JP2020187951A - 電池の検査方法、電池の検査装置および電池 - Google Patents
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Abstract
Description
工程A1は、正極活物質層と負極活物質層とが絶縁層を介して重ねられた電極体と、電極体を収容した外装とを有する検査対象となる電池を用意する工程である。
工程A2は、検査対象となる電池に電流を印加した際に磁気を計測する工程である。
工程A3は、工程A2で計測された磁気に基づいて、検査対象となる電池の電流分布を得る工程である。
工程A4は、工程A3において得られた検査対象となる電池の電流分布と、予め用意された正常な電流分布とを、予め定められた基準位置を合せて比較する工程である。
ここで、第1記憶部に記憶された検査対象となる電池の電流分布と、第2記憶部に記憶された正常な電流分布とは、それぞれ基準位置が定められるように構成されているとよい。処理部は、検査対象となる電池の電流分布と正常な電流分布とを、基準位置を合せて比較するように構成されているとよい。
工程A1は、検査対象となる電池100(図2参照)を用意する工程である。
工程A2は、検査対象となる電池100に電流を印加した際に磁気を計測する工程である。
工程A3は、工程A2で計測された磁気に基づいて、検査対象となる電池100の電流分布を得る工程である。
工程A4は、工程A3において得られた検査対象となる電池100の電流分布と、予め用意された正常な電流分布とを、予め定められた基準位置を合せて比較する工程である。
以下、各工程A1〜A4を説明する。
工程A1は、検査対象となる電池100を用意する工程である。図2は、検査対象となる電池100の一例を示す平面図である。図3は、検査対象となる電池100のIII−III断面図である。この実施形態では、いわゆるラミネート型のリチウムイオン二次電池であり、電解質として固体電解質が用いられた、いわゆる全固体電池が例示されている。III−III断面は、検査対象となる電池100の正極端子101aに沿った断面が示されている。
ここで例示された検査対象となる電池100は、図2および図3に示されているように、電極体120と、外装106とを有している。ここで、電極体120は、正極活物質層102と負極活物質層104とが絶縁層103を介して重ねられている。外装106は、電極体120を収容している。ここで絶縁層103は、正極活物質層102と負極活物質層104と電気的に絶縁するものであるとよく、電気抵抗を有するとよい。絶縁層103は、電子を絶縁するが、電荷担体としてのイオンを絶縁しない層であるとよい。この実施形態では、絶縁層103は、固体電解質層である。また、この実施形態では、検査対象となる電池100は、外装106内の予め定められた位置に、基準位置を定めるための磁性材110が配置されている。
電極体120は、正極集電箔101と、正極活物質層102と、固体電解質層103(絶縁層)と、負極活物質層104と、負極集電箔105とを有している。
正極活物質層102におけるバインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)に代表されるフッ素原子含有樹脂を使用することができる。
正極活物質層102に含まれる導電材としては、例えば、カーボンナノファイバー(例えば、昭和電工株式会社製のVGCF)、アセチレンブラックなどの公知の導電材を挙げることができる。導電材は、正極活物質層102において、正極活物質と正極集電箔101との導電パスを形成する。
外装106は、全固体電池の電極体120となる積層体を収容している。外装106は、いわゆるラミネートフィルムが用いられている。タブリード101a、105aは、図示は省略するがシーラントフィルムなどを介して気密性が確保された状態で外装106を貫通しており、それぞれ外装106の縁から外部に延びている。
この実施形態では、検査対象となる電池100は、外装106内の予め定められた位置に、基準位置を定めるための磁性材110が配置されている。磁性材110は、電極体120の予め定められた位置に取り付けられている。この実施形態では、図2に示されているように、磁性材110は、矩形の積層体からなる電極体120の長辺に沿った縁に取り付けられている。電極体120の正極集電箔101、正極活物質層102、負極活物質層104および負極集電箔105と、磁性材110との間には、電極体120の固体電解質層103が介在している。固体電解質層103は、電極体120の正極集電箔101、正極活物質層102、負極活物質層104および負極集電箔105と、磁性材110とを絶縁している。このように磁性材110は、電極体120の正極集電箔101、正極活物質層102、負極活物質層104および負極集電箔105とは絶縁されているので、電池反応に関与しない。
工程A2は、検査対象となる電池に電流を印加した際に磁気を計測する工程である。図4は、電池の磁気計測装置10の全体構成を示す概略図である。
工程A3は、工程A2で計測された磁気に基づいて、検査対象となる電池の電流分布を得る工程である。
Iy、i=−dBz、i/dx・・・式(2)
また,電流ベクトルの大きさ(|Ii|)は次式から算出する。
|Ii|=√((Ix、i)2+(Iy、i)2)・・・式(3)
ここで、x方向の磁気(Bx)およびy方向の磁気(By)を計測した際、電流アロー図法から得られるi番目の位置の電流ベクトル(Ii)のx成分(Ix、i)およびy成分(Iy、i)は,それぞれ、Bx、iおよびBy、iを用いて次式から導出する。
Iy、i=−Bx、i・・・式(5)
電流ベクトルの大きさ(|Ii|)は式(3)と同様に算出される。
工程A4は、工程A3において得られた検査対象となる電池100の電流分布と、予め用意された正常な電流分布とを、予め定められた基準位置を合せて比較する工程である。
正常な電流分布は、検査対象となる電池100に関し、検査対象となる電池100が正常である場合に得られる電流分布であって、同様に基準位置が定められるように構成されているとよい。正常な電流分布は、例えば、検査対象となる電池100と同じ方法で製造された同型の電池を用意することによって取得される。ここで用意される同型の電池についても、基準位置を定めるための磁性材110が、検査対象となる電池100と同様に配置されているとよい。ここで用意された同型の電池に対して、検査対象となる電池100と同じ測定環境にて、上述のように磁気計測が行なわれる。そして、磁気計測で測定された磁気に基づいて、電流の大きさや向きが算出され、電流分布が可視化される処理が行なわれる。磁気計測の際、温度分布が合せて計測され、異常発熱箇所がないことが確認される。この際、異常発熱箇所がある場合には、短絡が疑われる。その後、電流分布が得られた電池が分解され、短絡の有無が検査され、短絡が認められた電池が除かれる。そして、短絡が認められない電池について得られた電流分布が正常な電流分布とされる。
12 磁気センサ
13 駆動回路
14 アンプフィルタユニット
15 AD変換器
16 制御演算装置
17 表示装置
18 通電回路
100 電池
101 正極集電箔
101a タブリード(正極端子)
102 正極活物質層
103 固体電解質層(絶縁層)
104 負極活物質層
105 負極集電箔
105a タブリード(負極端子)
106 外装
110 磁性材
112,113 切り欠き
120 電極体
Claims (12)
- 正極活物質層と負極活物質層とが絶縁層を介して重ねられた電極体と、前記電極体を収容した外装とを有する検査対象となる電池を用意する工程A1と、
前記検査対象となる電池に電流を印加した際に磁気を計測する工程A2と、
前記工程A2で計測された磁気に基づいて、前記検査対象となる電池の電流分布を得る工程A3と、
前記工程A3において得られた前記検査対象となる電池の電流分布と、予め用意された正常な電流分布とを、予め定められた基準位置を合せて比較する工程A4と
を含む、電池の検査方法。 - 前記検査対象となる電池は、前記外装内の予め定められた位置に、前記基準位置を定めるための磁性材が配置された、請求項1に記載された検査方法。
- 前記磁性材は、前記電極体の予め定められた位置に取り付けられている、請求項2に記載された検査方法。
- 前記磁性材は、Ni,Co,Fe,Nd,Mn,Sm,Y,ZrおよびCrの中から選択される少なくとも1つの材料またはこれらの中から選択される1または複数の材料を含む合金または複合材料である、請求項2または3に記載された検査方法。
- 前記電極体は、予め定められた位置に予め定められた形状の切り欠きを有する、請求項1に記載された検査方法。
- 前記絶縁層は、固体電解質層である、請求項1から5までの何れか一項に記載された検査方法。
- 正極活物質層と負極活物質層とが絶縁層を介して重ねられた電極体と、
前記電極体を収容した外装と
を有し、
前記外装内の予め定められた位置に、電池反応に関与しない磁性材が配置された、電池。 - 前記磁性材は、前記電極体の予め定められた位置に取り付けられている、請求項7に記載された電池。
- 前記磁性材は、Ni,Co,Fe,Nd,Mn,Sm,Y,ZrおよびCrの中から選択される少なくとも1つの材料またはこれらの中から選択される1または複数の材料を含む合金または複合材料である、請求項7または8に記載された電池。
- 正極活物質層と負極活物質層とが絶縁層を介して重ねられた電極体と、
前記電極体を収容した外装と
を有し、
前記電極体は、予め定められた位置に予め定められた形状の切り欠きを有する、電池。 - 前記絶縁層は、固体電解質層である、請求項7から10までの何れか一項に記載された電池。
- 検査対象となる電池の電流分布を記憶する第1記憶部と、
前記検査対象となる電池に関する正常な電流分布を記憶する第2記憶部と、
処理部と
を備え、
前記第1記憶部に記憶された検査対象となる電池の電流分布と、前記第2記憶部に記憶された正常な電流分布とは、それぞれ基準位置が定められるように構成されており、
前記処理部は、前記検査対象となる電池の電流分布と前記正常な電流分布とを、前記基準位置を合せて比較した結果に基づいて、検査対象となる電池の異常を検出するように構成された、
電池の検査装置。
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