JP5928815B2 - 非水電解質二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
製造工程S1は、非水電解質二次電池(以下、単に「電池」と記す)を製造するための工程である。
前記電極体は、一対の電極(正極および負極)がセパレータを介して積層され、それらが捲回されることによって作製される。前記電極体は、前記電解液が含浸されることにより発電要素として機能する。
前記ケースは、前記電極体を収納するための容器であり、アルミニウム合金等から成る。
初期充電工程S10の詳細については後述する。
自己放電検査工程S30は、エージング工程S20を経た電池を、常温の雰囲気にて放置する工程である。
放電容量検査工程S40は、自己放電検査工程S30を経た電池を放電させることによって、当該電池の放電容量を測定する工程である。
電圧調整工程S50は、放電容量検査工程S40を経た電池を、製品として必要とされる電圧に調整する工程である。
電圧調整工程S50を経て、所定の電圧に調整された電池は、製品として出荷されることとなる。
図2に示すように、初期充電工程S10は、第一充電工程S11と、放電工程S12と、第二充電工程S13とを含む。
図3に示すように、第一充電工程S11においては、電池に対して、定電流定電圧充電(CCCV充電)を行う。
ここで、CCCV充電とは、一定の電流値での充電(CC充電)を所定の電圧値に到達するまで行った後、当該電圧値を維持した状態での充電(CV充電)を更に行う方法である(図4参照)。
なお、第一充電工程S11においては、0.2mA/cm2以上かつ2.5mA/cm2以下の電流密度でCCCV充電を行うことが好ましい。これは、負極において電位が局所的に低下することに起因する、デンドライトの生成を抑制するためである。
放電工程S12においては、電池が所定の電圧値に到達するまで、一定の電流値での放電(CC放電)を行う。
なお、放電工程S12においては、0.2mA/cm2以上かつ1.75mA/cm2以下の電流密度でCC放電を行うことが好ましい。これは、短時間で放電工程S12が終了する電圧値に達することによって、次工程(第二充電工程S13)において、CC充電を行う時間が短くなる等の悪影響を抑制するためである。
第二充電工程S13においては、電池が所定の電圧値となるように、CCCV充電を行う。
なお、第二充電工程S13においては、電池の電圧値が最終的に3.6V以上となるようにCCCV充電を行うことが好ましい。これは、電池の正極上の金属異物を溶解させるためである。
詳細には、図4に示すように、まず、CC充電中における電池の充電容量C1(図4におけるC1で示された部分の面積)と、CV充電中における電池の充電容量C2(図4におけるC2で示された部分の面積)とを算出する。
次に、充電容量C1の充電容量C2に対する比(C1/C2)を算出する。
最後に、充電容量C1の充電容量C2に対する比が、所定の閾値よりも小さい場合には、対象の電池を不良品と判定し、当該閾値以上の場合には、対象の電池を良品と判定する。
なお、第二充電工程S13においては、1.4mA/cm2以上の電流密度でCCCV充電を行うことが好ましい。これは、比較的高い電圧で放電工程S12が終了した場合、第二充電工程S13において、早期にCV充電に移行し、充電容量C1と充電容量C2との比の感度が悪化することを抑制するためである。
更に、第二充電工程S13においては、4.2mA/cm2以下の電流密度でCCCV充電を行うことが好ましい。これは、デンドライトの生成を抑制するためである。
なお、電流密度が高い方が充電時の電圧上昇が早く、電池の抵抗値の差が表れやすいため、デンドライトの生成を抑制できる範囲で、可能な限り高い電流密度に設定することが好ましい。
これは、抵抗値に異常がある(抵抗値が所定の閾値よりも高い)電池は、CCCV充電において、CC充電が終了する電圧に早期に到達する、という知見に基づくものである。
つまり、CC充電中における電池の充電容量C1と、CV充電中における電池の充電容量C2との比、および電池の抵抗値は、互いに相関しており、例えば、充電容量C1の充電容量C2に対する比(C1/C2)が所定の閾値よりも小さい場合、抵抗値に異常があるとみなせるのである。
したがって、CC充電中における電池の充電容量C1と、CV充電中における電池の充電容量C2との比を用いることで、電池の抵抗値を直接測定することなく、抵抗値に異常がある電池、つまり不良を有する電池を検出することができるのである。
これに伴い、電池の出荷の直前(例えば、放電容量検査工程S40と電圧調整工程S50との間)に、その抵抗値を測定する必要がなくなり、電池の製造に要する時間およびコストを低減することができる。
なお、充電容量C1と充電容量C2との比の閾値は、CCCV充電の条件に応じて変化する。したがって、適宜、抵抗値に異常がある多数の電池における、充電容量C1と充電容量C2との比、および抵抗値が正常な多数の電池における、充電容量C1と充電容量C2との比等に基づいて設定すればよい。
また、本実施形態においては、初期充電工程S10の第二充電工程S13にて、電池の良否を判定しているが、初期充電工程S10の第一充電工程S11にて、CC充電中における電池の充電容量C1と、CV充電中における電池の充電容量C2との比を算出し、当該算出された比に基づいて、電池の良否を判定することも可能である。つまり、第一充電工程S11および第二充電工程S13は、それぞれ、本発明に係る「定電流定電圧充電を行う工程」に相当する。斯かる場合、1.4mA/cm2以上かつ2.5mA/cm2以下の電流密度でCCCV充電を行うことが好ましい。
まず、複数の電池に対して、SOC(State of Charge)が100%となるように、1.75mA/cm2の電流密度で、CCCV充電を行った(初期充電工程S10の第一充電工程S11に相当)。
次に、前記複数の電池において、SOCが73%となるように、1.75mA/cm2の電流密度で、CC放電を行った(初期充電工程S10の放電工程S12に相当)。
最後に、前記複数の電池に対して、SOCが87%となるように、1.4mA/cm2の電流密度で、CCCV充電を行うと共に、充電容量C1の充電容量C2に対する比(C1/C2)を、電池ごとに算出した(初期充電工程S10の第二充電工程S13に相当)。
CC放電後のCCCV充電を4.2mA/cm2の電流密度で行う以外は、実施例1と同様の作業を行った。
なお、実施例1において、充電容量C1の充電容量C2に対する比の閾値は、100%とした。
また、抵抗値の閾値は、2.5mΩとした。
なお、実施例2において、充電容量C1の充電容量C2に対する比の閾値は、80%とした。
したがって、充電容量C1と充電容量C2との比、および抵抗値は、互いに相関し、充電容量C1と充電容量C2との比を用いることで、抵抗値に異常がある電池、つまり不良を有する電池を検出できることが明らかとなった。
そして、CC放電後のCCCV充電を、1.75mA/cm2の電流密度で行った実施例1においては、充電容量C1の充電容量C2に対する比の閾値を100%に設定することで、抵抗値に異常がある不良の電池を検出することができ、CC放電後のCCCV充電を4.2mA/cm2の電流密度で行った実施例2においては、充電容量C1の充電容量C2に対する比の閾値を80%に設定することで、抵抗値に異常がある不良の電池を検出することができた。
Claims (1)
- 非水電解質二次電池の製造方法であって、
1.4mA/cm2以上かつ4.2mA/cm2以下の電流密度で定電流定電圧充電を行う工程を含み、
前記工程の定電流定電圧充電における、定電流時の前記非水電解質二次電池の充電容量と、定電圧時の前記非水電解質二次電池の充電容量との比に基づいて、前記非水電解質二次電池の良否を判定し、
前記定電流時の前記充電容量の前記定電圧時の前記充電容量に対する比が、所定の閾値以上の場合に前記非水電解質二次電池を良品と判定する、
ことを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
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JP2012185169A JP5928815B2 (ja) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | 非水電解質二次電池の製造方法 |
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