CN114730907A - 检查方法及组电池的制造方法 - Google Patents

检查方法及组电池的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114730907A
CN114730907A CN202080079720.5A CN202080079720A CN114730907A CN 114730907 A CN114730907 A CN 114730907A CN 202080079720 A CN202080079720 A CN 202080079720A CN 114730907 A CN114730907 A CN 114730907A
Authority
CN
China
Prior art keywords
active material
inspection
positive electrode
resin
inspection method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080079720.5A
Other languages
English (en)
Inventor
中岛勇辅
小林真也
堀江英明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
APB Corp
Original Assignee
APB Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by APB Corp filed Critical APB Corp
Publication of CN114730907A publication Critical patent/CN114730907A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/378Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/01Subjecting similar articles in turn to test, e.g. "go/no-go" tests in mass production; Testing objects at points as they pass through a testing station
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/3865Arrangements for measuring battery or accumulator variables related to manufacture, e.g. testing after manufacture
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285Testing apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/66Selection of materials
    • H01M4/668Composites of electroconductive material and synthetic resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明的检查方法的特征在于,具备:以树脂集电体、在上述树脂集电体上层叠有活性物质层的电极片、在上述电极片上组合有隔膜的带隔膜的电极片、或具备依次层叠成一组的正极树脂集电体、正极活性物质层、隔膜、负极活性物质层及负极树脂集电体的单电池作为检查对象物,使导电体探针与上述检查对象物的表面接触,并对上述检查对象物的表面的多个部位上的电压或电阻进行测定的工序;及判定在上述检查对象物中是否存在上述电压或上述电阻在允许范围外的部位的工序。

Description

检查方法及组电池的制造方法
技术领域
本发明涉及一种检查方法及组电池的制造方法。
背景技术
随着对大容量电池的需求增加,在大量生产层叠多个单电池的组电池的情况下,对在它们的生产过程中,有效剔除故障产品的必要性也随之增加。
在专利文献1中公开有一种将隔着隔膜层叠正极板和负极板而构成的极板组插入电槽内而成的电池的短路检查方法,其特征在于,在将极板组插入电槽之前,一边对极板组进行加压,一边对短路不良进行检查。
在专利文献2中公开有一种构成组电池的单电池的检查方法,该方法的特征在于,将多个单电池排列成层叠状,并在沿层叠方向按压所排列的单电池组的状态下,对各单电池进行检查。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-236985号公报
专利文献2:日本特开2005-339925号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,在专利文献1中所记载的检查方法中,由于在对组装单电池的极板组进行加压的状态下检查短路不良,因此当在极板组中发现故障的情况下,不易确定是在哪一个单电池中产生的故障。另一方面,在专利文献2中所记载的检查方法中,由于在沿层叠方向按压排列成层叠状的单电池组的状态下检查各单电池,因此当在单电池组中发现故障的情况下,需要从单电池组中替换掉产生故障的单电池。如上所述,以往的检查方法不能称之为是效率发现故障的方法。
本发明的目的在于提供一种能够以树脂集电体、电极片、带隔膜的电极片或单电池单位,容易地发现短路等故障的检查方法。本发明的目的还在于提供一种使用上述检查方法的组电池的制造方法。
用于解决技术课题的手段
本发明的检查方法的特征在于,具备:以树脂集电体、在上述树脂集电体上层叠有活性物质层的电极片、在上述电极片上组合有隔膜的带隔膜的电极片、或具备依次层叠成一组的正极树脂集电体、正极活性物质层、隔膜、负极活性物质层及负极树脂集电体的单电池作为检查对象物,使导电体探针与上述检查对象物的表面接触,并对上述检查对象物的表面的多个部位上的电压或电阻进行测定的工序;及判定在上述检查对象物中是否存在上述电压或上述电阻在允许范围外的部位的工序,本发明的组电池的制造方法的特征在于,具备:使用通过上述检查方法判定为不存在上述电压或上述电阻在允许范围外的部位的检查对象物,对多个单电池进行层叠的工序。
发明效果
根据本发明,能够以树脂集电体、电极片、带隔膜的电极片或单电池单位,容易地发现短路等故障。由此,由于能够使用未发生故障的单电池来制作组电池,因此能够提高生产成品率。
附图说明
图1是示意性表示本发明的检查方法的一例的侧视图。
图2是示意性表示本发明的检查方法的另一例的立体图。
图3是示意性表示本发明的检查方法的又一例的立体图。
图4是示意性表示在本发明的检查方法中用作检查对象物的单电池的一例的局部切除立体图。
图5是示意性表示组电池的一例的局部切除立体图。
具体实施方式
[检查方法]
本发明的检查方法具备:使导电体探针与检查对象物的表面接触,并对上述检查对象物的表面的多个部位上的电压或电阻进行测定的工序;及判定在上述检查对象物中是否存在上述电压或上述电阻在允许范围外的部位的工序。
当在检查对象物中存在短路部位的情况下,短路部位的电压成为0V。因此,若在针尖处使导电体探针的端子与短路部位接触,则其他部位的电压例如即使是100mV左右,其部位的电压成为0V。另一方面,根据导电体探针的端子尺寸,也存在对包括短路部位在内的周边区域的电压进行测定的情况,在这种情况下,成为包括非短路部位在内的数值,因此不会成为0V,例如成为50mV左右。鉴于这种情况,在本发明的检查方法中,当在检查对象物中存在所测定的电压在允许范围外的部位的情况下,判定为检查对象物中存在短路部位。
在本发明的检查方法中,电压的允许范围优选为根据电极的规格规定的规定值的±30%。另外,上述规定值也能够根据在检查对象物的表面的多个部位中测定到的电压的平均值来求得。
并且,在检查对象物中,期望在面内为均匀的电阻分布。因此,在本发明的检查方法中,当在检查对象物中存在所测定的电阻在允许范围外的部位的情况下,判定为在该检查对象物中产生故障。另外,电阻增加是由于导电材料的分散不良,导致电池电阻的恶化。另一方面,电阻的减少是由于本应绝缘的部位导通从而电阻降低的微小短路,导致电池品质或异常时可靠性的恶化。
在本发明的检查方法中,电阻的允许范围优选为根据电极的规格规定的规定值的±30%。另外,上述规定值也能够根据在检查对象物的表面的多个部位中测定到的电阻的平均值来求得。
在本发明的检查方法中,将具备依次层叠成一组的正极树脂集电体、正极活性物质层、隔膜、负极活性物质层及负极树脂集电体的单电池设为检查对象物。在使用以往的金属集电体的单电池中,由于在横向(面方向)上的电阻低,因此电流值在面内被均匀化,并无法在本发明的检查方法中发现故障。如上所述,本发明的检查方法可以说仅对使用树脂集电体的单电池有效。
在本发明的检查方法中,作为用作检查对象物的单电池,例如,可以举出锂离子电池等。在本说明书中,锂离子电池也包括锂离子二次电池的概念。
在本发明的检查方法中,能够代替单电池,将树脂集电体、在上述树脂集电体上层叠有活性物质层的电极片、或在上述电极片上组合有隔膜的带隔膜的电极片设为检查对象物。由于这些检查对象物中也使用树脂集电体,因此能够得到与将单电池设为检查对象物时相同的效果。
在本发明的检查方法中,关于使导电体探针与检查对象物的表面接触的方法,并没有特别限定,当从可靠地检测面内的故障部位的观点而言,如后述的图1、图2及图3所示,优选使导电体探针与检查对象物的表面中在层叠方向上对置的部位接触。
在本发明的检查方法中,关于导电体探针的材质,并没有特别限定,当从防止金属污染(金属的异物混入)的观点而言,优选导电体探针由碳材料构成。当对电阻进行测定的情况下,除了防止金属污染(金属的异物混入)观点之外,从提高测定灵敏度的观点而言,还优选导电体探针由碳材料构成,即,导电体探针的前端部分(与检查对象物接触的部分)的材料为碳材料。导电体探针的前端部分的材料可以为铜、铝等金属系材料。
在本发明的检查方法中,导电体探针的形状或尺寸并没有特别限定。作为导电体探针的前端部分(与检查对象物接触的部分)的形状,例如,可以举出长方形、正方形等。并且,导电体探针的前端部分的面积越小,越能够得到局部信息,因此灵敏度变得良好。因此,导电体探针的前端部分的面积优选为12cm2以下。
在本发明的检查方法中,关于使导电体探针接触时的压力,并没有特别限定,优选为5kPa以上。
图1是示意性表示本发明的检查方法的一例的侧视图。
在图1中,在检查对象物1的两面配置有一对导电体探针2,使导电体探针2与检查对象物1的表面中沿检查对象物1的层叠方向(在图1中为上下方向)对置的部位接触。在该状态下,通过使检查对象物1沿箭头的方向移动,能够连续地测定检查对象物1的表面的多个部位上的电压或电阻。另外,在检查对象物的两面沿箭头的方向也可以配置有多对导电体探针2。
图2是示意性表示本发明的检查方法的另一例的立体图。
在图2中,沿检查对象物1的宽度方向,在检查对象物1的两面配置有多对导电体探针2,使导电体探针2与检查对象物1的表面中在检查对象物1的层叠方向上对置的部位接触。在该状态下,通过使检查对象物1沿箭头的方向移动,能够同时测定检查对象物1的宽度方向的电压或电阻。另外,多对导电体探针2可以配置成所谓的锯齿状。并且,在检查对象物的两面沿箭头的方向还可以配置有多对导电体探针2。
在本发明的检查方法中,如图1及图2所示,优选通过使检查对象物通过以导电体探针在层叠方向上对置的状态配置的区域而使导电体探针与检查对象物的表面接触。另外,在本发明的检查方法中,可以移动导电体探针来代替移动查对象物。并且,也可以移动检查对象物及导电体探针这两者。
图3是示意性表示本发明的检查方法的又一例的立体图。
在图3中,在与检查对象物1的测定部位P对应的部位,在检查对象物1的两面配置有多对导电体探针2,使导电体探针2与检查对象物1的表面中在检查对象物1的层叠方向上对置的部位接触。由此,能够同时测定检查对象物1的表面的多个部位上的电压或电阻。关于导电体探针2的配置,并没有特别的限定,例如,可以配置成交错状或格子状等。
在本发明的检查方法中,当使多个导电体探针与检查对象物的表面接触的情况下,导电体探针的配置并没有特别限定。并且,相邻的导电体探针之间的距离优选为等间隔,但并没有特别限定。
以下,对本发明的检查方法的实施例进行说明。另外,本发明的检查方法并不限定于这些实施例。
(实施例1-1)
作为导电体探针,使前端部分的面积为12cm2的测定端子与单电池的两面(上面及下面)接触。此时,以向该端子施加0.066kgf/cm2(6.5kPa)压力的方式进行按压。并且,测定端子的前端与数字万用表(HIOKI E.E.CORPORATION制,DT4255)连接,并对单电池的电压进行监测。在该状态下,用夹子夹住单电池的末端,如图1所示牵拉单电池,从而使单电池通过测定端子之间。移动速度设为10~60mm/sec。其结果,在实施例1-1的规格中,确认到在正常区域中显示为140mV,若通过故意短路的部位,则降低至50mV的现象。即,正常区域的电压与短路部位的电压之差(ΔmV)为90mV。
(实施例1-2~实施例1-8)
将与单电池的上面接触的测定端子的前端部分的面积(表1中,记载为“上面探针面积”)、与单电池的下面接触的测定端子的前端部分的面积(表1中,记载为“下面探针面积”)及接触测定端子时的压力(表1中,记载为“按压”)变更为表1所示的值除此以外,以与实施例1-1相同的方式,监测了单电池的电压。
将实施例1-1~实施例1-8中的正常区域的电压与短路部位的电压之差(ΔmV)示于表1。该数值越大,表示灵敏度越好。
[表1]
Figure BDA0003647022970000061
(实施例2-1)
作为导电体探针,构成与检查对象物的接触面的前端部分的材料(表2中,记载为“接触面材料种类”)为碳材料,使前端部分的面积为48cm2的测定端子与单电池的两面(上面及下面)接触。此时,向该端子以施加5kPa压力的方式进行按压。并且,测定端子的前端与LCR仪表(TEXIO TECHNOLOGY CORPORATION制,LCR-916)连接,并对单电池的电阻进行监测。在该状态下,用夹子夹住单电池的末端,如图1所示牵拉单电池,从而使单电池通过测定端子之间。移动速度设为10~60mm/sec。其结果,在实施例2-1的规格中,确认到在正常区域中电阻平均值显示为51.0Ω·cm2,若通过故意短路的部位,则电阻值降低至46.0Ω·cm2的现象。
(实施例2-2~实施例2-7)
将与单电池的上面接触的测定端子的前端部分的面积(表2中,记载为“上面探针面积”)、与单电池的下面接触的测定端子的前端部分的面积(表2中,记载为“下面探针面积”)及接触测定端子时的压力(表2中,记载为“按压”)变更为表2所示的值除此以外,以与实施例2-1相同的方式,监测了单电池的电阻。
将实施例2-1~实施例2-7中的正常区域的电阻平均值、短路部位的电阻值、上面探针面积、下面探针面积、按压及接触面材料种类示于表2。
[表2]
Figure BDA0003647022970000071
从表2确认到,在实施例2-1~实施例2-7中,若测定端子通过故意短路的部位,则电阻值降低至低于正常区域的现象。
(实施例2-8)
在实施例2-2的条件下,对单电池的电阻进行了监测。
(实施例2-9)
将构成与检查对象物的接触面的前端部分的材料(表3中,“接触面材料种类”)从碳材料变更为作为金属系材料的铜,除此以外,以与实施例2-8相同的方式,对单电池的电阻进行了监测。
(实施例2-10)
将构成与检查对象物的接触面的前端部分的材料从碳材料变更为作为金属系材料的铝,除此以外,以与实施例2-8相同的方式,对单电池的电阻进行了监测。
在实施例2-8~实施例2-10中,测定单电池的正常区域的多个部位,并计算出电阻值的标准偏差(N),并且计算正常区域的电阻值与短路区域的电阻值之差(S),从而计算出S相对于N的比例即S/N比。该数值越高,表示测定灵敏度越高。
将实施例2-8~实施例2-10中的S/N比、上面探针面积、下面探针面积、按压及接触面材料种类示于表3。
[表3]
Figure BDA0003647022970000081
表3中示出,与构成与检查对象物的接触面的前端部分的材料为金属系材料(铜或铝)的情况相比,当为碳材料的情况下,S/N比更高,测定灵敏度也更高。考虑这是因为,相对于碳材料的接触电阻小且标准偏差N变小,而金属系材料的接触电阻大且标准偏差N变大,因此当为碳材料的情况下,单电池的表面与导电体探针之间的接触电阻之差变小。
(实施例2-11~实施例2-20)
对10个单电池,在实施例2-2的条件下,对其电阻进行监测,并计算出了各个单电池中的电阻值的标准偏差N。并且,在各实施例中,计算出了根据单电池的设计计算出的输出与实际进行单电池的输出试验时的输出之比即输出/设计比例。该数值越接近100%,越表示出现了与设计相符的输出,因此能够判断为合格品。
将实施例2-11~实施例2-20中的电阻值的标准偏差及输出/设计比例示于表4。
[表4]
Figure BDA0003647022970000082
表4中示出,通过本发明的检查方法得到的电阻值的标准偏差N与输出/设计比例之间的关系。具体而言,电阻值的标准偏差N越大,输出/设计比例越降低。根据该结果,确认到即使实际上不进行单电池的输出试验,也能够通过本发明的检查方法进行单电池的合格品判定。
图4是示意性表示在本发明的检查方法中用作检查对象物的单电池的一例的局部切除立体图。
图4所示的单电池10经由同样大致平板状的隔膜14层叠在大致矩形平板状的正极树脂集电体17的表面形成有正极活性物质层15的正极12,和在同样大致矩形平板状的负极树脂集电体19的表面形成有负极活性物质层16的负极13构成,整体形成为大致矩形平板状。该正极12和负极13作为锂离子电池的正极及负极发挥作用。
单电池10优选具有环状的框部件18,该环状的框部件18配置于正极树脂集电体17及负极树脂集电体19之间,在正极树脂集电体17及负极树脂集电体19之间固定隔膜14的周缘部,且密封正极活性物质层15、隔膜14及负极活性物质层16。
正极树脂集电体17及负极树脂集电体19被框部件18定位成隔开规定间隔而对置,并且隔膜14和正极活性物质层15及负极活性物质层16也被框部件18定位成隔开规定间隔而对置。
根据锂离子电池的容量调节正极树脂集电体17与隔膜14之间的间隔及负极树脂集电体19与隔膜14之间的间隔,这些正极树脂集电体17、负极树脂集电体19及隔膜14的位置关系被规定为可以得到必要的间隔。
本发明的检查方法中所使用的检查对象物除了单电池10,还可以为正极树脂集电体17、负极树脂集电体19、在正极树脂集电体17上层叠有正极活性物质层15的正极片、在负极树脂集电体19上层叠有负极活性物质层16的负极片、在正极片上组合隔膜14的带隔膜的正极片、或在负极片上组合隔膜14的带隔膜的负极片。
以下,对构成单电池的各构成要件的优选方式进行说明。
正极活性物质层中包括正极活性物质。
作为正极活性物质,可以举出:锂与过渡金属的复合氧化物{过渡金属元素为1种的复合氧化物(LiCoO2、LiNiO2、LiAlMnO4、LiMnO2及LiMn2O4等),过渡金属元素为2种的复合氧化物(例如LiFeMnO4、LiNi1-xCoxO2、LiMn1-yCoyO2、LiNi1/3Co1/3Al1/3O2及LiNi0.8Co0.15Al0.05O2),及过渡金属元素为3种以上的复合氧化物[例如LiMaM'bM”cO2(M、M'及M”为分别不同的过渡金属元素,满足a+b+c=1。例如LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2)等]等}、含锂过渡金属磷酸盐(例如LiFePO4、LiCoPO4、LiMnPO4及LiNiPO4)、过渡金属氧化物(例如MnO2及V2O5);过渡金属硫化物(例如MoS2及TiS2);及导电性高分子(例如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔及聚对苯及聚乙烯咔唑)等,也可并用2种以上。
另外,含锂过渡金属磷酸盐也可以是过渡金属部位的一部分被其他过渡金属取代而成的磷酸盐。
正极活性物质优选为被导电助剂及包覆用树脂包覆而成的包覆正极活性物质。
若正极活性物质的周围被包覆用树脂包覆,则电极的体积变化得到缓和,从而能够抑制电极的膨胀。
作为导电助剂,可以举出:金属系导电助剂[铝、不锈钢(SUS)、银、金、铜及钛等]、碳系导电助剂[石墨及碳黑(乙炔黑、科琴黑(Ketjenblack)、炉黑、槽黑、热灯黑(thermallampblack)等)等]、及这些的混合物等。
这些导电助剂可单独使用1种,也可并用2种以上。并且,也可以用作这些合金或金属氧化物。
其中,从电稳定性的观点而言,更优选为铝、不锈钢、银、金、铜、钛、碳系导电助剂及这些混合物,进一步优选为银、金、铝、不锈钢及碳系导电助剂,尤其优选为碳系导电助剂。
并且,作为这些导电助剂,也可以为在粒子系陶瓷材料或树脂材料的周围用镀覆等涂布导电性材料[优选为上述导电助剂中的金属]而成的导电助剂。
导电助剂的形状(形态)并不限定于粒子形态,可以是除粒子形态以外的形态,也可以是碳纳米纤维、碳纳米管等作为所谓填料系导电助剂而被实用化的形态。
包覆用树脂与导电助剂的比率没有特别限定,但从电池的内部电阻等的观点而言,以重量比率计,包覆用树脂(树脂固体成分重量):导电助剂优选为1:0.01~1:50,更优选为1:0.2~1:3.0。
作为包覆用树脂,例如,能够优选使用在日本特开2017-054703号公报中记载为非水系二次电池活性物质包覆用树脂的树脂。
并且,正极活性物质层除了包覆正极活性物质中所包括的导电助剂以外还可以包括导电助剂。
作为导电助剂,能够优选使用与上述的包覆正极活性物质中所包括的导电助剂相同的导电助剂。
正极活性物质层优选为包括正极活性物质且不包括粘结正极活性物质彼此的粘结材料的非粘结体。
在此,非粘结体是指,正极活性物质没有通过粘结材料(也称为粘合剂)固定位置,正极活性物质彼此及正极活性物质和集电体没有被固定成不可逆。
正极活性物质层可以包括粘合性树脂。
作为粘合性树脂,例如能够优选使用向日本特开2017-054703号公报中所记载的非水系二次电池活性物质包覆用树脂中混合少量的有机溶剂并将其玻璃转变温度调节为室温以下的树脂,以及例如在日本特开平10-255805公报中记载为粘合剂的树脂等。
另外,粘合性树脂是指,即使使溶剂成分挥发并干燥也不会固化,而具有粘合性(不使用水、溶剂、热等而通过施加轻微的压力进行粘接的性质)的树脂。另一方面,用作粘结材料的溶液干燥型电极粘合剂是指,通过使溶剂成分挥发而进行干燥、固化,从而牢固地粘接固定活性物质彼此的电极粘合剂。
因此,溶液干燥型电极粘合剂(粘结材料)与粘合性树脂为不同的材料。
正极活性物质层的厚度没有特别限定,但从电池性能的观点而言,优选为150~600μm,更优选为200~450μm。
负极活性物质层包括负极活性物质。
作为负极活性物质,能够使用公知的锂离子电池用负极活性物质,可以举出:碳系材料[石墨、难石墨化碳(hardly graphitizable carbon)、非晶质碳、树脂煅烧体(例如将酚醛树脂及呋喃树脂等煅烧、碳化而成的煅烧体等)、焦炭类(例如沥青焦、针状焦及石油焦等)及碳纤维等];硅系材料[硅、氧化硅(SiOx)、硅-碳复合体(由硅及/或碳化硅包覆碳粒子的表面而成的复合体、由碳及/或碳化硅包覆硅粒子或氧化硅粒子的表面而成的复合体以及碳化硅等)及硅合金(硅-铝合金、硅-锂合金、硅-镍合金、硅-铁合金、硅-钛合金、硅-锰合金、硅-铜合金及硅-锡合金等)等];导电性高分子(例如聚乙炔及聚吡咯等);金属(锡、铝、锆及钛等);金属氧化物(钛氧化物及锂-钛氧化物等);及金属合金(例如锂-锡合金、锂-铝合金及锂-铝-锰合金等)等;及这些与碳系材料的混合物等。
并且,负极活性物质可以为与上述的包覆正极活性物质相同的导电助剂及由包覆用树脂包覆而成的包覆负极活性物质。
作为导电助剂及包覆用树脂,能够优选使用与上述的包覆正极活性物质相同的导电助剂及包覆用树脂。
并且,负极活性物质层除了包覆负极活性物质中所包括的导电助剂以外还可以包括导电助剂。作为导电助剂,能够优选使用与上述的包覆正极活性物质中所包括的导电助剂相同的导电助剂。
负极活性物质层与正极活性物质层同样地,优选为不包括粘结负极活性物质彼此的粘结材料的非粘结体。并且,与正极活性物质层同样地,可以包括粘合性树脂。
负极活性物质层的厚度没有特别限定,但从电池性能的观点而言,优选为150~600μm,更优选为200~450μm。
正极树脂集电体及负极树脂集电体为由导电性高分子材料构成的树脂集电体。
树脂集电体的形状没有特别的限定,可以为由导电性高分子材料构成的片状的集电体,及由以导电性高分子材料构成的微粒子构成的堆积层。
树脂集电体的厚度没有特别的限定,优选为50~500μm。
作为构成树脂集电体的导电性高分子材料,例如,能够使用导电性高分子,或者根据需要在树脂中添加导电剂的材料。
作为构成导电性高分子材料的导电剂,能够优选使用与上述的包覆正极活性物质中所包括的导电助剂相同的导电剂。
作为构成导电性高分子材料的树脂,可以举出:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚环烯烃(PCO)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯(PTFE)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、环氧树脂、硅酮树脂或这些的混合物等。
从电稳定性的观点而言,优选为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)及聚环烯烃(PCO),进一步优选为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚甲基戊烯(PMP)。
作为隔膜,可以举出:聚乙烯或聚丙烯制的多孔性膜;多孔性聚乙烯膜与多孔性聚丙烯的层叠膜;由合成纤维(聚酯纤维及聚芳酰胺纤维等)或玻璃纤维等所构成的不织布;及使这些的表面附着有二氧化硅、氧化铝、二氧化钛等陶瓷微粒子的隔膜等公知的锂离子电池用隔膜。
正极活性物质层及负极活性物质层包括电解液。
作为电解液,能够使用公知的锂离子电池的制造中所使用的、含有电解质及非水溶剂的公知的电解液。
作为电解质,能够使用公知的电解液中所使用的电解质等,例如,可以举出LiN(FSO2)2、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6及LiClO4等无机酸的锂盐、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2及LiC(CF3SO2)3等有机酸的锂盐等。其中,从电池输出及充放电循环特性的观点而言,优选为酰亚胺系电解质[LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2及LiN(C2F5SO2)2等]及LiPF6
作为非水溶剂,能够使用公知的电解液中所使用的溶剂,例如能够使用:内酯化合物、环状或链状碳酸酯、链状羧酸酯、环状或链状醚、磷酸酯、腈化合物、酰胺化合物、砜、环丁砜等及这些的混合物。
电解液的电解质浓度优选为1~5mol/L,更优选为1.5~4mol/L,进一步优选为2~3mol/L。
若电解液的电解质浓度小于1mol/L,则有可能无法得到充分的电池输入输出特性,若超过5mol/L,则电解质有可能析出。
另外,关于电解液的电解质浓度,能够通过不使用溶剂等提取构成锂离子电池用电极或锂离子电池的电解液,并测定其浓度进行确认。
[组电池的制造方法]
本发明的组电池的制造方法具备:使用通过本发明的检查方法判定为不存在电压或电阻在允许范围外的部位的检查对象物,对多个单电池进行层叠的工序。
图5是示意性表示组电池的一例的局部切除立体图。在图5中,将外装体的一部分去除表示。
图5所示的组电池100由多个单电池10连接而成。在图5中,示出层叠5个图4所示的单电池10的组电池100。在组电池100中,以相邻的单电池10的负极树脂集电体19的上面与正极树脂集电体17的下面相邻的方式进行层叠。在这种情况下,单电池10串联连接有多个。
组电池100容纳于外装体110。作为外装体110,能够使用金属罐壳体、高分子金属复合膜等。
在组电池100的最下面的正极树脂集电体17上设置导电片,从外装体110引出导电片的一部分而成为正极引出端子120。并且,在组电池100的最上面的负极树脂集电体19上设置导电片,从外装体110引出导电片的一部分而成为负极引出端子130。作为构成正极引出端子120及负极引出端子130的导电片,只要是具有导电性的材料,则并没有特别限定,能够适当选择使用铜、铝、钛、不锈钢、镍及它们的合金等金属材料、以及煅烧碳、导电性高分子材料、导电性玻璃等材料。
如上所述,在本发明的检查方法中,能够以树脂集电体、电极片、带隔膜的电极片或单电池单位,发现短路等故障的检查方法。例如,当测定电压的情况下,还能够发现数mm左右的微小短路。由此,在本发明的组电池的制造方法中,由于能够使用确实未发生故障的单电池来制作组电池,因此能够提高生产成品率。
产业上的可利用性
本发明的检查方法中所使用的单电池尤其对于移动电话、个人计算机、混合动力汽车及电动汽车中所使用的锂离子电池而言有用。
符号说明
1-检查对象物,2-导电体探针,10-单电池,12-正极,13-负极,14-隔膜,15-正极活性物质层,16-负极活性物质层,17-正极树脂集电体,18-框部件,19-负极树脂集电体,100-组电池,110-外装体,120-正极引出端子,130-负极引出端子,P-测定部位。

Claims (5)

1.一种检查方法,其特征在于,具备:
以树脂集电体、在所述树脂集电体上层叠有活性物质层的电极片、在所述电极片上组合有隔膜的带隔膜的电极片、或具备依次层叠成一组的正极树脂集电体、正极活性物质层、隔膜、负极活性物质层及负极树脂集电体的单电池作为检查对象物,使导电体探针与所述检查对象物的表面接触,并对所述检查对象物的表面的多个部位上的电压或电阻进行测定的工序;及
判定在所述检查对象物中是否存在所述电压或所述电阻在允许范围外的部位的工序。
2.根据权利要求1所述的检查方法,其中,
使所述导电体探针与所述检查对象物的表面中的在层叠方向上对置的部位接触。
3.根据权利要求1或2所述的检查方法,其中,
通过使所述检查对象物通过以所述导电体探针在层叠方向上对置的状态配置的区域而使所述导电体探针与所述检查对象物的表面接触。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的检查方法,其中,
所述导电体探针由碳材料构成。
5.一种组电池的制造方法,其特征在于,具备:
使用通过权利要求1至4中任一项所述的检查方法判定为不存在所述电压或所述电阻在允许范围外的部位的检查对象物,对多个单电池进行层叠的工序。
CN202080079720.5A 2019-11-19 2020-11-19 检查方法及组电池的制造方法 Pending CN114730907A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019208926 2019-11-19
JP2019208927 2019-11-19
JP2019-208927 2019-11-19
JP2019-208926 2019-11-19
PCT/JP2020/043252 WO2021100819A1 (ja) 2019-11-19 2020-11-19 検査方法、及び、組電池の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114730907A true CN114730907A (zh) 2022-07-08

Family

ID=75981609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080079720.5A Pending CN114730907A (zh) 2019-11-19 2020-11-19 检查方法及组电池的制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230358813A1 (zh)
EP (1) EP4064395A4 (zh)
CN (1) CN114730907A (zh)
WO (1) WO2021100819A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022244760A1 (ja) * 2021-05-17 2022-11-24 Apb株式会社 電池用部材の検査方法、電池用部材の製造方法、及び、組電池の製造方法
KR20230095312A (ko) * 2021-12-22 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 저전압 전지 셀의 이물 위치 검출 장치 및 이를 이용한 분석 방법
JP2023103995A (ja) * 2022-01-14 2023-07-27 Apb株式会社 電池の検査方法
JP7241946B1 (ja) * 2022-03-01 2023-03-17 Apb株式会社 測定治具、測定装置、バイポーラ型電池及びバイポーラ型電池の製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10255805A (ja) 1997-03-06 1998-09-25 Nitto Denko Corp 電池活物質固定用もしくは活物質含有接着剤又は粘着剤
JP4666712B2 (ja) 2000-02-22 2011-04-06 パナソニック株式会社 電池の短絡検査方法
JP4892813B2 (ja) 2004-05-26 2012-03-07 トヨタ自動車株式会社 単電池の検査方法と組電池の組立方法
JP4993196B2 (ja) * 2007-08-23 2012-08-08 トヨタ自動車株式会社 捲回電極体の検査方法、および、捲回電極体の検査装置
JP5386983B2 (ja) * 2008-12-27 2014-01-15 日産自動車株式会社 双極型電極およびそれを用いた双極型電池
JP2012083117A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Lasertec Corp 検査装置
EP2978063B1 (en) * 2013-03-22 2016-10-05 Automotive Energy Supply Corporation Inspection method for film covered battery
WO2014163038A1 (ja) * 2013-04-02 2014-10-09 太陽化学工業株式会社 導電部を有しケイ素を含有する非晶質炭素膜を備える構造体及びその製造方法
JP6248751B2 (ja) * 2014-03-28 2017-12-20 株式会社豊田自動織機 蓄電装置の検査方法
JP6472664B2 (ja) * 2014-04-14 2019-02-20 日置電機株式会社 測定装置および測定方法
JP6811007B2 (ja) 2015-09-09 2021-01-13 三洋化成工業株式会社 非水系二次電池活物質被覆用樹脂、非水系二次電池用被覆活物質及び非水系二次電池用被覆活物質の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021100819A1 (ja) 2021-05-27
US20230358813A1 (en) 2023-11-09
EP4064395A4 (en) 2023-08-02
EP4064395A1 (en) 2022-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021100819A1 (ja) 検査方法、及び、組電池の製造方法
WO2014162532A1 (ja) 全固体電池、および全固体電池の製造方法
CN108933266B (zh) 电池及其制造方法
JP7475825B2 (ja) リチウムイオン電池モジュール及び電池パック
CN101740799A (zh) 二次电池
JP6358911B2 (ja) 蓄電デバイスの製造装置および蓄電デバイスの製造方法
US8859142B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
KR20160117244A (ko) 리튬 이온 2차 전지
CN108808097B (zh) 层叠电池
EP3624243B1 (en) Bipolar secondary battery
CN111540902B (zh) 全固体电池及其制造方法
KR20220150255A (ko) 전극 조립체
JP2021082391A (ja) リチウムイオン電池モジュール及び電池パック
JP2011060559A (ja) リチウムイオン二次電池用電極
WO2022244759A1 (ja) 積層シートの検査方法、積層シートの製造方法、及び、組電池の製造方法
WO2021033706A1 (ja) リチウムイオン電池モジュール及び電池パック
JP7090139B2 (ja) 検査方法、及び、組電池の製造方法
KR101476523B1 (ko) 2차 전지의 전극
JP7090683B2 (ja) 単電池の検査方法、及び、組電池の製造方法
EP4160754A1 (en) Single cell unit
JP7347454B2 (ja) 負極活物質層
CN212161973U (zh) 电极极片和二次电池
US20220328894A1 (en) Production method for recyclable electrode active material for lithium ion battery, production method for solution containing metal ion, and lithium ion battery
JP6652813B2 (ja) 積層型電池モジュール
WO2023136353A1 (ja) 電池の検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination