JP2004179009A - 電池のエージング方法およびエージング装置 - Google Patents
電池のエージング方法およびエージング装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004179009A JP2004179009A JP2002344617A JP2002344617A JP2004179009A JP 2004179009 A JP2004179009 A JP 2004179009A JP 2002344617 A JP2002344617 A JP 2002344617A JP 2002344617 A JP2002344617 A JP 2002344617A JP 2004179009 A JP2004179009 A JP 2004179009A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- aging
- battery
- ventilation
- batteries
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】多数の電池に関して同時にエージング処理を行う方法による場合のエージング後の電池性能のばらつきの改善、エージングに要する時間の短縮化を図る。
【解決手段】所定のエージング温度に相当する温度の送風がなされる昇温槽1と、庫内温度が、電池のエージングを行う所定のエージング温度に保持されるエージング倉庫2とを有し、昇温槽1の送風中には、エージングを行おうとする電池5を通過させつつ、これら電池5をエージング温度ないしはこれに近い温度までに昇温し、続いてエージング倉庫2内に導入することによって多数の電池が均一なエージング条件でエージングされるようにして、エージングのばらつきの改善と、このエージング時間の短縮化を図る。
【選択図】 図2
【解決手段】所定のエージング温度に相当する温度の送風がなされる昇温槽1と、庫内温度が、電池のエージングを行う所定のエージング温度に保持されるエージング倉庫2とを有し、昇温槽1の送風中には、エージングを行おうとする電池5を通過させつつ、これら電池5をエージング温度ないしはこれに近い温度までに昇温し、続いてエージング倉庫2内に導入することによって多数の電池が均一なエージング条件でエージングされるようにして、エージングのばらつきの改善と、このエージング時間の短縮化を図る。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン電池におけるように、製造された電池に対して所定の温度下で長時間のエージングを行う工程を必要とする電池のエージング方法およびエージング装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】
例えばリチウムイオン電池においては、特性の安定化、向上等を図るエージングがなされる(例えば特許文献1および2参照)。
リチウムイオン電池において、その製造後に、電圧変動を来す化学変化を進行させて特性の安定化を図るエージングがなされる場合、このエージングは、電池を損傷することがなく、かつ化学反応を進行させて特性の安定化を図ることのできる温度に設定されたエージング倉庫内でエージング処理することになる。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−228924号公報(段落番号〔0007〕)。
特開平11−250930号公報(段落番号〔0007〕)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した電池の製造後におけるエージングは、エージング時間の短縮化から、上述したように、電池を損傷することがなく、かつ不安定要因となるような化学的反応を進行させて、安定化を図ることができるような室温より高い高温エージングを行うことが望まれる。
このエージングは、多数の電池を同時に能率良く取り扱うことができるように、上述したエージング倉庫内には、複数の電池収容トレーに、それぞれ例えば円筒状電池を、多数本例えば256本づつ収容配列し、これら電池収容トレーを複数個積み重ねて収容し、更に、この積み重ねられたトレーを複数列配列し、この状態でエージングを行うことになる。
【0005】
しかしながら、上述したような高温エージングを行う場合にあっても、実際には、例えば14日間にも渡る長時間を必要とすることから、生産性に問題がある。
また、多数の電池に関して同時にエージング処理を行う方法による場合、エージング後の電池性能に、ばらつきが生じ、目的とするエージングが終了する時間の許容温度が2時間であるに対し、最大8時間にも及ぶという問題がある。
そして、高温エージング処理の終了後には、これら電池を室温(23℃±3℃)に降温することになる。
【0006】
本発明においては、高温エージングを行う場合において、よりエージング時間の短縮化を図ることができるようにするものである。
また、電池性能のばらつきが、上述した電池トレーを、複数個重ね合わせ、更にこの重ね合わせたトレーを複数列配置してエージングを行う方法にあっては、各電池が同時に所定のエージング温度に昇温せず、これによってエージング効果にばらつきが発生することを究明したものであり、この究明に基いて、このようなエージング効果のばらつきを効果的に回避することができ、電池性能が安定化された電池を得ることができるようにしたエージング方法およびエージング装置を提供するものである。
【0007】
更に、本発明においては、エージング後の降温に際して、大気中の水分が電池に結露し、錆の発生を来たし、これが寿命の低下など、信頼性の低下を来すおそれがあることに対処して、この結露の発生を効果的に回避し、信頼性の高い電池を得ることができるエージング方法およびエージング装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によるエージング方法においては、電池を所定のエージング温度に保持するエージング処理工程と、このエージング処理工程前に、上述した所定のエージング温度に相当する温度とされた送風中に、電池を通過させつつ、この電池をエージング温度ないしはこれに近い温度までに昇温する通風昇温工程とを有する。
そして、この通風昇温工程に続いて上述したエージング処理工程を行うものである。
【0009】
また、本発明によるエージング方法においては、上述したエージング処理工程の後に、室温に相当する温度の送風中に、電池を通過させつつ、これら電池を室温ないしはこれに近い温度にまで降温させる通風降温工程を行う。
【0010】
また、本発明によるエージング方法において、電池は、通風性を有する複数の電池収容トレー内に、それぞれ多数個の電池が、上述した各通風方向に交叉する単一層をもって並置配列して収容し、上述した通風昇温工程、通風降温工程における送風中に、各電池収容トレーをそれぞれ重ね合わせることなく、かつ電池の配置された面と交叉する方向に送風が通ずるように、順次通過させる。
【0011】
また、本発明方法によるエージング方法においては、上述した電池を収容配置された複数の収容トレーは、複数個重ね合わされて上述した所定のエージング温度による電池のエージング処理工程がなされる。
【0012】
本発明によるエージング装置は、所定のエージング温度に相当する温度の送風がなされる昇温槽と、庫内温度が、電池のエージングを行う所定のエージング温度に保持されるエージング倉庫とを有する。
昇温槽の送風中には、エージングを行おうとする電池を通過させつつ、これら電池をエージング温度ないしはこれに近い温度までに昇温し、続いてエージング倉庫内に導入してこれら電池を所定のエージング温度でエージングする。
【0013】
また、本発明によるエージング装置は、室温に相当する送風がなされる降温槽を設け、上述したエージング倉庫内でエージングのなされた電池を、続いてこの降温槽内の送風中に通過させて電池を室温ないしはこれに近い温度にまで降温させる構成とすることができる。
【0014】
上述したエージング装置において、取り扱う電池は、通風性を有する複数の電池収容トレーが用意され、各トレー内に、それぞれ多数個の電池を、昇温槽および降温槽の各通風方向に交叉する単一層をもって並置配列して収容する。
そして、昇温槽および降温槽の送風中に、各電池収容トレーをそれぞれ重ね合わせることなく、かつ電池の並置配列面と交叉する方向に各送風が通ずるように、順次通過させる。
そして、上述したエージング倉庫内における電池のエージング工程においては、上述した電池が収容された複数の電池収容トレーを複数個重ね合わせて設置して、所定のエージング温度におけるエージング工程を行う。
【0015】
また、本発明によるエージング装置においては、昇温槽と、降温槽とを、共通の送風槽によって構成することができる。すなわち、この場合送風槽内に供給する送風を、エージング温度に相当する送風と、降温温度に相当する送風とに切り換えることによって昇温槽と、降温槽とに切換え用いる。
【0016】
尚、本発明において、上述した、エージング温度ないしはこれに近い温度とは、室温より高い目的とする高温エージング温度まで通風昇温するものの、この場合幾分の相違は、後のこの通風昇温工程に比して充分長い高温エージングを行うことから許容し得ることを意味するものである。
上述したように、本発明方法および装置においては、電池に対するエージングに先立ってその電池を、エージング温度に相当する温度の送風中に通過させて、昇温させる過程を経るようにするものであるが、このようにすることによって、電池相互のエージング効果のばらつきが改善され、しかもエージング作業時間の短縮化を図ることができることが見出された。
また、所定のエージング温度によるエージング作業後に、電池は、室温に降温されるものであるが、この場合、上述したように送風による降温を行うことによって、降温に際しての結露の発生が回避できた。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明によるエージング装置を用いて本発明によるエージング方法を実施する実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は、この例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【0018】
図1は、本発明装置の一実施の形態の一例の概略構成図を示す。この例では、昇温槽1と、エージング倉庫2と、降温槽3とを設けた構成とした場合である。
昇温槽1は、槽内に、所定のエージング温度Te、すなわち、例えばリチウムイオン電池に対するエージングにおいては45℃程度に相当する温度の送風がなされる構成とされる。
エージング倉庫2は、庫内温度が、上述した所定のエージング温度Teに保持される構成とされる。
また、降温槽3は、室温TRTすなわち5℃〜35℃、通常は、23℃±3℃に相当する温度の送風がなされる構成とされる。
【0019】
図2は、本発明装置の他の一実施の形態の一例の概略構成図を示す。この例では、図1における昇温槽1と、降温槽3とを共通の送風槽30によって構成した場合である。すなわち、この場合においては、上述したように、庫内温度が、所定のエージング温度Teに保持される構成とされたエージング倉庫2と、昇温槽1と、降温槽3とを兼ねる送風槽30とが設けられる。
【0020】
図1および図2の何れの例においても、エージングを行う電池、例えば円筒状電池は、例えば256本づつ電池収容トレーRに収容される。
この電池収容トレーRに配置される多数の電池は、単層に、すなわち上下に重なることなく、電池の長手方向が、トレーの面に対して垂直方向となるように、並置配列する。すなわち、円筒状電池5においては、相互に平行に植立するように配置する。
【0021】
電池収容トレーRは、図3にその要部の縦断面図を示し、図4に要部の平面図を示すように、プラスチック等の成形体によって構成することができる。
この電池収容トレーRは、例えば格子状に形成された隔壁4によってそれぞれ電池5を収容する電池収容部6が区分形成される。
各電池収容部6には、電池収容部6の中心軸に向かって、図4に示すように、電池収容部6の四側壁を構成する各隔壁4から、それぞれ例えば相対向する対の位置設定板7が一体に突設される。
これら位置設定板7は、その各端縁が電池5の周面と衝合して、電池5を、電池収容部6のほぼ中心に設定することができるように形成される。
【0022】
電池収容トレーRの底面8には、各電池収容部6に収容される電池5の中心軸下にそれぞれ通気孔9が形成され、これら通気孔9に連通する筒状部10が、底面8よりそれぞれ一定の高さをもって一体に突出成形される。
また、底面8の内面には、各電池収容部6において、それぞれ所要の高さを有する複数の突条11が一体に成形され、電池5の底面例えば負極側と、底面8との間に電池5の外周部と、通気孔9とを連通する間隙が発生するようになされる。
【0023】
昇温槽1、降温槽3、あるいはこれらが兼用された構成とされる槽を構成する送風槽30は、図5に一部を断面として開放した側面図を示し、図6に横断面図を示すように、トンネル構造を有する。このトンネル内の上方の1側面に、複数の送風口12が、トンネルの長手方向に沿って配列形成され、下方の1側面に、複数の排出口13が、トンネルの長手方向に沿って配列形成される。
また、トンネル内には、その長手方向に沿って電池収容トレーRを載置移行させる通気性を有する例えば網目のベルトコンベア、あるいは小径とされ、かつ所要の間隔をもって配列されたローラコンベア等より成るコンベア14が設けられる。
そして、このコンベア14の上方に、例えば多数の細孔が穿設された金属板によって構成された送風の分散板15がコンベア14の移行方向に沿って配置される。
【0024】
各送風口12は、例えば共通の送風ダクト16に連結され、各排出口13は、例えば共通の排出ダクト17に連結される。これら送風ダクト16と排出ダクト17とは、各送風口12と排出口13とにそれぞれ連結される側とは各反対端において、例えば循環ファンよりなる循環器18を介して連結されて、送風ダクト16を通じて送風口12から送風槽30のトンネルの上下を横切り、排出口13から排出ダクト17へと循環するようになされる。19は、この空気の取り入れ口を示す。
また、例えば送風ダクト16への通路には、例えば温度制御装置20、例えばヒータが挿入される。
【0025】
この送風ダクト16からの所定の温度を有する送風が、送風槽30のトンネル内に送風するようになされ、この送風が、分散板15の細孔を通じて、コンベア14上に載置され、トンネルの一方向から他方向に移行する電池収容トレーRの開口面、すなわち電池5の配置面と交叉する方向に、かつに一様に分散されるようになされる。
この送風は、図3に矢印をもって示すように、トレーR内を、その上方開口から、トレーR内の電池5の周面に沿ってトレーRの底面8に向い、この底面8と、電池5の底面との間に、突条11によって形成された間隙を通じて、トレーRの底面に形成された通気孔9を通じて、トレーRの下方、すなわちコンベア14の下方に流れる。
すなわち、送風は、トンネルを上下に横切るようになされる。
【0026】
上述した構成によって、循環器18により、送風口12からの送風量、送風圧力、風速を選定でき、送風分散板15の細孔の密度、配置等の選定との共働によって、トレーRに対する一様な送風、風速等の制御を行うことができる。
【0027】
また、送風槽30には、温度検出器21、例えば熱電対が配置し、更に、冷却のための水の放出口22を配置することができる。
このようにして、槽内の温度を検出して、温度制御装置20を制御することによって送風温度を所要の温度に設定することができるようにする。また、万が一、不慮の事態によって槽30内が、異常温度に達した場合においては、冷却水の放出口22から槽内に冷却水を放出することができるようにする。
【0028】
一方、エージング倉庫2は、例えば図2に示すように、庫内に、トレーを載置するラック23が、設けられていて、このラック23に、それぞれ多数の電池が収容された電池収容トレーRが、積み重ねられ、かつこの積み重ねが複数並置配置できるようになされている。
そして、このエージング倉庫は、その庫内温度は、所定のエージング温度Te例えば45℃に設定される。
【0029】
次に、上述した本発明装置を用いて、本発明方法を実施する例を説明する。
先ず、図2を参照して説明する。
図2においては、共通の送風槽30を、昇温槽1と降温槽3として用いる場合である。
先ず、送風槽30において、所定のエージング温度Te、例えば45℃程度の温風を図5で説明したように、送風口12から送風し、排出口13から排出し、循環させて、送風温度を安定化した状態とする。
【0030】
一方、図3および図4で説明した電池収容トレーR内に、エージング処理を行う複数の電池、例えば円筒状のリチウムイオン電池5を収容配置する。この電池収容トレーRは、電池収容部6が行および列にそれぞれ16個形成されて256本の電池が収容されるように構成されている。これら各電池収容部6にそれぞれ上述した電池5を収容する。
この電池収容トレーRは、多数枚積み重ねられた状態で取り扱われるものであり、図2においては、模式的に4枚のトレーR1 、R2 、R3 、R4 が積み重ねられた状態で自動的にあるいは手動で、送風槽30のトンネルの入り口、図2において左側に持ち来された状態を示している。これらトレーR(R1 、R2 、R3 、R4 )を、一枚づつ、順次、自動的にあるいは手動で、送風槽30によって構成される昇温槽1内を移行するコンベア14上に載置させる。
【0031】
このようにすると、コンベア14によって、トンネル状の昇温槽1内を、各トレーR(R1 、R2 、R3 、R4 )が、順次、図2において、右側のトンネル出口に移行される。そして、この移行途上において通風昇温工程がとられる。すなわち、前述した、所定の温度の送風が各トレーR内の電池5に吹きつけられることによって、電池5は、この送風の温度に昇温する。この場合、この昇温槽内、すなわちトンネル内を移行するに要する時間、すなわち電池5が送風に曝される時間を、例えば20分間とするとき、各電池5は、45℃に設定することができた。
【0032】
このようにして、所定のエージング温度Te、あるいはこれに近い温度に昇温されたトレーRは、再び自動あるいは手動によって積み重ねられて、所定のエージング温度Teに保持されているエージング倉庫2内に導入され、ラック23によって、多数積み重ねられ、多数の行または/および列に配置される。
そして、この庫内において、エージング工程がとられる。このエージングは、例えば10日間行う。
因みに、上述した昇温槽1での送風による昇温処理がなされない場合は、エージング倉庫2内でのエージングは、14日間必要となる。
【0033】
一方、図2における送風槽30内には、図5で示した、送風口12から、室温TRT例えば23℃±3℃の空気に切り換えて送り込み、排出口13から排出した循環状態とし、この送風槽30内に、前述したと同様に、自動もしくは手動によって、トレーRを一枚づつ、コンベア14上に載せる。
このようにすると、コンベア14による、トンネル中のトレーRの移動過程でで、図3で示した通風によって、通風降温工程がなされ、各電池が送風温度の所要の室温TRTに降温される。
このとき、送風下において降温されることから、電池表面に結露が生じることが回避される。
その後、この降温槽3としての送風槽30から、順次トレーRを取り出す。このとき、電池は、室温に曝らされるが、電池と外気との温度差が回避されることから、結露の発生は回避される。
【0034】
図2で説明した例では、共通の送風槽30を用いて、循環する送風温度の切換えで、昇温槽1と降温槽3とを切換え構成した場合であるが、図1に示すように、昇温槽1と降温槽3とが別個に構成された装置を用いることもできる。
この場合においても、昇温槽1に、1枚づつ、前述したと同様に多数の電池、例えば256本の電池が収容された電池収容トレーRを用意し、自動もしくは手動によって、昇温槽1内に、配置したコンベア(図示せず)上に載せて、前述したと同様の昇温作業を行い、続いてエージング倉庫2内に、各トレーRを搬送して収容し、エージングを行う。その後、エージング倉庫2から取り出した各トレンチRを、続いて降温槽3内に、同様に配置したコンベア(図示せず)上に載せて、前述したと同様の降温作業を行う。
【0035】
尚、図1および図2で説明したいづれの装置によるいづれの方法によっても、各一連の作業は、容易に自動化が可能である。
【0036】
前述したように、本発明によれば、例えば20分間という、いわば急激な昇温工程を経ることによって、この昇温工程の所要時間を含めてもエージングに要する時間の短縮化を図ることができた。これは、電池内部の不安定な化学反応が、急激な昇温過程で、効果的に促進されたことによると考えられる。
【0037】
尚、上述したエージング方法において、そのエージング温度Teを45℃としたものであるが、この温度について説明する。
図7は、リチウムイオン電池に対する各温度条件下でのエージングを行った場合のエージング日数と、開放電圧(OCV)の測定結果を示したものである。
図7中、曲線71は、そのエージングを室温23℃中で緩やかに化学変化させた場合、曲線72は、そのエージングを35℃で一日行って後に23℃中で行った場合、曲線73は、そのエージングを45℃で一日行って後に23℃中で行った場合、曲線74は、そのエージングを55℃で一日行って後に23℃中で行った場合のそれぞれのエージング日数に対する開放電圧(V)の測定結果を示すものである。
【0038】
図7において、曲線70は、エージング温度を23℃としたときの曲線71の5日〜14日の電圧の変化に対応する曲線で、曲線73の1日以降の電圧の変化状態とを対比させるために、曲線73の1日以降の曲線上に重ねて示したものである。
曲線70と、曲線73とを比較して明らかなように、両曲線の傾きは良く一致している。
つまり、エージング温度を、高温の45℃とするとき、その化学変化の進行が、23℃のみで行う場合の5日に対応し、4日分のエージング時間の短縮が図れることが分かる。
これに比し、曲線72で示されるエージング温度を35℃とし、その後、23℃とする場合に比し、曲線70との傾きを比較して明らかなように、1日以降ではまだ急峻に電圧が変化する状態を示していることから、エージングが不足であることが分かり、曲線74で示されるエージング温度では、過剰であることが分かる。
ここに、エージング温度は、45℃程度が好ましいことが分かる。
そして、このエージング温度は、45℃±5以内に設定することが望ましい。これは、電池を構成する非水電解質として、溶媒またはゲル状電解質内に、例えばLiPF6 の溶質を溶解、混合させていることから、60℃を越えると、溶質が部分的にFイオンを解離して遊離フッ素を生じるため、45℃+5℃、すなわち50℃を上限とするものであり、45℃−5℃の40℃以下、すなわち室温から40℃程度の温度条件にてエージングを行う場合には、本願の目的の効果が得られないことが確認された。
【0039】
また、本発明によれば、エージング温度への昇温、また室温への降温のばらつきが改善される。これについて説明する。
この場合、電池収容トレーR内に設置された電池を、図8に示すように、各位置毎に摘出して、電池Ch1 〜Ch8 と命名した。すなわち、この場合トレーRの一側縁部に近い位置にあり、この側縁部に沿い間欠的位置にある電池をCh1 〜Ch3 と命名し、この側縁部と対向する他の側縁部に沿い同様に間欠的位置にある電池をCh6 〜Ch8 とした。そして、これらCh1 〜Ch3 とCh6 〜Ch8 の配列部間に、これら電池と齟齬する位置の電池をCh4 およびCh5 とした。
【0040】
先ず、電池の昇温について考察する。
図9は、横軸に経過時間をとり、左縦軸に電池の昇温温度(以下電池温度という)を示し、右縦軸に電池温度のばらつきを示したものである。
図9において、複数の曲線群90は、本発明装置および方法による昇温工程における電池Ch1 〜Ch8 に対する時間経過に伴う電池温度の測定結果を示したもので、曲線91は、これら電池Ch1 〜Ch8 における、電池温度のばらつき、すなわちこれら電池のうちの最高温度Tmax と最低温度Tmin との差(Tmax −Tmin )を示したものである。
一方、曲線群92は、本発明における昇温工程を経ることなく、エージング温度45℃のエージング倉庫内で昇温させた場合の各電池Ch1 〜Ch8 の電池温度を示し、曲線93は、この場合のばらつき(Tmax −Tmin )を示したものである。
図9の曲線群90、および曲線91より明らかなように、本発明による昇温工程を行うことによって、ばらつきなく、20分間で、所定のエージング温度の、この例では45℃に設定することができることが分かる。
【0041】
次に、降温について考察する。
図10についても、横軸に経過時間をとり、左縦軸に電池温度を示し、右縦軸に電池温度のばらつき(Tmax −Tmin )を示したものである。
図10において、複数の曲線群100は、本発明装置および方法による降温工程における電池Ch1 〜Ch8 に対する時間経過に伴う電池温度の測定結果を示したもので、曲線101は、これら電池Ch1 〜Ch8 における、電池温度のばらつき、すなわちこれら電池のうちの最高温度Tmax と最低温度Tmin との差(Tmax −Tmin )を示したものである。
一方、曲線群102は、本発明における昇温工程を経ることなく、エージング温度45℃のエージング倉庫から直接的に室温に降温させた場合の各電池Ch1 〜Ch8 の電池温度を示し、曲線103は、この場合のばらつき(Tmax −Tmin )を示したものである。
図10の曲線群100、および曲線102より明らかなように、本発明による昇温工程を行うことによって、ばらつきなく、20分間程度で、降温させることができることが分かる。
【0042】
上述したように、本発明においては、トレーR内の位置に依存するばらつきを生じることなく、各電池の昇温工程および降温工程がなされることから、本発明によるエージングを行うとき、すなわち昇温工程、この昇温温度によるエージング倉庫内でのエージング工程および降温工程において、各電池Ch1 〜Ch8 における電池温度は、図11に曲線群110として示すように、電池間で殆どばらつきなく、したがって、一定の条件で、エージングを行うことができる。
【0043】
上述した各測定電池は、直径18mm、高さ65mmの円筒電池を用いたが、上述した昇温、降温の傾向、エージング効果については、エージング対象の電池の大きさが、異なるものについても、その電池配置位置等による依存性は、同様の傾向を示す。
【0044】
そして、本発明によれば、上述した昇温工程および降温工程を、電池収容トレーを重ねることなく、一枚毎に、昇温槽および降温槽のトンネル内を移行させ、ることから、トレーR間でのエージング条件のばらつきの発生も回避される。
【0045】
上述したエージング装置におけるように、昇温槽1および降温槽3のそれぞれにおいて循環式をとることによって、安定した温度制御を行うことができる。
更に、昇温槽1と降温槽3とを、1つの送風槽30をもって構成するときは、装置全体の簡略化および作業面積の縮小化を図ることができる。
また、各昇温槽1および降温槽3に、温度検出器21および冷却用の水の放出を行うことができる構成とすることによって、万が一何らかの原因で、槽内が異常に温度上昇した場合にも、放水によって安全性を保持することができる。
【0046】
【発明の効果】
上述したように、本発明方法および装置においては、電池に対するエージングに先立ってその電池を、エージング温度に相当する温度の送風中に通過させて、昇温させる過程を経ることから、多数の電池について同時にエージングを行うにも拘わらず、殆ど同一温度条件でのエージングがなされることから、特性のばらつきの改善がなされる。
また、その全体のエージング時間の短縮化が図られることから、生産性の向上が図られる。
【0047】
また、所定のエージング温度によるエージング作業後における電池の室温までの降温を、送風による降温とすることによって、降温に際しての結露の発生が回避できるものであり、この結露の改善によって錆の発生を回避でき、信頼性の向上を図ることができたものである。
【0048】
上述したように、本発明方法および本発明装置は、工業的に大きな効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電池のエージング装置の一例の概略構成図である。
【図2】本発明による電池のエージング装置の他の一例の概略構成図である。
【図3】本発明装置で用い得る電池トレーの一例の要部の断面図である。
【図4】図3の電池トレーの要部の平面図である。
【図5】本発明装置の送風槽の一例の要部を断面とした側面図である。
【図6】図5の送風槽の横断面図である。
【図7】エージング条件を変化させた場合のエージング(日数)に対する電池開放電圧の測定結果を示す図である。
【図8】本発明の説明に供する電池収容トレー内の電池の位置と、電池命名の説明図。
【図9】本発明および従来の昇温状態の時間経過に対する電池温度と、そのばらつきの測定結果を示す図である。
【図10】本発明および従来の降温状態の時間経過に対する電池温度と、そのばらつきの測定結果を示す図である。
【図11】本発明および従来のエージングの全体の作業に係わる経過時間に対する電池温度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
1・・・昇温槽、2・・・エージング倉庫、3・・・降温槽、4・・・隔壁、5・・・電池、6・・・電池収容部、7・・・位置設定板、8・・・底面、9・・・通気孔、10・・・筒状部、11・・・突条、12・・・送風口、13・・・排出口、14・・・コンベア、15・・・送風分散板、16・・・送風ダクト、17・・・排出ダクト、18・・・循環器、19・・・空気取り入れ口、20・・・温度制御装置、21・・・温度検出器、22・・・水の放出口、23・・・ラック、30・・・送風槽、R(R1 ,R2 ,R3 ・・・)・・・電池収容トレー
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン電池におけるように、製造された電池に対して所定の温度下で長時間のエージングを行う工程を必要とする電池のエージング方法およびエージング装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】
例えばリチウムイオン電池においては、特性の安定化、向上等を図るエージングがなされる(例えば特許文献1および2参照)。
リチウムイオン電池において、その製造後に、電圧変動を来す化学変化を進行させて特性の安定化を図るエージングがなされる場合、このエージングは、電池を損傷することがなく、かつ化学反応を進行させて特性の安定化を図ることのできる温度に設定されたエージング倉庫内でエージング処理することになる。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−228924号公報(段落番号〔0007〕)。
特開平11−250930号公報(段落番号〔0007〕)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した電池の製造後におけるエージングは、エージング時間の短縮化から、上述したように、電池を損傷することがなく、かつ不安定要因となるような化学的反応を進行させて、安定化を図ることができるような室温より高い高温エージングを行うことが望まれる。
このエージングは、多数の電池を同時に能率良く取り扱うことができるように、上述したエージング倉庫内には、複数の電池収容トレーに、それぞれ例えば円筒状電池を、多数本例えば256本づつ収容配列し、これら電池収容トレーを複数個積み重ねて収容し、更に、この積み重ねられたトレーを複数列配列し、この状態でエージングを行うことになる。
【0005】
しかしながら、上述したような高温エージングを行う場合にあっても、実際には、例えば14日間にも渡る長時間を必要とすることから、生産性に問題がある。
また、多数の電池に関して同時にエージング処理を行う方法による場合、エージング後の電池性能に、ばらつきが生じ、目的とするエージングが終了する時間の許容温度が2時間であるに対し、最大8時間にも及ぶという問題がある。
そして、高温エージング処理の終了後には、これら電池を室温(23℃±3℃)に降温することになる。
【0006】
本発明においては、高温エージングを行う場合において、よりエージング時間の短縮化を図ることができるようにするものである。
また、電池性能のばらつきが、上述した電池トレーを、複数個重ね合わせ、更にこの重ね合わせたトレーを複数列配置してエージングを行う方法にあっては、各電池が同時に所定のエージング温度に昇温せず、これによってエージング効果にばらつきが発生することを究明したものであり、この究明に基いて、このようなエージング効果のばらつきを効果的に回避することができ、電池性能が安定化された電池を得ることができるようにしたエージング方法およびエージング装置を提供するものである。
【0007】
更に、本発明においては、エージング後の降温に際して、大気中の水分が電池に結露し、錆の発生を来たし、これが寿命の低下など、信頼性の低下を来すおそれがあることに対処して、この結露の発生を効果的に回避し、信頼性の高い電池を得ることができるエージング方法およびエージング装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によるエージング方法においては、電池を所定のエージング温度に保持するエージング処理工程と、このエージング処理工程前に、上述した所定のエージング温度に相当する温度とされた送風中に、電池を通過させつつ、この電池をエージング温度ないしはこれに近い温度までに昇温する通風昇温工程とを有する。
そして、この通風昇温工程に続いて上述したエージング処理工程を行うものである。
【0009】
また、本発明によるエージング方法においては、上述したエージング処理工程の後に、室温に相当する温度の送風中に、電池を通過させつつ、これら電池を室温ないしはこれに近い温度にまで降温させる通風降温工程を行う。
【0010】
また、本発明によるエージング方法において、電池は、通風性を有する複数の電池収容トレー内に、それぞれ多数個の電池が、上述した各通風方向に交叉する単一層をもって並置配列して収容し、上述した通風昇温工程、通風降温工程における送風中に、各電池収容トレーをそれぞれ重ね合わせることなく、かつ電池の配置された面と交叉する方向に送風が通ずるように、順次通過させる。
【0011】
また、本発明方法によるエージング方法においては、上述した電池を収容配置された複数の収容トレーは、複数個重ね合わされて上述した所定のエージング温度による電池のエージング処理工程がなされる。
【0012】
本発明によるエージング装置は、所定のエージング温度に相当する温度の送風がなされる昇温槽と、庫内温度が、電池のエージングを行う所定のエージング温度に保持されるエージング倉庫とを有する。
昇温槽の送風中には、エージングを行おうとする電池を通過させつつ、これら電池をエージング温度ないしはこれに近い温度までに昇温し、続いてエージング倉庫内に導入してこれら電池を所定のエージング温度でエージングする。
【0013】
また、本発明によるエージング装置は、室温に相当する送風がなされる降温槽を設け、上述したエージング倉庫内でエージングのなされた電池を、続いてこの降温槽内の送風中に通過させて電池を室温ないしはこれに近い温度にまで降温させる構成とすることができる。
【0014】
上述したエージング装置において、取り扱う電池は、通風性を有する複数の電池収容トレーが用意され、各トレー内に、それぞれ多数個の電池を、昇温槽および降温槽の各通風方向に交叉する単一層をもって並置配列して収容する。
そして、昇温槽および降温槽の送風中に、各電池収容トレーをそれぞれ重ね合わせることなく、かつ電池の並置配列面と交叉する方向に各送風が通ずるように、順次通過させる。
そして、上述したエージング倉庫内における電池のエージング工程においては、上述した電池が収容された複数の電池収容トレーを複数個重ね合わせて設置して、所定のエージング温度におけるエージング工程を行う。
【0015】
また、本発明によるエージング装置においては、昇温槽と、降温槽とを、共通の送風槽によって構成することができる。すなわち、この場合送風槽内に供給する送風を、エージング温度に相当する送風と、降温温度に相当する送風とに切り換えることによって昇温槽と、降温槽とに切換え用いる。
【0016】
尚、本発明において、上述した、エージング温度ないしはこれに近い温度とは、室温より高い目的とする高温エージング温度まで通風昇温するものの、この場合幾分の相違は、後のこの通風昇温工程に比して充分長い高温エージングを行うことから許容し得ることを意味するものである。
上述したように、本発明方法および装置においては、電池に対するエージングに先立ってその電池を、エージング温度に相当する温度の送風中に通過させて、昇温させる過程を経るようにするものであるが、このようにすることによって、電池相互のエージング効果のばらつきが改善され、しかもエージング作業時間の短縮化を図ることができることが見出された。
また、所定のエージング温度によるエージング作業後に、電池は、室温に降温されるものであるが、この場合、上述したように送風による降温を行うことによって、降温に際しての結露の発生が回避できた。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明によるエージング装置を用いて本発明によるエージング方法を実施する実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は、この例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【0018】
図1は、本発明装置の一実施の形態の一例の概略構成図を示す。この例では、昇温槽1と、エージング倉庫2と、降温槽3とを設けた構成とした場合である。
昇温槽1は、槽内に、所定のエージング温度Te、すなわち、例えばリチウムイオン電池に対するエージングにおいては45℃程度に相当する温度の送風がなされる構成とされる。
エージング倉庫2は、庫内温度が、上述した所定のエージング温度Teに保持される構成とされる。
また、降温槽3は、室温TRTすなわち5℃〜35℃、通常は、23℃±3℃に相当する温度の送風がなされる構成とされる。
【0019】
図2は、本発明装置の他の一実施の形態の一例の概略構成図を示す。この例では、図1における昇温槽1と、降温槽3とを共通の送風槽30によって構成した場合である。すなわち、この場合においては、上述したように、庫内温度が、所定のエージング温度Teに保持される構成とされたエージング倉庫2と、昇温槽1と、降温槽3とを兼ねる送風槽30とが設けられる。
【0020】
図1および図2の何れの例においても、エージングを行う電池、例えば円筒状電池は、例えば256本づつ電池収容トレーRに収容される。
この電池収容トレーRに配置される多数の電池は、単層に、すなわち上下に重なることなく、電池の長手方向が、トレーの面に対して垂直方向となるように、並置配列する。すなわち、円筒状電池5においては、相互に平行に植立するように配置する。
【0021】
電池収容トレーRは、図3にその要部の縦断面図を示し、図4に要部の平面図を示すように、プラスチック等の成形体によって構成することができる。
この電池収容トレーRは、例えば格子状に形成された隔壁4によってそれぞれ電池5を収容する電池収容部6が区分形成される。
各電池収容部6には、電池収容部6の中心軸に向かって、図4に示すように、電池収容部6の四側壁を構成する各隔壁4から、それぞれ例えば相対向する対の位置設定板7が一体に突設される。
これら位置設定板7は、その各端縁が電池5の周面と衝合して、電池5を、電池収容部6のほぼ中心に設定することができるように形成される。
【0022】
電池収容トレーRの底面8には、各電池収容部6に収容される電池5の中心軸下にそれぞれ通気孔9が形成され、これら通気孔9に連通する筒状部10が、底面8よりそれぞれ一定の高さをもって一体に突出成形される。
また、底面8の内面には、各電池収容部6において、それぞれ所要の高さを有する複数の突条11が一体に成形され、電池5の底面例えば負極側と、底面8との間に電池5の外周部と、通気孔9とを連通する間隙が発生するようになされる。
【0023】
昇温槽1、降温槽3、あるいはこれらが兼用された構成とされる槽を構成する送風槽30は、図5に一部を断面として開放した側面図を示し、図6に横断面図を示すように、トンネル構造を有する。このトンネル内の上方の1側面に、複数の送風口12が、トンネルの長手方向に沿って配列形成され、下方の1側面に、複数の排出口13が、トンネルの長手方向に沿って配列形成される。
また、トンネル内には、その長手方向に沿って電池収容トレーRを載置移行させる通気性を有する例えば網目のベルトコンベア、あるいは小径とされ、かつ所要の間隔をもって配列されたローラコンベア等より成るコンベア14が設けられる。
そして、このコンベア14の上方に、例えば多数の細孔が穿設された金属板によって構成された送風の分散板15がコンベア14の移行方向に沿って配置される。
【0024】
各送風口12は、例えば共通の送風ダクト16に連結され、各排出口13は、例えば共通の排出ダクト17に連結される。これら送風ダクト16と排出ダクト17とは、各送風口12と排出口13とにそれぞれ連結される側とは各反対端において、例えば循環ファンよりなる循環器18を介して連結されて、送風ダクト16を通じて送風口12から送風槽30のトンネルの上下を横切り、排出口13から排出ダクト17へと循環するようになされる。19は、この空気の取り入れ口を示す。
また、例えば送風ダクト16への通路には、例えば温度制御装置20、例えばヒータが挿入される。
【0025】
この送風ダクト16からの所定の温度を有する送風が、送風槽30のトンネル内に送風するようになされ、この送風が、分散板15の細孔を通じて、コンベア14上に載置され、トンネルの一方向から他方向に移行する電池収容トレーRの開口面、すなわち電池5の配置面と交叉する方向に、かつに一様に分散されるようになされる。
この送風は、図3に矢印をもって示すように、トレーR内を、その上方開口から、トレーR内の電池5の周面に沿ってトレーRの底面8に向い、この底面8と、電池5の底面との間に、突条11によって形成された間隙を通じて、トレーRの底面に形成された通気孔9を通じて、トレーRの下方、すなわちコンベア14の下方に流れる。
すなわち、送風は、トンネルを上下に横切るようになされる。
【0026】
上述した構成によって、循環器18により、送風口12からの送風量、送風圧力、風速を選定でき、送風分散板15の細孔の密度、配置等の選定との共働によって、トレーRに対する一様な送風、風速等の制御を行うことができる。
【0027】
また、送風槽30には、温度検出器21、例えば熱電対が配置し、更に、冷却のための水の放出口22を配置することができる。
このようにして、槽内の温度を検出して、温度制御装置20を制御することによって送風温度を所要の温度に設定することができるようにする。また、万が一、不慮の事態によって槽30内が、異常温度に達した場合においては、冷却水の放出口22から槽内に冷却水を放出することができるようにする。
【0028】
一方、エージング倉庫2は、例えば図2に示すように、庫内に、トレーを載置するラック23が、設けられていて、このラック23に、それぞれ多数の電池が収容された電池収容トレーRが、積み重ねられ、かつこの積み重ねが複数並置配置できるようになされている。
そして、このエージング倉庫は、その庫内温度は、所定のエージング温度Te例えば45℃に設定される。
【0029】
次に、上述した本発明装置を用いて、本発明方法を実施する例を説明する。
先ず、図2を参照して説明する。
図2においては、共通の送風槽30を、昇温槽1と降温槽3として用いる場合である。
先ず、送風槽30において、所定のエージング温度Te、例えば45℃程度の温風を図5で説明したように、送風口12から送風し、排出口13から排出し、循環させて、送風温度を安定化した状態とする。
【0030】
一方、図3および図4で説明した電池収容トレーR内に、エージング処理を行う複数の電池、例えば円筒状のリチウムイオン電池5を収容配置する。この電池収容トレーRは、電池収容部6が行および列にそれぞれ16個形成されて256本の電池が収容されるように構成されている。これら各電池収容部6にそれぞれ上述した電池5を収容する。
この電池収容トレーRは、多数枚積み重ねられた状態で取り扱われるものであり、図2においては、模式的に4枚のトレーR1 、R2 、R3 、R4 が積み重ねられた状態で自動的にあるいは手動で、送風槽30のトンネルの入り口、図2において左側に持ち来された状態を示している。これらトレーR(R1 、R2 、R3 、R4 )を、一枚づつ、順次、自動的にあるいは手動で、送風槽30によって構成される昇温槽1内を移行するコンベア14上に載置させる。
【0031】
このようにすると、コンベア14によって、トンネル状の昇温槽1内を、各トレーR(R1 、R2 、R3 、R4 )が、順次、図2において、右側のトンネル出口に移行される。そして、この移行途上において通風昇温工程がとられる。すなわち、前述した、所定の温度の送風が各トレーR内の電池5に吹きつけられることによって、電池5は、この送風の温度に昇温する。この場合、この昇温槽内、すなわちトンネル内を移行するに要する時間、すなわち電池5が送風に曝される時間を、例えば20分間とするとき、各電池5は、45℃に設定することができた。
【0032】
このようにして、所定のエージング温度Te、あるいはこれに近い温度に昇温されたトレーRは、再び自動あるいは手動によって積み重ねられて、所定のエージング温度Teに保持されているエージング倉庫2内に導入され、ラック23によって、多数積み重ねられ、多数の行または/および列に配置される。
そして、この庫内において、エージング工程がとられる。このエージングは、例えば10日間行う。
因みに、上述した昇温槽1での送風による昇温処理がなされない場合は、エージング倉庫2内でのエージングは、14日間必要となる。
【0033】
一方、図2における送風槽30内には、図5で示した、送風口12から、室温TRT例えば23℃±3℃の空気に切り換えて送り込み、排出口13から排出した循環状態とし、この送風槽30内に、前述したと同様に、自動もしくは手動によって、トレーRを一枚づつ、コンベア14上に載せる。
このようにすると、コンベア14による、トンネル中のトレーRの移動過程でで、図3で示した通風によって、通風降温工程がなされ、各電池が送風温度の所要の室温TRTに降温される。
このとき、送風下において降温されることから、電池表面に結露が生じることが回避される。
その後、この降温槽3としての送風槽30から、順次トレーRを取り出す。このとき、電池は、室温に曝らされるが、電池と外気との温度差が回避されることから、結露の発生は回避される。
【0034】
図2で説明した例では、共通の送風槽30を用いて、循環する送風温度の切換えで、昇温槽1と降温槽3とを切換え構成した場合であるが、図1に示すように、昇温槽1と降温槽3とが別個に構成された装置を用いることもできる。
この場合においても、昇温槽1に、1枚づつ、前述したと同様に多数の電池、例えば256本の電池が収容された電池収容トレーRを用意し、自動もしくは手動によって、昇温槽1内に、配置したコンベア(図示せず)上に載せて、前述したと同様の昇温作業を行い、続いてエージング倉庫2内に、各トレーRを搬送して収容し、エージングを行う。その後、エージング倉庫2から取り出した各トレンチRを、続いて降温槽3内に、同様に配置したコンベア(図示せず)上に載せて、前述したと同様の降温作業を行う。
【0035】
尚、図1および図2で説明したいづれの装置によるいづれの方法によっても、各一連の作業は、容易に自動化が可能である。
【0036】
前述したように、本発明によれば、例えば20分間という、いわば急激な昇温工程を経ることによって、この昇温工程の所要時間を含めてもエージングに要する時間の短縮化を図ることができた。これは、電池内部の不安定な化学反応が、急激な昇温過程で、効果的に促進されたことによると考えられる。
【0037】
尚、上述したエージング方法において、そのエージング温度Teを45℃としたものであるが、この温度について説明する。
図7は、リチウムイオン電池に対する各温度条件下でのエージングを行った場合のエージング日数と、開放電圧(OCV)の測定結果を示したものである。
図7中、曲線71は、そのエージングを室温23℃中で緩やかに化学変化させた場合、曲線72は、そのエージングを35℃で一日行って後に23℃中で行った場合、曲線73は、そのエージングを45℃で一日行って後に23℃中で行った場合、曲線74は、そのエージングを55℃で一日行って後に23℃中で行った場合のそれぞれのエージング日数に対する開放電圧(V)の測定結果を示すものである。
【0038】
図7において、曲線70は、エージング温度を23℃としたときの曲線71の5日〜14日の電圧の変化に対応する曲線で、曲線73の1日以降の電圧の変化状態とを対比させるために、曲線73の1日以降の曲線上に重ねて示したものである。
曲線70と、曲線73とを比較して明らかなように、両曲線の傾きは良く一致している。
つまり、エージング温度を、高温の45℃とするとき、その化学変化の進行が、23℃のみで行う場合の5日に対応し、4日分のエージング時間の短縮が図れることが分かる。
これに比し、曲線72で示されるエージング温度を35℃とし、その後、23℃とする場合に比し、曲線70との傾きを比較して明らかなように、1日以降ではまだ急峻に電圧が変化する状態を示していることから、エージングが不足であることが分かり、曲線74で示されるエージング温度では、過剰であることが分かる。
ここに、エージング温度は、45℃程度が好ましいことが分かる。
そして、このエージング温度は、45℃±5以内に設定することが望ましい。これは、電池を構成する非水電解質として、溶媒またはゲル状電解質内に、例えばLiPF6 の溶質を溶解、混合させていることから、60℃を越えると、溶質が部分的にFイオンを解離して遊離フッ素を生じるため、45℃+5℃、すなわち50℃を上限とするものであり、45℃−5℃の40℃以下、すなわち室温から40℃程度の温度条件にてエージングを行う場合には、本願の目的の効果が得られないことが確認された。
【0039】
また、本発明によれば、エージング温度への昇温、また室温への降温のばらつきが改善される。これについて説明する。
この場合、電池収容トレーR内に設置された電池を、図8に示すように、各位置毎に摘出して、電池Ch1 〜Ch8 と命名した。すなわち、この場合トレーRの一側縁部に近い位置にあり、この側縁部に沿い間欠的位置にある電池をCh1 〜Ch3 と命名し、この側縁部と対向する他の側縁部に沿い同様に間欠的位置にある電池をCh6 〜Ch8 とした。そして、これらCh1 〜Ch3 とCh6 〜Ch8 の配列部間に、これら電池と齟齬する位置の電池をCh4 およびCh5 とした。
【0040】
先ず、電池の昇温について考察する。
図9は、横軸に経過時間をとり、左縦軸に電池の昇温温度(以下電池温度という)を示し、右縦軸に電池温度のばらつきを示したものである。
図9において、複数の曲線群90は、本発明装置および方法による昇温工程における電池Ch1 〜Ch8 に対する時間経過に伴う電池温度の測定結果を示したもので、曲線91は、これら電池Ch1 〜Ch8 における、電池温度のばらつき、すなわちこれら電池のうちの最高温度Tmax と最低温度Tmin との差(Tmax −Tmin )を示したものである。
一方、曲線群92は、本発明における昇温工程を経ることなく、エージング温度45℃のエージング倉庫内で昇温させた場合の各電池Ch1 〜Ch8 の電池温度を示し、曲線93は、この場合のばらつき(Tmax −Tmin )を示したものである。
図9の曲線群90、および曲線91より明らかなように、本発明による昇温工程を行うことによって、ばらつきなく、20分間で、所定のエージング温度の、この例では45℃に設定することができることが分かる。
【0041】
次に、降温について考察する。
図10についても、横軸に経過時間をとり、左縦軸に電池温度を示し、右縦軸に電池温度のばらつき(Tmax −Tmin )を示したものである。
図10において、複数の曲線群100は、本発明装置および方法による降温工程における電池Ch1 〜Ch8 に対する時間経過に伴う電池温度の測定結果を示したもので、曲線101は、これら電池Ch1 〜Ch8 における、電池温度のばらつき、すなわちこれら電池のうちの最高温度Tmax と最低温度Tmin との差(Tmax −Tmin )を示したものである。
一方、曲線群102は、本発明における昇温工程を経ることなく、エージング温度45℃のエージング倉庫から直接的に室温に降温させた場合の各電池Ch1 〜Ch8 の電池温度を示し、曲線103は、この場合のばらつき(Tmax −Tmin )を示したものである。
図10の曲線群100、および曲線102より明らかなように、本発明による昇温工程を行うことによって、ばらつきなく、20分間程度で、降温させることができることが分かる。
【0042】
上述したように、本発明においては、トレーR内の位置に依存するばらつきを生じることなく、各電池の昇温工程および降温工程がなされることから、本発明によるエージングを行うとき、すなわち昇温工程、この昇温温度によるエージング倉庫内でのエージング工程および降温工程において、各電池Ch1 〜Ch8 における電池温度は、図11に曲線群110として示すように、電池間で殆どばらつきなく、したがって、一定の条件で、エージングを行うことができる。
【0043】
上述した各測定電池は、直径18mm、高さ65mmの円筒電池を用いたが、上述した昇温、降温の傾向、エージング効果については、エージング対象の電池の大きさが、異なるものについても、その電池配置位置等による依存性は、同様の傾向を示す。
【0044】
そして、本発明によれば、上述した昇温工程および降温工程を、電池収容トレーを重ねることなく、一枚毎に、昇温槽および降温槽のトンネル内を移行させ、ることから、トレーR間でのエージング条件のばらつきの発生も回避される。
【0045】
上述したエージング装置におけるように、昇温槽1および降温槽3のそれぞれにおいて循環式をとることによって、安定した温度制御を行うことができる。
更に、昇温槽1と降温槽3とを、1つの送風槽30をもって構成するときは、装置全体の簡略化および作業面積の縮小化を図ることができる。
また、各昇温槽1および降温槽3に、温度検出器21および冷却用の水の放出を行うことができる構成とすることによって、万が一何らかの原因で、槽内が異常に温度上昇した場合にも、放水によって安全性を保持することができる。
【0046】
【発明の効果】
上述したように、本発明方法および装置においては、電池に対するエージングに先立ってその電池を、エージング温度に相当する温度の送風中に通過させて、昇温させる過程を経ることから、多数の電池について同時にエージングを行うにも拘わらず、殆ど同一温度条件でのエージングがなされることから、特性のばらつきの改善がなされる。
また、その全体のエージング時間の短縮化が図られることから、生産性の向上が図られる。
【0047】
また、所定のエージング温度によるエージング作業後における電池の室温までの降温を、送風による降温とすることによって、降温に際しての結露の発生が回避できるものであり、この結露の改善によって錆の発生を回避でき、信頼性の向上を図ることができたものである。
【0048】
上述したように、本発明方法および本発明装置は、工業的に大きな効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電池のエージング装置の一例の概略構成図である。
【図2】本発明による電池のエージング装置の他の一例の概略構成図である。
【図3】本発明装置で用い得る電池トレーの一例の要部の断面図である。
【図4】図3の電池トレーの要部の平面図である。
【図5】本発明装置の送風槽の一例の要部を断面とした側面図である。
【図6】図5の送風槽の横断面図である。
【図7】エージング条件を変化させた場合のエージング(日数)に対する電池開放電圧の測定結果を示す図である。
【図8】本発明の説明に供する電池収容トレー内の電池の位置と、電池命名の説明図。
【図9】本発明および従来の昇温状態の時間経過に対する電池温度と、そのばらつきの測定結果を示す図である。
【図10】本発明および従来の降温状態の時間経過に対する電池温度と、そのばらつきの測定結果を示す図である。
【図11】本発明および従来のエージングの全体の作業に係わる経過時間に対する電池温度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
1・・・昇温槽、2・・・エージング倉庫、3・・・降温槽、4・・・隔壁、5・・・電池、6・・・電池収容部、7・・・位置設定板、8・・・底面、9・・・通気孔、10・・・筒状部、11・・・突条、12・・・送風口、13・・・排出口、14・・・コンベア、15・・・送風分散板、16・・・送風ダクト、17・・・排出ダクト、18・・・循環器、19・・・空気取り入れ口、20・・・温度制御装置、21・・・温度検出器、22・・・水の放出口、23・・・ラック、30・・・送風槽、R(R1 ,R2 ,R3 ・・・)・・・電池収容トレー
Claims (11)
- 電池を所定のエージング温度に保持するエージング処理工程と、
該エージング処理工程前に上記所定のエージング温度に相当する温度とされた送風中に、電池を通過させつつ、該電池を上記エージング温度ないしはこれに近い温度までに昇温する通風昇温工程とを有し、
該通風昇温工程に続いて上記エージング処理工程を行うことを特徴とする電池のエージング方法。 - 電池を所定のエージング温度に保持するエージング処理工程と、
該エージング処理工程の後に、室温に相当する温度の送風中に、上記電池を通過させつつ、該電池を上記室温ないしはこれに近い温度にまで降温する通風降温工程とを有することを特徴とする電池のエージング方法。 - 所定のエージング温度に相当する温度とされた送風中に、電池を通過させつつ、該電池を上記エージング温度ないしはこれに近い温度までに昇温する通風昇温工程と、
その後、これに続いて上記所定のエージング温度に保持してエージングを行うエージング工程と、
該エージング処理工程の後に続いて、室温に相当する温度の送風中に、上記電池を通過させつつ、該電池を上記室温ないしはこれに近い温度にまで降温する通風降温工程とを有することを特徴とする電池のエージング方法。 - 上記電池は、通風性を有する複数の電池収容トレー内に、それぞれ多数個の電池を上記通風方向に交叉する単一層をもって並置配列して収容し、
上記通風昇温工程または/および通風降温工程における上記送風中に、上記各電池収容トレーをそれぞれ重ね合わせることなく、かつ上記電池の並置配列面と交叉する方向に上記送風が通ずるように、順次通過させることを特徴とする請求項1、2または3に記載の電池のエージング方法。 - 上記電池は、通風性を有する複数の電池収容トレー内に、それぞれ多数個の電池を上記通風方向に交叉する単一層をもって並置配列して収容し、
上記複数の電池が収容された電池収容トレーは、複数個重ね合わされて上記所定のエージング温度による上記電池のエージング処理工程がなされることを特徴とする請求項1、2または3に記載の電池のエージング方法。 - 所定のエージング温度に相当する温度の送風がなされる昇温槽と、
庫内温度が、電池のエージングを行う所定のエージング温度に保持されるエージング倉庫とを有し、
上記昇温槽の上記送風中に電池を通過させつつ、該電池を上記エージング温度ないしはこれに近い温度までに昇温し、続いて上記エージング倉庫内に導入して上記所定のエージング温度のエージングを行うことを特徴とする電池のエージング装置。 - 庫内温度が、電池のエージングを行う所定のエージング温度に保持されるエージング倉庫と、
室温に相当する送風がなされる降温槽とを有し、
上記エージング倉庫内でエージングのなされた電池を、続いて上記降温槽内の上記送風中に通過させて該電池を室温ないしはこれに近い温度にまで降温させることを特徴とする電池のエージング装置。 - 所定のエージング温度に相当する温度の送風がなされる昇温槽と、
所定の温度に保持され電池のエージングを行うエージング倉庫と、
室温に相当する送風がなされる降温槽とを有し、
上記昇温槽の上記送風中に、上記電池を通過させて該電池を上記所定のエージング温度ないしはこれに近い温度にまで昇温し、該昇温された電池を続いて上記エージング倉庫内に配置してエージング処理を行い、該エージングのなされた電池を、続いて上記降温槽内の上記送風中に通過させて該電池を室温ないしはこれに近い温度にまで降温させることを特徴とする電池のエージング装置。 - 上記電池は、通風性を有する複数の電池収容トレー内に、それぞれ多数個の電池が上記通風方向に交叉する単一層をもって並置配列して収容され、
上記昇温槽または/および降温槽の送風中に、上記各電池収容トレーをそれぞれ重ね合わせることなく、かつ上記電池の並置配列面と交叉する方向に上記送風が通ずるように、順次通過させることを特徴とする請求項6、7または8に記載の電池のエージング装置。 - 上記電池は、通風性を有する複数の電池収容トレーに、それぞれ多数個の電池が通風方向に交叉する単一層もって並置配列して収容され、
上記複数の電池が収容された電池収容トレーは、複数個重ね合わされて上記エージング倉庫内に設置されて上記電池のエージングを行うことを特徴とする請求項6、7または8に記載の電池のエージング装置。 - 上記昇温槽と、降温槽とを、共通の送風槽によって構成し、該送風槽内に供給する送風を、上記エージング温度に相当する送風と、上記降温温度に相当する送風とに切り換えて、上記昇温槽と、降温槽とに切換えることを特徴とする請求項8に記載の電池エージング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002344617A JP2004179009A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 電池のエージング方法およびエージング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002344617A JP2004179009A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 電池のエージング方法およびエージング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004179009A true JP2004179009A (ja) | 2004-06-24 |
Family
ID=32706041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002344617A Pending JP2004179009A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 電池のエージング方法およびエージング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004179009A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100991617B1 (ko) | 2007-07-20 | 2010-11-04 | 주식회사 엘지화학 | 열효율이 향상된 배터리 숙성 장치 |
JP2013114986A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Toyota Motor Corp | 二次電池の製造方法 |
JP2013118048A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-13 | Toyota Motor Corp | 二次電池の製造方法 |
CN103675714A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-26 | 南昌大学 | Led光源寿命试验平台 |
JP2014149988A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Toyota Motor Corp | 非水電解質二次電池の製造方法 |
JP2015122160A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の製造方法 |
JP2015225801A (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-14 | 株式会社豊田自動織機 | エージング装置及び蓄電装置の製造方法 |
KR20180120055A (ko) * | 2017-04-26 | 2018-11-05 | 크로마 에이티이 인코포레이티드 | 지지 장치 |
WO2019172515A1 (ko) * | 2018-03-08 | 2019-09-12 | 주식회사 엘지화학 | 온도 편차가 개선된 이차전지의 활성화 공정을 위한 충방전 장치 |
CN114335770A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 江苏量能动力科技有限公司 | 锂电池冷热交替老化方法 |
WO2023282596A1 (ko) * | 2021-07-06 | 2023-01-12 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 스마트 고온 에이징 시스템 |
-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002344617A patent/JP2004179009A/ja active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100991617B1 (ko) | 2007-07-20 | 2010-11-04 | 주식회사 엘지화학 | 열효율이 향상된 배터리 숙성 장치 |
JP2013114986A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Toyota Motor Corp | 二次電池の製造方法 |
JP2013118048A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-13 | Toyota Motor Corp | 二次電池の製造方法 |
JP2014149988A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Toyota Motor Corp | 非水電解質二次電池の製造方法 |
CN103675714A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-26 | 南昌大学 | Led光源寿命试验平台 |
JP2015122160A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の製造方法 |
JP2015225801A (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-14 | 株式会社豊田自動織機 | エージング装置及び蓄電装置の製造方法 |
JP2018185282A (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-22 | 致茂電子股▲分▼有限公司Chroma Ate Inc. | 支持装置 |
KR20180120055A (ko) * | 2017-04-26 | 2018-11-05 | 크로마 에이티이 인코포레이티드 | 지지 장치 |
KR102219813B1 (ko) | 2017-04-26 | 2021-02-25 | 크로마 에이티이 인코포레이티드 | 지지 장치 |
WO2019172515A1 (ko) * | 2018-03-08 | 2019-09-12 | 주식회사 엘지화학 | 온도 편차가 개선된 이차전지의 활성화 공정을 위한 충방전 장치 |
CN110915029A (zh) * | 2018-03-08 | 2020-03-24 | 株式会社Lg化学 | 具有减小的温度差的用于二次电池化成过程的充电/放电设备 |
CN110915029B (zh) * | 2018-03-08 | 2023-04-04 | 株式会社Lg新能源 | 具有减小的温度差的用于二次电池化成过程的充电/放电设备 |
US11621445B2 (en) | 2018-03-08 | 2023-04-04 | Lg Energy Solution, Ltd. | Charging/discharging device, having reduced temperature difference, for secondary battery formation process |
WO2023282596A1 (ko) * | 2021-07-06 | 2023-01-12 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 스마트 고온 에이징 시스템 |
CN114335770A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 江苏量能动力科技有限公司 | 锂电池冷热交替老化方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004179009A (ja) | 電池のエージング方法およびエージング装置 | |
RU2671365C2 (ru) | Устройство и способ выдержки бетонных изделий | |
CN101611158B (zh) | 铁心退火炉 | |
KR101106887B1 (ko) | 기판들을 열 처리하기 위한 방법 및 장치 | |
US9660309B2 (en) | Device and method for raising temperature of battery module in eco-friendly vehicle | |
US10018681B2 (en) | Cell manufacturing using liquid-based thermal system | |
US20220276001A1 (en) | Electrode drying device equipped with water supply part, and method for drying electrode using same | |
EP3846267A1 (en) | Method for manufacturing cylindrical battery and drying apparatus for performing same | |
KR101713196B1 (ko) | 인라인 열처리 장치 | |
KR101775349B1 (ko) | 축전지용 극판 자동 배치식 숙성 및 건조 시스템 | |
CN103785599A (zh) | 电极片/电池芯去水干燥设备及方法 | |
US6014798A (en) | Method and device for manufacturing lead plates for lead/acid batteries | |
US11621445B2 (en) | Charging/discharging device, having reduced temperature difference, for secondary battery formation process | |
KR20140065851A (ko) | 다단식 글라스 건조장치 | |
CN217179177U (zh) | 一种窑炉烘干系统 | |
CN215087006U (zh) | 一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统 | |
KR20230087966A (ko) | 이차전지 에이징용 전지셀 트레이, 상기 전지셀 트레이를 이용한 이차전지 제조 방법 및 이차전지 | |
KR100991617B1 (ko) | 열효율이 향상된 배터리 숙성 장치 | |
US20030140469A1 (en) | Method and device for manufacturing lead plates for lead/acid batteries | |
US20230314071A1 (en) | Method of manufacturing sealed battery | |
CN217058290U (zh) | 一种石墨舟连续烘干装置 | |
US3556852A (en) | Method and apparatus for treating storage battery plate assembly | |
KR20200124029A (ko) | 동일한 송풍 기능에 의해 내부온도를 제어하는 배터리 외함 | |
WO2023282596A1 (ko) | 스마트 고온 에이징 시스템 | |
KR102042922B1 (ko) | 광융합 저장창고 및 그의 구동 방법 |