JP5445014B2 - リチウムイオン二次電池の評価方法及び評価装置 - Google Patents
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(1)電解液抵抗に第1の抵抗の一端と第1のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1の抵抗の他端に第2の抵抗の一端と第2のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1のインピーダンスが第3の抵抗と第1のコンデンサとの並列回路及び第4の抵抗と第2のコンデンサとの並列回路の直列回路である等価回路モデルを使用するリチウムイオン二次電池の評価方法において、
被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するステップと、
前記周波数特性に基づき、フィッティング処理により、前記リチウムイオン二次電池の等価回路モデルのパラメータを所定の値に決定するステップと、
前記パラメータの内、前記第1の抵抗の値または前記第2の抵抗の値を抽出するステップと、
経時的な測定毎に抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値の変化傾向に基づき、SEI皮膜の正常生成の有無を判定するステップと、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価方法。
前記周波数特性に基づくナイキストプロットの高周波領域の形状を抽出するステップと、
抽出された高周波領域の形状を直線に近似し、直線部の長さを抽出するステップと、
経時的な測定毎に抽出された前記直線部の長さの変化傾向に基づき、SEI皮膜の正常生成の有無を判定するステップと、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価方法。
ことを特徴とする(2)に記載のリチウムイオン二次電池の評価方法。
被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するインピーダンス測定部と、
前記周波数特性に基づき、前記リチウムイオン二次電池の等価回路モデルのパラメータを所定の値に決定するフィッティング処理手段と、
前記パラメータの内、前記第1の抵抗の値または前記第2の抵抗の値を抽出するパラメータ抽出手段と、
経時的な測定毎に抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値の変化傾向に基づき、SEI皮膜の正常生成の有無を判定する判定処理部と、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価装置。
前記周波数特性に基づくナイキストプロットの高周波領域の形状を抽出する、高周波領域抽出手段と、
抽出された高周波領域の形状を直線に近似し、直線部の長さを抽出するパラメータ抽出手段及び直線近似演算手段と、
経時的な測定毎に抽出された前記直線部の長さの変化傾向に基づき、SEI皮膜の正常生成の有無を判定する判定処理部と、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価装置。
ことを特徴とする(9)に記載のリチウムイオン二次電池の評価装置。
被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するステップと、
前記周波数特性に基づき、フィッティング処理により、前記リチウムイオン二次電池の等価回路モデルのパラメータを所定の値に決定するステップと、
前記パラメータの内、前記電解液抵抗の値及び前記第1の抵抗の値または前記第2の抵抗の値を抽出するステップと、
抽出された前記電解液抵抗の値及び抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値と、出荷時の前記電解液抵抗の値及び出荷時の前記第1の抵抗の値または出荷時の前記第2の抵抗の値との比較により、劣化過程を推測するステップと、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価方法。
抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値が出荷時の前記第1の抵抗の値または出荷時の前記第2の抵抗の値に対して変化していない場合と、
抽出された前記電解液抵抗の値が抽出された前記電解液抵抗の値と共に増加している場合とにより、劣化過程を推測する
ことを特徴とする(12)に記載のリチウムイオン二次電池の評価方法。
被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するインピーダンス測定部と、
前記周波数特性に基づき、前記リチウムイオン二次電池の等価回路モデルのパラメータを所定の値に決定するフィッティング処理手段と、
前記パラメータの内、前記電解液抵抗の値及び前記第1の抵抗の値または前記第2の抵抗の値を抽出するパラメータ抽出手段と、
抽出された前記電解液抵抗の値及び抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値と、出荷時の前記電解液抵抗の値及び出荷時の前記第1の抵抗の値または出荷時の前記第2の抵抗の値との比較により、劣化過程を推測する劣化過程推測手段と、
を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価装置。
抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値が出荷時の前記第1の抵抗の値または出荷時の前記第2の抵抗の値に対して変化していない場合と、
抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値が抽出された前記電解液抵抗の値と共に増加している場合により、劣化過程を推測する
ことを特徴とする(14)に記載のリチウムイオン二次電池の評価装置。
(1)非破壊でリチウムイオン二次電池内のSEI皮膜の生成状態を把握することができる。
(2)長時間の充放電サイクル試験を行う前に、SEI皮膜の生成状態を把握することができ、良否判定に要する時間を大幅に短縮することができる。
(3)エージング工程の条件を最適化することができる。
(4)出荷後の劣化過程を高精度で推定することができる。
f(z)=|-Im[Z]calc| = α・Re[Z] + β (式1)
Δ=|-Im[Z]|- f(z) (式2)
20 SEIパラメータ抽出ユニット
21 インピーダンス測定部
22 ナイキストプロット生成部
23 パラメータ推定部
23a 等価回路モデル
23b フィッティング処理手段
23c パラメータ抽出手段
24 統括制御部
30 判定ユニット
31 トレンドデータ保持手段
32 判定処理部
32a トレンド生成手段
32b 閾値判定手段
33 表示・出力手段
Claims (15)
- 電解液抵抗に第1の抵抗の一端と第1のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1の抵抗の他端に第2の抵抗の一端と第2のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1のインピーダンスが第3の抵抗と第1のコンデンサとの並列回路及び第4の抵抗と第2のコンデンサとの並列回路の直列回路である等価回路モデルを使用するリチウムイオン二次電池の評価方法において、
被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するステップと、
前記周波数特性に基づき、フィッティング処理により、前記リチウムイオン二次電池の等価回路モデルのパラメータを所定の値に決定するステップと、
前記パラメータの内、前記第1の抵抗の値または前記第2の抵抗の値を抽出するステップと、
経時的な測定毎に抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値の変化傾向に基づき、SEI皮膜の正常生成の有無を判定するステップと、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価方法。 - 被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するステップと、
前記周波数特性に基づくナイキストプロットの高周波領域の形状を抽出するステップと、
抽出された高周波領域の形状を直線に近似し、直線部の長さを抽出するステップと、
経時的な測定毎に抽出された前記直線部の長さの変化傾向に基づき、SEI皮膜の正常生成の有無を判定するステップと、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価方法。 - 前記直線部の長さが閾値以下になったところでSEI膜が生成されたと判断する
ことを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオン二次電池の評価方法。 - 前記リチウムイオン二次電池の初回充電開始より所定時間もしくは所定充放電サイクル回数以内に、前記パラメータ値が所定の閾値以下に低下した場合に良品と判定する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池の評価方法。 - 前記リチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性の測定は、前記リチウムイオン二次電池の電極内での固相内拡散の影響が出ない下限以上の周波数域において実行される
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池の評価方法。 - 前記パラメータ値の変化傾向監視は、前記リチウムイオン二次電池のエージング工程において実施される
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池の評価方法。 - 前記リチウムイオン二次電池のエージング工程において、エージング時の負荷及び環境条件の少なくともいずれかを変化させ、前記リチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性の測定を実行することにより、負荷及び環境条件を最適化する
ことを特徴とする請求項6に記載のリチウムイオン二次電池の評価方法。 - 電解液抵抗に第1の抵抗の一端と第1のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1の抵抗の他端に第2の抵抗の一端と第2のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1のインピーダンスが第3の抵抗と第1のコンデンサとの並列回路及び第4の抵抗と第2のコンデンサとの並列回路の直列回路である等価回路モデルを使用するリチウムイオン二次電池の評価装置において、
被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するインピーダンス測定部と、
前記周波数特性に基づき、前記リチウムイオン二次電池の等価回路モデルのパラメータを所定の値に決定するフィッティング処理手段と、
前記パラメータの内、前記第1の抵抗の値または前記第2の抵抗の値を抽出するパラメータ抽出手段と、
経時的な測定毎に抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値の変化傾向に基づき、SEI皮膜の正常生成の有無を判定する判定処理部と、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価装置。 - 被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するインピーダンス測定部と、
前記周波数特性に基づくナイキストプロットの高周波領域の形状を抽出する、高周波領域抽出手段と、
抽出された高周波領域の形状を直線に近似し、直線部の長さを抽出するパラメータ抽出手段及び直線近似演算手段と、
経時的な測定毎に抽出された前記直線部の長さの変化傾向に基づき、SEI皮膜の正常生成の有無を判定する判定処理部と、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価装置。 - 前記判定処理部は、前記直線部の長さが閾値以下になったところでSEI膜が生成されたと判断する
ことを特徴とする請求項9に記載のリチウムイオン二次電池の評価装置。 - 前記判定処理部は、前記リチウムイオン二次電池の初回充電開始より所定時間もしくは所定充放電サイクル回数以内に、前記パラメータ値が所定の閾値以下に低下した場合に良品と判定する
ことを特徴とする請求項9または10に記載のリチウムイオン二次電池の評価装置。 - 電解液抵抗に第1の抵抗の一端と第1のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1の抵抗の他端に第2の抵抗の一端と第2のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1のインピーダンスが第3の抵抗と第1のコンデンサとの並列回路及び第4の抵抗と第2のコンデンサとの並列回路の直列回路である等価回路モデルを使用するリチウムイオン二次電池の評価方法において、
被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するステップと、
前記周波数特性に基づき、フィッティング処理により、前記リチウムイオン二次電池の等価回路モデルのパラメータを所定の値に決定するステップと、
前記パラメータの内、前記電解液抵抗の値及び前記第1の抵抗の値または前記第2の抵抗の値を抽出するステップと、
抽出された前記電解液抵抗の値及び抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値と、出荷時の前記電解液抵抗の値及び出荷時の前記第1の抵抗の値または出荷時の前記第2の抵抗の値との比較により、劣化過程を推測するステップと、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価方法。 - 抽出された前記電解液抵抗の値が出荷時の前記電解液抵抗の値より所定値増加している場合に、
抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値が出荷時の前記第1の抵抗の値または出荷時の前記第2の抵抗の値に対して変化していない場合と、
抽出された前記電解液抵抗の値が抽出された前記電解液抵抗の値と共に増加している場合とにより、劣化過程を推測する
ことを特徴とする請求項12に記載のリチウムイオン二次電池の評価方法。 - 電解液抵抗に第1の抵抗の一端と第1のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1の抵抗の他端に第2の抵抗の一端と第2のインピーダンスの一端とが接続され、前記第1のインピーダンスが第3の抵抗と第1のコンデンサとの並列回路及び第4の抵抗と第2のコンデンサとの並列回路の直列回路である等価回路モデルを使用するリチウムイオン二次電池の評価装置において、
被評価対象のリチウムイオン二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定するインピーダンス測定部と、
前記周波数特性に基づき、前記リチウムイオン二次電池の等価回路モデルのパラメータを所定の値に決定するフィッティング処理手段と、
前記パラメータの内、前記電解液抵抗の値及び前記第1の抵抗の値または前記第2の抵抗の値を抽出するパラメータ抽出手段と、
抽出された前記電解液抵抗の値及び抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値と、出荷時の前記電解液抵抗の値及び出荷時の前記第1の抵抗の値または出荷時の前記第2の抵抗の値との比較により、劣化過程を推測する劣化過程推測手段と、
を備える
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の評価装置。 - 前記劣化過程推定手段は、抽出された前記電解液抵抗の値が出荷時の前記電解液抵抗の値より所定値増加している場合に、
抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値が出荷時の前記第1の抵抗の値または出荷時の前記第2の抵抗の値に対して変化していない場合と、
抽出された前記第1の抵抗の値または抽出された前記第2の抵抗の値が抽出された前記電解液抵抗の値と共に増加している場合により、劣化過程を推測する
ことを特徴とする請求項14に記載のリチウムイオン二次電池の評価装置。
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