JP2009129674A - 電極体検査方法および電極体検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極体の検査時において、巻回電極体を損傷することなく巻回電極体に対する検査感度を一段と向上させる。
【解決手段】被検査体である巻回電極体６に交流電源１１を接続し、正極２および負極３間に、予め測定した異物や欠陥の存在する電極体の超音波発生開始電圧の１２０％まで端子間電圧を連続増加するように交流印加電圧を印加すると共に、交流印加電圧印加時の電極体から発生する超音波の音圧変化を測定する。このとき、測定された音圧変化に基づいて電極体内の超音波の発生の有無を判断し、超音波の発生の有無に基づいて正極および負極間でコロナ放電が発生したか否かを判断する。コロナ放電が発生したと判断した場合には、電極体を不良品と判定し、コロナ放電が発生していないと判断した場合には、電極体を良品と判定する。音圧は、巻回電極体の外表面に接触させた超音波検知振動センサー１２の検知結果に基いて超音波音圧表示部１３に表示される。
【選択図】図４

Description

この発明は、電極体検査方法および電極体検査装置に関し、例えば非水電解液二次電池に用いられる巻回電極体を検査する電極体検査方法および電極体検査装置に適用して好適なものである。

従来、非水電解液二次電池は、正極用活物質としてリチウムコバルト複合酸化物等のようなリチウム複合酸化物を用い、負極用活物質として炭素材料等のようなリチウムイオンのドープおよび脱ドープが可能な物質を用いたリチウムイオン二次電池が広く用いられている。

リチウムイオン二次電池は、正極用活物質と負極用活物質とを電気化学的に反応させて電池として機能するものであり、比較的高い電池電圧が得られると共に、比較的高いエネルギー密度を有し、充放電のサイクル特性にも優れている等、多数の利点を有している。

図１に示すように、非水電解液二次電池１においては、帯状のアルミニウム（Ａｌ）箔等からなる正極用集電体の両面に正極用活物質が被膜状に塗布されて正極活物質層が形成された正極２と、帯状の銅（Ｃｕ）箔等からなる負極用集電体の両面に負極用活物質が被膜状に塗布されて負極活物質層が形成された負極３とを、帯状の第１のセパレータ４ａと、第２のセパレータ４ｂ（以下、限定しない場合はセパレータ４と適宜称する）とを介して互いに絶縁した状態で巻回して形成された巻回電極体６を有している。セパレータ４は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系の材料またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）の多孔質フィルムが最も有効である。また、正極２の巻回開始部分には正極リード７ａが溶接されると共に、負極３の巻回終了部分には負極リード７ｂが溶接されている。

また、非水電解液二次電池１においては、円筒状の負極缶８の内部に巻回電極体６が嵌挿されて負極リード７ｂがその負極缶８の底部に電気的および機械的に接続されると共に、負極缶８に非水電解液（図示せず）が充填されて第１のセパレータ４ａおよび第２のセパレータ４ｂに含浸されている。

そして、非水電解液二次電池１においては、正極蓋９に正極リード７ａが電気的および機械的に接続され、負極缶８の開口部に安全弁１０および正極蓋９が一体に嵌合されて気密封止されている。

これにより、非水電解液二次電池１においては、内部の正極２および負極３（すなわち、正極用活物質および負極用活物質）の放電反応によって生じる電池電圧を負極缶８および正極蓋９を介して外部に出力し得るようになされている。

ところで上述の非水電解液二次電池１は、一般的に以下のような製造工程を経て製造される。

まず、電極形成工程において、帯状の正極用集電体の両面に正極用活物質を間欠的に塗布することにより、正極活物質層が形成された正極２が多数連続する正極材を形成する。また、帯状の負極用集電体の両面に負極用活物質を間欠的に塗布することにより、負極活物質層が形成された負極３が多数連続する負極材を形成する。

続いて、巻回電極体形成工程において、正極材の正極用活物質未塗布領域に正極リード７ａを接続すると共に、負極材の負極用活物質未塗布領域に負極リード７ｂを接続する。正極リード７ａおよび負極リード７ｂは、例えば、スポット溶接または超音波溶接等により溶接される。そして、正極材および負極材を、第１のセパレータ４ａが多数連続する第１のセパレータ材および第２のセパレータ４ｂが多数連続する第２のセパレータ材と共に積層した後、所定の間隔毎に裁断する。これにより、正極２、第１のセパレータ４ａ、負極３および第２のセパレータ４ｂが積層された積層電極体が作製される。そして、この積層電極体を巻回し、かつ最外周となる第２のセパレータ４ｂの巻回終了部分に巻解防止用の巻止テープ５を貼着することより、図２に示すような巻回電極体６を形成する。巻回電極体６は、図３に示すように、正極２、第１のセパレータ４ａ、負極３および第２のセパレータ４ｂが順に積層されたものである。

次に巻回電極体検査工程において、巻回電極体６に対する巻回電極体検査を実施することにより、例えば巻回電極体形成工程で正極材、負極材を切断した際および正極リード材、負極リード材を切断した際に生じる切粉状の金属片等（以下、これを異物と適宜称する）が正極２や負極３の表面に付着していないか、また第１のセパレータ４ａおよび第２のセパレータ４ｂに例えばピンホールやキズ等（以下、これを欠陥と適宜称する）が存在していないかを検査する。

巻回電極体嵌挿工程では、巻回電極体検査工程で合格した巻回電極体６の負極リード７ｂを負極缶８の底部に溶接し、巻回電極体６を負極缶８の内部に嵌挿する。

次に、電解液充填工程において、巻回電極体６を嵌挿した負極缶８に非水電解液を充填する。続いて、気密封止工程において、正極リード７ａを正極蓋９に溶接した後、負極缶８の開口部に安全弁１０および正極蓋９を一体に嵌合して気密封止することにより非水電解液二次電池１を製造する。

従来の巻回電極体検査においては、巻回電極体６の正極２および負極３間に電圧を所定時間印加しながら電流を供給し続けると、異物から微少な放電（以下、コロナ放電と適宜称する）が発生する。コロナ放電の発生後も電圧を印加し続けると、異物に対向する第１のセパレータ４ａの一部分が、異物を起点として放射状に炭化し始める。そして、電圧の印加時間に応じて第１のセパレータ４ａの炭化が徐々に進み、第１のセパレータ４ａが炭化して形成された樹脂状の炭素の結晶が正極３に達すると、第１のセパレータ４ａが絶縁破壊して正極２および負極３が短絡してしまう。そして、以下の特許文献１のように、正極２および負極３が短絡することにより流れる所定量（例えば０．５μＡ）以上の漏れ電流を検出すると、巻回電極体６を不良品と判定していた。

特開平５−２９０８９６号公報

さらに、以下の特許文献２のように、巻回電極体６にインパルス高電圧を短時間、例えば数１００ｍｓｅｃ程度だけ印加することで、巻回電極体の正極−負極間で異物や絶縁体の欠陥に起因してコロナ放電を発生させ、セパレータの絶縁破壊を誘発する手法がある。

特開２００４−２７３２１６号公報

しかしながら、上述の特許文献１の電極体検査方法を用いた場合、例えば異物がごく小さなものであったとすると、コロナ放電が生じていても第１のセパレータ４ａの炭化が異物の周囲のみにとどまり、漏れ電流が生じない場合がある。また、第１のセパレータ４ａが絶縁破壊を起こしたり、第１のセパレータ４ａもしくは第２のセパレータ４ｂに欠陥が存在する場合も、漏れ電流が微小で検出できない場合がある。

また、セパレータの絶縁破壊により生じる漏れ電流は微少であり、上述のような所定量の電流値を検出するためには６００Ｖ以上の高い電圧を印加する必要があり、巻回電極体に損傷を与えてしまう。

また、特許文献２の電極体検査方法を用いた場合、印加電圧を高くするほど、異物や欠陥を有する巻回電極体を判定する不良品判定率が向上するが、一方でセパレータが絶縁破壊する確率が上昇し、異物等が存在しない良品においても不良品として排除してしまう可能性が高まる。また、印加電圧が低い場合、巻回電極体内に異物等が存在する場合でもセパレータの絶縁破壊が起きずに、不良品が試験をすり抜けてしまうという問題がある。

さらに、特許文献２の電極体検査方法を用いた場合、良品と不良品においてコロナ放電が生じる電圧の差が小さいため、はっきりとしたしきい値をもって良品、不良品の判断を行うことは困難である。このため、印加電圧Ｖおよび正極および負極間の最大電圧値ＥＶｍａｘの決定が困難となってしまう。また、特許文献２では、印加電圧Ｖを１．０ｋＶ〜１．５ｋＶとすることが好ましいとされており、非常に高い電圧を加えるため、電圧の印加時間が短時間であっても巻回電極体の損傷するおそれがある。

したがって、この発明は、上述の問題点に鑑み、巻回電極体を損傷することなく巻回電極体に対する検査感度を一段と向上し得る電極体検査方法および電極体検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、正極と負極とが絶縁体を介して互いに絶縁された状態で層状に形成された電極体を検査する電極体検査方法において、電極体の正極および負極間に、予め測定して得た異物や欠陥の存在する電極体の超音波発生開始電圧の１２０％まで端子間電圧を連続増加するように交流印加電圧を印加すると共に、交流印加電圧を印加している間の電極体から発生する超音波の音圧変化を測定する測定ステップと、測定ステップにより測定された音圧変化に基づいて電極体の正極および負極間でコロナ放電が発生したか否かを判断し、コロナ放電が発生したと判断した場合に電極体を不良品と判定し、コロナ放電が発生していないと判断した場合に電極体を良品と判定する判定ステップとを備えることを特徴とする電極体検査方法である。

また、第２の発明は、正極と負極とが絶縁体を介して互いに絶縁された状態で層状に形成された電極体を検査する電極体検査方法において、電極体の正極および負極間に、予め測定して得た異物や欠陥の存在する第１の電極体における第１の超音波発生開始電圧および異物や欠陥の存在しない第２の電極体における第２の超音波発生開始電圧の少なくとも一方以上の端子間電圧を印加し、第１の電極体および第２の電極体の少なくとも一方においてコロナ放電を発生させるように選定された交流印加電圧を上記電極体に印加すると共に、交流印加電圧印加時の電極体から発生する超音波の音圧を測定する測定ステップと、測定ステップにより測定された音圧に基づいて電極体が良品であるか不良品であるかを判定する判定ステップとを備えることを特徴とする電極体検査方法である。

なお、第２の発明では、端子間電圧を第１の超音波発生開始電圧より大きく第２の超音波発生開始電圧より小さい範囲とし、測定ステップにより測定された音圧が、予め測定された第１の超音波発生開始電圧未満の領域における音圧よりも上昇したか否かに基づいて電極体の正極および負極間でコロナ放電が発生したか否かを判断する。

第３の発明は、正極と負極とが絶縁体を介して互いに絶縁された状態で層上に形成された電極体を検査する電極体検査装置において、電極体の正極および負極間に交流電圧を印加可能な電圧印加手段と、電極体と接触可能なように配設され、電極体で発生する振動を検知する検知手段と、検知手段の検知結果に基いて電極体で発生する超音波の音圧値を表示する表示部とを備えたことを特徴とする電極体検査装置である。

第３の発明では、さらに、音圧値に基づいて電極体が良品であるかもしくは不良品であるかを判定する判定部を備えるようにしてもよい。

この発明では、従来と比較して低い印加電圧で電極体の検査を行うことができる。また、音圧を基に電極体の検査を行うため、良品と不良品とのしきい値の差が明確となる。

この発明によれば、電極体を損傷することなく電極体に対する検査感度を一段と向上し得る電極体検査方法および電極体検査装置を得ることができる。

（１）第１の実施形態
（１−１）電極体検査装置
以下、この発明の第１の実施形態による電極体検査方法を実現する電極体検査装置１０の一構成例を示す。図４に示すように、この電極体検査装置１０は、交流電源１１と、超音波検知振動センサー１２と、超音波音圧表示部１３とが備えられており、例えば図１および図２で示す構成の巻回電極体６について検査を行うものである。

交流電源１１は、巻回電極体６の正極リード７ａおよび負極リード７ｂ間に交流電圧を印加するものである。また、超音波検知振動センサー１２は、巻回電極体６の外表面に接触可能なように配設され、巻回電極体６で発生する振動を検知するものである。超音波音圧表示部１３は、超音波検知振動センサー１２の検知結果に基き、巻回電極体６で発生する超音波等の音圧値を表示するものである。

また、その他に、判定部（図示せず）が設けられていてもよい。判定部は、超音波検知振動センサー１２の検知結果に基いて得られた音圧値から、巻回電極体６の検査結果、すなわち検査された巻回電極体６が良品であるか不良品であるかを自動的に判定する機能を有する。

なお、この発明では、異物や欠陥の存在量が非常に微量であり、異物や欠陥が、電圧印加時においてもコロナ放電の発生に影響を及ぼさない程度の許容範囲量以下の存在量である場合は、「異物や欠陥が存在しない」ものとする。

（１−２）電極体検査方法
以下、この発明の第１の実施形態による電極体検査方法の一例を詳細に説明する。

第１の実施形態による電極体検査方法は、巻回電極体６に所定の印加電圧が印加されてコロナ放電が発生する際に同時に発生することが知られている超音波の音圧を測定することにより、巻回電極体６中の異物や欠陥等を検査するようにしたものである。

超音波が発生する電圧や超音波が発生した際の音圧は、巻回電極体６の積層巻回圧力や層間接触状態に関係が深い。もし、正極２および負極３とセパレータ４との間に異物が存在するか、もしくはセパレータ４に欠陥が存在している巻回電極体（以下、不良品と適宜称する）の場合、異物や欠陥の存在しない巻回電極体（以下、良品と適宜称する）の場合と比較して巻回電極体内の積層巻回圧力および層間接触状態が変わることから、良品と不良品では超音波が発生する印加電圧が異なる。すなわち、不良品においてはコロナ放電が発生しやすくなり、良品よりも低い印加電圧でコロナ放電が発生するため、不良品は、超音波が発生する印加電圧も良品より低くなる。

例えば、図５は、１８６５０サイズ（直径：１８ｍｍ、高さ：６５ｍｍ）と呼ばれる円筒型電池に収納される巻回電極体の外表面に超音波を検知するための超音波検知振動センサー１２を接触させ、正極および負極の端子間電圧を０Ｖから５５０Ｖまで増加させた場合に検知された端子間電圧と音圧との関係を示すグラフである。なお、図５は、３つの巻回電極体を測定した結果であり、巻回電極体の２つは内部に異物が存在する不良品であり、残る１つは内部に異物が存在しない良品である。

この場合、異物が存在する不良品は、実線２１および点線２２で示すように、交流印加電圧０Ｖから３００Ｖ付近までは略一定であった音圧が、交流印加電圧３００Ｖ近辺で上昇を始め、音圧が直線状に増加する。すなわち、交流印加電圧３００Ｖ近辺でコロナ放電が開始され、超音波が発生し始める。不良品は、異物および欠陥の状態に応じて積層巻回圧力および層間接触状態等が異なるため、超音波発生開始電圧に差が生じる。

一方、内部に異物が存在する良品は、鎖線２３で示すように、３８０Ｖ〜４００Ｖ付近で音圧の上昇が生じている。超音波の発生を音圧で確認した場合、良品における超音波発生開始電圧は、不良品における超音波発生開始電圧よりも高い電圧となる。

第１の実施形態による電極体検査方法では、一定のサイズを有する複数の巻回電極体６において良品、不良品を判断する場合、検査を行う巻回電極体６の正極２および負極３間に交流電圧を印加し、端子間電圧を０Ｖから予め測定した不良品の超音波発生開始電圧の１２０％まで連続的に増加させる。このとき、同時に巻回電極体内部で生じる超音波の音圧を測定し、予め測定しておいた不良品の超音波発生開始電圧の１２０％まで交流電圧を連続的に増加させる間に音圧が増加するか否かに基づいて、巻回電極体内でコロナ放電が発生したか否かを判断する。このような方法でコロナ放電が発生したと判断した場合には、検査中の巻回電極体６を「不良品」であると判断する。また、コロナ放電が発生していないと判断した場合には、検査中の巻回電極体６を「良品」であると判断する。

なお、音圧を測定する際の交流電圧の印加範囲を、不良品の超音波発生開始電圧の１２０％を超える電圧とした場合、内部に異物もしくは欠陥を有しない巻回電極体を「不良品」であると判断するおそれがある。また、端子間電圧は、必ずしも０Ｖから印加を開始する必要はなく、超音波発生開始電圧よりも低く、巻回電極体６の損傷等の問題が生じない値であれば任意に選択可能である。

このような方法により検査可能な巻回電極体としては、円筒型電池に用いられる巻回電極体の他、ラミネートフィルム等を外装材に用いる薄型電池に収納される扁平型の巻回電極体や、正極および負極がセパレータを介して順に積層された積層電極体にも用いることが可能である。なお、検査を行う電極体のサイズや構成に応じて超音波発生開始電圧が異なるため、検査を行う電極体に応じて適切な交流印加電圧を設定する必要がある。

第１の実施形態による電極体検査方法では、交流電圧を予め測定した不良品の超音波発生開始電圧の１２０％まで連続的に増加させ、その間に音圧が上昇したか否かに基づいて不良品もしくは良品の判断を行う。不良品もしくは良品のそれぞれの超音波発生開始電圧は３００〜４００Ｖ程度であることから、この方法を用いることによって従来のように６００Ｖ〜１０００Ｖ程度の高い電圧を印加することなく巻回電極体の検査を行うことが可能となる。また、不良品もしくは良品のそれぞれの超音波発生開始電圧の差が例えば１００Ｖ程度と大きいため、従来よりもはっきりとしたしきい値をもって不良品もしくは良品の判断を行うことができる。このため、巻回電極体を損傷することなく不良品を確実に判断することが可能となるとともに、巻回電極体に対する検査感度を向上させることができる。

（２）第２の実施形態
（２−１）電極体検査装置
第２の実施形態による電極体検査方法を実現する電極体検査装置は、第１の実施形態による電極体検査方法を実現する電極体検査装置１０と同様の装置を用いることができる。

（２−２）電極体検査方法
以下、この発明の第２の実施形態による電極体検査方法の一例を詳細に説明する。

第２の実施形態による電極体検査方法は、第１の実施形態による電極体検査方法と同様に、巻回電極体６に交流電圧を印加し、超音波の音圧を測定することにより、巻回電極体６中の異物や欠陥の有無を検査するようにしたものである。第２の実施形態による電極体検査方法では、
（ａ）不良品が超音波を発生し、良品が超音波を発生しない範囲の交流電圧
（ｂ）良品および不良品がどちらも超音波を発生する交流電圧
のいずれかを印加し、その音圧を測定することにより、良品、不良品の判断を行うものである。

なお、印加する交流電圧は、巻回電極体のサイズおよび構成によって異なるが、例えば１８６５０サイズと呼ばれる巻回電極体においては上述の（ａ）および（ｂ）のそれぞれについて、例えば
（ａ）３００Ｖ以上３６０Ｖ以下
（ｂ）４００Ｖ以上５００Ｖ以下
の交流電圧を印加する。

この方法では予め、少なくとも不良品の交流印加電圧と音圧との関係（以下、基準音圧と適宜称する）を測定しておく。そして、基準音圧と、所定の交流電圧を印加した際の巻回電極体６の音圧とに基づいて、良品または不良品のいずれであるかを判断する。この方法では、不良品の方が低い超音波発生開始電圧を有するため、（ａ）、（ｂ）のそれぞれの交流電圧を検査する各巻回電極体６に印加した場合、良品の音圧の方が不良品の音圧よりも低くなる。

このため、（ａ）の場合、測定された音圧が３００Ｖ未満の領域における基準音圧よりも大きい場合は、音圧が上昇している、すなわちコロナ放電により超音波が発生しているものとして、巻回電極体を「不良品」であると判断する。また、測定された音圧が３００Ｖ未満の領域における基準音圧と略同等である場合は、音圧が上昇していない、すなわちコロナ放電による超音波が発生していないものとして、巻回電極体を「良品」であると判断する。

また、（ｂ）の場合、所定の電圧において測定された音圧と基準音圧との差が所定の数値未満（例えば５ｄＢ未満）である巻回電極体を「不良品」であると判断する。また、所定の電圧において、基準音圧よりも所定の数値以上（例えば５ｄＢ以上）低い音圧である巻回電極体を「良品」であると判断する。

なお、良品および不良品のそれぞれについて予め基準音圧を得た場合には、例えば測定された音圧がどちらの基準音圧に近いか判断することにより、良品もしくは不良品の判断を行うこともできる。

第２の実施形態による電極体検査方法では、巻回電極体６に一定の交流電圧を印加した場合における音圧を測定し、得られた音圧に基づいて良品もしくは不良品の判断を行う。第２の実施形態による電極体検査方法においても、第１の実施形態による電極体検査方法と同様に、巻回電極体６を損傷することなく不良品を確実に判断することが可能となるとともに、巻回電極体６に対する検査感度を向上させることができる。

以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

＜実施例１＞
実施例１では、内部に異物を有する巻回電極体と、内部に異物および欠陥のいずれも有していない巻回電極体とを作製し、それぞれについて、電圧を０Ｖから４００Ｖまで連続的に増加させ、巻回電極体の音圧を測定する。

［良品の作製］
正極活物質であるリチウム複合酸化物（ＬｉＣｏ_0.98Ｍｇ_0.01Ａｌ_0.01Ｏ₂）と、導電剤である黒鉛と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを質量比９１：６：３となるように均一に混合し、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状の正極合剤を調製した。このスラリー状の正極合剤を、厚さ１５μｍのアルミニウム（Ａｌ）箔からなる正極集電体の両面に均一に塗布し、１００℃で２４時間減圧乾燥した。次に、これをロールプレス機で加圧成型することにより、片面当り厚さ７５μｍの正極活物質層を形成し、正極シートとした。続いて、正極シートを幅５５．５ｍｍにサイジングし、リールに巻き取った。

［負極の作製］
負極活物質であるピッチコークスと、結着剤であるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、粘度調整剤であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、質量比９６．５：２．５：１で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状の負極合剤を調製した。次に、このスラリー状の負極合剤を、厚さ１２μｍの銅（Ｃｕ）箔からなる負極集電体の両面に均一に塗布し、１００℃で２４時間減圧乾燥した。次に、これをロールプレス機で加圧成型することにより、片面当り厚さ６５μｍの負極活物質層を形成し、負極シートとした。続いて、負極シートを幅５７．５ｍｍにサイジングし、リールに巻き取った。

続いて、上述の正極シートと負極シートとを、厚さ２０μｍ、幅６０．１ｍｍの微多孔性ポリエチレン（ＰＥ）シートからなるセパレータを介して積層・巻回し、巻回電極体を得た。なお、このとき、アルミニウム（Ａｌ）リボンからなる正極端子、もしくは銅（Ｃｕ）リボンからなる負極端子をそれぞれ正極シートおよび負極シートに溶接しながら積層・巻回を行った。

［不良品の作製］
良品と同様の正極、負極およびセパレータを用い、巻回過程で縦２ｍｍ×横４ｍｍ×厚さ１０μｍのニッケル（Ｎｉ）金属片を埋め込むことにより、巻回電極体を得た。

このようにして得た良品、不良品のそれぞれの巻回電極体について、正極および負極間の電圧が０Ｖから４００Ｖまで連続的に増加するように交流電圧を印加し、その際の音圧を測定した。

また、良品もしくは不良品に超音波が発生した領域では、以下の式（１）より巻回電極体の検査感度を算出した。
検査感度＝│(不良品音圧値−良品音圧値)／良品音圧値 │×１００ ・・・（１）

以下の表１に、測定結果を示す。

表１に示すように、電圧が０Ｖ以上２７５Ｖ以下の領域では、良品、不良品共に音圧が１１．０Ｖまたは１１．１Ｖと、略同等であり、いずれも超音波の発生、すなわちコロナ放電の発生は起こっていなかった。

また、電圧が３００Ｖ以上３６０Ｖ以下の領域では、良品の音圧は不変であるものの、ニッケル（Ｎｉ）金属片を埋め込んだ不良品の音圧は上昇し、不良品のみ超音波が発生した。

そして、電圧が４００Ｖ以上の領域では、良品、不良品共に音圧が上昇し、双方で超音波が発生していた。なお、このとき、不良品の音圧値のほうが良品の音圧値よりも高い値となった。

上述の結果から、不良品における超音波発生開始電圧は３００Ｖであり、不良品のみにコロナ放電が生じるのは端子間電圧３００Ｖ以上３６０Ｖ以下の領域、すなわち不良品の超音波発生開始電圧から超音波発生開始電圧の１２０％の電圧までの領域であることが分かった。

したがって、端子間電圧を０Ｖから不良品の超音波発生開始電圧の１２０％まで連続的に増加させると共に、巻回電極体内部で生じる超音波の音圧を測定し、この領域において巻回電極体の音圧が増加するか否かに基づいて、巻回電極体内でコロナ放電が発生したか否かを判断することが可能であることが分かった。

＜実施例２＞
実施例１で用いた良品および不良品の巻回電極体を用い、以下の方法で検査感度を測定した。
（ａ）
巻回電極体の端子間に４５０Ｖの交流電圧を印加し、３８ｋＨｚの周波数で超音波の音圧を測定した。検査感度は、上述の式（１）より算出した。
（ｂ）
巻回電極体に交流電圧を印加し、漏れ電流が０．５μＡとなった際の交流電圧値を測定した。検査感度は、以下の式（２）より算出した。
検査感度＝│(不良品電圧値−良品電圧値)／良品電圧値 │×１００ ・・・（２）

以下の表２に、測定結果を示す。

表２から分かるように、従来のような、漏れ電流が所定の電流しきい値以上となった場合にコロナ放電が発生したものとして電極体の検査を行う方法では、良品および不良品のコロナ放電開始電圧が非常に近く、検査感度が１．９％と非常に低くなってしまった。

一方、超音波の音圧を測定することによりコロナ放電の発生を検知する本願の電極体検査方法では、非常に高い感度で検査を行うことができた。

また、表１から分かるように、実施例１の検査方法を用いた場合も検査感度が９．９％以上２３．２％以下と非常に高くなった。このように、本願の検査方法を用いることで、検査感度が大幅に向上することが分かった。

以上、この発明の第１および第２の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の各実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

また、この発明では、上述の検査を巻回電極体形成工程で形成された巻回電極体に対して行うような場合について説明したが、この発明はこれに限ったものではなく、例えば巻回電極体嵌挿工程後に、負極間内部に嵌挿された巻回電極体に対して上述の検査を行ってもよい。

従来および本願の電極体検査方法によって検査される巻回電極体を用いた非水電解質二次電池の構成の一例を示す断面図である。 従来および本願の電極体検査方法によって検査される巻回電極体の構成の一例を示す略線図である。 従来および本願の電極体検査方法によって検査される巻回電極体における積層構造を示す断面図である。 この発明を適用した電極体検査装置の構成の一例を示す略線図である。 この発明を適用した電極体検査装置を用いて測定した巻回電極体の音圧を示すグラフである。

符号の説明

１・・・非水電解質二次電池
２・・・正極
３・・・負極
４ａ・・・第１のセパレータ
４ｂ・・・第２のセパレータ
５・・・巻止テープ
６・・・巻回電極体
７ａ・・・正極リード
７ｂ・・・負極リード
８・・・負極缶
９・・・正極蓋
１０・・・電極体検査装置
１１・・・交流電源
１２・・・超音波検知振動センサー
１３・・・超音波音圧表示部

Claims (5)

1. 正極と負極とが絶縁体を介して互いに絶縁された状態で層状に形成された電極体を検査する電極体検査方法において、
   上記電極体の上記正極および上記負極間に、予め測定して得た異物や欠陥の存在する電極体の超音波発生開始電圧の１２０％まで端子間電圧を連続増加するように交流印加電圧を印加すると共に、上記交流印加電圧を印加している間の上記電極体から発生する超音波の音圧変化を測定する測定ステップと、
   上記測定ステップにより測定された上記音圧変化に基づいて上記電極体の上記正極および上記負極間でコロナ放電が発生したか否かを判断し、上記コロナ放電が発生したと判断した場合に上記電極体を不良品と判定し、上記コロナ放電が発生していないと判断した場合に上記電極体を良品と判定する判定ステップと
   を備えることを特徴とする電極体検査方法。
2. 正極と負極とが絶縁体を介して互いに絶縁された状態で層状に形成された電極体を検査する電極体検査方法において、
   上記電極体の上記正極および上記負極間に、予め測定して得た異物や欠陥の存在する第１の電極体における第１の超音波発生開始電圧および異物や欠陥の存在しない第２の電極体における第２の超音波発生開始電圧の少なくとも一方以上の端子間電圧を印加し、上記第１の電極体および上記第２の電極体の少なくとも一方においてコロナ放電を発生させるように選定された交流印加電圧を上記電極体に印加すると共に、上記交流印加電圧印加時の上記電極体から発生する超音波の音圧を測定する測定ステップと、
   上記測定ステップにより測定された上記音圧に基づいて上記電極体が良品であるか不良品であるかを判定する判定ステップと
   を備えることを特徴とする電極体検査方法。
3. 上記端子間電圧を上記第１の超音波発生開始電圧より大きく上記第２の超音波発生開始電圧より小さい範囲とし、
   上記測定ステップにより測定された音圧が、予め測定して得た上記第１の超音波発生開始電圧未満の領域における音圧から上昇したか否かに基づいて上記電極体の上記正極および上記負極間でコロナ放電が発生したか否かを判断する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電極体検査方法。
4. 正極と負極とが絶縁体を介して互いに絶縁された状態で層上に形成された電極体を検査する電極体検査装置において、
   上記電極体の上記正極および上記負極間に交流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
   上記電極体と接触可能なように配設され、上記電極体で発生する振動を検知する検知手段と、
   上記検知手段の検知結果に基いて上記電極体で発生する超音波の音圧値を表示する表示部と
   を備えたことを特徴とする電極体検査装置。
5. 上記音圧値に基づいて上記電極体が良品であるかもしくは不良品であるかを判定する判定部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の電極体検査装置。

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