KR101410562B1 - 전해액 주입 장치 및 전해액 주입 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지 케이스로의 전해액 주입의 소요 시간을 더욱 확실하게 단축하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 밀폐된 감압실과, 감압실내에 배치된 전지 케이스에 전해액을 주입하는 주액 노즐과, 주액 노즐에 공급되는 전해액을 감압실내의 압력에 노출시키는 폭기조를 구비하는 전지 케이스로의 전해액의 주입 장치에 관한 것이다.

Description

전해액 주입 장치 및 전해액 주입 방법{ELECTROLYTE POURING DEVICE AND ELECTROLYTE POURING METHOD}
본 발명은 전지 케이스로 전해액을 주입하는 전해액 주입 장치 및 전해액 주입 방법에 관한 것이다.
일본 특허청이 1997년에 발행한 일본 특허 공개 평09-102443A호는 전지 케이스내에 전해액을 효율적으로 주입하기 위해서, 감압한 분위기 중에서 전해액을 전지 케이스내에 주입함으로써, 전해액의 전극군의 간극으로의 침투를 촉진하는 전해액 주입 방법을 개시하고 있다.
감압된 분위기 중에서는 전해액에 용해되어 있는 기체의 체적이 급격하게 팽창해서 기포가 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 발생한 기포가 전해액을 전지 케이스로부터 넘치게 하지 못하도록, 전해액의 주입은 천천히 행할 필요가 있다.
즉, 이 종래 기술에서는, 전해액의 전극군의 간극으로의 침투는 촉진되어도, 주액 시간은 반드시 단축할 수 있는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 목적은 전지 케이스로의 전해액 주입의 소요 시간을 보다 확실하게 단축하는 것이다.
이상의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 전해액 주입 장치는 밀폐된 감압실과, 감압실내에 배치된 전지 케이스에 전해액을 주입하는 주액 노즐을 구비하고 있다. 전해액 주입 장치는 또한 주액 노즐에 공급되는 전해액을 감압실내의 압력에 노출시키는 폭기조를 구비하고 있다.
본 발명의 상세 및 다른 특징이나 이점은 명세서의 이하의 기재 중에서 설명되는 동시에, 첨부된 도면에 도시된다.
도 1은 본 발명에 의한 전해액 주입 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 리튬 이온 2차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 전지 본체의 사시도이다.
도 4는 리튬 이온 2차 전지의 측면도이다.
도 5는 전해액 주입 장치가 구비되는 폭기조의 개략 종단면도이다.
도 6은 전해액 주입 장치가 구비되는 탈기 모듈의 개략 종단면도이다.
도 7은 탈기 모듈의 탈기 프로세스를 설명하는 탈기관의 부분 종단면도이다.
도 8A 내지 도 8G는 전해액 주입 장치에 의한 전해액 주입 동작을 설명하는 타이밍 챠트이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는, 전해액 주입 장치의 개략 구성도이다.
도면의 도 1을 참조하면, 전해액 주입 장치(1)는 보유지지 지그(3)에 보유지지된 리튬 이온 2차 전지(10)의 전지 케이스(12)에 전해액(20)을 주입한다.
전해액 주입 장치(1)는 밀폐 용기에 의해 형성되는 감압실(2)과, 감압실(2) 내를 감압하는 감압 라인(5)과, 감압실(2) 내를 감압 상태로부터 대기압으로 복귀시키는 대기 도입 라인(6)과, 전해액(20)을 감압실(2)에 공급하는 전해액 공급 라인(8)을 구비한다. 전해액 주입 장치(1)는 또한 전해액 공급 라인(8)으로부터 공급된 전해액(20)을 감압해서 전지 케이스(12) 내에 주액하는 주액 메커니즘(4)을 감압실(2) 내에 구비한다. 전해액 주입 장치(1)는 또한 감압 라인(5), 대기 도입 라인(6), 전해액 공급 라인(8) 및 주액 메커니즘(4)을 제어하는 제어 장치(7)를 감압실(2)의 외측에 구비한다.
도 2를 참조하면, 리튬 이온 2차 전지(10)는 정극 집전부(103a)와 부극 집전부(103b)를 설치한 전지 본체(11)와, 전지 본체(11)를 수용하는, 라미네이트 필름으로 이루어지는 전지 케이스(12)와, 정극 집전부(103a)에 전기 접속된 정극 탭(104a)과, 부극 집전부(103b)에 전기 접속된 부극 탭(104b)을 구비한다.
도 3을 참조하면, 전지 본체(11)는 정극판과 부극판을 세퍼레이터를 개재하여 적층한 셀의 적층체로 구성된다. 이하의 설명에서는, 셀의 적층 방향에 관한 전지 본체(11)의 단부면을 적층 단부면(11a)이라고 칭하고, 적층 단부면(11a)을 제외하는 전지 본체(11)의 외주면을 적층 측면(11b)이라고 칭한다.
다시 도 2를 참조하면, 정극판은 정극 전극을 도포에 의해 형성한 알루미늄박으로 이루어진다. 부극판은 부극 전극을 도포에 의해 형성한 동박으로 이루어진다. 각 셀의 정극판과 부극판에는 셀의 적층 영역으로부터 외측으로 인출되는, 전극 재료가 도포되어 있지 않은 금속막편(43)이 각각 접속된다.
정극 집전부(103a)는 모든 셀의 정극판의 금속막편(43)을 일괄해서 초음파 용접함으로써 구성된다. 정극 탭(104a)도 정극 집전부(103a)에 초음파 용접된다.
부극 집전부(103b)는 모든 셀의 부극판의 금속막편(43)을 일괄해서 초음파 용접함으로써 구성된다. 부극 탭(104b)도 부극 집전부(103b)에 초음파 용접된다.
리튬 이온 2차 전지(10)는 각 셀로부터의 방전과 각 셀로의 축전을 정극 탭(104a)과 부극 탭(104b)을 통해 행한다.
전지 케이스(12)는 2매의 라미네이트 필름으로 구성된다. 라미네이트 필름은 열융착성을 갖는 열융착성 수지층, 금속층 및 보호층의 적층체로 구성된다. 라미네이트 필름은 열융착성 수지층이 전지 본체(11)에 면하는 상태에서 사용한다. 열융착성 수지층에는 폴리프로필렌(PP)을 사용한다.
한쪽의 라미네이트 필름에는, 전지 본체(11)를 수납하기 위한 오목부(12e)가 미리 형성된다. 전지 케이스(12)는 오목부(12e)에 전지 본체(11)를 수납한 상태에서 2매의 라미네이트 필름을 서로 부착시켜, 4변을 열용착시킴으로써 구성된다. 단, 오목부(12e)에 전지 본체(11)를 수납한 상태에서 우선 3변을 열용착하고, 나머지의 1변의 개구부로부터 전지 케이스(12) 내에 전해액 주입을 행한 후에, 나머지 1변을 열용착한다.
라미네이트 필름에 오목부(12e)를 형성하는 대산에, 2매의 편평한 라미네이트 필름을 전지 본체(11)를 감싸도록 서로 부착시켜서, 라미네이트 필름의 변형에 의해 발생하는 스페이스에 전지 본체(11)를 수납해도 된다.
도 4를 참조하여, 전지 케이스(12)의 다른 구성을 설명한다.
여기서는, 1매의 라미네이트 필름을 반으로 접어 전지 본체(11)를 감싼다. 이 상태에서, 전지 케이스(12)의 바닥(12b)은 라미네이트 필름의 되접인 변이 된다. 다른 3변 중 도면의 좌우 2변(12c, 12d)에, 서로 접하는 라미네이트 필름을 열용착한 용착부(12f)를 설치함으로써, 주머니 형상의 전지 케이스(12)가 형성된다. 도면의 상단부에 상당하는 전지 케이스(12)의 나머지 1변(12a)은 개구 상태로 된다.
전지 케이스(12)로의 전해액(20)의 주입은 변(12a)의 개구부로부터 전지 케이스(12) 내를 향해서 행해진다. 전해액(20)의 주입후, 변(12a)을 열용착해서 전지 케이스(12)를 밀폐한다.
전지 케이스(12)의 재료는 라미네이트 필름으로 한정되지 않는다. 전지 케이스(12)를 금속제로 하는 것도 가능하다.
다시 도 1을 참조하면, 전해액(20)은, 예를 들어 1몰/리터의 6불화 인산리튬(LiPF6) 또는 4불화 붕산리튬(LiBF4)을 지지 전해질로 하고, 질량비 50대 50으로 혼합한 프로필렌카보네이트와 에틸렌카보네이트를 혼합 용매로 하는 전해액으로 구성된다.
감압실(2)은 도어(21)를 구비한다. 도어(21)는 전지 본체(11)를 수납한 전지 케이스(12)를 보유지지 지그(3)와 함께 감압실(2) 내로 반입하고, 전해액의 주입을 완료한 전지 케이스(12)를 보유지지 지그(3)와 함께 감압실(2)로부터 반출하기 위해서 설치된다. 오해를 피하기 위해서 설명하면, 도면에 도시된 참조 부호(21)의 직사각형은 전지 케이스(12)를 덮는 용기가 아니고, 전지 케이스(12)의 배후의 감압실(2)의 벽면에 설치한 도어를 나타낸다. 도어(21)의 외측에는 전지 케이스(12)의 반입로 및 반출로가 설치된다. 도어(21)는 감압실(2) 내가 대기압 상태에서 개폐된다. 폐쇄 상태의 도어(21)는 감압실(2) 내를 밀봉 상태로 유지한다.
전지 케이스(12)는 보유지지 지그(3)에 보유지지된 상태에서, 감압실(2)로의 반입, 감압실(2) 내에서의 주액 및 감압실(2)로부터의 반출이 행해진다. 보유지지 지그(3)는 전지 본체(11)의 적층 단부면(11a)을 덮는 전지 케이스(12)의 2개의 면을 끼움 지지하고, 변(12a)의 개구부를 상향으로 한 상태에서 전지 케이스(12)를 보유지지한다.
감압 라인(5)은 전동 모터(5c)에 의해 구동되는 진공 펌프(5b)와, 진공 펌프(5b)를 감압실(2)에 접속하는 밸브(5a)를 구비한다. 감압 라인(5)은 밸브(5a)를 개방한 상태에서 진공 펌프(5b)를 운전함으로써, 감압실(2) 내를 감압한다.
대기 도입 라인(6)은 감압실(2)과 대기에 접속하는 밸브(6a)를 구비한다. 대기 도입 라인(6)은 밸브(6a)를 개방하는 것에 의해, 감압된 감압실(2)에 대기를 도입하고, 감압실(2)의 내압을 진공 상태로부터 대기압 상태로 상승시킨다. 또한, 밸브(6a)를 대기에 접속하는 대신에, 건조 공기 또는 불활성 가스의 저류조에 접속하는 것도 가능하다.
전해액 공급 라인(8)은 전해액(20)을 저류하는 저류조(41)와, 저류조(41)의 전해액(20)을 가압해서 감압실(2) 내로 공급하는 피드 펌프(43)와, 피드 펌프(43)를 구동하는 전동 모터(42)를 구비한다.
감압실(2) 내에 설치되는 주액 메커니즘(4)은 폭기조(44)와, 탈기 모듈(45)과, 주액 노즐(46)을 구비한다.
도 5를 참조하면, 폭기조(44)는 피드 펌프(43)로부터 감압실(2)에 공급된 전해액(20)을 감압실(2) 내의 분위기에 노출하는 것에 의해 전해액(20)으로부터 발기(拔氣)를 행한다. 이를 위하여, 폭기조(44)는 피드 펌프(43)로부터의 전해액(20)을 유입시키는 유입 포트(44b)와, 감압실(2)의 상단부에 형성된 개구부(44a)를 구비한다. 폭기조(44)에는 피드 펌프(43)로부터 공급 가압된 전해액(20)이 일시적으로 저류된다. 이에 의해, 폭기조(44)의 내측은 전해액(20)의 액면의 하방의 액상과, 액면의 상방의 기상으로 분리된다. 폭기조(44)의 액상에 면하는 위치에는, 탈기 모듈(45)에 연통하는 유출 포트(44c)가 형성된다.
유입 포트(44b)로부터 폭기조(44)에 유입한 전해액(20)은 폭기조(44) 내의 액면을 거쳐서, 개구부(44a)로부터 폭기조(44)의 액면 상방에 유도된 감압실(2) 내의 분위기에 노출된다. 이에 의해, 전해액(20)은 감압실(2) 내의 분위기의 압력과 동등해질 때까지 액압을 저하시킨다. 바꿔 말하면, 감압실(2)이 대기압인 경우에는 폭기조(44) 내의 전해액(20)도 대기압이 되고, 감압실(2)이 부압인 경우에는 폭기조(44) 내의 전해액(20)도 부압이 된다.
폭기조(44)의 용량은, 바람직하게는 전지 케이스(12) 내에 주입하는 전해액량을 저류할 수 있을 정도로 설정된다. 피드 펌프(43)로부터 폭기조(44)로의 전해액(20)의 공급은, 예를 들어 감압실(2) 내에 전지 케이스(12)가 반입될 때마다 행해진다.
다시 도 1을 참조하면, 탈기 모듈(45)은 폭기조(44) 내의 유출 포트(44c)에 접속되고, 폭기조(44) 내에서 탈기와 압력 조정을 행한 전해액(20)에 대하여 다시 기체 투과막을 사용한 기액 분리를 행한다.
도 6을 참조하면, 탈기 모듈(45)은 폭기조(44)의 유출 포트(44c)에 연통하는 입구실(45a)과, 출구실(45b)과, 입구실(45a)과 출구실(45b)을 접속하는 복수의 탈기관(45c)을 구비한다. 탈기 모듈(45)은, 또한 복수의 탈기관(45c)을 수납 장착하는 기밀 챔버(45e)와, 기밀 챔버(45e)를 감압실(2) 내의 분위기에 접속하는 체크 밸브(45d)를 구비한다. 체크 밸브(45d)는 기밀 챔버(45e)로부터 감압실(2)로의 공기의 유출을 허용하는 한편, 감압실(2)로부터 기밀 챔버(45e)로의 공기의 유입을 저지한다. 체크 밸브(45d)에 의해 기밀 챔버(45e)내의 압력은 항상 감압실(2) 내의 압력과 동등 이하로 유지된다. 또한, 감압실(2)의 압력이 대기 도입 라인(6)에 의해 대기압으로 상승할 경우도, 기밀 챔버(45e)는 감압 상태를 유지한다.
탈기관(45c)은 수지제의 중공사의 기체 투과막으로 구성된다. 중공사에 의한 기체 투과막은 비다공성이며, 사이즈가 작고 운동성도 높은 기체 분자를 투과시키는 성질을 갖는다.
도 7을 참조하면, 항상 감압된 기밀 챔버(45e) 내에 배치된 탈기관(45c)을 통해 입구실(45a)로부터 출구실(45b)을 향하는 전해액은 액중에 포함되는 사이즈가 작고 운동성이 높은 용존 기체 분자를 액체로부터 탈기관(45c)의 벽면을 향해서 확산시킨다. 확산된 기체 분자는 Fick의 법칙에 의해 기체 투과막의 내주면 부근에 모인다. 이들 기체 분자는 Henry의 법칙에 준해서 기체 투과막내에 도입되고, 기체 투과막을 이동해서 기체 투과막 밖으로 배출된다.
다시 도 1을 참조하면, 주액 노즐(46)은, 보유지지 지그(3)에 의해 감압실(2)의 소정 위치에 보유지지된 전지 케이스(12)의 개구부의 상방에 서로 마주보고 배치된다. 주액 노즐(46)은 전자기 밸브(46a)를 통해서 탈기 모듈(45)의 출구실(45b)에 접속된다. 주액 노즐(46)은 탈기 모듈(45)로부터 공급되는 탈기된 전해액(20)을 전자기 밸브(46a)의 여자에 따라서 개구부로부터 전지 케이스(12)의 내측에 주입한다.
감압 라인(5)의 밸브(5a)의 개폐와 전동 모터(5c)의 운전, 대기 도입 라인(6)의 밸브(6a)의 개폐, 전해액 공급 라인(8)의 전동 모터(42)의 운전 및 주액 노즐(46)이 구비하는 전자기 밸브(46a)의 개폐는 감압실(2)의 외측에 설치된 컨트롤러(7)에 의해 신호 회로를 통해서 제어된다. 컨트롤러(7)는 중앙 연산 장치(CPU), 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 입출력 인터페이스(I/O 인터페이스)를 구비한 마이크로 컴퓨터로 구성된다. 컨트롤러(7)를 복수의 마이크로 컴퓨터로 구성하는 것도 가능하다.
다음에 도 8A 내지 도 8G를 참조해서 전해액 주입 장치(1)에 의한 전지 케이스(12)로의 전해액(20)의 주입 프로세스를 설명한다.
시각 t0으로부터 시각 t1에 이르는 대기 기간에 있어서, 도 8G에 도시한 바와 같이 대기 도입 라인(6)의 밸브(6a)는 해방되고, 감압실(2) 내는 대기압에 해방되어 있다. 도 8B에 도시한 바와 같이 도어(21)는 개방되고, 도 8E와 도 8F에 도시한 바와 같이 전해액 공급 라인(8)의 피드 펌프(43)와, 감압 라인(5)의 진공 펌프(5b)는 가동을 정지하고 있다.
시각 t1에 전해액 주입 장치(1)에 의한 전지 케이스(12)에의 주액 작업이 개시된다. 컨트롤러(7)는 전해액 공급 라인(8)의 전동 모터(42)의 운전에 의해, 도 8E에 도시한 바와 같이 피드 펌프(43)를 가동하여, 저류조(41) 내의 전해액(20)을 폭기조(44)에 공급한다.
시각 t2에, 도 8A에 도시한 바와 같이, 보유지지 지그(3)에 보유지지된 전지 케이스(12)가 도어(21)로부터 감압실(2) 내로 반입된다. 시각 t3에 도 8B에 도시한 바와 같이 도어(21)가 폐쇄된다.
컨트롤러(7)는 시각 t4에, 도 8E에 도시한 바와 같이, 전해액 공급 라인(8)으로부터 폭기조(44)로의 전해액(20)의 공급을 정지한다. 폭기조(44)에 공급된 전해액(20)은 저류조(41) 내의 대기압에 피드 펌프(43)의 가압분이 가산된 가압 상태로부터, 폭기조(44) 내에서 감압실(2)의 분위기에 노출됨으로써 대기압으로 감압되며, 그 결과 전해액(20)에 용존하고 있던 기체 분자의 일부가 도 5에 도시한 바와 같이 팽창하여, 기포가 되어 분리된다.
다시 도 8A 내지 도 8G를 참조하면, 시각 t5에 컨트롤러(7)는, 도 8G에 도시한 바와 같이, 대기 도입 라인(6)의 밸브(6a)를 폐쇄한다. 동시에, 감압 라인(5)의 밸브(5a)를 개방하고, 전동 모터(5c)의 운전을 개시한다. 그 결과, 도 8F에 도시한 바와 같이 진공 펌프(5b)의 가동이 개시된다. 이것에 수반하여, 도 8C에 도시한 바와 같이 감압실(2) 내의 압력이 대기압으로부터 감압된다.
시각 t6에 감압실(2) 내의 압력이 규정 진공압까지 저하하면, 컨트롤러(7)는 전동 모터(5c)의 운전을 정지하고, 도 8F에 도시한 바와 같이 진공 펌프(5b)의 가동을 정지한다. 또한, 감압 라인(5)의 밸브(5a)를 폐쇄한다. 이후, 감압실(2)은 진공압으로 유지된다. 탈기 모듈(45) 및 전지 케이스(12)의 내부도 진공압으로 유지된다.
폭기조(44)에 있어서는, 전해액(20)이 진공압에 노출됨으로써, 전해액(20)이 더욱 감압된다. 그 결과, 전해액(20)에 포함되는 용존 기체 분자의 밀도가 저하되어, 액중을 이동하기 쉬운 상태로 된다. 이 환경 중에서, 기체 분자는 체적을 팽창시켜서 기포로 되고, 액중을 빠르게 상승해서 전해액(20)의 액면에 도달하여, 폭기조(44)의 상부 공간으로 방출된다. 이렇게 하여, 감압실(2)의 감압에 의해 폭기조(44) 내의 전해액(20)의 기액 분리가 촉진된다.
컨트롤러(7)는, 시각 t6에 진공 펌프(5b)의 가동을 정지하는 동시에, 전자기 밸브(46a)를 개방하고, 도 8D에 도시한 바와 같이 주액 노즐(46)로부터 전지 케이스(12)로의 전해액(20)의 주입을 개시한다. 주액 노즐(46)이 전해액(20)의 주입을 개시하는데 따라, 용존 기체 분자를 충분히 방출한 폭기조(44) 내의 전해액(20)이 탈기 모듈(45)을 경유해서 주액 노즐(46)로 공급된다. 전해액(20)은 탈기 모듈(45)을 통과함으로써, 액중에 잔존하는 용존 기체 분자를 다시 분리한다. 따라서, 전해액(20)은 기체 분자를 거의 완전하게 제거한 상태에서 주액 노즐(46)에 공급된다.
전지 케이스(12)에 주입된 전해액(20)은, 우선 도 4에 도시하는 전지 본체(11)의 상방의 스페이스로부터, 좌우의 2변(12c와 12d)과 전지 본체(11) 사이의 스페이스에 유입하고, 또한 전지 본체(11)와 전지 케이스(12)의 바닥변(12b)의 간극에 충전된다. 이와 같이 하여 전지 케이스(12)에 주입된 전해액(20)은 전지 본체(11)의 주위로부터 전지 본체(11)의 내부에 침투한다.
전지 케이스(12)에 주입된 전해액(20)은 기체 분자가 거의 완전하게 제거되어 있다. 또한, 전해액(20)의 압력은 폭기조(44) 내에서 미리 감압실(2)의 진공압과 동등하게 조정되어 있다.
따라서, 전지 케이스(12)에 주입된 전해액(20)에 있어서는, 액체중에 존재하는 용존 기체 분자가 급격하게 팽창하고, 액체의 비산을 초래하는 등의 문제가 발생하는 일은 없고, 전해액(20)은 빠르게 전지 본체(11)의 내부로 침투한다.
컨트롤러(7)는 주액 노즐(46)에 의한 주액 속도를 전지 본체(11)로의 전해액(20)의 침투 속도에 동기시킨다. 이를 위하여, 컨트롤러(7)는 일정량의 주액을 완료하면, 소정 시간에 걸쳐서 전자기 밸브(46a)를 폐쇄하고, 소정 시간의 경과후에 전자기 밸브(46a)를 다시 개방함으로써, 간헐적인 주액을 행한다. 그 결과, 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 전지 케이스(12) 내의 전해액(20)의 양은 단계적으로 증량된다. 이러한 제어는, 전지 본체(11)에의 침투 속도를 초과한 전해액(20)의 주입을 방지하고, 전지 케이스(12)로부터 전해액(20)이 넘치는 것을 방지함에 있어서 바람직하다.
시각 t7에, 도 8D에 도시한 바와 같이, 전지 케이스(12) 내의 전해액(20)의 양이 규정량에 도달한다. 압력을 내린 전해액(20)을 전지 케이스(12)에 주입하는 동시에, 전해액(20) 내의 용존 기체 분자를 제거해 둠으로써, 시각 t6의 주액 노즐(46)에 의한 전해액(20)의 주입 개시로부터 시각 t7의 주액 노즐(46)에 의한 전해액(20)의 주입 정지에 이르는 기간을 단축할 수 있다.
시각 t7에 컨트롤러(7)는 전자기 밸브(46a)를 폐쇄하는 동시에, 도 8G에 도시한 바와 같이 대기 도입 라인(6)의 밸브(6a)를 개방하고, 대기의 감압실(2)로의 도입을 개시한다.
그 결과, 도 8C에 도시한 바와 같이, 감압실(2) 내의 압력이 대기압을 향해서 상승한다. 감압실(2) 내의 압력이 상승해도 전지 케이스(12) 내의 전지 본체(11)의 내부의 압력은 바로 상승하지는 않는다. 이 압력 경사는 전지 본체(11) 내부로의 전해액(20)의 침투를 가속하여, 전지 본체(11)로의 전해액(20)의 충전 작업은 단시간에 완료한다.
시각 t8에 감압실(2) 내의 압력이 대기압에 도달하면, 도 8B에 도시한 바와 같이 도어(21)가 개방된다. 시각 t9에는, 도 8A에 도시한 바와 같이, 보유지지 지그(3)에 보유지지된 상태에서 전지 케이스(12)가 도어(21)로부터 감압실(2)의 밖으로 반출된다. 이후, 감압실(2)에 있어서는 다른 전지 케이스(12)에의 전해액(20)의 주입 프로세스가 재개된다.
감압실(2)로부터 반출된 전지 케이스(12)는 개구부를 열융착함으로써 밀봉되어, 리튬 이온 2차 전지로서의 조립을 완료한다.
이상과 같이, 이 전해액 주입 장치(1)에 따르면, 폭기조(44)가 전해액(20)을 감압실(2) 내의 분위기에 노출하는 것에 의해, 전해액(20)을 감압한다. 그 결과, 전해액(20) 내의 용존 기체 분자의 밀도가 저하되어, 액중을 이동하기 쉬운 상태로 된다. 기체 분자는 체적이 팽창해서 기포로 되고, 액중을 빠르게 상승해서 전해액(20)의 액면에 도달하여, 폭기조(44)의 상부 공간으로 빠져 나간다. 이와 같이, 감압실(2)의 분위기에 전해액(20)을 노출시키는 폭기조(44)를 설치함으로써, 전해액(20)의 기액 분리가 촉진되어, 탈기 효율이 향상된다. 그 결과, 전지 케이스(12)로의 주액 시간을 단축할 수 있다.
또한, 기체 투과막을 사용한 탈기 모듈(45)과의 조합에 의해, 전해액(20)의 탈기에 완전을 기할 수 있다.
그 결과, 주액 노즐(46)로부터 전지 케이스(12)에의 전해액(20)의 주입시에, 전해액(20)에 잔존하는 기체의 체적이 급격하게 팽창해서 액체가 비산하거나, 발생한 기포가 전해액을 전지 용기로부터 넘치게 하는 등의 문제를 방지할 수 있어, 전지 케이스(12)로의 전해액(20)의 주입 효율이 개선된다.
이상 설명한 실시예에서는, 감압실(2) 내의 폭기조(44)에 미리 소정량의 전해액(20)을 저류하고, 폭기조(44)에 저류된 전해액(20)을 감압중의 감압실(2)의 분위기에 노출시킴으로써, 전해액(20)에 용존되어 있는 기체 분자를 분리하고 있다. 이에 대해, 피드 펌프(43)로부터 폭기조(44)로의 전해액(20)의 공급을 주액 노즐(46)에 의한 전지 케이스(12)로의 전해액(20)의 주입과 병행해서 행하는 것도 가능하다.
이 경우에는, 감압실(2)의 도어(21)를 폐쇄하는 시각 t4 또는 감압을 개시하는 시각 t5에 피드 펌프(43)를 가동하고, 저류조(41)로부터 폭기조(44)로의 전해액(20)의 공급을 개시한다. 저류조(41)로부터 폭기조(44)에의 전해액(20)의 공급은, 도 8E의 파선 A로 도시한 바와 같이, 주액 노즐(46)의 주액량에 대략 동기한 유량을 기초로, 주액 노즐(46)에 의한 주액 완료까지 계속적으로 행해진다.
저류조(41) 내의 대기압에 피드 펌프(43)에 의한 공급압을 가한 가압 상태의 전해액(20)은 폭기조(44) 내에서 감압실(2)의 감압 분위기에 노출됨으로써 감압되고, 그것에 수반하여 전해액(20) 중의 용존 기체 분자가 팽창하고, 기포로 되어분리된다. 따라서, 전해액(20)의 잔존 기체 분자의 분리에 관해서, 이상 설명한 실시예와 같은 바람직한 효과를 얻을 수 있다.
도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.
이 실시예 의한 전해액 주입 장치(1)는, 감압실(2) 내에 1조의 폭기조(44)와 탈기 모듈(45)과, 이것에 병렬 접속된 복수의 주액 노즐(46)을 구비한다. 보유지지 지그(30)는 주액 노즐(46)과 동일 개수의 전지 케이스(12)를 수평 방향으로 포갠 상태로 보유지지한다. 이들 기기는 모두 도 1에 도시하는 감압실(2)의 내측에 수납 장착된다. 감압실(2)의 외측의 구성은 제1 실시예와 동일하다.
이와 같이 복수의 주액 노즐(46)을 감압실(2) 내에 설치함으로써, 복수의 전지 케이스(12)에 동시에 전해액(20)을 주입하는 것이 가능해져, 작업 효율이 한층 개선된다. 보유지지 지그(30) 대신에 제1 실시 형태와 동일한 보유지지 지그(3)를 복수로 배열해도 좋다. 또한, 제1 실시 형태와 동일한 단일의 주액 노즐(46)을 사용해서 복수의 전지 케이스(12)에 순서대로 전해액(20)을 주입하는 것도 가능하다.
이상의 설명에 관해서 2010년 4월 7일을 출원일로 하는 일본에 있어서의 일본 특허 출원 제2010-88696호의 내용을 여기에 인용에 의해 합체한다.
이상, 본 발명을 몇개의 특정한 실시예를 통해서 설명해 왔지만, 본 발명은 상기의 각 실시예에 한정되는 것이 아니다. 당업자에 있어서는, 클레임의 기술범위에서 이들의 실시예에 다양한 수정 또는 변경을 가하는 것이 가능하다.
예를 들어, 이상 설명한 각 실시예는, 리튬 이온 2차 전지로의 전해액 주입 장치에 본 발명을 적용한 실시예이지만, 본 발명은 전기 2중층 캐패시터나 전해 콘덴서로의 전해액 주입 장치에도 적용 가능하다.
또한, 폭기조(44)는 반드시 감압실(2) 내에 배치할 필요는 없다. 폭기조(44)의 개구부(44a)를 배관을 통해서 감압실(2)에 연통시킴으로써, 폭기조(44)를 감압실(2)의 외측에 배치하는 것도 가능하다.
이상과 같이, 본 발명은 전지 케이스에의 전해액의 주입의 작업 효율의 개선에 바람직한 효과를 초래하므로 여러가지 전지의 제조에 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예가 포함하는 배타적 성질 또는 특징은 이하와 같이 클레임이 된다.

Claims (7)

  1. 밀폐된 감압실(2)과,
    감압실(2) 내에 배치된 전지 케이스(12)에 전해액(20)을 주입하는 주액 노즐(46)과,
    주액 노즐(46)에 공급되는 전해액(20)을 감압실(2) 내의 압력에 노출시키는 폭기조(44)와,
    폭기조(44)와 주액 노즐(46) 사이에, 기체 투과막을 사용해서 기액을 분리하는 탈기 모듈(45)을 구비하는 전지 케이스(12)로의, 전해액 주입 장치(1).
  2. 제1항에 있어서, 폭기조(44)는 전해액을 유입시키는 유입 포트(44a)와, 전해액(20)의 액면의 상방의 기상에 면해서 형성되고, 감압실(2) 내의 분위기에 연통하는 개구부(44a)와, 전해액(20)의 액상에 면해서 형성되고, 탈기 모듈(45)에 연통하는 유출 포트(44c)를 구비하는, 전해액 주입 장치(1).
  3. 제2항에 있어서, 폭기조(44)를 감압실(2) 내에 배치하는 동시에, 유입 포트(44a)에 전해액(20)을 공급하는 감압실(2)의 외측에 배치된 피드 펌프(43)를 더 구비하는, 전해액 주입 장치(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 감압실(2)은 전지 케이스(12)의 반입과 반출을 위한 도어(21)를 구비하는, 전해액 주입 장치(1).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 주액 노즐(46)을 구비하는, 전해액 주입 장치(1).
  6. 감압실(2)을 밀폐하는 단계와,
    전해액(20)을 폭기조(44) 안에서 감압실(2) 내의 압력에 노출시키는 단계와,
    감압실(2) 내에 배치된 전지 케이스(12)에 폭기조(44)의 전해액(20)을 주액 노즐(46)에 의해 주입하는 단계와,
    폭기조(44)와 주액 노즐(46) 사이에서, 기체 투과막을 사용한 탈기 모듈(45)에 의해 전해액(20)의 기액을 분리하는 단계를 포함하는,
    전지 케이스(12)로의 전해액(20)의 주입 방법.
  7. 삭제
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