ手を得ることができ、その結果、高品質及び高信頼性の二次電池２１を製造することができる。

なお、レーザ溶接では、その溶接品質を確保するために減圧チャンバ２内の酸素濃度を低くする必要がある。通常のようにサイクルパージと呼ばれる手法で減圧チャンバ２内の酸素を排除する場合、目標オーダーの酸素濃度にまで酸素を排除するためには、長い時間が必要である。例えば、減圧チャンバ容量が３０リットルである場合、酸素濃度を１ｐｐｍにするためには、約３０分の排気時間が必要である。このように長い時間が必要となるため、生産性が低くなってしまう。

これに対して、前述の製造工程におけるレーザ溶接では、ガス吹付部１０によりレーザ溶接部周辺に不活性ガスを供給しながら排気部３により減圧チャンバ２内を排気して減圧する。この場合には、サイクルパージを用いなくても、目標オーダーの低酸素濃度の雰囲気をレーザ溶接部周辺に局所的に形成することが可能となる。局所的に不活性ガスを供給
するため、例えば、前述と同じ条件として減圧チャンバ容量が３０リットルである場合、酸素濃度を１ｐｐｍにする時間は１分以内となる。このように短時間で目標とする低酸素濃度の減圧環境を形成することが可能となるので、高い生産性と低酸素濃度の良好な減圧環境を両立させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、レーザ光の照射位置に向けて不活性ガスを吹き付けるガス吹付部１０と、そのガス吹付部１０に不活性ガスを供給するガス供給部１１とを設け、レーザ照射により二次電池２１に封口蓋２１ａを溶接する場合、ガス吹付部１０によりレーザ光の照射位置に向けて不活性ガスを吹き付ける。これにより、レーザ溶接部周辺に局所的に目標とする低酸素濃度の雰囲気を形成することが可能となる。このため、サイクルパージなどの減圧チャンバ２内の全体を低酸素濃度にする場合に比べ、短時間で目標とする低酸素濃度の減圧環境を形成することが可能となるので、高品質及び高信頼性の二次電池２１を効率良く生産することができる。

また、電解液を吸収可能な吸収体７ａにより、減圧チャンバ２内の二次電池２１の注液口２７の周囲に残留した電解液を除去する液除去部７を設けることによって、残留した電解液が吸収体７ａに吸収されて除去され、その電解液の除去後に封口蓋２１ａが二次電池２１に溶接されることになる。これにより、注液口２７近傍に残留した電解液起因の欠陥発生を抑止して注液口２７封止溶接の品質を向上させ、高品質及び高信頼性の二次電池２１を製造することができる。さらに、高い歩留りで二次電池２１を製造することも可能となる。

また、減圧チャンバ２内の二次電池２１の注液口２７の周囲に、電解液を除去可能な出力のレーザ光を照射する場合には、注液口２７の周囲に残留した電解液がレーザ照射による熱により蒸発して除去され、その電解液の除去後に封口蓋２１ａが二次電池２１に溶接されることになる。これにより、注液口２７近傍に残留した電解液起因の欠陥発生を抑止して注液口２７封止溶接の品質を向上させ、高品質及び高信頼性の二次電池２１を製造することができる。さらに、高い歩留りで二次電池２１を製造することも可能となる。

以上、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…二次電池の製造装置、２…減圧チャンバ、４…電池供給部、５…蓋載置部、７…液除去部、７ａ…吸収体、８…レーザ照射部、１０…ガス吹付部、１１…ガス供給部、２１…二次電池、２１ａ…封口蓋、２７…注液口

Claims

減圧チャンバと、
前記減圧チャンバを排気する排気部と、
前記減圧チャンバ内に、電解液を注液するための注液口を有する二次電池を供給する電池供給部と、
前記減圧チャンバ内の前記二次電池上に、前記注液口を塞ぐ封口蓋を載置する蓋載置部と、
前記減圧チャンバ内の前記二次電池上の前記封口蓋にレーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記レーザ光の照射位置に向けて不活性ガスを吹き付けるガス吹付部と、
前記ガス吹付部に前記不活性ガスを供給するガス供給部と、
を備え、
前記ガス吹付部により前記レーザ光の照射位置に前記不活性ガスを供給しながら、前記排気部により前記減圧チャンバを減圧する二次電池の製造装置であって、
前記注液口は、前記二次電池の一面に形成されており、
前記減圧チャンバ内の前記二次電池の前記一面における前記注液口を含む所定領域を露出させつつ前記二次電池の前記一面に当接してその一面を覆うスプラッシュガードをさらに備え、
前記蓋載置部は、前記一面が前記スプラッシュガードにより覆われた前記二次電池の前記所定領域上に前記封口蓋を載置する二次電池の製造装置。
前記スプラッシュガードが前記二次電池の前記一面を覆っている状態で、前記スプラッシュガードに前記二次電池の前記一面を押し付けるための押圧部材及び付勢部材をさらに備える請求項１記載の二次電池の製造装置。