KR100246114B1

KR100246114B1 - 전해액의 주액방법 및 주액장치

Info

Publication number: KR100246114B1
Application number: KR1019960040823A
Authority: KR
Inventors: 시게오 가사하라; 겐 다카야마; 신고 사토; 히데미 호조; 오사무 와타나베; 기요시 스에오카
Original assignee: 오타 야스오; 도시바 덴치 가부시키가이샤
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR970054733A

Abstract

본 발명은 2차전지 등의 전지용기에 전해액을 주입하는 전해액의 주액방법 및 주액장치에 관한 것으로서, 발수성을 갖는 수지제의 주액용 용기(20)로부터 전지용기(BC)내에 원심력을 이용하여 전해액을 주액하는 전해액의 주액방법에 있어서, 주액용 용기(20)의 내면에 금속부재(24)를 라이닝하고 라이닝금속부재의 지점에 액면(8a)이 위치하도록 주액용 용기의 상부개구(26)를 통하여 전해액을 수용하고 비접촉측정방식의 거리센서(40)를 이용하여 주액용 용기의 상부개구(26)쪽으로부터 전해액의 액면(8a)의 위치를 측정하는 것을 특징으로 한다.

Description

전해액의 주액방법 및 주액장치

제1도는 본 발명의 실시형태에 관련되는 전해액주액장치를 옆쪽에서 보아 나타내는 측면도.

제2도는 동 주액장치의 원판상 회전부 및 전지지지부를 주체로 한 평면도.

제3도는 동 주액장치의 주액부의 구조를 나타내는 부분단면.

제4도는 전지어셈블리의 구조를 나타내는 단면도.

제5도는 전지어셈블리와 실시예의 주액용기의 관계를 나타내는 설명도.

제6도는 2차전지의 내부를 나타내는 분해사시도.

제7도는 주액장치를 나타내는 개요도.

제8도는 원심주액동작중의 주액장치를 나타내는 개요도.

제9도는 주액장치를 윗쪽에서 보아 모식적으로 나타내는 평면도.

제10도는 주액용 용기 및 거리센서를 나타내는 위치관계도.

제11도는 본 발명의 실시형태에 관련되는 전해액의 주액방법에 이용된 주액용기를 나타내는 종단면도.

제12도는 종래의 주액용 용기를 나타내는 종단면도.

제13도는 본 발명의 전해액주액장치를 나타내는 사시도.

제14도는 전해액주액기구의 주요부확대단면도.

제15도는 주액부재의 아래쪽에 전해액미수용전지를 지지한 상태를 나타내는 확대사시도.

제16도는 전지어셈블리 및 노즐을 제15도의 XVI-XVI선을 따라서 절단한 종단면도.

제17도는 전해액주액장치의 작용을 설명하기 위한 확대단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,10 : 주액장치 2 : 전지지지부

2a : 고정부재 2b : 가이드바아

3,19,40,42 : 홀더 5,11,101 : 턴테이블

5a : 지지구 5b : 수평축

6 : 회전구동부 6a : 모터

6b,6c : 베벨기어 8 : 전해액

8a : 액면 8b : 기포

12 : 모터 13 : 힌지기구

4,20,90 : 주액용 용기 40 : 거리센서

53 : 세퍼레이터 54 : 전극군

56 : 전지어셈블리 57 : 캡

63 : 절연판 91 : 토출부

102 : 축 103 : 축베어링

128 : O링 132 : 에어실린더

136 : 테이퍼핀 137 : 너트

139 : 배기관 140 : 밸브

본 발명은 2차전지 등의 전지용기에 전해액을 주입하는 전해액의 주액방법 및 주액장치에 관한 것이다.

근래 고성능이며 고용량인 전지의 수요에 대응하여 예를 들면 알칼리2차 전지나 리튬이온2차전지 등의 여러가지 전지가 개발되어 실용화되고 있다. 알칼리2차전지는 리튬이온2차전지보다도 제조비용이 적고, 또한 안전성이 높으며, 또한 대전류에서의 방전이 가능하기 때문에 널리 이용되고 있다.

예를 들면 니켈수소2차전지에 있어서는 니켈산화물을 포함하는 플러스극과 수소흡장합금을 포함하는 마이너스극의 사이에 합성수지섬유제 부직포로 이루어지는 세퍼레이터를 끼워 넣어서 제작된 전극군과, 수산화칼륨용액 등의 강알칼리전해액이 전지용기내에 수용되어 있다. 이 알칼리전해액의 주액량이 적정량으로부터 어긋나 있으면 전지성능이 악화되기 때문에 주액량을 고정밀도로 관리할 필요가 있다. 이와 같이 전해액의 주액공정은 전지의 성능을 좌우하는 중요한 공정의 하나이다.

일본국 특허 공개공보 84-134558호에는 바아상의 회전부를 갖는 전해액주액장치가 개시되어 있다. 이 종래장치에 있어서는 상부가 개구한 전지어셈블리(용기와 소용돌이상 전극군)를 지지체에 장착하고 주액구가 소용돌이상 전극군의 상단에서 막히도록 주액관을 다른 지지체로 지지하고 바아상의 회전부를 회전시켜서 원심력에 의하여 전지지지체의 자세를 바아상의 회전부와 나란해지도록 변위시킨다. 주액관내의 전해액은 원심력에 의하여 전지어셈블리내에 주입된다.

근래 전지의 고용량화를 꾀하기 위해 전극군의 체적을 증대시키고 있다. 체적이 큰 전극군을 용기내에 넣으면 공간률이 감소되기 때문에 전해액을 주입하기 어려워진다. 특히 플러스극 및 마이너스극속의 공간에 존재하는 공기는 외부로 방출되기 어렵고 전해액의 침투속도도 늦기 때문에 전해액이 전극군의 구석구석까지 충분히 침투하기 어렵다.

그러나 상기의 종래장치를 이용하여 고용량화전지에 전해액을 주액하려하면 전극군에서 용기의 개구가 막혀 있기 때문에 전해액이 전극군의 위로 넘쳐나와서 원심력을 작용시켰을 때에 전해액이 주위에 비산하여 장치 각 부를 오염시킨다. 또 전해액의 비산은 전지내에 주입되는 전해액량의 부족을 발생시켜서 전지성능의 흐트러짐을 초래한다.

일본국 특허공개공보 87-139247호에는 주액관내에 그 주액구를 닫기 위한 구체가 삽입된 전해액주액장치가 개시되어 있다. 이 구체는 주액관에 원심력이 가해지면 주액구로부터 이동하고, 그 결과 주액구가 열린다. 그러나 이 종래장치에서는 주액관의 주액구를 전극군의 상단으로 밀어낸 상태로 주액하기 때문에 상기한 바와 똑같이 전해액이 전극군의 위에 넘쳐나온다. 또 구체는 주액관내의 주액구에 재치되어 있을 뿐이기 때문에 주액관의 밀폐성이 뒤떨어져서 대기중에 전해액이 새어나온다.

그런데 종래의 장치는 제12도에 나타내는 바와 같은 주액용 용기(90)를 구비하고 있다. 이와 같은 주액용 용기(90)에 소정량의 전해액(8)을 넣고 비접촉식의 거리센서로 액위를 측정한 후에 주액용 용기(90)를 전지용기(도시하지 않음)와 함께 회전시키면 원심력의 작용으로 전해액(8)이 선단의 토출부(91)로부터 토출되어 전지용기내에 주액된다.

그러나 종래의 주액용 용기(90)는 폴리테트라플루오로에틸렌수지와 같은 발수성을 갖는 수지로 만들어져 있기 때문에 전해액의 액면(8a)이 볼록상이 되고 기포(8b)가 액면(8a)의 중앙에 집합한다. 기포(8b)가 존재하는 상태로 액위를 측정하면 측정액위는 실제의 액위보다도 높아진다. 이와 같은 측정오차가 발생하면 주액용 용기(90)내의 전해액량이 부족하고, 결과로서 전지용기에 대한 주액량이 부족하다.

이와 같은 기포(8b)는 전해액(8)을 주액용 용기(90)내에 압입했을 때에 발생한 것인데, 모든 기포(8b)가 자연소멸되기까지 방치하여 기다리면 시간이 지나치게 걸려서 시스템효율이 저하해 버린다.

본 발명의 목적은 고용량화전지에 전해액을 고정밀도이며, 또한 고시스템 효율로 주액할 수 있는 전해액의 주액장치 및 주액방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관련되는 전해액의 주액방법은 발수성을 갖는 수지제의 주액용용기로부터 전지용기내에 원심력을 이용하여 전해액을 주액하는 전해액의 주액방법에 있어서, 상기 주액용 용기의 적어도 상부내면을 금속부재로 피복하고, 이 피복금속부재의 지점에 액면이 위치하도록 주액용 용기의 상부개구를 통하여 전해액을 주액용 용기내에 수용하고 비접촉측정방식의 거리센서를 이용하여 상기 상부개구쪽으로부터 주액용 용기내의 전해액의 액면의 위치를 측정하고, 이 측정결과를 기초로 하여 주액용 용기로부터 전지용기내에 원심력을 이용하여 전해액을 주액하는 것을 특징으로 한다.

이 경우에 상기 주액용 용기는 상기 상부개구쪽으로부터 차례로 대직경부, 소직경부 및 선단토출부를 갖고, 상기 피복금속부재를 상기 대직경부에 설치하며, 전해액의 액면을 상기 대직경부에 위치시켜서 액위를 측정하는 것이 바람직하다.

또한 내면피복금속부재는 강알카리성의 전해액에 대하여 내식성을 갖고, 또한 전해액에 대하여 젖음성이 양호한 금속으로 만들어져 있는 것이 바람직하다. 예를 들면 스테인레스강, Cr계 내식합금강, Cr-Mo계 내식합금강, Cr-Ni-Mo계 내식합금강, Co-Cr-Ni계 내식합금, Co-Cr-Ni-Mo계 내식합금, Co-Ni-Fe계 내식합금, Co-Cr-Fe계 내식합금, Co-Cr-Ni-Fe계 내식합금, 티탄 또는 티탄합금으로 라이닝금속부재를 만드는 것이 바림직하다.

강알칼리성의 전해액을 주액용 용기내에 압입하면 액면에 기포가 발생하는데, 액면의 위치에 금속부재를 라이닝하고 있기 때문에 제11도에 나타내는 바와 같이 액면(8a)은 오목상이 되고, 기포(8b)는 액면의 중앙에 존재하는 일 없이 액면의 둘레틀부인 금속부재(25)쪽으로 흩어지게 된다. 이 때문에 기포가 존재했다고 해도 윗쪽에서 거리센서를 이용하여 액위를 정확히 측정할 수 있어서 전해액의 주액량을 고정밀도로 콘트롤할 수 있다.

본 발명에 관련되는 전해액의 주액장치는 전극군이 삽입된 전지용기내에 주액용 용기로부터 원심력을 이용하여 전해액을 주액하는 전해액의 주액장치에 있어서, 상기 주액용 용기는 전해액공급원으로부터 공급되는 전해액을 받아서 일시적으로 저장해 두는 액저장부를 갖는 깔때기부와, 상기 전지용기를 향하여 개구하는 액토출구멍을 갖는 노즐부와, 상기 액저장부와 상기 액토출구멍의 사이에 설치되어 양자를 연이어 통하게 하는 연통로를 구비하고, 상기 연통로의 직경을 0.2~1.0mm의 범위로 하며, 또한 상기 액토출구멍의 직경을 상기 연통로의 직경과 동등하거나 또는 작게 함으로써 상기 주액용 용기내의 전해액은 대기압하에서 상기 액토출구멍으로부터 누출되지 않고 원심력을 줄 때에만 상기 액토출구멍으로부터 상기 전지용기를 향하여 토출되는 것을 특징으로 한다.

연통로의 직경의 상한값을 1.0mm로 하는 이유는 이보다 큰 직경에서는 액의 자중에 의한 자연낙하력이 표면장력에 의한 액의 지지력을 웃돌고, 원심력을 주지 않을 때에도 액토출통로로부터 액방울이 낙하하게 되기 때문이다. 한편 연통로의 직경의 하한값을 0.2mm로 하는 이유는 이보다 작은 직경에서는 표면장력에 의한 액의 지지력이 지나치게 과대해져서 액토출구멍으로부터 원활하게 액이 토출되지 않게 되기 때문이며, 또 연통로내에서 액막힘을 발생하기 쉬워지기 때문이다.

또한 노즐부의 액토출구멍은 연통로와 동등하거나 또는 이보다 가는 직경으로 하는 것이 바람직한데, 그 하한값을 0.19mm로 한다. 그 이유는 이보다 작은 직경에서는 표면장력에 의한 액의 지지력이 지나치게 과대해져서 액토출구멍으로부터 원활하게 액이 토출되지 않게 되는 것 및 단위시간당의 주액량이 지나치게 적어지는 것에서 시스템효율이 대폭적으로 저하하기 때문이다.

또 주액시에 있어서 노즐부의 액토출구멍으로부터 전지용기내의 전극군까지의 간격(g)을 0.5~2.0mm로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 간격(g)을 설정함으로써 원심력을 부여했을 때에 전지용기내에 전해액이 들어가기 쉬워지고 주액시간이 단축되며, 또한 전해액의 주액용 용기내에서의 체류시간이 짧아져서, 결과적으로 전해액의 비산을 방지할 수 있다.

본 발명에 관련되는 전해액의 주액장치는 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣은 적층물로 이루어지는 전극군을 용기내에 전극군의 적층면이 용기의 깊이방향으로 평행해지도록 수납한 구조의 전해액미수용전지에 전해액을 주액하는 장치에 있어서, 회전 가능하게 설치된 턴테이블과, 이 턴테이블을 회전시켰을 때에 원심력의 작용으로 기울도록 요동 가능하게 지지되고, 또한 내부에 형성된 하부가 테이퍼상을 이루는 액저장부와 상기 액저장부의 하단에 상기 액저장부와 연이어 통하도록 형성된 토출부를 갖는 주액부재와, 이 주액부재의 상기 토출부를 개폐하기 위한 개폐수단과, 상기 주액부재의 아래쪽에 상기 전해액미수용전지를 지지하고, 그에 따라서 상기 용기의 개구부에 상기 주액부재의 상기 토출부를 상기 전극군의 상단과 소망하는 거리를 두고 삽입하는 홀딩수단과, 상기 용기내를 감압하기 위한 감압수단과, 상기 주액부재에 전해액을 공급하기 위한 전해액공급수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

감압수단에 의해 전지용기내를 감압하기 때문에 전극군속으로부터 공기가 배제되고 전해액이 전극군의 구석구석까지 신속히 침투하게 된다.

상기 홀딩수단은 전해액미수용전지를 홀딩하기 위한 홀딩지그와, 하단이 상기 홀딩지그에 부착된 지지막대와, 이 지지막대에 상하운동 가능하게 부착된 상기 주액부재를 지지하기 위한 지지지그와, 이 지지지그의 하강을 규제하기 위한 스토퍼와, 이 스토퍼를 향하여 상기 지지지그에 힘을 가하기 위한 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

스토퍼로 지지지그의 하강을 규제하고 토출부를 전극군에 접촉하지 않도록 위치시키기 때문에 전해액이 토출부의 주위로 넘쳐나오지 않게 된다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 여러가지 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다. 우선 제1도~제6도를 참조하면서 본 발명의 실시형태에 관련하는 전해액의 주액장치에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 주액장치(1)는 제2도에 나타내는 바와 같이 턴테이블(5)의 둘레틀부에 4개의 전지지지부(2)를 구비하고 있다. 턴테이블(5)은 상면이 실질적으로 수평이 되도록 회전축(6d)에 지지되어 있다. 또 각 전지지지부(2)는 힌지기구에 의하여 턴테이블(5)에 각각 지지되어 있다. 회전구동부(6)의 모터(6a)는 턴테이블(5)의 아래쪽에 설치되고 베벨기어(6b)(6c)를 통하여 모터(6a)로부터 회전축(6d)에 회전구동력이 전달되게 되어 있다. 턴테이블(5)을 회전시키면 원심력에 의하여 전지지지부(2)는 힌지기구의 수평축(5b) 주위로 요동하게 되어 있다. 또한 힌지기구의 지지구(5a)는 턴테이블(5)의 상면둘레틀부에 고정부착되어 있다.

제1도에 나타내는 바와 같이 2개의 가이드바아(2b)를 따라서 전지지지부(2) 및 주액용 용기(4)가 직렬로 설치되어 있다. 턴테이블(5)의 정지시에 있어서는 전지지지부(2)에 지지된 전지어셈블리(56)는 주액용 용기(4)의 바로 아래에 위치하고 있다. 전지지지부(2)는 고정부재(2a) 및 홀더(3)를 구비하고 있다. 고정부재(2a)는 가이드바아(2b)의 선단에 부착되고 홀더(3)는 고정부재(2a)에 의하여 지지되어 있다. 이 홀더(3)에 의하여 전지어셈블리(56)는 지지되어 있다.

제4도에 나타내는 바와 같이 전지어셈블리(56)는 전지용기(BC)와 전극군(54)으로 이루어지고 전지용기(BC)내에 전극군(54)이 넣어져 있다. 전지용기(BC)의 바닥부는 닫혀져 있지만, 전지용기(BC)의 상부(55)는 개구해 있다. 이 상부(55)의 직경은 용기(BC)의 본체의 직경보다 조금 크다. 전극군(54)의 하단은 절연판(63)에서 용기(BC)의 바닥부로부터 절연되어 있다. 전극군(54)의 상단은 상부(55)보다 조금 아래에 위치해 있다.

한편 주액용 용기(4)는 이동대(4c)를 통하여 2개의 가이드바아(2b)에 의하여 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 주액용 용기(4)의 상부에는 깔때기부(4a)가 설치되고 용기(4)의 하부에는 노즐부(4b)가 설치되어 있다. 이동대(4c)로부터 고정부재(2a)까지의 사이에 스프링(2c)이 널리 깔려 있고, 노즐부(4b)가 전지어셈블리(56)쪽을 향하여 힘이 가해져 있다. 스토퍼(2d)가 가이드바아(2b)의 적당한 곳에 설치되고 이동대(4c)의 가동범위가 제한되어 있다.

제5도에 나타내는 바와 같이 전지어셈블리(56) 및 주액용 용기(4)를 세트한 상태에서는 이동대(4c)의 위치가 스토퍼(2d)에 의하여 규정되고 노즐부(4b)는 설정위치로부터 앞으로는 하강하지 않게 되어 있다. 이에 따라 노즐부(4b)의 선단과 전극군(54)의 상단의 사이에는 간격(g)이 형성되고 노즐부(4b)가 전극군(54)으로부터 떨어진 상태에서 전해액이 주액되게 되어 있다.

제3도 및 제5도를 참조하면서 주액용 용기(4)에 대하여 상세히 설명한다.

깔때기부(4a)는 이동대(4c)의 적당한 곳에 부착되고, 또한 깔때기부(4a)의 하단부에 노즐부(4b)가 착탈 가능하게 나사조임연결되어 있다. 깔때기(4a)는 서로 연이어 통하는 액저장부(4d)와, 테이퍼액저장부(4e)와, 연통로(4f)를 갖고 있으며, 액저장부(4d)의 상단은 개구하고 연통로(4f)는 노즐부(4b)의 내부통로(4g) 및 토출구멍(4h)에 연이어 통하고 있다. 액저장부(4d)는 상부로부터 하부까지 실질적으로 동일직경이며, 예를 들면 그 직경은 20~50mm이다. 또 테이퍼액저장부(4e)는 액저장부(4d)와 연통로(4f)의 중간에 설치되어 있다. 연통로(4f)의 직경은 0.2~1.0mm의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

노즐부(4b)의 내부통로는 테이퍼액저장부(4g) 및 액토출구멍(4h)으로 이루어진다. 액토출구멍(4h)의 하단부는 개구해 있다. 액토출구멍(4h)의 직경은 약 0.3mm이다. 또한 액토출구멍(4h)의 직경은 0.19~0.99mm의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 또한 테이퍼액저장부(4e)(4g)의 사면은 수평면에 대하여 15°~60°기울어져 있다.

이동대(4c)는 전지지지부(2)의 가이드바아(2a)에 설정된 스토퍼(2d)에 맞붙어서 정지하고, 이에 따라 노즐부(4b)의 선단의 위치가 자동적으로 규정되게 되어 있다. 그 위치는 노즐부(4b)의 토출성을 좋게 하기 위해 전지어셈블리(56)의 전극군(54)과의 사이에서 간격(g)이 0.5~1.0mm를 유지하도록 설정되어 있다.

제3도에 나타내는 바와 같이 주액부(7)는 각 주액용 용기(4)에 전해액(8)을 공급하기 위해 각 주액용 용기(4)의 근처에 각각 설치되어 있다. 주액부(7)는 전해액(8)을 수용해 두는 전해액조(7a)와, 전해액조(7a)내의 전해액을 소정량 채취하여 주액용 용기(4)에 토출하기 위한 소형펌프로 구성되는 디스펜서(7b)와, 이 디스펜서(7b)로부터 보내어지는 전해액을 주액용 용기(4)에 공급하는 토출노즐(7c)과, 이들을 서로 연통접속하는 튜브(7d)를 구비하고 있다.

제4도에 나타내는 바와 같이 전극군(54)은 수산화니켈을 주활성물질로 하는 플러스극 판(51)과, 수소흡장합금을 주활성물질로 하는 마이너스극 판(52)과, 이들 양극 판(51)(52)의 사이에 설치된 폴리올레핀제의 세퍼레이터(53)로 이루어지고, 이들 51,52,53을 소용돌이상으로 감아서 형성되어 있다. 이와 같은 소용돌이상의 전극군(54)을 바닥부에 절연시트(63)를 깔아서 용기(bc)속에 넣고, 또한 용기상부(55)의 내면에 전지의 봉구성을 향상시키기 위한 아스팔트계의 시일제(도시하지 않음)를 도포하면 전지어셈블리(56)가 된다.

이와 같은 전지어셈블리(56)속에 소정량의 전해액(8)을 주액하고 리드탭(50)을 캡(57)의 내면에 접합하며, 또한 캡(57)을 용기상부(55)에 접합하면 제6도에 나타내는 알칼리2차전지가 완성된다.

다음으로 상기 장치를 이용하여 전해액을 전지어셈블리속에 주액하는 경우에 대하여 설명한다.

주액용 용기(4)를 전지지지부(2)의 가이드바아(2b)를 따라서 스프링(2c)의 인장력에 대항하여 끌어올린 후에 전지용기(BC)의 개구부가 위쪽을 향하도록 하여 전지삽입지그(3)에 삽입지지한다. 전지어셈블리(56)를 전지삽입지그(3)에 삽입지지시킨 후에 주액용 용기(4)를 떼어내면 주액용 용기(4)는 스프링(2c)의 인장력에 의해 내려가고 노즐부(4b)의 선단이 용기(BC)의 개구부내에 들어간다. 이 때 이동대(4c)가 스토퍼(2d)에 맞붙어서 정지하고 노즐부(4b)의 선단의 위치가 자동적으로 규정된다. 이에 따라 노즐부(4b)의 선단과 전극군(54)의 상단부의 상호간격(g)이 0.5~1.0mm가 되도록 설정되고 노즐부(4b)로부터 전극군을 향해서의 액토출성이 개선된다.

이 후 전해액(8)을 주액부(7)로부터 주액용 용기(4)의 깔때기부(4a)내에 소정량 주입한다. 전해액(8)을 다 주입했으면 턴테이블(5)을 소정 속도로 회전시킨다. 원심력에 의해 전지지지부(2)는 축(5b) 주위로 요동하고 턴테이블(5)의 외측을 향한다. 이 때 노즐부(4b)의 선단과 전극군(54)의 상단부가 떨어져 있기 때문에 토출구멍(4h)을 통과한 전해액(8)은 주위로 넘쳐나오는 일이 없이 전극군(54)속에 원활하게 침투해 간다. 이와 같이 원심력을 작용시켰을 때에 전해액(8)이 전극군(54)속에 들어가기 쉬워져 있기 때문에 주액속도가 증대하여 신속히 주액할 수 있다.

소정시간 경과후에 턴테이블(5)의 회전을 정지하고 전지지지부(2)의 전지삽입지그(3)로부터 전지어셈블리(56)를 빼내고 주액작업을 완료한다.

상기 실시예에 사용한 니켈·수소2차전지에 비중이 1.308KOH이고 액량이 2.81cc의 전해액을 주액하는 경우의 주액시간을 실시예의 주액방법과 종래의 전해액을 복수회로 나누어 분주(分注)하는 방법에 있어서 비교했다.

실시예의 주액조건으로서 턴테이블(5)의 직경을 200mm로 하고, 축(5b)으로부터 전지지지부(2)의 부재(2a)까지의 길이를 100mm로 했다. 이를 회전수 700rpm으로 회전시킨 결과, 약 30초에 주액을 완료했다. 이에 대하여 종래의 전해액을 복수회로 나누어 분주하는 방법의 경우는 25~30분간의 시간이 필요했다. 또 주액시에 종래의 방법에서는 시일제가 도포된 용기상부(55)의 내면에 전해액이 부착하고 전지의 봉구성을 악화시키고 있었지만 상기의 실시예에서는 이와 같은 문제는 일어나지 않았다.

다음으로 제7도~제12도를 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대하여 설명한다.

제7도~제9도에 나타내는 바와 같이 주액장치(10)인 턴테이블(11)에는 모터(12)의 구동축이 연결되고 턴테이블(11)이 건헐적 또는 연속적으로 회전되게 되어 있다. 턴테이블(11)의 상면둘레틀부에는 힌지기구(13)로 지지된 주액용 용기(20)가 등피치간격으로 배치되어 있다. 주액용 용기(20)는 전부 16개 있으며, 각 주액용 용기(20)의 토출부(21)측에 전지용기(BC)가 홀더(19)에 의해 착탈지지되게 되어 있다. 토출부(21)에는 약 0.3mm의 구멍이 형성되고 주액용 용기(20)로부터 전해액(8)이 저절로 누출되지 않게 되어 있다. 턴테이블(11)을 회전시키면 제8도에 나타내는 바와 같이 주액용 용기(20)는 옆으로 향하게 되어 원심력의 작용으로 주액용 용기(20)로부터 전지용기(BC)에 전해액(8)이 주액되게 되어 있다.

턴테이블(11)의 근처에는 액공급장치(7)인 노즐(7c) 및 거리센서(40)가 배치되어 있다. 액공급장치(7)는 전해액공급원(7a), 압송펌프를 내장한 디스펜서(7b), 노즐(7c), 호스(7d)를 구비하고 있다. 전해액공급원(7a)에는 전해액(8)으로서 농도콘트롤된 수산화칼륨용액이 저장되어 있다. 노즐(7c)의 토출구는 주액용 용기(20)의 상부개구를 향해 있다.

거리센서(40)는 액위측정수단으로서 이용되는 것으로 노즐(7c)의 바로 옆에 설치되어 있다. 턴테이블(11)을 16분의 1만큼 회전시키면 전해액(8)이 들어간 용기(20)의 개구가 거리센서(40)의 바로 아래에 위치하게 되어 있다.

다음으로 제10도 및 제11도를 참조하면서 거리센서(40) 및 주액용 용기(20)에 대하여 설명한다.

액위측정위치로 거리센서(40)의 검출단부와 주액용 용기(20)의 개구는 서로 마주보고 있다. 거리센서(40)는 초음파진동자(41), 홀더(42), 폰(43)을 구비하고 제어부(30)에 접속되어 있다. 초음파진동자(41)로부터 출사된 초음파는 폰(43)을 통하여 용기(20)내의 액면(8a)에 충돌해서 반사되고 반사파는 홀더(42)내장의 수신부에서 받아지게 되어 있다. 이 신호는 제어부(30)인 CPU에 보내어지고 진동자(41)로부터 액면(8a)까지의 거리가 구해지게 되어 있다.

제11도에 나타내는 바와 같이 주액용 용기(20)는 선단토출부(21), 소직경부(22), 테이퍼부(23), 대직경부(24), 상부개구(26)를 구비하고 있다. 주액용용기(20)의 본체는 발수성의 폴리테트라플루오로에틸렌수지로 만들어져 있다. 용기(20)의 대직경부(24)에는 통상의 금속부재(25)가 끼워 넣어져 있다. 이 금속부재(25)는 강알칼리성의 전해액(8)에 대하여 내식성을 갖고, 또한 전해액(8)에 대하여 젖음성이 양호한 금속, 예를 들면 스테인레스강, Cr계 내식합금강, Cr-Mo계 내식합금강, Cr-Ni-Mo계 내식합금강, Co-Cr-Ni계 내식합금, Co-Cr-Ni-Mo계 내식합금, Co-Ni-Fe계 내식합금, Co-Cr-Fe계 내식합금, Co-Cr-Ni-Fe계 내식합금, 티탄 또는 티탄합금으로 만들어져 있다.

주액용 용기(20)의 각 부 사이즈에 대하여 설명한다.

용기(20)의 전체길이는 40mm, 상부개구(26)의 직경은 약 20mm이다. 선단토출부(21)의 구멍직경은 약 0.3mm, 소직경부(22)의 직경은 약 3mm, 테이퍼부(23)의 기울기는 30도~60도, 대직경부(24)의 직경은 18~20mm이다. 금속부재(25)의 길이는 약 20mm이다.

다음으로 상기 주액장치(10)를 이용하여 전지용기(BC)에 전해액(8)을 주액하는 경우에 대하여 설명한다.

전극군(54)이 수납된 상부개구에 단부(55)를 갖는 원통형의 전지용기(BC)를 준비했다. 전극군(54)은 활물질인 수산화니켈을 포함하는 플러스극(51)과, 활물질인 수소흡장합금을 포함하는 마이너스극(52)의 사이에 폴리아미드섬유제 부직포로 이루어지는 세퍼레이터(53)를 끼워 넣은 적층물을 소용돌이상으로 감아 돌린 것이다.

우선 전해액미수용의 전지용기(BC)를 주액용 용기(20)의 각각에 장착한다. 홀더(19)의 코일스프링에 가하는 힘에 대항하여 가이드바아(12a)(12b)를 따라서 끌어 올리고 전지용기(BC)를 지지판상에 재치한다. 이 후 홀더(19)를 끌어 올리는 힘을 해제하면 홀더(19)는 코일스프링에 의해 아래쪽으로 힘이 가해져서 스토퍼에 맞붙는다. 이와 같이 하여 각 주액용 용기(20)에 전지용기(BC)가 장착된다.

전해액공급장치(7)의 노즐(7c)을 주액용 용기(20)의 상부개구(26)에 삽입하고 소정량의 전해액(8)을 공급한다.

다음으로 턴테이블(11)을 시계방향으로 간헐 회전시키고 전해액(8)이 수용된 주액용 용기(20)를 거리센서(40)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고 거리센서(40)에 의해 전해액의 액위를 측정한다. 이 때 제11도에 나타내는 바와 같이 기포(8b)는 액면(8a)의 중앙에 존재하지 않기 때문에 전해액의 액위는 고정밀도로 측정된다. 제어부(30)는 센서(40)로부터의 측정신호를 기초로 하여 전해액의 액위가 적정한지 아닌지를 판단한다. 만일 전해액의 액위가 부적정하면 그 용기(20)내의 액을 버리고 새로이 전해액(8)을 용기(20)내에 주액한다. 모든 용기(20)내의 전해액의 액위가 적정하면 턴테이블(11)을 연속 고속회전시키고 원심력의 작용으로 용기(20)로부터 전지용기(BC)에 주액한다.

전해액주액작업을 완료한 후 각 전해액주액기구의 홀더(19)를 가이드바아를 따라서 끌어 올리고 주액완료의 전지용기(BC)를 회수한다.

상기 실시예에서는 금속부재를 대직경부의 전부에 라이닝한 경우에 대하여 설명했지만 금속부재는 대직경부의 일부만에 라이닝해도 좋다.

상기 실시예에 따르면 시스템효율을 저하시키는 일 없이 전해액을 주액용 용기로부터 전지용기에 고정밀도이며, 또한 신속히 주액할 수 있기 때문에 불합격품의 발생률이 종래의 약 절반이 되었다.

다음으로 제13도~제17도를 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대하여 설명한다.

제13도에 나타내는 바와 같이 턴테이블(101)은 상면이 수평이 되도록 축(102)에 의하여 지지되어 있다. 축(102)은 축베어링(103)을 통하여 아래쪽의 모터(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 도시하지 않는 모터의 구동축에는 베벨기어(도시하지 않음)가 부착되고, 또 축(102)의 하단에도 베벨기어(도시하지 않음)가 부착되며, 양 톱니바퀴가 서로 맞물려 있다. 이와 같은 전달기구에 의하여 회전구동력이 턴테이블(101)에 원활하게 전달되게 되어 있다.

제1전해액주액기구(104), 제2전해액주액기구(105), 제3전해액주액기구(106), 제4전해액주액기구(107)의 각각은 중앙의 턴테이블(101)의 주위에 등간격으로 배치되어 있다. 각 전해액주액기구(104~107)는 2개의 지지막대(108)와, 지지수단(109)과, 주액부재(110)와, 개폐수단(111)과, 감압수단(112)을 각각 구비하고 있다.

지지막대(108)의 일단은 턴테이블(101)상에 고정되어 있다. 구동막대(113)는 2개의 지지막대(108)의 사이에 회전 자유롭게 지지되어 있다.

제13도에 나타내는 바와 같이 지지수단(109)은 전지지지지그를 구비하고 있다. 이 전지지지지그는 지지판(114)과 전지지지부(115)를 갖는다. 2개의 가이드바아(116)는 서로 평행해지도록 상단이 구동막대(113)에 각각 축부착되고, 또한 하단이 지지판(114)에 각각 고정되어 있다. 주액부재홀더(117)는 상하운동 자유롭게 22개의 가이드바아(116)에 부착되어 있다.

힘을 가하는 수단으로서의 2개의 코일스프링(118)은 구동막대(13)의 하면과 홀더(117)의 상면의 사이에 각각 배치되어 홀더(117)를 아래쪽을 향하여 힘을 가하고 있다. 2개의 홀더고정부재(119)는 2개의 가이드바아(116)에 각각 고정되어 있다.

제14도에 나타내는 바와 같이 주액부재홀더(117)는 제1원주형 중공부(120)와, 중공부(120)의 하단에 중공부(120)와 연이어 통하도록 형성되고, 또한 중공부(120)보다도 직경이 작은 제2원주형 중공부(121)와, 중공부(121)의 하부둘레틀에 끼워 넣어진 링상의 패킹(122)과, 중공부(121)의 하단에 중공부(121)와 연이어 통하도록 형성되어 후술하는 전해액미수용전지의 용기(BC)의 상승부(55)의 직경과 대략 동일치수의 제3원주형 중공부(123)를 갖는다. 패킹(122)은 홀더(117)의 하강을 규제하는 스토퍼로서의 기능을 갖는다.

주액부재(110)는 내부에 형성된 하부가 테이퍼형상을 이루는 액저장부(124)와, 액저장부(124)의 하단에 이 액저장부(124)와 연이어 통하도록 형성된 토출부(125)를 갖는다. 토출부(125)는 하부가 테이퍼형상을 이루고 있다. 주액부재(110)는 홀더(117)의 중공부(120)에 끼워 부착되어 있다. O링(128)은 주액부재(110)의 상부둘레틀과 중공부(120)의 내주면의 사이에 개재되어 있다.

개폐수단(111)은 주액부재(110)의 상단에 부착되고, 또한 지지수단(109)의 반대측에 위치하는 면에 노즐삽입구(129)가 개구된 원통형 가이드(130)를 구비한다. 상부측면에 에어공급구(131)가 형성되고, 또한 하부측면에 배기구(도시하지 않음)를 갖는 에어실린더(132)는 가이드(130)의 상단에 형성되어 있다. 상부에 플랜지부(133)를 갖는 피스톤(134)은 하단이 가이드(130)에 삽입되고, 또한 실린더(132)내 및 가이드(130)내를 상하왕복운동하게 되어 있다.

테이퍼형상의 밸브로서의 상부에 플랜지부(135)를 갖는 테이퍼핀(136)은 피스톤(134)의 하단에 너트(137)에 의해 연결되어 있다. 테이퍼핀(136)은 주액부재(110)의 액저장부(124)의 테이퍼부에 삽입되어 있다. 코일스프링(138)은 실린더(132)내의 플랜지부(133)의 하면과 가이드(130)의 상면에 배치되어 있다.

이와 같은 개폐수단(111)에 있어서, 에어원을 구동하여 에어공급구(131)로 부터 실린더(132)내에 공기를 보내고 배기구로부터 배출시키면 코일스프링(138)의 가하는 힘에 대항하여 피스톤(134)이 하강한다. 이에 동반하여 테이퍼핀(136)이 하강되고 테이퍼핀(136)의 선단이 주액부재(110)의 액저장부(124)의 테이퍼부에 삽입되어 토출부(125)가 폐쇄된다.

한편 에어원을 구동하여 실린더(132)내를 대기압으로 하면 코일스프링(138)이 신장하여 피스톤(134)을 윗쪽으로 힘을 가한다. 이에 동반하여 테이퍼핀(136)이 상승하고 테이퍼핀(136)의 선단이 주액부재(110)의 액저장부(124)의 테이퍼부로부터 어긋나서 토출부(125)가 개방된다.

감압수단(112)은 지지수단(109)의 홀더(117)의 하단에 중공부(121)와 연이어 통하도록 형성된 배기관(139)과, 이 배기관(139)에 접속된 밸브(140)와, 이 밸브(140)에 접속된 도시하지 않는 진공펌프를 구비한다.

전해액공급수단(7)은 제13도에 나타내는 바와 같이 예를 들면 전해액주액기구(105)의 뒷쪽에 배치되어 있다. 전해액공급수단(7)은 전해액저장탱크(7a)와, 하단이 전해액저장탱크(7a)에 침지된 도관(7d)과, 도관(7d)의 선단에 접속된 노즐(7c)과, 정량토출펌프를 내장하는 디스펜서(7b)를 구비하고 있다. 이와 같은 전해액공급수단(7)에 따르면 소정량의 전해액(8)이 도관(7d)에 빨아올려지고 노즐(7c)로부터 주액부재(110)의 액저장부(124)내에 공급된다.

다음으로 제15도~제17도를 참조하면서 전해액주액장치의 동작을 설명한다.

제15도 및 제16도에 나타내는 전해액미수용의 전지어셈블리(56)를 준비했다. 우선 리드탭(50)의 일단이 부착된 플러스극(51)과 마이너스극(52)의 사이에 세퍼레이터(53)를 끼워 넣고, 이를 소용돌이상으로 감아 돌림으로써 전극군(54)을 제작했다. 상부개구부에 상승부(55)를 갖는 바닥이 있는 원통형 용기(BC)내에 전극군(54)을 그 적층면이 용기(BC)의 깊이방향과 평행해지도록 수납했다.

전지어셈블리(56)를 수납부재(115)속에 수납한다. 각 전해액주액기구(104~107)의 홀더(117)를 2개의 코일스프링(118)의 가하는 힘에 대항하여 가이드 바아(116)를 따라서 끌어 올리고 주액부재(110)의 하단과 지지판(114)의 사이에 충분한 간격을 벌리고 전지어셈블리(56)가 수납된 수납부재(115)를 지지판(114)의 위에 재치한다. 이 후 홀더(117)를 끌어 올리는 힘을 해제하면 홀더(117)는 코일스프링(118)에 의해 아래쪽으로 힘이 가해지고 제14도에 나타내는 바와 같이 홀더(117)내의 패킹(122)의 하면이 용기(BC)의 상승부(55)에 맞붙는다. 그 결과 제15도 및 제16도에 나타내는 바와 같이 주액부재(110)의 토출부(125)의 하단은 전극군(54)의 상단으로부터 간격(g)만큼 떨어진 곳에 위치한다.

제14도에 나타내는 바와 같이 주액부재(110)인 액저장부(124)의 테이퍼부가 개폐수단(111)인 테이퍼핀(136)에 의해 폐쇄된 상태에서 감압수단(112)의 밸브(140)를 개방하고 진공펌프를 구동시키면 용기(BC)의 내부, 즉 주액부재(110)의 토출부(125) 및 홀더(117)의 중공부(121)의 내부가 감압된다. 그 후 밸브(140)를 닫고 진공펌프의 동작을 정지한다. 이 감압공정에 있어서 공기를 용기(BC)내의 전극군(54)의 상면 전체로부터 외부에 방출할 수 있기 때문에 단순히 용기(BC)내의 간격만이 아니라 플러스극(51)속의 공간이나 마이너스극(52)속의 공간에 존재하는 공기도 신속히 외부에 배기할 수 있다.

제13도에 나타내는 바와 같이 전해액공급수단인 노즐(7c)을 전해액주액기구(105)의 삽입구(129)에 삽입하고 주액부재(110)의 액저장부(124)내에 소정량의 전해액(8)을 공급한다. 다음으로 턴테이블(101)을 예를 들면 반시계방향으로 90°씩 회전시킴으로써 노즐(7c)을 각 전해액주액기구(104)(107)(106)의 노즐삽입구(130)에 차례로 삽입하고 각각의 주액부재(110)의 액저장부(124)내에 전해액(8)을 공급한다. 이 경우에 액저장부(124)의 테이퍼부가 테이퍼핀(136)으로 폐쇄되어 있기 때문에 각 주액부재(110)에 공급된 전해액(8)은 토출부(125)를 통하여 외부에 새어나가는 일 없이 주액부재(110)내에 머문다.

이와 같은 전해액미수용의 전지어셈블리(56)의 지지와, 전지용기(BC)내의 감압과, 주액부재(110)에 대한 전해액(8)의 공급이 완료된 후에 턴테이블(101)을 연속적으로 회전시킨다.

각 전해액주액기구(104~107)에 원심력이 가해지고 제17도에 나타내는 바와 같이 주액부재(110)는 턴테이블(101)로부터 떨어지는 방향으로 경사운동되며 대략 수평에 가까운 자세를 취한다. 턴테이블(101)이 정속회전에 도달하면 에어원이 구동되고 테이퍼핀(136)의 선단이 주액부재(110)의 액저장부(124)의 테이퍼부로부터 어긋나서 토출부(125)가 개방된다.

주액부재(110)의 수평방향에 대한 자세 및 토출부(125)의 개방상태에 있어서, 용기(BC)내는 마이너스압이며, 나아가서는 토출부(125)의 선단과 전극군(54)의 상단의 사이에 간격(g)이 설치되어 있기 때문에 주액부재(110)내의 전해액은 토출부(125)를 통과하여 용기내(BC)의 공간, 플러스극(51)속의 공간 및 마이너스극(52)속의 공간에 각각 원활하며, 또한 신속히 침투된다.

전해액의 주액후에 턴테이블(101)의 회전속도를 서서히 내리면 각 전해액주액기구(104~107)에 작용하는 원심력이 점차 작아진다. 이에 동반하여 각 전해액주액기구(104~107)는 서서히 하강하여 제13도에 나타내는 자세로 되돌아간다. 턴테이블(101)의 회전운동이 정지했을 때에 개폐수단(111)의 에어원이 구동되어 테이퍼핀(136)의 선단이 주액부재(110)의 액저장부(124)의 테이퍼부에 삽입되어 토출부(125)가 폐쇄된다.

전해액주액조작을 완료한 후에 각 전해액주액기구(104~107)의 홀더(117)를 가이드바아(116)를 따라서 끌어 올리고 전해액공급완료의 전지어셈블리(56)를 수납부재(115)마다 회수한다.

상기 장치에 따르면 전해액미수용전지의 용기(BC)내를 감압하면 용기(BC)내의 전극군(54)의 상면 전체로부터 공기가 외부로 방출되기 때문에 용기(BC)내의 공간만이 아니라 플러스극(51) 및 마이너스극(52)속의 공간에 존재하는 공기를 신속히 외부로 방출시킬 수 있다. 다음으로 주액부재(110)에 전해액(8)을 공급하면, 이 전해액(8)은 토출부(125)로부터 외부로 새어나오는 일없이 주액부재(110)내에 머문다. 턴테이블(101)을 회전시켜서 주액부재(110) 및 용기(BC)에 원심력을 부여하고 스토퍼(136)를 해제하여 토출부(125)를 개방하면 전해액(8)은 전극군(54)을 향하여 기세 좋게 방출되고 플러스극속의 공간 및 마이너스극속의 공간에 신속히 침투해 간다. 이 때문에 고용량화전지에 대하여 소정량의 전해액을 고정밀도이며, 또한 단시간에 주액할 수 있다. 또 고용량화전지의 제조에 있어서 전해액주액조작의 효율을 향상시킬 수 있고 생산효율을 향상시킬 수 있다.

상기 실시형태의 장치에서는 주액부재를 지지한 지지지그를 지지막대를 따라서 상승시키고 주액부재의 하단과 지지지그의 사이에 충분한 간격을 벌리고 전지용기를 지지지그상에 재치하고 지지지그를 하강시켜서 스토퍼에서 그 하강을 규제함으로써 주액부재의 토출부를 용기의 개구부에 토출부의 하단과 전극군의 상단의 사이에 소망하는 거리를 두도록 삽입하는 간단한 조작에 의하여 주액부재의 토출부와 전극군의 상단에 소망하는 거리를 둘 수 있다.

또 전해액주액장치의 개폐수단은 주액부재내에 배치되고, 그 축방향으로 이동하여 출구부를 개폐하는 테이퍼형상의 밸브를 갖는 구조로 함으로써 테이퍼형상의 밸브는 토출부를 밀폐성 좋게 폐쇄할 수 있기 때문에 대기중에 주액부재내의 전해액이 외부로 새어나오는 것을 회피할 수 있다. 따라서 전해액 주액의 정밀도를 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 또 테이퍼형상의 밸브를 그 축방향으로 이동시키는 조작으로 주액부재의 토출부의 개폐를 간단하며, 또한 확실하게 실시할 수 있다.

그런데 주액부재의 토출부와 용기내의 전극군의 상단의 거리(g)는 0.2mm~1.2mm로 하는 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 이 거리(g)를 0.2mm 미만으로 하면 전해액의 침투속도가 저하할 염려가 있으며, 또한 주액부재의 토출부가 세퍼레이터에 의해 폐쇄될 염려가 있다. 한편 거리(g)가 1.2mm를 넘으면 용기에 전해액을 주액할 때에 토출부를 통과한 전해액이 튀어서 용기의 상부(55)의 내면에 부착하고 캡(57)과 용기(BC)의 사이의 기밀성이 악화될 염려가 있기 때문이다. 즉 용기상부(55)에 캡(57)을 절연개스킷(62)을 통하여 접합고정할 때에 절연개스킷(57)과 용기상부(55)의 밀착성을 높여서 기밀성을 향상시키기 위해 용기상부(55)의 내면에 시일제(예를 들면 아스팔트제)가 도포된다. 이 시일제는 전해액주액조작전에 도포된다. 따라서 전해액을 주액할 때에 거리(g)가 1.2mm를 넘으면 주액부재의 토출부를 통과한 전해액이 튀어서 시일제에 부착하고 부착장소의 시일제가 내면으로부터 벗겨져 떨어지기 때문에 전지의 기밀성이 저하될 염려가 있다. 거리(g)의 보다 바람직한 거리는 0.5mm~1.0mm이다.

실제로 제13도~제17도에 나타내는 장치에 전해액미수용의 니켈수소2차전지어셈블리를 편입하고 주액시간을 측정했다.

전해액미수용의 니켈수소2차전지어셈블리로서는 다음에 나타내는 방법에 의해 제작된 것을 이용했다. 즉 수산화니켈분말 90중량부 및 일산화코발트분말 10중량부로 이루어지는 혼합분말체에 수산화니켈분말에 대하여 카르복시메틸셀룰로오스 0.3중량부, 폴리테트라플루오로에틸렌의 현탁액(비중 1.5, 고형분 60중량%)을 고형분환산으로 0.5중량부 첨가하고, 이들에 증류수를 45중량부 첨가하여 교반함으로써 페이스트를 조제했다. 계속해서 이 페이스트를 도전성 기판으로서의 니켈도금섬유기판내에 충진한 후, 또한 그 양 표면에 상기 페이스를 도포하고 건조하여 롤러프레스를 실시해서 압연함으로써 두께가 0.65mm인 페이스트식 플러스극을 제작했다. 얻어진 플러스극에 플러스극 리드탭의 일단을 접속했다. 한편 LmNi_4.0Co_0.4Mn_0.3Al_0.3의 조성으로 이루어지는 수소흡장합금분말 100중량부에 대하여 폴리아크릴산나트륨 0.5중량부, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 0.125중량부, 폴리테트라플루오로에틸렌의 디스퍼젼(비중 1.5, 고형분 60wt%)을 고형분환산으로 2.5중량부 및 도전재로서 카본분말 1.0중량부를 물 50중량부와 함께 혼합함으로써 페이스트를 조제했다. 이 페이스트를 도전성 기판으로서의 펀치드메탈에 도포, 건조한 후 가압성형함으로써 두께가 0.40mm의 페이스트식 마이너스극을 제작했다.

얻어진 플러스극과 마이너스극의 사이에 측정량이 55g/m²이고, 두께가 0.18mm인 아크릴산모노머가 그래프트공중합된 폴리올레핀계 합성수지섬유제 부직포로 형성된 세퍼레이터를 개재하고, 이들을 소용돌이상으로 감아 돌려서 전극군을 제작했다. 제15도 및 제16도에 나타내는 바와 같이 상부에 상승부(55)를 갖는 바닥이 있는 원통상 용기(4/5A사이즈)(BC)내에 전극군(54)을 그 적층면이 용기(BC)의 깊이방향과 평행해지도록 수납했다. 또한 상승부(55)의 내면에는 아스팔트제인 시일제가 도포되어 있다.

얻어진 전지어셈블리를 상기 장치에 세트하고 전극군의 상단과 주액부재의 토출부의 하단의 사이에 0.5mm의 거리를 벌려서 편입하고 용기(BC)내를 110Torr까지 감압했다. 그리고 이 용기(BC)에 1000rpm의 회전속도로 원심력을 가하면서 용기(BC)내에 7N의 KOH 및 1N의 LiOH로 이루어지는 알칼리 전해액을 2.5cc 주입한 바 약 25초로 주액이 완료되었다. 또 이 주액에 있어서, 출구부내가 세퍼레이터에 의해 폐쇄되는 일은 없었다. 또한 토출부로부터 토출되는 알칼리전해액은 튀지 않고 상승부(55)의 내면에 도포된 시일제에 대한 알칼리전해액의 부착은 발생하지 않았다.

전해액공급완료의 전지어셈블리(56)를 장치로부터 꺼내고 상승부(55)의 하단에 방폭기능 및 플러스극 단자를 겸하는 캡(57)을 재치하여 접합고정했다. 이에 따라서 제6도에 나타내는 바와 같이 용량이 1800mAh의 니켈수소2차전지가 조립되었다. 또한 제6도에 나타내는 캡(57)은 중앙에 구멍(58)을 갖는 원형의 봉구판(59)과, 봉구판(59)상에 구멍(58)을 덮도록 부착된 모자형상을 이루는 플러스극 단자(60)와, 봉구판(59)과 플러스극 단자(60)로 둘러싸인 공간내에 구멍(58)을 막도록 배치된 고무제의 안전밸브(61)를 구비하고 있다. 이와 같은 캡(57)을 링상의 절연개스킷(62)내에 배치하고 있다. 또한 리드탭(50)의 타단은 봉구판(59)의 하면에 부착되어 있다.

한편 종래예로서 다음에 나타내는 구성의 전해액주액장치를 준비했다. 종래장치는 모터와, 모터의 회전축과, 모터의 회전축에 연결된 바아상의 회전부와, 깔때기상의 주액관과, 주액관내에 그 주액구를 닫기 위해 삽입된 구체와, 주액관지지체와, 전지지지체를 구비한다. 이와 같은 종래장치의 전지지지체에 상기와 같은 구성의 전지어셈블리를 장착하고 깔때기상의 주액관을 그 주액구가 전극군의 상단에서 막히는 상태로 주액관지지체에 장착한 후에 상기 실험에서 이용된 것과 똑같은 알칼리전해액을 주액관내에 주입한다. 그 후 바아상의 회전부를 앞서의 것과 똑같은 속도로 회전시켜서 주액관내의 전해액에 작용하는 원심력을 기초로 하는 가속도에 의해 주액을 실시한 바 전해액중 약 80%는 전극군속에 침투되었지만, 남은 전해액은 용기내의 전극군 상부에 저장되었기 때문에 이것은 원심력에 의하여 외부로 비산했다. 또 주액관에 전해액을 수용하고나서 바아상의 회전부가 회전하기까지 주액관의 주액구로부터 전해액이 새어나왔기 때문에 주액초기에 있어서도 전해액이 비산했다.

또 본 발명에 관련되는 전해액의 주액장치를 이용하여 똑같은 실험을 니켈카드뮴2차전지 및 리튬이온2차전지에 대해서도 실시했는데, 주액시간은 대폭적으로 단축되었다.

또한 상기 실시형태에서는 개폐수단인 테이퍼형상의 밸브를 에어실린더에 의해 상하왕복운동시키도록 했지만, 테이퍼형상의 밸브의 상하왕복운동은 캠기구를 구동원으로 하여 실시해도 좋다.

또 상기 실시형태에서는 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터가 끼워 넣어진 적층물을 감아 돌림으로써 제작된 전극군을 구비한 원통형 전지에 적용한 예를 설명했지만, 적층물을 복수 겹침으로써 제작된 전극군을 구비하는 각형 전지에도 똑같이 이용할 수 있다.

본 발명에 따르면 고용량2차전지에 소정량의 전해액을 고정밀도이며, 또한 단시간에 주액할 수 있다.

또 본 발명에 따르면 종래의 장치보다도 주액시간을 대폭적으로 단축할 수 있으며, 또한 전해액의 비산이 발생하지 않기 때문에 고신뢰성의 전지를 고시스템효율로 제조할 수 있다.

Claims

발수성을 갖는 수지제의 주액용 용기로부터 전지용기내에 원심력을 이용하여 전해액을 주액하는 전해액의 주액방법에 있어서, 상기 주액용 용기의 적어도 상부내면을 금속부재로 피복하고, 상기 피복금속부재의 지점에 액면이 위치하도록 주액용 용기의 상부개구를 통하여 전해액을 주액용 용기내에 수용하고, 비접촉측정방식의 거리센서를 이용하여 상기 상부개구쪽으로부터 주액용 용기내의 전해액의 액면의 위치를 측정하고, 상기 측정결과를 기초로 하여 주액용 용기로부터 전지용기내에 원심력을 이용하여 전해액을 주액하는 것을 특징으로 하는 전해액의 주액방법.
제1항에 있어서, 상기 주액용 용기에 상기 상부개구쪽으로부터 차례로 대직경부, 소직경부 및 선단토출부를 각각 형성하고, 상기 피복금속부재를 상기 대직경부의 지점에 설치하고, 전해액의 액면을 상기 대직경부에 위치시켜서 상기 거리센서에 의해 액면의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 전해액의 주액방법.
제1항에 있어서, 전해액이 토출되는 토출부를 전극군으로부터 떨어뜨린 상태에서 전극군을 향하여 전해액을 토출하는 것을 특징으로 하는 전해액의 주액방법.
전극군이 삽입된 전지용기내에 주액용 용기로부터 원심력을 이용하여 전해액을 주액하는 전해액의 주액장치에 있어서, 상기 주액용 용기는 전해액공급원으로부터 공급되는 전해액을 받아서 일시적으로 저장해 두는 액저장부를 갖는 깔때기부와, 상기 전지용기를 향하여 개구하는 액토출구멍을 갖는 노즐부와, 상기 액저장부와 상기 액토출구멍의 사이에 설치되어 양자를 연이어 통하게 하는 연통로를 구비하고, 상기 연통로의 직경을 0.2~1.0mm의 범위로 하며, 또한 상기 액토출구멍의 직경을 상기 연통로의 직경과 동등하거나 또는 작게 함으로써 상기 주액용 용기내의 전해액은 대기압하에서 상기 액토출구멍으로부터 누출되지 않고, 원심력을 줄 때에만 상기 액토출구멍으로부터 상기 전지용기를 향하여 토출되는 것을 특징으로 하는 전해액의 주액장치.
제4항에 있어서, 상기 주액용 용기는 발수성을 갖는 수지로 만들어지고, 적어도 상부내면이 금속부재로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액의 주액장치.
제4항에 있어서, 상기 주액용 용기는 그 상부개구쪽으로부터 차례로 대직경부, 소직경부 및 선단토출부를 각각 구비하고, 상기 피복금속부재는 상기 대직경의 지점에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액의 주액장치.
플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣은 적층물로 이루어지는 전극군을 용기내에 상기 전극군의 적층면이 용기의 깊이방향과 평행해지도록 수납한 구조의 전해액미수용전지에 전해액을 주액하는 장치에 있어서, 회전 가능하게 설치된 턴테이블과, 상기 턴테이블을 회전시켰을 때에 원심력의 작용으로 기울도록 요동 가능하게 지지되고, 또한 내부에 형성된 하부가 테이퍼상을 이루는 액저장부와, 상기 액저장부의 하단에 연통하여 상기 용기내의 전극군을 향해서 개구하는 토출부를 갖는 주액부재와, 상기 액저장부와 상기 토출부가 서로 연통하는 통로를 개통, 또는 차단하는 핀을 갖는 개폐수단과, 상기 주액부재의 아래쪽에 상기 전해액미수용전지를 홀딩하고, 그에 따라서 상기 용기의 개구부에 상기 주액부재의 상기 토출부를 상기 전극군의 상단과 소망하는 거리를 두고 삽입하는 홀딩수단과, 상기 용기내를 감압하기 위한 감압수단과, 상기 주액부재에 전해액을 공급하기 위한 전해액공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전해액의 주액장치.
제7항에 있어서, 상기 홀딩수단은 전해액미수용전지를 홀딩하기 위한 홀딩지그와, 하단이 상기 홀딩지그에 부착된 지지막대와, 이 지지막대에 상하운동 가능하게 부착된 상기 주액부재를 지지하기 위한 지지지그와, 이 지지지그의 하강을 규제하기 위한 스토퍼와, 이 스토퍼를 향하여 상기 지지지그에 힘을 가하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전해액의 주액장치.