KR102648710B1 - 전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

주액 공정에 걸리는 시간을 종래보다도 짧게 할 수 있는 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
전지(1)의 제조 방법은, 주액 공정(S2))을 구비하고, 이 주액 공정(S2))은, 금속제의 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 제1 기압(P1)으로 한 상태에서, 전해액(17)의 액면 높이(H)가 제1 기준 높이(Ha) 이상으로, 제2 기준 높이(Hb)보다도 낮은 중간 액면 범위(AHc) 내가 되는 제1 주액량(V1)의 전해액(17)을 주액하는 제1 주액 공정(S21)과, 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 제1 기압(P1)보다도 높은 제2 기압(P2)까지 높이면서, 전해액(17)의 액면 높이(H)를 중간 액면 범위(AHc) 내로 유지하면서, 규정량(V)까지 나머지의 제2 주액량(V2)의 전해액(17)을 주액하는 제2 주액 공정(S22)을 갖는다.

Description

전지의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING A BATTERY}
본 발명은 전해액을 전지 케이스 내에 주액하는 주액 공정을 구비하는 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
전지를 제조함에 있어서는, 예를 들어 금속제의 전지 케이스 내에 전극체를 수용한 전지를 조립한 후, 전지 케이스 내를 대기압보다도 감압하고, 전지 케이스에 마련된 주액 구멍을 통하여 전지 케이스 내에 규정량의 전해액을 주액한다. 그 후, 전지 케이스 내의 기압을 대기압으로 복귀시키고, 주액된 전해액의 전극체 내로의 함침을 촉진시키는 것이 행해지고 있다.
그러나, 전지의 체적 에너지 밀도를 높이는 등의 관점에서, 전지 케이스는 가능한 한 소형화되기 때문에, 전지 케이스의 내부 중, 전극체 이외의 빈 공간은 좁아지고 있다. 이 때문에, 전해액의 주액 속도를 빠르게 하면, 규정량의 전해액을 다 주액하기 보다도 전에, 전해액이 주액 구멍으로부터 전지 외부에 흘러 나오기 때문에, 전해액의 전극체로의 함침 속도에 맞춰, 전해액을 천천히 주액할 필요가 있다. 이렇게 하면, 주액 시간이 오래 걸리고, 전지의 생산성이 저하된다.
이에 반해, 특허 문헌 1에서는, 이하의 방법이 제안되고 있다(특허 문헌 1의 청구항 1 등을 참조). 즉, 우선, 전지 케이스 내를 대기압보다도 감압한 상태에서, 전극체의 적어도 일부가 전해액에 침지될 때까지 전해액을 주액한다. 다음으로, 전지 케이스 내의 기압을 높이고, 주액된 전해액의 전극체 내로의 함침을 촉진시켜, 전해액의 액면을 저하시킨다. 그 후, 전해액의 주액을 재개하여, 남은 전해액을 주액한다. 이와 같이 함으로써, 한번에 규정량의 전해액을 주액하는 상술한 방법에 비하여, 1회째의 주액에 있어서 전해액의 주액 속도를 빠르게 할 수 있고, 주액 공정에 걸리는 시간을 짧게 할 수 있다.
일본 특허 공개 제2018-106816호 공보
그러나, 특허 문헌 1의 방법에서도, 2회째의 주액에 있어서 전해액의 주액 속도를 빠르게 하면, 남은 전해액을 다 주액하기도 전에, 전해액이 주액 구멍으로부터 전지 외부로 흘러 나오기 때문에, 전해액의 전극체로의 함침 속도에 맞추어, 전해액을 천천히 주액할 필요가 있다. 혹은, 전해액의 액면이 충분히 낮아질 때까지 기다리고 나서, 남은 전해액을 주액할 필요가 있다. 이 때문에, 2회째의 주액에 있어서의 주액 시간이 오래 걸린다. 이와 같이, 종래의 주액 공정은, 시간이 걸리기 때문에, 개선의 여지가 있었다.
본 발명은, 이러한 현 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 전해액을 전지 케이스 내에 주액하는 주액 공정에 걸리는 시간을, 종래보다도 짧게 할 수 있는 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는, 주액 구멍을 갖는 금속제의 전지 케이스와, 상기 전지 케이스 내에 수용되고, 정극판의 정극 활물질층과 부극판의 부극 활물질층이 대향하는 전극 대향부를 포함하는 전극체와, 상기 전지 케이스 내에 수용된 전해액을 구비하는 전지의 제조 방법이며, 상기 주액 구멍을 통하여 상기 전지 케이스 내에 상기 전해액을 주액하는 주액 공정을 구비하고, 상기 주액 공정은, 상기 전지 케이스 내의 기압을 미리 정한 제1 기압으로 한 상태에서, 주액된 상기 전해액의 액면 높이가, 상기 전극체의 상기 전극 대향부의 전체가 상기 전해액에 침지되는 제1 기준 높이 이상이고, 또한 상기 주액 구멍에 상기 전해액이 부착되는 제2 기준 높이보다도 낮은 중간 액면 범위 내가 되는, 미리 정한 제1 주액량의 상기 전해액을 주액하는 제1 주액 공정과, 상기 전지 케이스 내의 기압을, 상기 제1 기압보다도 높은 제2 기압까지 높이면서, 상기 전해액의 상기 액면 높이를 상기 중간 액면 범위 내로 유지하면서, 규정량까지 남은 제2 주액량의 상기 전해액을 주액하는 제2 주액 공정을 갖는 전지의 제조 방법이다.
전술한 특허 문헌 1의 방법에서는, 1회째의 주액 후에 전지 케이스 내의 기압을 높였을 때, 전해액의 액면이 과도하게 낮아져서, 액면으로부터 전극체의 전극 대향부가 돌출되기 때문에, 공기가 전극 대향부 내에 침입한다. 이 때문에, 그 후에 주액을 재개하여 남은 전해액을 주액할 때 전해액이 전극 대향부 내에 함침하기 어려워지므로, 전해액이 주액 구멍으로부터 전지 외부로 흘러 넘쳐 나오지 않도록, 남은 전해액을 천천히 주액할 필요가 있다. 혹은, 전해액의 액면이 충분히 저하될 때까지 기다리고 나서, 남은 전해액을 주액할 필요가 있다. 이 때문에, 2회째의 주액에 시간이 걸린다.
이에 반해, 상술한 전지의 제조 방법에서는, 먼저 제1 주액 공정에서, 주액된 전해액의 액면 높이가, 상술한 제1 기준 높이 이상이고, 또한 상술한 제2 기준 높이보다도 낮은 중간 액면 범위 내로 될 때까지, 전해액을 주액한다. 그리고, 그 후의 제2 주액 공정에서 전지 케이스 내의 기압을 높일 때에도, 전해액의 액면 높이를 중간 액면 범위 내로 유지하고 있고, 전극 대향부의 전체가 전해액에 침지된 상태에 있기 때문에, 액면으로부터 전극 대향부가 돌출되어 공기가 전극 대향부 내에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 제2 주액 공정에 있어서, 나머지 제2 주액량의 전해액을 단시간에 주액할 수 있다. 이와 같이 하여, 상술한 전지의 제조 방법에서는, 주액 공정에 걸리는 시간을, 특허 문헌 1에 기재된 종래의 방법보다도 단축할 수 있어, 전지의 생산성을 높일 수 있다.
또한, 상기 전지의 제조 방법이며, 상기 제2 주액 공정은, 상기 전지 케이스 내의 기압을 간헐적으로 높이는 기압 상승과, 상기 전해액을 간헐적으로 주액하는 추가 주액을 교호로 반복하는 전지의 제조 방법으로 하면 된다.
상술한 전지의 제조 방법에서는, 제2 주액 공정은, 전지 케이스 내의 기압을 간헐적으로 높이는 기압 상승과, 전해액을 간헐적으로 주액하는 추가 주액을 교호로 반복한다. 이에 의해, 제2 주액 공정을 간이하게 행하면서도 짧은 시간에 남은 전해액을 주액할 수 있다.
또한, 상기 전지의 제조 방법이며, 상기 제2 주액 공정은, 상기 전지 케이스 내의 기압을 연속적으로 높이면서, 상기 전해액을 연속적으로 주액하는 전지의 제조 방법으로 하면 된다.
상술한 전지의 제조 방법에서는, 제2 주액 공정은, 전지 케이스 내의 기압(P)을 연속적으로 높이면서, 전해액을 연속적으로 주액한다. 이에 의해, 제2 주액 공정을 특별히 짧은 시간에 남은 전해액을 주액할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1, 2에 관한 전지의 사시도이다.
도 2는 실시 형태 1, 2에 관한 전지의 종단면도이다.
도 3은 실시 형태 1, 2에 관한 전지의 제조 방법의 흐름도이다.
도 4는 실시 형태 1, 2에 관한 주액 공정을 도시하는 설명도이다.
도 5는 실시 형태 1의 주액 공정에 관련하여, 경과 시간과 전해액의 액면 높이 및 전지 케이스 내의 기압과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시 형태 2의 주액 공정에 관련하여, 경과 시간과 전해액의 액면 높이 및 전지 케이스 내의 기압과의 관계를 나타내는 그래프이다.
(실시 형태 1)
이하, 본 발명의 제1 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태 1에 관한 전지(1)의 사시도를 도 1에, 종단면도를 도 2에 나타낸다. 또한, 이하에서는, 전지(1)의 종방향(AH), 횡방향(BH) 및 두께 방향(CH)을, 도 1 및 도 2에 도시하는 방향으로 정하여 설명한다. 이 전지(1)는, 하이브리드카나 플러그인 하이브리드카, 전기 자동차 등의 차량 등에 탑재되는 각형으로 밀폐형의 리튬 이온 이차 전지이다. 전지(1)는, 전지 케이스(10)와, 이 내부에 수용된 전극체(20)와, 전지 케이스(10)에 지지된 정극 단자 부재(30) 및 부극 단자 부재(40) 등으로 구성되어 있다. 또한, 전지 케이스(10) 내에는, 전해액(17)이 수용되어 있고, 그 일부는 전극체(20) 내에 함침되고, 일부는 전지 케이스(10)의 저부에 고여 있다.
이 중 전지 케이스(10)는, 직육면체 상자 형상으로 금속(본 실시 형태에서는 알루미늄)으로 이루어지며, 상측만이 개구된 바닥이 있는 각통 형상의 케이스 본체 부재(11)와, 이 케이스 본체 부재(11)의 개구를 폐색하는 형태로 용접된 직사각형 판 형상의 케이스 덮개 부재(13)로 구성되어 있다. 전지 케이스(10)의 케이스 덮개 부재(13)에는, 주액 구멍(10h)이 마련되어 있고, 밀봉 부재(15)에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다. 또한, 케이스 덮개 부재(13)에는, 정극 단자 부재(30) 및 부극 단자 부재(40)가 각각 케이스 덮개 부재(13)와 전기적으로 절연된 상태로 고정 설치되어 있다.
전극체(20)는, 편평 형상을 이루고, 옆으로 쓰러진 상태로 전지 케이스(10) 내에 수용되어 있다. 이 전극체(20)는, 띠 형상의 정극 집전박(22)의 양주면 상에 정극 활물질층(23)이 형성된 띠 형상의 정극판(21)과, 띠 형상의 부극 집전박(26)의 양주면 상에 부극 활물질층(27)이 형성된 띠 형상의 부극판(25)을 띠 형상의 한 쌍의 세퍼레이터(29)를 통하여 서로 중첩하여, 축선 둘레에 편평 형상으로 권회한 것이다.
전극체(20)는, 횡방향(BH)의 일방측(도 1 및 도 2 중, 좌측 방향)에 위치하는 정극 집전부(20e)와, 횡방향(BH)의 타방측(도 1 및 도 2 중, 우측 방향)에 위치하는 부극 집전부(20f)와, 이들 사이에 위치하는 전극 대향부(20g)로 이루어진다. 이 중 정극 집전부(20e)는, 정극판(21) 중 정극 집전박(22)이 편평 형상으로 권회된 부위이다. 한편, 부극 집전부(20f)는, 부극판(25) 중 부극 집전박(26)이 편평 형상으로 권회된 부위이다. 한편, 전극 대향부(20g)는, 정극판(21) 중 정극 집전박(22) 상에 형성된 정극 활물질층(23)과, 부극판(25) 중 부극 집전박(26) 상에 형성된 부극 활물질층(27)이 세퍼레이터(29)를 통하여 대향하면서 편평 형상으로 권회된 부위이다.
이어서, 상기 전지(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다(도 3 내지 도 5 참조). 먼저 「조립 공정(S1」(도 3 참조)에 있어서, 전지(1)를 조립한다. 구체적으로는, 케이스 덮개 부재(13)를 준비하고, 이것에 정극 단자 부재(30) 및 부극 단자 부재(40)를 고정 설치한다(도 1 및 도 2 참조). 그 후, 정극 단자 부재(30) 및 부극 단자 부재(40)를 별도 형성한 전극체(20)의 정극 집전부(20e) 및 부극 집전부(20f)에 각각 용접한다. 그 후, 이 전극체(20)를 케이스 본체 부재(11) 내에 삽입함과 함께, 케이스 본체 부재(11)의 개구를 케이스 덮개 부재(13)로 막는다. 그리고, 케이스 본체 부재(11)와 케이스 덮개 부재(13)를 용접하여 전지 케이스(10)를 형성한다.
다음으로, 「주액 공정(S2)」(도 3 참조)을 행하고, 케이스 덮개 부재(13)에 마련된 주액 구멍(10h)을 통하여 전지 케이스(10) 내에, 규정량(V)(본 실시 형태 1에서는 36.0ml)의 전해액(17)을 주액한다. 이 주액 공정(S2)은, 도 4에 도시하는 주액 장치(100)를 사용하여 행한다. 이 주액 장치(100)는, 전지(1)가 수용되는 진공 챔버(110)와, 전지 케이스(10) 내에 전해액(17)을 주액하는 주액부(130)와, 제어 장치(140) 등으로 구성되어 있다.
이 중 진공 챔버(110)에는, 진공 펌프(115), 압력 조정 밸브(120) 및 압력 센서(125)가 장착되어 있다. 또한, 압력 조정 밸브(120) 대신에, 매스 플로 컨트롤러를 사용해도 된다.
주액부(130)는, 전지 케이스(10) 내에 전해액(17)을 주액하는 원통 형상의 주액 노즐(131)과, 전해액(17)을 저류해 두는 전해액 탱크(133)를 갖고 있고, 이들은 액 유통로(135)를 통하여 서로 연결되어 있다. 이 액 유통로(135)의 도중에는, 유량계(137) 및 주액 밸브(139)가 배치되어 있다.
제어 장치(140)는, 도시하지 않은 CPU, ROM 및 RAM을 포함하고, ROM 등에 기억된 소정의 제어 프로그램에 의해 작동하는 마이크로 컴퓨터를 갖는다. 이 제어 장치(140)에는, 진공 펌프(115), 압력 조정 밸브(120), 압력 센서(125), 유량계(137) 및 주액 밸브(139)가 각각 접속되어 있고, 압력 센서(125) 및 유량계(137)의 각 신호에 기초하여, 진공 펌프(115)의 작동, 압력 조정 밸브(120)의 개폐, 주액 밸브(139)의 개폐를 각각 제어한다.
주액 공정(S2)에 앞서, 전술한 조립한 전지(1)를 진공 챔버(110) 내에 적재하고, 주액 노즐(131)의 선단부를, 주액 구멍(10h)을 통하여 전지 케이스(10) 내에 삽입해 둔다. 먼저 주액 공정(S2) 중 「제1 주액 공정(S21)」(도 3 참조)에 있어서, 진공 챔버(110) 내를 대기압(P0)=101kPa로부터 감압하여, 진공 챔버(110) 내 및 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을, 미리 정한 제1 기압(P1)(본 실시 형태 1에서는 20kPa)으로 한다(도 5에 있어서의 파선의 그래프를 참조). 그 후, 이 감압 상태에서 전지 케이스(10) 내에 미리 정한 제1 주액량(V1)(본 실시 형태 1에서는 20.0ml)의 전해액(17)을 주액한다(도 5에 있어서의 실선의 그래프를 참조). 또한, 도 5에 있어서의 경과 시간 t(초)는, 진공 챔버(110) 내(전지 케이스(10) 내)의 감압 개시 시를 기점(t=0)으로 한 경과 시간이다.
이 제1 주액량(V1)=20.0ml는, 전지 케이스(10) 내에 주액된 전해액(17)의, 전지 케이스(10) 내의 저면(10b)으로부터의 액면 높이(H)가, 전극체(20)의 전극 대향부(20g)의 전체가 전해액(17)에 침지되는 제1 기준 높이(Ha) 이상이고, 또한 주액 구멍(10h)에 전해액(17)이 부착되는 제2 기준 높이(Hb)보다도 낮은 중간 액면 범위 AHc(Ha≤H<Hb) 내가 되는 주액량이다(도 2 참조).
본 실시 형태 1에서는, 제1 기준 높이(Ha)는, 전지 케이스(10) 내의 저면(10b)으로부터 전극체(20)의 상단(20a)까지의 거리이며, 구체적으로는 제1 기준 높이(Ha)=50mm이다. 또한, 제2 기준 높이(Hb)는, 전지 케이스(10) 내의 저면(10b)으로부터 전지 케이스(10) 내 상면(10a)(케이스 덮개 부재(13)의 하면)까지의 거리이며, 구체적으로는 제2 기준 높이(Hb)=60mm이다. 한편, 제1 주액량(V1)=20.0ml의 전해액(17)을 전지 케이스(10) 내에 주액하면, 전해액(17)의 액면 높이(H)는 대략 56mm가 된다.
이 제1 주액 공정(S21)에서는, 구체적으로는 제어 장치(140)에 의해, 압력 조정 밸브(120)를 닫은 후, 진공 펌프(115)를 작동시켜, 진공 챔버(110) 내를 감압한다(도 4 및 도 5 참조). 그리고, 압력 센서(125)로 검지되는 진공 챔버(110) 내 및 전지 케이스 내의 기압(P)가 대기압(P0)=101kPa로부터 제1 기압(P1)=20kPa로 내려가면, 진공 펌프(115)를 정지시키고, 주액 밸브(139)를 열어, 시각(t1)으로부터, 전해액(17)의 전지 케이스(10) 내로의 주액을 개시한다. 그 후, 제1 주액량(V1)=20.0ml의 전해액(17)이 주액된 것이 유량계(137)에 의해 검지되면, 주액 밸브(139)를 닫는다. 이에 의해, 주액된 전해액(17)의 액면 높이(H)는, 중간 액면 범위 AHc(50≤H<60) 내의 높이, 구체적으로는 약 56mm가 된다.
다음으로, 「제2 주액 공정(S22)」(도 3 참조)에 있어서, 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을, 제1 기압(P1)=20kPa보다도 높은 제2 기압(P2)(본 실시 형태 1에서는 101kPa=대기압(P0))까지 높이면서, 전해액(17)의 액면 높이(H)를 전술한 중간 액면 범위 AHc(50≤H<60) 내로 유지하면서, 규정량(V)=36.0ml까지 나머지의 제2 주액량 V2(=V-V1. 본 실시 형태 1에서는 16.0ml)의 전해액(17)을 주액한다.
본 실시 형태 1에서는, 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 간헐적으로 높이는 기압 상승과, 전해액(17)을 간헐적으로 주액하는 추가 주액을 교호로 반복한다. 구체적으로는, 도 5에 파선으로 나타낸 바와 같이, 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 8회로 나누어 (P1→P3→P4→P5→P6→P7→P8→P9→P2) 간헐적으로 높인다. 한편, 각 기압(P3 내지 P9), P2가 된 각 시각(t3 내지 t9), t2에서, 전해액(17)을 추가 주액량(Va)=2.0ml씩 8회로 나누어 간헐적으로 주액한다.
상세하게는, 제어 장치(140)에 의해 압력 조정 밸브(120)를 열고, 진공 챔버(110) 내 및 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 제1 기압(P1)=20kPa로부터 점차 높인다. 그러자, 주액된 전해액(17)의 전극체(20)로의 함침이 촉진되기 때문에, 전해액(17)의 액면 높이(H)는 점차 낮아져 간다. 전극체(20) 내에 잔류하고 있는 공기의 체적(VD)이, 기압(P)의 상승에 의해, 기압(P)에 반비례하여 감소하기 때문이다(보일 법칙). 그리고, 압력 센서(125)에 의해 검지되는 진공 챔버(110) 내의 기압이, 미리 정한 기압(P3)=22.2kPa에까지 올라가면, 압력 조정 밸브(120)를 닫는다. 이에 의해, 전해액(17)의 액면 높이(H)는, 도 5에 실선으로 나타낸 바와 같이, 약 5mm 내려가서 약 51mm(중간 액면 범위 AHc(50≤H<60) 내)로 된다. 다음에 시각(t3)으로부터, 제어 장치(140)에 의해 다시 주액 밸브(139)를 열어, 전해액(17)의 주액을 재개한다. 그 후, 추가 주액량(Va)=2.0ml의 전해액(17)이 추가 주액된 것이 유량계(137)에 의해 검지되면, 주액 밸브(139)를 닫는다. 이에 의해, 전해액(17)의 액면 높이(H)는, 다시 상승하여 약 56mm가 된다.
이와 같이, 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 간헐적으로 높이는 기압 상승과, 전해액(17)을 간헐적으로 주액하는 추가 주액을 교호로 8회 반복하고, 나머지 제2 주액량(V2)=16.0ml(=2.0ml×8)의 전해액(17)을 주액한다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태 1의 주액 공정(S2)에서는, 경과 시간(t)=450초로 규정량(V)=36.0ml의 전해액(17)을 주액할 수 있다.
또한, 본 실시 형태 1을 행함에 있어서는, 미리, 전지(1)와 동일 형태의 전지를 사용하고, 액면 센서 등에 의해 액면 높이(H)를 계측하면서, 각 기압(P3 내지 P9)의 크기와 각 회의 전해액(17)의 추가 주액량(Va)의 관계를 조사하는 등에 의해, 기압(P3 내지 P9)의 크기를 미리 결정해 두면 된다.
그런데, 상세한 시험 결과의 설명은 생략하지만, 본 실시 형태 1의 주액 공정(S2) 대신에, 전술한 특허 문헌 1의 방법을 채용한 경우, 전지(1)에, 규정량(V)=36.0ml의 전해액(17)을 주액하는데, 경과 시간(t)=850초의 시간이 걸리는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시 형태 1에서는, 주액 공정(S2)에 걸리는 시간을 특허 문헌 1의 방법보다도 대폭 단축할 수 있다.
주액 공정(S2)을 종료하면, 진공 챔버(110) 내로부터 전지(1)를 빼낸다. 다음으로, 「밀봉 공정(S3)」에 있어서, 전지(1)의 주액 구멍(10h)을 밀봉 부재(15)로 용접에 의해 밀봉한다. 그 후는 이 전지(1)에 대하여, 첫 충전이나 각종 검사를 행한다. 이와 같이 하여, 전지(1)가 완성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 전지(1)의 제조 방법에서는, 먼저 제1 주액 공정(S21)에서, 전해액(17)의 액면 높이(H)가, 제1 기준 높이(Ha) 이상이고, 또한 제2 기준 높이(Hb)보다도 낮은 중간 액면 범위(AHc)(Ha≤H<Hb) 내로 될 때까지, 전해액(17)을 주액한다. 그리고, 그 후의 제2 주액 공정(S22)에서 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 높일 때도, 전해액(17)의 액면 높이(H)를 중간 액면 범위(Ha≤H<Hb) 내로 유지하고 있고, 전극 대향부(20g)의 전체가 전해액(17)에 침지된 상태에 있기 때문에, 액면 17m로부터 전극 대향부(20g)가 돌출되어 공기가 전극 대향부(20g) 내에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 제2 주액 공정(S22)에 있어서, 나머지 제2 주액량(V2)의 전해액(17)을 단시간에 주액할 수 있다. 이와 같이 하여, 전지(1)의 제조 방법에서는, 주액 공정(S2)에 걸리는 시간을, 특허 문헌 1에 기재된 종래의 방법보다도 짧게 할 수 있고, 전지(1)의 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태 1에서는, 제2 주액 공정(S22)에 있어서, 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 간헐적으로 높이는 기압 상승과, 전해액(17)을 간헐적으로 주액하는 추가 주액을 교호로 반복하고 있다. 이에 의해, 제2 주액 공정(S22)을 간이하게 행하면서도 단시간에 남은 전해액(17)을 주액할 수 있다.
(실시 형태 2)
이어서, 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 실시 형태 1에 관한 주액 공정(S2)의 제2 주액 공정(S22)에서는, 전술한 바와 같이, 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 간헐적으로 높이는 기압 상승과, 전해액(17)을 간헐적으로 주액하는 추가 주액을 교호로 반복하고, 남은 전해액(17)을 주액하였다. 이에 대해, 본 실시 형태 2에 관한 주액 공정(S12)의 제2 주액 공정(S122)(도 3 참조)에서는, 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 연속적으로 높이면서, 전해액(17)을 연속적으로 주액하고, 남은 전해액(17)을 주액하는 점이 다르다(도 6 참조).
제1 주액 공정(S21)은, 실시 형태 1과 마찬가지로 감압과 주액을 행한다. 이어서 시각(t1b)에서, 제2 주액 공정(S122)에서는, 압력 조정 밸브(120)에 대신하여, 전공 레귤레이터를 사용하여, 진공 챔버(110) 내 및 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을, 도 6에 파선으로 나타낸 바와 같이, 경과 시간(t)이 증가함에 따라 접선의 기울기가 증가하는 곡선이 되도록, 제1 기압(P1)=20kPa로부터 제2 기압(P2)=101kPa=대기압(P0)까지 연속적으로 높인다. 한편, 주액 밸브(139)를 열고, 전해액(17)을 전지 케이스(10) 내에 일정한 추가 유량(Ra)으로 주액한다. 그러면, 도 6에 실선으로 나타낸 바와 같이, 전해액(17)의 액면 높이(H)는 대략 56mm로 유지된다. 실시 형태 1과 동일하게, 전극체(20) 내에 잔류하고 있는 공기의 체적(VD)이, 기압(P)의 상승에 의해, 기압(P)에 반비례하여 감소한다(보일 법칙). 그러면 그만큼, 전해액(17)의 전극체(20)로의 함침이 촉진되기 때문이다.
그리고, 제2 주액량(V2)=16.0ml의 전해액(17)이 추가 주액된 것이 유량계(137)에 의해 검지되면, 주액 밸브(139)를 닫는다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태 2에서는, 실시 형태 1의 경과 시간(t)=450초보다도 더욱 짧은, 경과 시간(t)=420초로 규정량(V)=36.0ml의 전해액(17)을 주액할 수 있다.
또한, 본 실시 형태 2를 행함에 있어서는, 미리, 전지(1)와 같은 형태의 전지를 사용하고, 액면 센서 등에 의해 액면 높이(H)를 계측하면서, 각 기압(P)의 변화와 추가 주액하는 전해액(17)의 추가 유량(Ra)의 관계를 조사하는 등에 의해, 액면 높이(H)가 대략 일정해지는, 기압(P)의 변화와 추가 주액하는 전해액(17)의 추가 유량(Ra)의 관계를 미리 얻어 두면 된다.
본 실시 형태 2에서도, 주액 공정(S2)에 걸리는 시간을, 특허 문헌 1에 기재된 종래의 방법보다도 짧게 할 수 있고, 전지(1)의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 본 실시 형태 2에서는, 제2 주액 공정(S122)에 있어서, 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 연속적으로 높이면서, 전해액(17)을 연속적으로 주액하고 있다. 이에 의해, 실시 형태 1의 제2 주액 공정(S22)보다도 더욱 짧은 시간으로, 남은 전해액(17)을 주액할 수 있다.
이상에서, 본 발명을 실시 형태 1, 2에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 실시 형태 1, 2에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절히 변경하여 적용할 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 실시 형태 1, 2에서는, 편평 형상 권회형의 전극체(20)를 구비하는 전지(1)의 제조 방법에 본 발명을 적용하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 직사각 형상의 정극판과 직사각 형상의 부극판을 직사각 형상의 세퍼레이터를 통하여 교호로 복수 적층한 적층형 전극체을 구비하는 전지의 제조 방법에 본 발명을 적용해도 된다.
또한, 실시 형태 1, 2에서는, P1<P2를 충족하는 제1 기압(P1) 및 제2 기압(P2)으로 하고, 제1 기압(P1)을 대기압보다도 낮은 기압으로 하고, 제2 기압(P2)을 대기압(P0)으로 하였지만(P2=P0) 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 기압(P1)을 대기압으로 하고, 제2 기압(P2)를 대기압보다도 높은 기압으로 하고, 제1 주액 공정에서는 감압을 행하지 않고 주액하고, 그 후의 제2 주액 공정에서는, 제2 기압(P2)을 향하여 기압(P)을 간헐적으로 혹은 연속적으로 상승시켜도 된다.
또한, 실시 형태 1에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 8회의 간헐적인 추가 주액에 있어서의 전해액(17)의 추가 주액량(Va)을, 모두 Va=2.0ml로 하는 한편, 간헐적으로 발생시키는 기압(P)의 변화(P1→P3→P4→P5→P6→P7→P8→P9→P2)를 나중에(경과 시간(t)이 길어질수록) 천천히 커지도록 하였다. 또한, 액면 높이(H)가, H=약 51mm 내지 약 56mm의 범위를 반복 변화하도록 추가 주액하였다.
그러나 실시 형태 1과는 달리, 간헐적으로 발생시키는 기압(P)의 변화의 크기를 일정하게 하는 한편, 간헐적인 추가 주액의 추가 주액량(Va)을 천천히 감소시켜, 추가 주액에 의한 액면 높이(H)의 변화의 범위도 점차 감소하도록 해도 된다.
또한, 전해액(17)의 액면 높이(H)가, 중간 액면 범위(AHc)(Ha≤H<Hb) 내의 높이를 유지하도록, 제1 주액량(V1), 및 그 후의 간헐적인 기압(P)의 변화 및 추가 주액량(Va)을 정하면 되고, 간헐적으로 발생시키는 기압(P)의 상승의 크기나, 간헐적인 추가 주액의 추가 주액량(Va)의 크기, 추가 주액에 의한 액면 높이(H)의 변화의 범위가, 기압 상승 및 추가 주액마다 달라도 된다.
마찬가지로 실시 형태 2에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 연속적인 추가 주액에 있어서의 전해액(17)의 추가 유량(Ra)을 일정하게 하는 한편, 제1 기압(P1)으로부터 제2 기압(P2)까지의 기압(P)의 변화(P1→P2)를 나중에(경과 시간(t)이 길어질수록) 점차 커지도록 하였다. 또한, 액면 높이(H)가, 일정(H=약 56mm)해지도록 추가 주액하였다.
그러나 실시 형태 2와는 달리, 연속적으로 발생시키는 기압(P)의 변화의 크기를 거의 직선적으로 변화시키는 한편, 추가 주액의 추가 유량(Ra)을 점차 감소시켜, 추가 주액에 의한 액면 높이(H)는 일정하게 되도록 해도 된다.
또한, 전해액(17)의 액면 높이(H)가, 중간 액면 범위(AHc)(Ha≤H<Hb) 내의 높이를 유지하도록, 제1 주액량(V1) 및 그 후의 기압(P)의 변화 및 추가 주액량(Va)을 정하면 되고, 연속적으로 발생시키는 기압(P)의 상승의 크기나, 추가 주액의 추가 유량(Ra)의 크기, 추가 주액에 의한 액면 높이(H)가, 기압 상승 및 추가 주액의 진행과 함께 변화하도록 해도 된다.
나아가, 전반은 기압(P)을 연속적으로 상승시키면서 연속적으로 추가 주액을 행하는 한편, 후반은, 기압(P)의 상승과 추가 주액을 간헐적으로 교호로 행하도록 하는 등, 적절하게 조합할 수도 있다.
1: 전지
10: 전지 케이스
10h: 주액 구멍
15: 밀봉 부재
17: 전해액
20: 전극체
20g: 전극 대향부
21: 정극판
23: 정극 활물질층
25: 부극판
27: 부극 활물질층
S1:조립 공정
S2, S12: 주액 공정
S21: 제1 주액 공정
S22, S122: 제2 주액 공정
S3: 밀봉 공정
V: 규정량
V1: 제1 주액량
V2: 제2 주액량
Va: 추가 주액량
Ra: 추가 유량
P: (전지 케이스 내의) 기압
P1: 제1 기압
P2: 제2 기압
H: 액면 높이
Ha: 제1 기준 높이
Hb: 제2 기준 높이
AHc: 중간 액면 범위

Claims (3)

  1. 주액 구멍(10h)을 갖는 금속제의 전지 케이스(10)와,
    상기 전지 케이스(10) 내에 수용되고, 정극판(21)의 정극 활물질층(23)과 부극판(25)의 부극 활물질층(27)이 대향하는 전극 대향부(20g)를 포함하는 전극체(20)와,
    상기 전지 케이스(10) 내에 수용된 전해액(17)을 구비하는
    전지(1)의 제조 방법이며,
    상기 주액 구멍(10h)을 통하여 상기 전지 케이스(10) 내에 상기 전해액(17)을 주액하는 주액 공정(S2, S12)을 구비하고,
    상기 주액 공정은,
    상기 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 미리 정한 제1 기압(P1)으로 한 상태에서, 주액된 상기 전해액(17)의 액면 높이(H)가 상기 전극체(20)의 상기 전극 대향부(20g)의 전체가 상기 전해액(17)에 침지되는 제1 기준 높이(Ha) 이상이고 또한 상기 주액 구멍에 상기 전해액(17)이 부착되는 제2 기준 높이(Hb)보다도 낮은 중간 액면 범위(AHc)(Ha≤H<Hb) 내가 되는, 미리 정한 제1 주액량(V1)의 상기 전해액(17)을 주액하는 제1 주액 공정(S21)과,
    상기 전지 케이스 내의 기압(P)을 상기 제1 기압(P1)보다도 높은 제2 기압(P2)(P2>P1)까지 높이면서, 상기 전해액(17)의 상기 액면 높이(H)를 상기 중간 액면 범위(AHc) 내로 유지하면서, 규정량(V)까지 남은 제2 주액량(V2)(V2=V-V1)의 상기 전해액(17)을 주액하는 제2 주액 공정(S22, S122)을 갖는,
    전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주액 공정(S22)은,
    상기 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 간헐적으로 높이는 기압 상승과, 상기 전해액(17)을 간헐적으로 주액하는 추가 주액을 교호로 반복하는,
    전지(1)의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주액 공정(S122)은,
    상기 전지 케이스(10) 내의 기압(P)을 연속적으로 높이면서, 상기 전해액(17)을 연속적으로 주액하는,
    전지(1)의 제조 방법.
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