專利名稱：電解液注入設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解液注入設(shè)備，更具體地說(shuō)，涉及一種利用離心力向電池殼體內(nèi)注入電解液的電解液注入設(shè)備。
最近，為了滿足高性能大容量電池的要求，各種電池例如堿二次電池和鋰離子再生電池已經(jīng)研制出來(lái)并進(jìn)入實(shí)用。堿再生電池被廣泛地采用，這是因?yàn)樗闹圃斐杀镜停谳^高的安全性并且比鋰離子再主電池的放電電流大。作為堿再生電池的一個(gè)例子的鎳鎘電池是用如下方法制造的。首先，在含氫氧化鎳的正電極和含氧化鋰的負(fù)電極之間插入由聚酰胺纖維無(wú)紡織物構(gòu)成的隔離器得到一層迭結(jié)構(gòu)，纏繞該層迭結(jié)構(gòu)制成電極組。這電極組放入一圓柱殼體內(nèi)，并在殼體內(nèi)注入堿電解液。然后，把殼體的開口部分密封，從而制成再生電池。堿電解液必須以與電池性能有關(guān)的高精度注入殼體內(nèi)。
日本專利申請(qǐng)KOKAI公開No59-134558披露了一種用于在不含電解液的鎳鋰再生電池內(nèi)注入堿電解液的設(shè)備。該注入設(shè)備包括兩個(gè)漏斗、兩個(gè)分別支撐漏斗的支撐裝置，兩個(gè)用來(lái)夾持含有電極組的殼體的夾持裝置，每個(gè)殼體位于一個(gè)漏斗下面，每個(gè)漏斗有一個(gè)出口被插進(jìn)相應(yīng)殼體的開口部分，使得所述出口被電極組的上端部封閉，每個(gè)支撐裝置和每個(gè)殼體夾持裝置從一旋轉(zhuǎn)桿的兩邊懸掛著。
在這種設(shè)備中，每個(gè)含有電極組的殼體被連到相應(yīng)的夾持裝置上，每個(gè)漏斗被連到相應(yīng)的支撐裝置上。在兩個(gè)漏斗內(nèi)供應(yīng)預(yù)定數(shù)量的堿電解液。接著，使旋轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng)。借助這一轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)離心力作用到每個(gè)假定處于水平位置的夾持裝置上。然后，漏斗中的電解液由離心力被加速送到出口，并徑向地流進(jìn)殼體。因而，電解液被殼體內(nèi)的電極組吸收。
作為堿再生電池的另一個(gè)例子，一種鎳金層氫化物再生電池包括一圓柱形殼體。一個(gè)電極組置于殼體內(nèi)。電極組由迭層結(jié)構(gòu)制成，迭層結(jié)構(gòu)借助于在含的例如氫氧化鎳作為活性物質(zhì)的正電極和含有例如吸氫合金作為活性物質(zhì)的負(fù)電極之間插入例如由聚酰胺纖維無(wú)紡織物構(gòu)成的隔離器制成。電極組例如可由螺旋地纏繞這一層迭結(jié)構(gòu)制成。在殼體內(nèi)也含有堿電解液?？梢钥紤]用上述設(shè)備把電解液注入殼體。不過(guò)，當(dāng)含有具有上述結(jié)構(gòu)的電極組的殼體被結(jié)合在該設(shè)備中并且該設(shè)備的漏斗的出口由電極組的上端封閉時(shí)，漏斗的出口被隔離器阻塞，這使得難于把電解液注入殼體。
本發(fā)明的目的在于，提供一種電解液注入設(shè)備，它能夠精確地向未含電解液的電池中注入電解液，在電池中有一由層迭結(jié)構(gòu)制成的電極組，所述層迭結(jié)構(gòu)借助于在正負(fù)電極之間插入隔離體制成。電極組放進(jìn)殼體中，使得電池組的層迭平面平行于殼體深度的方向。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種電解液注入設(shè)備，它能夠在短時(shí)間內(nèi)向未含電解液的電池中注入電解液，在電池中有一由迭層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電極組，迭層結(jié)構(gòu)借助于在正負(fù)電極之間插入隔離體制成，電極組被放入殼體內(nèi)，使得電極組的層迭平面平行于殼體的深度方向。
按照本發(fā)明，提供了一種在不含電解液的電池中注入電解液的設(shè)備，在電池中有一由迭層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電極組，迭層結(jié)構(gòu)借助于在正負(fù)電極之間插入隔離體而制成，電極組被放在殼體內(nèi)，使得電極組的層迭平等平行于殼體的深度方向。該注入設(shè)備包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái);
一個(gè)由所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)支撐著的電解液注入件，使得該件當(dāng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由離心力的作用而傾斜。電解液注入件還有一個(gè)底部是錐形的內(nèi)孔，以及一個(gè)在其下部與內(nèi)孔相通的小直徑的出口;
一個(gè)用來(lái)把未含電解液的電池固定在注入件下方向固定裝置，使得注入件的出口插進(jìn)殼體的開口部分，并且在出口的下部開口和電極組的上端之間保持一所需的距離;以及用來(lái)向注入件供應(yīng)電解液的電解液供應(yīng)裝置。
此外，按照本發(fā)明，提供了一種用來(lái)向未含電解液的電池中注入電解液的裝置，在電池中有一電極組被放入殼體中，電極組由迭層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，迭層結(jié)構(gòu)借助于在正負(fù)電極之間插入隔離體制成，電極組這樣放在殼體內(nèi)，使得其層迭平等平行殼體深度的方向。所述注入設(shè)備包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái);
一個(gè)由所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)這樣支撐著的電解液注入件，使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)由于離心力而使注入件傾斜;并且該電解液注入件還有一底部為錐形的內(nèi)孔，以及在其下端與該內(nèi)孔相通的小直徑的出口;
用來(lái)打開/封閉注入件出口的打開/封閉裝置;
在注入件的下方固定未含電解液的電池的固定裝置，使得注入件的出口插進(jìn)殼體的開口部分，同時(shí)在出口下面的開口部分和電極組的上端之間又保持一所需的距離;
用來(lái)抽空殼體的抽真空裝置;以及用來(lái)向注入件供應(yīng)電解液的電解液供應(yīng)裝置。
本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明中看出，一部分從說(shuō)明中是顯見的，或可通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而得知的。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)由權(quán)利要求中指出的各種組合和手段可以實(shí)現(xiàn)。
說(shuō)明書中的附圖用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的最佳實(shí)施例，與上述的一般性說(shuō)明以及下面對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)解釋，作為對(duì)本發(fā)明原理的說(shuō)明。


圖1是表示本發(fā)明例1的電解液注入設(shè)備的透視圖;
圖2是表示圖1的注入設(shè)備的主要元件的放大的截面圖;
圖3表示不含電解液的電池在圖1的注入件下方被固定著的狀態(tài);
圖4是沿圖3的Ⅳ-Ⅳ線取的截面圖;
圖5是說(shuō)明圖1的注入設(shè)備的操作的放大截面圖;
圖6是用圖1所示注入設(shè)備注入電解液的電池的一個(gè)例子，是一鎳金屬氫化物電池;
圖7是表示本發(fā)明例2的注入設(shè)備的透視圖;
圖8是圖7的電解液注入機(jī)構(gòu)的主要部件的放大的截面圖;
圖9是在圖7中注入件的下方固定著一個(gè)不含電解液的電池的透視圖;
圖10是圖9中沿X-X的截面圖;
圖11是說(shuō)明圖7中的注入設(shè)備的工作的放大的截面圖;
圖12是用圖7的注入設(shè)備注入電解液的一個(gè)鎳金屬氫化物再生電池的透視圖。
本發(fā)明的一種電解液注入設(shè)備是一種用來(lái)向不含電解液的電池注入電解液的設(shè)備，在電池中的電極組由迭層結(jié)構(gòu)組成，迭層結(jié)構(gòu)借助于在正負(fù)電極之間插入一個(gè)隔離器制成，電極組這樣放在殼體內(nèi)，使得電極組的層這平面平行于殼體深度的方向，所述注入設(shè)備包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái);
一個(gè)由所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)如此支撐著的電解液注入件，使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，注入件被離心力傾斜，電解液注入件還有一底部呈錐形的內(nèi)孔，以及在其下端與該內(nèi)孔連通的小直徑的出口;
把未含電解液的電池固定在注入件下方的固定裝置，使得注入件的出口插入殼體的開口部分，同時(shí)又在出口的下開口部分和電極組的上端之間保持一所需的距離;以及用來(lái)向注入件供應(yīng)電解液的電解液供應(yīng)裝置。
用本發(fā)明的注入設(shè)備注入電解液的電池的例子是鎳金屬氫化物再主電池。在這種再生電池中，下述材料被用作正電極、負(fù)電極、隔離器和電解液。
作為正電極，使用含氫氧化鎳作為活性物質(zhì)的電極。
作為負(fù)電極，使用含吸氫合金作為活性物質(zhì)的電極。
作為隔離器，采用聚酰胺纖維無(wú)紡織物或具有親水功能基的添加劑的聚烯烴纖維制成的無(wú)紡織物例如聚乙烯纖維、聚丙烯纖維或其混合物制成的無(wú)紡織物。作為在聚烯烴纖維中添加親水功能基的方法，可以使用例如電暈放電、磺化作用、接枝聚合作用或應(yīng)用表面活性劑。
電解液的一個(gè)例子是堿電解液，例如氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉和氫氧化鋰的混合溶液、氫氧化鉀和氫氧化鋰的混合溶液，以及氫氧化鉀、氫氧化鋰和氫氧化鈉的混合溶液。
在注入件出口的下部開口部分和電極組的上端之間的距離為0.5至1.0mm是合適的，其理由在下面解釋。如果該距離小于0.5mm，出口就被隔離器阻塞。如果該距離大于1.00mm，在注入件中所含的電解液就發(fā)生濺潑，從而在通過(guò)注入件的出口注入殼體時(shí)附著在殼體上開口部分的內(nèi)表面上，使該內(nèi)表面發(fā)生污染。這給在殼體上開口部分安裝氣密性密封板帶來(lái)困難。此外，在鎳金屬氫化物再生電池中，起防爆功能并作為正電極端子的密封蓋組合借助于鉚接固定于殼體的上開口部分，在上開口部分的內(nèi)表面涂上密封劑，例如柏油，以確保氣密性。該密封劑在注入電解液之前涂在內(nèi)表面上。如果所討論的距離超過(guò)1.0mm，當(dāng)把堿電解液注入這種殼體時(shí)，含在注入件中的電解液就會(huì)發(fā)生濺潑從而附著在密封劑上使密封劑從內(nèi)表面脫落。這可能破壞電池的氣密性。
在本發(fā)明的電解液注入設(shè)備中，含有電極組的殼體用固定裝置固定在注入件的下方。此外，在注入件出口的下開口部分和電極組的上端之間保持所需的距離。這能防止隔離器阻塞注入件的出口。
因而，當(dāng)電解液用供應(yīng)裝置供應(yīng)到注入件并且轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電解液可以由旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的作用在注入件和殼體上的離心力以高的精度注入到殼體中。
此外，通過(guò)設(shè)置在注入件出口的下端開口部分與電極組的上端之間的距離為0.5至1.0mm，不僅能阻止距離器阻塞出口，而且能避免含在注入件中的電解液附著在殼體的上方開口部分，這發(fā)生在通過(guò)注入件的出口注入殼體的電解液濺潑時(shí)。
本發(fā)明的第二個(gè)電解液注入設(shè)備是用來(lái)在未含電解液的電池內(nèi)注入電解液的一種設(shè)備，電池中有由迭層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電極組，迭層結(jié)構(gòu)由在正負(fù)電極之間插入隔離器制成，電極組被這樣放在殼體內(nèi)，使得電極組的層迭平面平行于殼體的深度方向，所述注入設(shè)備包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái);
一個(gè)被所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)如此支撐著的電解液注入件，使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使注入件傾斜，電解質(zhì)注入件還有一底部呈錐形的內(nèi)孔，以及在其下端與所述內(nèi)孔連通的小直徑出口;
用來(lái)打開/關(guān)閉注入件出口的裝置;
用來(lái)在注入件的下方固定不含電解液的電池，使得注入件的出口插入殼體的開口部分，同時(shí)在出口的下方開口部分和電極組的上端之間又保持一所需距離的裝置;
用來(lái)抽空殼體的抽真空裝置;以及用來(lái)向注入件供應(yīng)電解液的電解液供應(yīng)裝置。
一個(gè)用本發(fā)明的設(shè)備注入電解液的電池的例子是鎳金屬氫化物再主電池。其正、負(fù)電極、隔離器以及電解液與上述的相同。
在注入件出口的下方開口部分與電極組上端之間的距離，出于上述相同的理由，需要為0.5至1.0mm。
本發(fā)明的這種電解液注入設(shè)備，可以比前面討論的本發(fā)明的電解液注入設(shè)備以更高的精度和更短的時(shí)間在未含電解液的電池內(nèi)注入電解液。
就是說(shuō)，由聚酰胺纖維無(wú)紡織物構(gòu)成的隔離器雖然有高的親水性，但容易受到氧化，因而包括這種隔離器的鎳金屬氫化物再生電池的自放電特性差。出于這種原因，一般使用在具有高抗氧化性的聚烴纖維無(wú)紡織物中添加親水功能組制成的材料作為隔離器。此外，增加含在再生電池殼體內(nèi)的電極組的體積，以便增加電池容量。不過(guò)，具有親水功能組添加物的聚烴纖維無(wú)紡織物在親水性上稍差于由聚酰胺纖維無(wú)紡織物制成的隔離器。此外，含在殼體內(nèi)的電極組體積的增加減少了殼體的自由空間，這使得電極組吸收電解液困難。因此，即使含有上述結(jié)構(gòu)的電極組的殼體被納入前述本發(fā)明的注入設(shè)備中，并用利用作用在殼體上的離心力注入含在注入件中的電解液時(shí)，也會(huì)使得電解液難于滲透到電極組中。
在前述的本發(fā)明的注入設(shè)備中，注入件的出口一般是打開的。因此，如果含有電解液的注入件隔一段時(shí)間不用，電解液就會(huì)從出口漏出。漏出的電解液難于滲透進(jìn)上述包含在殼體內(nèi)的電極組中。因此，除了在某種情況下聚集在電極組上，漏出的電解液不能被電極組完全吸收。如果在這種狀態(tài)下使旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，聚集在電極組上的電解液就散布到外面。這就減少了殼體內(nèi)的電解液的含量，從而使精度降低。
在本發(fā)明的后一種電解液注入設(shè)備中，含有上述結(jié)構(gòu)的電極組的殼體被固定裝置固定在注入件的下方。此外，殼體和注入件如此安置，使得在注入件出口的下部開口部分和電極組的上端之間保持一所需距離。當(dāng)注入件的出口被打開/關(guān)閉裝置關(guān)閉時(shí)，殼體被抽真空裝置抽空，并且由電解液供應(yīng)裝置向注入件供應(yīng)電解液。因此，含在注入件中的電解液保留在注入件中而不會(huì)從其出口漏出。在這種狀態(tài)下使旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，并且在作用在殼體和注入件上的離心力的作用下使注入件的出口打開。因而，因?yàn)闅んw內(nèi)的負(fù)壓和作用在殼體上的離心力，含在注入件中的電解液通過(guò)出口平滑而快速地滲透到電極組中去。因此，能夠在短的時(shí)間內(nèi)以高的精度在含有電極組的殼體中注入含在注入件中的電解液。結(jié)果，改善了電解液注入的工作效率，提高了電池的生產(chǎn)率。
以最佳例子的方式參照附圖更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
下面參照附圖1和2描述本發(fā)明例1的電解質(zhì)注入設(shè)備。
例1如圖1所示，轉(zhuǎn)軸2的上端被軸向地固定在盤1上。支承3與轉(zhuǎn)軸2接合并當(dāng)轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)時(shí)與其一起旋轉(zhuǎn)，這使得轉(zhuǎn)軸2平滑轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)電機(jī)(未示出)被設(shè)置在支撐3的下方，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上裝有一傘齒輪(未示出)設(shè)置在轉(zhuǎn)軸27端的一個(gè)傘齒輪(未示出)和驅(qū)動(dòng)軸上的傘齒輪嚙合。當(dāng)電機(jī)連續(xù)或間斷地旋轉(zhuǎn)時(shí)，該驅(qū)動(dòng)軸、兩個(gè)傘齒輪以及轉(zhuǎn)軸2也連續(xù)或間斷地旋轉(zhuǎn)。這使得盤1連續(xù)或間斷地旋轉(zhuǎn)。
第一、二、三和四電解液注入機(jī)構(gòu)4、5、6和7以相等的角度間隔例如90°被安置在盤1的同一圓周上。電解液注入機(jī)構(gòu)4至7中的每一個(gè)包括兩個(gè)支撐桿8a、8b，固定著不含電解液的電池的固定裝置9，和電解液注入件10。
兩個(gè)支撐桿8a、8b以一預(yù)定距離彼此平行地設(shè)置。在支撐桿8a、8b一側(cè)的端部被以相等的角度間隔90°固定在盤1的同一圓周上。驅(qū)動(dòng)桿11被可轉(zhuǎn)動(dòng)地軸向支撐在兩個(gè)支撐桿8a、8b之間。
如圖1和圖2所示，用于固定不含電解液的電池的固定裝置9包括兩個(gè)導(dǎo)棒12a、12b，一個(gè)注入件固定器13、兩個(gè)線圈彈簧14a、14b，兩個(gè)固定器止動(dòng)器15a、15b(未示出)，一個(gè)支撐板16，和一個(gè)電池容納件17。兩個(gè)導(dǎo)棒12a、12b的上端被如此軸向地固定在驅(qū)動(dòng)桿11上，使得導(dǎo)棒12a、12b彼此平行。導(dǎo)棒12a、12b的下端被固定在支撐板16上。兩個(gè)固定器止動(dòng)器15a、15b具有比導(dǎo)棒12a、12b的直徑較大的直徑，并且被分別固定在導(dǎo)棒12a、12b上。導(dǎo)棒12a、12b如此穿過(guò)注入件固定器13′使得注入件固定器13的下端緊靠固定器止動(dòng)器15a、15b。注入件固定器13上方有一大直徑的圓柱空心部分18，而下方有一直徑的圓柱中空部分19。兩個(gè)線圈彈簧14a、14b被設(shè)置在驅(qū)動(dòng)桿11的下表面和固定器13的上表面之間。容納件17是一設(shè)置在支撐板16上的圓柱形容器。
注入件10包括漏斗21，它包括位于其下端的噴咀23。漏斗21和噴咀23分別具有內(nèi)孔20a和22a，每個(gè)孔20a和22a都在其下端呈錐形。漏斗21和噴咀23還分別有一小直徑出口20和22。出口20和22與內(nèi)孔20a和22a分別連通。出口20和內(nèi)孔22a互相連通。注入件10被插進(jìn)固定器13的空心部分18內(nèi)。
電解液供應(yīng)裝置24被設(shè)置在例如電解液注入機(jī)構(gòu)5的后面，如圖1所示。電解液供應(yīng)裝置24由電解液儲(chǔ)存箱25、底端浸在電解液儲(chǔ)存箱25內(nèi)的電解液吸管26有一噴咀被連接在其末端的注入管27以及設(shè)置在吸管26和注入管27之間的恒流泵28。在具有這種配置的電解液供應(yīng)裝置中，借助泵28的驅(qū)動(dòng)，存放在儲(chǔ)存箱25內(nèi)的一預(yù)定量的電解液被吸管26向上吸。所吸入的電解液被供到注入管27，然后從注入管27的噴咀供到注入件10的漏斗22。
現(xiàn)在參看已討論過(guò)的圖1、圖2和圖3到圖5對(duì)具有這種安置的電解液注入設(shè)備的工作描述如下。
首先，制備不含電解液的鎳金屬氫化物再生電池。如圖3和4所示，每個(gè)鎳金屬氫化物再生電池具有這樣的結(jié)構(gòu)一個(gè)電極組33被放在其上開口部分有一伸出部分31的圓柱形金屬殼體32內(nèi)，在伸出部分31的內(nèi)表面涂上柏油密封劑。電極組33由迭層結(jié)構(gòu)38制成，迭層結(jié)構(gòu)38由連接到導(dǎo)線34的一端并且含有氫氧化鎳作為活性物質(zhì)的正電極35和含有吸氫合金作為活性物質(zhì)的負(fù)電極36以及插在正、負(fù)電極35、36之間的隔離器37(由聚酰胺纖維無(wú)紡織物構(gòu)成)構(gòu)成。通過(guò)把這種迭層結(jié)構(gòu)38進(jìn)行螺旋纏繞制成電極組33。
不含電解液的各個(gè)再生電池被裝進(jìn)固定裝置9的容納件17中。各電解液注入機(jī)構(gòu)4至7的每個(gè)固定裝置9的固定器13沿兩個(gè)導(dǎo)棒12a、12b反抗兩個(gè)線圈彈簧14a、14b的偏移力被拉向上方，從而把裝有沒有電解液的再生電池的容納件17放到支撐板16上。在此之后，除去將固定器13向上拉的力。因而，固定器13被兩個(gè)線圈彈簧14a、14b向下偏移，并且靠緊兩個(gè)止動(dòng)器15a、15b，如圖2所示。因此，如圖3、4所示，注入件10的噴咀23的出口22的下方開口部分與電極組33的上端分開一個(gè)距離l1(例如0.5mm)，這便能防止隔離器37阻塞噴咀23的出口22。
如上面圖1所述，電解液供應(yīng)裝置24的噴咀被插入電解液注入機(jī)構(gòu)5的漏斗21的開口部分，從而把由氫氧化鉀組成的堿電解液供給漏斗21。接著，盤1被轉(zhuǎn)動(dòng)，例如逆時(shí)針間歇地每次轉(zhuǎn)動(dòng)90°，以便把電解液供應(yīng)裝置24的噴咀按次序插進(jìn)電解液注入機(jī)構(gòu)4，7和6的開口部分中，借以向每個(gè)漏斗21供應(yīng)堿電解液。
當(dāng)不含電解液的再生電池的固定以及對(duì)注入件10的堿電解液的供應(yīng)如上完成時(shí)，盤1就被連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)動(dòng)速度的增加，越來(lái)越大的離心力作用在注入件10和每個(gè)電解液注入機(jī)構(gòu)4到7的殼體32上。因而，每個(gè)注入件10被如此傾斜，使得其與盤1分離并處于幾乎水平的位置，如圖5所示。此時(shí)，含在漏斗21中的堿電解液通過(guò)出口20，內(nèi)孔22a和出口22滲透進(jìn)電極組33。因此，一預(yù)定量的堿電解液以高的精度被注入到每個(gè)再生電池中。在注入期間，堿電解液穿過(guò)出口22的濺潑被防止了，從而避免了堿電解液附著在伸出部分31的內(nèi)表面上的密封劑上。
當(dāng)堿電解液注入之后盤1的轉(zhuǎn)速被減小時(shí)，作用在電解液注入機(jī)構(gòu)4至7上的離心力逐漸變?nèi)?。因而，機(jī)構(gòu)4至7漸漸向下落，以便回到每一機(jī)構(gòu)從盤1的兩個(gè)支撐桿8a、8b上懸掛的狀態(tài)，如圖1所示。
當(dāng)電解液注入完成時(shí)，每個(gè)電解液注入機(jī)構(gòu)4至7的固定器13沿兩個(gè)導(dǎo)棒12a、12b被向上拉，容納著裝有電解液的再生電池的容納件17被收集。
從所述設(shè)備上移下的裝有電解液的每個(gè)再生電池被用來(lái)裝配成鎳金屬氫化物再生電池。更具體地說(shuō)，如圖6所示，一個(gè)環(huán)狀絕緣密封墊39被放在伸出部分31的下端上，密封蓋組件40，它也起防爆作用并作為正電極端子被放在絕緣墊39上，并且密封蓋組件40借助于卷邊被氣密地固定在殼體32上，在圖6中的密封蓋組件40包括一環(huán)狀密封片42，一個(gè)帽狀正電極端子43和一橡膠安全閥44。密封片42的中心有一孔41，正端子43被如此固定在密封片42上，使其蓋住孔41。安全閥44安置在由密封片42和正端子43圍成的空間內(nèi)，從而封閉層住孔41。正引線34的另一端連接在密封片42的下表面上。
具有上述結(jié)構(gòu)的電解液注入設(shè)備可以在殼體32中精確地注入一預(yù)定量的電解液。此外，能夠在通過(guò)噴咀23的出口22向殼體32注入電解液時(shí)避免含在漏斗21中的電解液由于濺潑而附著在伸出部分31的內(nèi)表面上的密封劑上。因而，能夠改善注入電解液之后用上述方法裝配的電池的氣密性，從而改善電池的可靠性。
例2下面參照?qǐng)D7、圖8說(shuō)明例2的電解液注入設(shè)備。
如圖7所示，旋轉(zhuǎn)軸52的上端被軸向地固定在盤51上。一個(gè)支承53與旋轉(zhuǎn)軸52接合并當(dāng)轉(zhuǎn)軸52轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這使旋轉(zhuǎn)軸52的轉(zhuǎn)動(dòng)平滑。一個(gè)電機(jī)(未示出)被設(shè)置在支承53的下方，并且在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上配備有一個(gè)傘齒輪(未示出)。配置在轉(zhuǎn)軸52的下端的一個(gè)傘齒輪和驅(qū)動(dòng)軸的傘齒輪嚙合。當(dāng)電機(jī)間歇或連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸、兩個(gè)傘齒輪、和旋轉(zhuǎn)軸52也連續(xù)或間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)。使盤51間歇或連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)。
第一、二、三和四電解液注入機(jī)構(gòu)54、55、56和57以相等的角度間隔例如90°被設(shè)置在盤51的同一圓周上。每個(gè)電解液注入機(jī)構(gòu)54至57包括兩個(gè)支撐桿58a、58b，用來(lái)容納不含電解液的電池的容納裝置59，電解液注入件60，打開/關(guān)閉裝置61，以及抽真空裝置62。
兩個(gè)支撐桿58a、58b彼此平行地設(shè)置，并且其間有一預(yù)定距離，支撐桿58a、58b一側(cè)的端部以相等的角度間隔90°固定在盤51的同一圓周上。驅(qū)動(dòng)件63被可轉(zhuǎn)動(dòng)地軸向支撐在兩個(gè)支撐桿58a、58b之間。
如圖7、圖8所示，固定不含電解液的電池的固定裝置59包括兩個(gè)導(dǎo)棒64a、64b、注入件固定器65、兩個(gè)線圈彈簧66a、66b、兩個(gè)固定器止動(dòng)器67a、67b(未示出)、一個(gè)支撐板68和一個(gè)電池容納件69。兩個(gè)導(dǎo)棒64a、64b的上端部被軸向地固定在驅(qū)動(dòng)桿63上，使得導(dǎo)棒64a、64b彼此平行。導(dǎo)棒64a、64b的下端被固定在支撐板68上。兩個(gè)固定器止動(dòng)器67a、67b具有大于導(dǎo)棒64a、64b直徑的直徑，并分別配置在導(dǎo)棒64a、64b上。導(dǎo)棒64a、64b穿過(guò)注入件固定器65，使得注入件65的下端緊靠固定器止動(dòng)器67a、67b。注入件固定器65具有第一圓柱空心部分71，在其上部圓周表面部分有第一環(huán)形槽部分70，在其上部圓周表面部分有第一環(huán)形槽部分70，以及在空心部分71的下端形成的第二圓柱空心部分72，其直徑小于中空部分71的直徑。注入件固定器65還有在中空部分72的下圓周表面部分形成的第二環(huán)狀槽部分73，以及在中空部分72的下端形成的第四圓柱中空部分74，其直徑比開槽部分73的小比殼體的伸出部分的大(以后說(shuō)明)。一O形環(huán)75被放入開槽部分70內(nèi)。一個(gè)環(huán)形墊76與開槽部分73接合。兩個(gè)線圈彈簧66a、66b設(shè)置在驅(qū)動(dòng)桿63的下表面和固定器65的上表面之間，使固定器65向下偏移。容納件69是一個(gè)設(shè)置在支撐板68上的圓柱形容器。
注入件60包括漏斗78，它包括位于其下方的噴咀80，漏斗78和噴咀80分別具有下端呈錐形的內(nèi)孔77a、79a。漏斗78和噴咀80也分別有一小直徑出口77、79。出口77、79分別和內(nèi)孔77a、79a連通。出口77和內(nèi)孔70a彼此相通。注入件60的下部被插進(jìn)固定器65的中空部分中。
打開/關(guān)閉裝置61包括導(dǎo)向裝置81，圓柱82的上部有一供氣管82a，在其下部有一排氣孔(未示出)，具有一上法蘭部分83a的活塞83，具有上法蘭部分84和下端錐形部分的錐形針85，線圈彈簧86，和驅(qū)動(dòng)件(未示出)。導(dǎo)向裝置81是一圓柱形，在側(cè)壁上有一噴咀插入孔87，并被安置在漏斗78的上端。圓柱82安置在導(dǎo)向裝置81的上端?；钊?3的下端通過(guò)導(dǎo)向裝置81?；钊?3在圓柱體82中垂直地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。錐形針85的錐形部分下端可以插入漏斗78的出口77，并且錐形針85的法蘭部分用螺母88和活塞83的下端相連。驅(qū)動(dòng)件連接到供氣管82a上。在這種打開/關(guān)閉裝置61中，當(dāng)空氣通過(guò)供氣管82a供到圓柱體82內(nèi)并且然后由驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)通過(guò)排出孔排出時(shí)，活塞83則反抗線圈彈簧86的偏移力向下移動(dòng)。因而，錐形銷85向下運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，錐形銷85的錐形部分插進(jìn)漏斗78的出口77內(nèi)，從而關(guān)閉出口77。另一方面，當(dāng)驅(qū)動(dòng)件被驅(qū)動(dòng)時(shí)，把圓柱體82內(nèi)的空氣壓力截小到大氣壓力，線圈彈簧86伸長(zhǎng)，使活塞83向上偏移。因而，錐形銷85向上運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，錐形銷85的錐形部分從漏斗78的出口77移去，從而打開出口77。
抽真空裝置62包括排氣管89，閥門90和真空泵(未示出)。排氣管89位于固定裝置59的固定器65的一端，使其與空心部分72相通，并且真空泵與閥門90相連。
一個(gè)電解液供應(yīng)裝置91被設(shè)置在例如電解液注入機(jī)構(gòu)55的后面，如圖7所示。電解液供應(yīng)裝置91包括電解液存儲(chǔ)箱92，電解液吸管93，其底部浸在電解液存儲(chǔ)箱92中，注入管94，在其遠(yuǎn)端連接著噴咀，以及在吸管93和注入管94之間的恒流泵95。在這樣設(shè)置的電解液供給裝置中，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)箱92中的預(yù)定量的電解液通過(guò)泵95的驅(qū)動(dòng)由吸管93吸向上方，吸上的電解液供給注入管94，然后從注入管94的噴咀供給注入件60的漏斗78。
具有上述設(shè)置的電解液注入設(shè)備的工作參考圖7、圖8以及圖9至11描述如下。
首先制備鎳金屬氫化物再生電池，它不含電解液。如圖9、10所示，每個(gè)鎳金屬氫化物再生電池具有這樣的結(jié)構(gòu)電極組103被放入在其上方開口部分有一伸出部101的圓柱形金屬殼體102內(nèi)，在伸出部101的內(nèi)表面涂上柏油密封劑。電極組103由迭層結(jié)構(gòu)108制成，迭層結(jié)構(gòu)108由連接到引線104的一端，且含氫氧化鎳作為活性物質(zhì)的正電極105和含有吸氫合金作為活性物質(zhì)的負(fù)電極106以及插在正負(fù)電極105、106之間的隔離器107(由聚丙烯纖維和丙烯酸單體制成的枝接聚合物的無(wú)紡織物構(gòu)成)構(gòu)成。電極組103借助于螺旋繞制這種層迭結(jié)構(gòu)108而成。
每個(gè)不含電解液的再生電池被裝在容納裝置29的容納件69中。每個(gè)電解液注入機(jī)構(gòu)54至57中的固定裝置59的固定器65沿兩個(gè)導(dǎo)棒64a、64b反抗兩個(gè)線圈彈簧66a、66b的偏移力被拉向上方，從而把容納不含電解液的再生電池的容納件69放在支撐板68上。在此之后，除去拉住固定65的力。因而，固定器65被兩個(gè)線圈彈簧66a、66b向下偏移，使殼體102的伸出部分101靠緊圖8中墊片76的下表面。因此，如圖7、8所示，注入件60的噴咀80的出口79的下面開口部分與電極組103的上端分開一距離l2(例如0.5mm)，這便能防止隔離器107阻塞出口79。
如上述的圖8所示，當(dāng)漏斗78的出口77被打開/關(guān)閉裝置61的錐形銷85封閉時(shí)，每個(gè)電解液注入機(jī)構(gòu)54至57的抽真空裝置62的閥門90被打開，并且驅(qū)動(dòng)真空泵。因而，殼體102、漏斗78的出口77的頂端、噴咀80以及固定器65的中空部分72被抽空到例如110乇。在此之后，閥門90被關(guān)閉，然后停止真空泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。
如上述的圖7所示，電解液供給裝置91的噴咀被插進(jìn)電解液注入機(jī)構(gòu)55的噴咀插入孔87，以便把由氫氧化鉀組成的堿電解液供給漏斗78。接著，盤51被轉(zhuǎn)動(dòng)，例如每次反時(shí)針間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)90°，從而把電解液供給裝置91的噴咀按電解液注入機(jī)構(gòu)54、57和56的順序插入其噴咀插入孔87中，借以向每個(gè)漏斗78提供堿電解液。因?yàn)槌隹?7被錐形銷85封閉，注入到每個(gè)電解注入機(jī)構(gòu)54至57的漏斗78的堿電解液被保留在漏斗78中而不會(huì)通過(guò)出口77漏到外面。
當(dāng)不含電解液的再生電池的固定、再生電池的殼體102的抽真空以及向注入件60的堿電解液的供應(yīng)如上所述被完成時(shí)，盤51被連接旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)速的增加，作用在注入件60和每個(gè)電解液注入機(jī)構(gòu)54至57的殼體102上的離心力越來(lái)越大，結(jié)果，每個(gè)注入件60被如此傾斜，使其離開盤51，并幾乎呈水平位置，如圖11所示。當(dāng)盤51的轉(zhuǎn)速達(dá)預(yù)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)件被驅(qū)動(dòng)以便從漏斗78的出口77移開錐形銷85的錐形部分，從而打開出口77。當(dāng)注入件60呈水平位置并且出口77被打開時(shí)，在殼體102內(nèi)建立起負(fù)壓，并且在殼體102上正在作用著離心力。因此，含在漏斗78內(nèi)的堿電解液通過(guò)出口77、內(nèi)孔79a以及出口79平滑而快速地穿透進(jìn)入電極組103。因而，以高精度注入每個(gè)再生電池。在注入期間，防止了堿電解液通過(guò)出口79的濺潑，因而避免了堿電解液附著在伸出部分101內(nèi)表面的密封劑上。
當(dāng)堿電解液注入之后盤51的轉(zhuǎn)速逐漸減小時(shí)，作用在電解液注入機(jī)構(gòu)54至57上的離心力慢慢變?nèi)?。因而，機(jī)構(gòu)54至57逐漸移向下方，返回到其從兩個(gè)支撐件58a、58b懸掛著的狀態(tài)，如圖7所示。當(dāng)盤51的轉(zhuǎn)動(dòng)停止時(shí)，驅(qū)動(dòng)件被驅(qū)動(dòng)，以便把錐形銷85的錐形部分插入漏斗78的出口77內(nèi)，借以封閉出口77。
當(dāng)堿電解液的注入完成之后，每個(gè)電解液注入機(jī)構(gòu)54至57的固定器65沿兩個(gè)導(dǎo)棒64a、64b拉向上方，裝有含有電解液的再生電池的容納件69被收集。
從所述設(shè)備上卸下的已裝有電解液的每個(gè)再生電池被用來(lái)裝配成鎳金屬氫化物再生電池。更具體地說(shuō)，如圖12所示，一環(huán)狀的絕緣墊109被放在伸出部分101的下端，密封蓋組件110，它也起防爆作用并作為正電極端子，被置于絕緣墊109上，并把密封蓋組件110用卷邊來(lái)氣密地固定在殼體102上。在圖12中，密封蓋組件110包括一環(huán)形密封片112，一帽狀正端子113和一個(gè)橡膠安全閥114。密封片112的中心有一孔111，并且正極端子113被如此固定在密封片112上，使其蓋住孔111。安全閥114被置于由密封片112和正極端子圍成的空間內(nèi)，使得封閉孔111，正引線104的另一端被連接到密封片112的下表面上。
具有上述結(jié)構(gòu)的電解液注入設(shè)備可以比例1所示的設(shè)備以較高的精度和較短的時(shí)間在殼體102內(nèi)注入預(yù)定量的電解液。此外，因?yàn)樽⑷肟稍诙虝r(shí)間內(nèi)完成，便可改善電解液注入操作的效率，從而提高電池的產(chǎn)量，而且，當(dāng)電解液通過(guò)噴咀8的出口79注入殼體102時(shí)，可以避免漏斗78中的電解液的濺潑和在伸出部分101內(nèi)表面上的密封劑上的附著，因而，可以改善注入電解液后用上述方法裝配的電池的氣密性，從而提高電池的可靠性。
在上面討論的例1、例2中，本發(fā)明應(yīng)用于圓柱形鎳金屬氫化物再生電池，它包括借助于纏繞迭層結(jié)構(gòu)制成的電極組件，其中有一隔離器插在正負(fù)電極之間，如圖6、12所示，不過(guò)，本發(fā)明同樣地適應(yīng)于矩形鎳金屬氫化物再生電池，它包括借助于重迭多個(gè)這種迭層結(jié)構(gòu)制成的電極組件。
在例1和例2中，本發(fā)明應(yīng)用于鎳金屬氫化物再生電池。不過(guò)，本發(fā)明同樣適用于鋰離子電池。
在例1和例2中，注入件包括有噴咀的漏斗。然而，注入件可以由不含噴咀的漏斗構(gòu)成。
此外，在例2中，打開/關(guān)閉裝置的錐形銷借助于氣缸作垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，然而，錐形銷的這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以使用凸輪機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)源來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如上已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明的，本發(fā)明的一種電解液注入設(shè)備可以在不含電解液的電池內(nèi)精確地注入一預(yù)定量的電解液，并可以改善電池的可靠性。本發(fā)明另一種電解液注入設(shè)備可以比前一種設(shè)備在較短的時(shí)間內(nèi)以較高的精度在不含電解的電池內(nèi)注入電解液，因而可以改善電池的可靠性。而且，可以改善電池的生產(chǎn)率。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地作出改型并帶來(lái)附加的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明不限于特定的細(xì)節(jié)以及此外所述的代表性的裝置。因而，不脫離如權(quán)利要求限定的總的發(fā)明構(gòu)思可以作出各種改型。
權(quán)利要求
1.一種用于向未電解液的電池中注入電解液的電解液注入設(shè)備，在所述的電池中有一由迭層結(jié)構(gòu)(38)構(gòu)成的電極組(33)，迭層結(jié)構(gòu)(38)借助于在正負(fù)電極(35、36)間插入隔離器(37)制成，電極組以這樣的方式放在殼體(32)內(nèi)，使得所述電極組(33)的層迭平面平行于所述殼體的深度方向，所述注入設(shè)備包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)；一個(gè)被所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)如此支撐著的電解液注入件(10)，使得該電解液注入件(10)被旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力傾斜，所述電解液注入件(10)具有一底部呈錐形的內(nèi)孔，以及在其下端形成的并且與所述內(nèi)孔連通的小直徑的出口；用來(lái)在所述注入件(10)的下方固定所述未含電解液的電池的固定裝置(9)，使得所述注入件(10)的出口插進(jìn)殼體(32)的開口部分，同時(shí)在所述出口的下方開口部分和電極組(33)的上端面之間保持一所需距離；以及電解液供給裝置(24)，用來(lái)對(duì)所述注入件(10)供應(yīng)電解液。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述電極組(33)具有螺旋地纏繞所述迭層結(jié)構(gòu)(38)的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述電極組(33)具有多個(gè)所述迭層結(jié)構(gòu)互相重迭的結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述電解液是堿電解液。
5.如權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于，所述正電極(35)含有氫氧化鎳作為活性物質(zhì)，所述負(fù)電極(36)含有吸氫合金作為活性物質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述注入件(10)的出口的下方開口部分和電極組(33)的上端之間的距離為0.5至1.0mm。
7.一種用于向未含電解液的電池中注入電解液的電解液注入設(shè)備，在所述電池中有一電極組(103)，它由迭層結(jié)構(gòu)(108)構(gòu)成，所述迭層結(jié)構(gòu)(108)借助于在正負(fù)電極(105、106)之間插入隔離器(107)制成，電極組件(103)這樣放在殼體(102)中，使得所述電極組(103)的層迭平面平行于所述殼體(102)的深度方向，所述注入設(shè)備包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái);一個(gè)由所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)這樣支撐著的電解液注入件(60)，使得該注入件(60)被所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力傾斜，所述注入件(60)具有一底部呈錐形的內(nèi)孔，以及在其底部形成的和所述內(nèi)孔連通的小直徑出口;用來(lái)打開/關(guān)閉所述注入件(60)的出口的打開/關(guān)閉裝置(61)。用來(lái)在所述注入件(60)的下方固定不含電解液的電池的固定裝置(59)，使得所述注入件(60)的出口插進(jìn)殼體(102)的開口部分，同時(shí)在所述出口(79)的下方開口部分和所述電極組(103)的上端之間保持一所需距離;用來(lái)抽空所述殼體(102)的抽真空裝置(62);以及用來(lái)向所述注入件(60)供應(yīng)電解液的電解液供應(yīng)裝置(91)。
8.如權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于，所述電極組(103)具有使所述迭層結(jié)構(gòu)(108)被螺旋地纏繞的結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求7所述設(shè)備，其特征在于，所述電極組(103)具有多個(gè)所述迭層結(jié)構(gòu)(108)彼此重迭的結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于，所述電解液是堿電解液。
11.如權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于，所述正電極(105)含有氫氧化鎳作為活性物質(zhì)，所述負(fù)電極(106)含有吸氫合金作為活性物質(zhì)，所述隔離器(107)是具有親水功能基的聚烯烴纖維無(wú)紡織物。
12.如權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于，所述注入件(60)的出口的下方開口部分和所述電極組(103)上端之間的距離為0.5至1.0mm。
13.如權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于，所述打開/關(guān)閉裝置(61)具有一設(shè)置在注入件(60)內(nèi)的錐形銷(85)，并適合于沿注入件(60)的軸向移動(dòng)，以便打開/關(guān)閉所述出口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電解液注入設(shè)備，能精確地向電池內(nèi)注入電解液。本發(fā)明設(shè)置包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)，被旋轉(zhuǎn)臺(tái)支撐著的電解液注入件(10)，注入件被旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力傾斜，還有一底部為錐形的內(nèi)孔和一與內(nèi)孔相通的位于其下端的小直徑出口，一個(gè)用來(lái)在注入件的下方固定著未含電解液的電池的固定機(jī)構(gòu)，注入件的出口插進(jìn)殼體的開口，同時(shí)在出口的下方開口和電極組件的上端間保持一距離，以及一個(gè)用來(lái)向注入件(10)供電解液的電解液供應(yīng)裝置(24)。
文檔編號(hào)H01M2/36GK1103994SQ94115670
公開日1995年6月21日 申請(qǐng)日期1994年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月3日
發(fā)明者笠原茂雄, 末岡圣土, 高山元, 左藤真吾, 北條秀実 申請(qǐng)人:東芝電池株式會(huì)社