KR20040002655A

KR20040002655A - 주액장치 및 전지의 제조방법

Info

Publication number: KR20040002655A
Application number: KR1020030040984A
Authority: KR
Inventors: 기무라슈이치; 야하타히로시; 나가시마후미히데; 사노히로유키
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2004-01-07
Also published as: TWI225319B; KR100493781B1; JP3906119B2; TW200402160A; JP2004031239A

Abstract

본 발명은 전지용기에 전해액을 오버 플로우하는 일 없이 단시간에 효율적으로 주입할 수 있고, 또한 확실하게 탈포시켜 전해액의 함침을 이루고, 안정된 품질로 신뢰성이 높은 전지성능을 얻을 수 있는 주액장치 및 전지의 제조방법을 제공하는 것으로서, 담체물질(T)을 수용하는 담체물질 수용실(20)을 구비하고, 또한 개구부(b)를 갖는 자루형상의 열융착성 시트로 이루어지는 전지용기(S)내에 전해액을 주입하는 주액장치에 있어서, 전지용기 개구부를 강제적으로 확대하는 흡착 패드(P1~P3)와, 이 개구부를 사이에 끼워 담체물질 수용실의 단테두리 근방부위까지 삽입되고, 그 둘레면형상을 전지용기 시트면에 전이시켜 시트면을 더욱 강제적으로 눌러 넓히는 성형 노즐(N1, N2)과, 확대된 전지용기 내부에 삽입되고 전해액을 담체물질 수용실에 주입하는 주액노즐(K)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

주액장치 및 전지의 제조방법{A FLUID INJECTOR AND METHOD OF MANUFACTURING A BATTERY CELL}

본 발명은 열융착성 시트로 이루어지고 자루형상의 전지용기 내에 담체물질을 수용하고, 이 담체물질 수용실에 전해액을 주입하는 주액장치와, 이 주액장치를 이용하여 전지를 제조하는 전지의 제조방법에 관한 것이다.

근래 소위 IT(정보기술)의 확대화에 수반하여 해당되는 거의 대부분의 기기는 소형이고 경량화가 요구되고 있다. 그 때문에, 기기의 전원으로서의 이차전지도 당연히 가볍고, 얇고, 또한 작은 것이 아니면 안 된다.

전지제조로서의 다양한 시행착오를 거친 후, 예를 들면 식품가공업 등에서 다용되고 있는 필름으로 식품을 진공팩하는 기술을 전지제조에 전용하는 것이 가능한가라는 사고를 갖기에 이르렀다.

이 경우, 전지용기의 외장으로서 열융착성 시트인 예를 들면 알루미늄 라미네이트 필름을 이용하는 것이 타당하다. 상기 필름을 가로로 긴 장방형상으로 형성하고, 폭방향 중앙부에 상하에 걸쳐 2개 꺾은 선을 형성하고, 좌우 어느 한쪽에서, 또한 하반분의 부분에 프레스 가공에 의해 돌출부를 형성한다.

상기 돌출부에 편평형상으로 다공의 전극 코일인 담체(擔體)물질을 수용하고, 또한 상기 꺾은 선에 따라 꺾어 구부려 면 맞춤을 이루고, 한쪽 변부와 하변부를 가열융착하여 자루형상의 전지용기를 성형한다.

상변부가 전지용기의 개구부가 되고 여기로부터 전해액을 주입하여 담체물질 수용실에 있는 담체물질에 함침시킨 후, 상기 개구부를 밀봉하는 것에 의해 전지제조에 있어서의 소정의 공정이 종료된다.

그런데, 생산량과 신뢰성을 확보하기 위해 소정량의 전해액을 전지용기 내로 주입하는 것과, 주입한 전해액을 담체물질에 함침시키는 것을 단시간에 확실하게 실행시킬 필요가 있다.

일본 특개 2001-15099호에서는 주액노즐의 삽입이 용이하도록 전지용기인 외장 필름체의 선단측 개구부가 깔때기형상으로 가공되어 있는 것을 이용하고 있다. 즉, 별도로 주입용 깔때기의 착탈을 불필요하게 하고 있다.

또는 별도의 선행기술로서 전지용기 개구부 근방의 시트면에 양쪽에서 흡착 패드를 당접하고, 또한 흡착하면서 후퇴시키는 것에 의해 전지용기 개구부의 개구량이 확대한다. 따라서, 주액노즐을 개구부에 삽입하기 쉬워진다.

그러나, 전지용기는 그 한면측에 돌출부인 담체물질 수용실이 돌출되고, 타면측이 평탄형상을 이루고 있기 때문에, 담체물질 수용실의 단테두리를 따른 밀봉면 상호가 밀착하여 거의 극간이 없다.

물론, 담체물질 수용실의 상단 테두리도 거의 극간이 없기 때문에, 주입된 전해액이 용이하게는 통과하지 않는다. 전해액을 조급하게 주액하면, 수용실 상단 테두리의 통과량을 상회하는 주액이 이루어져 전해액이 개구부에서 오버 플로우되거나 전지용기 외부로 비산될 우려가 있어 액량 부족이 되어 버린다.

전해액을 전해물질 수용실에 주입한다고 해도, 다공재로 이루어진 담체물질에 포함되어 있는 에어나 가스 등의 기포가 빠져나가기 어렵고, 전해액이 함침하는데 긴 시간이 걸려 생산성이 나쁘다. 기포를 남긴채 개구부를 밀봉해 버리면, 당연히 전지성능에 악영향을 미친다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 전지용기에 전해액을 주입하는데 있어서, 전해액을 오버 플로우하지 않고 단시간에 효율적으로 주입할 수 있고, 또한 에어 등을 확실하게 탈포시켜 전해액을 담체물질에 함침시켜 안정된 품질로 신뢰성이 높은 전지성능을 얻을 수 있는 주액장치 및 전지의 제조방법을 제공하려고 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태를 나타내는 주액장치를 구비한 전지제조장치의 개략 평면도,

도 2는 상기 실시형태를 나타내는 주액장치에 있어서의 제 1 확대공정의 개시상태를 설명하는 도면,

도 3은 상기 실시형태를 나타내는 주액장치에 있어서의 제 1 확대공정을 설명하는 도면,

도 4는 상기 실시형태를 나타내는 주액장치에 있어서의 제 2 확대공정의 개시상태를 설명하는 도면,

도 5는 상기 실시형태를 나타내는 주액장치에 있어서의 제 2 확대공정을 설명하는 도면,

도 6은 상기 실시형태를 나타내는 주액장치에 있어서의 주액공정을 설명하는 도면,

도 7은 상기 실시형태를 나타내는 주액장치에 있어서의 함침공정을 설명하는 도면,

도 8은 상기 실시형태를 나타내는 주액장치에 이용되는 성형 노즐의 다른 종류의 단면도,

도 9는 상기 실시형태를 나타내는 주액장치에 이용되는 주액노즐의 다른 종류의 단면도 및

도 10은 상기 실시형태를 나타내는 주액장치에 이용되는 반송수단을 설명하는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

T: 담체물질 S: 전지용기

P1~P3: 흡착패드(개구부 확대수단) N1, N2: 성형노즐(성형수단)

K: 주액노즐(주액수단)

27: 고압에어 공급구멍(고압에어 공급수단)

30: 반송수단 31: 파지기구

32: 걸어맞춤 기구 40: 압박·해방기구

상기 목적을 만족하기 위해 본 발명의 주액장치는 열융착성 시트로 이루어지고 담체물질을 수용하는 담체물질 수용실을 구비하고, 또한 개구부를 갖는 자루형상의 전지용기 내에 전해액을 주입하는 주액장치에 있어서,

전지용기의 개구부를 강제적으로 확대하는 개구부 확대수단과, 이 개구부 확대수단에 의해 확대된 전지용기 개구부를 사이에 끼워 담체물질 수용실의 단테두리 근방부위까지 삽입되고 둘레면형상을 전지용기 시트면에 전이시켜 시트면을 더욱 강제적으로 눌러 넓히는 성형수단과, 이 성형수단에 의해 확대된 전지용기 내부에 삽입되고 전해액을 담체물질 수용실에 주입하는 주입수단을 구비했다.

또, 상기 성형수단은 전지용기 개구부의 양측단에 삽입되는 한쌍의 성형 노즐로 이루어진다.

또, 상기 성형수단은 고압 에어를 성형수단의 선단에서 분출시켜 시트면 상호간격을 더욱 확대하는 고압에어 공급수단이 접속된다.

또, 상기 성형수단은 고압에어 공급수단에서 공급되는 고압에어를 이끌어 선단에서 분출시키는 지레형상의 노즐본체와, 이 노즐 본체의 둘레면에 끼워 부착되고 전지용기 시트면에 둘레면 형상을 전이시켜 눌러 넓힌 부착부를 구비한 성형노즐에 있어서, 상기 부착부는 둘레면 형상이 상이한 복수종의 것이 준비되고 사양에 기초하여 교환 자유롭게 한다.

또, 상기 전지용기는 가로로 긴 장방형상의 시트를 폭방향 중앙부에 있어서 꺾어 구부려 한쪽 변부와 하변부를 접합하여 자루형상을 이루고, 상기 주입수단에서 주액된 전지용기에 대해 접합된 측변부를 파지하는 파지기구와, 접합시킨 하변부를 걸어맞추는 걸어맞춤 기구를 구비하고, 파지기구를 이동하여 전지용기와 걸어맞춤 기구를 동시에 추종시켜 전지용기를 반송하는 반송수단을 구비했다.

상기 목적을 만족하기 위해 본 발명의 전지의 제조방법은 담체물질을 수용하는 담체물질 수용실을 구비하고 개구부를 갖는 자루형상의 열융착성 시트로 이루어진 전지용기를 공급하는 공급공정과, 이 공급공정에서 공급된 전지용기의 시트면 개구부 근방부위 및 담체물질 수용실의 단테두리 부위에 흡착하여 후퇴하는 것에 의해 전지용기의 개구부와 담체물질 수용실의 단테두리 부위의 시트면 상호간격을 강제적으로 넓히는 제 1 확대공정과, 이 제 1 확대공정에서 확대된 전지용기의 개구부에 성형 노즐을 삽입하고 이 성형노즐의 둘레면형상을 전지용기 시트면에 전이시켜 강제적으로 눌러 넓히고, 시트면 상호간격을 더욱 확대하는 제 2 확대공정과, 제 1 확대공정 및 제 2 확대공정에서 확대된 전지용기 내부에 주액노즐을 삽입하고 주액노즐로부터 전해액을 주입하는 전해액 주입공정과, 이 전해액 주입공정에서 전해액이 주입된 전지용기를 받아들여 소정의 압력조건 하에서 담체물질에 전해액을 함침시키는 함침공정을 구비했다.

또, 상기 성형노즐은 한쌍 준비하고, 전지용기 개구부의 양측단에 동시에 삽입된다.

또, 상기 함침공정은 전지용기의 담체물질 수용실을 압박하고, 또한 해방을 반복하여 전해액의 담체물질로의 함침을 촉진하는 압박·해방공정을 동시에 진행처리한다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 주액장치를 구비한 전지제조장치의 개략 평면도이다.

워크(work)는 한 단이 개구된 자루형상의 열융착성 시트 내에 전극인 담체물질이 수납된 전지용기(S)이다.

장치 본체(1)의 도면에 있어서 좌측 단부에 설치된 공급부(2)에 전지용기(S)가 공급된 상태에서 전지용기(S)는 하나씩 분리되고, 또 전지용기(S)의 개구부가 상부측이 되도록 세운 자세로 지지되어 있다.

상기 공급부(2)와 병행하여 캐리어 반송기구(a)를 구비한 이재부(移載部)(3)가 설치된다. 이 이재부(3)에서는 전용 캐리어를 캐리어 반송기구(a)가 지지하여 소정 간격을 두고 반송한다. 그리고, 전용 캐리어 1열분의 전지용기(S)를 일괄하여 그 성립상태를 유지한채 별도의 캐리어에 이재한다.

상기 이재부(3)의 반송방향 단부에 대향하고, 또한 분위기를 가로막는 간막이를 통해 주액장치(E)가 배치된다. 이 주액장치(E)는 성형부(5)와, 이 성형부(5)에 인접하여 배치되는 복수의 주액부(6A, 6B)와, 이들 주액부(6A, 6B)의 하부에 설치되는 칭량 검사부(7)와, 한쪽 주액부(6B)에 인접설치된 불량 제거부(8) 및 함침부(9)로 구성된다.

상기 성형부(5)와 주액부(6A, 6B) 및 함침부(9)의 구성의 상세와 작용에 대해서는 별도로 후술한다.

상기 주액부(6A, 6B)는 전용 캐리어에 지지되는 전지용기(S) 중 반분의 전지용기(S)에 대한 주액을 처음 주액부(6A)가 2번에 나누어 실행하고, 나머지 반분의전지용기(S)에 대한 주액을 뒤의 주액부(6B)가 2번에 나누어 실행한다.

상기 주액부(6A, 6B)의 근방에는 전해액을 저류하는 탱크(10)가 배치되어 있고, 상기 주액부(6A, 6B)에 구비되는 주액수단을 구성하는 펌프와, 주액노즐을 배관을 통해 연통하고 있다.

상기 칭량 검사부(7)는 주액중의 전지용기(S)를 계량하여 그 검지신호를 주액부(6A, 6B)의 제어기구에 피드 백한다. 따라서, 실제로 칭량 검사부(7)가 계량하는 것은 담체물질을 수용한 전지용기(S)와 주입된 전해액과의 총량이 된다.

상기 불량 제거부(8)는 칭량 검사부(8)가 검출한 규정외인 주액불량의 전지용기를 제거하도록 되어 있다.

상기 함침부(9)는 제 1 함침용 챔버(9A)와, 이 제 1 함침용 챔버(9A)와는 소정 간격을 둔 위치에 배치되는 제 2 함침용 챔버(9B)로 구성된다.

각 함침용 챔버(9A, 9B)의 상호간에는 반송 로봇(11)이 배치되고, 뒤의 주액부(6B)에서 반출되는 전용 캐리어를 각 함침용 챔버(9A, 9B)의 빈 공간에 이동한다. 그리고, 후술하는 함침공정을 완료한 시점에서 각 전지용기(S)를 취출하도록 되어 있다.

이와 같은 주액장치(E)에 인접하여 봉구(封口) 밀봉부(12)가 배치된다. 이 봉구 밀봉부(12)는 전지용기(S)의 개구부를 밀봉하는 밀봉기구(도시하지 않음)를 수용하는 챔버(13)와, 이 챔버(13)의 반송 양측단에 연결설치되는 입구측 압력치환실(14) 및 출구측 압력치환실(15)로 이루어진다.

각 압력 치환실(14, 15)은 치환실 외부와 대향하여 개폐하는 외부 셔터와,챔버(13)와의 사이에 설치되는 내부 셔터를 개폐하는 것에 의해 각각의 내부를 챔버(13)와 동일 압력조건(저압력조건) 하에 설정하고, 또는 대기압에 개방할 수 있다.

챔버(13) 내를 소정의 저압압력 조건하로 한 상태에서 밀봉기구가 작용하여 전지용기(S)의 상단부를 가열용융시키고, 개구부를 밀봉하는 봉구 밀봉작용이 이루어진다. 챔버(13) 내에 수용되는 모든 전지용기(S)의 개구부가 봉구되면, 챔버내는 대기압에 개방된다.

출구측 압력치환실(15)에 대향하여 언로더부(16)가 설치된다. 이 언더로더부(16)에 구비되는 로봇은 출구측 압력치환실(15)의 외부 셔터가 개방된 상태에서 그 내부에 뻗어나와 내부의 전용 캐리어를 취출하여 장치 밖으로 반출하도록 되어 있다.

다음에 주액장치(E)를 구성하는 성형부(5)와, 주액부(6A, 6B) 및 함침부(9)의 구성과, 이들 작용에 대해 상술한다.

도 2의 (a)는 공급공정에 있는 상태의 전지용기(S) 및 개구부 확대수단과의 위치관계를 나타내는 사시도이고, 도 2의 (b)는 그 단면도이다.

전지용기(S)는 열융착성 시트인, 예를 들면 알루미늄 라미네이트 필름으로 성형된다. 전지용기(S)의 하부측에서, 또한 한 면측에 담체물질(T)을 수용하여 돌출하는 담체물질 수용실(20)이 설치된다.

전지용기(S)는 열융착성 시트를 가로로 긴 장방형상으로 절단하고, 폭 방향 중앙부를 따라 꺾은 선을 형성하고 좌우로 꺾어 구부린 후, 한쪽 변부(m)와하변부(n)를 접합하여 상단에 개구부(b)를 갖는 자루형상을 이룬다.

이와 같은 전지용기(S)가 공급된 상태에서는 상단 테두리인 개구부(b)에서 상기 담체물질 수용실(20) 상단 테두리까지는 시트 양면이 거의 밀착상태가 되어 있어 극간이 거의 형성되지 않는다.

상기한 전지용기(S)가 공급부(2)에서 성형부(5)에 공급되는 공급공정이 있다. 그리고, 상기 성형부(5)에 있어서는 처음에 개구부 확대수단을 이룬 복수(여기에서는 3개)의 흡착 패드(P1, P2, P3)에 대향한다.

각 흡착 패드(P1~P3)는 그 선단에 예를 들면 고무재 등의 탄성부재로 이루어지는 흡반(吸盤)을 구비하고, 도시하지 않은 고압 호스를 통해 진공 펌프에 접속된다. 또, 각 흡착 패드(P1~P3)는 도시하지 않은 지지기구에 왕복이동 자유롭게 지지된다.

이들 흡착 패드(P1~P3)는 전지용기(S)에 대한 위치가 설정되어 있다. 제 1 흡착 패드(P1)는 전지용기(S)의 한 면측에서 담체물질 수용실(20)의 위쪽 부위에 있어서의 폭 방향 중앙부에 대향한다. 즉, 이 흡착 패드(P1)는 상단 개구부(b)의 중앙부분에 대향한다.

제 2 흡착 패드(P2)는 제 1 흡착 패드(P1)와 전지용기(S)를 개재한 대향부위에 있고, 전지용기(S)의 타면측에서 상단 개구부(b)의 중앙부분에 대향한다. 제 3 흡착 패드(P3)는 제 2 흡착 패드(P2)의 아래쪽 부위에서, 또한 담체물질 수용실(20) 상단 테두리의 이면부위에 대향하고 있다.

도 3의 (a)는 제 1 확대 공정이 실행되고 있는 상태의 전지용기(S)와 개구부확대수단과의 관계를 나타내는 사시도이고, 도 3의 (b)는 전지용기 이면측의 사시도이고, 도 3의 (c)는 그 단면도이다.

지시신호가 들어가면 각 흡착 패드(P1~P3)는 일제히 왕복이동 구동되고, 전지용기(S)를 구성하는 시트면에 접촉한다. 동시에 진공 펌프가 구동되고, 각 흡착 패드(P1~P3)는 전지용기(S)를 구성하는 시트면을 진공흡착한다.

소정의 타이밍을 취하여 각 흡착 패드(P1~P3)는 소정 거리만큼 후퇴한다. 따라서, 제 1, 제 2 흡착 패드(P1, P2)의 작용으로 전지용기(S)의 개구부(b)에서 폭방향 중앙부의 시트면 상호간격이 확대한다.

즉, 개구부(b)의 개구량이 강제적으로 넓어진다. 또, 제 3 흡착 패드(P3)의 작용으로, 담체물질 수용실(20) 상단 테두리부위의 시트면 상호간격이 강제적으로 넓어지는 제 1 확대공정이 실행된다.

도 4의 (a)는 제 1 확대공정이 종료하고, 또한 제 2 확대공정이 실행되기 이전 상태의 전지용기(S)와 성형수단과의 관계를 나타내는 사시도이고, 도 4의 (b)는 그 단면도이다.

제 1 확대공정에서의 각 흡착 패드(P1~P3)의 위치 자세를 유지한채, 전지용기(S)의 개구부(b) 위쪽 부위에서, 또한 개구부(b)의 양측단에 성형수단을 구성하는 성형노즐(N1, N2)이 대향한다.

즉, 상기 성형노즐(N1, N2)은 한쌍(2세트) 구비되고, 각각 축심을 상하방향을 향해 도시하지 않은 승강기구에 지지되어 수직방향으로 승강 자유롭게 되어 있다.

도 8의 (a), (b)는 서로 다른 형태의 성형노즐(Na, Nb)의 단면도를 나타내고 있다.

도 8의 (a)에 나타낸 성형노즐(Na)은 서로 다른 종류의 합성수지재에 의한 노즐 본체(25) 및 부착부(26)로 구성된다. 상기 노즐 본체(25)는 직경 10mm 정도의 지레형상을 이루고, 선단(하단)이 첨예형상으로 형성되어 있다.

상기 부착부(26)는 노즐 본체(25)의 둘레부에 착탈 자유롭게 끼워 부착되어 있고, 이 하단부만 테이퍼형상을 이루고 있다. 그리고, 부착부(26)의 직경이 20mm에서 30mm정도까지의 다른 것이 복수 종류 준비되어 사양에 기초하여 교환 자유롭게 되어 있다.

도 8의 (b)에 나타내는 성형 노즐(Nb)도 합성수지재로 이루어지고, 선단에서 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 기단의 직경이 다른 것이 복수종류 준비되어 사양에 기초하여 어느 하나의 직경이 이용된다.

어느 타입의 성형노즐(Na, Nb)에 있어서도, 기단에서 선단에 걸친 축심을 따라 고압 에어 공급구멍(27)이 관통하여 설치되고, 또한 기단에는 고압 호스(28)가 접속된다. 상기 고압호스(28)는 도시하지 않은 에어 컴프레서에 연통되어 있고, 이들로 고압에어 공급수단이 구성된다.

도 5의 (A)는 제 2 확대공정이 실행되는 상태의 전지용기(S)의 사시도이고, 도 5의 (B)는 그 단면도이다.

계속하여 흡착 패드(P1~P3)에 의한 확대개구 처리가 이루어지고, 지시신호에 기초하여 성형노즐(N1, N2)은 동시에 하강구동된다. 각 성형노즐(N1, N2)은 전지용기(S)의 개구부(b) 양측단에 동시에 삽입된다.

각각의 성형노즐(N1, N2)의 선단이 첨예형상으로 형성되어 있기 때문에, 전지용기(S)의 시트면 간격이 조금이어도 원활하게 삽입할 수 있다. 또, 성형노즐(N1, N2)은 전체적으로 테이퍼형상을 이루고 있기 때문에, 시트면 간격을 무리없이 눌러 넓힐 수 있다.

각 성형노즐(N1, N2)은 동시에 상기 담체물질 수용실(20)의 극히 근방위치(담체물질 수용실의 상단 테두리로부터 약 10mm 정도)까지 삽입된다. 이 상태에서 상기 제 1 확대공정에서 확대된 전지용기(S)의 시트면에 성형노즐(N1, N2)의 둘레면 형상이 전이된다.

각 흡착 패드(P1~P3)에 의한 제 1 확대공정을 거친 후에 각 성형 노즐(N1, N2)을 삽입하기 때문에, 전지용기(S)의 담체물질 수용실(20)에서 위쪽 부위의 시트면 상호가 확실하게 눌려 넓혀지는 제 2 확대공정이 실행된다.

상기 성형 노즐(N1, N2)의 삽입위치가 확정된 후에 고압 에어가 공급되고 성형 노즐(N1, N2)의 선단에서 순간적으로 분출한다. 고압에어는 예를 들면, 0.3mPa로, 또한 0.3sec간 분출되고, 이것에 의해 시트면 상호간격이 더욱 확대된다.

다음에 전지용기(S) 내에서 각 성형 노즐(N1, N2)을 제거하고, 또한 흡착 패드(P1~P3)에 의한 흡착력을 해제한다. 전지용기(S)는 가장 확대변형한 상태에서 후술하는 반송수단에 의해 성형부(5)에서 주액부(6A, 6B)에 이송된다.

최저한의 이송시간이 필요하고, 이 사이에 제 1, 제 2 확대공정에서 확대형성된 전지용기(S)의 개구부(b)가 어느 정도 좁아지도록 변형하는 것은 어쩔 수 없다. 환언하면, 다음 공정에 전혀 지장이 없는 정도로 개구부(b)를 확대시키고 있다.

도 6의 (a)는 전해액 주입공정이 실행된 상태의 전지용기(S)와 주액수단(K)과의 관계를 나타내는 사시도이고, 도 6의 (b)는 그 단면도이다.

주액수단(K)인 주액 노즐이 전지용기(S) 내에 삽입되고, 전해액을 전지용기(S) 내에 주입하는 전해액 주입공정이 이루어진다. 도면에 있어서는 1개의 주액노즐(K)에서 주액을 이루도록 나타내고 있는데, 2개의 주액 노즐을 전지용기(S)의 양측단에 삽입하여 주액하도록 해도 좋다.

어느 것으로 해도 상기 흡착 패드(P1~P3)에 의해 개구량이 확대되고 나서 성형 노즐(N1, N2)에 의해 더욱 개구량이 확대성형된 전지용기(S) 내에 전해액을 공급하게 된다. 특히, 담체물질 수용실(20)의 상단 테두리에 있어서의 시트면 상호는 충분한 간격을 두고 있기 때문에, 전해액의 침투는 원활하다.

도 9의 (a), (b)는 서로 다른 형태의 주액노즐(Ka, Kb)의 사시도이다.

도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이 노즐부(d)가 1개인 주액노즐(Ka)과, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이 노즐부(d)가 복수개인 주액노즐(Kb)이 있다. 어느 주액노즐(Ka, Kb)에 있어서의 각 노즐부(d)도 그 구경은 서로 동일하고, 주입량의 사양에 기초하여 주액노즐(Ka, Kb)의 어느 한쪽이 선택된다.

즉, 노즐부(d)의 구경이 필요 최소한 이상이면, 단위시간당 주입량이 증가하는 대신에, 주액이 종료한 후에 선단에 액고임(방울)이 생기기 쉽고, 결국에는 액이 방울져 떨어지는 상태가 된다.

따라서, 노즐부(d)의 구경은 필요 최소한으로 억제하고, 액공급량이 적은 경우는 1개의 노즐부(d)를 구비한 주액노즐(Ka)을 이용하고, 액공급량이 증대하는 경우는 노즐부(d)의 수가 많은 주액노즐(Kb)을 이용하면 좋다.

이와 같이 하여 주액공정을 종료한 전지용기(S)를 별도의 반송수단이 전용 캐리어 내로 이재하고, 또한 상기한 반송 로봇(11)이 전용 캐리어마다 함침부(9)에 반송한다.

도 10의 (a)는 주액된 전지용기(S)에 대한 반송수단(30)의 구성을 설명하는 사시도이고, 도 10의 (b)는 반송수단(30)에 의한 전지용기(S)의 반송상태를 설명하는 사시도이다.

상기 반송수단(30)은 주액된 전지용기(S)에 대해 접합된 측변부(m)를 파지하는 파지기구(31)와, 접합시킨 하변부(n)를 걸어 맞추는 걸어맞춤 기구(32)를 구비하고 있다.

상기 파지기구(31)는 한쌍의 갈고리부로 이루어져 있고, 서로의 갈고리부 선단이 열린 상태에서 전지용기(S)에 대향하고, 또한 갈고리부 선단이 측변부(m)를 통해 당접하고 파지상태가 된다.

상기 걸어맞춤 기구(32)는 상기 파지기구(31)와 함께 전지용기에 대향하는 위치로부터 이동한다. 거의 평판형상을 이루고, 선단에서 중도부까지 홈(33)이 설치되어 있고, 여기에 전지용기(S)의 하변부(n)가 끼워 삽입된다.

파지기구(31)가 전지용기(S)의 접합된 측변부(m)를 파지하고, 걸어맞춤 기구(32)의 홈(33)이 전지용기(S)의 접합된 하변부(n)에 걸어맞춰진다. 다음에 파지기구(31)가 성형부(6)에서 주액부(6A, 6B)로, 또는 주액부(6A, 6B)에서 전용 캐리어로 이동한다.

걸어맞춤 기구(32)는 전지용기(S)의 측단 테두리에 눌려 이동하고, 파지기구(31)에 추종하게 된다. 파지기구(31)는 전지용기(S)의 접합된 측변부(m)를 파지하기 때문에 전지용기(S)의 변형이 없어 주입한 전해액의 상태에 변화가 없다.

즉, 전지용기(S) 내부에 전해액이 주입된 상태에서 이동해도 내부의 전해액에는 아무런 영향도 주는 일이 없다. 걸어맞춤 기구(32)는 전지용기(S)의 하변부(n)에 걸어맞춰지기 때문에, 전지용기(S)의 자세를 유지한 상태에서의 반송이 가능하게 된다.

도 7의 (a), (b), (c)는 함침공정에서의 소정의 함침부(9)를 구성하는 함침용 챔버(9A, 9B)와, 이 함침용 챔버 내에 수용되는 전지용기(S)의 상태를 나타내는 개략의 단면도이다.

도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전지용기(S)는 함침부(9)에서 소정의 압력조건하에 처해진다. 즉, 담체물질 수용실(20)에 주액된 전해액은 담체물질(T) 내에 존재하는 기포의 영향으로 용이하게는 함침되지 않고, 그 대부분이 담체물질 수용실(20)에 고인채 함침부(9)에 반입된다.

함침부(9)에 있어서 소정의 저압조건하의 환경에 처해지는 점에서 담체물질(T) 내 및 전해액 내에 존재하는 기포가 탈기된다. 대신에 담체물질 수용실(20)에 고인 전해액이 담체물질(T) 자체에 침투하여 함침한다.

이 함침부(9)에는 압박기구(40)가 수용되어 있다. 상기 압박기구(40)는 왕복구동되는 한쌍의 판체로 이루어지고, 이들 판체 상호간극에 전지용기(S)의 특히 담체물질 수용실(20)이 개재하도록 위치 결정된다.

함침부(9)를 소정의 저압조건 하에 유지하고 있는 동안, 압박기구(40)를 구성하는 한쌍의 판체는 서로 근접하는 방향과, 이간하는 방향으로 왕복구동된다. 이와 같이 하여 압박기구(40)는 담체물질 수용실(20)을 양쪽에서 압박하고, 또한 해방하는 압박·해방 공정이 동시에 실행된다.

이상의 공정을 소정 시간(약 20분간) 계속하는 것에 의해, 담체물질(T) 내 및 전해액 내에 존재하는 기포가 완전히 탈기되고, 전해액은 담체물질(T) 내에 함침한다. 그래서 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 함침부(9)를 대기 개방하여 대기압으로 되돌린다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전지용기에 전해액을 단시간에 효율적으로 주입할 수 있고, 또한 담체물질에서 에어 등을 확실하게 탈기시켜 전해액의 함침을 이루고, 안정된 품질로 신뢰성이 높은 전지성능을 얻을 수 있는 효과를 나타낸다.

Claims

열융착성 시트로 이루어지고 담체물질을 수용하는 담체물질 수용실을 구비하고, 또한 개구부를 갖는 자루형상의 전지용기 내에 전해액을 주입하는 주액장치에 있어서,

상기 전지용기의 개구부를 강제적으로 확대하는 개구부 확대수단과,

상기 개구부 확대수단에 의해 확대된 전지용기 개구부를 담체물질 수용실의 단테두리 근방부위까지 삽입되고, 그 둘레면형상을 전지용기 시트면에 전이시켜 시트면을 더욱 강제적으로 눌러 넓히는 성형수단과,

상기 성형수단에 의해 확대된 전지용기 내부에 삽입되고, 또한 전해액을 담체물질 수용실에 주입하는 주입수단을 구비한 것을 특징으로 하는 주액장치.
제 1 항에 있어서,

상기 성형수단은 상기 전지용기 개구부의 양측단에 삽입되는 한쌍의 성형 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 주액장치.
제 1 항에 있어서,

상기 성형수단은 고압 에어를 성형수단의 선단에서 분출시키고, 시트면 상호간격을 더욱 확대하는 고압에어 공급수단이 접속되는 것을 특징으로 하는 주액장치.
제 3 항에 있어서,

상기 성형수단은 상기 고압에어 공급수단에서 공급되는 고압에어를 이끌어 선단에서 분출시키는 지레형상의 노즐 본체와, 이 노즐 본체의 둘레면에 끼워 부착되고 전지용기 시트면에 둘레면 형상을 전이시켜 눌러 넓힌 부착부를 구비한 성형노즐에 있어서,

상기 부착부는 둘레면 형상이 상이한 복수종류의 것이 준비되고 사양에 기초하여 교환 자유롭게 하는 것을 특징으로 하는 주액장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전지용기는 가로로 긴 장방형상의 시트를 폭방향 중앙부에 있어서 꺾어 구부려 한쪽 변부와 하변부를 접합하여 자루형상을 이루고,

상기 주입수단에서 주액된 전지용기에 대해 접합된 측변부를 파지하는 파지기구와, 접합시킨 하변부를 걸어맞춘 걸어맞춤 기구를 구비하고, 상기 파지기구를 이동하여 전지용기와 걸어맞춤 기구를 동시에 추종시켜 전지용기를 반송하는 반송수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주액장치.
열융착성 시트로 이루어지고, 담체물질을 수용하는 담체물질 수용실을 구비하고, 또한 개구부를 갖는 자루형상의 전지용기를 공급하는 공급공정과,

상기 공급공정에서 공급된 전지용기의 시트면 개구부 근방부위 및 상기 담체물질 수용실의 단테두리 부위에 흡착하고, 또한 후퇴하는 것에 의해 전지용기의 개구부 및 담체물질 수용실 단테두리의 시트면 상호간격을 강제적으로 넓히는 제 1 확대공정과,

사기 제 1 확대공정에서 확대된 전지용기의 개구부에 성형 노즐을 삽입하고, 상기 성형노즐의 둘레면형상을 전지용기 시트면에 전이시켜 강제적으로 눌러 넓히고 시트면 상호간격을 더욱 확대하는 제 2 확대공정과,

상기 제 1 확대공정 및 상기 제 2 확대공정에서 시트면 간격이 확대된 전지용기 내부에 주액노즐을 삽입하고, 또한 주액노즐로부터 전해액을 주입하는 전해액 주입공정과,

상기 전해액 주입공정에서 전해액이 주입된 전지용기를 받아들여 소정의 압력조건 하에서 상기 담체물질에 전해액을 함침시키는 함침공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 성형노즐은 한쌍 준비하고, 상기 전지용기 개구부의 양측단에 동시에 삽입되는 것을 특징으로 하는 전지의 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 함침공정은 전지용기의 담체물질 수용실을 압박하고, 또한 해방을 반복하여 전해액의 담체물질로의 함침을 촉진하는 압박·해방공정을 동시에 진행처리하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조방법.