JP2002199608A - 二次電池の初期充電方法 - Google Patents
二次電池の初期充電方法Info
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- JP2002199608A JP2002199608A JP2000392064A JP2000392064A JP2002199608A JP 2002199608 A JP2002199608 A JP 2002199608A JP 2000392064 A JP2000392064 A JP 2000392064A JP 2000392064 A JP2000392064 A JP 2000392064A JP 2002199608 A JP2002199608 A JP 2002199608A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 初期充電時の端子電圧からマイクロショート
不良等の問題のある電池を確実に排除する。 【解決手段】 二次電池の初期充電方法において、定電
流によって初期充電の開始後に予め設定した基準時間の
経過後の電池の端子電圧を測定し、端子電圧が規定値に
達していないもの不良品と判定し、不良品の充電を停止
する二次電池の初期充電方法。
不良等の問題のある電池を確実に排除する。 【解決手段】 二次電池の初期充電方法において、定電
流によって初期充電の開始後に予め設定した基準時間の
経過後の電池の端子電圧を測定し、端子電圧が規定値に
達していないもの不良品と判定し、不良品の充電を停止
する二次電池の初期充電方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の不良選
別方法に関し、とくに二次電池の電極板のマイクロショ
ート等に起因する不良を初期充電時に選別する不良選別
方法に関する。
別方法に関し、とくに二次電池の電極板のマイクロショ
ート等に起因する不良を初期充電時に選別する不良選別
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】小型の電子機器の電源として各種の電池
が用いられており、携帯電話、ノートパソコン、カムコ
ーダ等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用い
られており、高容量のリチウム電池や、リチウムをドー
プあるいは脱ドープする炭素質材料等を用いたリチウム
イオン二次電池等の非水電解液電池が用いられている。
炭素質材料を負極活物質として使用する非水電解液二次
電池はサイクル寿命が長く、高エネルギー密度が得られ
るとの長所を有するものの量産した場合に製品毎に特性
がばらつきが生じることがあった。
が用いられており、携帯電話、ノートパソコン、カムコ
ーダ等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用い
られており、高容量のリチウム電池や、リチウムをドー
プあるいは脱ドープする炭素質材料等を用いたリチウム
イオン二次電池等の非水電解液電池が用いられている。
炭素質材料を負極活物質として使用する非水電解液二次
電池はサイクル寿命が長く、高エネルギー密度が得られ
るとの長所を有するものの量産した場合に製品毎に特性
がばらつきが生じることがあった。
【０００３】炭素材料からなる負極、リチウム遷移金属
複合酸化物からなる正極活物質とする正極、セパレータ
からなる電池要素を電池缶内に収納し、電解液を注入し
た非水電解液二次電池は、放電状態であるために電池と
して使用するためには充電を行う必要があるが、組み立
てられた直後では、電池要素の各部材に充分に電解液が
浸透しておらず、そのまま充電を行った場合には、電池
反応が均一に進行せず、充電反応が過剰に進行した部分
では、負極にドープされなかった過剰のリチウムが樹枝
状結晶として析出し、樹枝状結晶が成長した場合には、
セパレータを突き破って対極と接触してマイクロショー
トが起こり電池の発熱、熱暴走の危険があった。
複合酸化物からなる正極活物質とする正極、セパレータ
からなる電池要素を電池缶内に収納し、電解液を注入し
た非水電解液二次電池は、放電状態であるために電池と
して使用するためには充電を行う必要があるが、組み立
てられた直後では、電池要素の各部材に充分に電解液が
浸透しておらず、そのまま充電を行った場合には、電池
反応が均一に進行せず、充電反応が過剰に進行した部分
では、負極にドープされなかった過剰のリチウムが樹枝
状結晶として析出し、樹枝状結晶が成長した場合には、
セパレータを突き破って対極と接触してマイクロショー
トが起こり電池の発熱、熱暴走の危険があった。
【０００４】そこで、電池の製造工程のおいては、電池
要素の各部材に充分に電解液が浸透するように所定の時
間放置した後に、初期充電を行っている。さらに初期充
電の後には、エージング工程を設けて電池を安定化させ
るとともに、マイクロショートを起こしている可能性の
ある不良電池を選別して除去することが行われている。
マイクロショートは、正極端子と負極端子との間の完
全な短絡ではないので、電池の端子間には電圧が存在す
るが、正極板と負極板の一部で自然放電電流以上の電流
が流れるので、マイクロショートを起こした電池にあっ
ては、エージングの前後において端子電圧の電圧差が大
きくなるので、電池の端子電圧を測定することによって
マイクロショートを起こしている可能性がある電池を選
別して除去することが行われている。例えば、リチウム
イオン電池においては、初期充電によって満充電状態で
ある４．２Ｖに設定して充電を行った後に、その後の電
圧を測定し、電圧の低い電池をマイクロショート不良電
池として判定していた。
要素の各部材に充分に電解液が浸透するように所定の時
間放置した後に、初期充電を行っている。さらに初期充
電の後には、エージング工程を設けて電池を安定化させ
るとともに、マイクロショートを起こしている可能性の
ある不良電池を選別して除去することが行われている。
マイクロショートは、正極端子と負極端子との間の完
全な短絡ではないので、電池の端子間には電圧が存在す
るが、正極板と負極板の一部で自然放電電流以上の電流
が流れるので、マイクロショートを起こした電池にあっ
ては、エージングの前後において端子電圧の電圧差が大
きくなるので、電池の端子電圧を測定することによって
マイクロショートを起こしている可能性がある電池を選
別して除去することが行われている。例えば、リチウム
イオン電池においては、初期充電によって満充電状態で
ある４．２Ｖに設定して充電を行った後に、その後の電
圧を測定し、電圧の低い電池をマイクロショート不良電
池として判定していた。
【０００５】しかしながら、エージング後の電圧は、電
池の製造条件等の相違、あるいはエージング時間の相違
等によっても変化するので、エージング前後の電池電圧
の測定のみでは、良品の電池を不良品として判断する可
能性もあり、マイクロショートの可能性のある電池のみ
を確実に除去することはできなかった。また、エージン
グ後の判定では、不良電池であっても８時間ないし１０
時間程度の長時間の初期充電が継続して行われるので、
長時間の初期充電中に不良電池が発熱、発火等に至る可
能性もあった。
池の製造条件等の相違、あるいはエージング時間の相違
等によっても変化するので、エージング前後の電池電圧
の測定のみでは、良品の電池を不良品として判断する可
能性もあり、マイクロショートの可能性のある電池のみ
を確実に除去することはできなかった。また、エージン
グ後の判定では、不良電池であっても８時間ないし１０
時間程度の長時間の初期充電が継続して行われるので、
長時間の初期充電中に不良電池が発熱、発火等に至る可
能性もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電池の初期
充電工程においてマイクロショートの可能性のある電池
のみを早期に確実に選別し、不良電池には早期に充電を
停止する初期充電方法を提供することを課題とするもの
であり、品質の優れた電池を製造することを課題とする
ものである。
充電工程においてマイクロショートの可能性のある電池
のみを早期に確実に選別し、不良電池には早期に充電を
停止する初期充電方法を提供することを課題とするもの
であり、品質の優れた電池を製造することを課題とする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、二次電
池の初期充電方法において、定電流によって初期充電を
開始後にあらかじめ設定した基準時間の経過後の電池電
圧を測定し、電池電圧が規定値に達していないもの不良
品と判定し、不良品の充電を停止する二次電池の初期充
電方法によって解決することができる。また、二次電池
の初期充電方法において、定電流によって初期充電を開
始後にあらかじめ設定した基準時間の経過後に電池の端
子電圧を測定し、測定した複数の電池の端子電圧から平
均電圧、および電池電圧の偏差を求め、平均電圧よりも
所定の偏差だけ低い電圧を基準電圧とし、基準電圧より
も端子電圧が低い電池を不良品と判定し、不良品の充電
を停止する二次電池の初期充電方法である。電池の端子
電圧の測定を充電の開始後１０分間以内に行う前記の二
次電池の初期充電方法である。
池の初期充電方法において、定電流によって初期充電を
開始後にあらかじめ設定した基準時間の経過後の電池電
圧を測定し、電池電圧が規定値に達していないもの不良
品と判定し、不良品の充電を停止する二次電池の初期充
電方法によって解決することができる。また、二次電池
の初期充電方法において、定電流によって初期充電を開
始後にあらかじめ設定した基準時間の経過後に電池の端
子電圧を測定し、測定した複数の電池の端子電圧から平
均電圧、および電池電圧の偏差を求め、平均電圧よりも
所定の偏差だけ低い電圧を基準電圧とし、基準電圧より
も端子電圧が低い電池を不良品と判定し、不良品の充電
を停止する二次電池の初期充電方法である。電池の端子
電圧の測定を充電の開始後１０分間以内に行う前記の二
次電池の初期充電方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、電池缶内に電池要素を
封入し電解液を注液した電池を封口して組立を完了した
電池の初期充電において、所定の充電電流によって充電
を行った際にはマイクロショートを起こしている可能性
のある電池は、電池電圧の上昇が良品の電池よりも遅い
ので、充電開始後に充電電圧の変化を測定するという、
比較的簡単な方法によってマイクロショートを起こして
いる可能性のある電池が判別可能であることを見いだし
たものである。
封入し電解液を注液した電池を封口して組立を完了した
電池の初期充電において、所定の充電電流によって充電
を行った際にはマイクロショートを起こしている可能性
のある電池は、電池電圧の上昇が良品の電池よりも遅い
ので、充電開始後に充電電圧の変化を測定するという、
比較的簡単な方法によってマイクロショートを起こして
いる可能性のある電池が判別可能であることを見いだし
たものである。
【０００９】図１は、電池の初期充電時の端子電圧の経
過を示す図であり、リチウムイオン電池の定電流充電を
行った際の電池の端子電圧の変化を示す図である。図１
に示すように、マイクロショート不良品の充電電圧曲線
Ａは、正常品の充電電圧曲線Ｂに比べて充電時の電池電
圧の上昇が遅い、この例では、充電開始から５分の時点
で明確な電池電圧の相違が表れていることを示してい
る。本発明の初期充電方法は、以上のように初期充電直
後の二次電池の端子電圧の経過に基づいてマイクロショ
ート不良品等の不良電池を判定するものである。図１に
示した電池においては、充電開始５分後の電圧を選別電
圧とする場合には、選別電圧を３．１Ｖに設定すること
ができる。電池の端子電圧が３．１Ｖ以上に達している
ものは正常品と判断することができるので、３．１Ｖ以
上のものは引き続き充電を続けるが、３．１Ｖに達して
いないものについては、その後の充電を停止し、不良品
として除去することができる。
過を示す図であり、リチウムイオン電池の定電流充電を
行った際の電池の端子電圧の変化を示す図である。図１
に示すように、マイクロショート不良品の充電電圧曲線
Ａは、正常品の充電電圧曲線Ｂに比べて充電時の電池電
圧の上昇が遅い、この例では、充電開始から５分の時点
で明確な電池電圧の相違が表れていることを示してい
る。本発明の初期充電方法は、以上のように初期充電直
後の二次電池の端子電圧の経過に基づいてマイクロショ
ート不良品等の不良電池を判定するものである。図１に
示した電池においては、充電開始５分後の電圧を選別電
圧とする場合には、選別電圧を３．１Ｖに設定すること
ができる。電池の端子電圧が３．１Ｖ以上に達している
ものは正常品と判断することができるので、３．１Ｖ以
上のものは引き続き充電を続けるが、３．１Ｖに達して
いないものについては、その後の充電を停止し、不良品
として除去することができる。
【００１０】このように、本発明の二次電池の初期充電
方法では、初期充電の開始から短い時間でマイクロショ
ート不良品等の問題がある電池を発見して除去すること
ができるので、長時間を要する初期充電工程において問
題がある電池の充電によって生じる可能性がある発熱、
発火等の現象を未然に防止することが可能となる。ま
た、マイクロショート不良品の電池の端子電圧の上昇の
大きさは、正常な電池に比べて充電開始直後から小さい
ので、電池電圧の判定は充電開始直後に行っても良い
が、充電開始直後では安定性に欠けることがあるので、
電池の端子電圧の判定を行う基準時間は、充電開始から
１０分間以内の任意の時間に設定することができる。ま
た、マイクロショート不良品の選別電圧は、同一製造単
位の数多くの電池の端子電圧の測定に基づいて行うこと
によって、不良電池の選別の精度を高めることが可能と
なる。
方法では、初期充電の開始から短い時間でマイクロショ
ート不良品等の問題がある電池を発見して除去すること
ができるので、長時間を要する初期充電工程において問
題がある電池の充電によって生じる可能性がある発熱、
発火等の現象を未然に防止することが可能となる。ま
た、マイクロショート不良品の電池の端子電圧の上昇の
大きさは、正常な電池に比べて充電開始直後から小さい
ので、電池電圧の判定は充電開始直後に行っても良い
が、充電開始直後では安定性に欠けることがあるので、
電池の端子電圧の判定を行う基準時間は、充電開始から
１０分間以内の任意の時間に設定することができる。ま
た、マイクロショート不良品の選別電圧は、同一製造単
位の数多くの電池の端子電圧の測定に基づいて行うこと
によって、不良電池の選別の精度を高めることが可能と
なる。
【００１１】図２は、本発明の初期充電方法を説明する
ブロック図である。任意の個数の電池を電圧測定用トレ
イに載置したものを１バッチの電池とし、各電池を初期
充電ステップ１において初期充電を開始する。１バッチ
の電池の個数は任意に設定することができるが、１００
個程度の個数の電池を１バッチとすることができる。初
期充電開始から所定の時間の経過の後に、電池の端子電
圧測定ステップ２において各電池の端子電圧を測定し、
測定電圧演算ステップ３において、１バッチの電池の平
均電圧Ｖａを演算すると共に、標準偏差σを演算する。
電池電圧の測定は、初期充電の開始から任意の時点で行
うことができる。
ブロック図である。任意の個数の電池を電圧測定用トレ
イに載置したものを１バッチの電池とし、各電池を初期
充電ステップ１において初期充電を開始する。１バッチ
の電池の個数は任意に設定することができるが、１００
個程度の個数の電池を１バッチとすることができる。初
期充電開始から所定の時間の経過の後に、電池の端子電
圧測定ステップ２において各電池の端子電圧を測定し、
測定電圧演算ステップ３において、１バッチの電池の平
均電圧Ｖａを演算すると共に、標準偏差σを演算する。
電池電圧の測定は、初期充電の開始から任意の時点で行
うことができる。
【００１２】次いで、判定対象電池の選択ステップ４に
おいて、個々の電池を順次選択し、端子電圧判定ステッ
プ５において、平均電圧Ｖａよりも３σ低い電圧を判定
電圧として、各電池の端子電圧を比較し、判定電圧より
も端子電圧が高いものは、良品と判定して初期充電を引
き続き行う。一方、判定電圧よりも端子電圧が低いもの
は不良と判定し、不良電池への通電停止ステップ６にお
いて不良電池への充電電流の通電を停止する。次いで、
不良電池排除ステップ７において、不良電池の排除又は
不良電池に刻印をする等の手段によって不良電池が良品
と明確に区別可能とする。
おいて、個々の電池を順次選択し、端子電圧判定ステッ
プ５において、平均電圧Ｖａよりも３σ低い電圧を判定
電圧として、各電池の端子電圧を比較し、判定電圧より
も端子電圧が高いものは、良品と判定して初期充電を引
き続き行う。一方、判定電圧よりも端子電圧が低いもの
は不良と判定し、不良電池への通電停止ステップ６にお
いて不良電池への充電電流の通電を停止する。次いで、
不良電池排除ステップ７において、不良電池の排除又は
不良電池に刻印をする等の手段によって不良電池が良品
と明確に区別可能とする。
【００１３】次いで、判定対象計数ステップ８におい
て、判定対象の電池が存在している場合には、判定対象
の電池かなくなるまで判定対象選択ステップ４からの過
程を繰り返し行う。本発明の初期充電方法では、マイク
ロショート不良品の判定を初期充電の初期の段階におい
て行ったので、エージングやその後の電圧測定等も不要
とすることができる。
て、判定対象の電池が存在している場合には、判定対象
の電池かなくなるまで判定対象選択ステップ４からの過
程を繰り返し行う。本発明の初期充電方法では、マイク
ロショート不良品の判定を初期充電の初期の段階におい
て行ったので、エージングやその後の電圧測定等も不要
とすることができる。
【００１４】
【実施例】以下に、具体的な例を示して本発明を説明す
る。 実施例１ リチウムマンガン複合酸化物を含有する正極活物質層を
有する正極電極とリチウムをドープ、脱ドープする炭素
質材料を含有する負極活物質層を有する負極電極からな
るリチウムイオン二次電池の１００を、定格容量の０．
２５Ｃの電流で定電流充電を行い、５分経過後の端子電
圧を測定した。
る。 実施例１ リチウムマンガン複合酸化物を含有する正極活物質層を
有する正極電極とリチウムをドープ、脱ドープする炭素
質材料を含有する負極活物質層を有する負極電極からな
るリチウムイオン二次電池の１００を、定格容量の０．
２５Ｃの電流で定電流充電を行い、５分経過後の端子電
圧を測定した。
【００１５】図３に、各電池の端子電圧の測定結果をヒ
ストグラムで示す。各電池の端子電圧の測定値から求め
た平均電圧は、３１８０ｍＶであり、端子電圧が平均電
圧よりも標準偏差σの３倍低い電圧、すなわち３１１０
ｍＶを選別電圧とした。このような方法によって、マイ
クロショート不良品の確実な排除が可能となった。
ストグラムで示す。各電池の端子電圧の測定値から求め
た平均電圧は、３１８０ｍＶであり、端子電圧が平均電
圧よりも標準偏差σの３倍低い電圧、すなわち３１１０
ｍＶを選別電圧とした。このような方法によって、マイ
クロショート不良品の確実な排除が可能となった。
【００１６】
【発明の効果】本発明の２次電池の初期充電方法によれ
ば、マイクロショート不良品等の判別を初期充電の初期
の段階において行うことが可能であり、危険性がある電
池の充電を早期に中止することができるので、マイクロ
ショート不良品等を確実に排除すると共に、初期充電中
における安全性が向上する。
ば、マイクロショート不良品等の判別を初期充電の初期
の段階において行うことが可能であり、危険性がある電
池の充電を早期に中止することができるので、マイクロ
ショート不良品等を確実に排除すると共に、初期充電中
における安全性が向上する。
【図１】図１は、電池の初期充電時の端子電圧の経過を
示す図であり、リチウムイオン電池の定電流充電を行っ
た際の、時間に対して電池の端子電圧の変化を示す図で
ある。
示す図であり、リチウムイオン電池の定電流充電を行っ
た際の、時間に対して電池の端子電圧の変化を示す図で
ある。
【図２】図２は、本発明の電池の初期充電方法を説明す
るブロック図である。
るブロック図である。
【図３】図３に、各電池の端子電圧の測定結果をヒスト
グラムで示す。
グラムで示す。
１…初期充電ステップ、２…端子電圧測定ステップ、３
…測定電圧演算ステップ、４…判定対象電池の選択ステ
ップ、５…端子電圧判定ステップ、６…通電停止ステッ
プ、７…不良電池排除ステップ、８…判定対象計数ステ
ップ
…測定電圧演算ステップ、４…判定対象電池の選択ステ
ップ、５…端子電圧判定ステップ、６…通電停止ステッ
プ、７…不良電池排除ステップ、８…判定対象計数ステ
ップ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CA00 CB05 CB33 CC27 5G003 AA01 BA02 CA02 CA14 5H029 AJ14 AK03 AL06 CJ16 CJ28 HJ18 5H030 AA06 AA09 AS11 BB03 FF43 FF52
Claims (1)
- 【請求項１】 二次電池の初期充電方法において、定電
流によって初期充電の開始後に予め設定した基準時間の
経過後の電池の端子電圧を測定し、端子電圧が規定値に
達していないもの不良品と判定し、不良品の充電を停止
することを特徴とする二次電池の初期充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000392064A JP2002199608A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 二次電池の初期充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000392064A JP2002199608A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 二次電池の初期充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002199608A true JP2002199608A (ja) | 2002-07-12 |
Family
ID=18858114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000392064A Pending JP2002199608A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 二次電池の初期充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002199608A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009145137A (ja) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Panasonic Corp | 二次電池の検査方法 |
| JP2012052857A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Panasonic Corp | 二次電池の異常検出回路、及び電池電源装置 |
| CN105743159A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-06 | 丰田自动车株式会社 | 用于二次电池的电压控制方法 |
| JP2016162559A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の検査方法 |
| CN105929333A (zh) * | 2015-02-27 | 2016-09-07 | 丰田自动车株式会社 | 二次电池的检查方法 |
| JP2020149784A (ja) * | 2019-03-11 | 2020-09-17 | 株式会社豊田自動織機 | 電圧計測方法 |
| CN112888954A (zh) * | 2018-10-05 | 2021-06-01 | 株式会社Lg化学 | 用于诊断二次电池单体的低电压的方法和装置 |
-
2000
- 2000-12-25 JP JP2000392064A patent/JP2002199608A/ja active Pending
Cited By (13)
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| KR101733073B1 (ko) * | 2015-02-27 | 2017-05-08 | 도요타 지도샤（주） | 이차 전지의 검사 방법 |
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| US10126373B2 (en) | 2015-02-27 | 2018-11-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Inspection method of secondary battery |
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