JP2006331976A - 二次電池の製造・管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 二次電池の製造工程上の情報あるいは電池使用上の情報を二次電池個々に記録して電池及び電池パックの製造管理などに生かす二次電池の製造・管理方法を提供する。
【解決手段】 二次電池１にＩＣタグ２を装着し、二次電池１の製造管理に必要な情報、あるいは二次電池１を用いた電池パックの製造に必要な情報などをＩＣタグ２に記録する。ＩＣタグ２に記録した情報は書き換え可能とすることにより、二次電池１が製造出荷された後は、電池使用上の情報を記録するようにすると、不良発生の原因追及、二次電池１の改良等に生かすことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、二次電池の製造及び／又は使用上における所要情報を二次電池に装着したＩＣタグに記録し、複数の二次電池を組み合わせて構成される電池パックや組電池の製造の便に供すると共に、二次電池が使用された履歴情報から問題点の分析等に供することを可能にする二次電池の製造・管理方法に関するものである。

電池は同一種類のものであっても製造装置の状態や使用材料の変化、温度や湿度などの環境変化等の要因によって製造された電池特性にばらつきが生じる。特に二次電池では製造工程中に充放電が伴うため、充放電工程の状態によって電池特性のばらつきも大きくなる。電池特性のばらつきは、複数の二次電池を用いて電池パックのような電池電源装置を構成する場合に特に顕著に現れる。即ち、組み合わせた複数の二次電池の特性にばらつきがあると、性能の低い二次電池の充電量に規制され、複数の二次電池による電池容量の利用率が低下する。従って、電池パックのように複数の二次電池を組み合わせて使用する場合には、電池特性が揃ったものを揃える必要がある。

二次電池の製造工程においては、組立工程が終了した後、充放電工程において満充電した後に放電終止電圧に達するまで放電させ、このときの放電持続時間によって電池容量が算出される。電池容量が所定値であるものを合格品として所定充電量に部分充電して製造出荷される。しかし、部分充電時の充電量のばらつきや充電時の環境温度の変化によって二次電池の電池特性にばらつきが生じる。このような電池特性にばらつきがある二次電池を複数個組み合わせて電池パックを構成すると、前述したように均質な性能を有する電池パックを得ることができない。

そこで、製造出荷された二次電池を個別に評価し、電池特性が近似のものを選別して複数の二次電池を使用する電池パック等の製造に供する測定装置が知られている（特許文献１参照）。この従来技術では、部分充電された複数の二次電池の開路電圧を測定し、開路電圧の電圧差が所定範囲内にあるものを部分充電量がほぼ等しいとして選別し、その二次電池を用いて電池パックを構成するとしている。
特開２００１−０１５１７８号公報

しかしながら、上記従来技術は二次電池の開路電圧から部分充電量を推定しているので、部分充電量以外の要因によって開路電圧が変化している場合には、それを知り得ないため、電池パックを構成する複数の二次電池の特性が揃わない場合が生じる恐れがある。電池パックの製造は必ずしも電池製造者が行うものでなく、製造出荷された二次電池の供給を受ける電池パックの製造者においては、多数の二次電池について試験装置によって電池特性を検査し、電池特性が揃った二次電池に選別分類する手間を要することになる。

また、電池の性能はその使用条件に大きく依存するため、電池の開発や電池の新たな領域への適用においては、電池の使用履歴を分析して問題点を抽出することが重要となるが、回収された二次電池からその使用履歴を詳細に知ることはできない。

本発明が目的とするところは、二次電池の製造及び／又は使用上の情報を二次電池個々に記録し、記録情報から二次電池の選別及び使用履歴解析などに供する電池の製造・管理方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本願第１発明に係る二次電池の製造・管理方法は、二次電池に装着したＩＣタグに電池製造工程における所要の情報を書き込み、電池検査工程においてＩＣタグから情報を読み出し、読み出した情報に基づいて製造管理することを特徴とする。二次電池個々に製造工程における情報が記録されていると、検査工程において不合格品が多発したような場合に、製造上の原因追及などを容易に実施することができる。

上記ＩＣタグに記録する情報は、極板群構成機番号、極板群構成日、電解液注液日、製造ライン番号、封口日、初期充放電日、エージング日とその期間、出荷充電日から選択された情報とすることにより、読み出した情報から製造上の問題点の追及など製造管理を的確に実施することができる。

また、本願第２発明に係る二次電池の製造・管理方法は、二次電池に装着したＩＣタグに電池製造工程における所要の情報を書き込み、製造出荷された二次電池について任意拠点においてＩＣタグから情報を読み出し、読み出した情報に基づいて評価もしくは分類することを特徴とする。二次電池個々に製造工程における情報が記録されていると、製造出荷された二次電池を用いて電池パックなどを製造する際に、二次電池個々に記録されている情報から二次電池を最適に評価し、複数の二次電池を電池特性が近似のものに組み合わせる作業などを容易に実施することができる。

上記ＩＣタグに記録する情報は、電池容量及び／又は出荷充電量及び／又は出荷時開路電池電圧及び／又は製造年月日から選択された情報とすることにより、製造出荷された二次電池を複数本組み合わせて電池パックなどに構成する場合に、電池特性が近似の二次電池を選択分類する作業が容易に実施できる。

また、本願第３発明に係る二次電池の製造・管理方法は、二次電池に装着したＩＣタグに、電池製造工程における所要の情報と、電池使用上における所要の情報とを書き込み、必要に応じてＩＣタグから情報を読み出し、読み出した情報に基づいて二次電池の製造上又は使用上の問題点を解析することを特徴とする。二次電池個々に製造工程における情報が記録されていると、検査工程において不合格品が多発したような場合に、製造上の原因追及などを容易に実施することができ、製造出荷された二次電池を用いて電池パックなどを製造する際に、二次電池個々に記録されている情報から二次電池を最適に評価し、複数の二次電池を電池特性が近似のものに組み合わせる作業などを容易に実施することができる。更に、電池使用上の情報を記録することにより、故障発生時の原因解析などに有効であり、二次電池の改良や新規開発などに生かすことができる。

上記構成において、ＩＣタグに記録容量が少ない場合には、ＩＣタグに記録された電池製造工程における所要情報を任意の拠点において電池使用上における所要情報に書き換えることにより、広範囲な情報記録が可能となる。

また、上記各発明におけるＩＣタグへの書き込み情報は、書き換え不可能として構成することにより、記録情報が書き換えられることによる混乱を防止することができる。逆に、ＩＣタグへの書き込み情報は、条件付きで書き換え可能として構成することにより、記録容量が少ないＩＣタグに必要な情報のみを記録することができる。書き換えは暗号キーなどにより書き換えを許可する条件付きとして無為な書き換えを防止する。

本発明によれば、二次電池個々に製造上及び／又は使用上の所要情報を記録して管理することができるので、二次電池の製造管理や製造出荷された二次電池を用いて電池パックなどの二次製品を製造する場合にも記録情報を有効に利用することができる。また、二次電池が使用されたときの所要情報が記録されていることにより、故障などの発生時の原因解析や二次電池の改良、あるいは新規電池の開発などに生かすことができる。

図１は、二次電池の製造工程の概略を示すものである。製造工程は二次電池の種類や構造によって部分的に異なるが、ここでは円筒形リチウムイオン二次電池の例を示している。

極板群形成工程Ａにおいて、極板群構成機により所定長さに形成された正極板と負極板とをセパレータを介して所定直径になるように巻回して極板群が形成される。組立工程Ｂにおいて、極板群は電池缶内に収容され、正極板及び負極板からそれぞれ引き出された正極リード及び負極リードを封口板及び電池缶に接続した後、電池缶内に電解液が注入され、真空引きを加えた含浸により極板群に電解液を充分に含浸させ、電池缶内に所定量の電解液が満たされる。この後、封口板によって電池缶の開口部が封口され、二次電池として構造的な構成が整えられる。

構造的に完成された二次電池に対し、充放電工程Ｃにおいて初期充電として満充電となるまで充電がなされる。充電が完了した二次電池については、放電終止電圧に達するまで放電がなされ、放電持続時間から電池容量が算出される。検査工程Ｄにおいて、電池容量及び充電後の電池電圧、内部抵抗、絶縁抵抗などについて検査され、それらが所定範囲内にあるものを合格品とし、出荷充電として所定充電量まで充電して製造出荷される。

上記のような製造工程を経て製造出荷される二次電池は、原材料のロット、極板群構成機、工程ライン、電解液注液、充放電などの状態や環境温度、湿度等の条件によって電池特性にばらつきが生じる。二次電池を単独で用いる場合には、電池特性のばらつきは一定の範囲内にあるので所要の電池性能が得られる。しかし、複数の二次電池を用いて１つの電池パックを構成するような場合には、１つの電池パックを構成する二次電池の特性が揃っている必要があり、多数の二次電池１の中から特性の揃ったものを選別する作業が不可欠となる。

本実施形態における電池の製造方法においては、二次電池個々に電池特性を知ることができる情報を記録することを可能にする。二次電池１個々の情報を記録するために、図２に示すように、構造的に完成された二次電池１にＩＣタグ２を装着する。このＩＣタグ２に製造工程中の所要情報、例えば、極板群構成機番号、電解液注液日、電池容量などを記録する。ＩＣタグ２に電池容量や電池電圧などの電気的情報が記録されていれば、リーダによって個々の二次電池１から情報を読み出すことにより、電池特性が揃ったものに選別分類することが容易であり、選別された複数の二次電池を用いて電池パックを構成することにより、所要の性能を有する電池パックを製造することができる。

また、ＩＣタグ２に極板群構成機番号、製造ライン番号、電解液注液日、封口日、充放電日などの情報を記録しておくと、完成した二次電池１の検査において、電池特性のばらつき範囲が大きくなったり、不良品の発生件数が多くなったような場合に、不合格品となった二次電池１のＩＣタグ２から情報を読み出すことにより、不合格品が増加した原因を追究することが可能となる。例えば、不合格品のＩＣタグ２の情報から特定の極板群構成機によって構成された極板群を用いた二次電池１に不合格品の発生が多ければ、その極板群構成機に問題があると考えられるので、極板群構成機番号から該当する極板群構成機を調整、修理する作業を実施することができ、不合格品が多発する以前に対応処置を実行することが可能となる。

二次電池１に装着したＩＣタグに記録した電池製造に関する情報は、二次電池１が電池単体あるいは電池パック、組電池などの形態として市場に出たときには不要となるが、モバイルコンピュータにおけるスマートバッテリーシステムのように、電池パック側に電池情報を記録してそれを利用するシステムにおいては、ＩＣタグ２から情報を読み出すことによりシステムに必要な情報を容易に取得することができる。例えば、スマートバッテリーシステムに適用する電池パックには、電池及び電池パックの製造者、製造年月日、製造番号、電池容量、電池電圧等の情報が記録されるが、これらの情報がＩＣタグ２に記録されていれば、情報を読み出して電池パックが備えるマイコンあるいはメモリに転送することができる。

ＩＣタグ２が備えるメモリ装置は書き換え可能なフラッシュメモリとすることにより、二次電池１が市場に出た後は、電池製造に関する記録情報は電池使用上の情報に書き換えることができる。例えば、電池パックにＩＣタグ２に対する非接触データ書き込み装置（ライター）を設けることにより、二次電池１の最大放電電流、最大充電電圧及び電流、充放電回数、温度環境などのデータを書き込み、書き換えすることができる。

二次電池１個々に記録された電池使用上の情報は、二次電池１又はそれを用いた電池パックに問題が生じたときに、原因を解析するのに重要な情報となる。また、二次電池１又はそれを用いた電池パックが修理、交換あるいは使用済みとなって回収されてきたとき、ＩＣタグ２に記録された電池使用上の情報を解析することにより、故障原因の追究や二次電池１の改良などに生かすことができる。

電池の開発や電池の新たな領域への適用においては、電池の使用履歴を分析して問題点を抽出することが重要となるが、回収された二次電池１からその使用履歴を解析することにより、ユーザや適用機器の使用及び動作の動向や電池の改良点などを得ることができる。

以上の説明の通り本発明によれば、二次電池個々に製造上及び／又は使用上の所要情報を記録して管理することができるので、二次電池の製造管理や製造出荷された二次電池を用いて電池パックなどの二次製品を製造する場合にも記録情報を有効に利用することができ、品質が一定した二次電池あるいは電池パックの製造に効果的である。また、二次電池が使用されたときの所要情報が記録されていることにより、故障などの発生時の原因解析や二次電池の改良、あるいは新規電池の開発などに生かすことができる。

二次電池の製造工程の概略を示すブロック図。 二次電池に対するＩＣタグの装着例を示す斜視図。

符号の説明

１ 二次電池
２ ＩＣタグ

Claims (9)

1. 二次電池に装着したＩＣタグに電池製造工程における所要の情報を書き込み、電池検査工程においてＩＣタグから情報を読み出し、読み出した情報に基づいて製造管理することを特徴とする二次電池の製造・管理方法。
2. ＩＣタグに記録する情報は、極板群構成機番号、極板群構成日、電解液注液日、製造ライン番号、封口日、初期充放電日、エージング日とその期間、出荷充電日から選択された情報である請求項１に記載の二次電池の製造・管理方法。
3. 二次電池に装着したＩＣタグに電池製造工程における所要の情報を書き込み、製造出荷された二次電池について任意拠点においてＩＣタグから情報を読み出し、読み出した情報に基づいて評価もしくは分類することを特徴とする二次電池の製造・管理方法。
4. ＩＣタグに記録する情報は、電池容量、出荷充電量、出荷時開路電池電圧、製造年月日から選択された情報である請求項１に記載の二次電池の製造・管理方法。
5. ＩＣタグに記録された電池特性情報から特性が近似の二次電池に選択分類する請求項３又は４に記載の二次電池の製造・管理方法。
6. 二次電池に装着したＩＣタグに、電池製造工程における所要の情報と、電池使用上における所要の情報とを書き込み、必要に応じてＩＣタグから情報を読み出し、読み出した情報に基づいて二次電池の製造上又は使用上の問題点を解析することを特徴とする二次電池の製造・管理方法。
7. ＩＣタグに記録された電池製造工程における所要情報を任意の拠点において電池使用上における所要情報に書き換える請求項４に記載の二次電池の製造・管理方法。
8. ＩＣタグへの書き込み情報は、書き換え不可能とした請求項１〜６いずれか一項に記載の二次電池の製造・管理方法。
9. ＩＣタグへの書き込み情報は、条件付きで書き換え可能とした請求項１〜６いずれか一項に記載の二次電池の製造・管理方法。
   
   
   

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