JPH1196992A - 電解液注入装置、電解液注入方法及び電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】注入効率を向上させることができるとともに、
設置面積を小さくすることができる電解液注入装置を提
供することを提供すること。 【解決手段】電極Ｌを収容した電池容器Ｋ内に所定量の
電解液Ｗを注入する電解液注入装置２０において、電池
容器Ｋ内を気密閉塞する注液機構特殊ノズル（閉塞部）
１３０と、その一端が注液機構特殊ノズル１３０に取り
付けられ、他端が電解液Ｗが注入される注入口１４１が
形成された電解液注入ライン１４０と、この電解液注入
ライン１４０に形成された注液バルブ１４２と、その一
端が注液機構特殊ノズル１３０に取り付けられ、他端が
上記電池容器Ｋ内を減圧する減圧装置１５１が接続され
た減圧ライン１５０とを備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池等の電池を製造する電池製造装置に組込まれ電池
容器内に電解液を注入する電解液注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８はリチウムイオン二次電池を示す図
である。リチウムイオン二次電池は、有底筒状の電池容
器Ｋと、この電池容器Ｋ内に収容された電極（被含浸
物）Ｌとを備えている。なお、図８中Ｌａは端子を示し
ている。

【０００３】このようなリチウムイオン二次電池は、電
池容器Ｋに電極Ｌを挿入した後、電解液を電池容器Ｋ内
に注入し、電極Ｌに電解液を含浸させることで製造す
る。

【０００４】図９は、このような電解液の注入を行うた
めの装置を示す図である。電解液注入装置は、その上面
には上蓋２によって開閉される開口部が設けられている
チャンバ１を備えている。上蓋２閉時にはチャンバ１内
は完全に密閉する構造でなければならない。また、充分
な板厚を確保して内部の圧力変化に耐え得るように作ら
れなければならない。

【０００５】チャンバ１内部には漏斗状の液溜め容器４
を着脱自在に備えた電池容器Ｋが収納される。

【０００６】チャンバ１の上蓋２には、電解液Ｗを供給
するための供給手段５が接続される。この供給手段５は
上蓋２に直接取り付けられるノズル６とノズル６に接続
される配管系７およびこの配管系７の端部につながる電
解液タンク８とから構成される。なお、図９中１０は開
閉弁を示している。

【０００７】一方、チャンバ１の側壁部には、導通管１
１が接続され、開閉弁１２が設けられ、さらに導通管１
１を介して三方弁１３の一方のポートが接続される。三
方弁１３の他方のポートには導通管を介して減圧ポンプ
１４が接続され、さらに残りのポートには導通管を介し
て加圧ポンプ１５が接続される。

【０００８】液溜め容器４が装着された電池容器Ｋをチ
ャンバ１の所定位置に収納したら、上蓋２を閉じて、チ
ャンバ１内を密閉し、チャンバ１に接続されている開閉
弁１２が閉じていることを確認したうえ、開閉弁１０を
開けて供給手段のノズル６より液溜め容器４に電解液を
吐出する。

【０００９】液溜め容器４と電池容器Ｋ内部はつながっ
た状態だが、電池容器Ｋ内部の電極Ｌにより電解液Ｗは
容易に浸透しない。そこで、チャンバ１に接続する開閉
弁１２を開放し、かつ三方弁１３を減圧ポンプ１４側に
切り換えて減圧ポンプ１４を作動させ、チャンバ１内に
ある電池容器Ｋと液溜め容器４およびその周辺を減圧雰
囲気にする。

【００１０】すると、電解液Ｗに含まれる空気はもちろ
ん、電解液Ｗによって蓋をされている電池容器Ｋ内部お
よび電極Ｌに含まれる空気が排出される。

【００１１】減圧ポンプ１４の作動が終了したら、一旦
上蓋２を開放してチャンバ１内を大気開放する。

【００１２】次に上蓋２を閉じてチャンバ１の密閉を確
認したら、今度は、三方弁１３を加圧ポンプ１５側に切
り換えて加圧ポンプ１５を作動させ、チャンバ１内にあ
る電池容器Ｋと液溜め容器４およびその周辺の雰囲気を
加圧する。

【００１３】電解液Ｗの上面より高圧を受け、電解液Ｗ
は注入される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
電解液注入装置では、次のような問題があった。すなわ
ち、チャンバ１内に電池容器Ｋなどを収納し、チャンバ
１全体を減圧引き、大気開放、加圧を行うため、容積が
大きく、それぞれの工程で時間がかかる。

【００１５】また、チャンバ１の板厚を厚くしなければ
ならず、装置全体が大きく、強固になり、さらに装置コ
ストが高くなる。

【００１６】そこで本発明は、注入効率を向上させるこ
とができるとともに、設置面積を小さくすることができ
る電解液注入装置を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載された発明は、電極を
収容した電池容器内に所定量の電解液を注入する電解液
注入装置において、上記電池容器内を気密閉塞する閉塞
部と、その一端が上記閉塞部に取り付けられ、他端が上
記電解液が注入される注入口が形成された電解液注入ラ
インと、この電解液注入ラインに形成された注液バルブ
と、その一端が上記閉塞部に取り付けられ、他端が上記
電池容器内を減圧する減圧部が接続された減圧ラインと
を備えるようにした。

【００１８】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記電解液注入ラインの上記
注入口と上記注液バルブとの間に設けられた供給バルブ
と、上記電解液注入ラインの上記供給バルブと上記注液
バルブとの間に設けられ、少なくとも上記所定量の電解
液を収容する貯溜部と、その一端が貯溜部に接続された
大気開放／加圧ラインと、この大気開放／加圧ラインの
他端に設けられた分岐部と、その一端が上記分岐部に接
続され、他端が加圧部に設けられた加圧ラインと、その
一端が上記分岐部に接続され、他端が大気に開放された
大気開放ラインとを備えるようにした。

【００１９】請求項３に記載された発明は、請求項２に
記載された発明において、上記加圧部は、大気圧より高
圧の不活性気体で充填された加圧タンクである。

【００２０】請求項４に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記減圧ラインは、この減圧
ライン内の気圧を測定する圧力計を備えている。

【００２１】請求項５に記載された発明は、請求項４に
記載された発明において、上記注液バルブは、上記圧力
計によって測定された気圧が所定の気圧に達したのに基
づき開く。

【００２２】請求項６に記載された発明は、電極を収容
した電池容器内に所定量の電解液を注入して上記電極に
上記電解液を含浸させる電解液注入装置において、上記
電池容器の重量を計量する第１の計量部と、上記電池容
器内を減圧する減圧部と、この減圧部によりその内部が
減圧された上記電池容器内に上記電解液を注入する注液
部と、この注液部において注液された上記電池容器の重
量を計量する第２の計量部と、第２の計量部における計
量結果に基づいて所定範囲内の重量の電池容器を選別す
る選別部とを備えるようにした。

【００２３】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。すなわち、請求項１に記載された発明では、減
圧及び加圧を行って電解液の含浸を効率よく行う場合
に、電池容器内のみを気密閉塞するようにしているの
で、装置を小形化できる。

【００２４】請求項２に記載された発明では、作業効率
を向上させることができる。

【００２５】請求項３に記載された発明では、大気圧よ
り高圧の不活性気体で充填された加圧タンクを用いるよ
うにしたので、防爆及び乾燥した雰囲気を保つことがで
きる。である。

【００２６】請求項４に記載された発明では、減圧ライ
ン内の気圧を測定する圧力計を備えているので、電池容
器内の気圧を正確に測定することができる。

【００２７】請求項５に記載された発明では、注液バル
ブは、圧力計によって測定された気圧が所定の気圧に達
したのに基づき開くようにしているので、所定の気圧ま
で減圧されたときにのみ電解液Ｗを流入させることがで
きる。したがって、注液量の不足等を防止することがで
きる。

【００２８】請求項６に記載された発明では、注液量の
過不足を判定することができ、不良品を排除することが
できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る電解液注入装置２０を示す図である。図２〜図４
は、この電解液注入装置２０の各要部を示す図である。
また、図５は注液部１００の構成を示す模式図である。
なお、これらの図中矢印ＸＹＺは、互いに直交する三方
向を示しており、特に矢印ＸＹは水平方向、矢印Ｚは鉛
直方向を示している。

【００３０】電解液注入装置２０は、架台２１と、この
架台２１上に設けられ注液前の電池容器Ｋの重量を計量
する注液前計量部３０と、電池容器Ｋ内に電解液Ｗを注
入する注液部１００と、電解液Ｗが注入された電池容器
Ｋの重量を計量し選別する注液後計量部４０と、これら
注液前計量部３０，注液部１００及び注液後計量部４０
間において電池容器Ｋを搬送する注液トランスファ部５
０と、これらを連携制御する制御部６０とを備えてい
る。

【００３１】注液前計量部３０は、電池容器Ｋの重量を
測定する計量部３１と、電池容器供給部（不図示）から
計量部３１へ空の電池容器Ｋが一列に搬入するための搬
入機構３２と、後述するチャック部５４に移送するため
に電池容器Ｋを位置決めするインデックスコンベア３３
と、搬入機構３２，計量部３１及びインデックスコンベ
ア３３間において電池容器Ｋを移載する移載機構３５と
を備えている。

【００３２】移載機構３５は、図２に示すように架台２
１上に設けられた支持部３５ａと、この支持部３５ａに
支持され図２中矢印Ｙ方向に作動する左右シリンダ３５
ｂと、この左右シリンダ３５ｂの先端側に設けられ図２
中矢印Ｚ方向に作動する上下シリンダ３５ｃと、この上
下シリンダ３５ｄの先端側に設けられたチャック支持部
３５ｅとを備えている。チャック支持部３５ｅには、２
台のエアチャック３６ａ，３６ｂと、図２中矢印Ｒ方向
に作動するロータリアクチュエータ３７と、このロータ
リアクチュエータ３７に支持されたエアチャック３７
ａ，３７ｂとを備えている。

【００３３】注液部１００は、図１に示すように電池容
器Ｋを２列にして保持する容器保持部１１０と、この容
器保持部１１０の上方に配置された注液機構１２０とを
備えている。

【００３４】容器保持部１１０は、ベース１１１と、こ
のベース１１１に設けられ電池容器Ｋが嵌入される複数
のチャンバ１１２と、ベース１１１を架台２１に対して
図１中矢印Ｚ方向に沿って上下動させる上下動機構１１
３とを備えている。

【００３５】注液機構１２０は、チャンバ１１２に保持
された各電池容器Ｋの開口部Ｋａに装着される注液機構
特殊ノズル（閉塞部）１３０を備えている。また、図３
中１４０は電解液注入ライン、１５０は減圧ライン、１
６０は大気開放／加圧ライン、１７０は加圧ライン、１
８０は大気開放ラインを示している。

【００３６】電解液注入ライン１４０は、その一端が注
液機構特殊ノズル１３０に取り付けられ、他端には漏斗
状の受け口（注入口）１４１が形成されている。受け口
１４１から電解液Ｗが供給される。

【００３７】電解液注入ライン１４０は、注液機構特殊
ノズル１３０側から注液バルブ１４２、貯溜タンク（貯
溜部）１４３、供給バルブ１４４が設けられている。な
お、貯溜タンク１４３の容量は電池容器Ｋ内に注入すべ
き量よりも多くの量の電解液が入るように形成されてい
る。

【００３８】減圧ライン１５０は、その一端が注液機構
特殊ノズル１３０に取り付けられており、他端は減圧装
置１５１が取り付けられている。また、減圧ライン１５
０は注液機構特殊ノズル１３０側から減圧保持バルブ１
５２、減圧マニホールド１５３、減圧分岐部１５４、減
圧バルブ１５５、サージタンク（蓄圧室）１５６が設け
られている。なお、減圧マニホールド１５３には圧力計
１５７が取り付けられている。

【００３９】大気開放／加圧ライン１６０は、その一端
が貯溜タンク１４３に接続されており、他端は分岐部１
６１となっており、加圧ライン１７０と大気開放ライン
１８０とに分岐している。また、大気開放／加圧ライン
１６０は、貯溜タンク１４３側から加圧マニホールド１
６２、第２加圧バルブ１６３が設けられている。

【００４０】加圧ライン１７０は、他端が不活性ガスで
ある窒素ガスが充填された加圧タンク（加圧部）１７１
に接続されており、分岐部１６１側から絞り１７２、加
圧用バルブ１７３が設けられている。

【００４１】大気開放ライン１８０は、他端が大気に開
放しており、分岐部１６１側から絞り１８１、大気開放
バルブ１８２が設けられている。

【００４２】一方、図３中２００は吸引した気体中から
固形物を除去する掃除機（除去部）、２１０は減圧マニ
ホールドライン、２２０は第２減圧ライン、２３０はチ
ャンバライン、２４０は第２加圧ライン、２５０は減圧
／加圧ライン、２６０は接続ラインを示している。

【００４３】減圧マニホールドライン２１０は、一端が
減圧マニホールド１５３に接続され、他端が掃除機２０
０に接続されており、途中に減圧マニホールドバルブ２
１１が設けられている。

【００４４】第２減圧ライン２２０は、一端が減圧分岐
部１５４に接続され、他端が掃除機２００に接続されて
おり、途中に第２減圧ラインバルブ２２１が設けられて
いる。

【００４５】チャンバライン２３０は、一端がチャンバ
１１２に接続され、他端が除去部２００に接続されてお
り、途中にチャンバラインバルブ２３１が設けられてい
る。第２加圧ライン２４０は、一端が加圧マニホールド
１６２に接続され、他端が掃除機２００に接続されてお
り、途中に第２加圧ラインバルブ２４１が設けられてい
る。

【００４６】減圧／加圧ライン２５０は、一端が分岐部
１６１に接続され、他端が減圧マニホールド１５３に接
続されており、途中に減圧／加圧ラインバルブ２５１が
設けられている。

【００４７】接続ライン２６０は、一端が分岐部１６１
に接続され、他端がチャンバ１１２に接続されている。

【００４８】なお、各バルブの開閉タイミングは制御部
６０により予め定められたプログラムにしたがって後述
するようなタイミングで制御される。

【００４９】また、少なくとも第２加圧ラインバルブ２
４１、減圧／加圧バルブ２５１、大気開放バルブ１８
２、加圧バルブ１７３はベース１１１の上方に配置され
ている。

【００５０】このように構成された電解液注入装置２０
は、次のようにして電池容器Ｋへ電解液Ｗを注入する。
なお、全てのバルブ及び絞りは予め閉じられているもの
とする。

【００５１】搬入機構３２によって電池容器供給部から
計量部３１側へ電極Ｌを収容した注液前の電池容器Ｋが
搬入される。エアチャック３７ａ，３７ｂにより搬入機
構３２から計量部３１へ向きを変えながら移載する。計
量部３１では、電池容器Ｋの重量を計量し、その値を制
御部６０で記憶する。

【００５２】計量された電池容器Ｋをエアチャック３６
ａ，３６ｂによりインデックスコンベア３３へ移載す
る。インデックスコンベア３３は電池容器Ｋが移載され
た後、図２中Ｘ方向に移動する。これにより最終的にイ
ンデックスコンベア３３上に複数の電池容器Ｋが並べら
れる。

【００５３】スライダ５２によりチャック部５４をイン
デックスコンベア３３に対向させ、シリンダ機構５４ｂ
によりチャック機構５４ａをインデックスコンベア３３
上の電池容器Ｋに対向位置決めする。チャック機構５４
ａを作動させ、電池容器Ｋを把持する。この状態でスラ
イダ５２の移動、シリンダ機構５４ｂの作動により、チ
ャック機構５４ａをベース１１１上に位置決めする。続
いてチャック機構５４ｂによる把持を解除し、電池容器
Ｋをチャンバ１１２内に挿入する。

【００５４】次に、上下動機構１１３を作動させ、電池
容器Ｋの開口部Ｋａに注液機構特殊ノズル１３０を当接
させ、電池容器Ｋ内を気密閉塞する。

【００５５】供給バルブ１４４、第２加圧バルブ１６
３、大気開放バルブ１８２を開け、受け口１４１に電解
液Ｗを吐出装置（不図示）により吐出し、貯溜タンク１
４３に電極Ｌに含浸させる量の電解液Ｗを貯溜する。

【００５６】一方、減圧バルブ１５５、減圧保持バルブ
１５２を開け、減圧装置１５１を作動させ、電池容器Ｋ
内の減圧を行う。圧力計１５７によって計測された圧力
が所定の圧力になった時点でトリガーが発生し、制御部
６０を介して減圧保持バルブ１５２を閉じる。

【００５７】次に注液バルブ１４２を開け、絞り１８２
を徐々に開けながら貯溜タンク１４３内の電解液Ｗを大
気圧により電池容器Ｋ内に移動させる。続いて、大気開
放バルブ１８２、絞り１８１を閉じ、加圧バルブ１７３
を開ける。さらに絞り１７２を徐々に開け、電池容器Ｋ
内の電解液Ｗを加圧し、電解液Ｗを電極Ｌに含浸させ
る。

【００５８】次に加圧バルブ１７３を閉じ、大気開放バ
ルブ１８２を開け、絞り１８２を徐々に開けながら貯溜
タンク１４３内を徐々に大気圧に戻し、注液作業を終了
する。

【００５９】なお、上述したように圧力計１５７を用い
て電池容器Ｋ内の圧力を管理しているので、減圧が不足
しているときに注液を行った場合に生ずる問題、例え
ば、電解液が電池内部に注入しきれず、ノズルに電解液
が残り、注液量が安定しない等の問題を回避することが
できる。また、圧力計１５７は電池容器Ｋ近傍に配置さ
れているので、比較的正確に電池容器Ｋ内の圧力を測定
することができる。

【００６０】一方、注液時に絞り１８２を徐々に開くこ
とによってゆっくりと電解液Ｗを電池容器Ｋ内に移動す
るようにしているので、急激に電解液Ｗが電池容器Ｋ内
に流入するときに生じる気泡の発生を防止することがで
きる。同様に電解液Ｗの加圧時に絞り１７２を徐々に開
くことによってゆっくりと圧力を上昇させるようにして
いるので、急激に高圧になることによって生ずる気泡の
発生を防止することができる。なお、電解液Ｗに気泡が
混入すると、電解液の含浸に障害をきたし、電池の性能
（容量、サイクル寿命）を低下する原因となる。

【００６１】注液作業が終了した後、上下動機構１１３
を作動させ、ベース１１１を下降させて、電池容器Ｋの
開口部Ｋａに注液機構特殊ノズル１３０を押し付けを解
除する。

【００６２】スライダ５３によりチャック部５５をベー
ス１１１に対向させ、シリンダ機構５５ｂによりチャッ
ク機構５５ａをベース１１１の電池容器Ｋに対向位置決
めする。続いてチャック機構５４ｂを作動させ、電池容
器Ｋを把持する。

【００６３】この状態でスライダ５２の移動、シリンダ
機構５５ｂの作動により、チャック機構５５ａをインデ
ックスコンベア４３上に位置決めする。チャック機構５
５ａの把持を解除する。

【００６４】スライダ５３によりチャック部５５をイン
デックスコンベア４３に対向させ、シリンダ機構５５ｂ
によりチャック機構５５ａをインデックスコンベア４３
上の電池容器Ｋに位置決めする。

【００６５】インデックスコンベア４３上の電池容器Ｋ
をエアチャック４８ａ，４８ｂにより計量部４１上へ移
載する。インデックスコンベア４３は電池容器Ｋが移載
された後、図２中Ｘ方向に移動する。これにより最終的
にインデックスコンベア４３上の全ての電池容器Ｋが順
次計量部４１に移載される。

【００６６】計量部４１では、電池容器Ｋの重量を計量
し、制御部６０で記憶された値に所定量の電解液Ｗの重
量とを加算したものと比較する。電解液Ｗが所定量注入
されていれば、同じ重量となる。電池容器Ｋの重量が許
容範囲外の場合には、エアチャック３７ａ，３７ｂによ
り不良品ストッカ４４へ移載される。また、電池容器Ｋ
の重量が許容範囲内の場合には、エアチャック３７ａ，
３７ｂにより搬出機構４２へ向きを変えながら移載す
る。

【００６７】最後に搬出機構４２によって電解液注入装
置２０外部の次工程（不図示）へ搬出し、終了する。

【００６８】次に、注液部１００の洗浄作業について図
５のフロー図を用いて説明する。なお、洗浄作業は各ラ
インに残存した電解液Ｗを除去することで、電解液Ｗが
乾燥して発生するラインの詰まりを防止するために行わ
れる。なお、ラインに詰まりが発生すると、注液量が不
安定になるという問題がある。

【００６９】洗浄作業は、制御部６０に予め組込まれた
プログラムにしたがって自動的に行わせることができ
る。この場合には、後述する判断α〜判断ηにおいて実
施（Ｊ）が選択される。なお、制御盤（不図示）を用い
てオペレータが任意に洗浄作業の不実施、再実施、実施
を指令して個別の洗浄等を行わせることもできる。

【００７０】開始指令があると、ＳＴ１において、減圧
バルブ１５５が閉じられ、その０．５秒後に減圧保持バ
ルブ１５２が開く。そして、圧力計１５７で減圧状態が
解除されていることを確認した後、減圧保持バルブ１５
２を閉じる。続いて、上下動機構１１３によりベース１
１１を上昇させ、ベース１１１の開口部に注液機構特殊
ノズル１３０を押し付け、チャンバ１１２内を気密閉塞
する。

【００７１】ＳＴ２において、減圧ラインエアブロー工
程の実施（Ｊ）・不実施（Ｐ）とを判断し（判断α）、
実施ならばＳＴ３へ進み、不実施ならばＳＴ４に進む。

【００７２】ＳＴ３において、減圧ラインエアブロー工
程が行われる。すなわち、第２加圧バルブを閉じ、その
０．５秒後に加圧バルブ１７３、減圧マニホールドバル
ブ１５３、真空保持バルブ１５２を開く。設定時間経過
後、真空保持バルブ１５２、減圧マニホールドバルブ１
５３を閉じ、大気開放バルブ１８２を開く。

【００７３】ＳＴ４において、ＳＴ３における減圧ライ
ンエアブロー工程の再実施（Ｒ）及びＳＴ５の加圧ライ
ンエアブロー工程の実施（Ｊ）・不実施（Ｐ）を判断し
（判断β）、再実施ならばＳＴ３に戻り、実施ならばＳ
Ｔ５へ進み、不実施ならばＳＴ６に進む。

【００７４】ＳＴ５において、加圧ラインエアブロー工
程が行われる。すなわち、注液バルブ１４２、加圧ライ
ンバルブ２４１を開き、大気開放バルブ１８２を閉じ
る。設定時間経過後、加圧バルブ１４２を閉じる。さら
に設定時間経過後、注液バルブ１４２、加圧ラインバル
ブ２４１を閉じ、大気開放バルブ１８２を開ける。

【００７５】ＳＴ６において、ＳＴ５における加圧ライ
ンエアブロー工程の再実施（Ｒ）及びＳＴ７の第１ライ
ンエアブロー工程の実施（Ｊ）・不実施（Ｐ）を判断し
（判断γ）、再実施ならばＳＴ５に戻り、実施ならばＳ
Ｔ７へ進み、不実施ならばＳＴ８に進む。

【００７６】ＳＴ７において、第１ラインエアブロー工
程が行われる。すなわち、加圧ラインバルブ２４１、加
圧バルブ１７３、第２加圧バルブ１６３を開ける。設定
時間経過後、加圧バルブ１７３を閉じる。さらに設定時
間経過後、加圧ラインバルブ２４１を閉じる。

【００７７】ＳＴ８において、ＳＴ７における第１ライ
ンエアブロー工程の再実施（Ｒ）及びＳＴ９の第２ライ
ンエアブロー工程の実施（Ｊ）・不実施（Ｐ）を判断し
（判断δ）、再実施ならばＳＴ７に戻り、実施ならばＳ
Ｔ９へ進み、不実施ならばＳＴ１０に進む。

【００７８】ＳＴ９において、第２ラインエアブロー工
程が行われる。すなわち、第２加圧バルブ１６３を閉
じ、チャンバラインバルブ２３１、加圧バルブ１７３を
開ける。設定時間経過後、加圧バルブ１７３を閉じる。
さらい設定時間経過後、チャンバラインバルブ２３１、
大気開放バルブ１８２を閉じる。

【００７９】ＳＴ１０において、ＳＴ９における第２ラ
インエアブロー工程の再実施（Ｒ）及びＳＴ１１の第３
ラインエアブロー工程の実施（Ｊ）・不実施（Ｐ）を判
断し（判断ε）、再実施ならばＳＴ９に戻り、実施なら
ばＳＴ１１へ進み、不実施ならばＳＴ１２に進む。

【００８０】ＳＴ１１において、第３ラインエアブロー
工程が行われる。すなわち、減圧マニホールドバルブ２
１１、減圧／加圧ラインバルブ２５１、加圧バルブ１７
３を開け、大気開放バルブ１８２を閉じる。設定時間経
過後、加圧バルブ１７３を閉じる。さらに設定時間経過
後、減圧マニホールドバルブ２１１、減圧／加圧バルブ
を閉じ、大気開放バルブ１８２を開ける。

【００８１】ＳＴ１２において、ＳＴ１１における第３
ラインエアブロー工程の再実施（Ｒ）及びＳＴ１３の第
４ラインエアブロー工程の実施（Ｊ）・不実施（Ｐ）を
判断し（判断ζ）、再実施ならばＳＴ１１に戻り、実施
ならばＳＴ１３へ進み、不実施ならばＳＴ１４に進む。

【００８２】ＳＴ１３において、第４ラインエアブロー
工程が行われる。すなわち、第２減圧ラインバルブ２２
１、加圧バルブ１７３、減圧／加圧バルブ２５１を開
け、大気開放バルブ１８２を閉じる。設定時間経過後、
加圧バルブ１７３を閉じる。さらに設定時間経過後、第
２減圧ラインバルブ２２１、減圧／加圧バルブ２５１、
大気開放バルブ１８２を開ける。

【００８３】ＳＴ１４において、ＳＴ１３における第４
ラインエアブロー工程の再実施（Ｒ）、終了動作の実施
（Ｊ）及び洗浄全体の再実施（Ｑ）を判断し（判断
η）、再実施ならばＳＴ１３に戻り、実施ならばＳＴ１
５へ進み、洗浄全体の再実施ならばＳＴ２に進む。

【００８４】ＳＴ１５において、終了動作が行われる。
すなわち、上下動機構１１３によりベース１１１を下降
させ、減圧バルブ１５５を開き、終了する。

【００８５】上述したように本第１の実施の形態に係る
電解液注入装置２０によれば、電池容器Ｋ内を減圧して
電解液Ｗを効率よく電池容器Ｋ内に注入するようにでき
るとともに、電解液Ｗを加圧することにより効率よく電
極Ｌに電解液Ｗを含浸させることができる。

【００８６】また、大気圧より高圧の不活性気体で充填
された加圧タンク１７１を用いるようにしたので、防爆
及び乾燥した雰囲気を保つことができる。

【００８７】また、減圧ライン１５０内の気圧を測定す
る圧力計１５７を備えているので、電池容器Ｋ内の気圧
を正確に測定することができる。

【００８８】また、注液バルブ１４２は、圧力計１５７
によって測定された気圧が所定の気圧に達したのに基づ
き開くようにしているので、所定の気圧まで減圧された
ときにのみ電解液Ｗを流入させることができる。したが
って、注液量の不足等を防止することができる。

【００８９】注液後の液面低下時間も短くなるため、搬
送スピードを上げ、タクトタイムを短縮する事が可能と
なった。同時に電解液のこぼれによる不良品を出す事な
く、液のこぼれによる他機構部のトラブルをなくし、清
掃の必要もなくなった。

【００９０】また、注液前の電池容器Ｋの重量と注液後
の電池容器Ｋの重量とを比較することによって所定量の
電解液Ｗが注入されているか否かを判別することがで
き、不良品を次工程に送ることなく排除できる。

【００９１】また、電池容器Ｋ内だけを減圧及び加圧す
るようにしているので、小型で安価な機構とすることが
できる。また、電池容器Ｋを複数個同時に処理する場合
であっても、注液機構特殊ノズル１３０を電池容器Ｋの
数だけ設けるだけで、他の機構は共通して使用できるの
で、装置全体の製造コストを低く抑えることができる。
さらに、電池容器Ｋをチャンバに出し入れする工程を省
略することができ、全体的な作業効率を向上させること
もできる。

【００９２】一方、各ライン中に残存する電解液Ｗを除
去するようにしているので、電解液Ｗが乾燥して詰まる
ことを防止することができる。このため、ラインの詰ま
りにより発生する注液量のばらつきや含浸ムラを防止す
ることができる。すなわち、電池の容量低下と充放電サ
イクル特性の低下の大きい不良品の発生を防ぐことがで
きる。

【００９３】また、注入時に必要となる乾燥した窒素雰
囲気を壊すことなく除去を行うことができるので、頻繁
なメンテナンスが可能となった。さらに、各ラインの残
存した電解液Ｗの除去を予め決められたプログラムにし
たがって行っているので、最も効率の良い洗浄を手順の
間違い等を起こすことなく実施することができる。

【００９４】図６は本発明の第２の実施の形態に係る電
解液注入装置２０Ａを示す斜視図である。この図におい
て、図１と同一機能部分には同一符号を付し、その説明
を省略する。

【００９５】図６中３３０は注液前計量部、３４０は注
液後計量部、３５０は注液トランスファ部、３６０は移
載機構を示している。

【００９６】注液前計量部３３０は、電池容器Ｋの重量
を測定する計量部３３１と、電池容器供給部（不図示）
から計量部３３１へ空の電池容器Ｋを載置した供給トレ
イＴａを搬入するための搬入機構３３２と、搬入機構３
３２，計量部３３１及び注液トランスファ部３５０の移
送トレイ３５２へ移載する移載ロボット３３３とを備え
ている。

【００９７】移載ロボット３３３は、図６中矢印Ｙ方向
に沿って設けられたガイド３３４と、このガイド３３４
に沿って往復動自在に設けられた２台のチャック機構３
３５とを備えている。

【００９８】注液後計量部３４０は、電池容器Ｋの重量
を測定する計量部３４１と、電池容器供給部（不図示）
から計量部３４１へ空の電池容器Ｋを一列にして搬出す
るための搬出機構３４２と、搬出機構３４２，計量部３
４１及び注液トランスファ部３５０の移送トレイ３５２
へ移載する移載ロボット３４３とを備えている。

【００９９】移載ロボット３４３は、図６中矢印Ｙ方向
に沿って設けられたガイド３４４と、このガイド３４４
に沿って往復動自在に設けられた２台のチャック機構３
４５とを備えている。

【０１００】注液トランスファ部３５０は、図１中矢印
Ｘ方向に沿って設けられたガイド３５１と、このガイド
３５１上を往復動する２台の移送トレイ３５２，３５２
と、これら移送トレイ３５２，３５２を駆動する駆動モ
ータ３５３と、移載部３５４を備えている。なお、移送
トレイ３５２には、電池容器Ｋを保持する保持孔３５２
ａが形成されている。

【０１０１】移載機構３５４は、後述するチャック機構
４００をベース１１１とガイド３５１間を往復動させる
機能を有している。

【０１０２】図７は、チャック機構４００を示す図であ
る。すなわち、チャック機構４００は、シリンダ機構５
４に取り付けられるとともに、水平に配置された矩形状
のベースフレーム４１０と、このベースフレーム４１０
に対向配置されるとともに、図７中矢印Ｘ方向に往復動
自在に取り付けられた矩形状のサブフレーム４２０とを
備えている。

【０１０３】ベースフレーム４１０は、ガイド４１１
と、サブフレーム４２０を往復動させるエアシリンダ４
１２とを備えている。

【０１０４】サブフレーム４２０は、ガイド４１１に案
内されるスライダ４２１を備えている。また、サブフレ
ーム４２０の開口部には図７中矢印Ｘ方向に沿って２本
の固定シャフト４２２が取り付けられている。また、こ
れら固定シャフト４２２相互間には回転シャフト４２３
が配置されており、この回転シャフト４２３の端部には
回転シャフト４２３を回転駆動する駆動モータ４２４が
設けられている。さらに、回転シャフト４２３には、回
転シャフト４２３の回転に伴って図７中矢印Ｘ方向に沿
って往復動する円盤状のプッシャ４２５が取り付けられ
ている。このプッシャ４２５は後述する可動爪４３１に
当接することで、可動爪４３１を引張りバネ４３２の引
張り力に抗して固定爪４３０から離間させる機能を有し
ている。固定シャフト４２２には、固定爪４３０が取り
付けられている。一方、固定爪４３０に対向して可動爪
４３１が固定シャフト４２２に対して図７中矢印Ｘ方向
に移動自在に取り付けられている。また、可動爪４３１
は、引張りバネ４３２によって固定爪４３０側へ付勢さ
れている。

【０１０５】このように構成された電解液注入装置２０
Ａでは、次のようにして電池容器Ｋへ電解液Ｗを注入す
る。なお、全てのバルブ及び絞りは予め閉じられている
ものとする。

【０１０６】搬入機構３３２によって電池容器供給部か
ら計量部３３１側へ電極Ｌを収容した注液前の電池容器
ＫがトレイＴａに載置されて搬入される。チャック機構
３３５により電池容器ＫをトレイＴａから計量部３３１
へ移載する。計量部３３１では、電池容器Ｋの重量を計
量し、その値を制御部６０で記憶する。計量された電池
容器Ｋをチャック機構３３５により把持し、移送トレイ
３５２へ移載する。所定の数の電池容器Ｋが移送トレイ
３５２上に移載された後、駆動モータ３５３を作動させ
て、注液部１００に対向する位置まで移動する。移載部
３５４によりチャック機構４００を移送トレイ３５２上
に位置決めする。

【０１０７】チャック機構４００では、次のようにして
複数の電池容器Ｋを同時に把持する。なお、予め、駆動
モータ４２４を作動させ、プッシャ４２５を移動させ、
可動爪４３１を固定爪４３０から電池容器Ｋの直径以上
に離間させておく。

【０１０８】固定爪４３０と可動爪４３１とが電池容器
Ｋを挟む位置となるようにベースフレーム４１０を位置
決めする。次にエアシリンダ４１２を動作させ、サブフ
レーム４２０を固定爪４３０が電池容器Ｋに接触するま
で移動する。接触したら、駆動モータ４２４を回転さ
せ、プッシャ４２５を図中矢印φ方向へ移動する。引張
りバネ４３２の引張り力により可動爪４３１が固定爪４
３０側へ引張られ、電池容器Ｋを挟持する。

【０１０９】チャック機構４００をベース１１１上に移
動し、駆動モータ４２４を逆転させ、可動爪４３１を固
定爪４３０から離間させて把持状態を解除する。これに
より、チャンバ１１２内に電池容器Ｋが挿入される。

【０１１０】注液部１００においては、上述した第１の
実施の形態に係る電解液注入装置２０と同様に注液作業
が行われる。

【０１１１】注液作業後、チャック機構４００により電
池容器Ｋを把持し、移載部３５４により、移送トレイ３
５２上に位置決めし、把持を解除する。駆動モータ３５
３を作動させ、移送トレイ３５２を注液後計量部３４０
側に移動する。

【０１１２】注液後計量部３４０では、チャック機構３
４５により電池容器Ｋを移送トレイ３５２から計量部３
４１へ移載する。計量部３４１では、電池容器Ｋの重量
を計量し、良品と不良品とを判別する。良品は搬出機構
３４２によって装置外部の次工程へ搬出される。

【０１１３】本第２の実施の形態に係る電解液注入装置
２０Ａにおいても、上述した第１の実施の形態に係る電
解液注入装置２０と同様の効果を得ることができるとと
もに、チャック機構４００を用いることで、エアシリン
ダ４１２と駆動モータ４２４だけで、複数の電池容器Ｋ
を同時に把持することができる。このため、電池容器Ｋ
毎にエアチャック機構を設ける必要がないので、電池容
器Ｋが増えてもエアチャック機構の駆動源であるアクチ
ュエータの数が増えることがない。すなわち、複雑な配
管の引き回しが不要となる上、チャック間の正確なピッ
チ調整も容易となる。

【０１１４】なお、電解液注入装置２０，２０Ａにおい
て、注液部１００を複数設けるようにしてもよい。すな
わち、注液部１００の不具合の修理やメンテナンスのた
めに停止した場合に他の注液部１００において電解液の
注液を行えば、生産量の大幅な減少を防止することがで
きる。

【０１１５】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではない。すなわち、上述した各実施の形態で
は、リチウムイオン二次電池の注液について説明した
が、他の種類の電池や部品にも適用することができる。
また、徐々に大気開放や加圧を行わせるために流量を調
整する絞りを用いたが、調圧弁を用いてもよい。本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは
勿論である。

【０１１６】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、減
圧及び加圧を行って電解液の含浸を効率よく行うことが
でき、電池容器内のみを気密閉塞するようにしているの
で、装置を小形化できる。

【０１１７】請求項２に記載された発明によれば、作業
効率を向上させることができる。

【０１１８】請求項３に記載された発明によれば、大気
圧より高圧の不活性気体で充填された加圧タンクを用い
るようにしたので、防爆及び乾燥した雰囲気を保つこと
ができる。である。

【０１１９】請求項４に記載された発明によれば、減圧
ライン内の気圧を測定する圧力計を備えているので、電
池容器内の気圧を正確に測定することができる。

【０１２０】請求項５に記載された発明によれば、注液
バルブは、圧力計によって測定された気圧が所定の気圧
に達したときに開くようにしているので、所定の気圧ま
で減圧されたときにのみ電解液Ｗを流入させることがで
きる。したがって、注液量の不足等を防止することがで
きる。

【０１２１】請求項６に記載された発明によれば、注液
量の過不足を判定することができ、不良品を排除するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電解液注入装
置を示す斜視図。

【図２】同電解液注入装置に組込まれた注液前計量部を
示す斜視図。

【図３】同電解液注入装置に組込まれた注液部の構成を
示す図。

【図４】同電解液注入装置に組込まれた注液後計量部を
示す斜視図。

【図５】同電解液注入装置に組込まれた注液部における
洗浄工程を示すフロー図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電解液注入装
置を示す斜視図。

【図７】同電解液注入装置に組込まれたチャック機構を
示す斜視図。

【図８】リチウムイオン二次電池の構成を示す斜視図。

【図９】従来の電解液注入装置を示す断面図。

【図１０】同電解液注入装置を用いた電解液注入工程を
示す図。

【符号の説明】

２０，２０Ａ…電解液注入装置 ３０，３３０…注液前計量部 ４０，３４０…注液後計量部 ５０、３５０…注液トランスファ部 １００…注液部 １２０…注液機構 １３０…注液機構特殊ノズル（閉塞部） １４０…電解液注入ライン １５０…減圧ライン １６０…大気開放／加圧ライン １７０…加圧ライン １８０…大気開放ライン ２００…掃除機（除去部） ２１０…減圧マニホールドライン ２２０…第２減圧ライン ２３０…チャンバライン ２４０…第２加圧ライン ２５０…減圧／加圧ライン ２６０…接続ライン ４００…チャック機構

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年６月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 電解液注入装置、電解液注入方法及
び電池

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】請求項６に記載された発明は、電極を収容
した電池容器内に所定量の電解液を注入する電解液注入
装置において、上記電池容器の重量を計量する第１の計
量部と、上記電池容器内を減圧する減圧部と、この減圧
部によりその内部が減圧された上記電池容器内に上記電
解液を注入する注液部と、この注液部において注液され
た上記電池容器の重量を計量する第２の計量部と、第２
の計量部における計量結果に基づいて所定範囲内の重量
の電池容器を選別する選別部とを備えるようにした。請
求項７に記載された発明は、電極を収容した電池容器内
に所定量の電解液を注入する電解液注入方法において、
上記電池容器の重量を計量する第１の計量工程と、上記
電池容器内を減圧する減圧工程と、この減圧工程により
その内部が減圧された上記電池容器内に上記電解液を注
入する注液工程と、この注液工程において注液された上
記電池容器の重量を計量する第２の計量工程と、この第
２の計量工程における計量結果に基づいて所定範囲内の
重量の電池容器を選別する選別工程とを備えるようにし
た。請求項８に記載された発明は、電極を収容した電池
容器内に所定量の電解液が注入された電池において、上
記電池容器の重量を計量する第１の計量工程と、上記電
池容器内を減圧する減圧工程と、この減圧工程によりそ
の内部が減圧された上記電池容器内に上記電解液を注入
する注液工程と、この注液工程において注液された上記
電池容器の重量を計量する第２の計量工程と、この第２
の計量工程における計量結果に基づいて所定範囲内の重
量の電池容器を選別する選別工程とを経て製造されるよ
うにした。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】請求項６に記載された発明では、注液量の
過不足を判定することができ、不良品を排除することが
できる。請求項７に記載された発明では、注液量の過不
足を判定することができ、不良品を排除することができ
る。請求項８に記載された発明では、注液量の過不足を
判定することができるので、不良品とはならない。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１２１】請求項６に記載された発明によれば、注液
量の過不足を判定することができ、不良品を排除するこ
とができる。請求項７に記載された発明によれば、注液
量の過不足を判定することができ、不良品を排除するこ
とができる。請求項８に記載された発明によれば、注液
量の過不足を判定することができるので、不良品とはな
らない。

フロントページの続き (72)発明者 池田 裕一 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 山中 正治 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 小松 久高 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を収容した電池容器内に所定量の電解
   液を注入する電解液注入装置において、 上記電池容器内を気密閉塞する閉塞部と、 その一端が上記閉塞部に取り付けられ、他端が上記電解
   液が注入される注入口が形成された電解液注入ライン
   と、 この電解液注入ラインに設けられた注液バルブと、 その一端が上記閉塞部に取り付けられ、他端が上記電池
   容器内を減圧する減圧部が接続された減圧ラインとを備
   えていることを特徴とする電解液注入装置。
2. 【請求項２】上記電解液注入ラインの上記注入口と上記
   注液バルブとの間に設けられた供給バルブと、 上記電解液注入ラインの上記供給バルブと上記注液バル
   ブとの間に設けられ、少なくとも上記所定量の電解液を
   収容する貯溜部と、 その一端が貯溜部に接続された大気開放／加圧ライン
   と、 この大気開放／加圧ラインの他端に設けられた分岐部
   と、 その一端が上記分岐部に接続され、他端が加圧部に設け
   られた加圧ラインと、 その一端が上記分岐部に接続され、他端が大気に開放さ
   れた大気開放ラインとを備えていることを特徴とする請
   求項１に記載の電解液注入装置。
3. 【請求項３】上記加圧部は、大気圧より高圧の不活性気
   体で充填された加圧タンクであることを特徴とする請求
   項２に記載の電解液注入装置。
4. 【請求項４】上記減圧ラインは、この減圧ライン内の気
   圧を測定する圧力計を備えていることを特徴とする請求
   項１に記載の電解液注入装置。
5. 【請求項５】上記注液バルブは、上記圧力計によって測
   定された気圧が所定の気圧に達したのに基づき開くこと
   を特徴とする請求項４に記載の電解液注入装置。
6. 【請求項６】電極を収容した電池容器内に所定量の電解
   液を注入する電解液注入装置において、 上記電池容器の重量を計量する第１の計量部と、 上記電池容器内を減圧する減圧部と、 この減圧部によりその内部が減圧された上記電池容器内
   に上記電解液を注入する注液部と、 この注液部において注液された上記電池容器の重量を計
   量する第２の計量部と、 第２の計量部における計量結果に基づいて所定範囲内の
   重量の電池容器を選別する選別部とを備えていることを
   特徴とする電解液注入装置。