JP2001076752A

JP2001076752A - 電池素子の検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JP2001076752A
Application number: JP2000201237A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Matsuo; 昭彦松生; Fumito Nakajima; 文人中島; Toshitaka Kitatani; 敏隆北谷; Tatsuo Okuda; 竜生奥田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の品質信頼性確保に於いて、電池を構成
する原材料や、製造中に混入すると見られる異物混入、
及び製造上での仕上がり精度等の理由により、電解質注
入後、これら異物に伴う性能劣化を引き起こし、品質管
理上大きな問題となっている。【解決手段】正負の両電極と、前記両電極を隔離する
ように電極間に介装されたセパレータとからなる電池素
子１の検査装置であって、電池素子１の正負両電極とそ
れぞれ電気的に接続されている正極測定端子及び負極測
定端子と、正極測定端子及び負極測定端子を介して高調
波歪みを測定するために電極間に交番波形を印加する測
定手段２とを備え、測定手段２により測定された高調波
歪みが規定範囲外である電池素子１を不良品として判別
することにより、精度の高い検査を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正負両電極とその
電極間に在って電極同士を隔離するセパレータとからな
る電解液等の電解質注入前の電池素子に対する検査装置
及び検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】化学物質Ａを正極材、Ｂを負極材として
構成される電池は、正負両電極間にイオン交換を可能な
らしめる電解液を保持し両極間を絶縁する機能を有した
セパレータを介して構成されている。電池性能を向上さ
せるためにはこのセパレータは薄いほど良いものの、ピ
ンホールや破れ、異物等による貫通に弱く信頼性を著し
く損なう等背反の関係を持っている。

【０００３】二次電池系に於いては、充放電に伴うイオ
ン交換を正負極間で行わせるが、原材料や製造上の組み
上げ精度や溶接に伴い異物が混入することがある。この
異物が正極側表面にセパレータを介し、負極と近接する
とマイグレーション現象及びセパレータ破壊により、直
接ショート等を起こす。これらは組立直後に発生するも
のや、ある期間後に発生するものがあり、これらを絶縁
抵抗検査や完成後の長期間保留後の検査等により、不良
品選別を行っているのが現状である。以下に従来の検査
法を簡単に説明する。

【０００４】従来の電池の検査装置若しくは検査方法と
しては、極板群が外装缶内に収容され、その外装缶に電
解質が注入される前の半完成状態の電池（以下、電池素
子とする）に対して行われる場合と、極板群を収容した
外装缶内に電解質を注入した後に封口して組み立てられ
た完成状態の電池に対して行われる場合とがある。

【０００５】前者の場合は、一般には絶縁抵抗器を用い
て正極と負極との間の絶縁抵抗値を測定し、この絶縁抵
抗値が規定値よりも低いものを微少短絡が生じている不
良品の電池素子として判別している。このような絶縁抵
抗検査法とは別に、特開平７−３３３３０３号公報や特
開平１１−４０２１０号公報に記載された検査装置若し
くは検査方法も考えられている。特開平７−３３３３０
３号公報に記載の発明は、電極間の静電容量Ｃと損失係
数Ｄを測定・算出し、ある規定範囲内にある電池素子を
良品と判別し、その規定範囲外の電池素子を不良品と判
別するものである。また特開平１１−４０２１０号公報
に記載の発明は、電池素子間に１００〜５００Ｖの電圧
を印加して、外部電源の電圧降下を見て、その値によ
り、良品と不良品とを判別するものである。

【０００６】また後者の完成状態の電池に対して検査が
行われる場合は、組立後の電池の内部抵抗や電池電圧を
測定して、これらの値がある規定値より悪い場合に内部
短絡が起きている等の理由による不良品と判別するもの
である。この際には、例えば水分その他微量の鉄、銅、
アルミニウム、亜鉛粉等の異物が混入したため電池内部
で化学変化を起こし、ある期間後に初めて負極表面が酸
化したり内部短絡等の異常を来すものを確実に不良品と
判別するために、一定期間経過後（通常エージングと呼
ばれている）に検査をすることが一般的であった。これ
らのエージング後に検査を行うものとしては、例えば特
開平７−１４７１６５号公報や特開平９−１６１８１７
号公報に記載された発明がある。

【０００７】このように従来より、電池の検査装置若し
くは検査方法としては様々なものが提案・実用化されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】電池の品質信頼性確保
に於いて、電池を構成する原材料や、製造中に混入する
と見られる異物混入、及び製造上での仕上がり精度等の
理由により、電解質注入後、これら異物に伴う性能劣化
を引き起こし、品質管理上大きな問題となっている。

【０００９】これを防止するためにはエージングを伴う
検査を行えば良いが、エージング期間が長ければ長いほ
ど、生産日数や高温下放置等の理由による生産コストが
増加するほか、電池の貯蔵スペースも増大するため、生
産性が著しく低下してしまうという課題がある。

【００１０】従って、電解質が注入される以前の電池素
子の段階で確実に異物が混入した不良品を完全に取り除
き、エージング期間を短く、好ましくはなくすことが望
まれている。これらの課題解決の方法として、従来の絶
縁抵抗検査法や上述の特開平７−３３３３０３号公報や
特開平１１−４０２１０号公報に記載の発明があるが、
これらは電池の含水率等によるデータの不確実性が否め
ない。また電池素子に軽い衝撃を与えることによる異物
の移動や、湿度変化の影響等の理由により絶縁抵抗値が
大きく変わることが多々ある。このような異物が混入し
た電池素子は本来不良品として判別されるべきものであ
るが、不純物の混入位置等によっては良品として判別さ
れることがあるため、エージング後に検査を改めて行っ
ているのが現状となっている。

【００１１】一方、コンデンサの検査装置若しくは検査
方法としては、特開平６−１８４６２号公報や特開平９
−２１８１７３号公報や特開平１０−２９３１０７号公
報に記載のものが挙げられる。しかしながら、これらの
検査装置若しくは検査方法では、測定対象の抵抗値を測
定する必要があるが、この方法では後述するように異物
の位置によって抵抗値が大きく変動してしまうという大
きな問題点がある。

【００１２】本発明は、これらの問題点を解決するため
に、これら異物、組立仕上がり精度の善し悪しを、電池
を一つの回路伝送系とみなすことで、略長波帯域下に於
ける高調波成分をある周波数の範囲内で測定し、高調波
歪みとして置き換え検出することで、規定以上の歪みを
持つ電池素子を不良品として判別することができる電池
の検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の検査装置は、正負の両電極と、前記両電極を
隔離するように電極間に介装されたセパレータとからな
る電池素子の検査装置であって、電池素子の正負両電極
とそれぞれ電気的に接続されている正極測定端子及び負
極測定端子と、前記正極測定端子及び負極測定端子を介
して高調波歪みを測定するために電極間に交番波形を印
加する測定手段とを備え、前記測定手段により測定され
た高調波歪みが規定範囲外である電池素子を不良品とし
て判別するものである。

【００１４】また本発明の検査方法は、正負の両電極
と、前記両電極を隔離するように電極間に介装されたセ
パレータとからなる電池素子の検査方法であって、正の
電極と電気的に接続されている正極測定端子及び負の電
極と電気的に接続されている負極測定端子を介して、測
定手段により電極間の高調波歪みを測定し、前記測定手
段により測定された高調波歪みが規定範囲外である電池
素子を不良品として判別するものである。

【００１５】これらの検査装置若しくは検査方法による
と、湿度や含水率に左右されない極めて安定した検査結
果が得られ、またこの検査結果は高い再現性を持ち、極
めて高精度な検査が具現化できる。

【００１６】また、電池素子を治具に納めた後に、これ
らの検査装置若しくは検査方法により検査を行うと、高
周波ノイズを遮蔽することができ、さらに精度の高い検
査結果が得られる。

【００１７】さらに、帯域を略長波帯域下と規定したう
えで高調波歪みを測定することにより、再現性のあるデ
ータ測定ができる。

【００１８】さらに、測定手段により測定する高調波を
第３高調波とすることで、歪み率の差が顕著に出るた
め、良否の判定を容易にすることができる。

【００１９】そして、これらの検査装置若しくは検査方
法により検査され、良品と判定された電池は、従来のよ
うに異物の移動のため後日不良であったことが分かると
言うようなことのない、信頼性の高い商品となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【００２１】本発明の検査装置及び検査方法を開発する
にあたり、０〜１．８ＧＨｚ帯に於けるインピーダンス
やアドミタンス、尖鋭度、位相差等を周波数特性に対応
して捉え、開発検討し、いくつかの有力な方法を案出す
ることができた。ただこれらの方法は、高周波による不
要輻射や検査精度等の理由により、量産には不向きであ
るため、今回の比較的安易に運用出来うる装置・方法を
開発した。

【００２２】本発明は、発明者らの多数の電池の解析に
より、不良品の多くは正負極間セパレータ近傍に異物が
存在していることを知見したことに基づいてなされてお
り、本来正常な電池の構成が、正極と負極が対向する極
めて単純な等価回路を構成するのに対して、これに組立
歪みや異物が保留されると電荷の集中や拡散を促すＬ、
Ｃ、Ｒ等の因子が重畳されることを想定した。そして、
これらの不特定因子を、電池を一つの回路伝送系と見な
したとき、ある周波数を与えた時に高調波歪みとして、
捕捉できるものと推定した。そして、これら不特定因子
の状態をより的確に置換するために、幅広い周波数帯域
下に於ける歪み率として取り込み、検査に置き換えたも
のである。

【００２３】（実施の形態１）図１は本発明の検査装置
のブロック図である。

【００２４】図１において、１は理想的な大容量コンデ
ンサと見なした正負の両電極とこの両電極を隔離するよ
うに電極間に介装されたセパレータとからなる電池素
子、２は電池素子１の正極測定端子及び負極測定端子と
電気的に接続され、電極間の高調波歪みを測定する測定
手段である。本実施の形態で使用する測定手段２は、信
号発生部３から１Ｖ（ｒｍｓ，ＲｏｏｔＭｅａｎｓ
ｑｕａｒｅＶａｌｕｅ：実効値）の極めて低い高調波
歪み率（ＴＨＤ）の測定用信号源を発振し、その測定用
信号源が電池素子１を経て測定演算部４に入力され、そ
の入力された値に基づいて演算を行い、結果をモニタ５
に表示するものである。この測定手段２には例えば、松
下電器産業株式会社製のオーディオアナライザＶＰ−７
７２２Ａが使用できる。これは、超低歪み率の信号発生
部、測定演算部を備え、最大出力は６００オーム負荷端
に５Ｖ（ｒｍｓ）で周波数範囲１０Ｈｚ〜１１０ｋＨｚ
の測定用信号源を有し、高調波歪み率（ＴＨＤ）を０．
０００１％以下の微小歪みを高精度で測定でき得るもの
である。

【００２５】本検査装置は基本周波数に対して平衡を保
たれており、また、電池素子１が良品であれば、その抵
抗値は略無限大であるので測定演算部４による測定波形
は信号発生部３の出力波形に対して周波数条件には影響
はない。ただし、振幅条件は回路を構成する抵抗の抵抗
値により変動する。本実施の形態では、測定演算部４で
の測定振幅が大きくなるよう抵抗値を設定した。次に、
電池素子１に異物が混入している場合を示す。この際に
は、電池素子１の抵抗値が良品の場合に比べて小さくな
るため、測定演算部４での測定振幅に異物により共振し
た高調波成分の電圧値がのってくる。この部分が異物含
有による高調波歪みと見なすことができる。

【００２６】ここで測定演算部４による演算内容を簡単
に説明する。まず測定部１１により電池素子１を経た測
定用信号源を測定し、その後基本波除去部１２により基
本波の除去を行い、歪み部分のみを抽出する。そして、
ＤＩＳＴＮ（全歪み率測定）、ＳＩＮＡＤ（全歪み率の
逆数測定）、ＴＨＤ１（高調波歪み率測定）、２ｆｏ〜
５ｆｏの高調波分析、ＴＨＤ２（高調波歪み率測定）に
ついて演算処理して、それぞれをモニタ５に数値表示す
ることができる。なお、ＤＩＳＴＮでは、基本波周波数
範囲の通常の歪み率計による測定を行い、ＴＨＤ１で
は、測定系で発生する雑音に入力信号の雑音と歪み成分
が埋もれてしまう現象を勘案して、全歪み率測定によっ
て得られる雑音と歪み信号成分の中から、歪み成分だけ
を取り出して測定している。２ｆｏ〜５ｆｏの高調波分
析機能では、雑音歪み信号の中から特定の高調波だけを
選択して基本波に対する含有率を測定することができ
る。上記のオーディオアナライザＶＰ−７７２２Ａでは
第２から第５高調波を選択することができる。ＴＨＤ２
では、歪み率の高速測定をめざし、ＴＨＤ１では行われ
るアベレージング処理を省いており、ディジタル化雑音
が測定結果に含まれるため、低歪み率の測定を行う場合
以外に使用することができる。

【００２７】ここでＤＩＳＴＮは（数１）で表される。

【００２８】

【数１】またＴＨＤ１は（数２）で表される。

【００２９】

【数２】このように、ＤＩＳＴＮでは歪み以外にも測定信号の雑
音が含まれてくるが、ＴＨＤ１ではシグナルアベレージ
ング処理（雑音と歪み信号を同期指数平均し、この中か
ら周期性のない雑音成分を圧縮する）によりこの雑音が
取り除かれ、歪み成分だけを測定できるようにしてい
る。

【００３０】本実施の形態及び後述する実施例において
は、ＴＨＤ１による高精度の歪み率測定を行っている
が、検査する対象によっては他の測定を行っても良い
し、ある特定の高調波に特徴的な歪みがある場合は高調
波分析機能を用いる場合が好ましい可能性もあることは
言うまでもない。

【００３１】なお、電池素子１以外の構成要素は全て図
１における測定手段２に含まれる。

【００３２】以下、本発明の検査装置を用いた場合の一
連の検査の流れを説明する。まず、図２（ａ）、図３
（ａ）において、電池素子１のイメージを示す。正の電
極１ａと負の電極１ｂとの間にはセパレータ１ｃが介在
している。正の電極には正極測定端子が、負の電極には
負極測定端子が接続されている。この正極測定端子、負
極測定端子には通常の正極端子、負極端子を代用でき
る。この電池素子１の検査の際には、これらの端子を図
１の測定手段２に接続して行われる。次に、図２のイメ
ージ図を用いて良品を検査する場合を示すと、図２
（ａ）に示すように電池素子１には異物が混入していな
いので歪みは生じないため、図２（ｂ）に示す信号発生
部３が出力した出力波形と、図２に（ｃ）に示す測定演
算部４が受ける測定波形とは等しくなり、基本波を除去
して歪みだけを抽出すると図２（ｄ）に示すように高調
波歪みはほとんど見られない。そして、図３を用いて不
良品を検査する場合を示す。図３（ａ）に示すように電
池素子１には異物１ｄが混入している。このとき、図１
の信号発生部３より図３（ｂ）に示す出力波形を出力す
ると、電池素子を経て図３（ｃ）に示すような高調波歪
みを含んだ測定波形が得られる。これを測定演算部４に
より演算処理を行い、図３（ｄ）に示す歪み部分のみを
抽出する。そして、この歪み具合が良品と見なせる規定
範囲に比べて大きければ、不良品として抽出するもので
ある。この規定範囲については、当然ながら、正負極要
素や電解質成分によって変化するので、それぞれの電池
において適切な範囲を定めればよい。

【００３３】ここで、不良品の電池に於いて、歪みが大
きくなる理由については例えば次のようなことが考えら
れる。抵抗、キャパシタ、インダクタンスなどのあらゆ
る回路部品には寄生成分があり、これが予期しない測定
誤差の原因となるということが前提であり、電池素子に
ついても等価回路と見なせる以上同様な性質が考えられ
る。その点を踏まえ、１つ目の理由としては、出力信号
と反射信号とがぶつかり反射係数が変わるために、反射
が多い不良品の歪みが大きくなるということが挙げられ
る。２つ目の理由としては、誘電材料が平行に並べられ
ているために誘電歪みが発生するために異物の多い不良
品の歪みが大きくなるということが挙げられる。

【００３４】この検査装置若しくは検査方法によれば、
湿度や含水率に左右されない極めて安定した検査結果が
得られ、帯域を例えば長波帯域下に規定することで検査
結果が高い再現性を持ち、測定毎にデータが変化しない
ため安定性を持つ優れた効果を有する。また電解質を含
まぬ全ての電池及びコンデンサ等にも適用可能であり、
従来エージング等行って負極表面の酸化や微少短絡を起
こした後の検査でしか分かり得なかった微少な異物の混
入についても不良品と判別できる優れた効果を有する。

【００３５】また、本実施の形態及び後述の実施例にお
いては、高周波ノイズを遮蔽するために電池素子を治具
の中に入れて測定を行っている。この治具は負極側を接
地しておき、材質は金属か電池素子を封入している外装
缶等の外缶と同じ材質であることが望ましい。形状等は
特にこだわる必要はなく、外部からのノイズを防止でき
る厚みがあり、電池素子を中に納められれば良い。また
この治具は内部を完全に密閉することができる構造であ
ることが望ましい。

【００３６】また、本実施の形態及び後述の実施例にお
いては、略長波帯域下（１０Ｈｚ〜１１０ｋＨｚ）にお
いて、検査を行った。この帯域の限定には、使用した測
定手段の持つ性能という側面もあるが、帯域を限定する
ことにより精度が高く再現性のある測定が可能になると
いった利点も併せ持っている。

【００３７】これらの検査装置若しくは検査方法により
良品と判定されたのちに電解質を注入後、封口等行い電
池として完成された製品は、異物の含まれない非常に信
頼性の高いものである。

【００３８】同様にこれらの検査装置若しくは検査方法
により良品と判定されたコンデンサは、異物の含まれな
い非常に信頼性の高いものである。

【００３９】以下、添付図面を参照して、本発明の実施
例について説明する。

【００４０】（実施例１）本実施例では、リチウムイオ
ン二次電池を用いて、図１に示す検査装置で検査した場
合の検査結果を示す。ここでは、直径１８ミリ総高６５
ミリ公称容量１５００ｍＡｈのリチウムイオン二次電池
を用いた。図４は無作為に抽出したこの１０個のリチウ
ムイオン二次電池の電池素子を周波数範囲１０Ｈｚ〜１
１０ｋＨｚで検査した場合の高調波歪み（ＴＨＤ１によ
る測定結果）を示すものである。同図において、折れ線
が図面下にある電池ほど、高調波歪みの少ない良品の電
池である。同図から分かるように、５００Ｈｚ〜１０ｋ
Ｈｚの範囲に於いて、高調波歪みの値が最もばらけてお
り、この辺りが良品・不良品の判別に適していると考え
られる。

【００４１】続いて、従来の絶縁抵抗検査法やエージン
グ後の検査により良品と判断されたリチウムイオン二次
電池の電池素子５個について、同様の検査を行った。そ
の結果を図５に示している。図５において、５００Ｈｚ
〜１０ｋＨｚにおいては、電池素子５個中４個までが高
調波歪みが０．０００１％以下に収まっている。この範
囲に収まらなかった残りの電池素子（セルＡとする）に
ついて追跡調査を行った結果、異金属物質の混入により
不良品であったことが分かった。

【００４２】続いて、同様に従来の検査により良品と判
断されたリチウムイオン二次電池の電池素子２個（セル
Ｂ、Ｃ）と不良品と判断されたリチウムイオン二次電池
の電池素子５個（セルＤ〜Ｈ）とを検査した。この結果
を図６に示している。同図に於いて、先の基準からセル
ＢとセルＣは良品と判断できる。また同図に於いて、セ
ルＤとセルＥについては、およそ５００Ｈｚ以下もしく
は１０ｋＨｚ以上においては良品と変わらない高調波歪
みであるが、およそ５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲に於
いては、良品のセルに対して高調波歪みが大きくなって
いることが分かる。

【００４３】このような結果から、本実施例に用いたリ
チウムイオン二次電池においては、およそ周波数が５０
０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの検査範囲において、高調波歪みが
０．０００１％以下の範囲にあるものを良品と判断する
ことができる。

【００４４】本検査法では、一つの周波数について計測
を行うのに現状約十秒要するため、１０Ｈｚ〜１１０ｋ
Ｈｚまでの周波数について計測を行うとある程度の時間
を要する。このため、特徴のある周波数帯域が判明した
時点で、その周波数帯域のみ計測を行うことが望まし
い。本実施例においては、例えば５００Ｈｚ、１０００
Ｈｚ、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚの４点において計測を行
い、その４点における高調波歪みが０．０００１％以下
であった電池素子を良品であるとすることもできる。こ
の場合には、検査時間を３５秒／セルとすることができ
る。この計測は１点で行うことも可能ではあるが、信頼
性とのかねあいを考えて数点計測を行う方が好ましい場
合が多い。

【００４５】（実施例２）本実施例では、ニッケル水素
二次電池を用いて、図１に示す検査装置で検査した場合
の検査結果を示す。ここでは、直径１７ミリ総高６７ミ
リ公称容量３８００ｍＡｈのニッケル水素二次電池を用
いた。図７は従来の絶縁抵抗検査法やエージング後の検
査により良品と判断されたニッケル水素二次電池の電池
素子２個（セルＩ、Ｊ）と不良品と判断された電池素子
５個（セルＫ〜Ｏ）において、本発明の検査を行った結
果を示したものである。同図において分かるように従来
の方法で良品と判断された電池素子２個のうち、セルＩ
については、電池素子７個中最も高調波歪みが少なく、
良好な値を示しているが、もう一方の良品とされたセル
Ｊは最も高調波歪みが大きくでている。この原因究明の
ためにこのセルＪの追調査を行った。この結果を図８に
示す。図８において、Ｊ−２はセルＪを軽く加振して接
触不良の解消や異物の移動を行った後に検査を行ったも
のである。Ｊ−３はそのセルＪをさらに数回軽く加振し
た後に検査を行ったものである。同図から分かるように
同じ電池素子においても、異物の位置等で高調波歪みが
格段に変化することが分かる。

【００４６】しかしながら、このＪ−３においても真の
良品であるセルＩの高調波歪みより大きな歪みが生じて
おり、従来の方法においては良品と判断されていた電池
素子においても、本発明によると正確に不良品と判断で
きることがわかる。なお、このセルＪを軽く加振しただ
けで高調波歪みが変化する理由としては、主に先に述べ
た異物の移動等により抵抗値が０．１４キロオームか
ら、１．３キロオーム（Ｊ−２）、２０メガオーム（Ｊ
−３）と変化していたことに起因すると思われる。

【００４７】同様に図７においてセルＩに次ぐ良好な値
を示していたセルＫについても追調査を行った。この際
も先のセルＪの場合と同様に軽く加振した後に同様の検
査を行った。この結果を図９のＫ−２に示しているが、
今度の場合は先の検査の場合よりも悪い値となってい
た。抵抗値も２０メガオームから１８キロオームに変化
していた。

【００４８】これらを全て勘案した結果を図１０に示
す。図１０から分かるように、良品のセルＩと一見近似
の高調波歪みであるように見える電池素子においても、
高調波歪みが大きくなっていることが読みとれる。従っ
て、例えば同図に斜線で示した範囲内の歪みである電池
素子を良品と判断することにより従来の検査法では誤っ
て良品と判断された電池素子についても確実に不良品と
して選別することができる。

【００４９】なお、本実施の形態及び実施例において用
いた周波数範囲１０Ｈｚ〜１１０ｋＨｚは今回用いた測
定手段２の性能であり、本発明をこの周波数範囲で測定
することに限定するものではないことは言うまでもな
い。また、本実施例で測定した高調波歪みの値は、本実
施例に用いた電池の組成に基づくものであるから、電池
の組成が変われば高調波歪みの値も当然変わるので、本
発明による良品・不良品の選別は本実施例の高調波歪み
の値に拘束されるものではないことは言うまでもない。
さらに、本実施の形態及び実施例においては交番波形と
して正弦波を用いたが、必要に応じて矩形波等の他の波
形を用いても良い。

【００５０】（実施の形態２）次に本発明の他の実施の
形態について説明する。本実施の形態においては、先の
実施の形態で得られた結果等をもとにして、本検査に必
要な機能のみを備えた専用検査装置を用いることで、検
査精度・速度の向上と操作の容易性を追求している。

【００５１】なお、本検査装置においては、先の実施例
における電池などにおいて、第１から第５高調波におけ
る歪み率を計測した結果、第３高調波について、その歪
み率成分が最も大きく出ることが知見されたため、第３
高調波の歪み率についてのみ測定している。発明者らが
測定した範囲においては、第３高調波は平均して第１高
調波の１２０％以上の振幅となり、また第２高調波の１
４０％以上の振幅となっている。また、第４高調波、第
５高調波については、振幅は誤差程度まで減じている。

【００５２】図１１に本検査装置の外観図を示す。同図
において、２１はスイッチであり、電源のＯＮ／ＯＦＦ
を行う。２２はモニタアウト端子であり、オシロスコー
プ等を接続することで、入力・出力波形を見ることがで
きる。２３は入出力端子であり、ターゲットとなる電池
素子を接続する。この端子は標準で１ｋＨｚ、３Ｖ（ｒ
ｍｓ）が出力されており、そのまま内部にてインプット
と接続されている。２４は周波数選択スイッチであり、
本装置では４つの周波数を選択できるようにしている。
この４つの周波数は、先の実施例の結果を踏まえて、５
００Ｈｚ、１ｋＨｚ、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ等とすると
良い。２５は主に電源ノイズ等をカットする為に設けた
２００Ｈｚハイパスフィルタ切り替えスイッチであり、
２６はインバータ等の高周波ノイズをカットする為に設
けた３０ｋＨｚローパスフィルタ切り替えスイッチであ
る。それぞれＯＮ／ＯＦＦの選択により、使用場所の状
況に応じて、上下の明らかなノイズをカットするか否か
を選択できる。

【００５３】２７はインプットレベル測定表示部であ
り、インプットレベルの表示をする。２８は歪み率測定
表示部であり、接続した電池素子の歪み率を表示する。
２９は表示切り替えスイッチであり、歪み率表示を％表
示とｄＢ表示とに切り替えることができる。３０はモー
ド確認用ＬＥＤであり、表示切り替えスイッチ２９にお
いて選択しているのが％表示であるか、ｄＢ表示である
かをＬＥＤの点灯により確認することができる。また本
装置には、パソコンでの情報処理が可能となるように、
ＧＰ−ＩＢコネクタを備えている。

【００５４】図１２に本検査装置のブロック図を示す。
図１１、１２で示すように本検査装置においては、配線
を少なくして外的ノイズを極力除去するために、インプ
ット端子・アウトプット端子を共用している。同図にお
いて、３１は信号発生部であり、出力インピーダンスは
６００オーム以下、出力レベル３Ｖ（ｒｍｓ）固定（確
度±３０ｍＶ以内）、周波数１ｋＨｚ標準（確度±３％
以内）、第３高調波の基本派除去比１２０ｄＢ以上とな
っている。

【００５５】測定側においては、速度面を重視する点
と、精度的に大きな問題はないと考えられる点から、１
ｋＨｚの１点測定を考えているため、他の３点について
はオプション的に５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲で追加
できるようにしている。

【００５６】本検査装置においては、電池素子３７を除
く部分が測定手段となる。電池素子３７は、先の実施の
形態と同様に外部からの高周波ノイズを遮蔽できるよう
に、測定時には金属か電池素子を封入している外装缶等
の外缶と同じ材質でできた治具の中に入れておくことが
望ましい。製造工程での治具使用に際しても、機械的に
ふたの開け閉めをするなどの改良を施せば、充分な実用
性がある。

【００５７】本構成における動作について簡単に説明す
る。スイッチ３２がインプット側になっている際には、
Ａ／Ｄ変換３３、ＣＰＵ３４における処理を通じて３Ｖ
（ｒｍｓ）以下のインプットレベルをモニタ３５に表示
させたり、ＧＰ−ＩＢ３６を通じてパソコン等へデータ
を送信できる。スイッチ３２がアウトプット側になって
いる際には、電池素子３７を通じた信号波形がアンプ３
８と２００Ｈｚハイパスフィルタ３９と３０ｋＨｚロー
パスフィルタ４０などを通じて、Ａ／Ｄ変換３３、ＣＰ
Ｕ３４における処理を行い、その結果の第３高調波歪み
率をモニタ３５に表示させたり、ＧＰ−ＩＢ３６を通じ
てパソコン等へデータを送信できる。実際の検査の際に
は、ＧＰ−ＩＢ３６を通じて送られてきたデータを基に
パソコン等の処理装置で合否の判定処理を行い、基準値
よりも歪みが大きいものは不良品として、組立工程から
除去することができる。なお、本装置においては、精度
を重視するために検波方式は３回データを取得してその
平均値をとる平均値応答方式としている。このデータ取
得は１〜６４回の範囲で任意に選択できる。本装置で３
回データを取り、ＧＰ−ＩＢ３６を通じてパソコン等へ
その平均値データを送信するのに要する時間はおよそ６
００ｍｓｅｃとなっており、精度を重視しながらも先の
実施の形態における必要時間に比べて大幅な検査時間の
短縮を計ることができる。これは、不要な構成を除去し
て専用の検査装置とし、第３高調波のみの計測とし、か
つＣＰＵ３４等におけるソフト処理も最適化していると
いう要因が大きい。

【００５８】このように最適な周波数帯を選択して、最
適な構成の検査装置で検査を行うことにより、先の実施
の形態と精度はほとんど変わらないながらも大幅な検査
時間の短縮と容易な計測操作を達成できる。なお、本検
査装置においては１点計測としているが、さらに検査精
度を求めるならば２点、３点で計測しても良い。逆に検
査精度に問題がない場合には、３回データ取得するので
はなく、１回や２回にしても良い。データ取得を２回に
すれば、１つの電池素子３７を検査するのに要する時間
を４００ｍｓｅｃとすることができる。

【００５９】本検査装置を用いた電池素子３７の検査結
果については、先の実施の形態で用いた検査装置におけ
る結果とほぼ同等の結果となっている。

【００６０】なお、これらの実施の形態及び実施例は、
本発明の検査装置若しくは検査方法をリチウムイオン二
次電池とニッケル水素二次電池に用いた場合を示してい
るが、電解質注入前の電池素子である限り、一次電池・
二次電池に限らず適用でき、例えばニッケル・カドミウ
ム二次電池、ニッケル・水素二次電池、リチウムポリマ
ー二次電池や電解質を含まない状態での一次電池等に適
用しても良好な検査結果が得られる。また同様な構成を
有する電解コンデンサーにも適用できる。

【００６１】また、これらの実施の形態及び実施例にお
いては電池素子を単体で検査したが複数個接続された状
態において検査を行うこともできることは言うまでもな
い。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、湿度や含水率に左右さ
れない極めて安定した検査結果が得られ、帯域を長波帯
域下に規定することで検査結果が高い再現性を持ち、測
定毎にデータが変化しないため安定性を持つ優れた検査
結果が得られるという効果を有する。また従来エージン
グ等行って負極表面の酸化や微少短絡を起こした後の検
査でしか分かり得なかった微少な異物が混入した場合や
従来の検査では誤って良品と判断されてしまう電池につ
いても確実に不良品と判別できる優れた効果を有する。
特に第３高調波の歪み率を検出することで、より正確な
判別を行うことができる。また、装置を最適化し、１ｋ
Ｈｚ等の顕著な差の現れる特定周波数のみを計測するこ
とで、検査時間を製造工程での実用上においても問題の
ない時間まで縮めることが可能となる。さらに、電解質
を含まぬ全ての電池及びコンデンサー等にも適用可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の検査装置のブロック図

【図２】（ａ）良品の電池素子のイメージ図（ｂ）信号発生部３からの出力波形のイメージ図（ｃ）測定演算部４の測定波形のイメージ図（ｄ）良品の高調波歪みのイメージ図

【図３】（ａ）不良品の電池素子のイメージ図（ｂ）信号発生部３からの出力波形のイメージ図（ｃ）測定演算部４の測定波形のイメージ図（ｄ）不良品の高調波歪みのイメージ図

【図４】無作為抽出したリチウムイオン二次電池を検査
した際の高調波歪みを示すグラフ

【図５】従来の検査により良品と判断されたリチウムイ
オン二次電池を検査した際の高調波歪みを示すグラフ

【図６】従来の検査により良品電池素子２個、不良品電
池素子５個と判断されたリチウムイオン二次電池を検査
した際の高調波歪みを示すグラフ

【図７】従来の検査により良品電池素子２個、不良品電
池素子５個と判断されたニッケル水素二次電池を検査し
た際の高調波歪みを示すグラフ

【図８】セルＪの追調査した際の高調波歪みを示すグラ
フ

【図９】セルＫの追調査した際の高調波歪みを示すグラ
フ

【図１０】セルＩ、Ｊ、Ｋの高調波歪みを示すグラフ

【図１１】本発明の他の実施形態の検査装置の外観図

【図１２】上記検査装置のブロック図

【符号の説明】

１、３７電池素子２測定手段３信号発生部４測定演算部５モニタ２１スイッチ２２モニタアウト端子２３入出力端子２４周波数選択スイッチ２５ハイパスフィルタ切り替えスイッチ２６ローパスフィルタ切り替えスイッチ２７インプットレベル測定表示部２８歪み率測定表示部２９表示切り替えスイッチ３０モード確認用ＬＥＤ３１信号発生部３２スイッチ３３Ａ／Ｄ変換３４ＣＰＵ３５モニタ３６ＧＰ−ＩＢ３８アンプ３９ハイパスフィルタ４０ローパスフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 10/48 Ｈ０１Ｍ 10/48 Ａ (72)発明者北谷敏隆大阪市北区天神橋１丁目８番65号大阪ナショナル電子計測株式会社内 (72)発明者奥田竜生大阪市北区天神橋１丁目８番65号大阪ナショナル電子計測株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正負の両電極と、前記両電極を隔離する
ように電極間に介装されたセパレータとからなる電池素
子の検査装置であって、電池素子の正負両電極とそれぞ
れ電気的に接続されている正極測定端子及び負極測定端
子と、前記正極測定端子及び負極測定端子を介して高調
波歪みを測定するために電極間に交番波形を印加する測
定手段とを備え、前記測定手段により測定された高調波
歪みが規定範囲外である電池素子を不良品として判別す
ることを特徴とする電池素子の検査装置。
【請求項２】高調波歪みが第３高調波歪みであること
を特徴とする請求項１記載の電池素子の検査装置。
【請求項３】測定手段は、電極間に交番波形を印加す
る信号発生部と、測定波形を受ける測定部と測定波形か
ら基本波を除去する基本波除去部とを備えた測定演算部
と、測定演算結果を表示するモニタとからなることを特
徴とする請求項１または２記載の電池素子の検査装置。
【請求項４】電池素子を納める治具を備えたことを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電池素子の
検査装置。
【請求項５】正負の両電極と、前記両電極を隔離する
ように電極間に介装されたセパレータとからなる電池素
子の検査方法であって、正の電極と電気的に接続されて
いる正極測定端子及び負の電極と電気的に接続されてい
る負極測定端子を介して、測定手段により電極間の高調
波歪みを測定し、前記測定手段により測定された高調波
歪みが規定範囲外である電池素子を不良品として判別す
ることを特徴とする電池素子の検査方法。
【請求項６】高調波歪みが第３高調波歪みであること
を特徴とする請求項５記載の電池素子の検査方法。
【請求項７】略長波帯域下における高調波歪みを測定
することを特徴とする請求項５または６記載の電池素子
の検査方法。
【請求項８】電池素子を治具に納めた後に、正の電極
と電気的に接続されている正極測定端子及び負の電極と
電気的に接続されている負極測定端子を介して、測定手
段により電極間の高調波歪みを測定することを特徴とす
る請求項５乃至７のいずれかに記載の電池素子の検査方
法。
【請求項９】請求項５乃至８のいずれかに記載の検査
方法によって検査して良品と判別された電池素子を備え
たことを特徴とする電池。
【請求項１０】請求項１乃至４のいずれかに記載の検
査装置を用いて検査して良品と判別された電池素子を備
えたことを特徴とする電池。