KR101705503B1 - 전지의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

주액용 챔버 내를 감압하는 제1 감압 공정과, 이 주액용 챔버 내에서 전지의 외장체 상단부의 개구부로부터 전해액을 주액하는 주액 공정과, 밀봉용 챔버 내를 감압하는 제2 감압 공정과, 이 밀봉용 챔버 내에서 개구부를 밀봉하는 밀봉 공정을 갖는다. 제1 감압 공정에 의해 주액용 챔버 내의 압력이 소정의 진공도로 될 때까지의 진공 도달 시간 ΔT를 계측하고, 이 진공 도달 시간 ΔT가 제1 역치 ΔTs1을 초과하면, 감압 속도를 저하시킴과 함께 감압 시간을 연장한다.

Description

전지의 제조 방법 및 제조 장치 {BATTERY MANUFACTURING METHOD AND MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은, 전지의 내부에 전해액을 주액하는 전지의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
외장체의 내부에 전극 적층체와 전해액이 밀봉되어 이루어지는 리튬 전지 등의 전지를 제조하는 경우, 전해액의 침투성을 향상시키기 위해, 주액용 진공 펌프에 의해 주액용 챔버 내를 소정의 진공 상태로 감압하고, 이 감압된 주액용 챔버 내에서, 전지의 외장체의 개구부로부터 전해액을 주입하는 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
이와 같이 진공 상태에서 전해액이 주액된 후, 전해액의 함침을 진행시키기 위해, 이 전지를 예를 들어 일정 기간, 대기압의 상태에 방치한다. 그 후, 전지를 밀봉용 챔버로 옮기고, 이 밀봉용 챔버 내를 밀봉용 진공 펌프에 의해 소정의 진공 상태로 감압함으로써, 외장체의 내부에 잔류하는 기체를 배출시킨 후에, 개구부를 열융착 등에 의해 밀봉한다.
일본 특허 공개 평9-35704호 공보
진공 상태에서의 주액에서는, 전해액이 불가피적으로 휘발한다. 이로 인해, 주액 펌프에 의한 전해액의 주액량의 설정 시에는, 미리 전해액이 휘발하는 휘발량을 감안하여, 실제로 전지 내에 필요한 규정의 주액량에 휘발량을 가산한 형태로 주액량이 설정된다.
그러나, 주액 시에는, 전해액이 주액용 챔버 내로 비산하는 것을 완전히 방지할 수 없고, 이로 인해, 주액의 횟수를 거듭함에 따라서, 주액용 챔버 내로 비산한 전해액이 주액용 챔버의 내벽면 등에 부착되는 형태로 어느 정도 잔존해 버린다. 또한, 주액용 챔버 내에 잔존하는 전해액은 진공 상태로 해도 완전하게는 휘발하지 않으므로, 주액용 챔버 내를 일단 소정의 진공 상태까지 감압하였다고 해도, 주액용 챔버 내에 잔존하는 전해액을 완전히 제거할 수는 없다. 즉, 주액이 반복하여 행해지면, 어느 정도의 전해액이 불가피적으로 챔버 내에 잔존하게 된다.
이와 같이 주액용 챔버 내에 잔존하는 전해액이 증가하면, 감압 시에 이 잔존하는 전해액이 휘발하므로, 소정 시간의 감압을 실시해도 소정의 진공도에 도달하지 않아, 즉, 소정의 진공도에 도달할 때까지의 진공 도달 시간이 길어져, 감압이 충분히 행해지기 어렵다. 또한, 챔버 내에 잔존하고 있는 전해액이 휘발하는 만큼, 본래 휘발할 것이라 예상했던 주액 중의 전해액이 휘발하지 않아, 주액 중의 전해액의 휘발량이 감소하고, 나아가 전해액의 주액량이 과잉으로 된다.
이러한 점으로부터, 챔버 내의 감압이 불충분해지기 쉽고, 외장체 내부에의 전해액의 함침도 진행되기 어려워져, 잉여의 전해액이 외장체의 상단부의 개구부의 근방에 저류된 상태로 되고, 또한 내부의 기체의 배출도 충분히 이루어지기 어렵다. 이러한 상태의 전지를 밀봉용 챔버로 옮겨 밀봉용 챔버의 감압을 행하면, 외장체의 상단부의 개구부 부근에 저류되어 있는 전해액이 급격하게 비등(돌비)하거나 기포가 발생하여 누액을 발생하고, 전해액이 외장체의 표면에 부착되거나 하여 품질의 저하를 초래할 우려가 있다. 또한, 외장체의 내부에 잔류하는 기체의 배출도 충분히 행해지지 않는다.
본 발명은, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 주액의 반복에 의해 경시적으로 주액용 챔버 내에 전해액이 잔존하고 있는 경우라도, 그 후의 밀봉 시에 있어서의 전해액의 누액을 억제함과 함께, 외장체의 내부에 잔존하는 기체의 배출을 촉진할 수 있는 신규의 전지의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 외장체의 내부에 전극 적층체와 전해액이 밀봉되어 이루어지는 전지의 제조에 관한 것으로,
주액용 진공 펌프를 사용하여 주액용 챔버 내를 진공 상태로 되도록 감압하는 제1 감압 공정과,
감압된 상기 주액용 챔버 내에서, 상기 전지의 외장체의 상단부에 형성된 개구부로부터 전해액을 주액하는 주액 공정과,
상기 전지가 배치된 밀봉용 챔버 내를 밀봉용 진공 펌프를 사용하여 진공 상태로 되도록 감압하는 제2 감압 공정과,
감압된 상기 밀봉용 챔버 내에서, 상기 개구부를 밀봉하는 밀봉 공정을 갖고 있다.
그리고, 상기 제1 감압 공정에 의해 상기 주액용 챔버 내의 압력이 소정의 진공도로 될 때까지의 진공 도달 시간을 계측하고, 이 진공 도달 시간에 기초하여, 상기 밀봉용 진공 펌프에 의한 감압 속도 혹은 감압 시간 중 적어도 한쪽을 변경하는 것이다.
주액용 챔버 내에 전해액이 잔존하고 있는 경우, 주액용 진공 펌프에 의해 주액용 챔버 내의 압력을 대기압 근방으로부터 소정의 진공 상태까지 감압하는, 이른바 진공화 동안에도, 잔존하는 전해액이 휘발하므로, 진공 상태로 될 때까지의 진공 도달 시간이 길어진다. 따라서, 이 진공 도달 시간에 의해, 주액용 챔버 내에 잔존하는 전해액의 상태를 판단할 수 있다. 구체적으로는, 진공 도달 시간이 길어질수록, 챔버 내에 잔존하는 전해액의 양이 많다고 판단할 수 있다.
따라서, 진공 도달 시간을 계측하고, 이 진공 도달 시간에 기초하여, 밀봉용 진공 펌프에 의한 감압 속도 혹은 감압 시간 중 적어도 한쪽을 변경·보정함으로써, 주액용 챔버 내에 전해액이 많이 잔존하고 있는 경우라도, 밀봉 시에 있어서의 전해액의 누액을 억제함과 함께, 외장체의 내부에 잔존하는 기체의 배출을 촉진할 수 있다.
구체적으로는, 상기 진공 도달 시간이 제1 판정 시간을 초과하는 경우에는, 주액용 챔버 내에 전해액이 많이 잔존하고 있다고 판단하여, 상기 밀봉용 진공 펌프에 의한 감압 속도를 저하시킴으로써, 외장체의 상단부의 개구부 부근에 저류되어 있는 전해액에 돌비나 기포가 발생하는 것을 억제하고, 이것에 의한 전해액의 누액을 억제할 수 있다.
이러한 감압 속도의 저하와 함께, 밀봉용 진공 펌프에 의한 감압 시간을 길게 함으로써, 감압 속도를 저하시키고 있음에도 불구하고, 전해액의 함침성을 향상시키고, 나아가 외장체의 내부에 잔존하는 기체의 배출을 촉진할 수 있다.
단, 이와 같이 진공 도달 시간이나 감압 시간이 길어지면, 생산 시간이 길어져, 작업 효율이 저하되므로, 바람직하게는 진공 도달 시간이 상기 제1 판정 시간보다 작은 값인 제2 판정 시간을 초과하는 경우에, 경고를 발함으로써, 작업자에게 주액용 챔버의 청소를 촉진한다. 청소를 행함으로써, 생산 효율의 저하의 원인으로 되고 있었던 주액용 챔버 내에 잔존하는 전해액을 저감시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 주액의 반복에 의해 경시적으로 주액용 챔버 내에 전해액이 잔존하고 있는 경우라도, 그 후의 밀봉 시에 있어서의 전해액의 누액을 억제함과 함께, 전해액의 함침성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 전해액 주액 장치가 적용되는 필름 외장 전지를 도시하는 사시도.
도 2는 상기 필름 외장 전지를 도시하는 단면도.
도 3은 주액 공정의 흐름을 나타내는 블록도.
도 4는 본 실시예의 주액 장치의 전체 구성을 도시하는 설명도.
도 5는 마찬가지로 본 실시예의 주액 장치의 전체 구성을 도시하는 설명도.
도 6은 마찬가지로 본 실시예의 주액 장치의 전체 구성을 도시하는 설명도.
도 7은 챔버 감압 시의 압력과 시간의 관계를 나타내는 설명도.
도 8은 전해액의 주액량의 감량 보정의 제어의 흐름을 나타내는 흐름도.
도 9는 밀봉 공정에서의 감압 시의 압력 변화를 나타내는 설명도.
도 10은 감압 시간의 연장과 함침성 향상의 관계를 설명하기 위한 설명도.
이하, 도시 실시예에 의해 본 발명을 설명한다. 우선, 전해액이 주입되는 전지의 일례인 필름 외장 전지에 대해, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 이 필름 외장 전지(1)는, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지이며, 편평한 직사각형의 외관 형상을 갖고, 길이 방향의 한쪽의 단부 모서리에, 도전성 금속박으로 이루어지는 한 쌍의 단자(2, 3)를 구비하고 있다. 이 필름 외장 전지(1)는, 직사각형을 이루는 전극 적층체(4)를 전해액과 함께 라미네이트 필름으로 이루어지는 외장체(5)의 내부에 수용한 것이다. 상기 전극 적층체(4)는, 세퍼레이터(8)를 개재하여 교대로 적층된 복수의 정극판(6) 및 부극판(7)으로 구성되어 있다. 복수의 정극판(6)은 정극 단자(2)에 접합되어 있고, 마찬가지로, 복수의 부극판(7)은 부극 단자(3)에 접합되어 있다. 정극판(6)은 알루미늄박 등의 금속박으로 이루어지는 정극 집전체(6a)의 양면에 정극 활물질층(6b)을 코팅한 것이며, 마찬가지로 부극판(7)은 알루미늄박 등의 금속박으로 이루어지는 부극 집전체(7a)의 양면에 부극 활물질층(7b)을 코팅한 것이다.
외장체(5)는, 전극 적층체(4)의 하면 측에 배치되는 1매의 라미네이트 필름과 상면 측에 배치되는 다른 1매의 라미네이트 필름의 2매 구조를 이루고, 이들 2매의 라미네이트 필름의 주위의 4변을 겹쳐, 그 주연을 따라 서로 열융착된다. 직사각형을 이루는 필름 외장 전지(1)의 짧은 변 측에 위치하는 한 쌍의 단자(2, 3)는, 라미네이트 필름을 열융착할 때, 라미네이트 필름의 접합면을 통해 외부로 인출된다.
또한, 도시예에서는, 동일한 한쪽의 단부 모서리에 한 쌍의 단자(2, 3)가 나란히 배치되어 있지만, 한쪽의 단부 모서리에 정극 단자(2)를 배치하고, 또한 다른 쪽의 단부 모서리에 부극 단자(3)를 배치하도록 하는 것도 가능하다.
상기한 필름 외장 전지(1)의 제조 순서로서는, 이하와 같다. 먼저, 적층 공정에 있어서, 정극판(6), 부극판(7) 및 세퍼레이터(8)를 순차 적층하고, 또한 단자(2, 3)를 스폿 용접 등에 의해 장착하여 전극 적층체(4)를 구성한다. 다음으로, 이 전극 적층체(4)를 외장체(5)로 되는 라미네이트 필름으로 덮어, 1변을 남기고 주위의 3변을 열융착한다. 다음으로, 개구되는 1변을 통해 외장체(5)의 내부에 전해액을 주액·충전하고, 그 후, 개구되는 1변을 열융착하여 외장체(5)를 밀폐 상태로 한다. 이에 의해 필름 외장 전지(1)가 완성되므로, 다음으로 적절한 레벨까지 충전을 행하고, 이 상태에서, 일정 시간, 에이징을 행한다. 이 에이징의 완료 후, 전압 검사 등을 위해 다시 충전을 행하고, 출하된다.
또한, 이러한 종류의 필름 외장 전지(1)는, 복수 개를 편평한 상자형의 케이싱 내에 수용한 배터리 모듈로서 사용된다. 이 경우, 배터리 모듈의 케이싱 내에서 복수의 필름 외장 전지(1)가 적층된 배치로 되고, 예를 들어 케이싱의 일부 또는 케이싱과는 별개의 탄성 부재에 의해, 외장체(5)는 전극 적층체(4)의 적층 방향(전극 적층체(4)의 주면과 직교하는 방향)으로 다소 압박된 상태로 될 수 있다.
전해액에 사용되는 유기 액체 용매로서, 프로필렌카르보네이트(PC), 에틸렌카르보네이트(EC), 디메틸카르보네이트(DMC)나 메틸에틸카르보네이트 등의 다른 에스테르계 용매 외에, γ-부티로락톤(γ-BL), 디에톡시에탄(DEE) 등의 에테르계 용매, 나아가 다른 용매를 혼합, 조합한 유기 액체 용매를 사용할 수 있다.
도 3은, 필름 외장 전지(1)의 제조 공정의 일부인 주액 공정을 간략적으로 나타내는 설명도이다.
스텝 S11에서는, 1매의 필름 외장 전지(1)(이하, 「셀」이라고도 칭함)를 스토리지로부터 자동적으로 취출한다. 스텝 S12에서는, 이 1셀의 시트 체크 검사를 행한다. 스텝 S13에서는, 이 1셀의 중량을 측정한다. 소정의 중량 범위를 만족시키고 있지 않은 NG품이면, 스텝 S13A로 진행하여, NG품으로서 반출하고, 이 주액 공정으로부터 제외한다.
스텝 S14에서는, 클램프 지그에 셀을 세트한다. 스텝 S15에서는, 주액구로 되는 필름 외장 전지(1)의 1변(상변)을 커터 등에 의해 개구하여, 클램프 지그에 위치 결정·로크한다. 스텝 S16에서는, 셀을 보유 지지한 복수(이 예에서는, 24셀)의 클램프 지그를 주액용 매거진에 세트한다. 스텝 S17에서는, 주액용 챔버(14)에 주액용 매거진을 반입한다. 그리고 스텝 S18에 있어서, 후술하는 바와 같이, 클램프 지그에 보유 지지된 각 셀에 주액을 행한다. 즉, 도 6에 도시하는 바와 같이, 주액용 진공 펌프(16)를 사용하여 주액용 챔버(14) 내를 진공 상태로 감압하고(제1 감압 공정), 이와 같이 진공 상태로 감압된 주액용 챔버(14) 내에서, 전지(1)의 외장체(5)의 상단부에 형성된 개구부(5A)로부터 전해액을 주액한다(주액 공정).
주액이 종료되면, 스텝 S19로 진행하여, 주액용 챔버(14)로부터 매거진을 반출하고, 대기압의 상태에서 일정 기간(예를 들어, 수 분 정도) 방치한다(함침 공정). 이와 같이, 진공 상태에서 전해액을 주액함으로써, 전지(1)의 전극 적층체(4)의 내부에 남아 있는 기체는 대기압이므로, 외부의 진공 상태와의 압력차에 의해 내부의 기체가 팽창되어, 외장체(5)의 내부로부터 기체가 빠져나가기 쉬워진다. 또한, 전해액의 주액 후에, 전지(1)를 일정 기간 대기압 상태에 방치함으로써, 진공 상태로부터 대기압의 상태로 복귀될 때의 압력차에 의해, 전해액의 전극 적층체(4)의 내부에의 함침을 촉진할 수 있다.
이어지는 스텝 S20에서는, 매거진으로부터 1개의 지그를 취출한다. 스텝 S21에서는, 취출한 지그에 보유 지지되어 있는 1개의 셀(전지)의 진공 가밀봉을 행한다(밀봉 공정). 이 진공 가밀봉 공정에 있어서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 밀봉용 챔버(31) 내에 1개의 전지(1)(셀)를 보유 지지한 지그(32)를 세트하고, 밀봉용 진공 펌프(33)에 의해 밀봉용 챔버(31) 내를 소정의 진공 상태로 될 때까지 감압한다. 그리고, 진공 상태로 감압된 밀봉용 챔버(31) 내의 셀에 대해, 그 상단부의 개구부(5A)를 밀봉 블록(34)에 의해 끼움 지지하여, 열융착에 의해 개구부(5A)를 밀봉한다. 상기한 밀봉용 진공 펌프(33)의 동작, 즉, 밀봉용 진공 펌프(33)의 감압 속도 및 감압 시간은, 밀봉 제어부(35)에 의해 제어된다.
스텝 S22에서는, 밀봉용 진공 펌프(33)로부터 지그(32)를 취출함과 함께, 이 지그(32)로부터 셀을 취출한다. 스텝 S23에서는, 셀의 밀봉 부분의 두께를 측정한다. 스텝 S24에서는, 셀의 성형, 즉, 변형이나 비틀림의 교정을 행한다. 스텝 S25에서는, 상기한 스텝 S13과 마찬가지로, 1셀의 중량 측정을 다시 행한다. 스텝 S23에서 측정한 두께와 스텝 S25에서 측정한 중량이 소정 범위를 만족시키고 있지 않은 NG품이면, 스텝 S25A로 진행하여, NG품으로서 반출하고, 이 주액 공정으로부터 제외한다. 스텝 S26에서는, 스텝 S23 및 스텝 S25의 검사를 통과한 정상품의 복수의 셀(이 예에서는, 32셀)을 검사 매거진에 삽입한다. 스텝 S27에서는, 다음 검사 공정으로 매거진을 자동 반송한다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 주액용 매거진(도시 생략)이 수용 배치되는 주액용 챔버(14)의 내부는, 정압형의 주액용 진공 펌프(16)에 의해 감압되어 소정의 진공 상태로 밀폐되고, 이 진공 상태하의 주액용 챔버(14) 내에서, 주액 펌프(17)의 주액 노즐(18)에 의해 외장체(5)의 상단부에 형성된 개구부(5A)로부터 전해액이 주액된다. 이 예에서는, 주액용 챔버(14) 내에 배치되는 24셀에 대해, 6개(도면에서는 편의적으로 3개를 도시하고 있음)의 주액 노즐(18)에 의해 4세트로 나뉘어 주액이 행해진다. 이들 주액 펌프(17) 및 주액용 진공 펌프(16)의 동작은 주액 제어부(20)에 의해 제어된다.
또한, 셀의 내부에 전해액이 양호하게 침투하도록, 개개의 셀에 대해, 복수 회(이 실시예에서는, 7회)로 나누어 주액이 행해진다. 전반의 주액 회는, 주로 셀 내부의 가스를 배출할 목적으로, 진공도가 높게(즉, 압력이 낮게) 설정되고, 구체적으로는, 20hPa 이하의 높은 진공도로 설정된다. 한편, 후반의 주액 회에서는, 주로 셀 내부의 가스가 배출된 부분에도 전해액을 충분히 침투시킬 목적으로, 진공도가 낮게(즉, 압력이 높게) 설정되고, 구체적으로는, 200hPa 정도의 낮은 진공도로 설정된다.
또한, 주액 시 이외의 상황일 때(예를 들어, 주액하는 셀의 세트의 전환 시)에, 주액 노즐(18)로부터 적하되는 전해액이 필름 외장 전지(1)의 표면 등에 부착되는 일이 없도록, 주액용 챔버(14) 내에는, 주액 노즐(18)로부터 적하하는 전해액을 수용하는 트레이(21)가 지지되어 있다. 이 트레이(21)는, 중앙부에 주액 노즐(18)이 삽입 관통하는 노즐 개구부(22)가 개구 형성되어 있고, 그 내주연과 외주연에, 상방으로 상승하는 플랜지부(23, 24)가 절곡 형성되어 있다. 이들 양 플랜지부(23, 24)의 사이에, 전해액을 수용하는 저류부(25)가 형성되어 있다. 이 트레이(21)는, 주액용 챔버(14) 내에 승강 가능하게 지지되어 있고, 주액 시 이외일 때에는 주액 노즐(18)보다 하방에 대기하고 있고, 주액 시에는 상승하여, 주액 노즐(18)이 노즐 개구부(22)를 삽입 관통하는 형태로 된다.
주액되는 전해액의 주액량은, 기본적으로는, 각 셀에 요구되는 규정 주액량에 추가로, 주액 중에 주액용 챔버(14) 내에 휘발되는 휘발량을 예측하여, 이 휘발량을 더한 값으로 설정된다. 즉, 주액량은, 휘발량만큼, 규정 주액량보다 많게 설정된다. 단, 주입 작업은 반복하여 행해지므로, 도 5에 도시하는 바와 같이, 주액용 챔버(14)의 내벽면이나 트레이(21)의 저류부(25)에는, 셔벗 상태의 전해액(26)이 불가피적으로 잔존한다. 이와 같이 주액용 챔버(14) 내에 전해액(26)이 잔존하고 있는 상황에서는, 감압 시나 주액 시에 주액용 챔버(14) 내에 잔존하는 전해액(26)이 휘발하므로, 감압 속도가 저하됨과 함께, 주액 중의 전해액의 휘발량이 상대적으로 감소하고, 나아가 전지 내에 주액되는 전해액의 주액량이 과잉으로 되는 경향이 있다. 이러한 점으로부터, 주액용 챔버(14) 내의 감압이 불충분해지기 쉽고, 외장체(5)의 내부의 기체가 충분히 배출되지 않고, 내부에의 전해액의 함침도 진행되기 어려워져, 잉여의 전해액이 상단부의 개구부(5A)의 근방에 저류된 상태로 되기 쉽다. 이러한 상태의 전지(1)를 밀봉용 챔버(31)로 옮겨 감압을 행하면, 전지(1)의 개구부(5A) 부근에 저류되어 있는 전해액이 급격하게 비등(돌비)하여 누액을 발생하고, 전지(1)의 표면에 부착되거나 하여 품질의 저하를 초래할 우려가 있다.
도 7을 참조하여, 파선 L1은 주액용 챔버(14) 내에 전해액이 잔존하고 있지 않은 청정한 상황에서의 감압 특성을 나타내고 있고, 실선 L2는 주액용 챔버(14) 내에 소정 레벨을 초과하는 전해액이 잔존하고 있는 상황에서의 감압 특성을 나타내고 있다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 전해액이 잔존하고 있는 경우(특성 L2), 전해액이 잔존하고 있지 않은 경우(특성 L1)에 비해, 주액용 챔버(14) 내에 잔존·노출되어 있는 전해액의 휘발을 수반하므로, 압력의 저하가 느려져, 압력의 저하가 완만해진다. 이 결과, 주액용 진공 펌프(16)에 의한 감압의 개시 시점 T0(대기압 근방의 상태)으로부터 주액용 챔버(14) 내의 압력이 소정 값 Ps 이하의 진공 상태 ΔP로 될 때까지의 진공 도달 시간 ΔT가, 전해액이 잔존하고 있는 경우(ΔT2), 전해액이 잔존하고 있지 않은 경우(ΔT1)보다 길어진다(ΔT2＞ΔT1).
그리고 본 실시예에서는, 진공 도달 시간 ΔT에 기초하여, 주액용 챔버(14) 내의 전해액 잔존 상황을 추정하고, 이러한 전해액의 잔존 상황에 따라서, 밀봉 시에 있어서의 감압 속도 및 감압 시간을 변경·보정하고 있다.
도 8은, 이러한 본 실시예의 제어의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 본 루틴은, 예를 들어 상기한 밀봉 제어부(35)에 의해 반복 실행된다.
스텝 S31에서는, 주액용 진공 펌프(16)에 의한 감압의 개시 시점(대기압 근방) T0으로부터 주액용 챔버(14) 내의 압력이 소정 값 Ps 이하, 즉, 소정의 진공도로 될 때까지의 진공 도달 시간 ΔT를 계측한다. 스텝 S32에서는, 이 진공 도달 시간 ΔT가, 제1 역치 ΔTs1을 초과하고 있는지를 판정한다. 제1 역치 ΔTs1은, 예를 들어 주액용 챔버(14) 내에 전해액이 잔존하고 있지 않은 청정한 상황에서의 진공 도달 시간에 대해 1할 정도 증가시킨 값으로서 미리 설정된다.
진공 도달 시간 ΔT가 제1 역치 ΔTs1을 초과하고 있으면, 주액용 챔버(14) 내에 소정 레벨의 전해액이 잔존하고 있어, 밀봉 시에 전해액의 누액을 발생할 우려가 있다고 판단하여, 스텝 S33A, S33B로 진행하고, 밀봉 시에 있어서의 밀봉용 진공 펌프(33)의 감압 속도 및 감압 시간의 변경·보정을 실시한다.
구체적으로는, 스텝 S33A에 있어서, 밀봉용 진공 펌프의 감압 속도를 저하시킨다. 예를 들어 밀봉용 진공 펌프(33)의 팬이나 모터의 구동력을 저감시킨다. 혹은 복수의 밀봉용 진공 펌프(33)에 의해 감압을 행하는 경우에는, 몇 가지의 밀봉용 진공 펌프(33)의 작동을 정지함으로써, 감압 속도를 저하시키도록 해도 된다.
스텝 S33B에서는, 밀봉용 진공 펌프(33)의 감압 시간(감압을 개시하고 나서 밀봉을 개시할 때까지의 시간)을 길게 한다. 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이, 기준의 감압 시간 ΔT3에 대해, 감압 시간 ΔT4를 거의 2배 정도로 증가시킨다.
스텝 S34에서는, 진공 도달 시간 ΔT가, 제2 소정 값 ΔTs2를 초과하고 있는지를 판정한다. 이 제2 소정 값 ΔTs2는, 제1 역치 ΔTs1보다 작은 값이다. 진공 도달 시간 ΔT가 제2 소정 값 ΔTs2를 초과하고 있으면, 스텝 S35로 진행하여, 주액용 챔버(14) 내에 잔존하는 전해액을 청소하도록 작업자에게 경고를 발한다. 이 경고는, 음성 혹은 램프 등을 사용하여 행해진다.
도 9는, 밀봉 공정에서의 감압 시의 압력의 변화를 나타내는 설명도이다. 도면 중의 세선 L3은, 진공 도달 시간 ΔT가 제1 역치 ΔTs1 이하이고, 기준의 감압 속도 및 감압 시간으로 감압을 실시하는 통상 시의 감압 특성을 나타내고 있다. 한편, 굵은 선 L4는, 진공 도달 시간 ΔT가 제1 역치 ΔTs1을 초과하고 있고, 감압 속도를 저하 측으로 보정함과 함께 감압 시간을 연장 보정한 누액 방지 시의 감압 특성을 나타내고 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 누액 방지 시의 특성 L4는, 감압 속도를 저하시키고 있으므로, 압력의 저하가 완만한 것으로 된다. 이로 인해, 외장체(6)의 상단부에 형성된 개구부(5A)의 근방에 저류되어 있는 전해액이 급격하게 비등하는, 이른바 돌비를 충분히 억제할 수 있다.
또한, 함침성은, 도면 중에 해칭 영역 α1, α2로 나타내는 바와 같이, 압력(진공도)을 감압 시간으로 적분한 면적의 부분에 상당하고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 누액 방지 시에서는 통상 시에 비해 면적이 커지도록(α2＞α1), 감압 시간을 연장하고 있다. 따라서, 감압 속도를 저하시키고 있음에도 불구하고, 함침성을 향상시킬 수 있다.
도 10은, 감압 시간의 연장과 함침성 향상의 관계를 설명하기 위한 설명도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 주액 시에 주액된 전해액은, 그 전부가 전지(1)의 내부에 즉시 스며드는 것이 아니라, 그 대부분은 도면 중의 부호 40으로 나타내는 바와 같이 일단 전극 적층체(4)의 상단부, 즉 개구부(5A)의 근방에 저류된다. 상단부에 저류된 전해액(40)은, 그대로 하방으로 스며들어 가는 것이 아니라, 도 10의 (B)에 도시하는 바와 같이 비교적 공간에 여유가 있는 양측 부분(도 2 참조)을 통과하여 하방으로 흘러, 전극 적층체(4)의 양측 및 하측에 침투하여, 하측으로부터 상측을 향해 함침하고, 그 후, 사방으로부터 전극 적층체(4)의 내부로 함침해 간다.
여기서, 상술한 바와 같이 진공 도달 시간 ΔT가 제1 역치 ΔTs1을 초과하고 있는 경우에는, 함침이 양호하게 진행되지 않아, 외장체(5)의 내부에 기체(41)가 잔존하고, 또한 그 상단부에 전해액(40)이 저류된 상태로 된다. 즉, 잔류 기체(41)의 상방이 전해액(40)에 의해 폐색된 상태로 되어, 기체(41)와 전해액의 치환(함침)이 진행되기 어려운 상황으로 되어 있다.
이와 같이 미함침 부분을 갖는 셀(전지)에 대해, 대기 개방 후의 밀봉 공정에 있어서 진공화를 개시하면, 우선, 셀 주변이 감압되어 내부에 잔존하는 기체의 대기압 근방의 압력과의 사이에 압력차가 발생하고, 이 압력차와, 전해액과 잔류 기체의 중량 차에 의해, 도 10의 (B), (C)에 도시하는 바와 같이, 전해액이 가라앉고, 잔류 기체(41)가 서서히 상승해 간다.
이때, 감압 속도가 빠르면, 잔류 기체(41)가 상승하기 전에, 셀의 상단부 근방에 저류된 전해액(40)이 돌비해 버려, 누액을 발생함과 함께, 잔류 기체를 양호하게 배출할 수 없다. 이와 같이, 급격한 감압은 잔존 기체(41)가 아니라 전해액(40)에 영향을 미친다고 하는 특성에 착안하여, 본 실시예에서는, 감압 속도를 저하시켜 압력의 저하를 매끄럽게 함과 함께, 감압 시간을 연장함으로써, 전해액의 돌비나 기포 발생을 초래하는 일 없이, 잔류 기체(41)를 서서히 상승시켜, 최종적으로는 상단부의 개구부(5A)로부터 잔류 기체(41)를 양호하게 배출시키도록 하고 있다.
단, 진공 도달 시간이나 감압 시간이 길어지면, 작업 시간이 길어져, 생산 효율이 저하된다. 따라서 본 실시예에서는, 진공 도달 시간 ΔT가 제1 역치 ΔTs1보다 작은 제2 역치 ΔTs2를 초과한 시점에서, 경고를 발하여, 작업자에게 주액용 챔버(14)의 청소가 필요한 것을 경고하고 있다. 이 경고에 따라서 작업자가 주액용 챔버(14)의 청소를 행함으로써, 진공 도달 시간의 지연의 원인인 주액용 챔버(14) 내에 잔존하는 전해액을 저감시켜, 미함침 부분을 갖는 셀의 발생을 억제 혹은 해소할 수 있다.

Claims (6)

  1. 외장체의 내부에 전극 적층체와 전해액이 밀봉되어 이루어지는 전지의 제조 방법에 있어서,
    주액용 진공 펌프를 사용하여 주액용 챔버 내를 진공 상태로 되도록 감압하는 제1 감압 공정과,
    감압된 상기 주액용 챔버 내에서, 상기 전지의 외장체의 상단부에 형성된 개구부로부터 전해액을 주액하는 주액 공정과,
    상기 전지가 배치된 밀봉용 챔버 내를 밀봉용 진공 펌프를 사용하여 진공 상태로 되도록 감압하는 제2 감압 공정과,
    감압된 상기 밀봉용 챔버 내에서, 상기 개구부를 밀봉하는 밀봉 공정을 갖고,
    상기 제1 감압 공정에 의해 상기 주액용 챔버 내의 압력이 소정의 진공도로 될 때까지의 진공 도달 시간을 계측하고,
    이 진공 도달 시간에 기초하여, 상기 밀봉용 진공 펌프에 의한 감압 속도 또는 감압 시간 중 적어도 한쪽을 변경하는, 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공 도달 시간이 제1 판정 시간을 초과하는 경우, 상기 밀봉용 진공 펌프에 의한 감압 속도를 저하시키는, 전지의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진공 도달 시간이 제1 판정 시간을 초과하는 경우, 상기 밀봉용 진공 펌프에 의한 감압 시간을 길게 하는, 전지의 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 진공 도달 시간이, 상기 제1 판정 시간보다 작은 값인 제2 판정 시간을 초과하는 경우, 경고를 발하는, 전지의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주액 공정과 상기 제2 감압 공정 사이에, 상기 전지를 대기압의 상태에 소정 기간 방치함으로써, 상기 전지의 내부에 전해액을 함침시키는 함침 공정을 갖는, 전지의 제조 방법.
  6. 외장체의 내부에 전극 적층체와 전해액이 밀봉되어 이루어지는 전지의 제조 장치에 있어서,
    주액용 챔버 내를 진공 상태로 되도록 감압하는 주액용 진공 펌프와,
    감압된 상기 주액용 챔버 내에서, 상기 전지의 외장체의 상단부에 형성된 개구부로부터 전해액을 주액하는 주액 펌프와,
    상기 전지가 배치된 밀봉용 챔버 내를 진공 상태로 되도록 감압하는 밀봉용 진공 펌프와,
    감압된 상기 밀봉용 챔버 내에서, 상기 개구부를 밀봉하는 밀봉 수단과,
    상기 주액용 진공 펌프에 의해 상기 주액용 챔버 내의 압력이 소정의 진공도로 저하될 때까지의 진공 도달 시간을 계측하는 계측 수단과,
    이 진공 도달 시간에 기초하여, 상기 밀봉용 진공 펌프에 의한 감압 속도 또는 감압 시간 중 적어도 한쪽을 변경하는 밀봉용 제어부를 갖는, 전지의 제조 장치.
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