CN107112578B - 电极层叠体中的电极板的位置偏移检测方法以及其装置 - Google Patents
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Abstract
朝向在绝缘体的隔离物9交替地层叠有正电极板1以及负电极板2的电极层叠体I的一个端面侧的规定的区域照射X射线来拍摄X射线图像，并且，调整其强度以使所述铝箔不映到所述X射线图像中，所述电极层叠体I的一个端面侧的规定的区域包含从电极层叠体I的隔离物9的宽度方向的一个端面突出的正极活性物质5的未涂敷部分即铝箔的正极侧连接部7，对所述X射线图像中的作为与正极侧连接部7的边界的正极活性物质5的涂敷端的位置和一个端面侧的负电极板2的端面的位置进行特别指定，基于所述涂敷端的位置和负电极板2的端面的位置来对正电极板1与负电极板2的位置偏移进行检测。
Description
技术领域
本发明涉及电极层叠体中的电极板的位置偏移检测方法以及其装置，特别是在叠层（stack）型的锂离子电池的制造工序中应用是有用的。
背景技术
作为锂离子二次电池的一种，存在经由绝缘体的隔离物（separator）交替地层叠有正电极板和负电极板的叠层构造的电极层叠体。
图4是示出叠层构造的锂离子二次电池的正电极板的图，（a）是其平面图，（b）是其侧面图，图5是示出负电极板的图，（a）是其平面图，（b）是其侧面图。如图4所记载那样，关于正电极板1，在正电极片材3的两个表面上分别涂敷正极活性物质5而形成，在其端部（在图4中为左端部）形成用于与正极连接端子（未图示）连接的正极侧连接部7。正极侧连接部7成为未涂敷正极活性物质5的接头（tab）。正电极片材3具有导电性，只要能够在表面上涂敷正极活性物质5，则并不被特别限定，但是，通用铝箔。
另一方面，如图5所示，关于负电极板2，在负电极片材4的两个表面上分别涂敷负极活性物质6而形成，在其端部（在图5中为右端部）形成用于与负极连接端子（未图示）连接的负极侧连接部8。负极侧连接部8成为未涂敷负极活性物质6的接头。负电极片材4具有导电性，只要能够在表面上涂敷负极活性物质6，则并不被特别限定，但是，通用铜箔。
这样的正、负电极板1、2以如图6所示那样例如夹着曲折（zigzag）折叠后的绝缘体的隔离物9相向的方式插入到隔离物9的各谷沟（valley groove）9A中，之后从上下方向按压来成型为图7所示的叠层状的电极层叠体I。
在这样的电极层叠体I中，从隔离物9的宽度方向的一个端部突出的多个正极侧连接部7和从隔离物9的另一个端部突出的多个负极侧连接部8在下一工序中与未图示的正极连接端子和负极连接端子连接。
可是，电极层叠体I中的正电极板1与负电极板2间的层叠状态下的偏移成为产生例如在电极间的短路等各种问题的原因。因此，需要以各正电极板1与负电极板2之间的偏移量坐落于规定值内的方式管理品质。
鉴于此方面，以往进行利用X射线使用非破坏检查来对电极层叠体I中的电极板（正电极板1和负电极板2）的位置偏移进行检测的位置偏移检测。
图8是概念性地示出现有技术的利用了X射线的位置偏移检测的方式的图，（a）是平面上观察的示意图，（b）是从端面侧观察的示意图。如两个图所示那样，基于通过在隔离物9的一个端面侧的规定的A区域（包含正极侧连接部7与正极活性物质5的边界部分的区域）向电极层叠体I的宽度方向（图中的Y轴方向）照射X射线而获得的X射线图像来对负电极板2的正极侧的端部的位置（负极侧连接部8的相反侧处的负极电极端位置（负极活性物质6的涂敷端））进行检测。同时，基于通过在隔离物9的另一个端面侧的规定的B区域（包含负极侧连接部8与负极活性物质6的边界部分的区域）同样向电极层叠体I的宽度方向（图中的Y轴方向）照射X射线而获得的X射线图像来对正电极板1的负极侧的端部的位置（正极侧连接部7的相反侧处的正极电极端位置（正极活性物质5的涂敷端））进行检测。根据像这样求取的负电极板2的正极侧连接部7侧的端部的位置、正电极板1的负极侧连接部8侧的端部的位置、正极侧连接部7的端部的位置、负极侧连接部8的端部的位置等信息通过运算来求取所层叠的正电极板1间的距离、所层叠的负电极板2间的距离、所层叠的正电极板1与负电极板2的距离，并与作为设计值提供的基准值比较来对正电极板1与负电极板2的位置偏移进行检测。
再有，作为公开利用X射线来对电极板的位置进行检测的方面的公知文献，存在专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-039014号公报。
发明内容
发明要解决的课题
可是，在如上述的现有技术的检查方法中，需要在正、负电极板1、2的两个端部进行2次同样的检查，当然，具有检查的节拍时间（tact time）变长这样的问题。因此，尝试了通过针对正、负电极板1、2的任一个的端部的利用X射线的检查来获得需要的位置的信息。具体地，通过对A区域（正极侧连接部7侧）进行X射线照射来对作为正极侧的接头的正极侧连接部7的顶端与负电极板2中的和负极侧的接头相反侧的端部的距离进行检测，或者，对B区域（负极侧连接部8侧）进行X射线照射来对作为负极侧的接头的负极侧连接部8的顶端与正电极板1中的和正极侧的接头相反侧的端部的距离进行检测，调查了位置偏移的检测的可否。其结果是，正极侧连接部7为铝箔，负极侧连接部8为铜箔，因此，都缺乏刚性而顶端部下垂。其结果是，判明了期望的精度下的距离检测是困难的。此外，即使对一个电极板中的活性物质层和接头部的边界位置与另一个电极板中的和接头相反侧的端部的距离进行检测，也难以检测出X射线图像中的接头部与活性物质层的分界线。但是，在反复试验中，获得如下这样的新的见解：在使检查用的X射线的强度增大的情况下，能够从规定的A区域的整体的X射线图像除去（不会作为X射线图像残留）由铝箔形成的正极侧连接部7的X射线图像。
因此，想到了通过使X射线的强度增加来消除由铝箔形成的正极侧连接部7的X射线图像来仅使用规定的A区域的X射线图像来检测位置偏移。
本发明的目的在于基于上述见解来提供能够通过仅使用电极板的一个端部的X射线图像信息适当且高精度地检测电极板的位置偏移来缩短该检查的节拍时间的电极层叠体中的电极板的位置偏移检测方法以及其装置。
用于解决课题的方案
达成上述目的的本发明的第一方式在于，一种电极层叠体中的电极板的位置偏移检测方法，其特征在于，朝向经由绝缘体的隔离物交替地层叠有在由铝箔形成的正电极片材的两个表面上分别涂敷正极活性物质而形成的正电极板、以及在由其他的金属箔形成的负电极片材的两个表面上分别涂敷负极活性物质而形成的负电极板的电极层叠体的一个端面侧的规定的区域照射X射线来拍摄X射线图像，并且，调整所述X射线的强度以使所述铝箔不映到所述X射线图像中，所述电极层叠体的一个端面侧的规定的区域包含从所述电极层叠体的所述隔离物的宽度方向的一个端面突出的所述正极活性物质的未涂敷部分即所述铝箔的正极侧连接部，对所述X射线图像中的作为与所述正极侧连接部的边界的正极活性物质的涂敷端的位置和所述一个端面侧的负电极板的端面的位置进行特别指定，基于所述涂敷端的位置和所述一个端面侧的负电极板的端面的位置来对所述正电极板与所述负电极板的位置偏移进行检测。
根据本方式，在作为电极层叠体的宽度方向的一端侧的正极侧的一处获得X射线图像，因此，能够与以往相比缩短电极板的位置偏移检查中的节拍时间。在此，在检查时作为基准的位置中包含作为与正极侧连接部的边界的正极活性物质的涂敷端和负电极板的正极侧连接部的侧的端面。即，不但都为刚性（rigid）的部位的位置，也从X射线图像除去有成为这样的位置检测的噪声的可能性的作为铝箔的正极侧连接部，由此，能够在X射线图像上明确地特别指定成为检测基准的位置，因此，也能够正确地检测位置偏移。
本发明的第二方式在于，根据第一方式所记载的电极层叠体中的电极板的位置偏移检测方法，其特征在于，所述X射线为使X射线管中的管电压为70kV以上并且使管电流为280μA以上而获得的强度。
根据本方式，能够可靠地从规定的X射线图像除去作为铝箔的正极侧连接部。
本发明的第三方式在于，一种电极层叠体中的电极板的位置偏移检测装置，所述电极层叠体经由绝缘体的隔离物交替地层叠有在由铝箔形成的正电极片材的两个表面上分别涂敷正极活性物质而形成的正电极板、以及在由其他的金属箔形成的负电极片材的两个表面上分别涂敷负极活性物质而形成的负电极板，所述装置的特征在于，具有：夹着从所述电极层叠体的所述隔离物的宽度方向的一个端面突出的所述正极活性物质的未涂敷部分即所述铝箔配设的X射线照射部和X射线检测部、以及运算处理部，并且，所述X射线照射部向所述电极层叠体的一个端面侧的规定的区域照射将所述铝箔透射的强度的X射线，所述电极层叠体的一个端面侧的规定的区域包含从所述电极层叠体的所述隔离物的宽度方向的一个端面突出的所述正极活性物质的未涂敷部分即所述铝箔的正极侧连接部，所述X射线检测部入射被照射的所述X射线来生成表示所述规定的区域的图像的X射线图像信号，所述运算处理部内置运算处理部，所述运算处理部基于所述X射线图像信号来对作为与所述正极侧连接部的边界的正极活性物质的涂敷端的位置和所述一个端面侧的负电极板的端面的位置进行特别指定，基于所述一个端面侧的涂敷端的位置和所述负电极板的端面的位置来对正电极板和负电极板与所述电极层叠体的位置偏移进行检测。
根据本方式，在作为电极层叠体的宽度方向的一端侧的正极侧的一处通过相向配设的X射线照射部和X射线检测部获得规定的X射线图像，因此，能够与以往相比缩短电极板的位置偏移检查中的节拍时间。在此，在检查时作为X射线检测部中的运算处理部中的偏移量的基准的位置中包含作为与正极侧连接部的边界的正极活性物质的涂敷端和负电极板的正极侧的端面。即，不但都为刚性的位置，也从X射线图像除去有成为这样的位置检测的噪声的可能性的作为铝箔的正极侧连接部，由此，能够在X射线图像上明确地特别指定成为检测基准的位置，因此，也能够正确地检测偏移量。
本发明的第四方式在于，根据第三方式所记载的电极层叠体中的电极板的位置偏移检测装置，其特征在于，在所述X射线照射部中，关于照射X射线的X射线管，使管电压为70kV以上并且使管电流为280μA以上。
根据本方式，能够可靠地从规定的X射线图像除去作为铝箔的正极侧连接部。
发明效果
根据本发明，在作为电极层叠体的宽度方向的一端侧的正极侧的一处获得X射线图像，因此，能够与以往相比缩短电极板的位置偏移检查中的节拍时间。
附图说明
图1是将本发明的实施方式的X射线检查装置与其检查方式一起概念性地示出的说明图。
图2是由本方式的位置偏移检测方法获得的正极侧连接部侧处的X射线图像的说明图。
图3是示出图2的情况下的实际的X射线图像的照片。
图4是示出叠层构造的锂离子二次电池的正电极板的图，（a）是其平面图，（b）是其侧面图。
图5是示出叠层构造的锂离子二次电池的负电极板的图，（a）是其平面图，（b）是其侧面图。
图6是示出在曲折折叠后的隔离物的各谷沟中插入电极板的情况下的方式的说明图。
图7是示出叠层构造的电极层叠体的立体图。
图8是概念性地示出现有技术的利用了X射线的偏移量检测的方式的图，（a）是平面上观察的示意图，（b）是从端面侧观察的示意图。
具体实施方式
以下，基于附图来详细地说明本发明的实施方式。再有，对与图4~图8相同部分标注相同号码，并省略重复的说明。
图1是将本发明的实施方式的X射线检查装置与其检查方式一起概念性地示出的说明图。如该图所示，本方式中的X射线检查装置10具有将X射线向图中的Y轴方向照射的X射线照射部11和入射X射线照射部11所照射的X射线的X射线检测部12。在此，X射线照射部11、X射线检测部12夹着从电极层叠体I的隔离物9的宽度方向（X轴方向）的一个端面突出的正极活性物质5（例如参照图4，以下相同）的未涂敷部分即正极侧连接部7被配设在一侧和相反侧。本方式中的正极侧连接部7由铝箔形成。
这样一来，X射线照射部11对电极层叠体I的一个端面侧的规定的区域A（参照图8，以下相同）朝向电极板的宽度方向（图中的Y轴方向）照射将铝箔透射的强度的X射线，所述电极层叠体I的一个端面侧的规定的区域A包含从电极层叠体I的隔离物9的宽度方向的一个端面突出的正极活性物质5的未涂敷部分即铝箔的正极侧连接部7。具体地，使X射线照射部11的X射线管中的管电压为70kV以上，使管电流为280μA以上。这是因为，只要为此强度的X射线，则能够可靠地从规定的X射线图像除去作为铝箔的正极侧连接部7。
另一方面，X射线检测部12入射所照射的X射线来生成表示规定的区域A的图像的X射线图像信号，并且，在内置的运算处理部12A中进行规定的运算，对正、负电极板1、2的相对的偏移量进行运算等，进行与电极板有关的位置偏移检测。
与这样的位置偏移的检测相关联，追加图2来具体地进行说明。图2是由X射线检测部12获得的正极侧连接部侧处的规定的区域A的X射线图像的说明图。如该图所示，在该X射线图像中，完全除去了作为铝箔的正极侧连接部7的图像。这是因为，X射线完全透射了铝箔。再有，在图2中，使用虚线示出了正极侧连接部7。此外，在正电极板1与负电极板2之间存在隔离物9，但是，在图2所示的X射线图像中不映入隔离物。这是因为，隔离物9薄而作为构成隔离物的材料的聚丙烯等难以映到X射线图像中。在图3中示出表示该情况下的实际的X射线图像的照片。
在X射线检测部12中，基于根据所入射的X射线生成的X射线图像信号来对作为与正极侧连接部7的边界的正极活性物质5的涂敷端的位置P1和一个端面侧的负电极板2的端面的位置P2进行特别指定。之后，根据位置P1、P2的差来运算正电极板1与负电极板2的电极层叠体I中的相对的偏移量。在此，在运算处理部12A中，预先存储有基于设计值的位置P1、P2的容许误差，因此，也进行在正电极板1与负电极板2之间的偏移量是否坐落于容许值内的判定。
根据本方式，在作为电极层叠体I的宽度方向的一端侧的正极侧的一处通过相向配设的X射线照射部11和X射线检测部12获得规定的X射线图像，因此，能够与以往相比缩短正、负电极板1、2的位置偏移检查中的节拍时间。在此，在检查时作为X射线检测部中的运算处理部中的偏移量的基准的位置为作为与正极侧连接部7的边界的正极活性物质5的涂敷端和负电极板2的正极侧的端面。即，不但都为刚性的位置，也从X射线图像除去了有成为这样的位置检测的噪声的可能性的作为铝箔的正极侧连接部7，因此，能够在X射线图像上明确地特别指定成为检测基准的位置P1、P2。其结果是，也能够正确地检测位置偏移。此外，能够对所层叠的各负电极板2的端面的位置P2进行计算，并且，对在各负电极板2的位置P2间的偏移量的最大值进行计算，判断是否为规定的基准值内，也进行在负电极板2间的位置偏移检测。进而，能够对所层叠的各正电极板1的作为与正极侧连接部7的边界的正极活性物质5的涂敷端的位置P1进行计算，对在各正电极板1的位置P1间的偏移量的最大值进行计算，判断是否为规定的基准值内，也进行在正电极板1间的位置偏移检测。
产业上的可利用性
本发明能够在进行二次电池特别是具有叠层构造的锂离子电池的制造的产业领域中有效地利用。
附图标记的说明
I 电极层叠体
1 正电极板
2 负电极板
3 正电极片材
4 负电极片材
5 正极活性物质
6 负极活性物质
7 正极侧连接部
8 负极侧连接部
9 隔离物
10 X射线检查装置
11 X射线照射部
12 X射线检测部
12A 运算处理部。
Claims (4)
1.一种电极层叠体中的电极板的位置偏移检测方法，其特征在于，
朝向经由绝缘体的隔离物交替地层叠有在由铝箔形成的正电极片材的两个表面上分别涂敷正极活性物质而形成的正电极板、以及在由其他的金属箔形成的负电极片材的两个表面上分别涂敷负极活性物质而形成的负电极板的电极层叠体的一个端面侧的规定的区域照射X射线来拍摄X射线图像，并且，调整所述X射线的强度以使所述铝箔不映到所述X射线图像中，所述电极层叠体的一个端面侧的规定的区域包含从所述电极层叠体的所述隔离物的宽度方向的一个端面突出的所述正极活性物质的未涂敷部分即所述铝箔的正极侧连接部，
对所述X射线图像中的作为与所述正极侧连接部的边界的正极活性物质的涂敷端的位置和所述一个端面侧的负电极板的端面的位置进行特别指定，基于所述涂敷端的位置和所述一个端面侧的负电极板的端面的位置来对所述正电极板与所述负电极板的位置偏移进行检测。
2.根据权利要求1所述的电极层叠体中的电极板的位置偏移检测方法，其特征在于，
所述X射线为使X射线管中的管电压为70kV以上并且使管电流为280μA以上而获得的强度。
3.一种电极层叠体中的电极板的位置偏移检测装置，所述电极层叠体经由绝缘体的隔离物交替地层叠有在由铝箔形成的正电极片材的两个表面上分别涂敷正极活性物质而形成的正电极板、以及在由其他的金属箔形成的负电极片材的两个表面上分别涂敷负极活性物质而形成的负电极板，所述装置的特征在于，
具有：夹着从所述电极层叠体的所述隔离物的宽度方向的一个端面突出的所述正极活性物质的未涂敷部分即所述铝箔的正极侧连接部配设的X射线照射部和X射线检测部、以及运算处理部，并且，
所述X射线照射部向所述电极层叠体的一个端面侧的规定的区域照射将所述铝箔透射的强度的X射线，所述电极层叠体的一个端面侧的规定的区域包含从所述电极层叠体的所述隔离物的宽度方向的一个端面突出的所述正极侧连接部，
所述X射线检测部检测从所述X射线照射部照射的所述X射线来生成表示所述规定的区域的图像的X射线图像信号，
所述运算处理部基于所述X射线图像信号来对作为与所述正极侧连接部的边界的正极活性物质的涂敷端的位置和所述一个端面侧的负电极板的端面的位置进行特别指定，基于所述一个端面侧的涂敷端的位置和所述负电极板的端面的位置来对正电极板和负电极板的位置偏移进行检测。
4.根据权利要求3所述的电极层叠体中的电极板的位置偏移检测装置，其特征在于，
在所述X射线照射部中，关于照射X射线的X射线管，使管电压为70kV以上并且使管电流为280μA以上。
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