JPH1173942A

JPH1173942A - 注液装置、注液方法及び電池

Info

Publication number: JPH1173942A
Application number: JP10171353A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ikeda; 裕一池田; Hiroyuki Hasebe; 裕之長谷部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】容器内に液体を効率よく注入することができる
とともに気泡の発生を抑えることができる注液装置を提
供すること。【解決手段】電池容器２の開口部を気密に封口するノズ
ル部１１と、その一端側がノズル部１１に接続されると
ともに他端側に電解液Ｗが供給される注入ライン２８
と、この注入ライン２８途中に設けられ、電極３に含浸
させる量の電解液Ｗを貯溜する貯溜タンク１２と、この
貯溜タンク１２内を第１気圧まで減圧を行う第１の減圧
ライン２３と、注入ライン２８の貯溜タンク１２とノズ
ル部１１との間に設けられた注液バルブ２９と、貯溜タ
ンク１２内を大気開放する大気開放ライン２６と、電池
容器２内を第１気圧より低い第２気圧まで減圧する第２
の減圧ライン３１とを備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池容器等の容器
内に液体を注液する注液装置及び注液方法に関し、特に
容器内に収容された電極等の被含浸物に電解液等の液体
を効率よく含浸させることができるものに関する。ま
た、性能が安定していた電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウムイオン二次電池等の電池１は、
例えば図７に示すように、有底筒状の電池容器２と、こ
の電池容器２内に収容された電極３及びセパレータ４と
を備えている。なお、図７中３ａは負極、３ｂは正極を
示している。電極３，セパレータ４には電解液Ｗが含浸
している。

【０００３】電池容器２に電解液Ｗを注入する方法とし
ては、例えば特開昭５９−９６６５０号公報に示される
ように、大気圧下で電池容器内に電解液を滴下する方法
が知られている。しかしこの方法は、電解液の含浸に多
くの時間を要し、生産性の向上が期待できない。

【０００４】これを改善するものとして、例えば特開昭
６１−１７１０６１号公報に示されるように、電池容器
内を減圧し、電解液と容器内の圧力差により液を容器内
に注入する方法が知られている。この方法では、大気圧
下での滴下に比べて注液時間が短縮されるが、注入後に
おける電解液の容器上部へのたまりやあふれ等の問題が
存在する。

【０００５】この問題の原因を含浸速度より注入速度の
方が早いものとみなし、これを解決するために、電池容
器内部と電解液を一時的に溜める貯溜部内をそれぞれ減
圧し、両者の圧力差により注入速度を調整する方法が提
案されている。また、これを補足する意味で、図８に示
す特開平９−３５７０４号公報において、電池容器２の
開口部を蓋５で塞ぎ、注液タンク６からノズル７を介し
て注液する際に、逆止弁８及び電解液遮断機構９によ
り、圧力差の異常時における電解液の逆流や過剰速度流
れを防止する方法が提案されている。

【０００６】一方、図９は、特開平８−１３０００４号
公報等に開示された注液装置である。本注液装置１００
では、注入した電解液の一部が揮発し、その揮発した電
解液成分が排気穴から減圧経路に吸引されてしまい、注
液量が不安定になったり、減圧経路や減圧ポンプに電解
液が溜り、装置損傷の一因になることを防止している。

【０００７】すなわち、注液装置１００は、減圧ポンプ
１０１により弁穴１０２から円筒型電池ケース１０３内
の空気を排出した後、外壁を構成している第１シリンダ
１０５の中に構成された第２シリンダ１０６を下降させ
ることにより弁穴１０２を塞ぎ、ノズル１０７から電解
液を注入する。弁穴１０２が塞がれることにより、揮発
した電解液成分の減圧経路１０８への吸引が防止でき
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した注液装置にあ
っては、次のような問題があった。すなわち、上述した
注液装置は、含浸速度に合わせて注入速度を低下させる
ものであり、ある意味では、分割注入方式の分割数を限
りなく増加したものとみなすことができる。これにより
たまりやあふれを防止して、電池容器上部の濡れを防
ぎ、電池封口時の電池容器と封口板の密着性が改善され
る。しかし注入速度は低下することから注入時間は延
び、さらなる生産性向上は期待できない。

【０００９】一方、電解液Ｗが電極３，セパレータ４に
含浸することを阻害する要因となっているのは、気泡で
ある。気泡は、その発生原因により次の３種類に分けら
れる。すなわち、第１に注液前から電池容器内の電極
３，セパレータ４に付着しているもの、第２に電解液Ｗ
中にあるもの、第３に注入時に電解液Ｗに混入するもの
である。

【００１０】さらに、上記した注液装置１００では、外
壁を構成している第１シリンダ１０５の下降に加えて、
その中に構成された第２シリンダ１０６を下降させる。
従って上下の動きは２重になり、機構が複雑になる。さ
らに第２シリンダ１０６には、注液ポンプ１１０および
大気解放弁１１１が接続されている。これらの配管も２
重の上下動をすることになり、その配置も複雑となると
いう問題があった。

【００１１】そこで、本発明は、容器内に液体を効率よ
く注入することができるとともに気泡の発生を抑えるこ
とができる注液装置及び注液方法を提供することを目的
としている。また、本発明は、上述したような注液方法
によって電解液が注液された電池を提供することを目的
としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載された発明は、被含浸
物が収納された容器に液体を注入して上記被含浸物に含
浸させる注液装置において、上記容器の開口部を気密に
封口する閉塞部と、その一端側が上記閉塞部に接続され
るとともに他端側に上記液体が供給される注入ライン
と、この注入ライン途中に設けられ、少なくとも上記被
含浸物に含浸させる量の液体を貯溜する貯溜部と、この
貯溜部内を第１気圧まで減圧を行う第１の減圧部と、上
記注入ラインの上記貯溜部と上記閉塞部との間に設けら
れた注液バルブと、上記貯溜部内を大気開放する大気開
放部と、上記容器内を上記第１気圧より低い第２気圧ま
で減圧する第２の減圧部とを備えるようにした。

【００１３】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記貯溜部内を加圧する加圧
部を備えている。請求項３に記載された発明は、請求項
１に記載された発明において、上記第２の減圧部は、上
記注入ラインに設けられた分岐部を備え、上記分岐部と
上記閉塞部との間の空間の容積は上記被含浸物に含浸さ
せる注液量以上である。

【００１４】請求項４に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記第２の減圧部は、上記注
入ラインの上記注液バルブと上記閉塞部との間に設けら
れた案内管と、この案内管の壁部に設けられた孔部と、
この孔部の外壁側に設けられたハウジングと、このハウ
ジング内に配置され上記孔部を開閉自在に閉塞する弁体
と、上記ハウジング内を減圧する減圧機構とを備えるよ
うにした。

【００１５】請求項５に記載された発明は、被含浸物が
収納された容器に液体を注入して上記被含浸物に含浸さ
せる注液方法において、上記液体を貯溜部内に貯溜する
貯溜工程と、上記貯溜部内を第１気圧まで減圧する第１
減圧工程と、上記容器内を上記第１気圧より低い第２気
圧まで減圧する第２減圧工程と、上記貯溜部と上記容器
内とを連通する連通工程と、上記容器内を大気開放する
大気開放工程とを備えるようにした。

【００１６】請求項６に記載された発明は、請求項５に
記載された発明において、上記第２減圧工程と上記大気
開放工程との間に、大気開放工程と、上記容器内を大気
圧より高い第３気圧まで加圧する加圧工程とを備えてい
る。

【００１７】請求項７に記載された発明は、請求項５に
記載された発明において、上記第１気圧及び第２気圧
は、上記液体の蒸気圧を境に区切られている。請求項８
に記載された発明は、電解液が含浸した電極が電池容器
内に収納された電池において、上記電解液を貯溜部内に
貯溜する貯溜工程と、上記貯溜部内を第１気圧まで減圧
する第１減圧工程と、上記電池容器内を上記第１気圧よ
り低い第２気圧まで減圧する第２減圧工程と、上記貯溜
部と上記電池容器内とを連通する連通工程と、上記電池
容器内を大気開放する大気開放工程とを経て製造するよ
うにした。

【００１８】請求項９に記載された発明は、請求項８に
記載された発明において、上記第２減圧工程と上記大気
開放工程との間に、大気開放工程と、上記容器内を大気
圧より高い第３気圧まで加圧する加圧工程を経て製造さ
れたことを特徴とする電池。

【００１９】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。すなわち、請求項１に記載された発明では、第
１の減圧部により第１の気圧に減圧することで、貯溜部
に貯溜された液体中の気泡を除去することができる。一
方、第２の減圧部により容器内を第２の気圧に減圧する
ことで、容器内の被含浸物中の気泡を除去することがで
きる。

【００２０】また、第２の気圧は第１の気圧より低いの
で、注液バルブを開けることにより、貯溜部から容器内
に液体を流入させることができる。請求項２に記載され
た発明は、貯溜部内を加圧する加圧部を備えているの
で、被含浸物への含浸を促進させることができる。

【００２１】請求項３に記載された発明は、第２の減圧
部は、注入ラインに設けられた分岐部を備え、分岐部と
閉塞部との間の空間の容積は被含浸物に含浸させる注液
量以上であるので、貯溜部から容器内に液体が流入する
際に、第２の減圧部側に液体が流入することを防止し、
気泡の発生を防止することができる。

【００２２】請求項４に記載された発明は、第２の減圧
部は、注入ラインに設けられた案内管の壁部に設けられ
た孔部を弁体によって閉塞するようにしているので、簡
単な構成で減圧機構側に液体が入り込みにくく、液体の
侵入による不具合を防止することができる。

【００２３】請求項５に記載された発明は、第１減圧工
程により第１の気圧に減圧することで、貯溜部に貯溜さ
れた液体中の気泡を除去することができる。一方、第２
の減圧工程により容器内を第２の気圧に減圧すること
で、容器内の被含浸物中の気泡を除去することができ
る。

【００２４】また、第２の気圧は第１の気圧より低いの
で、注液バルブを開けることにより、貯溜部から容器内
に液体を流入させることができる。請求項６に記載され
た発明は、第２減圧工程と大気開放工程との間に、大気
開放工程と、容器内を大気圧より高い第３気圧まで加圧
する加圧工程を備えているので、被含浸物への含浸を促
進させることができる。

【００２５】請求項７に記載された発明は、第１気圧
は、液体の蒸気圧以上であるので、液体が蒸発しない。
請求項８に記載された発明は、第１減圧工程により第１
の気圧に減圧することで、貯溜部に貯溜された電解液中
の気泡を除去することができる。一方、第２の減圧工程
により容器内を第２の気圧に減圧することで、電池容器
内の電極・セパレータ中の気泡を除去することができ
る。

【００２６】また、第２の気圧は第１の気圧より低いの
で、注液バルブを開けることにより、貯溜部から電池容
器内に電解液を流入させることができる。このため、性
能の安定した電池を得ることができる。

【００２７】請求項９に記載された発明は、第２減圧工
程と大気開放工程との間に、大気開放工程と、容器内を
大気圧より高い第３気圧まで加圧する加圧工程を備えて
いるので、被含浸物への含浸を促進させることができ
る。このため、性能の安定した電池を得ることができ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る注液装置１０の構成を示す図である。注液装置１
０は、電池容器２の開口部を気密に閉塞するノズル部
（閉塞部）１１と、電解液を一時的に貯溜する貯溜タン
ク１２とを備えている。なお、図１中１１ａはＯリング
を示している。

【００２９】貯溜タンク１２の上部には、電解液供給ラ
イン２０の一端が接続されており、供給バルブ２１が設
けられている。また、電解液供給ライン２０の他端に
は、漏斗状のホッパ２２が設けられている。貯溜タンク
１２の上部には、第１減圧ライン２３の一端が接続され
ており、第１減圧バルブ２４が設けられている。また、
第１減圧ライン２３の他端には、電解液の蒸気圧以上で
ある例えば１００ｔｏｒｒの第１気圧ｐ１までの減圧を
行う第１減圧装置２５が接続されている。貯溜タンク１
２の上部には、大気開放ライン２６の一端が接続されて
おり、大気開放バルブ２７が設けられている。また、大
気開放ライン２６の他端は、大気中に開放されている。

【００３０】ノズル１１と貯溜タンク１２との間は注入
ライン２８により接続されており、注液バルブ２９が設
けられている。注液バルブ２９とノズル部１１との間に
は分岐部３０が設けられている。この分岐部３０には、
第２減圧ライン３１の一端が接続され、他端は電解液の
蒸気圧以下である例えば１ｔｏｒｒの第２気圧ｐ２まで
の減圧を行う第２減圧装置３３に接続されている。ま
た、第２減圧ライン３１には第２減圧バルブ３２が設け
られている。

【００３１】なお、分岐部３０からノズル１１までの空
間の容量は、被含浸物に含浸させる注液量以上になるよ
うに設定されている。このように構成された注液装置１
０では、次のようにして電池容器２内に電解液Ｗを注入
する。なお、予め全てのバルブは閉じられているものと
する。

【００３２】最初に、供給バルブ２１及び大気開放バル
ブ２７を開け、図示しない電解液吐出装置によりホッパ
２２に電解液Ｗを吐出する。これにより、電解液Ｗは貯
溜タンク１２に流入する。所定量の電解液Ｗが貯溜タン
ク１２に貯溜した時点で、供給バルブ２１及び大気開放
バルブ２７を閉じる。

【００３３】続いて、第１減圧バルブ２４を開け、貯溜
タンク１２内を第１気圧ｐ１（表１の実施例では１００
ｔｏｒｒ）まで減圧する。この後、第１減圧バルブ２４
を閉じる。これにより貯溜タンク１２内の電解液Ｗ内の
気泡が除去される。このときの第１気圧ｐ１は電解液Ｗ
の飽和蒸気圧（例えば５０ｔｏｒｒ以上）であるので、
電解液Ｗは気化しない。

【００３４】一方、第２減圧バルブ３２を開けて、電池
容器２内を第２気圧ｐ２まで（表１の第１の実施例では
１ｔｏｒｒ）減圧する。この後、第２減圧バルブ３２を
閉じる。これにより電極３に残存する気泡が除去され
る。

【００３５】次に、注液バルブ２９を開ける。これによ
り、圧力差９９ｔｏｒｒの小さな圧力差により電解液Ｗ
が気泡の巻き込み少なく層流に近い状態で電池容器２内
に流入する。

【００３６】一方、流入の際、分岐部３０において第２
減圧ライン３１への一時的流入に伴って気泡発生の虞が
あるが、分岐部３０と閉塞部１１との間には注液量以上
の容積を設けているので、電解液Ｗは容易に電池容器２
側に流入する。このため、第２減圧ライン３１への一時
的流入を最小限に抑えることができ、気泡の発生を防止
することができる。

【００３７】最後に大気開放バルブ２７を開け、電解液
Ｗの電極３への含浸を加速する。ここで、電解液Ｗが層
流になるための条件について詳細に説明する。電解液Ｗ
の流れの乱れは式１に示すようなレイノルズ数Ｒｅで定
義される。すなわち、Ｒｅ＝ｖ×ｄ／υ …（１）ここで、ｖは電解液Ｗの流速、ｄは注入経路内径、υは
電解液Ｗの動粘性係数である。

【００３８】一般的にはＲｅ＜２３３０で層流となる。
流れを層流に近づけるには、Ｒｅを小さくする必要があ
る。動粘性係数υは一定であるので、流れを層流に近づ
けるためにはｖ又はｄを小さくする必要がある。

【００３９】注入経路内径ｄを小さくすると、分岐部３
０より先に注液量以上の容積を設けるには、注入経路長
の拡大が必要となり、装置スペース的に限界がある。一
方、流速ｖはベルヌーイの定理から式２で近似される。
すなわち、ｖ＝（２×ｇ×Δｐ／γ） …（２）ここで、ｇは重力加速度、γは電解液Ｗの比重であり、
それぞれ定数である。しがたって、電解液Ｗの流れを層
流に近づけるには貯溜タンク１２内と電池容器２内の圧
力差Δｐを小さくすればよい。なお、このときの流速ｖ
は例えば１３〜１４ｍ／ｓである。

【００４０】以下、１８６５０型（直径１８ｍｍ、長さ
６５ｍｍ、公称容量１３５０ｍＡｈ）のリチウムイオン
二次電池における電解液Ｗの注液について各パラメータ
を変化させて評価を行った。

【００４１】なお、リチウムイオン二次電池は次のよう
な構成である。すなわち、繊維状グラファイトであるＭ
ＣＦ（メソフェーズカーボンファイバ）９０部に導電性
フィラー１０部を加えたものに、バインダとしてＣＭＣ
（カルボキシメチルセルロース）とＳＢＲ（スチレン・
ブタジエンラバー）を合計３部添加して水を溶媒として
混練し、ペーストとしたものを銅箔へ塗布し、乾燥・プ
レスを行ったものを負極とした。また、正極はＬｉＣｏ
Ｏ₂ １００部に導電性フィラー５部を加えたものを、Ｐ
ＶｄＦ（ポリ弗化ビニリデン）のＮＭＰ（ｎ−メチルピ
ロリドン）溶液で混練ペースト化したものを、アルミ箔
に塗布し、乾燥・プレスして作成した。

【００４２】これらを、２５ミクロン厚のポリエチレン
製の多孔質セパレータとともに、捲回し、外径１８ｍ
ｍ、高さ６５ｍｍのニッケルメッキを施した鉄缶へ挿入
後、電極及びその他構成部材に付着した水分を除去する
ため真空乾燥器で乾燥を行った。

【００４３】一方、電解液Ｗはエチレンカーボネートと
メチルエチルカーボネートの混合溶媒へＬｉＰＦ₆ を１
Ｍ溶解させたものである。また、電解液Ｗの目標注液量
は５ｇである。

【００４４】このような条件下において、第１気圧と第
２気圧を表１に示すようにして実施例１〜実施例７及び
比較例の８種類について評価を行った。評価は、各条件
でそれぞれ１０本ずつ注液し、注液前後での重量から電
解液Ｗの注液量を測定した。注液量平均値及び注液量ば
らつき（注液最大量と注液最小量との差）を示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】この結果から明らかなとおり、第１気圧を
大気圧開放として電池容器２内との圧力差が大きい比較
例１では、注液時の液流の乱れのため、貯溜タンク１２
に注入した電解液Ｗの一部が注入ライン２８内で飛散す
るため、注液量がやや減少するほか、注液量ばらつきも
大きくなっている。

【００４７】一方、貯溜タンク１２内の圧力を３０ｔｏ
ｒｒと電解液Ｗの室温での蒸気圧以下まで下げた場合に
は、電解液Ｗを構成するメチルエチルカーボネートの一
部が貯溜タンク１２内で蒸発するため、注液量が若干低
下していることが電池容器２内の電解液Ｗの分析の結果
明らかとなった。

【００４８】次に充放電の性能について評価を行った。
上述したようにして電解液Ｗを注液して封口後、２日間
静置し電解液Ｗの含浸を促したものを、電池電圧が４．
２Ｖになるまで１Ｃ（１３５０ｍＡ）の定電流で、４．
２Ｖに達してからは４．２Ｖの定電圧で合計３時間充電
した後、１Ｃで電池電圧が３Ｖになるまで放電させるサ
イクルを繰り返して電池容量の推移を測定した。この結
果を図２に示した。

【００４９】図２から明らかなとおり、比較例では容量
が単調に減少しているのに対し、実施例１〜７では１０
０サイクルを過ぎたあたりより容量低下が減少してい
る。さらに貯溜タンク１２内の圧力を変化させた実施例
１，５，６の比較から、貯溜タンク１２内圧力を５０ｔ
ｏｒｒより低くすると好ましくないことが明らかとなっ
た。この原因は５０ｔｏｒｒより低い圧力が電解液Ｗの
蒸気圧より下であることから、電解液Ｗの蒸気圧と何ら
かの相関がある挙動であると考えられる。そこで、ＤＥ
Ｃ（ジエチルカーボネイト），ＤＭＣ（ジメチルカーボ
ネイト），ＭＥＣ（メチルエチルカーボネイト）等の鎖
状カーボネートとＥＣ（エチレンカーボネイト），ＰＣ
（プロピレンカーボネイト）等の環状カーボネートを
１：５〜５：１の範囲で混合した電解液Ｗにおいては、
ほぼ５０ｔｏｒｒを境に挙動が変化する。したがって、
貯溜タンク１２内は５０ｔｏｒｒ以上とすることが好ま
しい。

【００５０】なお、上述したリチウムイオン二次電池と
しては、上述したものに限定されることなく、Ｌｉ_x Ｍ
Ｏ₂ （但し、Ｍは１種以上の遷移金属、好ましくは、Ｃ
ｏ又はＮｉの少なくとも一種を表し、０．０５＜ｘ＜
１．１０である）又はＬｉ_x Ｍ₂ Ｏ₄ （但し、Ｍは１種
以上の遷移金属、好ましくは、Ｍｎを表し、０．０５＜
ｘ＜１．１０である）を含んだ活物質が使用される。か
かる活物質としては、ＬｉＣｏＯ₂ 、ＬｉＮｉＯ₂ 、Ｌ
ｉＮｉ_y Ｃｏ_(1-y) Ｏ₂ （但し、０．０５＜ｘ＜１．１
０、０＜ｙ＜１）、ＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ で表される複合酸化
物があげられる。複合酸化物は、例えばリチウム、コバ
ルト、ニッケルの炭酸塩を出発原料として、これら炭酸
塩を組成に応じて混合し、酸素存在雰囲気下で６００〜
１０００℃で焼成することにより得られる。また出発原
料は炭酸塩に限定されず、水酸化物、酸化物からも同様
に合成可能である。

【００５１】一方、負極としては、リチウムを吸蔵、放
出可能な物であれば良く、熱分解炭素類、コークス類
（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス
等）、グラファイト類（天然グラファイト、人造グラフ
ァイト、繊維状グラファイト、球状グラファイト等）ガ
ラス状炭素類、有機高分子化合物体（フェノール樹脂、
不乱樹脂等を適当な温度を焼成したもの）、あるいは、
金属リチウム、リチウム合金、金属間化合物、あるいは
ポリアセチレン、ポリピロール等のポリマーも使用可能
である。

【００５２】電解液Ｗとしては、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート等の環状カーボネートと、メ
チルエチルカーボネート、ディメチルカーボネート、デ
ィエチルカーボネート等の鎖状カーボネートを１：５〜
５：１の範囲で混合したものを基本とし、γ−ブチルラ
クトン、テトラヒドロフラン等を適宜添加した、混合溶
媒をベースとして、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＡｓＦ₆ 、Ｌｉ
ＰＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 等を適宜混合した物が使用可能であ
る。

【００５３】上述したように本第１の実施の形態に係る
注液装置１０では、注入時間を短縮することができると
ともに、気泡の発生及び電解液の蒸発を防止して電池容
器２内に電解液Ｗを注液することができる。このため、
注液量を所定量に保つことができ、安定した性能を有す
る電池を得ることができる。

【００５４】図３は本発明の第２の実施の形態に係る注
液装置１０Ａを示す図である。なお、この図において図
１と同一機能部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。

【００５５】注液装置１０Ａが注液装置１０と異なる点
は、貯溜タンク１２の上部に加圧ライン４０の一端が接
続されている点にある。この加圧ライン４０には、加圧
バルブ４１が設けられており、加圧ライン４０の他端に
は、加圧装置４２が設けられている。

【００５６】このように構成された注液装置１０Ａで
は、次のようにして電池容器２内に電解液Ｗを注入す
る。なお、予め全てのバルブは閉じられているものとす
る。最初に、供給バルブ２１及び大気開放バルブ２７を
開け、図示しない電解液吐出装置によりホッパ２２に電
解液Ｗを吐出する。これにより、電解液Ｗは貯溜タンク
１２に流入する。所定量の電解液Ｗが貯溜タンク１２に
貯溜した時点で、供給バルブ２１及び大気開放バルブ２
７を閉じる。

【００５７】続いて、第１減圧バルブ２４を開け、貯溜
タンク１２内を第１気圧ｐ１（表１の第１実施例では１
００ｔｏｒｒ）まで減圧する。この後、第１減圧バルブ
２４を閉じる。これにより貯溜タンク１２内の電解液Ｗ
内の気泡が除去される。このときの第１気圧ｐ１は電解
液Ｗの飽和蒸気圧以上であるので、電解液Ｗは気化しな
い。

【００５８】一方、第２減圧バルブ３２を開けて、電池
容器２内を第２気圧ｐ２まで（表１の第１実施例では１
ｔｏｒｒ）減圧する。この後、第２減圧バルブ３２を閉
じる。これにより電極３に残存する気泡が除去される。

【００５９】次に、注液バルブ２９を開ける。これによ
り、圧力差９９ｔｏｒｒの小さな圧力差により電解液Ｗ
が気泡の巻き込み少なく層流に近い状態で電池容器２内
に流入する。次に大気開放バルブ２７を開け、含浸を進
め、この後大気開放バルブ２７を閉じる。

【００６０】最後に加圧バルブ４２を開け、貯溜タンク
１２を介して電解液Ｗを２ｋｇｆ／ｃｍ² 以上５ｋｇｆ
／ｃｍ² で加圧し、含浸を加速し、加圧バルブ４２を閉
じ、大気開放バルブ２７を開ける。

【００６１】上述したようの本第２の実地の形態に係る
注液装置１０Ａにおいては、上述した注液装置１０と同
様の効果が得られるとともに、含浸を加速することがで
きるので、さらに注液効率を向上させることができる。

【００６２】図４は本発明の第３の実施の形態に係る注
液装置１０Ｂを示す図である。なお、この図において図
１と同一機能部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。

【００６３】注液装置１０Ｂが注液装置１０と異なる点
は、第２減圧バルブ３２の代りに第２減圧バルブ５０を
設けた点にある。第２減圧バルブ５０は、図５に示すよ
うに、注入ライン２８の注液バルブ２９とノズル部１１
との間に設けられた案内管５１と、この案内管５１の壁
部５１ａに設けられた孔部５１ｂと、この孔部５１ｂの
外壁側に設けられた筒状のハウジング５２とを備えてい
る。ハウジング５２には、中空部５３，５４が形成され
ている。中空部５３には、孔部５１ｂを開閉自在に閉塞
する弁体５５が配置されており、この弁体５５は中空部
５４内を図５中矢印Ｈ方向に往復動自在に配設されたピ
ストン５６と一体的に接続されている。なお、図５中５
７は中空部５３と中空部５４とを気密に分離する壁部を
示している。

【００６４】ハウジング５２には、孔部５２ａ〜５２ｃ
が形成され、孔部５２ａは中空部５３に連通し、孔部５
２ｂは中空部５４のピストン５６の図５中右側に連通
し、孔部５２ｃは中空部５４のピストン５６の図５中左
側に連通している。

【００６５】また、孔部５２ａには第２減圧装置３３、
孔部５２ｂ，５２ｃには加圧機構５８がそれぞれ接続さ
れており、後述するタイミングで、減圧動作及び加圧動
作を行うように設定されている。

【００６６】このように構成された注液装置１０Ｂで
は、上述した注液装置１０と同様の動作するため、第２
減圧バルブ５０の動作のみについて説明する。第２減圧
バルブ５０は、加圧機構５８を動作させ孔部５２ｃを介
して中空部５４内を加圧することにより、ピストン５６
を図５中矢印Ｈ１方向に移動させ、弁体５５で孔部５１
ｂを閉塞する。また、第２減圧装置３３を動作させ孔部
５２ａを介して中空部５３内を減圧する。

【００６７】一方、電池容器２内を減圧する際には、加
圧機構５８を動作させ孔部５２ｂを介して中空部５４内
を加圧することにより、ピストン５６を図５中矢印Ｈ２
方向に移動させ、弁体５５を孔部５１ｂから離間する。
これにより、電池容器２内を減圧する。

【００６８】減圧を停止する場合には、加圧機構５８を
動作させ孔部５２ｃを介して中空部５４内を加圧するこ
とにより、ピストン５６を図５中矢印Ｈ１方向に移動さ
せ、弁体５５で孔部５１ｂを閉塞する。

【００６９】上述したようの本第３の実地の形態に係る
注液装置１０Ｂにおいては、上述した注液装置１０と同
様の効果が得られるとともに、簡単な構成で、第２減圧
装置３３側に電解液成分が吸引されることを最小限に抑
えることができるため、注液量が不安定になったり、減
圧経路や第２減圧装置３３に電解液が溜ることを防止す
ることができる。

【００７０】図６は本発明の第４の実施の形態に係る注
液装置１０Ｃを示す図である。なお、この図において図
３及び図４と同一機能部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。

【００７１】注液装置１０Ｃが注液装置１０と異なる点
は、第２減圧バルブ３２の代りに第２減圧バルブ５０を
設けた点にある。本第４の実施の形態に係る注液装置１
０Ｃにおいても、上述した注液装置１０Ａ及び１０Ｂと
同様の効果を得ることができる。

【００７２】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではない。すなわち、上述した各実施の形態にお
いては、リチウムイオン二次電池について説明したが、
ニッケル電池等の他の電池や、電解コンデンサ等にも適
用できる。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形実施可能であるのは勿論である。

【００７３】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、第
１の減圧部により第１の気圧に減圧することで、貯溜部
に貯溜された液体中の気泡を除去することができる。一
方、第２の減圧部により容器内を第２の気圧に減圧する
ことで、容器内の被含浸物中の気泡を除去することがで
きる。

【００７４】また、第２の気圧は第１の気圧より低いの
で、注液バルブを開けることにより、貯溜部から容器内
に液体を流入させることができる。請求項２に記載され
た発明によれば、貯溜部内を加圧する加圧部を備えてい
るので、被含浸物への含浸を促進させることができる。

【００７５】請求項３に記載された発明によれば、第２
の減圧部は、注入ラインに設けられた分岐部を備え、分
岐部と閉塞部との間の空間は注液量以上であるので、貯
溜部から容器内に液体が流入する際に、第２の減圧部側
に液体が流入することを防止し、気泡の発生を防止する
ことができる。

【００７６】請求項４に記載された発明は、第２の減圧
部は、注入ラインに設けられた案内管の壁部に設けられ
た孔部を弁体によって閉塞するようにしているので、簡
単な構成で減圧機構側に液体が入り込みにくく、液体の
侵入による不具合を防止することができる。このため、
注液量を安定させることができる。

【００７７】請求項５に記載された発明によれば、第１
減圧工程により第１の気圧に減圧することで、貯溜部に
貯溜された液体中の気泡を除去することができる。一
方、第２の減圧工程により容器内を第２の気圧に減圧す
ることで、容器内の被含浸物中の気泡を除去することが
できる。

【００７８】また、第２の気圧は第１の気圧より低いの
で、注液バルブを開けることにより、貯溜部から容器内
に液体を流入させることができる。請求項６に記載され
た発明によれば、第２減圧工程と大気開放工程との間
に、大気開放工程と、容器内を大気圧より高い第３気圧
まで加圧する加圧工程とを備えているので、被含浸物へ
の含浸を促進させることができる。

【００７９】請求項７に記載された発明によれば、第１
気圧は、液体の蒸気圧以上であるので、液体が蒸発しな
い。請求項８に記載された発明によれば、第１減圧工程
により第１の気圧に減圧することで、貯溜部に貯溜され
た電解液中の気泡を除去することができる。一方、第２
の減圧工程により容器内を第２の気圧に減圧すること
で、電池容器内の電極・セパレータ中の気泡を除去する
ことができる。

【００８０】また、第２の気圧は第１の気圧より低いの
で、注液バルブを開けることにより、貯溜部から電池容
器内に電解液を流入させることができる。このため、性
能の安定した電池を得ることができる。

【００８１】請求項９に記載された発明によれば、第２
減圧工程と大気開放工程との間に、大気開放工程と、容
器内を大気圧より高い第３気圧まで加圧する加圧工程を
備えているので、被含浸物への含浸を促進させることが
できる。このため、性能の安定した電池を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る注液装置の構
成を示す図。

【図２】同注液装置により製造したリチウムイオン二次
電池の充放電サイクル数を示すグラフ。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る注液装置の構
成を示す図。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る注液装置の構
成を示す図。

【図５】同注液装置に組み込まれた第２減圧機構を示す
縦断面図。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係る注液装置の構
成を示す図。

【図７】リチウムイオン二次電池の構造を示す図。

【図８】従来の注液装置を示す縦断面図。

【図９】従来の注液装置の別の例を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…電池２…電池容器３…電極（被含浸物）４…セパレータ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…注液装置１１…ノズル部（閉塞部）１２…貯溜タンク２０…電解液供給ライン２３…第１減圧ライン２６…大気開放ライン２８…注入ライン３０…分岐部３１…第２減圧ライン４０…加圧ライン５０…第２減圧機構Ｗ…電解液

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被含浸物が収納された容器に液体を注入し
て上記被含浸物に含浸させる注液装置において、上記容器の開口部を気密に封口する閉塞部と、その一端側が上記閉塞部に接続されるとともに他端側に
上記液体が供給される注入ラインと、この注入ライン途中に設けられ、少なくとも上記被含浸
物に含浸させる量の液体を貯溜する貯溜部と、この貯溜部内を第１気圧まで減圧を行う第１の減圧部
と、上記注入ラインの上記貯溜部と上記閉塞部との間に設け
られた注液バルブと、上記貯溜部内を大気開放する大気開放部と、上記容器内を上記第１気圧より低い第２気圧まで減圧す
る第２の減圧部とを備えていることを特徴とする注液装
置。
【請求項２】上記貯溜部内を加圧する加圧部を備えてい
ることを特徴とする請求項１に記載の注液装置。
【請求項３】上記第２の減圧部は、上記注入ラインに設
けられた分岐部を備え、上記分岐部と上記閉塞部との間の空間の容積は上記被含
浸物に含浸させる注液量以上であることを特徴とする請
求項１に記載の注液装置。
【請求項４】上記第２の減圧部は、上記注入ラインの上
記注液バルブと上記閉塞部との間に設けられた案内管
と、この案内管の壁部に設けられた孔部と、この孔部の外壁側に設けられたハウジングと、このハウジング内に配置され上記孔部を開閉自在に閉塞
する弁体と、上記ハウジング内を減圧する減圧機構とを備えているこ
と特徴とする請求項１に記載の注液装置。
【請求項５】被含浸物が収納された容器に液体を注入し
て上記被含浸物に含浸させる注液方法において、上記液体を貯溜部内に貯溜する貯溜工程と、上記貯溜部内を第１気圧まで減圧する第１減圧工程と、上記容器内を上記第１気圧より低い第２気圧まで減圧す
る第２減圧工程と、上記貯溜部と上記容器内とを連通する連通工程と、上記容器内を大気開放する大気開放工程とを備えている
ことを特徴とする注液方法。
【請求項６】上記第２減圧工程と上記大気開放工程との
間に、大気開放工程と、上記容器内を大気圧より高い第３気圧まで加圧する加圧
工程とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の
注液方法。
【請求項７】上記第１気圧及び第２の気圧は、上記液体
の蒸気圧を境に区切られていることを特徴とする請求項
５に記載の注液方法。
【請求項８】電解液が含浸した電極が電池容器内に収納
された電池において、上記電解液を貯溜部内に貯溜する貯溜工程と、上記貯溜部内を第１気圧まで減圧する第１減圧工程と、上記電池容器内を上記第１気圧より低い第２気圧まで減
圧する第２減圧工程と、上記貯溜部と上記電池容器内とを連通する連通工程と、上記電池容器内を大気開放する大気開放工程とを経て製
造されたことを特徴とする電池。
【請求項９】上記第２減圧工程と上記大気開放工程との
間に、大気開放工程と、上記容器内を大気圧より高い第３気圧まで加圧する加圧
工程とを経て製造されたことを特徴とする請求項８に記
載の電池。