JP2011018482A - 電池の検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査ロットを形成する複数の電池1・1・・・のそれぞれについて、自己放電による電圧降下量ΔVを算出する工程と、検査ロットごとに、各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVの算出結果に基づいて、電池の良否を判定するための良品基準値を設定する工程と、各電池1・1・・・のそれぞれについて、良品基準値と電圧降下量ΔVとの差分が所定の良品閾値dを越えている電池1を不良品と判定する工程と、を備える電池の検査方法であって、各電池1・1・・・を製造ロットによって層別し、同一の製造ロットである各電池1・1・・・によって検査ロットを形成する工程を備える。
【選択図】図8
Description
まず始めに、本発明の適用に係る電池の全体構成について、図1を用いて説明をする。
図1に示す如く、本発明の適用に係る電池の一実施態様である電池1は、蓋2aおよびケース2bからなる筐体2の内部に、捲回体3や電解液4等の電池要素を収容する構成としている。
正極部材5は、シート状の基材に対して正極用の活物質を含む電極合剤(ペースト)を略一定の厚さで塗工して形成される正極用電極シート8を所定の長さで切り出して生成するシート状の部材であり、同じく負極部材6は、シート状の基材に対して負極用の活物質を含む電極合剤(ペースト)を略一定の厚さで塗工して形成される負極用電極シート9を所定の長さで切り出して生成するシート状の部材である。
図2に示す如く、本発明の適用に係る電池の検査方法において、電池1・1・・・に対する充放電は充放電装置12を用いて行われる。また、電池1に対する電圧降下量ΔVの測定は、精密電圧測定装置13を用いて行われる。
尚、本実施態様では、10個の充放電回路12a・12a・・・を備えており、10個の電池1・1・・・を同時に充電可能な態様である充放電装置12を例示して説明をするが、本発明の適用に係る充放電装置の態様を、同時に充電可能な電池の個数によって限定するものではない。
図2に示す如く、本発明の適用に係る電池の検査方法では、各電池1・1・・・をまず充電し、その後放電させる。
ここでは、複数の電池1・1・・・(本実施態様では10個)を、同時に充放電装置12のそれぞれ異なる充放電回路12a・12a・・・に接続し、充放電装置12によって、各電池1・1・・・が、所定の充電深度に到達するまで充電する。尚、各電池1・1・・・の充電深度の到達度合は、制御部12bによってそれぞれ個別に確認することができる。
充放電装置12による各電池1・1・・・に対する充電は、所定の充電深度に到達したときに終了するが、この充電終了時の各電池1・1・・・の端子間電圧をエージング前の端子間電圧V1として規定している。そして、精密電圧測定装置13によって、充電終了時の各電池1・1・・・の端子間電圧V1を測定する。尚、各電池1・1・・・の端子間電圧V1は、データ処理装置14によって、それぞれ個別に確認することができる。
各電池1・1・・・に対するエージング後の端子間電圧V2は、エージング開始時点(即ち、充電完了時点)から起算して1日のエージング期間が経過するごとに、精密電圧測定装置13によって測定される。つまり、各電池1・1・・・に対して、それぞれ複数回の端子間電圧V2の測定を行う。そして、エージング期間が所定の日数(例えば、10日間)を経過するまで、各電池1・1・・・に対する端子間電圧V2の測定を継続する。
図3に示す如く、データ処理装置14による判定では、検査ロットにおける所定のエージング期間経過後の電圧降下量ΔVの中央値(メジアン)を算出し、このメジアンを良品基準値として設定する。そして、各電池1・1・・・の所定のエージング期間経過後の電圧降下量ΔVが、この良品基準値(メジアン)を中心とする良品閾値dで規定される一定幅2dの範囲に包含されるか否かを検出することによって、データ処理装置14による良品・不良品の判定が行われる。
言い換えれば、電圧降下量ΔVのばらつきが小さい各電池1・1・・・によって検査ロットを形成することができれば、良品・不良品の判定精度の向上が可能であると言える。
ここでは、形成条件が3通りに異なる検査ロットにおいて、それぞれ電圧降下量ΔVを測定した実験結果について説明をする。本実験における検査ロットの各形成条件(形成条件1)〜(形成条件3)は以下の通りである。尚、以降の説明において、製造ロットを識別するロット番号を示す記号は、「」で囲んで記載している。
図4に示す如く、ロット番号「a」の正極部材5およびロット番号「b1」の負極部材6からなるロット番号「c1」の捲回体3を備える各電池1・1・・・と、ロット番号「a」の正極部材5およびロット番号「b2」の負極部材6からなるロット番号「c2」の捲回体3を備える各電池1・1・・・と、を混在させて検査ロットを形成する。
図4に示す如く、ロット番号「a1」の正極部材5およびロット番号「b」の負極部材6からなるロット番号「c1」の捲回体3を備える各電池1・1・・・と、ロット番号「a2」の正極部材5およびロット番号「b」の負極部材6からなるロット番号「c2」の捲回体3を備える各電池1・1・・・と、を混在させて検査ロットを形成する。
図4に示す如く、ロット番号「a」の正極部材5およびロット番号「b」の負極部材6からなるロット番号「c」の捲回体3を備え、該捲回体3のシリアル番号が連続している各電池1a・1a・・・と、ロット番号「a」の正極部材5およびロット番号「b」の負極部材6からなるロット番号「c」の捲回体3を備え、前半の各電池1a・1a・・・に対して、捲回体3のシリアル番号が100個分ずれて連続している各電池1b・1b・・・と、を混在させて検査ロットを形成する。
図5に示す如く、(形成条件1)に基づいて形成した検査ロットの測定結果では、自己放電特性(エージング日数と電圧降下量ΔVとの関係)を表すグラフは、二つの異なる傾向を示すデータ群(以後、図5に示すA群・B群と呼ぶ)に分かれている。
このため、(形成条件1)に基づいて形成された検査ロット(即ち、A群およびB群の全てを含む集合)では、電圧降下量ΔVのばらつきが大きくなっている。
図6に示す如く、(形成条件2)に基づいて形成した検査ロットの測定結果では、自己放電特性(エージング日数と電圧降下量ΔVとの関係)の測定結果を表すグラフは、二つの異なる傾向を示すデータ群(以後、図6に示すC群・D群と呼ぶ)に分かれている。
このため、(形成条件2)に基づいて形成された検査ロット(即ち、C群およびD群の全てを含む集合)では、電圧降下量ΔVのばらつきが大きくなっている。
図7に示す如く、(形成条件3)に基づいて形成した検査ロットの測定結果では、各電池1・1・・・が有する各捲回体3・3・・・の製造ロットは全て同一(ロット番号は全て「c」)であるが、自己放電特性(エージング日数と電圧降下量ΔVとの関係)の測定結果を表すグラフは、二つの異なる傾向を示すデータ群(以後、図7に示すE群・F群と呼ぶ)に分かれている。
このため、(形成条件3)に基づいて形成された検査ロット(即ち、E群およびF群の全てを含む集合)では、電圧降下量ΔVのばらつきが大きくなっている。
尚、本実施態様では、図9に示すように、3種類の製造ロット(ロット番号「a1」・「a2」・「a3」)に区別される正極用電極シート8・8・8から切り出した各正極部材5・5・・・と、3種類の製造ロット(ロット番号「b1」・「b2」・「b3」)に区別される負極用電極シート9・9・9から切り出した各負極部材6・6・・・とを組み合わせて生成された各捲回体3・3・・・を備える各電池1・1・・・について、良否判定を行う場合を例示する。
図8に示す如く、本発明に係る電池の検査方法の第一の実施態様では、まず、検査対象となる全ての電池1・1・・・について、電圧降下量ΔVの測定を行う(STEP−1)。
この電圧降下量ΔVの測定は、精密電圧測定装置13によって、充放電装置12に接続可能な充電単位(充電ロット)ごとに行われるが(図2参照)、この充電ロットは、検査ロットを形成する各電池1・1・・・を層別する際に必ずしも考慮する必要がない。尚、検査ロットを形成する各電池1・1・・・を層別する際に、充電ロットを考慮することも可能である。
さらに、記憶部14aには、良品基準値に対する管理幅である良品閾値dを予め設定し記憶しておく。この良品閾値dは、全ての検査ロットに対する共通の値として用いられる。
次に、図8に示す如く、データ処理装置14によって、各電池1・1・・・のシリアル番号に対応する情報に基づいて、各電池1・1・・・の層別を行う(STEP−2)。
本実施態様では、図11(a)に示すように、各正極部材5・5・・・および各負極部材6・6・・・のロット番号の組合せが同一である各捲回体3・3・・・によって層別して、検査ロットを形成する。本実施態様では、各捲回体3・3・・・のロット番号が「c1」〜「c5」の5種類となるため、図12に示すように、各電池1・1・・・を、5種類に層別して、5個の検査ロットを形成することができる。
これにより、検査ロットにおける各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVのばらつきを確実に抑えることができる。
そして、検査ロットを形成する各電池1・1・・・のうち、ばらつきσの算出結果が、所定の閾値を越えているものについては、検査ロットから除外するようにしている。これにより、最終的な検査ロットを確定する。
これにより、より精度の良い良品基準値を設定することができる。
次に、図8に示す如く、検査ロットが形成されると、さらにデータ処理装置14によって、当該検査ロットに含まれる各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVの測定結果を用いて、良品基準値を設定する(STEP−3)。
具体的には、検査ロットに含まれる各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVのメジアン(中央値)を算出して、このメジアンの値を当該検査ロットの良品基準値として設定する。
そして、図8に示す如く、設定した良品基準値と、予め設定しておいた良品閾値dに基づいて、各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVから、各電池1・1・・・が良品であるか、あるいは、不良品であるかの判定を行う(STEP−4)。
これにより、検査ロットにおける各電池1・1・・・の測定結果のばらつきを抑えることができ、精度の良い良品基準値を設定することができる。また、電池1に対する良品および不良品の判定における誤判定の発生を抑えることができる。
つまり、図11(b)に示す如く、捲回体3を生成する捲回装置として、捲回装置Xと捲回装置Yが存在している場合には、この使用した捲回装置の差異まで考慮して、捲回体3の製造ロットの同一性を判断することができる。
これにより、検査ロットにおける各電池の電圧降下量ΔVのばらつきをより確実に抑えることができる。
これにより、検査ロットにおける各電池の電圧降下量ΔVのばらつきを確実に抑えることができる。
これにより、検査ロットにおける各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVのばらつきを確実に抑えることができる。
尚、本実施態様では、図17に示すように、3種類の製造ロット(ロット番号「a1」・「a2」・「a3」)に区別される正極用電極シート8・8・8から切り出した各正極部材5・5・・・と、3種類の製造ロット(ロット番号「b1」・「b2」・「b3」)に区別される負極用電極シート9・9・9から切り出した各負極部材6・6・・・とを組み合わせて生成された各捲回体3・3・・・を備える各電池1・1・・・について、良否判定を行う場合を例示する。
図16に示す如く、本発明に係る電池の検査方法の第二の実施態様では、まず、検査対象となる全ての電池1・1・・・について、電圧降下量ΔVの測定を行う(STEP−1)。
この電圧降下量ΔVの測定は、第一の実施態様と同様に行われる(図2参照)。
具体的には、図18に示す如く、正極部材5の製造ロット情報および負極部材6の製造ロット情報には、その下位情報としてそれぞれに対する切り出し位置情報をさらに記憶している。
そして、切り出し位置情報を考慮して正極部材5および負極部材6の製造ロットの同一性を判断した上で、捲回体3の同一性を判断している。
図17に示す如く、各電極シート8・9を一定の長さLに分割する。そして、切り出し位置が、長さLに分割された同じ範囲内にある場合には、切り出し位置情報の同一性があるものとして判断している。
次に、図16に示す如く、データ処理装置14によって、各電池1・1・・・のシリアル番号に対応する情報に基づいて、各電池1・1・・・の層別を行う(STEP−2)。本実施態様では、図19に示す如く、各捲回体3・3・・・の製造ロットによって層別して、捲回体3の製造ロットが同一である各電池1・1・・・によって、検査ロットを形成する。そして、本実施態様では、各捲回体3・3・・・のロット番号が「c1」〜「c17」の17種類となるため、各電池1・1・・・を、17種類に層別して、17個の検査ロットを形成している。
これにより、検査ロットにおける各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVのばらつきを確実に抑えることができる。
これにより、検査ロットにおける各電池1・1・・・の測定結果のばらつきを確実に抑えることができる。
そして、検査ロットを形成する各電池1・1・・・のうち、ばらつきσの算出結果が、所定の閾値を越えているものについては、検査ロットから除外するようにしている。これにより、最終的な検査ロットを確定する。
これにより、より精度の良い良品基準値を設定することができる。
次に、図16に示す如く、検査ロットが形成されると、さらにデータ処理装置14によって、当該検査ロットに含まれる各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVの測定結果を用いて、良品基準値を設定する(STEP−3)。
具体的には、検査ロットに含まれる各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVのメジアン(中央値)を検出して、このメジアンの値を当該検査ロットの良品基準値として設定する。
そして、図16に示す如く、設定した良品基準値と、予め設定しておいた良品閾値dに基づいて、各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVから、各電池1・1・・・が良品であるか、あるいは、不良品であるかの判定を行う(STEP−4)。
これにより、検査ロットにおける各電池1・1・・・の測定結果のばらつきを抑えることができ、精度の良い良品基準値を設定することができる。また、電池1に対する良品および不良品の判定における誤判定の発生を抑えることができる。
これにより、検査ロットにおける各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVのばらつきを確実に抑えることができる。
これにより、検査ロットにおける各電池の電圧降下量ΔVのばらつきを確実に抑えることができる。
これにより、検査ロットにおける各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVのばらつきをより確実に抑えることができる。
正極用電極シート8および負極用電極シート9は、シート状の基材に正極用および負極用の活物質を含む電極合剤を塗工して生成するものであるため、シートの長さ方向において、電極合剤の塗工厚みに変動が生じてしまう。
これにより、検査ロットにおける各電池1・1・・・の電圧降下量ΔVのばらつきをより確実に抑えることができる。
3 捲回体
5 正極部材
6 負極部材
8 正極用電極シート
9 負極用電極シート
12 充放電装置
13 精密電圧測定装置
14 データ処理装置
Claims (7)
- 複数の電池によって検査ロットを形成し、該検査ロットを形成する前記複数の電池のそれぞれについて、エージング前とエージング後の端子間電圧を測定して、自己放電による電圧降下量を算出する工程と、
前記検査ロットごとに、前記複数の電池の電圧降下量の算出結果に基づいて、電池が良品であるか否かを判定するための前記電圧降下量に対する基準値となる良品基準値を設定する工程と、
前記複数の電池のそれぞれについて、前記良品基準値と前記電圧降下量との差分を算出し、該差分が所定の閾値を越えている電池を不良品と判定する工程と、
を備える電池の検査方法であって、
前記複数の電池を製造ロットによって層別し、同一の製造ロットである複数の電池によって前記検査ロットを形成する工程を備える、
ことを特徴とする電池の検査方法。 - 前記同一の製造ロットである複数の電池によって前記検査ロットを形成する工程において、
前記同一の製造ロットである複数の電池を、
前記電圧降下量のばらつきによってさらに層別する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電池の検査方法。 - 前記同一の製造ロットである複数の電池によって前記検査ロットを形成する工程において、
前記同一の製造ロットである複数の電池を、
同一の正極用電極シートから切り出した同一の製造ロットである正極部材と、
同一の負極用電極シートから切り出した同一の製造ロットである負極部材と、
を組合せて生成された捲回体を備える電池ごとにさらに層別する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池の検査方法。 - 前記正極部材と、前記負極部材と、を組合せて生成された前記捲回体を備える電池を、
前記同一の正極用電極シートにおいて、その長さ方向に対して所定の長さ以下に区切られた範囲内から切り出した正極部材と、
前記同一の負極用電極シートにおいて、その長さ方向に対して所定の長さ以下で区切られた範囲内から切り出した負極部材と、
を組合せて生成された捲回体を備える電池ごとにさらに層別する、
ことを特徴とする請求項3に記載の電池の検査方法。 - 前記正極部材と、前記負極部材と、を組合せて生成された前記捲回体を備える電池を、
前記捲回体を生成する捲回装置が同一である電池ごとにさらに層別する、
ことを特徴とする請求項3〜請求項4のいずれか一項に記載の電池の検査方法。 - 前記正極用電極シートおよび前記負極用電極シートにおける電極合剤が多条塗工される場合において、
前記同一の製造ロットである複数の電池を、
前記同一の正極用電極シートにおける同一の塗工条から切り出した正極部材と、
前記同一の負極用電極シートにおける同一の塗工条から切り出した負極部材と、
を組合せて生成された捲回体を備える電池ごとにさらに層別する、
ことを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか一項に記載の電池の検査方法。 - 前記正極用電極シートおよび前記負極用電極シートがスリット加工される場合において、
前記同一の製造ロットである複数の電池を、
スリット加工後において同一の正極用電極シートから切り出した正極部材と、
スリット加工後において同一の負極用電極シートから切り出した負極部材と、
を組合せて生成された捲回体を備える電池ごとにさらに層別する、
ことを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか一項に記載の電池の検査方法。
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