JP6555212B2 - バッテリパックの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、バッテリパックの製造方法に関する。

特開２０１１−２１６３２８号公報（特許文献１）は、使用済みバッテリパック（組電池）から、セル（単電池）またはバッテリモジュール（単位電池）を回収し、所定の特性検査により、セルまたはバッテリモジュールを選別し、選別されたセルまたはバッテリモジュールにより、バッテリパックを再製造することを開示している。

特開２０１１−２１６３２８号公報

バッテリパックは、たとえば、電気自動車、電動機器、携帯機器等の電源として使用されている。バッテリパックは、２個以上のセルまたはバッテリモジュールが直列または並列に接続されることにより構成される１組のバッテリである。バッテリモジュールは、２個以上のセルが接合されることにより構成されるバッテリであり、バッテリパックの基本単位となる。

バッテリパックは、使用により徐々に性能が低下する。バッテリパックの性能低下は、バッテリパックに含まれるセルまたはバッテリモジュールの性能低下を反映したものである。しかし、１組のバッテリパックに含まれる個々のセルまたはバッテリモジュールの性能低下は、一様ではない。すなわち、使用済みバッテリパックの中では、各セル間または各バッテリモジュール間において、性能低下の進行にばらつきが生じている。そのため、寿命により交換が必要と判定されたバッテリパック中に、十分使用可能なセルまたはバッテリモジュールが含まれていることもある。

以下、「セルまたはバッテリモジュール」は「セル等」と略記される場合がある。
特許文献１は、使用済みバッテリパックから、セル等を回収し、特性検査により、使用可能なセル等を選別し、選別されたセル等により、バッテリパックを再製造することを開示している。こうした態様は、資源の有効活用の観点で望ましい。

特許文献１では、セル等の選別基準に、開路電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ，ＯＣＶ）が使用されている。しかし、単純に回収時の開路電圧が基準とされると、見かけ上性能低下したセル等も不良品として排出される可能性がある。

ここで、「見かけ上性能低下したセル等」とは、回収時の開路電圧がセル等の下限電圧を下回っているが、再生が可能なセル等を示す。セル等がニッケル水素バッテリの場合には、自己放電により、このような見かけ上の性能低下が特に起こり易い。見かけ上性能低下したセル等は、たとえば、フルレンジの充放電を行うことにより、再生させることができる。他方、「真に性能低下したセル等」とは、回収時の開路電圧がセル等の下限電圧を下回っており、再生もできないセル等を示す。真に性能低下したセル等では、たとえば、電極活物質に不可逆的な構造変化等が生じていると考えられる。

検査に長い時間を割くことができれば、見かけ上性能低下したセル等と、真に性能低下したセル等とを判別することも可能である。すなわち、セル等が長期間放置され、放置による開路電圧の降下量（電圧降下量）が測定される。電圧降下量には、見かけ上性能低下したセル等と、真に性能低下したセル等との差が現れやすい。しかしながら、検査時間が長くなる程、バッテリパックの生産効率が低下することはいうまでもない。

そこで本開示は、真に性能低下したセル等を短期間で検出し、効率よくバッテリパックを製造することを目的とする。

以下、本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし、本開示の作用メカニズムは、推定を含んでおり、その正否により本開示の発明の範囲が制限されるべきではない。

〔１〕本開示のバッテリパックの製造方法は、以下の（Ａ）〜（Ｉ）を含む。
（Ａ）使用済みバッテリパックを準備する。
（Ｂ）使用済みバッテリパックを解体することにより、使用済みバッテリパックからセルまたはバッテリモジュールを回収する。セルおよびバッテリモジュールは、ニッケル水素バッテリである。
（Ｃ）回収されたセルまたはバッテリモジュールの充電状態を、０％以上３％未満の第１充電状態範囲内、３％以上２０％以下の第２充電状態範囲内および１００％以上２００％以下の第３充電状態範囲内のいずれかに調整する。
（Ｄ）充電状態が調整されたセルまたはバッテリモジュールの第１開路電圧を測定する。
（Ｅ）第１開路電圧が測定されたセルまたはバッテリモジュールを所定期間放置する。
（Ｆ）放置後にセルまたはバッテリモジュールの第２開路電圧を測定する。
（Ｇ）第１開路電圧から第２開路電圧を差し引くことにより、放置による電圧降下量を算出する。
（Ｈ）電圧降下量が予め設定された基準値以下の場合に、セルまたはバッテリモジュールを良品と判定する。
（Ｉ）良品と判定されたセルまたはバッテリモジュールを含むバッテリパックを製造する。

本開示の製造方法は、ニッケル水素バッテリを対象とする。本開示の製造方法は、電圧降下量（ΔＶ）が測定される充電状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）範囲に特徴を有する。すなわち上記（Ｃ）に示されるように、電圧降下量の測定にあたり、セル等のＳＯＣは、第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内、第２ＳＯＣ範囲（３〜２０％）内および第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内のいずれかに調整される。これらのＳＯＣ範囲内のＳＯＣからの電圧降下量が測定されることにより、真に性能低下したセル等が短期間で検出される。

以下では、見かけ上性能低下したセル等、および性能低下していないセル等が「良品」と総称されることがある。「性能低下していないセル等」とは、使用済みバッテリパックから回収されたセル等のうち、開路電圧が正常であり、許容範囲内の性能を維持しているセル等を示す。また真に性能低下したセル等は「不良品」と称されることがある。

図４は、ニッケル水素バッテリの充電プロファイルである。セル等は、放置により自己放電することが知られている。自己放電とは、セル等のＳＯＣが自然に低下していくことを意味する。セル等のＳＯＣの低下に伴い、セル等の電圧も図４の曲線に沿って降下することになる。

真に性能低下したセル等（不良品）は、良品よりも、放置によるＳＯＣの低下速度（自己放電速度）が速い。しかし従来、電圧降下量の測定は、セル等の使用ＳＯＣ範囲（４０〜８０％程度）で行われている。そのため、自己放電速度の違いにより、たとえば、２つのセル等のＳＯＣの間に１０％程度の差が生じたとしても、２つのセル等の電圧および電圧降下量の間には、僅かな差しか生じない。したがって、良品の電圧降下量と、不良品の電圧降下量との間に、有意差が生じるまでに長期間（たとえば１ヵ月程度）を要することになる。

これに対して、本開示では、第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内、第２ＳＯＣ範囲（３〜２０％）内または第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内のＳＯＣからの電圧降下量が測定される。図４に示されるように、これらのＳＯＣ範囲内では、使用ＳＯＣ範囲（４０〜８０％）内に比べて、曲線の傾きが急峻である。したがって、これらのＳＯＣ範囲内では、僅かな自己放電（ＳＯＣの低下）により、電圧が大幅に低下することになる。これにより、良品の電圧降下量と不良品の電圧降下量との間に、短期間で有意差が現れると考えられる。すなわち、真に性能低下したセル等を短期間で検出することができる。本開示の製造方法では、良品と不良品との間に有意差が生じるまでの期間が、たとえば、７日以下まで短縮されることが期待される。このように短期間で良否判定が行われることにより、効率的にバッテリパックを製造することができる。

さらに、セル等のＳＯＣが第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内および第２ＳＯＣ範囲（３〜２０％）内に調整された場合には、放置期間中に、良品となるセル等において、放電メモリが解消されることが期待される。ここで「放電メモリ」とは、メモリ現象の一種であり、放電中に電圧が通常よりも下がりやすくなる現象である。放電メモリが発生すると、セル等の放電容量が低下することになる。

他方、セル等のＳＯＣが第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内に調整された場合には、放置期間中に、良品となるセル等において、充電メモリが解消されることが期待される。ここで「充電メモリ」とは、メモリ現象の一種であり、充電中の電圧が通常よりも上がりやすくなる現象である。充電メモリが発生すると、セル等の充電容量が低下することになる。

さらに、見かけ上性能低下したセル等では、負極活物質である水素吸蔵合金から、想定量を超える量の水素が抜けてしまっていることもある。そのため、見かけ上の性能低下（電圧低下、容量低下等）が起こっている場合もある。セル等を第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内まで充電する、すなわちセル等を過充電することにより、電解液（アルカリ水溶液）に含まれる水が電気分解され、水素が発生する。発生した水素は、水素吸蔵合金に吸収されることになる。その結果、水素の抜けが生じた負極活物質を再生することができる。

このように本開示の製造方法では、真に性能低下したセル等を検出しつつ、見かけ上性能低下したセル等を再生することもできる。

〔２〕上記（Ｃ）において、セル等のＳＯＣを第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内に調整する場合には、以下の態様により、不良品の検出精度を高めることもできる。
すなわち、回収されたセルまたはバッテリモジュールの充電状態を第３充電状態範囲内に調整する場合に、本開示の製造方法は、好ましくは以下の（ｃ１）および（ｃ２）をさらに含む。
（ｃ１）充電中、セルまたはバッテリモジュールの温度上昇速度を監視する。
（ｃ２）温度上昇速度が予め設定された基準値以下の場合に、セルまたはバッテリモジュールを良品と判定する。

真に性能低下したセル等（不良品）は、高いＳＯＣまで充電されると、発熱しやすい傾向がある。発熱の原因としては、たとえば、電極活物質の劣化に伴う、電極反応抵抗の増加等が考えられる。そこで第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内まで充電する際に、セル等の温度上昇速度を監視することにより、異常な発熱を示すセル等を検出することができる。本開示の製造方法が、温度上昇速度による良否判定をさらに含むことにより、真に性能低下したセル等の検出精度が向上することが期待される。

〔３〕上記（Ｃ）において、セル等のＳＯＣを第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内に調整する場合には、以下の態様であることが好ましい。
すなわち、回収されたセルまたはバッテリモジュールの充電状態を第１充電状態範囲内に調整する場合に、本開示の製造方法は、好ましくは、（Ｉ）良品と判定されたセルまたはバッテリモジュールを含むバッテリパックを製造する前に、（Ｋ）良品と判定されたセルまたはバッテリモジュールを、１００％以上の充電状態まで充電することをさらに含む。

図４に示されるように、第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内では、充電曲線の傾きが特に急峻である。したがって、第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内からの電圧降下量には、良品と不良品との間の差がいっそう顕著に現れる。

ただし第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内では、電圧が低いため、放置期間中に、良品の負極活物質から水素が抜けてしまう可能性もある。前述のように、負極活物質から想定量を超える水素が抜けると、見かけ上の容量低下等が起こり得る。そこで、バッテリパックを製造する前に、良品が一旦過充電される。これにより、電解液の分解により発生した水素が、負極活物質に充填され得る。すなわち、水素の抜けが生じた負極活物質を再生することができる。

上記〔３〕の製造方法においては、最終的な良品が、３％未満のＳＯＣおよび１００％以上のＳＯＣの両方を経験している。したがって、この良品では、放電メモリおよび充電メモリの両方が解消されていることが期待される。

また上記〔３〕の製造方法では、電圧降下量による判定により、不良品（すなわち過充電時に発熱する可能性があるセル等）が取り除かれた後に、良品が過充電される。そのため、過充電する際に、温度上昇速度を監視する必要性が低い。したがって、上記〔３〕の製造方法では、温度監視機能を有しない充放電装置が使用され得る。すなわち上記〔３〕の製造方法では、上記〔２〕の製造方法よりも、生産設備が簡略化されることが期待される。

図１は、第１実施形態に係るバッテリパックの製造方法の概略を示すフローチャートである。 図２は、第２実施形態に係るバッテリパックの製造方法の要部を示すフローチャートである。 図３は、第３実施形態に係るバッテリパックの製造方法の概略を示すフローチャートである。 図４は、ニッケル水素バッテリの充電プロファイルである。 図５は、バッテリパックの一例を示す概略図である。 図６は、バッテリモジュールの一例を示す概略図である。

以下、本開示の実施形態（第１実施形態〜第３実施形態）が説明される。ただし、以下の実施形態は、本開示の発明の範囲を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るバッテリパックの製造方法の概略を示すフローチャートである。第１実施形態の製造方法は、（Ａ）使用済みバッテリパックの準備、（Ｂ）セル等の回収、（Ｃ）ＳＯＣの調整、（Ｄ）第１開路電圧の測定、（Ｅ）放置、（Ｆ）第２開路電圧の測定、（Ｇ）電圧降下量の算出、（Ｈ）判定、（Ｉ）バッテリパックの製造、および（Ｊ）材料リサイクルを含む。
以下、第１実施形態の製造方法が順を追って説明される。

《（Ａ）使用済みバッテリパックの準備》
第１実施形態の製造方法は、（Ａ）使用済みバッテリパックを準備することを含む。
使用済みバッテリパックは、ユーザから入手される。たとえば、ハイブリッド自動車用のバッテリパックは、自動車本体の定期点検時等に回収され得る。

本明細書において「使用済みバッテリパック」とは、実機に搭載された履歴を有するバッテリパックを示す。バッテリパックが、実機に搭載された履歴を有する限り、その使用回数にかかわらず、使用済みとみなすものとする。実機としては、たとえば、電気自動車、ハイブリッド自動車、電動工具、携帯機器、住宅用エネルギーマネジメントシステム（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，ＨＥＭＳ）、工場用蓄電システム、および定置型非常用電源装置等が挙げられる。

《（Ｂ）セル等の回収》
第１実施形態の製造方法は、（Ｂ）使用済みバッテリパックを解体することにより、使用済みバッテリパックからセルまたはバッテリモジュールを回収することを含む。
ここでは、バッテリパックが解体される前に、バッテリパックの外観検査、質量検査等が実施されてもよい。バッテリパックから、セルを回収するか、あるいはバッテリモジュールを回収するかは、たとえば、解体のしやすさ、再製造（再組立て）のしやすさ等により決定される。

図５は、バッテリパックの一例を示す概略図である。バッテリパック１００は、収納箱１０１を備える。収納箱１０１内には、バッテリモジュール１０が複数（２個以上）収納されている。各バッテリモジュール１０は、直列または並列に接続されている。バッテリパック１００に含まれるバッテリモジュール１０の個数は、求められる出力等により決定される。この例では、収納箱１０１内に、バッテリモジュール１０が２８個収納されている。収納箱１０１内には、バッテリモジュール１０の他、制御装置、冷却装置、各種センサ（電流センサ、電圧センサ、温度センサ等）、ワイヤーハーネス等が収納されている。

図６は、バッテリモジュールの一例を示す概略図である。バッテリモジュール１０は、セル１が複数接合されることにより構成される。この例では、バッテリモジュール１０は、セル１が６個接合されることにより構成されている。

セル１の外形は、角形（扁平直方体）である。セル１は、電槽２を備える。電槽２内には、正極板、セパレータ、負極板および電解液が収納されている。正極板は、水酸化ニッケルおよびオキシ水酸化ニッケルの少なくとも一方を含む。水酸化ニッケルは充電によりオキシ水酸化ニッケルになり、オキシ水酸化ニッケルは放電により水酸化ニッケルになる。負極板は、水素吸蔵合金を含む。すなわち、セル１およびバッテリモジュール１０は、ニッケル水素バッテリである。セパレータは、正極板と負極板との間に配置されている。セパレータは、たとえば、ポリプロピレン製の不織布等でよい。電解液は、アルカリ水溶液である。溶質は、たとえば、水酸化カリウム等でよい。

ここで説明されたセル等の構成は、あくまで一例である。たとえば、バッテリモジュールは、円筒形のセルを複数含むものであってもよい。たとえば、バッテリパックは、モジュール化されていないセルを複数含むものであってもよい。

《（Ｃ）ＳＯＣの調整》
第１実施形態の製造方法は、（Ｃ）回収されたセルまたはバッテリモジュールの充電状態を、０％以上３％未満の第１充電状態範囲内、３％以上２０％以下の第２充電状態範囲内および１００％以上２００％以下の第３充電状態範囲内のいずれかに調整することを含む。

本明細書の「充電状態（ＳＯＣ）」は、バッテリ（セルまたはバッテリモジュール）の満充電容量に対する現在の充電容量の比率を示すものとする。セル等の充電状態の調整は、所定の充放電装置で実施され得る。セル等の充放電は、たとえば、室温環境（１０〜３０℃）で実施され得る。

目的のＳＯＣへは、充電により到達してもよいし、放電により到達してもよい。たとえば、ＳＯＣが１１０％に調整される場合、１１０％未満の或るＳＯＣから直接１１０％のＳＯＣに充電されてもよいし、一旦１２０％まで充電されてから、１１０％まで放電されてもよい。充電および放電は、いかなる方式で実施されてもよい。充電および放電は、定電流方式であってもよいし、定電圧方式であってもよいし、定電力方式であってもよいし、あるいは定電流方式と定電圧方式とが組み合わされた方式であってもよい。

市場から回収される使用済みバッテリパックは、種々のＳＯＣで回収される。さらに１組の使用済みバッテリパックに含まれるセル等のＳＯＣが、ばらついていることもある。ＳＯＣ毎にセル等を選別するには、工数がかかる。そこで目的のＳＯＣへの調整に先立ち、セル等が一旦完全放電されることが望ましい。セル等が完全放電されることにより、セル等のＳＯＣが揃えられる。これにより、異なる状態で回収されたセル等を同列に扱うことができるようになる。

「完全放電」は、ＳＯＣが０％に到達するまで放電することを示す。完全放電は、一回の放電により完了されてもよいし、複数回の放電により完了されてもよい。たとえば、３Ｃ程度の大きな電流により下限電圧まで放電した後、所定時間休止する。休止により電圧が復帰した後、１Ｃ以下の小さな電流により下限電圧までさらに放電してもよい。このような段階的な放電により、完全放電に要する時間が短縮される場合もある。ここで「Ｃ」は電流の大きさを表す単位であり、１時間の充電でＳＯＣが０％から１００％になる電流の大きさを示す。

図４の充電プロファイルに示されるように、第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内、第２ＳＯＣ範囲（３〜２０％）内および第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内では、充電曲線が急峻である。そのため、これらのＳＯＣ範囲内のＳＯＣからの電圧降下量（ΔＶ）が測定されることにより、良品と不良品との差が、短期間で顕著に現れる。

セル等のＳＯＣが第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内および第２ＳＯＣ範囲（３〜２０％）内に調整された場合には、後の放置期間中に、良品となるセル等において、放電メモリが解消されることが期待される。またセル等のＳＯＣが第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内に調整された場合には、後の放置期間中に、良品となるセル等において、充電メモリが解消されることが期待される。

《（Ｄ）第１開路電圧の測定》
第１実施形態の製造方法は、（Ｄ）充電状態が調整されたセルまたはバッテリモジュールの第１開路電圧を測定することを含む。

第１開路電圧（Ｖｏ１）の測定は、所定の電圧測定装置により、実施され得る。各充電状態に調整されてから、第１開路電圧の測定までの間には、所定の放置期間があってもよい。充放電の終了直後は、開路電圧が安定しないことも有り得るためである。

《（Ｅ）放置》
第１実施形態の製造方法は、（Ｅ）第１開路電圧が測定されたセルまたはバッテリモジュールを所定期間放置することを含む。

放置は、たとえば、室温環境（１０〜３０℃）で実施され得る。第１実施形態の製造方法では、放置期間の短縮が期待できる。放置期間は、たとえば１〜１４日程度（典型的には２日以上７日以下）である。セル等の仕様により、最適な放置期間（すなわち、電圧降下量の差が現れやすい期間）が変わる場合もある。放置期間は、予備実験を行って決定することが望ましい。

《（Ｆ）第２開路電圧の測定》
第１実施形態の製造方法は、（Ｆ）放置後にセルまたはバッテリモジュールの第２開路電圧を測定することを含む。
第２開路電圧（Ｖｏ２）も、所定の電圧測定装置により測定される。

《（Ｇ）電圧降下量の算出》
第１実施形態の製造方法は、（Ｇ）第１開路電圧から第２開路電圧を差し引くことにより、放置による電圧降下量を算出することを含む。
すなわち、電圧降下量（ΔＶ）は下記式：
ΔＶ＝Ｖｏ１−Ｖｏ２
により算出される。

《（Ｈ）判定》
第１実施形態の製造方法は、（Ｈ）電圧降下量が予め設定された基準値以下の場合に、セルまたはバッテリモジュールを良品と判定することを含む。

電圧降下量（ΔＶ）が突出して大きいセル等は、真に性能低下したセル等（不良品）であると考えられる。ΔＶの基準値の決定には、統計的手法が使用され得る。たとえば、予め真に性能低下したセル等のΔＶが複数測定されることにより、ΔＶの統計量（たとえば、最小値、平均値、最頻値等）が取得される。たとえば、真に性能低下したセル等のΔＶの最小値に、所定の安全係数（１未満の係数）を掛け合せた値が基準値とされてもよい。もちろん、基準値の決定にあたっては、良品であることが確認されているセル等のΔＶの統計量（たとえば、最大値、平均値、最頻値等）も考慮され得る。

ΔＶが基準値を超えるセル等は、不良品と判定される。他方、ΔＶが基準値以下であるセル等は、良品と判定される。判定後、良品のＳＯＣは、（Ｉ）バッテリパックの製造に好適なＳＯＣに調整され得る。（Ｃ）ＳＯＣの調整において、セル等のＳＯＣが第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内または第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内に調整されている場合には、（Ｉ）バッテリパックの製造に先立ち、良品のＳＯＣが、たとえば３〜５０％程度に調整されてもよい。セル等のＳＯＣが第２ＳＯＣ範囲（３〜２０％）内に調整されている場合には、ＳＯＣの再調整が実質的に不要な場合もある。したがって、（Ｃ）ＳＯＣの調整において、第２ＳＯＣ範囲（３〜２０％）内のＳＯＣが選択されることにより、第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内および第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内のＳＯＣが選択される場合に比べて、工数が低減される可能性もある。

《（Ｉ）バッテリパックの製造》
第１実施形態の製造方法は、（Ｉ）良品と判定されたセルまたはバッテリモジュールを含むバッテリパックを製造することを含む。

ここでは、回収されたバッテリパックと同じ型式のバッテリパックが再製造されてもよいし、あるいは回収されたバッテリパックとは別の型式のバッテリパックが製造されてもよい。またバッテリパックは、再利用セル（第１実施形態で良品と判定されたセル等）のみを含むバッテリパックであってもよいし、再利用セル等および未使用セル等の両方を含むバッテリパックであってもよい。

《（Ｊ）材料リサイクル》
第１実施形態の製造方法は、（Ｊ）不良品と判定されたセルまたはバッテリモジュールから、材料を回収することを含む。

不良品と判定されたセル等は、再生が不能であると考えられる。資源の有効活用の観点から、不良品は単に廃棄するのではなく、解体して各種材料を回収することが望ましい。ニッケル水素バッテリからは、たとえば、ニッケル、コバルト等のレアメタルが回収され得る。回収された材料は、新たなセル等の製造、あるいは別の製品の製造に利用される。

なおバッテリモジュールが不良品と判定された場合には、バッテリモジュールから複数のセルを回収し、複数のセルに対して、（Ｃ）ＳＯＣの調整〜（Ｈ）判定を再度実施することにより、良品であるセルを回収することも考えられる。

以上のように、第１実施形態の製造方法では、真に性能低下したセル等が短期間で検出されるため、効率良くバッテリパックが製造され得る。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態が説明される。
第２実施形態の製造方法は、図１の（Ｃ）ＳＯＣの調整が判定を含むことに特徴を有する。その他については、前述された第１実施形態と同様である。そのため、ここでは同じ説明が繰り返されない。

《（Ｃ）ＳＯＣの調整》
図２は、第２実施形態に係るバッテリパックの製造方法の要部を示すフローチャートである。第２実施形態の製造方法では、（Ｃ）ＳＯＣの調整が（ｃ１）充電中の温度上昇速度の監視、および（ｃ２）判定を含む。以下、第２実施形態の製造方法の要部が順を追って説明される。

第２実施形態の製造方法では、回収されたセルまたはバッテリモジュールのＳＯＣが第３ＳＯＣ範囲（１００〜２００％）内に調整される。

《（ｃ１）充電中の温度上昇速度の監視》
第２実施形態の製造方法は、（ｃ１）充電中、セルまたはバッテリモジュールの温度上昇速度を監視することを含む。

ここでの充電は、定電流方式であることが望ましい。電流の大きさが変化することにより、温度上昇速度が変化する可能性もあるためである。セル等の温度は、たとえば、電槽の外面に熱電対を取り付けることにより測定され得る。温度の測定個所は、複数であってもよい。セル等の温度が時間で微分されることにより、温度上昇速度が算出される。

《（ｃ２）判定》
第２実施形態の製造方法は、（ｃ２）温度上昇速度が予め設定された基準値以下の場合に、セルまたはバッテリモジュールを良品と判定することを含む。

通常、充電電流が一定である場合、セル等の温度上昇速度は、ほぼ一定であるか、あるいは緩やかに上昇する。しかし、真に性能低下したセル等では、異常な発熱により、温度上昇速度が急激に上昇する場合がある。そこで温度上昇速度に基準値（上限値）を設けておくことにより、異常な発熱を示すセル等を早期に検出することができる。

温度上昇速度の基準値（上限値）の決定には、統計的な手法が使用され得る。たとえば、予め良品であることが確認されているセル等、および不良品であることが確認されているセル等の温度上昇速度が複数測定されることにより、良品の温度上昇速度の統計量（たとえば、最大値、平均値、最頻値等）、および不良品の温度上昇速度の統計量（たとえば、最小値、平均値、最頻値等）が取得される。たとえば、不良品の温度上昇速度の最小値に、所定の安全係数を掛け合せた値が基準値とされてもよい。ここでも、基準値の決定にあたっては、良品であることが確認されているセル等の温度上昇速度の統計量（たとえば、最大値、平均値、最頻値等）が考慮され得る。

なお第２実施形態の製造方法では、充電中に、セル等の温度上昇速度が基準値を超えた時点で、そのセル等の充電を中止し（すなわち、そのセル等を不良品と判定し）、別のセル等と交換してよい。こうした態様により、充放電装置の処理数（スループット）が向上することが期待される。

良品と判定されたセル等は、図１に示されるように、（Ｄ）第１開路電圧の測定へと流される。不良品と判定されたセル等は（Ｊ）材料リサイクルへと流される。バッテリパックの製造方法が、温度上昇速度による判定を含むことにより、真に性能低下したセル等の検出精度が向上することが期待される。また製造フローの上流において、セル等の一次選別が行われることにより、バッテリパックの生産効率が向上することも期待される。滞留時間が長い作業（（Ｅ）放置）に流される不良品が低減されるためである。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態が説明される。
図３は、第３実施形態に係るバッテリパックの製造方法の概略を示すフローチャートである。第３実施形態の製造方法は、（Ｃ）ＳＯＣの調整において、セル等を第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内に調整すること、ならびに（Ｈ）判定後に、セル等を（Ｋ）過充電することに特徴を有する。その他は、前述された第１実施形態と同様である。そのため、ここでは同じ説明が繰り返されない。

《（Ｃ）ＳＯＣの調整》
第３実施形態の製造方法では、回収されたセルまたはバッテリモジュールの充電状態が第１充電状態範囲内に調整される。

第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内では、ニッケル水素バッテリの充電曲線が特に急峻である。そのため、第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内のＳＯＣからのΔＶが測定されることにより、良品のΔＶと、不良品のΔＶとの差がいっそう顕著になる。これにより、放置期間の短縮および不良品の検出精度の向上が期待される。

《（Ｋ）過充電》
第３実施形態の製造方法は、（Ｉ）良品と判定されたセルまたはバッテリモジュールを含むバッテリパックを製造する前に、（Ｋ）良品と判定されたセルまたはバッテリモジュールを、１００％以上の充電状態まで充電することを含む。

上記のように、第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内のＳＯＣからのΔＶが測定されることにより、不良品の検出精度の向上等が期待される。しかし第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内は、電圧が低いため、良品の負極活物質から水素が抜ける可能性もある。

そこで、第３実施形態では、水素の抜けを補填するために、（Ｈ）判定後であって（Ｉ）バッテリパックの製造前に、セル等が過充電される。これにより、電解液の分解により発生した水素が、負極活物質に充填され得る。ここでの充電における到達ＳＯＣは１００％以上である限り、特に制限されない。ただし、到達ＳＯＣが過度に高いと、水素ガスの発生によりセルの内圧が上昇する可能性もある。到達ＳＯＣは、たとえば、２００％以下であり、好ましくは１５０％以下である。

第３実施形態の製造方法では、（Ｈ）判定により、高いＳＯＣで発熱する可能性があるセル等（不良品）が取り除かれた後に、良品のセル等に対して（Ｋ）過充電が実施される。そのため過充電する際に、セル等の温度上昇速度を監視する必要性が低い。したがって、第３実施形態の製造方法では、温度監視機能を有しない充放電装置が使用され得る。すなわち第３実施形態の製造方法では、第２実施形態の製造方法よりも、生産設備が簡略化されることが期待される。

以下、実験例が説明される。ただし、以下の例は、本開示の発明の範囲を限定するものではない。

＜例１＞
６０％のＳＯＣからの電圧降下量（ΔＶ）により、良品であることが確認されているバッテリモジュールが１０個準備される。以下この１０個のバッテリモジュールは「良品群」と称される。

過酷サイクル試験により意図的に性能低下させたバッテリモジュールが１０個準備される。以下この１０個のバッテリモジュールは「不良品群」と称される。良品群のバッテリモジュールおよび不良品群のバッテリモジュールは、同仕様のニッケル水素バッテリである。

良品群および不良品群のバッテリモジュールのＳＯＣが、第１ＳＯＣ範囲（０〜３％）内である１％に調整される。ＳＯＣの調整後、良品群および不良品群のバッテリモジュールの第１開路電圧が測定される。第１開路電圧の測定後、良品群および不良品群のバッテリモジュールが放置される。１日毎に開路電圧（すなわち第２開路電圧）が測定され、その都度、電圧降下量（ΔＶ）が算出される。

良品群のΔＶの平均値と、不良品群のΔＶの平均値との間に、３００ｍＶの差が現れるまでの期間が測定される。ここでの３００ｍＶの差は有意差と考えてよい。結果は、下記表１に示されている。

＜例２〜４＞
例２〜４では、下記表１に示されるように、放置開始時のＳＯＣが変更されることを除いては、例１と同じ手順により、良品群のΔＶの平均値と、不良品群のΔＶの平均値との間に、３００ｍＶの差が現れるまでの期間が測定される。結果は、下記表１に示されている。

＜結果＞
上記表１に示されるように、例１〜３は、良品群のΔＶの平均値と不良品群のΔＶの平均値との間に有意差が生じるまでの期間が、例４よりも短い。例１〜３が属するＳＯＣ範囲内では、ニッケル水素バッテリの充電曲線が急峻であるためと考えられる。

今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の発明の範囲は、上記された説明ではなくて、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ セル、２ 電槽、１０ バッテリモジュール、１００ バッテリパック、１０１ 収納箱。

Claims (6)

1. 使用済みバッテリパックを準備すること、
   前記使用済みバッテリパックを解体することにより、前記使用済みバッテリパックからセルまたはバッテリモジュールを回収すること、
   前記セルおよび前記バッテリモジュールは、ニッケル水素バッテリであり、
   回収された前記セルまたは前記バッテリモジュールの充電状態を、１００％超２００％以下の充電状態範囲内に調整すること、
   充電状態が調整された前記セルまたは前記バッテリモジュールの第１開路電圧を測定すること、
   前記第１開路電圧が測定された前記セルまたは前記バッテリモジュールを所定期間放置すること、
   放置後に前記セルまたは前記バッテリモジュールの第２開路電圧を測定すること、
   前記第１開路電圧から前記第２開路電圧を差し引くことにより、放置による電圧降下量を算出すること、
   前記電圧降下量が予め設定された基準値以下の場合に、前記セルまたは前記バッテリモジュールを良品と判定すること、および
   良品と判定された前記セルまたは前記バッテリモジュールを含むバッテリパックを製造すること
   を含む、バッテリパックの製造方法。
2. 回収された前記セルまたは前記バッテリモジュールの充電状態を前記充電状態範囲内に調整する場合に、
   充電中、前記セルまたは前記バッテリモジュールの温度上昇速度を監視すること、および
   前記温度上昇速度が予め設定された基準値以下の場合に、前記セルまたは前記バッテリモジュールを良品と判定すること
   をさらに含む、請求項１に記載のバッテリパックの製造方法。
3. 使用済みバッテリパックを準備すること、
   前記使用済みバッテリパックを解体することにより、前記使用済みバッテリパックからセルまたはバッテリモジュールを回収すること、
   前記セルおよび前記バッテリモジュールは、ニッケル水素バッテリであり、
   回収された前記セルまたは前記バッテリモジュールの充電状態を、０％以上３％未満の充電状態範囲内に調整すること、
   充電状態が調整された前記セルまたは前記バッテリモジュールの第１開路電圧を測定すること、
   前記第１開路電圧が測定された前記セルまたは前記バッテリモジュールを所定期間放置すること、
   放置後に前記セルまたは前記バッテリモジュールの第２開路電圧を測定すること、
   前記第１開路電圧から前記第２開路電圧を差し引くことにより、放置による電圧降下量を算出すること、
   前記電圧降下量が予め設定された基準値以下の場合に、前記セルまたは前記バッテリモジュールを良品と判定すること、および
   良品と判定された前記セルまたは前記バッテリモジュールを含むバッテリパックを製造すること
   を含み、
   良品と判定された前記セルまたは前記バッテリモジュールを含む前記バッテリパックを製造する前に、
   良品と判定された前記セルまたは前記バッテリモジュールを、１００％超の充電状態まで充電すること
   をさらに含む、バッテリパックの製造方法。
4. 前記所定期間は２日以上７日以下である、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のバッテリパックの製造方法。
5. 回収された前記セルまたは前記バッテリモジュールの充電状態が、１００％超２００％以下の前記充電状態範囲内に調整される際に、
   電解液に含まれる水が電気分解され、発生した水素が負極活物質に吸収されるように充電が行われる、
   請求項１に記載のバッテリパックの製造方法。
6. 良品と判定された前記セルまたは前記バッテリモジュールが、１００％超の充電状態まで充電される際に、
   電解液に含まれる水が電気分解され、発生した水素が負極活物質に吸収されるように充電が行われる、
   請求項３に記載のバッテリパックの製造方法。

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