JP2006253027A - Method for manufacturing secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池の製造方法、特に、二次電池の電気特性の良否を判定する判定工程を備える二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a secondary battery, and more particularly, to a method for manufacturing a secondary battery including a determination step for determining the quality of the electrical characteristics of the secondary battery.
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、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。二次電池は、電池を組み立てた後、初期充電工程、充放電工程、エージング工程等を経た後に出荷されるが、製造過程において、微小短絡等に起因する電気特性の不良を判別し、かかる不良電池を出荷しないようにしている。(例えば、特許文献1,特許文献2,特許文献3参照)。
In recent years, with the development of mobile devices such as mobile phones and mobile personal computers, and the practical application of electric vehicles and hybrid vehicles, demand for secondary batteries such as nickel metal hydride batteries and lithium ion batteries is increasing. Secondary batteries are shipped after the initial assembly process, charging / discharging process, aging process, etc. after the battery is assembled. I try not to ship batteries. (For example, see
特許文献1では、各電池についてエージング前後の端子間電圧を測定し、エージング後の端子間電圧が、電池の製造単位毎に定めた下限規格値よりも低いものを不良品と判定する。また、端子間電圧が基準規格値以上の電池について端子間電圧の平均値を求め、端子間電圧が、この平均値から予め定めた偏差を差し引いた値以上の電池については、合格品とする。一方、端子間電圧が、この平均値から予め定めた偏差を差し引いた値を下回る電池については、エージング前後の端子間電圧の差を求め、端子間電圧差が、その平均値から予め定めた偏差を差し引いた値を下回る電池については、不良品と判定する。
In
特許文献2では、各電池についてエージング前後の電気特性値を測定し、エージング前後の電気特性値の差を求める。次いで、電気特性値の差の関数として、電気特性値の減衰率または増加率を求め、これに基づいて電池を選別検査する。具体的には、例えば、エージング前後の端子間電圧と内部抵抗を測定し、端子間電圧差と内部抵抗差に基づいて、電圧降下率と内部抵抗上昇率を算出する。次いで、電圧降下率と内部抵抗上昇率とのバラツキから統計的手法を用いてシグマ値(標準偏差)を計算し、電圧降下率の平均値からシグマ値(電圧降下率の標準偏差)の3倍の値を差し引いた値を下限値とし、下限値を下回る電池を不良として選別する。さらに、内部抵抗上昇率の平均値からシグマ値(内部抵抗上昇率の標準偏差)の3倍の値を加えた値を上限値とし、上限値を上回る電池を不良として選別する。
In
また、特許文献3では、まず、エージング前の端子間電圧V1とエージング後の端子間電圧V2との端子間電圧差ΔVを算出すると共に、検査のロット単位毎に、ΔVの平均値ΔVAを算出する。また、微小内部短絡した不良電池の端子間電圧降下を想定した基準値ΔVBを絶対値として予め設定しておく。次いで、ΔVの値が、ΔVA−ΔVBの値より小さい電池を不良品と判定する。 In Patent Document 3, first, the terminal voltage difference ΔV between the terminal voltage V1 before aging and the terminal voltage V2 after aging is calculated, and the average value ΔVA of ΔV is calculated for each lot of inspection. To do. Further, a reference value ΔVB that assumes a voltage drop between terminals of a defective battery that has been internally short-circuited is set in advance as an absolute value. Next, a battery having a value of ΔV smaller than the value of ΔVA−ΔVB is determined as a defective product.
しかしながら、特許文献1,2の手法では、端子間電圧測定時の環境温度による誤差や、電池材料・工程等のロット間変動による誤差が大きく、検査精度を高くできなかった。すなわち、不良と判定した電池の中に良品が含まれていたり、これとは逆に、良品と判定した電池の中に不良品が含まれることがあった。また、特許文献3の手法では、特許文献1,2の手法に比べて、微小内部短絡等に起因する不良の識別精度が向上するものの、やはり、端子間電圧測定時の環境温度による誤差や、電池材料・工程等のロット間変動による誤差の影響を受けるため、十分な判定精度が得られなかった。
However, in the methods of
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、二次電池の電気特性の良否を精度良く判定できる、二次電池の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this present condition, Comprising: It aims at providing the manufacturing method of a secondary battery which can determine the quality of the electrical property of a secondary battery accurately.
その解決手段は、所定数の二次電池を1組とした電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、その端子間電圧である第1端子間電圧V1を測定する第1電圧測定工程と、上記第1電圧測定工程の後に、上記電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、その端子間電圧である第2端子間電圧V2を測定する第2電圧測定工程と、上記電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、上記第1端子間電圧V1及び上記第2端子間電圧V2に基づいて、当該二次電池の電気特性の良否を判定する判定工程と、を備える二次電池の製造方法であって、上記第1電圧測定工程及び上記第2電圧測定工程を、共に、上記二次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内に備え、あるいは、上記第1電圧測定工程を上記エージング工程の前に、上記第2電圧測定工程を上記エージング工程の後に備え、上記判定工程は、上記電池グループ毎に、上記第1端子間電圧V1、上記第2端子間電圧V2、及び上記第1端子間電圧V1と上記第2端子間電圧V2との電圧差ΔVの、3つの電気特性値から選択したいずれかの電気特性値について、平均値を算出すると共に、選択した上記電気特性値の標準偏差を算出し、上記電池グループに属する二次電池のうち、当該電気特性値と上記平均値との差の絶対値が、上記標準偏差の値に所定値nを乗じた値を上回る二次電池を不良と判定した後、上記電池グループに属する二次電池のうち上記不良と判定した二次電池を除いた他の二次電池について、改めて、上記電気特性値の平均値を算出すると共に、上記電気特性値の標準偏差を算出し、上記二次電池のうち、当該電気特性値と上記平均値との差の絶対値が、上記標準偏差の値に上記所定値nを乗じた値を上回る二次電池を不良と判定する判定サイクルを、複数回繰り返し行うループ判定工程を含む二次電池の製造方法である。 The solution means that, for each battery group including a predetermined number of secondary batteries as a set, for each secondary battery belonging to the battery group, a first inter-terminal voltage V1 that is a voltage between the terminals is measured. After the voltage measurement step and the first voltage measurement step, for each battery group, for each secondary battery belonging to the battery group, a second voltage for measuring a second inter-terminal voltage V2 that is a voltage between the terminals. For each secondary battery belonging to the battery group for each battery group, the electrical characteristics of the secondary battery are determined based on the first inter-terminal voltage V1 and the second inter-terminal voltage V2. A determination step of determining a secondary battery, wherein the first voltage measurement step and the second voltage measurement step are both placed in a high temperature atmosphere for a predetermined period. Or the first voltage measurement step is provided before the aging step, the second voltage measurement step is provided after the aging step, and the determination step is performed for each battery group. Any electrical characteristic value selected from three electrical characteristic values: terminal voltage V1, second terminal voltage V2, and voltage difference ΔV between first terminal voltage V1 and second terminal voltage V2. For the secondary battery belonging to the battery group, the absolute value of the difference between the electrical characteristic value and the average value is calculated as the average value and the standard deviation of the selected electrical characteristic value. Other secondary batteries excluding the secondary battery determined to be defective among the secondary batteries belonging to the battery group after determining that the secondary battery exceeding the value obtained by multiplying the standard deviation value by the predetermined value n as defective About again Calculating an average value of the electrical characteristic values, and calculating a standard deviation of the electrical characteristic values, and among the secondary batteries, an absolute value of a difference between the electrical characteristic value and the average value is the standard deviation. This is a method of manufacturing a secondary battery including a loop determination step in which a determination cycle for determining a secondary battery exceeding the value obtained by multiplying the above value by the predetermined value n as defective is repeated a plurality of times.
本発明の製造方法では、第1端子間電圧V1、第2端子間電圧V2、及び電圧差ΔVの3つの電気特性値から選択したいずれかの電気特性値にかかる標準偏差を利用して、統計的に電気特性の不良を判定する判定サイクルを、複数回繰り返し行うループ判定工程を備えている。このように、標準偏差を利用した判定サイクルを、複数回繰り返し行うことにより、二次電池の電気特性の良否の判定精度を高めることができる。すなわち、判定サイクルを繰り返すにしたがって、電気特性値が平均値から大きく外れた二次電池を除外して、判定対象となる二次電池の電気特性値のバラツキを小さくできる。このため、最終的には、電気特性値のバラツキの小さな二次電池のグループを対象として、標準偏差を利用した良否判定を行うことができるので、判定精度を高めることができる。従って、本発明の製造方法によれば、二次電池の電気特性の良否を、精度良く判定することができる。 In the manufacturing method of the present invention, a statistical deviation is obtained by using a standard deviation of one of the electrical characteristic values selected from the three electrical characteristic values of the first terminal voltage V1, the second terminal voltage V2, and the voltage difference ΔV. In particular, there is provided a loop determination step in which a determination cycle for determining defective electrical characteristics is repeated a plurality of times. As described above, by repeating the determination cycle using the standard deviation a plurality of times, it is possible to improve the accuracy of determining the quality of the secondary battery. That is, as the determination cycle is repeated, the secondary battery whose electrical characteristic value is significantly different from the average value is excluded, and the variation in the electrical characteristic value of the secondary battery to be determined can be reduced. For this reason, finally, it is possible to perform pass / fail determination using the standard deviation for a group of secondary batteries with small variations in electrical characteristic values, so that the determination accuracy can be improved. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, the quality of the secondary battery can be accurately determined.
なお、ループ判定工程は、例えば、第1端子間電圧V1、第2端子間電圧V2、及び電圧差ΔVの3つの電気特性値から選択した、1つの電気特性値(例えば、電圧差ΔV)について行うことができる。また、3つの電気特性値から1つの電気特性値(例えば、第1端子間電圧V1)を選択して、ループ判定工程を行った後、他の電気特性値(例えば、第2端子間電圧V2)を選択して、ループ判定工程を行うようにしても良い。 In the loop determination step, for example, one electrical characteristic value (for example, voltage difference ΔV) selected from the three electrical characteristic values of the first terminal voltage V1, the second terminal voltage V2, and the voltage difference ΔV is used. It can be carried out. Further, after one electrical characteristic value (for example, the first terminal voltage V1) is selected from the three electrical characteristic values and the loop determination step is performed, another electrical characteristic value (for example, the second terminal voltage V2) is selected. ) May be selected to perform the loop determination step.
また、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2に基づいて、二次電池の不良を判定する手法としては、例えば、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2のそれぞれの値によって判定する手法が挙げられる。具体的には、例えば、第1端子間電圧V1が、予め設定した第1端子間電圧V1の適正範囲から外れている二次電池を不良と判定し、さらに、第2端子間電圧V2が、予め設定した第2端子間電圧V2の適正範囲から外れている二次電池を不良と判定する手法である。
また、第1端子間電圧V1と第2端子間電圧V2との電圧差ΔVの値(第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2に基づく値に相当する)により、二次電池の不良を判定する手法を用いても良い。具体的には、例えば、電圧差ΔVが、予め設定した電圧差ΔVの適正範囲から外れている二次電池を不良と判定する手法である。
Moreover, as a method of determining the defect of the secondary battery based on the first terminal voltage V1 and the second terminal voltage V2, for example, the respective values of the first terminal voltage V1 and the second terminal voltage V2 The method of judging by is mentioned. Specifically, for example, a secondary battery in which the first terminal voltage V1 is out of the appropriate range of the preset first terminal voltage V1 is determined to be defective, and the second terminal voltage V2 is This is a method of determining a secondary battery that is out of the appropriate range of the preset second terminal voltage V2 as defective.
Further, the secondary battery is defective due to the value of the voltage difference ΔV between the first terminal voltage V1 and the second terminal voltage V2 (corresponding to the value based on the first terminal voltage V1 and the second terminal voltage V2). A method for determining the above may be used. Specifically, for example, a secondary battery in which the voltage difference ΔV is outside the appropriate range of the preset voltage difference ΔV is determined to be defective.
さらに、上記の二次電池の製造方法であって、前記ループ判定工程は、前記電圧差ΔVについて、前記判定サイクルを行う二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the above method for manufacturing a secondary battery, the loop determination step may be a method for manufacturing a secondary battery that performs the determination cycle for the voltage difference ΔV.
二次電池の微小内部短絡は、二次電池を高温雰囲気下に置くことより促進されるため、微小内部短絡が生じている電池と、生じていない(ほとんど生じていない)電池とでは、エージングが進むにしたがって、端子間電圧の電圧差ΔVが大きく拡がることになる。このため、電圧差ΔVに基づいて、二次電池の良否を判定すれば、微小内部短絡が生じている電池と、生じていない(ほとんど生じていない)電池との差が明確となるので、判定精度を高めることができる。従って、本発明の製造方法によれば、二次電池の良否判定を、精度良く行うことができる。 Since the minute internal short circuit of the secondary battery is promoted by placing the secondary battery in a high temperature atmosphere, aging occurs between the battery in which the minute internal short circuit occurs and the battery in which the minute internal short circuit does not occur (almost never occurs). As the process proceeds, the voltage difference ΔV between the terminals increases greatly. For this reason, if the quality of the secondary battery is judged based on the voltage difference ΔV, the difference between the battery in which a minute internal short circuit has occurred and the battery in which it has not occurred (almost never occurs) becomes clear. Accuracy can be increased. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, the quality of the secondary battery can be determined with high accuracy.
さらに、上記いずれかの二次電池の製造方法であって、前記第1電圧測定工程及び前記第2電圧測定工程を、共に、前記エージング工程内に備える二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in any one of the above secondary battery manufacturing methods, both the first voltage measuring step and the second voltage measuring step may be a secondary battery manufacturing method provided in the aging step.
従来の二次電池の製造方法では、第1電圧測定工程をエージング工程の前に備え、第2電圧測定工程をエージング工程の後に備えていた。ところが、二次電池は、エージング工程において、所定期間にわたり高温雰囲気下に置かれるため、二次電池の温度が大きく上昇する。従って、エージング工程の前後において、同等の条件下で端子間電圧を測定するには、エージング工程後、二次電池の温度が、エージング工程前の温度にまで低下するのを待った後でなければ、第2端子間電圧V2を測定できなかった。 In the conventional secondary battery manufacturing method, the first voltage measurement step is provided before the aging step, and the second voltage measurement step is provided after the aging step. However, since the secondary battery is placed in a high-temperature atmosphere for a predetermined period in the aging process, the temperature of the secondary battery greatly increases. Therefore, in order to measure the voltage between the terminals under the same conditions before and after the aging process, after waiting for the temperature of the secondary battery to drop to the temperature before the aging process after the aging process, The voltage V2 between the second terminals could not be measured.
これに対し、本発明の二次電池の製造方法では、第1電圧測定工程と第2電圧測定工程とを、共に、エージング工程内に備えている。このため、第1電圧測定工程と第2電圧測定工程とにおいて、共に、二次電池の温度が高温で安定した状態で端子間電圧を測定することが可能となる。従って、従来の手法とは異なり、エージング工程後、二次電池の温度が、エージング工程前の温度にまで低下するのを待つことなく、第2端子間電圧V2を測定できる。しかも、第1電圧測定工程及び第2電圧測定工程を、共に、エージング工程中に済ますことができるので、工程時間を大幅に短縮することができ、二次電池の生産性を高めることができる。 On the other hand, in the manufacturing method of the secondary battery of this invention, both the 1st voltage measurement process and the 2nd voltage measurement process are provided in the aging process. For this reason, in both the first voltage measurement step and the second voltage measurement step, it is possible to measure the inter-terminal voltage while the temperature of the secondary battery is stable at a high temperature. Therefore, unlike the conventional method, the second inter-terminal voltage V2 can be measured without waiting for the temperature of the secondary battery to drop to the temperature before the aging process after the aging process. Moreover, since both the first voltage measurement process and the second voltage measurement process can be completed during the aging process, the process time can be greatly shortened, and the productivity of the secondary battery can be increased.
さらに、上記の二次電池の製造方法であって、前記エージング工程のうち、前記二次電池の温度が所定の温度に安定した後に、前記第1電圧測定工程を行う二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method for manufacturing a secondary battery described above, a method for manufacturing the secondary battery in which the first voltage measurement step is performed after the temperature of the secondary battery is stabilized at a predetermined temperature in the aging step. Good.
エージング工程を開始した後、しばらくの間は、二次電池の温度は上昇を続けるため、安定しない。これに対し、本発明の二次電池の製造方法では、エージング工程内で二次電池の温度が所定の温度に安定した後に、第1端子間電圧V1を測定する。これにより、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2を、共に、二次電池の温度が所定の温度に安定した状態で測定することができるので、測定値V1,V2の信頼性を高め、ひいては、二次電池の良否判定の精度を高めることができる。 Since the temperature of the secondary battery continues to rise for a while after starting the aging process, it is not stable. On the other hand, in the method for manufacturing a secondary battery of the present invention, the voltage V1 between the first terminals is measured after the temperature of the secondary battery is stabilized at a predetermined temperature in the aging process. As a result, both the voltage V1 between the first terminals and the voltage V2 between the second terminals can be measured in a state where the temperature of the secondary battery is stable at a predetermined temperature, so that the reliability of the measured values V1 and V2 is improved. As a result, the accuracy of the quality determination of the secondary battery can be increased.
さらに、上記いずれかの二次電池の製造方法であって、前記エージング工程及び前記第1電圧測定工程の前に、前記二次電池に充放電を施す充放電工程を備え、前記電池グループは、上記充放電工程において、同一の充放電装置により同時に充放電を施した、所定数の二次電池の組である二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in any of the above secondary battery manufacturing methods, the battery group includes a charge / discharge step of charging / discharging the secondary battery before the aging step and the first voltage measurement step. In the charging / discharging process, a method for manufacturing a secondary battery that is a set of a predetermined number of secondary batteries that are simultaneously charged and discharged by the same charging / discharging device may be used.
二次電池の端子間電圧は、充放電を施してから電圧を測定するまでの時間、充放電を行う環境(気温、湿度など)等の影響により、微妙に異なってしまう。このため、異なるタイミングで充放電を行った二次電池や、異なる充放電装置で充放電を行った二次電池などを混在させた電池グループを対象に、二次電池の良否を判定する場合には、電池グループに属する各二次電池の端子間電圧のバラツキが大きくなるために、判定精度が低下する虞がある。 The voltage between the terminals of the secondary battery is slightly different due to the influence of the time from charging / discharging to measuring the voltage, the charging / discharging environment (temperature, humidity, etc.) and the like. For this reason, when judging the quality of secondary batteries for battery groups in which secondary batteries that have been charged / discharged at different timings or secondary batteries that have been charged / discharged by different charge / discharge devices are mixed. Since the variation in the voltage between terminals of each secondary battery which belongs to a battery group becomes large, there exists a possibility that determination accuracy may fall.
これに対し、本発明の製造方法では、同一の充放電装置により同時に充放電を施した、所定数の二次電池の組を、1組の電池グループとして、第1電圧測定工程、第2電圧測定工程、判定工程を行い、二次電池の良否を判定する。同一の充放電装置により同時に充放電を施した電池グループにおいては、当該電池グループに属する各二次電池の端子間電圧のバラツキが小さくなるので、当該電池グループごとに、第1電圧測定工程、第2電圧測定工程、判定工程を行うことにより、判定精度を良好にできる。 On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, the first voltage measuring step, the second voltage, and the like, in which a set of a predetermined number of secondary batteries that are simultaneously charged and discharged by the same charging / discharging device are set as one battery group. A measurement process and a determination process are performed, and the quality of the secondary battery is determined. In a battery group that has been charged and discharged simultaneously by the same charging / discharging device, variation in the voltage between terminals of each secondary battery belonging to the battery group is reduced. Therefore, for each battery group, the first voltage measurement step, The determination accuracy can be improved by performing the two voltage measurement process and the determination process.
他の解決手段は、所定数の二次電池を1組とした電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、その端子間電圧である第1端子間電圧V1を測定する第1電圧測定工程と、上記第1電圧測定工程の後に、上記電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、その端子間電圧である第2端子間電圧V2を測定する第2電圧測定工程と、上記電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、上記第1端子間電圧V1及び上記第2端子間電圧V2に基づいて、当該二次電池の電気特性の良否を判定する判定工程と、を備える二次電池の製造方法であって、上記第1電圧測定工程及び上記第2電圧測定工程を、共に、上記二次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内に備える二次電池の製造方法である。 Another solution is to measure a first inter-terminal voltage V1 which is a voltage between terminals of each secondary battery belonging to the battery group for each battery group including a predetermined number of secondary batteries as a set. After the first voltage measurement step and the first voltage measurement step, a second voltage V2 that is a voltage between the terminals of each secondary battery belonging to the battery group is measured for each battery group. For each secondary battery belonging to the battery group for each battery group, a voltage measurement step is performed on the basis of the voltage V1 between the first terminals and the voltage V2 between the second terminals. A determination process for determining pass / fail, wherein the first voltage measurement process and the second voltage measurement process are both placed in a high temperature atmosphere for a predetermined period of time. Do A method of manufacturing a secondary battery including in Jingu process.
従来の二次電池の製造方法では、第1電圧測定工程をエージング工程の前に備え、第2電圧測定工程をエージング工程の後に備えていた。ところが、二次電池は、エージング工程において、所定期間にわたり高温雰囲気下に置かれるため、二次電池の温度が大きく上昇する。従って、エージング工程の前後において、同等の条件下で端子間電圧を測定するには、エージング工程後、二次電池の温度が、エージング工程前の温度にまで低下するのを待った後でなければ、第2端子間電圧V2を測定できなかった。 In the conventional secondary battery manufacturing method, the first voltage measurement step is provided before the aging step, and the second voltage measurement step is provided after the aging step. However, since the secondary battery is placed in a high-temperature atmosphere for a predetermined period in the aging process, the temperature of the secondary battery greatly increases. Therefore, in order to measure the voltage between the terminals under the same conditions before and after the aging process, after waiting for the temperature of the secondary battery to drop to the temperature before the aging process after the aging process, The voltage V2 between the second terminals could not be measured.
これに対し、本発明の二次電池の製造方法では、第1電圧測定工程及び第2電圧測定工程を、共に、エージング工程内に備えている。このため、第1電圧測定工程と第2電圧測定工程とにおいて、共に、二次電池の温度が高温で安定した状態で端子間電圧を測定することが可能となる。従って、従来の手法とは異なり、エージング工程後、二次電池の温度が、エージング工程前の温度にまで低下するのを待つことなく、第2端子間電圧V2を測定できる。しかも、第1電圧測定工程及び第2電圧測定工程を、共に、エージング工程中に済ますことができるので、工程時間を大幅に短縮することができ、二次電池の生産性を高めることができる。 On the other hand, in the manufacturing method of the secondary battery of this invention, both the 1st voltage measurement process and the 2nd voltage measurement process are provided in the aging process. For this reason, in both the first voltage measurement step and the second voltage measurement step, it is possible to measure the inter-terminal voltage while the temperature of the secondary battery is stable at a high temperature. Therefore, unlike the conventional method, the second inter-terminal voltage V2 can be measured without waiting for the temperature of the secondary battery to drop to the temperature before the aging process after the aging process. Moreover, since both the first voltage measurement process and the second voltage measurement process can be completed during the aging process, the process time can be greatly shortened, and the productivity of the secondary battery can be increased.
なお、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2に基づいて、二次電池の不良を判定する手法としては、例えば、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2のそれぞれの値によって判定する手法が挙げられる。また、第1端子間電圧V1と第2端子間電圧V2との電圧差ΔVの値(第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2に基づく値に相当する)により、二次電池の不良を判定する手法を用いても良い。 In addition, as a method of determining the defect of the secondary battery based on the voltage V1 between the first terminals and the voltage V2 between the second terminals, for example, each value of the voltage V1 between the first terminals and the voltage V2 between the second terminals The method of judging by is mentioned. Further, the secondary battery is defective due to the value of the voltage difference ΔV between the first terminal voltage V1 and the second terminal voltage V2 (corresponding to the value based on the first terminal voltage V1 and the second terminal voltage V2). A method for determining the above may be used.
さらに、上記の二次電池の製造方法であって、前記エージング工程のうち、前記二次電池の温度が所定の温度に安定した後に、前記第1電圧測定工程を行う二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method for manufacturing a secondary battery described above, a method for manufacturing the secondary battery in which the first voltage measurement step is performed after the temperature of the secondary battery is stabilized at a predetermined temperature in the aging step. Good.
エージング工程を開始した後、しばらくの間は、二次電池の温度は上昇を続けるため、安定しない。これに対し、本発明の二次電池の製造方法では、エージング工程内で二次電池の温度が所定の温度に安定した後に、第1端子間電圧V1を測定する。これにより、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2を、共に、二次電池の温度が所定の温度に安定した状態で測定することができるので、測定値V1,V2の信頼性を高め、ひいては、二次電池の良否判定の精度を高めることができる。 Since the temperature of the secondary battery continues to rise for a while after starting the aging process, it is not stable. On the other hand, in the method for manufacturing a secondary battery of the present invention, the voltage V1 between the first terminals is measured after the temperature of the secondary battery is stabilized at a predetermined temperature in the aging process. As a result, both the voltage V1 between the first terminals and the voltage V2 between the second terminals can be measured in a state where the temperature of the secondary battery is stable at a predetermined temperature, so that the reliability of the measured values V1 and V2 is improved. As a result, the accuracy of the quality determination of the secondary battery can be increased.
(実施形態)
図1は、本実施形態にかかる二次電池100の正面図、図2はその側面図、図3はその断面図(図2のA−A断面図に相当する)である。
本実施形態にかかる二次電池100は、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113と、電池ケース110内に配置された、極板群120(図3参照)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。
(Embodiment)
1 is a front view of a
The
極板群120は、図3に示すように、正極活物質層121sを有する複数の正極板121と、負極活物質層123sを有する複数の負極板123とが、セパレータ125を介して交互に積層されることにより構成されている。負極板123のうち、負極活物質層123sが形成されていない負極リード部123rは、いずれも所定方向(図3中、左側)に延出している。一方、正極板121のうち、正極活物質層121sが形成されていない正極リード部121rは、いずれも負極リード部123rとは反対方向(図3中、右側)に延出している。
As shown in FIG. 3, the
なお、正極板121としては、例えば、発泡ニッケルからなる活物質支持体に、水酸化ニッケルを含む活物質(正極活物質層121sをなす)を担持させた電極板を用いることができる。また、負極板123としては、例えば、電極支持体に水素吸蔵合金等を含む活物質(負極活物質層123sをなす)を担持させた電極板を用いることができる。また、セパレータ125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。
As the
電池ケース110は、図3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115とを有している。このうち、電槽111の第3側壁部111eには、2つの貫通孔111hが形成されている。この2つの貫通孔111hには、電気絶縁性のシール部材145を介在させて、第1正極端子140bと第2正極端子140cとが挿設されている。封口部材115は、電槽111の開口端面111f上(図3参照)に当接した状態で全周溶接され、電槽111の開口部111gを封止している。これにより、封口部材115と電槽111とが一体化して、電池ケース110をなしている。
As shown in FIG. 3, the
なお、図3に示すように、負極板123の負極リード部123rは、いずれも、封口部材115の内側面115bに、電子ビーム溶接等により接合されている。これにより、本実施形態の二次電池100では、封口部材115を含めた電池ケース110全体が負極となる。また、正極板121の正極リード部121rは、いずれも、正極集電板130の内側面130bに、電子ビーム溶接等により接合されている。さらに、正極集電板130は、レーザー溶接等により、第1正極端子140b及び第2正極端子140cに接合されている。これにより、第1正極端子140b及び第2正極端子140cと正極板121とが、電気的に接続される。
As shown in FIG. 3, each of the negative electrode lead portions 123r of the
次に、本実施形態の二次電池100の製造方法について、以下に説明する。
(組立工程)
まず、正極板121と負極板123との間にセパレータ125を介在させつつ、正極板121と負極板123とを交互に積層して、極板群120を作成する。次いで、極板群120のうち負極板123の負極リード部123rを、封口部材115の内側面115b側に、電子ビーム溶接により接合する。また、正極板121の正極リード部121rを、正極集電板130の内側面130b側に、電子ビーム溶接により接合する。
Next, a method for manufacturing the
(Assembly process)
First, the
また、これとは別に、電槽111に第1正極端子140b及び第2正極端子140cを固着する。具体的には、電槽111の貫通穴111hにシール部材145を装着すると共に、第1正極端子140b及び第2正極端子140cの極柱部141を外側から挿入する。次いで、極柱部141の筒内に流体圧をかけて、極柱部141の一端側を径方向外側に膨出させ、更に軸方向に圧縮変形させて、圧縮変形部141hを形成する。これにより、第1正極端子140b及び第2正極端子140cが、電槽111と電気的に絶縁しつつ、電槽111に固着される。
Separately, the first
次に、極板群120と封口部材115と正極集電板130とが接合されてなる接合体のうち、正極集電板130及び極板群120を、開口部111gから電槽111内に挿入すると共に、封口部材115で電槽111に蓋をする。次いで、外部からレーザを照射して、封口部材115と電槽111とを接合し、電槽111を封口する。次いで、第1正極端子140b及び第2正極端子140cの外側からその極柱部141の凹みに向けてレーザを照射し、極柱部141の圧縮変形部141hと正極集電板130とを接合する。次いで、電槽111の天井部111aに位置する注入口111kから電解液を注入し、注入口111kを閉鎖するように安全弁113を取り付ける。
Next, among the joined body formed by joining the
(電池配置工程)
次に、上記のようにして組み立てた複数の二次電池100を、図5に示すように、制限治具200に配置し固定する。
ここで、本実施形態にかかる制限治具200について説明する。制限治具200は、図4に示すように、略矩形板状の側板210,220と、断面正六角形をなす4本の連結棒230と、8本の締結ボルト240と、両側板210,220の間に位置する複数の膨張制限部材250,260とを備えている。側板210と側板220とは、それぞれの角部の位置で、締結ボルト240により固着された4本の連結棒230により、連結されている。
(Battery placement process)
Next, the plurality of
Here, the limiting
膨張制限部材250は、電気絶縁性の樹脂からなり、図4(a)、(b)に示すように、上面視略E字型で紙面に直交する方向に延びる側壁部251と、矩形板状の底部252とを有している。膨張制限部材260は、電気絶縁性の樹脂からなり、図4(a)、(b)に示すように、略平板形状を有している。本実施形態では、膨張制限部材260と、50ヶの膨張制限部材250とが、互いに隙間を空けて、側板210と側板220との間に、一列に並んで配置されている。これにより、本実施形態の制限治具200には、100ヶの電池収容部Sが形成される。
The
また、膨張制限部材250には、それぞれ、膨張制限部材250の配列方向(図4(a)、(b)において左右方向)に延びる貫通孔254が穿孔されている。従って、図4(b)に示すように、膨張制限部材250を所定の位置に配置したときに、それぞれの膨張制限部材250の貫通孔254が、同一軸線上に一列に並ぶ。さらに、膨張制限部材260にも、所定の位置に配置したときに、膨張制限部材250の貫通孔254と同一軸線上に並ぶ位置に、貫通孔264が穿孔されている。さらに、側板210と側板220とにも、所定の位置に配置された膨張制限部材250の貫通孔254と同一軸線上に並ぶ位置に、それぞれ、貫通孔214と貫通孔224とが穿孔されている。
The
さらに、制限治具200では、一本の挿通棒272が、同一軸線上に並ぶ、側板210の貫通孔214と、膨張制限部材260の貫通孔264と、膨張制限部材250の貫通孔254と、側板220の貫通孔224とを挿通し、側板210,220に固定されている。これにより、膨張制限部材260と50ヶの膨張制限部材250とが、側板210と側板220との間において、挿通棒272が延びる方向(図4(a)において左右方向)に移動可能としつつ、固定される。
Furthermore, in the limiting
本実施形態の電池配置工程では、まず、制限治具200の電池収容部S内(図4参照)に、100ヶの二次電池100を挿入配置する。次いで、締結ボルト240を締結することにより、側板210と側板220との間隙を縮め、二次電池100の第1側壁部111c、第2側壁部111dと、膨張制限部材250,260とを密接させる。これにより、図5に示すように、100ヶの二次電池100を、互いの電気的な絶縁を図りつつ、制限治具100に固定することができる。
In the battery arrangement process of the present embodiment, first, 100
ところで、一般に、二次電池は、充電を施したり、電池温度を上昇させると、その内圧が上昇することにより、膨張する傾向にある。特に、本実施形態の二次電池100では、電池ケース111のうち最も外表面の面積が大きな第1側壁部111c及び第2側壁部111dが、最も膨張する傾向にある。これに対し、本実施形態では、上記のように、100ヶの二次電池100を制限治具100に配置し固定することにより、それぞれの二次電池100(電池ケース110)の膨張を、最も膨張する傾向にある第1側壁部111c及び第2側壁部111dについて制限することができる。このため、後述する初期充電工程、充放電工程、及びエージング工程において、二次電池100(電池ケース110)の膨張を適切に抑制することができる。
By the way, generally, when a secondary battery is charged or the battery temperature is increased, the internal pressure tends to expand due to an increase in internal pressure. In particular, in the
なお、制限治具200の膨張制限部材250には、図4(b)に示すように、側方両側の位置に、開口部256が形成されている。これにより、制限治具200の電池収容部S内(図4参照)に、二次電池100を挿入配置したとき、図5(b)に示すように、開口部256から、電池ケース111の第3側壁部111e(負極)と、第1,第2正極端子140b、140cとを外部に露出させることができる。このため、後述する初期充電工程、充放電工程、第1電圧測定工程、及び第2電圧測定工程において、各装置の正極用端子と負極用端子とを、二次電池100の側方から、容易に、第3側壁部111e(負極)と、第1,第2正極端子140b、140cとに接続させることができる。
Note that, as shown in FIG. 4B,
(初期充電工程)
次に、二次電池100を配置した制限治具200(図5参照)を、図示しない初期充電装置に装着し、制限治具200に二次電池100を配置した状態のまま、二次電池100に初期充電を施した。具体的には、二次電池100を配置した制限治具200を、初期充電装置に装着した後、図示しない初期充電装置の負極用端子を、二次電池100の側方(図5(a)において上方と下方)から、二次電池100の第3側壁部111e(負極)に、それぞれ接続させる。これと共に、図示しない初期充電装置の正極用端子を、二次電池100の側方(図5(a)において上方と下方)から、二次電池100の第2正極端子140cに、それぞれ接続させる。
(Initial charging process)
Next, the limiting jig 200 (see FIG. 5) in which the
次いで、図示しない電源装置を用いて、それぞれの二次電池100について、0.1Cの電流でSOC(State Of Charge)20〜50%まで充電を施した。その後、さらに、0.5Cの電流でSOC100%まで充電を施した。なお、本実施形態では、1C=6.5A,SOC100%=6.5Ahである。その後、制限治具200を、二次電池100を配置した状態のまま、初期充電装置から取り外した。
ところで、本実施形態の初期充電工程では、上述のように、二次電池100を制限治具200に配置し固定した状態(具体的には、電池ケース110の膨張を、最も膨張する傾向にある第1側壁部111c及び第2側壁部111dについて制限した状態)で、初期充電を行っている。このため、初期充電時における電池ケース111の膨張を、適切に抑制することができ、電池ケース110の歪みや、電解液の漏れなどを防止することができた。
Next, using a power supply device (not shown), each
By the way, in the initial charging step of the present embodiment, as described above, the
(充放電工程)
次に、二次電池100を、制限治具200に配置した状態のまま、図示しない充放電装置に装着し、二次電池100に充放電を施した。具体的には、まず、100ヶの二次電池100を配置した制限治具200を、初期充電装置から取り外した後、100ヶの二次電池100を制限治具200に配置した状態のまま、充放電装置に装着した。次いで、図示しない充放電装置の負極用端子を、二次電池100の側方(図5(a)において上方と下方)から、二次電池100の第3側壁部111e(負極)に、それぞれ接続させる。これと共に、図示しない充放電装置の正極用端子を、二次電池100の側方(図5(a)において上方と下方)から、二次電池100の第1,第2正極端子140b,140cに、それぞれ接続させる。
(Charge / discharge process)
Next, the
次いで、図示しない電源装置を用いて、それぞれの二次電池100に、充放電を繰り返し行った。具体的には、2〜5Cの電流でSOC100%まで充電を施し、その後、5Cの電流で電池電圧が1.0Vになるまで放電する充放電サイクルを、数十サイクル繰り返し行った。その後、制限治具200を、二次電池100を配置した状態のまま、充放電装置から取り外した。
ところで、本実施形態の充放電工程では、上述のように、二次電池100を制限治具200に配置し固定した状態(具体的には、電池ケース110の膨張を、最も膨張する傾向にある第1側壁部111c及び第2側壁部111dについて制限した状態)で、充放電を行っている。このため、充放電時における電池ケース111の膨張を、適切に抑制することができ、電池ケース110の歪みや、電解液の漏れなどを防止することができた。
Next, each
By the way, in the charging / discharging process of the present embodiment, as described above, the
(エージング工程)
次に、エージング工程に進み、充放電を施した二次電池100を、図6に示すエージング装置500内に配置した。具体的には、100ヶの二次電池100を配置した制限治具200を、充放電装置から取り外した後、図6に示すように、100ヶの二次電池100を制限治具200に配置した状態のまま、35〜60℃の範囲内のほぼ一定温度の高温雰囲気に保持されたエージング装置500内に配置し、5〜10日間にわたり安置した。
(Aging process)
Next, it progressed to the aging process and the
本実施形態のエージング装置500は、図6に示すように、エージング装置500の入口501から出口502にわたって延びるコンベア510を有している。このコンベア510は、二次電池100を配置した制限治具200を、5〜10日間かけてゆっくりと、エージング装置500の入口501から出口502まで搬送する。従って、100ヶの二次電池100を配置した制限治具200は、入口501からコンベア510上に載置されると、その5〜10日間後に、出口502から搬出される。すなわち、二次電池100は、制限治具200に配置された状態のまま、5〜10日間にわたり、35〜60℃の範囲内のほぼ一定温度の高温雰囲気に保持されたエージング装置500内に安置されることとなる。
As shown in FIG. 6, the aging
さらに、本実施形態のエージング装置500は、第1電圧測定位置C1(図6参照)に、図示しない第1電圧測定装置を備えている。これにより、100ヶの二次電池100を配置した制限治具200が、コンベア510で搬送されて、第1電圧測定位置C1に到達すると、第1電圧測定装置により、各二次電池100の端子間電圧である第1端子間電圧V1を測定することができる。具体的には、二次電池100の側方(図6において紙面手前側と奥側)から、図示しない第1電圧測定装置の負極用端子を、各二次電池100の第3側壁部111e(負極)に接続させると共に、図示しない第1電圧測定装置の正極用端子を、各二次電池100の第2正極端子140cに接続させて、第1端子間電圧V1を測定する。
Furthermore, the aging
さらに、本実施形態のエージング装置500は、第2電圧測定位置C2(図6参照)に、図示しない第2電圧測定装置を備えている。これにより、100ヶの二次電池100を配置した制限治具200が、コンベア510で搬送されて、第2電圧測定位置C2に到達すると、第2電圧測定装置により、各二次電池100の端子間電圧である第2端子間電圧V2を測定することができる。具体的には、二次電池100の側方(図6において紙面手前側と奥側)から、図示しない第2電圧測定装置の負極用端子を、各二次電池100の第3側壁部111e(負極)に接続させると共に、図示しない第2電圧測定装置の正極用端子を、各二次電池100の第2正極端子140cに接続させて、第2端子間電圧V2を測定する。
Furthermore, the aging
なお、本実施形態では、二次電池100を配置した制限治具200が、エージング装置500内に安置(入口501から搬入)されてから1〜3日間経過した後に、第1電圧測定位置C1に到達し、例えば5〜10日間経過した後に、第2電圧測定位置C2に到達するように調整されている。従って、エージング装置500内(約40℃の高温雰囲気下)に1〜3日間安置した100ヶの二次電池100について、それぞれ、第1端子間電圧V1を測定することができる。さらに、エージング装置500内(約40℃の高温雰囲気下)に、例えば5〜10日間安置した100ヶの二次電池100について、それぞれ、第2端子間電圧V2を測定することができる。
In the present embodiment, after 1 to 3 days have elapsed since the limiting
さらに、本実施形態では、制限治具200に配置された100ヶの二次電池100のグループ毎に、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2に基づいて、当該二次電池100の電気特性の良否を判定し、良品と不良品を判別する。ここで、本実施形態にかかる第1電圧測定工程、第2電圧測定工程、及び判定工程のフローチャートを、図7及び図8に示し、このフローチャートを参照しつつ、第1電圧測定工程、第2電圧測定工程、及び判定工程について、詳細に説明する。なお、本実施形態では、ステップS1が第1電圧測定工程に相当し、ステップS3が第2電圧測定工程に相当し、ステップS2,S4〜SDが判定工程に相当する。
Furthermore, in this embodiment, for each group of 100
まず、100ヶの二次電池100を配置した制限治具200が、第1電圧測定位置C1に到達すると、図7に示すように、ステップS1において、100ヶの二次電池100について、それぞれ、第1端子間電圧V1を測定する。次いで、ステップS2に進み、100ヶの二次電池100のそれぞれについて、測定した第1端子間電圧V1が、適正範囲内にあるか否かを判定する。具体的には、測定した第1端子間電圧V1が、予め設定した第1端子間電圧V1の下限値V1minと上限値V1maxとの間の値であるか否か(V1min<V1<V1maxの関係を満たすか否か)を判定する。第1端子間電圧V1が上記適正範囲内の値でない(NO)二次電池100は、不良品と判定し、以降の判定対象から除外する。なお、本実施形態では、V1min=1.0(V)、V1max=1.3(V)に設定している。
First, when the limiting
その後、100ヶの二次電池100を配置した制限治具200が、第2電圧測定位置C2に到達すると、ステップS3に進み、V1min<V1<V1maxの関係を満たす(ステップS2においてYES)二次電池100について、それぞれ、第2端子間電圧V2を測定する。次いで、ステップS4に進み、当該二次電池100のそれぞれについて、測定した第2端子間電圧V2が、適正範囲内にあるか否かを判定する。具体的には、測定した第2端子間電圧V2が、予め設定した第2端子間電圧V2の下限値V2minと上限値V2maxとの間の値であるか否か(V2min<V2<V2maxの関係を満たすか否か)を判定する。ここで、第2端子間電圧V2が上記範囲内の値でない二次電池100(NO)は、不良品と判定し、以降の判定対象から除外する。なお、本実施形態では、V2min=1.0(V)、V2max=1.3(V)に設定した。
After that, when the limiting
次いで、ステップS5に進み、V2min<V2<V2maxの関係を満たす(ステップS4においてYES)二次電池100を対象として、第2端子間電圧V2の平均値V2aを算出した。さらに、ステップS6に進み、当該二次電池100のグループを対象として、第2端子間電圧V2の標準偏差σV2を算出した。次いで、ステップS7に進み、平均値V2a及び標準偏差σV2に基づいて、二次電池100の電気特性の良否を判定した。具体的には、当該グループに属する二次電池100について、それぞれ、第2端子間電圧V2と平均値V2aとの差の絶対値|V2−V2a|が、標準偏差σV2の値に所定値nを乗じた値n(σV2)以下の値であるか否か(|V2−V2a|≦n(σV2)の関係を満たすか否か)を判定する。ここで、絶対値|V2−V2a|がn(σV2)を上回る二次電池100(NO)は、不良品と判定し、以降の判定対象から除外する。なお、所定値nは、例えば、3〜5の範囲内の値に設定する。
Next, the process proceeds to step S5, and the average value V2a of the second terminal voltage V2 is calculated for the
次いで、ステップS8に進み、|V2−V2a|≦n(σV2)の関係を満たす(ステップS7においてYES)二次電池100について、それぞれ、第1端子間電圧V1と第2端子間電圧V2との電圧差ΔV=|V1−V2|を算出する。次いで、ステップS9に進み、当該二次電池100のそれぞれについて、算出した電圧差ΔVが、適正範囲内にあるか否かを判定する。具体的には、算出した電圧差ΔVが、予め設定した電圧差ΔVの下限値ΔVminと上限値ΔVmaxとの間の値であるか否か(ΔVmin<ΔV<ΔVmaxの関係を満たすか否か)を判定する。ここで、電圧差ΔVが上記範囲内の値でない二次電池100(NO)は、不良品と判定し、以降の判定対象から除外する。なお、本実施形態では、ΔVmin=0(V)、ΔVmax=0.2(V)に設定した。
Next, the process proceeds to step S8, and the
次いで、ステップSAに進み、ΔVmin<ΔV<ΔVmaxの関係を満たす(ステップS9においてYES)二次電池100について、ループ判定を行う。具体的には、図8に示すように、ステップSA1〜ステップSA4の判定サイクルを、予め設定した規程回数だけ、繰り返し行った。なお、本実施形態では、ステップSAが、ループ判定工程に相当する。
まず、ステップSA1において、ΔVmin<ΔV<ΔVmaxの関係を満たす(ステップS9においてYES)二次電池100を対象として、電圧差ΔVの平均値ΔVamを算出する。次いで、ステップSA2に進み、当該二次電池100のグループを対象として、電圧差ΔVの標準偏差σmΔVを算出する。
Next, the process proceeds to step SA, and loop determination is performed for the
First, in step SA1, the average value ΔVam of the voltage difference ΔV is calculated for the
次いで、ステップSA3に進み、平均値ΔVam及び標準偏差σmΔVに基づいて、二次電池100の電気特性の良否を判定する。具体的には、当該グループに属する二次電池100について、それぞれ、電圧差ΔVと平均値ΔVamとの差の絶対値|ΔV−ΔVam|が、標準偏差σmΔVの値に所定値nを乗じた値n(σmΔV)以下の値であるか否か(|ΔV−ΔVam|≦n(σmΔV)の関係を満たすか否か)を判定する。ここで、絶対値|ΔV−ΔVam|がn(σmΔV)を上回る二次電池100(NO)は、不良品と判定し、以降の判定対象から除外する。なお、所定値nは、前述のように、例えば、3〜5の範囲内の値に設定している。
Next, the process proceeds to step SA3, and the quality of the electrical characteristics of the
次いで、ステップSA4に進み、ステップSA1〜ステップSA3の判定サイクルのサイクル回数mが、予め設定した規程回数に達したか否かを判定する。未だ、サイクル回数mが、規程回数に達していない場合(NO)には、再び、ステップSA1に戻り、先のステップSA3で|ΔV−ΔVam|≦n(σmΔV)の関係を満たす(YES)と判定された二次電池100のグループについて、改めて、上述したステップSA1〜ステップSA3の処理を行う。そして、上記判定サイクルを規程回数だけ繰り返し行うと、ステップSA4において、サイクル回数mが規程回数に達したと判定され(YES)、ステップSAのループ判定を終了し、図7のメインルーチンに戻る。
なお、サイクル回数mの規程回数は、例えば、5〜10回の範囲内の回数に設定する。
Next, the process proceeds to step SA4, and it is determined whether or not the cycle number m of the determination cycle of steps SA1 to SA3 has reached a preset number of rules. If the number of cycles m has not yet reached the prescribed number (NO), the process returns to step SA1 again, and satisfies the relationship | ΔV−ΔVam | ≦ n (σmΔV) in the previous step SA3 (YES). For the determined group of
In addition, the regulation number of the cycle number m is set to a number within a range of 5 to 10 times, for example.
次に、ステップSBに進み、ステップSAのループ判定において、最後まで|ΔV−ΔVam|≦n(σmΔV)の関係を満たした(最終サイクルのステップSA3においてYES)二次電池100を対象として、最終的なΔVの平均値ΔVaを算出する。次いで、ステップSCに進み、当該二次電池100のグループを対象として、最終的なΔVの標準偏差σΔVを算出する。
Next, the process proceeds to step SB, and in the loop determination at step SA, the relationship | ΔV−ΔVam | ≦ n (σmΔV) is satisfied until the end (YES in step SA3 of the final cycle). An average value ΔVa of ΔV is calculated. Next, the process proceeds to step SC, and a final standard deviation σΔV of ΔV is calculated for the group of
次いで、ステップSDに進み、平均値ΔVa及び標準偏差σΔVに基づいて、二次電池100の電気特性の良否を最終判定する。具体的には、当該グループに属する二次電池100について、それぞれ、電圧差ΔVと平均値ΔVaとの差の絶対値|ΔV−ΔVa|が、標準偏差σΔVの値に所定値nを乗じた値n(σΔV)以下の値であるか否か(|ΔV−ΔVa|≦n(σΔV)の関係を満たすか否か)を判定する。ここで、絶対値|ΔV−ΔVa|がn(σΔV)を上回った二次電池100(NO)は、不良品と判定する。これとは逆に、|ΔV−ΔVa|≦n(σΔV)の関係を満たす(YES)と判定された二次電池100は、良品と判定する。なお、所定値nは、前述のように、例えば、3〜5の範囲内の値に設定している。
Next, the process proceeds to step SD, and finally the quality of the electrical characteristics of the
次いで、100ヶの二次電池100を配置した制限治具200が、エージング装置500の出口502から搬出された後(図6参照)、制限治具200から100ヶの二次電池100を取り出す。そして、これらの二次電池100について、判定工程(ステップS2,S4〜SD)において不良品と判定された二次電池100と、良品と判定された二次電池100とに判別する。このうち、良品と判定された二次電池100は、電気特性が良好と言えるので、その後の工程を経た後、出荷される。これとは逆に、不良品と判定された二次電池100については、電気特性が不良と言えるので、廃棄処分する。
Next, after the
なお、本実施形態では、制限治具200に配置した100ヶの二次電池100に対し、例えば、1〜100の識別番号を付与しておくのが好ましい。このようにすれば、判定工程(ステップS2,S4〜SD)において、不良品と判定された二次電池100及び良品と判定された二次電池100を、識別番号で管理することができるので、良品と不良品との判別を正確、且つ迅速に行うことが可能となる。
In the present embodiment, it is preferable to assign, for example, identification numbers of 1 to 100 to the 100
以上のようにして、二次電池100を製造したところ、不良品と判定した二次電池100の中に良品が含まれていたり、これとは逆に、良品と判定した二次電池100の中に不良品が含まれることはほとんどなかった。すなわち、本実施形態の製造方法を用いることで、二次電池100の電気特性の良否の判定精度を高めることができた。これは、以下の要因によるものと考えられる。
When the
まず、ステップSAにおいて、ステップSA1〜ステップSA4の判定サイクルを、規程回数(例えば、5〜10回)繰り返し行うことにより、二次電池100の電気特性の良否の判定精度を高めることができたと考えられる。具体的には、ステップSA1〜ステップSA4の判定サイクルを繰り返すにしたがって、電圧差ΔVが平均値ΔVamから所定値(具体的には、n(σmΔV))より大きく外れた二次電池100を除外できるので、判定対象となる二次電池100の電圧差ΔVのバラツキを小さくできる。このため、最終的には、ステップSDにおいて、電圧差ΔVのバラツキの小さな二次電池100のグループを対象として、標準偏差σΔVを利用した良否判定を行うことができるので、判定精度を高めることができたと考えられる。
First, in step SA, the determination cycle of step SA1 to step SA4 is repeatedly performed a specified number of times (for example, 5 to 10 times), so that the determination accuracy of the electrical characteristics of the
また、ステップSAにおいて、ステップSA1〜ステップSA4の判定サイクルを、電圧差ΔVについて行うことにより、判定精度を高めることができたと考えられる。これは、二次電池100の微小内部短絡が、二次電池100を高温雰囲気下に置くことにより促進されるため、微小内部短絡が生じている二次電池100と、生じていない(ほとんど生じていない)二次電池100とでは、エージングが進むにしたがって、電圧差ΔVが大きく拡がるためである。すなわち、ステップSA1〜ステップSA4の判定サイクルを、電圧差ΔVについて行うことにより、微小内部短絡が生じている電池と、生じていない(ほとんど生じていない)電池との差が明確となるので、判定精度を高めることができたと考えられる。
In step SA, it is considered that the determination accuracy can be improved by performing the determination cycle of steps SA1 to SA4 for the voltage difference ΔV. This is not caused by the
また、本実施形態では、図6に示すように、第1電圧測定位置C1と、第2電圧測定位置C2とを、共に、エージング装置500内に配置している。すなわち、第1電圧測定工程(ステップS1)と第2電圧測定工程(ステップS3)とを、共に、エージング工程内に備えている。特に、第1電圧測定位置C1を、二次電池100を配置した制限治具200が、エージング装置500内に搬入されてから1〜3日間経過した後に、到達する位置に配置させている。エージング装置500内に搬入した後、しばらくの間は、二次電池100の温度は上昇を続けるため安定しないが、1〜3日間経過した後には、エージング装置内の温度(約40℃)に達し、安定した状態となる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, both the first voltage measurement position C1 and the second voltage measurement position C2 are arranged in the aging
このため、本実施形態では、第1電圧測定工程(ステップS1)及び第2電圧測定工程(ステップS3)において、共に、二次電池100の温度が高温(約40℃)で安定した状態で、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2を測定することができた。これにより、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2の測定値の信頼性を高めることができた。このように、信頼性の高い測定値、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2に基づいて、二次電池100の良否判定を行ったことも、良否判定の精度を高めることができた要因の1つであると考えられる。
For this reason, in this embodiment, in the first voltage measurement step (step S1) and the second voltage measurement step (step S3), the temperature of the
また、従来の手法では、エージング工程の前後において、二次電池の端子間電圧を測定していたので、エージング工程後、二次電池の温度が、エージング工程前の温度にまで低下するのを待った後に、端子間電圧を測定していた。これに対し、本実施形態では、上述のように、第1電圧測定位置C1及び第2電圧測定位置C2では、共に、二次電池100の温度が高温(約40℃)で安定した状態となっているので、速やかに、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2を測定することができた。
しかも、第1電圧測定工程(ステップS1)及び第2電圧測定工程(ステップS3)を、共に、エージング工程中に済ますことができるので、工程時間を大幅に短縮することができ、二次電池の生産性を高めることができた。
Further, in the conventional method, the voltage between the terminals of the secondary battery was measured before and after the aging process, so after the aging process, the temperature of the secondary battery waited for the temperature to drop to the temperature before the aging process. Later, the voltage between terminals was measured. On the other hand, in the present embodiment, as described above, the temperature of the
In addition, since both the first voltage measurement process (step S1) and the second voltage measurement process (step S3) can be completed during the aging process, the process time can be greatly reduced, and the secondary battery Productivity was improved.
また、本実施形態では、制限治具200に配置した100ヶの二次電池100を、1組の電池グループとして、初期充電工程、充放電工程、エージング工程(第1電圧測定工程、第2電圧測定工程を含む)、及び判定工程を行っている。換言すれば、同一条件で、初期充電、充放電、エージングを行った二次電池100のグループを対象として、判定工程(ステップS2,S4〜SD)を行っている。このように、同一条件で、初期充電、充放電、エージングを行った二次電池100のグループは、第1端子間電圧V1及び第2端子間電圧V2のバラツキが小さくなるので、当該グループを対象として判定工程(ステップS2,S4〜SD)を行ったことも、良否判定の精度を高めることができた要因の1つであると考えられる。
In the present embodiment, the 100
ところで、一般に、二次電池の温度が高温となるエージング工程においても、電池の内圧が上昇するため、電池ケースが膨張する虞がある。これに対し、本実施形態のエージング工程では、図6に示すように、二次電池100を制限治具200に配置し固定した状態(具体的には、電池ケース110の膨張を、最も膨張する傾向にある第1側壁部111c及び第2側壁部111dについて制限した状態)で、エージングを行っている。これにより、エージング工程においても、電池ケース111の膨張を適切に抑制することができ、電池ケース110の歪みや、電解液の漏れなどを防止することができた。
By the way, in general, even in an aging process in which the temperature of the secondary battery becomes high, the internal pressure of the battery increases, so that the battery case may expand. In contrast, in the aging process of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
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、ステップSAにおいて、ステップSA1〜ステップSA4の判定サイクルを、電圧差ΔVについて行うようにした。しかしながら、ステップSA1〜ステップSA4の判定サイクルにかかる電気特性値は、電圧差ΔVに限定されるものではなく、第2端子間電圧V2としても良い。具体的には、ステップSA1において第2端子間電圧V2の平均値V2maを算出し、ステップSA2において第2端子間電圧V2の標準偏差(σmV2)を算出する。そして、ステップSA3において|V2−V2ma|≦n(σmV2)を満たすか否かを判定するようにしても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
For example, in the embodiment, in step SA, the determination cycle of steps SA1 to SA4 is performed for the voltage difference ΔV. However, the electrical characteristic value concerning the determination cycle of Step SA1 to Step SA4 is not limited to the voltage difference ΔV, and may be the second terminal voltage V2. Specifically, an average value V2ma of the second terminal voltage V2 is calculated in step SA1, and a standard deviation (σmV2) of the second terminal voltage V2 is calculated in step SA2. In step SA3, it may be determined whether or not | V2−V2ma | ≦ n (σmV2) is satisfied.
また、第1端子間電圧V1について、ステップSA1〜ステップSA4の判定サイクルを行うようにしても良い。さらには、電圧差ΔVについて行う判定サイクル、第1端子間電圧V1について行う判定サイクル、及び第2端子間電圧V2について行う判定サイクルから選択した2以上の判定サイクルを、組み合わせるようにしても良い。 Moreover, you may make it perform the determination cycle of step SA1-step SA4 about the voltage V1 between 1st terminals. Furthermore, two or more determination cycles selected from the determination cycle performed for the voltage difference ΔV, the determination cycle performed for the first inter-terminal voltage V1, and the determination cycle performed for the second inter-terminal voltage V2 may be combined.
また、実施形態では、ニッケル水素蓄電池(二次電池100)の製造方法について説明したが、本発明の製造方法は、ニッケル水素蓄電池に限らず、他の二次電池(リチウムイオン電池など)についても、適用することができる。具体的には、第1電圧測定工程(ステップS1)、第2電圧測定工程(ステップS3)、及び判定工程(ステップS2,S4〜SD)を行うことにより、二次電池の電気特性の良否を精度良く判定できる。 Moreover, although embodiment demonstrated the manufacturing method of the nickel hydride storage battery (secondary battery 100), the manufacturing method of this invention is not limited to a nickel hydride storage battery, but also about other secondary batteries (lithium ion battery etc.). Can be applied. Specifically, the quality of the secondary battery can be determined by performing the first voltage measurement process (step S1), the second voltage measurement process (step S3), and the determination process (steps S2, S4 to SD). Judgment can be made with high accuracy.
また、実施形態では、二次電池100を、50ヶずつ2列に並べて配置できる制限治具200を用いて、エージング工程(第1電圧測定工程及び第2電圧測定工程を含む)を行った。しかしながら、制限治具に配置する二次電池の数は、いくつであっても良く、また、制限治具に二次電池を配置する形態も、いずれの形態であっても良い。また、二次電池100を制限治具に配置することなく、エージング工程を行うようにしても良い。
Moreover, in the embodiment, the aging process (including the first voltage measurement process and the second voltage measurement process) was performed using the limiting
100 二次電池
111e 第3側壁部(負極)
140b 第1正極端子
140c 第2正極端子
200 制限治具
500 エージング装置
C1 第1電圧測定位置
C2 第2電圧測定位置
100
140b First
Claims (7)
上記第1電圧測定工程の後に、上記電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、その端子間電圧である第2端子間電圧V2を測定する第2電圧測定工程と、
上記電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、上記第1端子間電圧V1及び上記第2端子間電圧V2に基づいて、当該二次電池の電気特性の良否を判定する判定工程と、
を備える二次電池の製造方法であって、
上記第1電圧測定工程及び上記第2電圧測定工程を、共に、上記二次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内に備え、あるいは、
上記第1電圧測定工程を上記エージング工程の前に、上記第2電圧測定工程を上記エージング工程の後に備え、
上記判定工程は、
上記電池グループ毎に、上記第1端子間電圧V1、上記第2端子間電圧V2、及び上記第1端子間電圧V1と上記第2端子間電圧V2との電圧差ΔVの、3つの電気特性値から選択したいずれかの電気特性値について、平均値を算出すると共に、選択した上記電気特性値の標準偏差を算出し、上記電池グループに属する二次電池のうち、当該電気特性値と上記平均値との差の絶対値が、上記標準偏差の値に所定値nを乗じた値を上回る二次電池を不良と判定した後、
上記電池グループに属する二次電池のうち上記不良と判定した二次電池を除いた他の二次電池について、改めて、上記電気特性値の平均値を算出すると共に、上記電気特性値の標準偏差を算出し、上記二次電池のうち、当該電気特性値と上記平均値との差の絶対値が、上記標準偏差の値に上記所定値nを乗じた値を上回る二次電池を不良と判定する判定サイクルを、複数回繰り返し行う
ループ判定工程を含む
二次電池の製造方法。 A first voltage measuring step for measuring, for each secondary battery belonging to the battery group, a first inter-terminal voltage V1 which is a voltage between terminals for each battery group including a predetermined number of secondary batteries as a set;
After the first voltage measurement step, for each battery group, for each secondary battery belonging to the battery group, a second voltage measurement step of measuring a voltage V2 between the second terminals, which is a voltage between the terminals,
For each of the battery groups, for each of the secondary batteries belonging to the battery group, determination for determining whether the electrical characteristics of the secondary battery are good or not based on the first inter-terminal voltage V1 and the second inter-terminal voltage V2. Process,
A method for producing a secondary battery comprising:
The first voltage measurement step and the second voltage measurement step are both provided in an aging step in which the secondary battery is placed in a high temperature atmosphere for a predetermined period, or
The first voltage measuring step is provided before the aging step, and the second voltage measuring step is provided after the aging step,
The determination process is as follows:
For each battery group, three electrical characteristic values are the first inter-terminal voltage V1, the second inter-terminal voltage V2, and the voltage difference ΔV between the first inter-terminal voltage V1 and the second inter-terminal voltage V2. For each of the electrical characteristic values selected from the above, the average value is calculated, the standard deviation of the selected electrical characteristic value is calculated, and among the secondary batteries belonging to the battery group, the electrical characteristic value and the average value are calculated. A secondary battery having an absolute value greater than the standard deviation value multiplied by a predetermined value n is determined to be defective,
For the other secondary batteries excluding the secondary battery determined to be defective among the secondary batteries belonging to the battery group, the average value of the electrical characteristic values is calculated again, and the standard deviation of the electrical characteristic values is calculated. Of the secondary batteries, a secondary battery in which the absolute value of the difference between the electrical characteristic value and the average value exceeds a value obtained by multiplying the standard deviation value by the predetermined value n is determined to be defective. A method for manufacturing a secondary battery including a loop determination step in which a determination cycle is repeated a plurality of times.
前記ループ判定工程は、前記電圧差ΔVについて、前記判定サイクルを行う
二次電池の製造方法。 A method of manufacturing a secondary battery according to claim 1,
The loop determination step is a method of manufacturing a secondary battery in which the determination cycle is performed for the voltage difference ΔV.
前記第1電圧測定工程及び前記第2電圧測定工程を、共に、前記エージング工程内に備える
二次電池の製造方法。 A method of manufacturing a secondary battery according to claim 1 or claim 2,
A method for manufacturing a secondary battery, wherein both the first voltage measurement step and the second voltage measurement step are included in the aging step.
前記エージング工程のうち、前記二次電池の温度が所定の温度に安定した後に、前記第1電圧測定工程を行う
二次電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the rechargeable battery according to claim 3,
The manufacturing method of the secondary battery which performs a said 1st voltage measurement process after the temperature of the said secondary battery is stabilized to predetermined | prescribed temperature among the said aging processes.
前記エージング工程及び前記第1電圧測定工程の前に、前記二次電池に充放電を施す充放電工程を備え、
前記電池グループは、上記充放電工程において、同一の充放電装置により同時に充放電を施した、所定数の二次電池の組である
二次電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the rechargeable battery according to any one of claims 1 to 4,
Before the aging step and the first voltage measurement step, a charge / discharge step of charging / discharging the secondary battery is provided,
The said battery group is the manufacturing method of the secondary battery which is the group of the predetermined number of secondary batteries which performed charging / discharging simultaneously by the same charging / discharging apparatus in the said charging / discharging process.
上記第1電圧測定工程の後に、上記電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、その端子間電圧である第2端子間電圧V2を測定する第2電圧測定工程と、
上記電池グループ毎に、上記電池グループに属する各々の二次電池について、上記第1端子間電圧V1及び上記第2端子間電圧V2に基づいて、当該二次電池の電気特性の良否を判定する判定工程と、
を備える二次電池の製造方法であって、
上記第1電圧測定工程及び上記第2電圧測定工程を、共に、上記二次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内に備える
二次電池の製造方法。 A first voltage measuring step for measuring, for each secondary battery belonging to the battery group, a first inter-terminal voltage V1 which is a voltage between terminals for each battery group including a predetermined number of secondary batteries as a set;
After the first voltage measurement step, for each battery group, for each secondary battery belonging to the battery group, a second voltage measurement step of measuring a voltage V2 between the second terminals, which is a voltage between the terminals,
For each of the battery groups, for each of the secondary batteries belonging to the battery group, determination for determining whether the electrical characteristics of the secondary battery are good or not based on the first inter-terminal voltage V1 and the second inter-terminal voltage V2. Process,
A method for producing a secondary battery comprising:
A method of manufacturing a secondary battery, wherein the first voltage measurement step and the second voltage measurement step are both included in an aging step in which the secondary battery is placed in a high temperature atmosphere for a predetermined period.
前記エージング工程のうち、前記二次電池の温度が所定の温度に安定した後に、前記第1電圧測定工程を行う
二次電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the rechargeable battery according to claim 6,
The manufacturing method of the secondary battery which performs a said 1st voltage measurement process after the temperature of the said secondary battery is stabilized to predetermined | prescribed temperature among the said aging processes.
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