JP7437834B1

JP7437834B1 - 注液装置及び注液方法

Info

Publication number: JP7437834B1
Application number: JP2023170817A
Authority: JP
Inventors: 隆文齊藤
Original assignee: Y G K Co Ltd
Current assignee: Y G K Co Ltd
Priority date: 2023-09-29
Filing date: 2023-09-29
Publication date: 2024-02-26
Anticipated expiration: 2043-09-29

Abstract

【課題】減圧して蓄電池に注液する構成を簡素化する。【解決手段】注液方法は、注液シリンジ１０の、電解液ＥＬを外装缶の内部に供給する注液口１２と、外装缶２を減圧するための外部のポンプＶＰと接続される吸引経路１５と連通される吸引口１４とを備えるノズル部１１を、外装缶２に開口したセル開口５に挿入する工程と、吸引口１４及び吸引経路１５を通じて、外装缶２の内部を減圧する工程と、注液シリンジ１０内で吸引経路１５と気密に区画された液溜チャンバ１３に、電解液ＥＬを供給する工程と、液溜チャンバ１３を、外装缶２の内部と別に減圧する工程と、注液シリンジ１０内で、吸引経路１５上に設けた容積可変機構１６を作動させて、吸引経路１５の容積を拡大させることで吸引経路１５と吸引口１４を介して連通された外装缶２の内部をさらに減圧する工程と、液溜チャンバ１３内の電解液ＥＬを、外装缶２に注液する工程とを含む。【選択図】図１

Description

本開示は、電池セル等の製造工程において、容器内に電解液を注液する注液装置及び注液方法に関する。

リチウムイオン二次電池等の電池セルは、その容器をなす外装缶に、正極、負極、セパレータ、電解液などを収納している。このような電池セルの製造工程においては、電解液を効率良く注液することが必要となる。外装缶への電解液の注液方法としては、開放型注液方式と密閉型注液方式が知られている。この内、密閉型と呼ばれる方式では、正負両極とセパレータを重ね巻きしたものや積層した状態の電極組立体を外装缶に挿入し、外装缶の開口を蓋で閉じ、蓋に設けた注液口から電解液を充填した後、この注液口を封口している。

外装缶への電解液の注液に関しては、電極組立体を収納した外装缶内を減圧化し、減圧下で電解液を供給する方法が知られている。この方法は、減圧した外装缶によって、あたかもスポイトのように電解液を吸引して注入、充填するというものである。この方法では、負圧に保たれた外装缶内に電解液を吸引させるため、注入充填時間を速くできる。

しかしながら、単に減圧するだけでは外装缶内の空気をすべて電解液と置換することは困難であり、依然として電極組立体の隙間には微細気泡が残留しており、これらを除去することは容易でなかった。具体的には、電解液を外装缶に注液するシリンジと、外装缶内部とをそれぞれ個別に減圧状態とし、外装缶内をさらに減圧して真空度を上げることで、電解液を外装缶内に注液し易くすることが考えられる。しかしながら、一般に真空度を高めるには、ブースターポンプ等を利用するところ、このようなポンプ類は配管が複雑で注液装置が大型化するという問題があった。

特再公表ＷＯ１４／００６６６０号公報

本開示の一態様の課題の一は、減圧して注液する際の構成を簡素化した注液装置及び注液方法を提供することにある。また他の形態の一の課題は、注液時の効率を高めた注液装置及び注液方法を提供することにある。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。また本開示の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。さらに本開示の明細書、図面、請求項等の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本開示の第１の形態に係る注液方法は、蓄電装置の外装缶内に電解液を注液する注液方法であって、注液シリンジの、前記電解液を前記外装缶の内部に供給する注液口と、前記外装缶を減圧するための外部のポンプと接続される吸引経路と連通される吸引口とを備えるノズル部を、前記外装缶に開口したセル開口に挿入する工程と、前記吸引口及び吸引経路を通じて、前記外装缶の内部を減圧する工程と、前記注液シリンジ内で前記吸引経路と気密に区画された液溜チャンバに、前記電解液を供給する工程と、前記液溜チャンバを、前記外装缶の内部と別に減圧する工程と、前記注液シリンジ内で、前記吸引経路上に設けた容積可変機構を作動させて、前記吸引経路の容積を拡大させることで前記吸引経路と前記吸引口を介して連通された前記外装缶の内部をさらに減圧する工程と、前記液溜チャンバ内の前記電解液を、前記外装缶に注液する工程とを含む。これにより、注液シリンジ内に設けた容積可変機構を作動させて、減圧状態の外装缶内部をさらに減圧することができ、これによって電解液を外装缶内に効率良く注液することが可能となる。特に、ブースターポンプのような複雑な配管を必要とせず、注液シリンジ内に組み込んだ容積可変機構という簡素な構成でもって追加的な減圧を可能としている。また注液シリンジ内に容積可変機構を組み込んだことで、ブースターポンプのように配管の経路長による損失を生じることもなく、効率良く真空度を上げる効果が得られる。

また第２の形態に係る注液方法は、上記形態において、さらに、前記外装缶の内部を減圧する工程に先立ち、前記液溜チャンバと前記外装缶内部とが連通しないように、前記注液口を気密に閉塞する工程を含む。これにより、液溜チャンバと外装缶内部とを気密に分離して、これらを個別に減圧することが可能となる。

さらに第３の形態に係る注液方法は、上記いずれかの形態において、前記注液口を気密に閉塞する工程が、前記注液シリンジ内で延伸されたシリンジシャフトを可動させて、前記シリンジシャフトの先端で前記注液口に通じる経路を閉塞するよう構成している。これにより、シリンジシャフトの移動というシンプルな構成で注液口を閉塞することが可能となる。

さらにまた第４の形態に係る注液方法は、上記いずれかの形態において、前記液溜チャンバに前記電解液を供給する工程が、前記液溜チャンバを開放して行われる。これにより、液溜チャンバへの電解液の供給を大気圧下でスムーズに行うことが可能となる。

さらにまた第５の形態に係る注液方法は、上記いずれかの形態において、前記液溜チャンバに前記電解液を供給する工程が、前記注液シリンジの後端を開放した前記液溜チャンバに対して行われる。

さらにまた第６の形態に係る注液方法は、上記いずれかの形態において、前記液溜チャンバを減圧する工程が、前記注液シリンジの後端から挿入されたシリンジカップにより閉塞された状態で行われる。

さらにまた第７の形態に係る注液方法は、上記いずれかの形態において、前記外装缶の内部をさらに減圧する工程が、前記シリンジカップで前記液溜チャンバを一定容積に保持したまま、前記容積可変機構で前記吸引経路の容積を拡大させて行われる。

さらにまた第８の形態に係る注液方法は、上記いずれかの形態において、さらに、前記液溜チャンバ内の前記電解液を前記外装缶に注液する工程に続いて、前記注液シリンジの前記液溜チャンバ内の容積を縮小して、前記外装缶内を加圧する工程を含む。

さらにまた第９の形態に係る注液方法は、上記いずれかの形態において、さらに、前記外装缶内を加圧する工程に続いて、前記液溜チャンバ及び前記吸引経路を大気圧に開放する工程を含む。

さらにまた第１０の形態に係る注液方法は、上記いずれかの形態において、前記蓄電装置がリチウムイオン二次電池である。

さらにまた第１１の形態に係る注液装置は、蓄電装置の外装缶内に電解液を注液する注液装置であって、内部に液溜チャンバと吸引経路を区画しており、前記液溜チャンバと連通され、前記電解液を前記外装缶の内部に供給するための注液口と、前記吸引経路と一端で連通される吸引口とを備えるノズル部を含む注液シリンジと、前記吸引経路と他端で連通され、前記外装缶を減圧するためのポンプと、前記液溜チャンバと連通され、前記電解液を蓄えるタンクとを備え、前記注液シリンジは、前記吸引経路上に容積可変機構を設けており、前記容積可変機構は、前記吸引経路に沿って気密に摺動可能なピストン状又はリング状を備えている。上記構成により、注液シリンジ内に設けた容積可変機構を作動させて、減圧状態の外装缶内部をさらに減圧することができ、これによって電解液を外装缶内に効率良く注液することが可能となる。特に、ブースターポンプのような複雑な配管を必要とせず、注液シリンジ内に組み込んだ容積可変機構という簡素な構成でもって追加的な減圧を可能としている。また注液シリンジ内に容積可変機構を組み込んだことで、ブースターポンプのように配管の経路長による損失を生じることもなく、効率良く真空度を上げる効果が得られる。

さらにまた第１２の形態に係る注液装置は、上記いずれかの形態において、前記注液シリンジは、その内部で延伸された可動式のシリンジシャフトを備えている。前記シリンジシャフトは、その先端に前記注液口に通じる経路を閉塞する閉鎖部を設けており、前記シリンジシャフトを可動させて、前記閉鎖部で前記注液口に通じる経路を開閉可能に構成している。上記構成により、シリンジシャフトの移動というシンプルな構成で注液口を閉塞し、液溜チャンバと外装缶内部とを気密に分離して、これらを個別に減圧することが可能となる。

さらにまた第１３の形態に係る注液装置は、上記いずれかの形態において、前記注液シリンジは、前記液溜チャンバの後端を開放している。前記注液シリンジの後端には、シリンジカップを摺動自在に挿入している。上記構成により、液溜チャンバの容積をシリンジカップでもって可変することが可能となる。

さらにまた第１４の形態に係る注液装置は、上記いずれかの形態において、前記蓄電装置がリチウムイオン二次電池である。

さらにまた第１５の形態に係る注液シリンジは、蓄電装置の外装缶内に電解液を注液する注液装置用の注液シリンジであって、内部に液溜チャンバと吸引経路を区画しており、前記液溜チャンバと連通され、前記電解液を前記外装缶の内部に供給するための注液口と、前記吸引経路と一端で連通される吸引口とを備えるノズル部を備え、前記吸引経路上に容積可変機構を設けており、前記容積可変機構は、前記吸引経路に沿って気密に摺動可能なピストン状又はリング状を備えている。上記構成により、注液シリンジ内に設けた容積可変機構を作動させて、減圧状態の外装缶内部をさらに減圧することができ、これによって電解液を外装缶内に効率良く注液することが可能となる。特に、ブースターポンプのような複雑な配管を必要とせず、注液シリンジ内に組み込んだ容積可変機構という簡素な構成でもって追加的な減圧を可能としている。また注液シリンジ内に容積可変機構を組み込んだことで、ブースターポンプのように配管の経路長による損失を生じることもなく、効率良く真空度を上げる効果が得られる。

実施形態１に係る注液装置を示す模式図である。実施形態２に係る注液装置を示す模式図である。実施形態３に係る注液装置を示す模式図である。

以下、図面に基づいて本開示をさらに詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。

さらに以下に示す実施形態は、本開示の技術思想の具体例を示すものであって、本開示を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本開示の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施形態において説明する内容は、他の実施形態にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
（二次電池１）

以下、注液装置及び注液方法が対象とする、電解液を注液する蓄電装置として、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。リチウムイオン二次電池は、直方体状の外装缶２と、外装缶２に収容された電極組立体と、外装缶２に収容された電解液とを備える。外装缶２は、有底四角筒状のケース本体と、ケース本体の開口部を閉塞する板状の蓋部とを有する。ケース本体及び蓋部は、外装缶２の壁部を構成する。蓋部は、蓋部を板厚方向に貫通するセル開口を有する。本実施形態の二次電池１は、その外観が角型をなす角型電池である。なお本開示は蓄電装置を、角型電池に限定せず、円筒状の外装缶の電池にも適用できる。

電極組立体は、一又は複数の正極電極と、一又は複数の負極電極と、一又は複数のセパレータとを備える。電極組立体は、正極電極と負極電極との間にセパレータを介在させ、かつ相互に絶縁させた状態で積層した層状構造を有する。正極電極及び負極電極はそれぞれ、矩形シート状の集電体と、集電体の両面に存在する活物質層と、集電体の一辺の一部から突出した集電タブとを有する。集電タブは、活物質層が存在せず、集電体そのもので構成されている。電極組立体は、一又は複数の集電タブが同じ極性同士で積層されたタブ群を有する。ここでは集電体として複数のシートを積層した例を説明したが、電極を反状に捲回した一条巻の集電体としてもよい。

次に、二次電池１の製造方法について説明する。二次電池１の製造方法は、電極組立体が収容された外装缶２内にセル開口から電解液を注液する注液工程と、仮封止部材によってセル開口を仮封止する仮封止工程と、拘束治具によって外装缶２を拘束して初期充放電を行う初期充放電工程を有する。本実施形態の初期充放電工程は、コンディショニング工程及びエージング工程からなる。コンディショニング工程では初期充電を行う。なお、二次電池１の仕様によっては、複数回の充放電を繰り返す場合もある。コンディショニング工程後、エージング工程では、恒温槽にて二次電池１を所定のエージング温度にまで昇温させた状態で所定時間放置する。初期充放電工程後、拘束治具による外装缶２の拘束を解除する。
［注液装置１００］

二次電池１の外装缶２内に電解液を注液する注液装置１００を、図１に示す。この図に示す注液装置１００は、注液シリンジ１０と、ポンプＶＰと、タンクＴＫとを備える。
（注液シリンジ１０）

注液シリンジ１０は、その内部を液溜チャンバ１３と吸引経路１５に区画している。液溜チャンバ１３は、電解液ＥＬを一時的に蓄える空間である。また液溜チャンバ１３は、タンクＴＫと接続されており、タンクＴＫから電解液ＥＬの供給を受ける。

吸引経路１５は、一端（図において下部）を吸引口１４を介して外装缶２内部と接続し、他端（図において上部）をポンプＶＰと接続して、ポンプＶＰで外装缶２内部を吸引することで減圧するための経路である。

また注液シリンジ１０の先端（図において下部）にはノズル部１１を備えている。また後端（図において上部）は、少なくとも一部を開放している。ノズル部１１は、注液口１２と、吸引口１４を備える。注液口１２は、液溜チャンバ１３と連通されている。注液口１２を介して、液溜チャンバ１３に一時的に蓄えられた電解液ＥＬを、外装缶２の内部に供給する。また吸引口１４は、吸引経路１５と連通されており、外装缶２内部の空気を吸引して減圧状態とする。このように、一本のノズル部１１を外装缶２の蓋部に開口されたセル開口に接続して、内部の空気を抜き、電解液ＥＬを注液する。ノズル部１１はセル開口に気密に接続される。この方式であれば、電解液ＥＬの注液と同じセル開口から二次電池１内を減圧するため、二次電池１の開口を少なくできる利点が得られる。なお図１の例では、説明のため注液口１２と吸引口１４を並べて図示しているが、例えば一方を円状に、他方をその周囲に配置した環状に形成する等、既知の構成が適宜利用できる。
（ポンプＶＰ）

ポンプＶＰは、注液シリンジ１０や外装缶２の内部を減圧させるためのものである。ポンプＶＰを動作させて、外装缶２の内部や注液シリンジ１０を吸引して減圧する。ポンプＶＰは弁ＶＶを介して注液シリンジ１０と接続される。図１の例では、注液シリンジ１０の液溜チャンバ１３と、吸引経路１５とが、それぞれ別経路でポンプＶＰと接続される。各経路には弁ＶＶがそれぞれ設けられており、液溜チャンバ１３と、吸引経路１５とを、独立して吸引して、異なる真空度に設定できる。なお、図１の例では液溜チャンバ１３と、吸引経路１５とを、共通のポンプＶＰで減圧する構成を示しているが、本開示はこの構成に限られず、液溜チャンバと、吸引経路とを別個のポンプにそれぞれ接続する構成としてもよい。
（タンクＴＫ）

タンクＴＫは、外装缶２に注液する電解液ＥＬを蓄える。タンクＴＫと、液溜チャンバ１３と給液パイプで連通されている。また必要に応じて給液パイプ上に給液ポンプＬＰや弁を設けてもよい。
（容積可変機構１６）

また注液シリンジ１０は、吸引経路１５上に、吸引経路１５の容積を変化可能な容積可変機構１６を設けている。容積可変機構１６は、例えばピストン状やリング状に形成し、ピストン部分を吸引経路１５に沿って気密に摺動可能とする等、既知の構成を適宜利用できる。この容積可変機構１６を作動させて、外装缶２内部の圧力を変化できる。すなわち、容積可変機構１６で吸引経路１５の容積を変化させると、吸引経路１５と連通された外装缶２内部の圧力が変化する。具体的には、容積可変機構１６で吸引経路１５の容積を増大させると、吸引経路１５内の圧力が低下するため、吸引経路１５と連通された外装缶２内部の圧力も減少する。これにより、外装缶２内部の圧力を、液溜チャンバ１３内の圧力よりも低減させて、液溜チャンバ１３内の電解液ＥＬを、より圧力の低い外装缶２の内部に移動させ易くなる。すなわち、注液をスムーズに行うことが可能となる。

外装缶２の内部に電解液ＥＬを注液し易くするため、外装缶２の内部を減圧することが行われている。外装缶２の内圧が、注液シリンジ１０の内圧よりも低いと、圧力差によって外装缶２の内部に電解液ＥＬを案内し易くできる。

従来、減圧された状態の外装缶２内部を、さらに減圧させようとすれば、ブースターポンプを利用することが考えられる。しかしながら、ブースターポンプを付加しようとすれば、配管が複雑になり、設備コストが高くなる上、エネルギー消費量も大きくなる。また、ブースターポンプを付加するために必要となる配管の長さに応じて損失も発生する。

これに対し、本実施形態に係る注液装置１００では、注液シリンジ１０の内部に容積可変機構１６を組み込んでいるため、配管の損失が生じない。また、容積可変機構１６は、ピストン状に構成する等、シンプルな構成で実現できるため、付加コストも安価に抑えられる。また容積可変機構１６は、注液シリンジ１０の内部で偏心させた位置に設ける他、注液シリンジ１０の軸上に、例えば円環状に配置してもよい。
［実施形態２］

また注液シリンジ１０は、その内部で延伸された可動式のシリンジシャフト１７を備えてもよい。このような例を実施形態２に係る注液装置２００として、図２に示す。この図において、上述した実施形態１等と同様の部材については、同じ符号を付して詳細説明を適宜省略する。
（シリンジシャフト１７）

シリンジシャフト１７は、その先端に注液口１２に通じる経路を閉塞する閉鎖部１８を設けている。このシリンジシャフト１７を可動させて、閉鎖部１８で注液口１２に通じる経路を開閉可能に構成している。図２においてシリンジシャフト１７を上昇させると、閉鎖部１８を開放し、また下降させると閉鎖部１８を閉鎖する。このように、シリンジシャフト１７の移動というシンプルな構成で注液口１２を閉塞し、液溜チャンバ１３と外装缶２内部とを気密に分離して、これらを個別に減圧することが可能となる。閉鎖部１８は、例えば弾性状に形成して注液口１２を液密に閉塞する。あるいはパッキンやシール材を設けた金属が利用できる。また必ずしもシリンジシャフトの先端で閉塞する必要はなく、中間や肩部といった一部を利用して注液口を閉塞してもよい。なお、閉鎖部１８で注液口１２を閉鎖しても、吸引口１４は閉塞されない。これによって、液溜チャンバ１３に保持した電解液ＥＬを留めつつ、外装缶２内部の空気の吸引は阻害されない。
（シリンジカップ１９）

また注液シリンジ１０は、液溜チャンバ１３の後端を開放している。注液シリンジ１０の後端には、シリンジカップ１９を摺動自在に挿入している。このような構成により、液溜チャンバ１３の容積をシリンジカップ１９でもって可変することが可能となる。シリンジカップ１９は、容積可変機構１６とは独立して移動するよう構成される。なお、シリンジカップ１９と容積可変機構１６とを同軸に配置してもよい。また、シリンジカップ１９と容積可変機構１６の動作を、連携させてもよい。例えばシリンジカップ１９の挿入時に容積可変機構１６も同時に移動させつつ、シリンジカップ１９の挿入後にはシリンジカップ１９を停止させたまま容積可変機構１６のみを可動させるように構成してもよい。
［実施形態３］

さらに本開示は、摺動式のシリンジカップにより液溜チャンバを閉塞し、圧力を調整する構成に限らず、他の部材で液溜チャンバを閉塞してもよいことはいうまでもない。例えば図３に示す実施形態３に係る注液装置３００のように、注液シリンジにブースタＢＳを設置して、液溜チャンバ内の圧力を調整するように構成している。

上述した実施形態２、３では、注液シリンジと同軸にシリンジシャフトを延長させる構成を説明したが、本開示はこの構成に限られず、シリンジシャフトを注液シリンジの延伸方向に対して傾斜させたり、交差させて配置してもよい。
［注液方法］

以下、蓄電装置の外装缶２内に電解液ＥＬを注液する注液方法を説明する。まず、注液シリンジ１０のノズル部１１を、外装缶２の蓋部に開口したセル開口に挿入する。ノズル部１１はセル開口と気密に接続される。この状態でノズル部１１の注液口１２は閉鎖され、吸引口１４は開口されて吸引経路１５と連通される。吸引経路１５は、ポンプＶＰと接続される。

次に、ポンプＶＰを動作させて、吸引口１４及び吸引経路１５を通じて、外装缶２の内部を減圧する。真空度は、外装缶２の容積や内部の充填度合、電解液の粘度などに応じて設定され、例えば－９０ｋＰａとする。

一方で、注液シリンジ１０の液溜チャンバ１３内に、注液シリンジ１０と接続されたタンクＴＫから電解液ＥＬを供給する。注液口１２が閉塞されているため、電解液ＥＬは液溜チャンバ１３に蓄えられる。好ましくは、液溜チャンバ１３を開放した状態で電解液ＥＬを供給する。これにより、大気圧下でスムーズに液溜チャンバ１３への電解液ＥＬの供給を行うことが可能となる。例えば注液シリンジ１０の後端を開放した状態で、注液を行う。

そして、液溜チャンバ１３を気密に閉塞した状態として、ポンプＶＰにより液溜チャンバ１３を減圧する。液溜チャンバ１３を気密に閉塞するには、例えば注液シリンジ１０の後端からシリンジカップ１９を挿入して閉塞する。液溜チャンバ１３は外装缶２内部と分離されているため、液溜チャンバ１３は外装缶２内部とは別に減圧される。いいかえると、液溜チャンバ１３と外装缶２内部とを異なる圧力乃至気圧に維持できる。

この状態で、吸引経路１５上に設けた容積可変機構１６を作動させて、吸引経路１５の容積を拡大させ、外装缶２の内部をさらに減圧する。一般に、液溜チャンバ１３と外装缶２内部とで、圧力差乃至気圧差を設けることにより、外装缶２の内部に電解液ＥＬを注液できる。圧力差が大きいほど、すなわち外装缶２内部の真空度が液溜チャンバ１３の真空度よりも高い程ほど、電解液ＥＬは注液され易くなる。したがって、外装缶２内部の真空度を高めることが重要となる。しかし、ブースターポンプ等を利用する方式では構成が複雑化し、配管長による損失も大きく、エネルギー効率が悪い。そこで本実施形態においては、注液シリンジ１０内で、吸引経路１５上に設けた容積可変機構１６を作動させて、吸引経路１５の容積を拡大させることで、吸引経路１５と吸引口１４を介して連通された外装缶２の内部をさらに減圧する。そして液溜チャンバ１３内の電解液ＥＬを、外装缶２に注液する。これによって電解液ＥＬを外装缶２内に効率良く注液することが可能となる。特に注液シリンジ１０内に組み込んだ容積可変機構１６という簡素な構成でもって追加的な減圧を可能とし、効率良く真空度を上げることを実現している。また、液溜チャンバ１３を一定容積に保持したまま、容積可変機構１６で吸引経路１５の容積のみを拡大させることで、容易に一方の圧力のみを低下させて圧力差を生じさせることができる。

液溜チャンバ１３内の電解液ＥＬを外装缶２に注液した後は、液溜チャンバ１３が外装缶２の内部と連通されているので、液溜チャンバ１３内の容積を縮小して、外装缶２内を加圧することができる。これにより、定量加圧して予備的な注液が図られる。最後に、液溜チャンバ１３及び吸引経路１５を大気圧に開放する。

このようにして外装缶２内部に電解液ＥＬをスムーズに注液することができる。また電解液ＥＬが電極体に含浸する速度を大きくして、含浸効率を向上させることができる。

本開示に係る注液装置及び注液方法は、リチウムイオン二次電池等の電池セルの他、キャパシタなどの蓄電装置の注液にも適用可能である。また電解液以外の液体の注液にも適用できる。

また本開示に係る注液装置及び注液方法によれば、蓄電装置を真空あるいは減圧状態にするためのエネルギーを低減できるため、電力消費量を低減できる結果、発電に要する化石燃料の消費量を低減させて環境負荷を低減できる結果、２０１５年９月の国連サミットで採択された国際目標ＳＤＧｓ（持続可能な開発目標）に掲げられた１７のゴール及び１６９のターゲットの内、
・「８．働きがいも経済成長も」、「８．４２０３０年までに、世界の消費と生産における資源効率を漸進的に改善させ、先進国主導の下、持続可能な消費と生産に関する１０年計画枠組みに従い、経済成長と環境悪化の分断を図る。」
・「９．産業と技術革新の基盤をつくろう」、「９．４２０３０年までに、資源利用効率の向上とクリーン技術及び環境に配慮した技術・産業プロセスの導入拡大を通じたインフラ改良や産業改善により、持続可能性を向上させる。全ての国々は各国の能力に応じた取組を行う。」などに資する技術である。

１００、２００、３００…注液装置
１…二次電池
２…外装缶
１０…注液シリンジ
１１…ノズル部
１２…注液口
１３…液溜チャンバ
１４…吸引口
１５…吸引経路
１６…容積可変機構
１７…シリンジシャフト
１８…閉鎖部
１９…シリンジカップ
ＥＬ…電解液
ＶＰ…ポンプ
ＴＫ…タンク
ＶＶ…弁
ＬＰ…給液ポンプ
ＢＳ…ブースタ

Claims

蓄電装置の外装缶内に電解液を注液する注液方法であって、
注液シリンジの、前記電解液を前記外装缶の内部に供給する注液口と、前記外装缶を減圧するための外部のポンプと接続される吸引経路と連通される吸引口とを備えるノズル部を、前記外装缶に開口したセル開口に挿入する工程と、
前記吸引口及び吸引経路を通じて、前記外装缶の内部を減圧する工程と、
前記注液シリンジ内で前記吸引経路と気密に区画された液溜チャンバに、前記電解液を供給する工程と、
前記液溜チャンバを、前記外装缶の内部と別に減圧する工程と、
前記注液シリンジ内で、前記吸引経路上に設けた容積可変機構を作動させて、前記吸引経路の容積を拡大させることで前記吸引経路と前記吸引口を介して連通された前記外装缶の内部をさらに減圧する工程と、
前記液溜チャンバ内の前記電解液を、前記外装缶に注液する工程と、
を含む注液方法。
請求項１に記載の注液方法であって、さらに、
前記外装缶の内部を減圧する工程に先立ち、前記液溜チャンバと前記外装缶内部とが連通しないように、前記注液口を気密に閉塞する工程を含む注液方法。
請求項２に記載の注液方法であって、
前記注液口を気密に閉塞する工程が、前記注液シリンジ内で延伸されたシリンジシャフトを可動させて、前記シリンジシャフトの先端で前記注液口に通じる経路を閉塞するよう構成してなる注液方法。
請求項１に記載の注液方法であって、
前記液溜チャンバに前記電解液を供給する工程が、前記液溜チャンバを開放して行われてなる注液方法。
請求項４に記載の注液方法であって、
前記液溜チャンバに前記電解液を供給する工程が、前記注液シリンジの後端を開放した前記液溜チャンバに対して行われてなる注液方法。
請求項５に記載の注液方法であって、
前記液溜チャンバを減圧する工程が、前記注液シリンジの後端から挿入されたシリンジカップにより閉塞された状態で行われる注液方法。
請求項６に記載の注液方法であって、
前記外装缶の内部をさらに減圧する工程が、前記シリンジカップで前記液溜チャンバを一定容積に保持したまま、前記容積可変機構で前記吸引経路の容積を拡大させて行われる注液方法。
請求項１～７のいずれか一項に記載の注液方法であって、さらに、
前記液溜チャンバ内の前記電解液を前記外装缶に注液する工程に続いて、前記注液シリンジの前記液溜チャンバ内の容積を縮小して、前記外装缶内を加圧する工程を含む注液方法。
請求項８に記載の注液方法であって、さらに、
前記外装缶内を加圧する工程に続いて、前記液溜チャンバ及び前記吸引経路を大気圧に開放する工程を含む注液方法。
請求項１～７のいずれか一項に記載の注液方法であって、
前記蓄電装置がリチウムイオン二次電池である注液方法。
蓄電装置の外装缶内に電解液を注液する注液装置であって、
内部に液溜チャンバと吸引経路を区画しており、
前記液溜チャンバと連通され、前記電解液を前記外装缶の内部に供給するための注液口と、
前記吸引経路と一端で連通される吸引口と
を備えるノズル部を含む注液シリンジと、
前記吸引経路と他端で連通され、前記外装缶を減圧するためのポンプと、
前記液溜チャンバと連通され、前記電解液を蓄えるタンクと、
を備え、
前記注液シリンジは、前記吸引経路上に容積可変機構を設けており、
前記容積可変機構は、前記吸引経路に沿って気密に摺動可能なピストン状又はリング状を備えてなる注液装置。
請求項１１に記載の注液装置であって、
前記注液シリンジは、その内部で延伸された可動式のシリンジシャフトを備えており、
前記シリンジシャフトは、その先端に前記注液口に通じる経路を閉塞する閉鎖部を設けており、
前記シリンジシャフトを可動させて、前記閉鎖部で前記注液口に通じる経路を開閉可能に構成してなる注液装置。
請求項１１に記載の注液装置であって、
前記注液シリンジは、前記液溜チャンバの後端を開放しており、
前記注液シリンジの後端に、シリンジカップを摺動自在に挿入してなる注液装置。
請求項１１～１３のいずれか一項に記載の注液装置であって、
前記蓄電装置がリチウムイオン二次電池である注液装置。
蓄電装置の外装缶内に電解液を注液する注液装置用の注液シリンジであって、
内部に液溜チャンバと吸引経路を区画しており、
前記液溜チャンバと連通され、前記電解液を前記外装缶の内部に供給するための注液口と、
前記吸引経路と一端で連通される吸引口と
を備えるノズル部を備え、
前記吸引経路上に容積可変機構を設けており、
前記容積可変機構は、前記吸引経路に沿って気密に摺動可能なピストン状又はリング状を備えてなる注液シリンジ。