JPH11126598A

JPH11126598A - 電解液注入装置

Info

Publication number: JPH11126598A
Application number: JP9289650A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Ozawa; 沢和典小; Katsutoshi Nakamura; 村勝敏中; Tadashi Sato; 藤忠志佐; Masahiko Tosaka; 坂雅彦登
Original assignee: Enakkusu Kk; HAIMECHA KK; MEKON KK
Current assignee: Enakkusu Kk; HAIMECHA KK; MEKON KK
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】リチウムイオン等の高容量電池に電解液を、
精度良く、かつ短時間で、周辺の装置や電池の内容物及
び缶を電解液で汚染することなく注入する電解液注入装
置を提供する。【解決手段】電解液（ＥＬ）を貯蔵する電解液タンク
（５）と、電池缶（１）内部を減圧するチャンバ（３）
及び減圧ポンプ（１０）と、電解液タンク（５）内の電
解液（ＥＬ）を電池缶（１）へ供給する液送パイプ（３
０）と、電池缶（１）に供給される電解液（ＥＬ）の注
入量を制御するための流量調整器（６）、注入ノズル
（９）、制御弁（７）及びタイマ（８）とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池の様に活物質を大量に包含する電池の製造に際して、
電池缶に電解液を注入するための電解液注入装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばリチウムイオン電池の様な電池の
製造に際しては、電池缶の中の活物質中に電解液を含浸
あるいは注入（以下、本明細書では「注入」と記載す
る）する必要がある。

【０００３】しかし、リチウムイオン電池の様な高容量
電池の電池缶中にはバインダで結合した活物質粉粒体が
高密度で充填されているので、電解液の注入は困難であ
った。

【０００４】図５〜図７を参照して、従来の電解液注入
方法を説明する。先ず、巻回物Ｒを内蔵した電池缶１を
注入治具２５にセットし（図５）、電解液タンク５から
定量供給ポンプ１３によって電解液ＥＬを吸い上げ、液
送パイプ３０Ｃにより注入治具２５を通して電池缶１に
供給する（図６）。次に、電池缶１をチャンバ２３で密
封して制御弁２８を開き、減圧ポンプ１０によって缶内
を数百ｍｍＨｇの真空にし、電解液ＥＬの浸透を図る
（図７）。電解液ＥＬが浸透したら、制御弁２８を閉じ
常圧に戻す。ここで、短時間にて電解液ＥＬを浸透させ
たい場合には、制御弁２８−Ｐを開放し、加圧ポンプ２
７によって数気圧のドライエアで加圧する。

【０００５】この従来技術では、電解液ＥＬを定量注入
することができる。しかし、大気圧の環境中へ注入する
ため、注入或いは含浸の速度が遅い。また、アルミニウ
ムリード２や缶１が汚れ易い。図９を参照すれば明らか
な様に、特に缶１のビーディング部１ａは清掃が難し
く、錆の問題がある。そして、アルミニウムリード２が
汚染していると、電極１ｂへのレーザ溶接ができないと
いった問題を生じさせるのである。

【０００６】また、別の注入方法として、図８に示す様
に、先ず電池缶１を包囲して内部室内が減圧ポンプ１０
に連通されたチャンバ３を設ける。そして、電解液タン
ク５から定量供給ポンプ１３によって電解液ＥＬを吸い
上げ、液送パイプ３０Ｅによって電解液ストッカ２１に
供給する。次に、減圧ポンプ１０を作動して電池缶１内
を真空にしておく。ここで、電解液ＥＬをそのまま電池
缶１内に供給すると、電解液ＥＬが急激に流入してしま
うので、電解液ストッカ２１の後流に変速液送ポンプ２
２またはニードルバルブを介装して、徐々に電池缶１内
に電解液ＥＬが供給される様に構成してある。そして、
定量になったら真空をブレークする。

【０００７】この注入方法は、電池缶１内があらかじめ
真空になっているので、前記大気中の注入方法に比べて
迅速であり、また、電解液ＥＬが定量となる。しかし、
電解液供給の最後の瞬間に空気が缶内に突入して、電解
液のスプラッシュが起き、電池缶１やアルミニウムリー
ド２を汚染するという欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、リチウムイ
オン等の高容量電池に電解液を、精度良く、かつ短時間
で、周辺の装置や電池の内容物及び缶を電解液で汚染す
ることなく注入する電解液注入装置を提供することを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電解液注入装置
は、電池缶に電解液を供給する電解液注入装置におい
て、電解液貯蔵手段と、電池缶内部を減圧する電池缶減
圧手段と、前記電解液貯蔵手段内の電解液を電池缶へ供
給する管路手段と、電池缶に供給される電解液の注入量
を制御する電解液注入量制御手段とを有している。

【００１０】ここで、前記電池缶減圧装置は、電池缶を
包囲するチャンバと、該チャンバの内部室内を減圧する
減圧ポンプとを有しているのが好ましい。

【００１１】例えば前記電解液注入量制御手段は、前記
管路手段を流れる電解液の流量を制御する電解液流量制
御手段と、電解液が電池缶に注入される時間を制御する
電解液注入時間制御手段とするのが好ましい。

【００１２】そして、前記電解液流量制御手段は、前記
管路手段に介装された流量調整器あるいは前記管路手段
の電池缶側端部に設けられた注入ノズルであり、前記電
解液注入時間制御手段は、前記管路手段に介装された開
閉制御弁と、該制御弁の開放時間を制御するタイマとを
含むのが好ましい。

【００１３】ここで、電解液ＥＬの供給量Ｍは、Ｍ＝ｆ
（Ｐ，ρ，ｒ，ｔ）で決まる。ここに、Ｐ：真空圧、
ρ：電解液ＥＬの粘度、ｒ：注入系の抵抗、ｔ：時間で
ある。そして、Ｐ、ｔは精度良くコントロールすること
ができる一方、ｒはゴミ等が詰まると変化し、ρは電解
液ＥＬが変わると変化する。

【００１４】上述した本発明の電解液注入装置は、係る
前提を考慮して構成されている。そして、本発明の電解
液注入装置によれば、電池缶を包囲するチャンバ内を真
空にして、その真空の力で電解液貯蔵手段内の電解液を
電池缶に供給している。そして、その供給量は、流量調
整器の調整と、制御弁の開閉時間の制御とによって行わ
れる。

【００１５】したがって、本発明によれば、（ａ）真
空により注入が可能であり、（ｂ）流量と注入時間と
を好適に制御することにより、スプラッシュを生じるこ
と無く、電解液を注入することが出来て、（ｃ）高価
な定量供給ポンプを使用しなくても、電解液を正確に注
入することが出来る。

【００１６】また、本発明の実施に際して、前記電解液
注入量制御手段は、電解液定量供給ポンプと、前記管路
手段に介装されかつ電解液のスプラッシュを防止する注
入圧力調節手段とを含むのが好ましい。

【００１７】この様に構成された本発明によれば、
（イ）定量供給ポンプを使用するので、より正確且つ
迅速な注入が可能となり、（ロ）スプラッシュが生じ
難い、のである。

【００１８】そして、前記注入圧力調節手段は、前記管
路手段の電池缶側端部近傍に設けられるのが好ましい。
流入圧力調節手段の下流側では、圧力が定圧よりも低下
するため、前記管路手段の内部に気泡が発生する恐れが
ある。しかし、前記注入圧力調節手段を前記管路手段の
電池缶側端部近傍に設けることにより、流入圧力調節手
段の下流側に存在する前記管路手段の長さが極めて短く
なり、管路手段内部に気泡が発生する可能性が極めて小
さくなるのである。そのため、電解液中の気泡の発生が
防止されるのである。

【００１９】ここで、注入圧力調節手段としては、スプ
リングバルブを使用するのが好ましく、該スプリングバ
ルブのばね定数は、電池缶に被せたチャンバ内を真空に
しても弁体が弁座に着座したままであるが、定量供給ポ
ンプを作動すれば弁体は弁座から離隔する程度であるの
が好ましい。また、スプリングバルブに代えて可変オリ
フィス、可変流過抵抗、その他の流量制御手段を使用す
ることもできる。

【００２０】そして、この注入圧力調節手段は電池缶側
端部近傍に設けると電解液中の気泡発生が抑制されて好
ましい。すなわち、注入圧力調節手段までは供給ポンプ
の吐出圧が維持されるが、それから後流は負圧となって
気泡が発生し易いので、この間は短いのが好ましい。

【００２１】なお、前記管路手段に流量計を介装しても
良い。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００２３】図１に示すように、第１の実施形態は、電
池缶１を包囲し内部室内が減圧ポンプ１０に連通された
チャンバ３で構成されており且つ電池缶１内部を減圧す
る電池缶減圧手段と、電解液ＥＬを内部に貯蔵した電解
液タンク５である電解液貯蔵手段と、電解液タンク５内
の電解液ＥＬを電池缶１内に供給する液送パイプ３０で
ある管路手段と、液送パイプ３０に介装された流量調整
器６及び液送パイプ３０の端部に設けられてチャンバ３
内に挿通された注入ノズル９で構成された電解液流量制
御手段と、液送パイプ３０に介装され開放時間を制御す
るタイマ８に連結された開閉制御弁７である電解液流量
制御手段とで構成されている。

【００２４】電解液ＥＬの注入操作は、電池缶１を包囲
するチャンバ３の内部室内を減圧ポンプ１０を作動して
真空にし、その真空の力で電解液タンク５内の電解液Ｅ
Ｌを電池缶１に液送パイプ３０によって供給する。そし
て、その供給量の制御は、流量調整器６の調整と、制御
弁７の開閉時間をタイマ８で制御することとによって行
われる。

【００２５】したがって、本実施形態では、高価な定量
供給ポンプを使用せず、真空による注入が可能である。
また、流量と注入時間とを好適に制御すれば、スプラッ
シュを生じることなく電解液ＥＬを注入でき、缶１やア
ルミニウムリード２の汚染が防止される。

【００２６】図２に示す第２の実施形態では、電解液注
入量制御手段として、電解液定量供給ポンプ１３が液送
パイプ３０Ａに介装されている。そして、電池缶側端部
の近傍に、電解液ＥＬのスプラッシュを防止する注入圧
力調節手段として、適正なばね定数に設定されたスプリ
ングバルブ１４が設けられている。

【００２７】この実施形態では、電解液ＥＬは定量供給
ポンプ１３で正確にコントロールされる。そして、真空
によって電解液ＥＬが自然に流れるのが、介装されたス
プリングバルブ１４によって流量が制御されると共に、
定量供給ポンプ１３から電池缶１までが真空系となり、
アルミニウムリードや缶１が汚染されるのが防止され
る。また、スプリングバルブ１４は、電池缶１側の端部
近くに設けられているため、液送パイプ３０Ａのスプリ
ングバルブ１４よりも下流側の部分、すなわち定圧より
も低い圧力となる部分が短くなり、液送パイプ３０Ａ内
部に気泡が発生する可能性が減少するのである。

【００２８】図３に示す実施形態は、液送パイプ３０Ｂ
に流量計１５が介装されており、正確な流量計測が行わ
れ、制御器１６より適量カウントをもって電磁弁ＥＶ１
が制御されて仕様注入量を保証しているものである。

【００２９】図４には、タイミングチャートの一例が示
されている。まず、切換弁ＥＶ２が真空Ｖ１に切換えら
れてチャンバ３内が減圧（−６５０ｍｍＨｇ）され、次
に電磁弁ＥＶ１が開かれて電解液タンク５から電解液Ｅ
Ｌが流量計１５で所定量（ＳＷ１）、例えば３ｃｃ計測
され、電池缶１に供給される。そして、切換弁ＥＶ２が
Ｐ１に切換えられて加圧（５ｋｇ／ｃｍ²）され、続い
て切換弁ＥＶ３がＰ２に切換えられ、電解液タンク５が
加圧（１ｋｇ／ｃｍ²）される。さらに電磁弁ＥＶ１が
開かれ、電解液ＥＬが追加供給され、所定量（ＳＷ
２）、例えば１、５ｃｃ供給されると電磁弁ＥＶ１及び
ＥＶ３が閉じられ、あふれのチェックが行われる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上説明した様に構成され、電
解液をタンクから電池缶に精度良く且つ短時間で注入す
ることが出来る。そして、周辺の装置や電池の内容物及
び缶を電解液で汚染することが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す構成図。

【図２】本発明の第２の実施形態を示す構成図。

【図３】本発明の第３の実施形態を示す構成図。

【図４】図３の制御タイミングチャート図。

【図５】従来の注入治具に電池缶をセットした状態を示
す断面図。

【図６】従来の電解液注入方法を説明する図。

【図７】図６の注入後の真空加圧を説明する図。

【図８】従来の別の注入装置を示す構成図。

【図９】電池缶の密封部の構造を示す断面図。

【符号の説明】

１・・・電池缶３、２３・・・チャンバ５・・・電解液タンク６・・・流量調整器７・・・制御弁８・・・タイマ９・・・注入ノズル１０・・・減圧ポンプ１１・・・真空計１３・・・電解液定量供給ポンプ１４・・・スプリングタイプ逆止弁１５・・・流量計１６・・・制御器２１・・・電解液ストッカ２２・・・電解液変速液送ポンプ３０〜３０Ｅ・・・液送パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小沢和典東京都文京区音羽２−11−19 エナックス株式会社内 (72)発明者中村勝敏山形県米沢市窪田町窪田2534番地６ハイメカ株式会社内 (72)発明者佐藤忠志山形県東置賜郡高畠町大字入生田903−１有限会社メコン内 (72)発明者登坂雅彦山形県東置賜郡高畠町大字入生田903−１有限会社メコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池缶に電解液を供給する電解液注入装
置において、電解液貯蔵手段と、電池缶内部を減圧する
電池缶減圧手段と、前記電解液貯蔵手段内の電解液を電
池缶へ供給する管路手段と、電池缶に供給される電解液
の注入量を制御する電解液注入量制御手段とを有するこ
とを特徴とする電解液注入装置。
【請求項２】前記電池缶減圧手段は、電池缶を包囲す
るチャンバと、該チャンバの内部室内を減圧する減圧ポ
ンプとを有する請求項１の電解液注入装置。
【請求項３】前記電解液注入量制御手段は、前記管路
手段を流れる電解液の流量を制御する電解液流量制御手
段と、電解液が電池缶に注入される時間を制御する電解
液注入時間制御手段とを備えた請求項１または２のいず
れかの電解液注入装置。
【請求項４】前記電解液流量制御手段は、前記管路手
段に介装された流量調整器あるいは前記管路手段の電池
缶側端部に設けられた注入ノズルであり、前記電解液注
入時間制御手段は、前記管路手段に介装された開閉制御
弁と、該制御弁の開放時間を制御するタイマとを含む請
求項３の電解液注入装置。
【請求項５】前記電解液注入量制御手段は、電解液定
量供給ポンプと、前記管路手段に介装されかつ電解液の
スプラッシュを防止する注入圧力調節手段とを含む請求
項１または２のいずれかの電解液注入装置。
【請求項６】前記注入圧力調節手段は、前記管路手段
の電池缶側端部近傍に設けられている請求項５の電解液
注入装置。
【請求項７】前記管路手段に流量計を介装した請求項
１ないし６のいずれか１項の電解液注入装置。