JP2006179322A - 電池、電池の製造方法、及び電解液漏れ検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電池特性に影響を与えることなく、適切に、電解液漏れの有無を判断できる電池の電解液漏れ検査方法、電池の製造方法、及び電池を提供する。
【解決手段】 本発明の電池の製造方法は、電池ケース１１０の表面の少なくとも一部に、電解液の存在下で所定の光（紫外光）を照射すると蛍光を発する蛍光体（フルオレセインを含む漏液指示薬）を被着させる被着工程（ステップ１）と、電池ケース１１０の表面のうち、少なくとも上記蛍光体（フルオレセインを含む漏液指示薬）を被着させた被着部１２０に、所定の光を（紫外光）照射し、被着部１２０が発する蛍光により、電解液の漏れの有無を判定する漏液検知工程（ステップＳ２〜Ｓ９）とを備えている。
【選択図】 図５
【解決手段】 本発明の電池の製造方法は、電池ケース１１０の表面の少なくとも一部に、電解液の存在下で所定の光（紫外光）を照射すると蛍光を発する蛍光体（フルオレセインを含む漏液指示薬）を被着させる被着工程（ステップ１）と、電池ケース１１０の表面のうち、少なくとも上記蛍光体（フルオレセインを含む漏液指示薬）を被着させた被着部１２０に、所定の光を（紫外光）照射し、被着部１２０が発する蛍光により、電解液の漏れの有無を判定する漏液検知工程（ステップＳ２〜Ｓ９）とを備えている。
【選択図】 図５
Description
本発明は、電池、電池の製造方法、及び電解液漏れ検査方法に関する。
近年、携帯電話や携帯パソコンなどのモバイル機器の発達や、電気自動車やハイブリッド自動車などの実用化に伴って、一次電池のみならず、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池の需要が拡大している。ところが、これらの電池において電解液漏れが生じると、機器が損傷してしまう虞があるため、密閉性に優れ、電解液漏れを防止した電池が要求されている。このため、電池を製造するにあたり、電解液漏れを精度良く検査する方法が求められており、この要求に応えるべく、様々な電解液漏れ検査方法が提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。
特許文献１及び特許文献２では、電解液に反応する光を電池に照射し、照射した光に反応して電解液が発する蛍光を検出し、その検出結果から電解液漏れの有無を判定する電解液漏れ検査方法が開示されている。
特許文献３では、予め電解液に蛍光体を混合しておき、封口後、封口部から漏出した電解液中の蛍光体に、励起エネルギーを吸収させて発光させることで、電解液漏れを検出する手法を提案している。
特許文献３では、予め電解液に蛍光体を混合しておき、封口後、封口部から漏出した電解液中の蛍光体に、励起エネルギーを吸収させて発光させることで、電解液漏れを検出する手法を提案している。
しかしながら、特許文献１の検査方法は、電解液の成分に蛍光物質が含まれる電池については有効であるが、電解液に蛍光物質を含まない電池（例えば、ニッケル水素電池等の水溶液系の電池）には、適用することができなかった。また、電解液の組成を選択するにあたり、蛍光物質を選択する必要があるため、電解液の組成に制限を受けることがある。
また、特許文献２の検査方法では、予め、電解液に蛍光体を混合させている。ところが、電解液に蛍光体を混合すると、電池内で、蛍光体が反応して分解し、電池特性が著しく低下してしまう虞があった。
また、特許文献２の検査方法では、予め、電解液に蛍光体を混合させている。ところが、電解液に蛍光体を混合すると、電池内で、蛍光体が反応して分解し、電池特性が著しく低下してしまう虞があった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電池特性に影響を与えることなく、適切に、電解液漏れの有無を判断できる電池の電解液漏れ検査方法、電池の製造方法、及び電池を提供することを目的とする。
その解決手段は、電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電解液と、を有する電池の製造方法であって、上記電池ケースの表面の少なくとも一部に、上記電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体を被着する被着工程と、上記電池ケースの表面のうち、少なくとも上記蛍光体が被着した被着部に、上記所定の光を照射し、上記被着部が発する蛍光により、上記電解液の漏れの有無を判定する漏液検知工程と、を備える電池の製造方法である。
本発明の電池の製造方法では、電池ケースの表面の少なくとも一部に、電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体を被着する被着工程を備えている。すなわち、従来のように、電解液中に、蛍光体を含有させることなく、別途、電池ケースの表面の少なくとも一部に、蛍光体を被着している。このため、従来のように、電解液中に蛍光体を加えることにより、電池特性が低下してしまう虞がない。また、蛍光体の有無に拘わらず、適切な電解液成分を用いて電解液とすることができる。
さらに、電池ケースの表面のうち、少なくとも蛍光体を被着した被着部に所定の光を照射し、被着部が発する蛍光により電解液の漏れの有無を判定する漏液検知工程を備えている。このため、電池ケースから電解液が漏れている場合には、電解液が蛍光体に触れた部分で、蛍光体が蛍光を発することになる。このため、本発明の製造方法によれば、電池特性に影響を与えることなく、電解液漏れの有無（電池ケースの封止不良など）や、電解液漏れの程度、電解液漏れの位置などを、適切に判断することができる。
なお、蛍光体としては、電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する物質であれば、用いることができる。例えば、アルカリ電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体として、フルオレセイン、カルセインブルー、ウンベリフェロンなどが挙げられる。このうち、特に、フルオレセインは、アルカリ電解液の存在下（詳細には、アルカリ金属イオン存在下）で強い蛍光を発するため、好適に用いることができる。なお、フルオレセインを電池ケース表面に被着する場合には、エチルアルコール溶液として塗布するのが好ましい。
また、漏液検知工程では、人間が、目視、あるいは、撮像機器により撮像した電池またはその一部の蛍光像（明暗画像）に基づいて、電解液漏れの有無を判断するようにしても良い。あるいは、撮像機器により撮像した電池またはその一部の蛍光像（明暗画像）を画像処理し、自動的に電解液漏れの有無を判断するようにしても良い。
さらに、上記の電池の製造方法であって、前記漏液検知工程は、前記被着部のうち、所定強さ以上の蛍光を発する部位の広さに基づいて、前記電解液の漏れの有無を判定する判定工程を備える電池の製造方法とすると良い。
予め、蛍光体が電解液の存在下で発する蛍光の強さを調査しておき、この蛍光の強さ（これが、所定強さとなる）以上の蛍光を発する部位が存在すれば、この部位で電解液漏れが生じていると推測することができる。しかしながら、このような手法では、測定装置などが、所定強さ以上の蛍光を発する部位が存在すると誤検知した場合にも、電解液漏れが生じていると判断されてしまう虞がある。
これに対し、本発明の漏液検知工程では、所定強さ以上の蛍光を発する部位の有無ではなく、広さに基づいて、電解液の漏れの有無を判定する。所定強さ以上の蛍光を発する部位の広さ（面積）が所定以上の場合には、間違いなく、電解液漏れが生じていると考えることができる。従って、本発明の漏液検知工程によれば、適切に、電解液漏れの有無を判定することができる。
さらに、上記の電池の製造方法であって、前記判定工程は、前記被着部を撮像機器で撮像して蛍光像を取得し、所定の蛍光の強さを閾値として各画素を二値化処理し、上記所定の蛍光の強さよりも強い蛍光を発すると判定された画素数に基づいて、前記電解液の漏れの有無を判定する電池の製造方法とすると良い。
例えば、蛍光体が、電解液に反応しなくても蛍光を発し、電解液に反応するとより強く蛍光を発する性質を有している場合には、電解液に反応した蛍光体が発する蛍光と、電解液に反応していない蛍光体が発する蛍光との区別が付きにくい場合がある。
これに対し、本発明の製造方法では、判定工程において、二値化処理の閾値として、電解液に反応した蛍光体が発する蛍光の強さと、電解液に反応していない蛍光体が発する蛍光の強さとの境界の値を設定することにより、電解液に反応した蛍光体が発する蛍光を、適切に、検出することができる。さらに、その後、二値化処理後の蛍光領域の画素数に基づいて、電解液の漏れの有無を判定するため、精度良く、電解液漏れの有無を判定することができる。
これに対し、本発明の製造方法では、判定工程において、二値化処理の閾値として、電解液に反応した蛍光体が発する蛍光の強さと、電解液に反応していない蛍光体が発する蛍光の強さとの境界の値を設定することにより、電解液に反応した蛍光体が発する蛍光を、適切に、検出することができる。さらに、その後、二値化処理後の蛍光領域の画素数に基づいて、電解液の漏れの有無を判定するため、精度良く、電解液漏れの有無を判定することができる。
さらに、上記いずれかの電池の製造方法であって、前記電池ケースは、発電要素を収容する有底箱状の電槽と、この電槽の開口を封口する封口部材と、を備え、前記被着工程では、前記蛍光体を、前記電池ケースのうち、上記電槽と上記封口部材との境界及びその近傍の少なくともいずれかに被着する電池の製造方法とすると良い。
例えば、電槽と封口部材とを接合してなる電池ケースでは、電解液漏れが生じるとすれば、両者の接合部が最もその可能性が高い部位である。そこで、本発明の製造方法では、蛍光体を、電池ケースのうち、電槽と封口部材との境界及びその近傍に被着させることにした。このように、液漏れの虞がある部位またはその近傍に限定塗布することで、蛍光体の無駄なく、適切に、電解液漏れの有無を検出することができる。
なお、発電要素は、電池の機能を奏するために電池ケース内に配置されるものであり、例えば、電極、セパレータ、電解液などが含まれる。
なお、発電要素は、電池の機能を奏するために電池ケース内に配置されるものであり、例えば、電極、セパレータ、電解液などが含まれる。
さらに、上記いずれかの電池の製造方法であって、前記電解液はアルカリ電解液であり、前記蛍光体はフルオレセインである電池の製造方法とすると良い。
フルオレセインは、アルカリ電解液中のカチオン（アルカリ金属イオン）と反応することで、鮮明に蛍光する。従って、本発明の製造方法では、精度良く、電解液漏れを検出できる。
さらに、上記の電池の製造方法であって、前記蛍光を発生させる所定の光は、紫外光である電池の製造方法とすると良い。
フルオレセインは、アルカリ電解液のカチオンに反応しなくても、溶液中で蛍光を発する性質を有している。このため、例えば、被着工程において、フルオレセインを含む溶液を電池ケースの表面に塗布する場合、漏液検知工程において光を照射すると、被着部全体が蛍光を発し、電解液が漏れているときには、電解液漏れ部分が他よりも鮮明に蛍光することとなる。従って、電解液漏れの有無の判定は、蛍光する被着部の中に、他よりも鮮明に蛍光する部分があるか否かによって判定することととなる。
そこで、本発明の製造方法では、蛍光を発生させる所定の光として、紫外光を用いる（漏液検知工程において紫外光を照射する）こととした。これにより、電解液漏れ部分（電解液に反応したフルオレセイン）が発する蛍光の強さと、フルオレセインが発する蛍光の強さとの差を大きくすることができる。従って、電解液漏れの有無を判定し易くなり、より精度良く、電解液漏れを検出できる。
さらに、上記いずれかの電池の製造方法であって、前記漏液検知工程の前に、当該電池を充放電する充放電工程を備える電池の製造方法とすると良い。
電池を充放電することにより、電池の内圧が上昇するので、電解液漏れが生じやすい条件で、電解液漏れの有無を判定することができる。このため、電池ケースの封止不良（例えば、電池ケースを構成する構成部品の接合不良など）を、精度良く検出できる。なお、充放電工程は、漏液検知工程の前であれば、被着工程の前後のいずれに設けるようにしても良い。
さらに、上記いずれかの電池の製造方法であって、前記漏液検知工程の前に、当該電池を所定期間にわたり、高温雰囲気下に安置するエージング工程を備える電池の製造方法とすると良い。
電池を、所定期間にわたり、高温雰囲気下に安置することで、電池の内圧が上昇する。従って、電解液漏れが生じやすい条件で、電解液漏れの有無を判定することができる。このため、電池ケースの封止不良（電池ケースを構成する構成部品の接合不良など）を、精度良く検出できる。なお、エージング工程は、漏液検知工程の前であれば、被着工程の前後のいずれに設けるようにしても良い。
さらに、上記いずれかの電池の製造方法であって、前記漏液検知工程の前に、当該電池を、０．１ＭＰａ以下の減圧雰囲気下に置く減圧工程を備える電池の製造方法とすると良い。
電池を、０．１ＭＰａ以下の減圧雰囲気下に置くことで、外部に比べて電池の内圧が相対的に大きくなる。従って、電解液漏れが生じやすい条件で、電解液漏れの有無を判定することができる。このため、電池ケースの封止不良（電池ケースを構成する構成部品の接合不良など）を、精度良く検出できる。なお、減圧工程は、漏液検知工程の前であれば、被着工程の前後のいずれに設けるようにしても良い。
他の解決手段は、電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電解液と、を有する電池の電解液漏れ検査方法であって、電池ケースの表面のうち、少なくとも、上記電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体が被着した被着部に、上記所定の光を照射し、上記被着部から発せられる蛍光により、上記電解液の漏れの有無を判定する電池の電解液漏れ検査方法である。
本発明の電解液漏れ検査方法では、電池ケースの表面のうち少なくとも被着部（電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体が被着した部位）に、所定の光を照射し、被着部から発せられる蛍光により、電解液の漏れの有無を判定する。このため、電池ケースから電解液が漏れている場合には、電解液が蛍光体に触れた部分で、蛍光体が蛍光を発することになる。このため、本発明の電解液漏れ検査方法によれば、電池特性に影響を与えることなく、電解液漏れの有無（電池ケースの封止不良など）や、電解液漏れの程度、電解液漏れの位置などを、適切に判断することができる。
なお、本発明の検査方法は、製造工程内の検査に限らず、出荷後の電池についても用いることができる。例えば、電池の受け入れ検査において、あるいは、ユーザーが所定期間使用した電池や、電解液漏れが疑われる電池などについて、電解液漏れが生じていないかどうかを点検するために、用いることもできる。
さらに、上記の電池の電解液漏れ検査方法であって、前記被着部のうち、所定強さ以上の蛍光を発する部位の広さに基づいて、前記電解液の漏れの有無を判定する電池の電解液漏れ検査方法とすると良い。
予め、蛍光体が電解液の存在下で発する蛍光の強さを調査しておき、この蛍光の強さ（これが、所定強さとなる）以上の蛍光を発する部位が存在すれば、この部位で電解液漏れが生じていると推測することができる。しかしながら、このような手法では、測定装置などが、所定強さ以上の蛍光を発する部位が存在すると誤検知した場合にも、電解液漏れが生じていると判断されてしまう虞がある。
これに対し、本発明の検査方法では、所定強さ以上の蛍光を発する部位の有無ではなく、広さに基づいて、電解液の漏れの有無を判定する。所定強さ以上の蛍光を発する部位の広さ（面積）が所定以上の場合には、間違いなく、電解液漏れが生じていると考えることができる。従って、本発明の検査方法によれば、適切に、電解液漏れの有無を判定することができる。
さらに、上記いずれかの電池の電解液漏れ検査方法であって、前記電解液はアルカリ電解液であり、前記蛍光体はフルオレセインである電池の電解液漏れ検査方法とすると良い。
フルオレセインは、アルカリ電解液中のカチオン（アルカリ金属イオン）に反応することで、鮮明に蛍光する。従って、本発明の検査方法によれば、精度良く、電解液漏れを検出できる。
さらに、上記の電池の電解液漏れ検査方法であって、前記蛍光を発生させる所定の光を照射する前に、前記電池ケースの表面のうち少なくとも前記被着部に、水及び有機溶媒の少なくともいずれかを加える電池の電解液漏れ検査方法とすると良い。
前述のように、フルオレセインは、アルカリ電解液に含まれているカチオン（アルカリ金属イオン）に反応することで、鮮明に蛍光する。従って、被着部が乾燥している場合には、所定の光を照射しても蛍光を発しないため、電解液漏れが生じたか否かを判定することができない。
そこで、本発明の検査方法では、所定の光を照射する前に、電池ケースの表面のうち少なくとも塗布部に、水及び有機溶媒の少なくともいずれかを加える（例えば、水とエチルアルコールの混合溶液を噴霧する）こととした。これにより、電解液漏れが生じていた場合には、フルオレセインがアルカリ電解液に含まれていたカチオン（アルカリ金属イオン）に反応するので、光を照射した際には、鮮明に蛍光する。
そこで、本発明の検査方法では、所定の光を照射する前に、電池ケースの表面のうち少なくとも塗布部に、水及び有機溶媒の少なくともいずれかを加える（例えば、水とエチルアルコールの混合溶液を噴霧する）こととした。これにより、電解液漏れが生じていた場合には、フルオレセインがアルカリ電解液に含まれていたカチオン（アルカリ金属イオン）に反応するので、光を照射した際には、鮮明に蛍光する。
さらに、上記いずれかの電池の電解液漏れ検査方法であって、前記蛍光を発生させる所定の光は、紫外光である電池の電解液漏れ検査方法とすると良い。
フルオレセインは、アルカリ電解液のカチオンに反応しなくても、溶液中で蛍光を発する性質を有している。このため、例えば、フルオレセインを含む溶液を電池ケースの表面に塗布し、光を照射する手法では、被着部全体が蛍光を発し、電解液が漏れた場合には、電解液漏れ部分が他よりも鮮明に蛍光することとなる。従って、電解液漏れの有無の判定は、蛍光する被着部の中に、他よりも鮮明に蛍光する部分があるか否かによって判定することとなる。
そこで、本発明の検査方法では、蛍光を発生させる所定の光として、紫外光を用いる（被着部に紫外光を照射する）こととした。これにより、電解液漏れ部分（電解液に反応したフルオレセイン）が発する蛍光の強さと、フルオレセインのみで発する蛍光の強さとの差を大きくすることができる。従って、電解液漏れの有無を判定し易くなり、より精度良く、電解液漏れを検出できる。
さらに、上記いずれかの電池の電解液漏れ検査方法であって、前記蛍光を発生させる所定の光を照射する前に、当該電池を充放電する電池の電解液漏れ検査方法とすると良い。
電池を充放電することにより、電池の内圧が上昇するので、電解液漏れが生じやすい条件で、電解液漏れの有無を判定することができる。このため、電池ケースの不良や劣化（電池ケースを構成する構成部品の接合不良や劣化など）を、精度良く検出できる。
さらに、上記いずれかの電池の電解液漏れ検査方法であって、前記蛍光を発生させる所定の光を照射する前に、当該電池を所定期間にわたり、高温雰囲気下に安置する電池の製造方法とすると良い。
電池を、所定期間にわたり、高温雰囲気下に安置することで、電池の内圧が上昇する。従って、電解液漏れが生じやすい条件で、電解液漏れの有無を判定することができる。このため、電池ケースの不良や劣化（電池ケースを構成する構成部品の接合不良や劣化など）を、精度良く検出できる。
さらに、上記いずれかの電池の電解液漏れ検査方法であって、前記蛍光を発生させる所定の光を照射する前に、当該電池を、０．１ＭＰａ以下の減圧雰囲気下に置く電池の電解液漏れ検査方法とすると良い。
電池を、０．１ＭＰａ以下の減圧雰囲気下に置くことで、外部に比べて電池の内圧が相対的に大きくなる。従って、電解液漏れが生じやすい条件で、電解液漏れの有無を判定することができる。このため、電池ケースの封止不良（電池ケースを構成する構成部品の接合不良など）を、精度良く検出できる。
他の解決手段は、電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電解液と、を有する電池であって、電池ケースの表面の少なくとも一部に、上記電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体を備える電池である。
本発明の電池は、電池ケースの表面の少なくとも一部に、電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体を備えている。蛍光体を、電解液中に混入させることなく、電池ケースの表面に設けることにより、電池特性に影響を与える虞がない。しかも、本発明の電池では、電池ケースから電解液が漏れている場合には、電解液が蛍光体に触れた部分で、蛍光体が蛍光を発することになる。従って、蛍光体が発する蛍光が検出されるか否かにより、電解液漏れの有無（電池ケースの封止不良など）や、電解液漏れの程度、電解液漏れの位置などを、適切に判断することができる。
さらに、上記の電池であって、前記電解液はアルカリ電解液であり、前記蛍光体はフルオレセインである電池であると良い。
フルオレセインは、アルカリ電解液に含まれるカチオン（アルカリ金属イオン）に反応することで、鮮明に蛍光する。従って、本発明の電池では、精度良く、電解液漏れを検出できる。
（実施形態）
次に、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる電池１００の斜視図である。本実施形態の電池１００は、図１に示すように、金属製（具体的には、ニッケルめっき鋼板）の電池ケース１１０と、安全弁装置１１５と、電池ケース１１０内に配置された、極板群１１６（図２参照）及び電解液（図示しない）とを備える角形密閉式ニッケル水素蓄電池である。
次に、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる電池１００の斜視図である。本実施形態の電池１００は、図１に示すように、金属製（具体的には、ニッケルめっき鋼板）の電池ケース１１０と、安全弁装置１１５と、電池ケース１１０内に配置された、極板群１１６（図２参照）及び電解液（図示しない）とを備える角形密閉式ニッケル水素蓄電池である。
極板群１１６は、図２に示すように、正極１１７と負極１１８と袋状のセパレータ１１９とを備えている。このうち、正極１１７は袋状のセパレータ１１９内に挿入されており、セパレータ１１９内に挿入された正極１１７と、負極１１８とが交互に積層されている。正極１１７及び負極１１８は、それぞれ集電されて、図示しない正極端子及び負極端子に接続されている。
正極１１７としては、例えば、水酸化ニッケルを含む活物質と、発泡ニッケルなどの活物質支持体とを備える電極板を用いることができる。負極１１８としては、例えば、水素吸蔵合金を負極構成材として含む電極板を用いることができる。セパレータ１１９としては、例えば、親水化処理された合成繊維からなる不織布を用いることができる。電解液としては、例えば、ＫＯＨを主成分とする比重１．２〜１．４のアルカリ水溶液を用いることができる。
電池ケース１１０は、図１に示すように、金属（具体的には、ニッケルめっき鋼板）からなり、矩形箱形状をなす電槽１１１と、金属（具体的には、ニッケルめっき鋼板）からなり、矩形略板形状を有する封口部材１１２とを有している。この封口部材１１２は、電槽１１１の開口端面１１１ｂ上（図２参照）に当接した状態で全周溶接され、電槽１１１の開口部１１１ｃを封止している。これにより、封口部材１１２と電槽１１１とが一体化して、電池ケース１１０をなしている。
さらに、本実施形態の電池１００では、図１に破線で示すように、電池ケース１１０の表面のうち、封口部材１１２と電槽１１１との境界部１１３（溶接部）及びその近傍に、フルオレセインを被着した被着部１２０を備えている。なお、後述するように、フルオレセインは、蛍光体であり、アルカリ電解液のカチオン（アルカリ金属イオン）に反応すると、強い蛍光を発する性質を有している。
ここで、本実施形態の電池１００の製造方法について、説明する。
まず、組立工程において、次のようにして電池を組み立てた。袋状のセパレータ１１９を複数用意し、各セパレータ１１９内に正極１１７を挿入する。次いで、正極１１７が挿入された複数のセパレータ１１９と複数の負極１１８とを交互に積層し、極板群１１６を作成する。次いで、電槽１１１内に、極板群１１６を挿入した後、電槽１１１の開口端面１１１ｂ上に封口部材１１２を当接した状態で全周溶接し、封口部材１１２によって電槽１１１を封口する。これにより、電槽１１１と封口部材１１２とが一体となり、電池ケース１１０となる。その後、電池ケース１１０の所定位置に、安全弁装置１１５を設けた。
まず、組立工程において、次のようにして電池を組み立てた。袋状のセパレータ１１９を複数用意し、各セパレータ１１９内に正極１１７を挿入する。次いで、正極１１７が挿入された複数のセパレータ１１９と複数の負極１１８とを交互に積層し、極板群１１６を作成する。次いで、電槽１１１内に、極板群１１６を挿入した後、電槽１１１の開口端面１１１ｂ上に封口部材１１２を当接した状態で全周溶接し、封口部材１１２によって電槽１１１を封口する。これにより、電槽１１１と封口部材１１２とが一体となり、電池ケース１１０となる。その後、電池ケース１１０の所定位置に、安全弁装置１１５を設けた。
次に、充放電工程に進み、上記のように組立てた電池について、充放電を行った。なお、この充放電により、電池の内圧は大きく上昇した。
次いで、エージング工程に進み、充放電を行った電池を、４０℃に保持された恒温室内に、１週間にわたり安置した。なお、このエージングにより、電池の内圧が再度上昇した。
このように、電解液漏れ検査を実施する前に、電池の内圧を上昇させることで、検査対象の電池について、電解液漏れが生じ易い条件とすることができる。従って、検査対象の電池について、電解液漏れが生じ易い条件で、電解液漏れの有無を判定することが可能となる。
次いで、エージング工程に進み、充放電を行った電池を、４０℃に保持された恒温室内に、１週間にわたり安置した。なお、このエージングにより、電池の内圧が再度上昇した。
このように、電解液漏れ検査を実施する前に、電池の内圧を上昇させることで、検査対象の電池について、電解液漏れが生じ易い条件とすることができる。従って、検査対象の電池について、電解液漏れが生じ易い条件で、電解液漏れの有無を判定することが可能となる。
次に、エージングを行った電池（以下、これを検査電池１００Ｂとも言う）について、以下のようにして電解液漏れ検査を行った。
まず、本実施形態の電解液漏れ検査に用いた電解液漏れ検査装置１０について、図３を参照しつつ説明する。電解液漏れ検査装置１０は、照射装置２０と、検出装置３０と、判定装置４０とを有している。
まず、本実施形態の電解液漏れ検査に用いた電解液漏れ検査装置１０について、図３を参照しつつ説明する。電解液漏れ検査装置１０は、照射装置２０と、検出装置３０と、判定装置４０とを有している。
照射装置２０は、電池ケース１１０の表面に、紫外光を照射する装置である。
検出装置３０は、光センサ３２（本実施形態では、ＣＣＤを用いている）と、受光レンズ３３と、特定波長域（本実施形態では５１０〜５３０ｎｍ）の蛍光のみを透過させる光学フィルタ３４とを備えている。従って、検出装置３０では、光学フィルタ３４により、電池ケース１１０の表面からの蛍光や外乱光から、特定波長域（本実施形態では５１０〜５３０ｎｍ）の蛍光のみを選択的に透過させ、この蛍光を、受光レンズ３３を通して光センサ３２に送ることができる。さらに、光センサ３２では、この蛍光を電気的な検出信号に変換し、判定装置４０に出力することができる。なお、本実施形態の光センサ３２（ＣＣＤ）は、検出した光の強さを２５６階調に区分することができる。
検出装置３０は、光センサ３２（本実施形態では、ＣＣＤを用いている）と、受光レンズ３３と、特定波長域（本実施形態では５１０〜５３０ｎｍ）の蛍光のみを透過させる光学フィルタ３４とを備えている。従って、検出装置３０では、光学フィルタ３４により、電池ケース１１０の表面からの蛍光や外乱光から、特定波長域（本実施形態では５１０〜５３０ｎｍ）の蛍光のみを選択的に透過させ、この蛍光を、受光レンズ３３を通して光センサ３２に送ることができる。さらに、光センサ３２では、この蛍光を電気的な検出信号に変換し、判定装置４０に出力することができる。なお、本実施形態の光センサ３２（ＣＣＤ）は、検出した光の強さを２５６階調に区分することができる。
判定装置４０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵなどにより構成されており、画像作成手段４１と、画像判定手段４２とを備えている。このうち、画像作成手段４１は、光センサ３０からの検出信号に基づいて明暗画像（蛍光像）を作成することができる（図６（ａ）、図７（ａ）参照）。
画像判定手段４２は、画像作成手段４１により作成された明暗画像に基づいて、電池ケース１１０からの電解液漏れの有無を判定することができる。具体的には、所定の蛍光の強さを閾値として、画像作成手段４１により作成された明暗画像の各画素を二値化処理する。そして、所定の蛍光の強さよりも強い蛍光を発していると判定した画素を白く表示し、それより弱い蛍光を発していると判定した画素を黒く表示した二値化画像を作成することができる（図６（ｂ）、図７（ｂ）参照）。さらに、作成した二値化画像において、白色に表示された画素数を積算し、白色画素数の合計が所定値以上である場合には、電解液漏れがあると判定し、所定値未満である場合には、電解液漏れが無いと判定することができる。
なお、画像判定手段４２において電解液漏れの有無を判定する判定基準は、次のようにして決定することができる。
まず、電解液漏れが生じていない電池（サンプルＡとする）と、電解液漏れが生じている電池（サンプルＢとする）とを用意し、各サンプルのうち電槽１１１と封口部材１１２との境界部（溶接部）１１３及びその近傍に、漏液指示薬を噴霧した。これにより、電池ケース１１０の表面のうち、電槽１１１と封口部材１１２との境界部（溶接部）１１３及びその近傍に、漏液指示薬（フルオレセイン）が被着した被着部１２０（図１参照）が形成される。
まず、電解液漏れが生じていない電池（サンプルＡとする）と、電解液漏れが生じている電池（サンプルＢとする）とを用意し、各サンプルのうち電槽１１１と封口部材１１２との境界部（溶接部）１１３及びその近傍に、漏液指示薬を噴霧した。これにより、電池ケース１１０の表面のうち、電槽１１１と封口部材１１２との境界部（溶接部）１１３及びその近傍に、漏液指示薬（フルオレセイン）が被着した被着部１２０（図１参照）が形成される。
なお、本実施形態では、漏液指示薬として、フルオレセインをエチルアルコールに溶解させた溶液を用いている。この漏液指示薬は、紫外線を照射すると蛍光を発する性質を有しており、さらに、アルカリ電解液中のカチオン（アルカリ金属イオン）に反応すると、より一層強い蛍光を発する性質を有している。
次いで、上記サンプルＡ，Ｂについて、照射装置２０により紫外線を照射しつつ、検出装置３０により、被着部１２０から発せられた蛍光を検出し、判定装置４０を用いて、二値化処理の閾値と積算画素数との関係を調査した。この結果を、図４のグラフに示す。図４に示すように、電解液漏れの無いサンプルＡでは、６０階調以上の強さを有する蛍光は検出されなかった。一方、電解液漏れのあるサンプルＢでは、サンプルＡに比べて、検出された蛍光の階調が大きかった。具体的には、例えば、二値化処理の閾値を２００階調とした場合には、階調が２００以上の画素の合計が約１８００画素であった。また、二値化処理の閾値を１８０階調とした場合には、階調が１８０以上の画素の合計が、約２５００画素であった。
この結果より、例えば、二値化処理の閾値を６０〜２５６階調の任意の値に設定し、閾値以上の階調の画素数が合計で所定値以上である場合には、電解液漏れが生じていると判定することができる。
具体的には、例えば、図４で（ａ）として破線で示すように、二値化処理の閾値を２００階調とし、２００階調以上の画素（白色で表示された画素）が合計で５００画素以上ある場合には、電解液漏れが生じていると判定することができる。また、図４で（ｂ）として一点鎖線で示すように、二値化処理の閾値を１８０階調とし、１８０階調以上の画素（白色に表示された画素）が合計で１０００画素以上ある場合には、電解液漏れが生じていると判定するようにしても良い。あるいは、二値化処理の閾値を６０〜２５４階調の任意の値ｘに設定し、図４で（ｃ）として二点鎖線で示すように、その任意の閾値ｘ以上の階調の画素の合計をｙとしたとき、ｙ≧−５０ｘ＋１００００を満たしている場合には、電解液漏れが生じていると判定するようにしても良い。但し、閾値ｘを２００階調以上とした場合には、ｙ＞０のときに電解液漏れが生じていると判定する。
上記のような手法によれば、適切に、電解液漏れの有無を判定することができる。
上記のような手法によれば、適切に、電解液漏れの有無を判定することができる。
次に、本実施形態の電解液漏れ検査方法について、図５のフローチャートに沿って説明する。
本実施形態の電池１００では、電槽１１１と封口部材１１２とを溶接しているため、電解液漏れが生じるとすれば、電槽１１１と封口部材１１２との境界部（溶接部）１１３が最も可能性が高い部位と考えられる。そこで、本実施形態では、電槽１１１と封口部材１１２との境界部（溶接部）１１３及びその近傍について、電解液漏れを検査することにした。
本実施形態の電池１００では、電槽１１１と封口部材１１２とを溶接しているため、電解液漏れが生じるとすれば、電槽１１１と封口部材１１２との境界部（溶接部）１１３が最も可能性が高い部位と考えられる。そこで、本実施形態では、電槽１１１と封口部材１１２との境界部（溶接部）１１３及びその近傍について、電解液漏れを検査することにした。
まず、ステップＳ１において、検査電池１００Ｂのうち、電槽１１１と封口部材１１２との境界部（溶接部）１１３及びその近傍に、漏液指示薬（フルオレセイン溶液）を噴霧した。次いで、ステップ２に進み、図３に示すように、検査電池１００Ｂを電解液漏れ検査装置１０の所定位置に配置させ、照射装置２０により、紫外光を、電池ケース１１０の表面に照射した。次いで、ステップＳ３に進み、検出装置３０により、電池ケース１１０の表面からの蛍光や外乱光のうち、特定波長域（本実施形態では５１０〜５３０ｎｍ）の蛍光のみを選択的に検出する。
次いで、ステップＳ４に進み、判定装置４０の画像作成手段４１により、光センサ３０から出力された検出信号に基づいて、明暗画像５１（蛍光像）を作成した（図６（ａ）、図７（ａ）参照）。ここで、図６（ａ）は、電解液漏れが生じていない検査電池１００Ｂの明暗画像５１（蛍光像）であり、図７（ａ）は、電解液漏れが生じている検査電池１００Ｂの明暗画像５１（蛍光像）である。図６（ａ）と図７（ａ）とを比較すると、図６（ａ）は、被着部１２０の全体が略同一に明るい画像であるのに対し、図７（ａ）は、被着部１２０のうち、他の部分よりも明るい部位（後述するが、この部位が漏液部１２１ｂ、１２１ｃである）が存在していることがわかる。
次いで、ステップＳ５に進み、判定装置４０の画像判定手段４２により、明暗画像５１（蛍光像）に基づいて、二値化画像５２を作成した（図６（ｂ）、図７（ｂ）参照）。具体的には、前述のように、６０階調以上の値を閾値として、明暗画像５１の各画素を二値化処理し、閾値以上の強い蛍光を発すると判定した画素を白く表示し、それより弱い蛍光を発すると判定した画素を黒く表示した二値化画像５２を作成する。ここで、図６（ｂ）は、電解液漏れが生じていない検査電池１００Ｂの二値化画像５２であり、図７（ｂ）は、電解液漏れが生じている検査電池１００Ｂの二値化画像５２である。
図６（ａ）と（ｂ）を比較するとわかるように、この検査電池１００Ｂは、明暗画像５１（蛍光像）では、被着部１２０に対応した蛍光像が検出されていたが、二値化画像５２では、全ての画素が黒く表示された。従って、後述するように、この検査電池１００Ｂからは、閾値以上の強い蛍光が発せられていないため、電解液漏れが生じていないと判定することができる。これに対し、図７（ｂ）に示す二値化画像５２では、白く表示された漏液部１２１ｂ、１２１ｃが検出されている。従って、後述するように、この検査電池１００Ｂからは、閾値以上の強い蛍光が発せられており、電解液漏れが生じていると推測することができる。
次に、ステップＳ６に進み、二値化画像５２において白色に表示された画素数を積算する。次いで、ステップＳ７に進み、白色画素の合計が所定値以上であるか否かを判定する。積算した結果、所定値未満である（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳ８に進み、電解液漏れが生じていないと判定する。具体的には、図６（ｂ）の二値化画像５２では、ステップＳ６において、白色画素数が０と算出されるので、ステップＳ８に進み、電解液漏れが生じていないと判定される。
反対に、ステップＳ７において、白色画素の合計が所定値以上である（ＹＥＳ）と判定された場合には、ステップＳ９に進み、電解液漏れが生じていると判定する。具体的には、図７（ｂ）の二値化画像５２では、ステップＳ６において、白色画素の合計が所定値以上と算出されるので、ステップＳ９に進み、電解液漏れが生じていると判定される。
その後、電解液漏れが無いと判定された検査電池１００Ｂと、電解液漏れがあると判定された検査電池１００Ｂとを選別する。電解液漏れがあると判定された検査電池１００Ｂは、不良品として、取り除かれる。一方、電解液漏れが無いと判定された検査電池１００Ｂは、その後、乾燥工程（被着部１２０の漏液指示薬を乾燥させる）などの工程を経て、電池１００として完成する。
なお、完成した電池１００の電池ケース１１０の表面のうち、電槽１１１と封口部材１１２との境界部１１３及びその近傍には、フルオレセインが被着した被着部１２０が、除去されることなく、残存している（図１参照）。この被着部１２０は、洗浄により除去することもできるが、このまま残しておくことにより、電池１００を使用した後、この電池１００の電池ケース表面に紫外線を照射して、容易に、電解液漏れの有無を検知することができるようになる。
なお、本実施形態では、ステップＳ１が被着工程に相当し、ステップＳ２〜Ｓ９が漏液検知工程に相当する。さらに、ステップＳ２〜Ｓ９のうちステップＳ４〜Ｓ９が、判定工程に相当する。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、電池ケース１１０の表面のうち、封口部材１１２と電槽１１１との境界部１１３（溶接部）及びその近傍に、漏液指示薬を噴霧し、この部位（被着部１２０）についてのみ、電解液漏れの検査をした。しかしながら、電解液漏れの検査箇所は、上記部位に限定されるものではなく、他に、電解液漏れが生じる可能性がある部位（例えば、外部端子の周囲や安全弁装置の周囲）が存在する場合には、その部位についても、適宜、漏液指示薬を噴霧し、電解液漏れの検査をするようにしても良い。
例えば、実施形態では、電池ケース１１０の表面のうち、封口部材１１２と電槽１１１との境界部１１３（溶接部）及びその近傍に、漏液指示薬を噴霧し、この部位（被着部１２０）についてのみ、電解液漏れの検査をした。しかしながら、電解液漏れの検査箇所は、上記部位に限定されるものではなく、他に、電解液漏れが生じる可能性がある部位（例えば、外部端子の周囲や安全弁装置の周囲）が存在する場合には、その部位についても、適宜、漏液指示薬を噴霧し、電解液漏れの検査をするようにしても良い。
また、実施形態では、図６、図７に示すように、検査電池１００Ｂ全体を含む領域で、明暗画像５１を作成し、同一領域で二値化画像５２を作成して、電解液漏れの有無を判定した。しかしながら、このような手法に限らず、例えば、明暗画像５１のうち漏液指示薬を噴霧した被着部１２０に対応する部分のみを判定領域とし、この判定領域において二値化画像５２を作成して、電解液漏れの有無を判定するようにしても良い。このように、電解液漏れを検査する被着部１２０のみに限定して二値化画像５２を作成し、電解液漏れの有無を判定するようにすれば、ノイズ等の影響が少なく、精度良く、電解液漏れの有無を判定することができる。
また、実施形態では、検査電池１００Ｂの明暗画像５１から二値化画像５２を作成し、これに基づいて電解液漏れの有無を判定した。しかしながら、電解液漏れの検査方法は、このような手法に限定されるものではなく、例えば、予め、電解液漏れの無い電池１００にかかる標準画像を取得しておき、検査電池１００Ｂの撮影画像と標準画像との差分演算を行い、差分画像を明暗画像として用いるようにしても良い。この手法は、電池ケース１１０の表面に、絶縁樹脂等の部品や防錆剤などが付着している場合に有効となる。絶縁樹脂や防錆剤なども、紫外線照射により蛍光を発する場合があるが、差分演算することにより、このようなノイズ成分を排除することができるからである。
逆に、二値化画像５２を作成することなく、検査電池１００Ｂの明暗画像５１に基づいて、目視により、電解液漏れの有無を判定するようにしても良い。
逆に、二値化画像５２を作成することなく、検査電池１００Ｂの明暗画像５１に基づいて、目視により、電解液漏れの有無を判定するようにしても良い。
また、実施形態では、製造工程内の電解液漏れ検査方法について説明したが、製造工程内の検査に限らず、出荷後の電池１００についても用いることができる。例えば、ユーザーが所定期間使用した電池１００について、電解液漏れが生じていないかどうかを点検するために用いることもできる。具体的には、電池ケース１１０の表面のうち、電槽１１１と封口部材１１２との境界部１１３及びその近傍には、フルオレセインが被着した被着部１２０が設けられている。このため、被着部１２０に水またはエチルアルコールを噴霧することで、実施形態のステップＳ１と同様に、電槽１１１と封口部材１１２との境界部１１３及びその近傍に、漏液指示薬が噴霧された状態にすることができる。従って、その後、実施形態と同様にして、ステップＳ２以降の処理を実施することにより、電解液漏れの有無を検出することができる。
また、実施形態では、蛍光体として、フルオレセインを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、アルカリ電池に用いることができる蛍光体としては、カルセインブルー、ウンベリフェロンなども用いることが可能である。但し、カルセインブルーやウンベリフェロンは、フルオレセインに比べて、発する蛍光が弱いため、電解液漏れの検出精度がやや劣るという課題がある。従って、アルカリ電池の電解液漏れを検出するために用いる蛍光体（漏液指示薬）としては、フルオレセイン（フルオレセインを含む溶液）が最も好ましい。
また、実施形態では、アルカリ電池の電解液漏れ検査について説明したが、本発明の電解液漏れ検査方法は、アルカリ電池以外の電池についても用いることができる。但し、蛍光体として、当該電池の電解液の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体を選択する必要がある。
また、実施形態では、漏液検知工程（ステップＳ２〜Ｓ９）の前、さらには、被着工程（ステップＳ１）の前に、充放電工程及びエージング工程を設けた。両工程を設けることにより、検査電池１００Ｂの内圧を上昇させ、電解液漏れが生じ易い条件で、電解液漏れの有無を判定することができた。しかしながら、検査対象の電池について、電解液漏れが生じ易い条件とする工程として、いずれか一方のみを行うようにしても良い。また、電解液漏れが生じ易い条件とする工程として、例えば、減圧工程を設けるようにしても良い。具体的には、検査対象の電池を、０．１ＭＰａ以下の減圧雰囲気下に置くことで、外部に比べて電池の内圧を相対的に大きくすることができるので、検査対象の電池について、電解液漏れが生じ易い条件とすることができる。
Claims (19)
- 電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電解液と、を有する電池の製造方法であって、
上記電池ケースの表面の少なくとも一部に、上記電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体を被着する被着工程と、
上記電池ケースの表面のうち、少なくとも上記蛍光体が被着した被着部に、上記所定の光を照射し、上記被着部が発する蛍光により、上記電解液の漏れの有無を判定する漏液検知工程と、を備える
電池の製造方法。 - 請求項１に記載の電池の製造方法であって、
前記漏液検知工程は、前記被着部のうち、所定強さ以上の蛍光を発する部位の広さに基づいて、前記電解液の漏れの有無を判定する判定工程を備える
電池の製造方法。 - 請求項２に記載の電池の製造方法であって、
前記判定工程は、
前記被着部を撮像機器で撮像して蛍光像を取得し、所定の蛍光の強さを閾値として各画素を二値化処理し、上記所定の蛍光の強さよりも強い蛍光を発すると判定された画素数に基づいて、前記電解液の漏れの有無を判定する
電池の製造方法。 - 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電池の製造方法であって、
前記電池ケースは、発電要素を収容する有底箱状の電槽と、この電槽の開口を封口する封口部材と、を備え、
前記被着工程では、前記蛍光体を、前記電池ケースのうち、上記電槽と上記封口部材との境界及びその近傍の少なくともいずれかに被着する
電池の製造方法。 - 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電池の製造方法であって、
前記電解液はアルカリ電解液であり、
前記蛍光体はフルオレセインである
電池の製造方法。 - 請求項５に記載の電池の製造方法であって、
前記蛍光を発生させる所定の光は、紫外光である
電池の製造方法。 - 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電池の製造方法であって、
前記漏液検知工程の前に、当該電池を充放電する充放電工程を備える
電池の製造方法。 - 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の電池の製造方法であって、
前記漏液検知工程の前に、当該電池を所定期間にわたり、高温雰囲気下に安置するエージング工程を備える
電池の製造方法。 - 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の電池の製造方法であって、
前記漏液検知工程の前に、当該電池を、０．１ＭＰａ以下の減圧雰囲気下に置く減圧工程を備える
電池の製造方法。 - 電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電解液と、を有する電池の電解液漏れ検査方法であって、
電池ケースの表面のうち、少なくとも、上記電解液に含まれる所定成分の存在下で所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体が被着した被着部に、上記所定の光を照射し、上記被着部から発せられる蛍光により、上記電解液の漏れの有無を判定する
電池の電解液漏れ検査方法。 - 請求項１０に記載の電池の電解液漏れ検査方法であって、
前記被着部のうち、所定強さ以上の蛍光を発する部位の広さに基づいて、前記電解液の漏れの有無を判定する
電池の電解液漏れ検査方法。 - 請求項１０または請求項１１に記載の電池の電解液漏れ検査方法であって、
前記電解液はアルカリ電解液であり、
前記蛍光体はフルオレセインである
電池の電解液漏れ検査方法。 - 請求項１２に記載の電池の電解液漏れ検査方法であって、
前記蛍光を発生させる所定の光を照射する前に、前記電池ケースの表面のうち少なくとも前記被着部に、水及び有機溶媒の少なくともいずれかを加える
電池の電解液漏れ検査方法。 - 請求項１２または請求項１３に記載の電池の電解液漏れ検査方法であって、
前記蛍光を発生させる所定の光は、紫外光である
電池の電解液漏れ検査方法。 - 請求項１０〜請求項１４のいずれか一項に記載の電池の電解液漏れ検査方法であって、
前記蛍光を発生させる所定の光を照射する前に、当該電池を充放電する
電池の電解液漏れ検査方法。 - 請求項１０〜請求項１５のいずれか一項に記載の電池の電解液漏れ検査方法であって、
前記蛍光を発生させる所定の光を照射する前に、当該電池を所定期間にわたり、高温雰囲気下に安置する
電池の製造方法。 - 請求項１０〜請求項１６のいずれか一項に記載の電池の電解液漏れ検査方法であって、
前記蛍光を発生させる所定の光を照射する前に、当該電池を、０．１ＭＰａ以下の減圧雰囲気下に置く
電池の電解液漏れ検査方法。 - 電池ケースと、
上記電池ケース内に収容された電解液と、
を有する電池であって、
電池ケースの表面の少なくとも一部に、上記電解液に含まれる所定成分の存在下で、所定の光を照射すると蛍光を発する蛍光体を備える
電池。 - 請求項１８に記載の電池であって、
前記電解液はアルカリ電解液であり、
前記蛍光体はフルオレセインである
電池。
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