JP2014025858A - 二次電池の出荷前検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二次電池1を初期電圧Vsから放電終了電圧Veまで、所定の放電電流Iにて放電する工程と、検査開始電圧V0から検査終了電圧V1までの区間を、区間容量の検査区間として設定し、前記放電工程における電流値Iおよび前記検査区間の放電時間T1から、前記二次電池1の区間容量を算出する工程と、前記放電工程において、二次電池1の電圧が任意の第1の電圧V2に到達した時点から、一定時間T2経過した時点までの電圧変化量ΔVを測定する工程と、算出した前記区間容量を予め設定した閾値と比較することにより二次電池1の全容量の良否を判定するとともに、測定した電圧変化量ΔVを予め設定した閾値と比較することにより二次電池1の出力の良否を判定する、判定工程とを備える、二次電池1の出荷前検査方法。
【選択図】図2
Description
前記出荷前検査工程において、例えば二次電池の容量および出力の検査を行う際には、まず、初期充電を行って二次電池を活性化させる活性化処理や高温エージング処理の後に、二次電池を規定電圧まで放電して容量を測定する。その後、二次電池の温度調整および電圧(SOC)調整を行い、規定電流で任意時間放電してIV抵抗を測定することにより、二次電池の出力を測定していた。
また、特許文献1に記載の検査工程においては、電池容量の検査を行った後に、放置処理や開路電圧の測定を行っているので、容量測定後に二次電池のSOC調整や温度調整を行う必要があり、検査工程に多くの時間を要することとなっていた。
即ち、請求項1記載の如く、二次電池の検査方法であって、初期充電を終えた二次電池を所定の初期電圧Vsから放電終了電圧Veまで、所定の放電電流Iにて放電する工程と、前記初期電圧Vsと放電終了電圧Veとの範囲内にて、所定の検査開始電圧V0から、前記検査開始電圧V0よりも低い検査終了電圧V1までの区間を、区間容量の検査区間として設定し、前記放電工程における電流値I、および前記検査開始電圧V0から検査終了電圧V1となるまでの放電時間T1から、前記二次電池の区間容量を算出する工程と、前記放電工程において、前記二次電池の電圧が前記初期電圧Vsと放電終了電圧Veとの範囲内における任意の第1の電圧V2に到達した時点から、一定時間T2経過した時点までの電圧変化量ΔVを測定する工程と、算出した前記区間容量を予め設定した閾値と比較することにより、前記区間容量と相関を有する前記二次電池の全容量の良否を判定するとともに、測定した前記電圧変化量ΔVを予め設定した閾値と比較することにより、前記電圧変化量ΔVと相関を有する前記二次電池の出力の良否を判定する、判定工程とを備える。
蓋体22の長手方向一端部(図1における左端部)には正極端子4aが設けられ、蓋体22の長手方向他端部(図1における右端部)には負極端子4bが設けられている。
その後、電極体3および電解液をケース本体21内に収容するとともに、ケース本体21の開口部に蓋体22を嵌合して、蓋体22とケース本体21とを溶接により密封することにより、二次電池1を構成する。
二次電池1の容量および出力の検査は、図2に示すフローのように、初期充電を終えた二次電池1を1度だけ放電させることにより行われる。
出荷前検査工程における二次電池1の容量および出力の検査方法について、以下に具体的に説明する。
この場合、二次電池1の放電開始電圧(初期電圧Vs)は、3.65V〜4.1Vに設定することが好ましく、さらには3.95V〜4.1Vに設定することがより好ましい。また、放電電流は、1C〜10Cに設定することが好ましく、さらには2C〜6Cに設定することがより好ましい。また、検査温度は、10℃〜30℃に設定することが好ましい。
なお、図3には二次電池1の放電曲線を示しており、横軸は時間を示し、縦軸は放電時電池電圧を示している。
具体的には、前記放電電流値Iと時間T1とを用いて、区間容量検査開始電圧V0から区間容量検査終了電圧V1までの電圧区間における積算電流量を求めることにより二次電池1の区間容量を算出する。
従って、ステップS02にて算出した区間容量と基準区間容量とをステップS03にて比較した際に、区間容量が基準区間容量以上であれば、当該二次電池1の全容量が必要性能を満たしているとして、検査合格と判定することが可能となる。
従って、ステップS02にて算出した電圧変化量ΔVと基準電圧変化量とをステップS03にて比較した際に、電圧変化量ΔVが基準電圧変化量以下であれば、当該二次電池1の出力が必要性能を満たしているとして、検査合格と判定することが可能となる。
一方、ステップS03における前記比較の結果、少なくとも前記区間容量が基準区間容量よりも少ないか、または前記電圧変化量ΔVが基準電圧変化量よりも多くて、区間容量および電圧変化量ΔVの少なくとも何れか一方が基準値を達成していないと判断した場合には(S04)、当該二次電池1は少なくとも全容量または出力の何れかが必要性能を満たしていないと判断し、不良品(出荷不可)であると判定する(S06)。
これにより、出荷前検査における検査時間を短縮して、検査工程に要するコストを削減することが可能となっている。
具体的には、例えば4.1V(SOC100%)から3.0V(SOC0%)まで放電した際の容量を全容量とする二次電池1において、初期電圧Vs(4.0V)から、放電終了電圧Ve(3.0V)まで2.4Cにて放電を行い、区間容量検査開始電圧V0を4.0Vに固定したうえで区間容量検査終了電圧V1を変動させて区間容量を算出した場合の、区間容量検査開始電圧V0から区間容量検査終了電圧V1までの区間容量と全容量との相関係数を図7に示す。
従って、ステップS02において二次電池1の区間容量を算出する際に、区間容量検査開始電圧V0を4.0Vに設定した場合は、区間容量検査終了電圧V1を3.3V以下に設定することが好ましい。また、区間容量検査終了電圧V1が3.3V以下である場合には、算出した区間容量のばらつき(標準偏差)も小さくなっているので、検査精度を高めることができる。
なお、図8に示すように、例えば、区間容量検査開始電圧V0を4.0V、区間容量検査終了電圧V1を3.24Vとして放電を行って区間容量を算出した場合の、区間容量と全容量との相関係数は、0.97となっている。
即ち、区間容量検査開始電圧V0および区間容量検査終了電圧V1は、良品であることが既知であるモデル二次電池の区間容量と全容量との相関係数が0.9以上となる値に設定される。
これにより、二次電池1の容量検査を高精度に行うことが可能となる。
具体的には、例えば、第1の電圧V2を3.87Vに固定したうえで経過時間T2を変動させた場合の、時刻t2から時刻t3までの電圧変化量ΔVと出力との相関係数を図8に示す。
なお、図10に示すように、例えば、電圧変化量ΔVを算出する際の開始電圧となる電圧V2を3.87Vに設定し、経過時間T2を200秒に設定した場合の、電圧変化量ΔVと出力との相関係数は、0.917となっている。
これにより、二次電池1の出力検査を高精度に行うことが可能となる。
検査実施例として、これらの各サンプルを、20℃の環境下で、4.0Vから3.0Vまで2.4Cにて一度だけ放電させた。
前述の検査実施例とは別に、各サンプルを、4.1V(SOC100%)から3.0V(SOC0%)までCV放電を行って、各サンプルの全容量を測定した。
また、各サンプルについて、区間容量検査開始電圧V0を3.85Vに設定し、区間容量検査終了電圧V1を3.28Vに設定して、前記検査実施例での放電データより、区間容量検査開始電圧V0から区間容量検査終了電圧V1までの区間容量を算出した。
そして、各サンプルについて、測定した全容量と算出した区間容量とを比較し、両者の相関性の確認を行った。
図11によれば、全容量と区間容量との相関係数rは0.962と、0.9以上の高い値を示しており、両者間には高い相関性があることがわかる。
前述の検査実施例とは別に、各サンプルについて、低温の環境下にて出力を測定した。
また、各サンプルについて、出力検査を行う際の第1の電圧V2を3.87Vに設定するとともに、経過時間T2を200秒に設定して、第1の電圧V2に達した時刻t2から、時刻t2から経過時間T2が経過した時刻t3までの電圧変化量ΔVを算出した。
そして、各サンプルについて、測定した出力と、算出した電圧変化量ΔVとを比較し、両者の相関性の確認を行った。
図12によれば、出力と電圧変化量ΔVとの相関係数rは0.917と、0.9以上の高い値を示しており、両者間には高い相関性があることがわかる。
2 電池ケース
3 電極体3
T2 一定時間(経過時間)
Vs 初期電圧
Ve 放電終了電圧
V0 区間容量検査開始電圧
V1 区間容量検査終了電圧
V2 第1の電圧
ΔV 電圧変化量
Claims (2)
- 二次電池の検査方法であって、
初期充電を終えた二次電池を所定の初期電圧Vsから放電終了電圧Veまで、所定の放電電流Iにて放電する工程と、
前記初期電圧Vsと放電終了電圧Veとの範囲内にて、所定の検査開始電圧V0から、前記検査開始電圧V0よりも低い検査終了電圧V1までの区間を、区間容量の検査区間として設定し、前記放電工程における電流値I、および前記検査開始電圧V0から検査終了電圧V1となるまでの放電時間T1から、前記二次電池の区間容量を算出する工程と、
前記放電工程において、前記二次電池の電圧が前記初期電圧Vsと放電終了電圧Veとの範囲内における任意の第1の電圧V2に到達した時点から、一定時間T2経過した時点までの電圧変化量ΔVを測定する工程と、
算出した前記区間容量を予め設定した閾値と比較することにより、前記区間容量と相関を有する前記二次電池の全容量の良否を判定するとともに、測定した前記電圧変化量ΔVを予め設定した閾値と比較することにより、前記電圧変化量ΔVと相関を有する前記二次電池の出力の良否を判定する、判定工程とを備える、
ことを特徴とする二次電池の出荷前検査方法。 - 前記電圧変化量ΔVを測定する工程における前記第1の電圧V2および一定時間T2を、
良品であることが既知であるモデル二次電池の出力と前記電圧変化量との相関係数が0.9以上となる値に設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の出荷前検査方法。
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