JPH11265705A - 電池の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池缶２に振動を加えて電解液３の発電要素
１内への浸入を促進させることにより、製造に要する時
間を短縮することができる電池の製造方法及びその装置
を提供する。 【解決手段】 チャンバ５内に収容し電解液３を注入し
た電池缶２に加振装置６によって振動を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻回型の発電要素
を電池缶に入れて、周囲雰囲気を減圧し電池缶内に電解
液を注入する電池の製造方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池の巻回型の発電要素１は、図３に示
すように、正極電極１ａと負極電極１ｂをセパレータ１
ｃを介して巻回することにより作成される。正極電極１
ａは、帯状の正極集電体の両面に正極電極材料を塗布し
たものである。また、負極電極１ｂは、帯状の負極集電
体の両面に負極電極材料を塗布したものである。そし
て、セパレータ１ｃは、これら正極電極１ａと負極電極
１ｂとの間を絶縁すると共に、電解液中でこれら正極電
極１ａと負極電極１ｂの間のイオンの移動を可能にする
多孔質の合成樹脂フィルム等である。このセパレータ１
ｃは、巻き始めを巻芯７のスリットに挿入し、この巻芯
７の回転に伴って巻き込まれる２条のセパレータ１ｃの
間に正極電極１ａと負極電極１ｂを挟み込むことにより
巻回する。

【０００３】電池は、図４に示すように、上記発電要素
１を電池缶２に入れて上端部付近を絞り、電解液３を注
入して、電池蓋４を装着し内部を密封することにより製
造される。また、この際、発電要素１の正極電極１ａと
負極電極１ｂは、図示しないタブリード等を介して電池
の正負極端子となる電池蓋４と電池缶２に接続される。

【０００４】ただし、発電要素１は、図３に示したよう
に、正極電極１ａと負極電極１ｂをセパレータ１ｃを介
して密に巻回したものであるため、この発電要素１を電
池缶２に入れて電解液３を注入しただけでは、正極電極
１ａや負極電極１ｂの間の狭い隙間に空気が残って電解
液３がほとんど浸入しない。このため、実際の電池の製
造過程では、図５に示すように、発電要素１を入れた電
池缶２をチャンバ５内に収容して密閉し、バルブ５ａを
開いてポンプ５ｂによりチャンバ５内を真空引きすると
共に、このチャンバ５内が十分に減圧されると、バルブ
５ｃを開いてポンプ５ｄにより電解液３を電池缶２内に
注入するようにしていた。このように発電要素１の周囲
雰囲気を減圧しておくと、正極電極１ａや負極電極１ｂ
の隙間からも空気が抜け出るので、電解液３を速やかに
発電要素１内に浸入させることができる。

【０００５】しかしながら、上記チャンバ５を用いても
空気を完全に引き抜くことはできないので、現実には発
電要素１の正極電極１ａや負極電極１ｂの隙間に空気が
ある程度残る。このため、電池缶２に電解液３を注入す
ると、図６に示すように、発電要素１の上端や下端から
この電解液３が内部に浸入するが、正極電極１ａや負極
電極１ｂの隙間に留まった空気によって、中央部の比較
的広い範囲に電解液３が浸入しない未含浸領域Ａが残る
ことになる。

【０００６】そこで、従来は、電解液３を電池缶２の上
端付近まで注入し、この状態で３０分〜１時間放置して
いた。すると、電解液３の発電要素１内への浸入が徐々
に進み、図７に示すように、未含浸領域Ａがある程度狭
くなる。そして、これにより電池缶２内の電解液３の液
面が絞り部より下方まで下がると、電池蓋４の装着作業
を行うようにしていた。なお、未含浸領域Ａには、電池
の密封後にも電解液３の浸入が続き、実際の使用時には
ほとんど消失している。また、図７に示す未含浸領域Ａ
は、十分に狭くなっているので、電池の密封後に消失し
たとしても電解液３の液面の低下はわずかである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
電池の製造方法では、電解液３を注入してから電池蓋４
を装着するまでの間、３０分〜１時間程度電池缶２を立
てた状態で放置しなければならないので、電池の製造に
要する時間が長くなるだけでなく、製造ラインに電池缶
２を並べておくための広いスペースが必要になるという
問題があった。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、電池缶に振動を加えることにより、電解液の
発電要素への浸入を促進させて、製造に要する時間を短
縮することができる電池の製造方法及びその装置を提供
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】請求項１の発明は、巻回
型の発電要素を電池缶に入れて、周囲雰囲気を減圧し電
池缶内に電解液を注入する電池の製造方法において、電
解液の注入後に電池缶に振動を加えることを特徴とす
る。

【００１０】請求項１によれば、電解液の注入後であっ
て密封前に電池缶に振動を加えるので、発電要素内部の
空気が円滑に抜け出し、電解液の浸入を促進させること
ができる。従って、比較的短時間振動を加えるだけで、
長時間放置した場合と同様に電解液の液面を低下させて
次工程に進むことができるので、電池の製造に要する時
間を短縮し製造ラインのスペースを縮小することができ
るようになる。

【００１１】なお、電池缶に振動を加える際には、通常
は周囲雰囲気を大気圧に戻しておく。

【００１２】請求項２の発明は、巻回型の発電要素が入
った電池缶を収容して密閉するものであり、内部を減圧
する減圧装置と、電池缶内に電解液を注入する電解液注
入装置とが設けられたチャンバに、電池缶に振動を加え
る加振装置が取り付けられたことを特徴とする。

【００１３】請求項２によれば、電池缶に振動を加える
加振装置がチャンバに取り付けられているので、このチ
ャンバ内で電解液を注入すると、直ちに振動を加えて電
解液の浸入を促進させることができるようになる。

【００１４】なお、加振装置は、チャンバ内の電池缶の
みを振動させてもよいし、チャンバごと振動させるもの
であってもよい。また、加振装置が振動を加える際に
は、通常はチャンバ内を大気圧に戻しておく。

【００１５】請求項３の発明は、前記電池缶に加える振
動が巻回型の発電要素の軸方向に沿った縦振動であるこ
とを特徴とする。

【００１６】請求項３によれば、電池缶に電解液の浸入
方向に沿った縦振動を加えるので、発電要素内部の空気
が電極間を通って抜け易くなり、電解液の浸入をさらに
促進させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１８】図１〜図２は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１はチャンバの振動時の縦断面図、図２
はチャンバの電解液注入時の縦断面図である。なお、図
３〜図７に示した従来例と同様の機能を有する構成部材
には同じ番号を付記する。

【００１９】本実施形態では、リチウムイオン電池の電
極とこの電極の製造方法について説明する。リチウムイ
オン電池の発電要素１も、図３に示したものと同様に、
正極電極１ａと負極電極１ｂをセパレータ１ｃを介して
巻回することにより作成される。正極電極１ａは、帯状
のアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に正極電極
材料を塗布したものであり、正極電極材料としては、コ
バルト酸リチウム、リチウム・ニッケル酸素又はリチウ
ム・マンガン系等の正極活物質にバインダ等を混合した
ものを用いる。また、負極電極１ｂは、帯状の銅箔から
なる負極集電体の両面に負極電極材料を塗布したもので
あり、負極電極材料としては、カーボン系等の負極活物
質にバインダ等を混合したものを用いる。そして、セパ
レータ１ｃには、例えばイオン透過性多孔質のポリエチ
レン・フィルムや、ポリプロピレンの層の間にこのポリ
エチレンの層を介在させた３層構造のイオン透過性多孔
質のフィルムを用いる。

【００２０】上記発電要素１は、電池缶２に入れて上端
部付近を絞った後に、図２に示すチャンバ５内に収容さ
れる。このチャンバ５は、図５に示した従来例のものと
同様の構成であるが、加振装置６上に載置して取り付け
られている。発電要素１を入れた電池缶２がチャンバ５
内に収容されて密閉されると、バルブ５ａを開いてポン
プ５ｂによりチャンバ５内を真空引きすると共に、この
チャンバ５内が十分に減圧されると、バルブ５ｃを開い
てポンプ５ｄにより電解液３を電池缶２内に注入する。
すると、発電要素１内には、電解液３が速やかに浸入す
るが、図６に示したように、中央部には、比較的広い範
囲に電解液３が浸入しない未含浸領域Ａが残る。

【００２１】上記のようにして電解液３の注入が終了す
ると、図１に示すように、蓋を開いて内部を開放し、加
振装置６によってチャンバ５に振動を加える。加振装置
６は、チャンバ５内の電池缶２に上下方向の縦振動を加
える電磁装置であり、振幅が０．１〜０．３ｍｍ程度
で、周波数が５０〜１００Ｈｚ程度の振動を加えるよう
になっている。電池缶２にこのような振動が加わると、
上下の動きによって発電要素１内部の空気が正極電極１
ａや負極電極１ｂの隙間を通って円滑に抜け出し、電解
液の浸入を促進させることができる。本実施形態の場
合、１５〜３０分程度振動を加えることにより、未含浸
領域Ａが図６に示した範囲から図７に示した範囲まで狭
くなった。従って、電解液３の液面が絞り部よりも下が
って電池蓋４が装着できるようになるまで、従来は３０
分〜１時間を要していたのに対して、本実施形態によれ
ば約半分の１５〜３０分程度に短縮することができた。
振動を加え終えた電池缶２は、チャンバ５内から取り出
し、従来と同様に電池蓋４を装着して電池を完成する。

【００２２】なお、加振装置６は、加える振動の周波数
が高すぎると、発電要素１の正極電極１ａや負極電極１
ｂから電極材料が剥がれ落ちるおそれが生じる。また、
振幅が大きすぎると、電解液３が跳ねて電池缶２の上端
部の縁に付着したり外部に飛び散るおそれが生じる。

【００２３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、チャンバ５内で電池缶２に電解液３を注入してから
振動を加えることができるので、短時間に電解液３の液
面を低下させて電池蓋４を装着することができるように
なり、電池の製造に要する時間を短縮し、製造ラインの
スペースを縮小することができるようになる。また、電
池缶２は、チャンバ５内で電解液３を注入した後に、別
の加振装置まで運んで振動を加えるようにしてもよい
が、本実施形態のようにチャンバ５内に収容したままで
振動を加えることができるようになっていれば、電池缶
２を移し替える手間とスペースを削減することができ
る。

【００２４】なお、上記実施形態では、リチウムイオン
電池の製造方法及びその装置について説明したが、本発
明はこれに限らず、巻回型の発電要素を備えた電池一般
に実施可能である。ただし、リチウムイオン電池の電解
液３は、ポリエチレン・カーボネートやポリプロピレン
・カーボネート等の多少粘度の高い非水電解液を用いる
ので、水溶液電解液に比べると電解液３の発電要素１へ
の浸入が遅くなる。このため、本発明は、特にリチウム
イオン電池の製造に適したものとなる。

【００２５】また、上記実施形態では、電磁式の加振装
置６について説明したが、モータ（リニアモータを含
む）等を用いた任意の方式の加振装置を使用してもよ
い。さらに、上記実施形態では、チャンバ５と共に電池
缶２を振動させる加振装置６について説明したが、チャ
ンバ５内で電池缶２のみを振動させるようなものであっ
てもよい。

【００２６】さらに、上記実施形態では、チャンバ５に
電池缶２を１個だけ収容する場合について示したが、多
数個の電池缶２を一度に収容できるチャンバ５を用いる
方が製造効率が高くなる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池の製造方法及びその装置によれば、電解液を注入
した電池缶に振動を加えるので、発電要素内部へのこの
電解液の浸入を促進させることができ、電池の製造に要
する時間を短縮すると共に、製造ラインのスペースを縮
小することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、チャ
ンバの振動時の縦断面図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、チャ
ンバの電解液注入時の縦断面図である。

【図３】従来例を示すものであって、巻回型の発電要素
の巻回工程を示す斜視図である。

【図４】従来例を示すものであって、完成した電池の縦
断面図である。

【図５】従来例を示すものであって、電池缶を収容した
チャンバの縦断面図である。

【図６】従来例を示すものであって、電解液を注入直後
の電池缶の縦断面図である。

【図７】従来例を示すものであって、電解液を注入して
十分に時間が経過した後の電池缶の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 発電要素 ２ 電池缶 ３ 電解液 ５ チャンバ ５ａ バルブ ５ｂ ポンプ ５ｃ バルブ ５ｄ ポンプ ６ 加振装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻回型の発電要素を電池缶に入れて、周
   囲雰囲気を減圧し電池缶内に電解液を注入する電池の製
   造方法において、 電解液の注入後に電池缶に振動を加えることを特徴とす
   る電池の製造方法。
2. 【請求項２】 巻回型の発電要素が入った電池缶を収容
   して密閉するものであり、内部を減圧する減圧装置と、
   電池缶内に電解液を注入する電解液注入装置とが設けら
   れたチャンバに、電池缶に振動を加える加振装置が取り
   付けられたことを特徴とする電池の製造装置。
3. 【請求項３】 前記電池缶に加える振動が巻回型の発電
   要素の軸方向に沿った縦振動であることを特徴とする請
   求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法及びその装
   置。