JP2009252459A - アルカリ蓄電池の検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】環境温度や充放電設備間の電流精度のバラツキ等に起因する誤差の影響を受けずに、アルカリ蓄電池における微小短絡発生の有無を精度良く判定することができるアルカリ蓄電池の検査方法を提供する。
【解決手段】本発明のアルカリ蓄電池の検査方法は、初期充電されたアルカリ蓄電池を所定電圧まで放電させる工程(S2)、放電されたアルカリ蓄電池を第1の所定時間放置する工程(S3)、第1の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を測定する工程(S4)、電圧測定後にアルカリ蓄電池を第2の所定時間放置する工程(S5)、第2の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を再度測定する工程(S6)、前記工程cにおいて測定された電圧と前記工程eにおいて測定された電圧との差を算出する工程(S7)、並びに算出された電圧の差と良否判定用基準値とを比較する工程(S8)を含む。
【選択図】図1
【解決手段】本発明のアルカリ蓄電池の検査方法は、初期充電されたアルカリ蓄電池を所定電圧まで放電させる工程(S2)、放電されたアルカリ蓄電池を第1の所定時間放置する工程(S3)、第1の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を測定する工程(S4)、電圧測定後にアルカリ蓄電池を第2の所定時間放置する工程(S5)、第2の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を再度測定する工程(S6)、前記工程cにおいて測定された電圧と前記工程eにおいて測定された電圧との差を算出する工程(S7)、並びに算出された電圧の差と良否判定用基準値とを比較する工程(S8)を含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池の検査方法に係り、特に微小短絡の発生の有無を判定するアルカリ蓄電池の検査方法に関する。
ニッケル水素電池等のアルカリ蓄電池は、各種のコードレス機器、並びにハイブリッド自動車や電気自動車の電源として使用されている。アルカリ蓄電池においては、セパレータを介して正極および負極を渦巻状に巻回、もしくは積層した極板群が、金属外装缶(電池ケース)に収容される。電池ケースには、更に、電解液が注液され、その開口はかしめ加工やレーザー加工により封口される。このようにして組み立てられたアルカリ蓄電池に対して、正極導電物質であるコバルト化合物をオキシ水酸化コバルトに酸化するための初期充電、および活性化のための充放電が行われて、製造工程が完了する。
アルカリ蓄電池では、電池の内部に不純物である金属(例えば、銅、コバルト、鉄、マンガン)が過剰に存在すると、これらが電解液中に溶解し、充放電を繰り返しているうちに析出し、正極と負極とを微小なパスで微小短絡させる恐れがある。
また、正極は高容量化の要望に応えるために、3次元網状構造をしたニッケル発泡体からなる集電基板の空孔に正極活物質を充填するようにして担持させたものが一般に使用されている。極板は、正極活物質が充填された集電基板を所定の寸法形状に裁断もしくは打ち抜き加工して得られるが、このときバリや突起などが極板に形成される場合がある。同様に、負極においても所定の寸法形状に裁断、打ち抜き加工を行って得られた極板には、バリや突起などが発生する場合がある。また、セパレータを介して正極および負極を渦巻状に巻回するときにもバリが形成されることがあるが、このような場合のバリの形成は全く予測不能である。
また、正極は高容量化の要望に応えるために、3次元網状構造をしたニッケル発泡体からなる集電基板の空孔に正極活物質を充填するようにして担持させたものが一般に使用されている。極板は、正極活物質が充填された集電基板を所定の寸法形状に裁断もしくは打ち抜き加工して得られるが、このときバリや突起などが極板に形成される場合がある。同様に、負極においても所定の寸法形状に裁断、打ち抜き加工を行って得られた極板には、バリや突起などが発生する場合がある。また、セパレータを介して正極および負極を渦巻状に巻回するときにもバリが形成されることがあるが、このような場合のバリの形成は全く予測不能である。
このようにバリや突起が発生している正極または負極を巻回する等して極板群を作製する場合、バリや突起がセパレータを突き破り、それが対極に接触して微小短絡が発生するおそれがある。したがって、アルカリ蓄電池の製造後、その出荷前に、アルカリ蓄電池を所定時間放置して(エージング処理)、その期間内に微小短絡が発生しないかどうかを検査するのが一般的である。
このような検査を行う検査方法として、電池が組み立てられた後に、活性化のための充放電を行い、その時点の電池電圧および内部抵抗を測定し、その後例えば1週間のエージング処理を行い、エージング処理後の電池電圧および内部抵抗とエージング処理前の電池電圧および内部抵抗とを比較して電池の良否判定を実施する方法が提案されている(特許文献1)。ここで、上記良否判定のために用いる基準値は、例えばロット毎の電池電圧の平均値からシグマ値の3倍を減算した値を電池電圧の下限値とし、ロット毎の内部抵抗の平均値にシグマ値の3倍を加算した値を内部抵抗の上限値とする、というようにして設定される。
このような検査を行う検査方法として、電池が組み立てられた後に、活性化のための充放電を行い、その時点の電池電圧および内部抵抗を測定し、その後例えば1週間のエージング処理を行い、エージング処理後の電池電圧および内部抵抗とエージング処理前の電池電圧および内部抵抗とを比較して電池の良否判定を実施する方法が提案されている(特許文献1)。ここで、上記良否判定のために用いる基準値は、例えばロット毎の電池電圧の平均値からシグマ値の3倍を減算した値を電池電圧の下限値とし、ロット毎の内部抵抗の平均値にシグマ値の3倍を加算した値を内部抵抗の上限値とする、というようにして設定される。
しかしながら上記従来の検査方法は、環境温度による誤差、電池材料の組成等がロット間で変動することによる誤差、並びに充放電設備間の電流精度のバラツキに起因する充電深度の相違による誤差の影響を受けるとともに、統計的に算出したシグマ値を用いて良否判定用の基準値を算出しているために、不良品と判定された電池に少なからず良品が含まれてしまい、信頼性が十分ではなかった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、環境温度や充放電設備間の電流精度のバラツキ等に起因する誤差の影響を受けずに、アルカリ蓄電池における微小短絡発生の有無を精度良く判定することができるアルカリ蓄電池の検査方法を提供することを目的としている。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、環境温度や充放電設備間の電流精度のバラツキ等に起因する誤差の影響を受けずに、アルカリ蓄電池における微小短絡発生の有無を精度良く判定することができるアルカリ蓄電池の検査方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明のアルカリ蓄電池の検査方法は、
(a)初期充電されたアルカリ蓄電池を所定電圧まで放電させる工程、
(b)放電されたアルカリ蓄電池を第1の所定時間放置する工程、
(c)第1の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を測定する工程、
(d)電圧測定後にアルカリ蓄電池を第2の所定時間放置する工程、
(e)第2の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を再度測定する工程、
(f)前記工程cにおいて測定された電圧と前記工程eにおいて測定された電圧との差を算出する工程、並びに
(g)算出された電圧の差と良否判定用基準値とを比較する工程を含むことを特徴とする。
(a)初期充電されたアルカリ蓄電池を所定電圧まで放電させる工程、
(b)放電されたアルカリ蓄電池を第1の所定時間放置する工程、
(c)第1の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を測定する工程、
(d)電圧測定後にアルカリ蓄電池を第2の所定時間放置する工程、
(e)第2の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を再度測定する工程、
(f)前記工程cにおいて測定された電圧と前記工程eにおいて測定された電圧との差を算出する工程、並びに
(g)算出された電圧の差と良否判定用基準値とを比較する工程を含むことを特徴とする。
ここで、前記工程aは、アルカリ蓄電池を、直列に接続されたダイオードと抵抗とを含む回路に接続して放電するのが好ましい。このとき、前記ダイオードは、順方向降下電圧が0.6〜1.0Vであるのが好ましく、前記抵抗は、その抵抗値がアルカリ蓄電池の前記回路への放電電流を平均で1時間率以上の電流とするものであるのが好ましい。
さらに、前記工程aは、1時間以上24時間以下の期間行われるのが好ましい。
また、前記第1の所定時間は、12時間以上24時間以下であるのが好ましく、前記第2の所定時間は、24時間以上であるのが好ましい。
また、前記第1の所定時間は、12時間以上24時間以下であるのが好ましく、前記第2の所定時間は、24時間以上であるのが好ましい。
また、前記良否判定用基準値が、微小短絡が発生した場合に想定されるアルカリ蓄電池の端子電圧の降下量を使用して設定されるのが好ましい。
本発明によれば、環境温度や充放電設備間の電流精度のバラツキ等に起因する誤差の影響を受けずに、アルカリ蓄電池における微小短絡発生の有無を精度良く判定することができる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係るアルカリ蓄電池の検査方法の手順を示すフローチャートである。
図2に、図1の検査方法が適用されるアルカリ蓄電池の一例を示す。図2のアルカリ蓄電池1においては、正極12と負極13とが、セパレータ14を介して渦巻状に巻回されて、電極群を構成している。電極群は、開口を有する金属製の有底円筒型の電池ケース11に挿入される。負極端子を兼ねる金属ケースである電池ケース11の底部と電極群との間には絶縁板15が配される。ここで、正極12は、活物質である水酸化ニッケルを主剤とし、それにコバルト化合物を助剤として添加することにより構成することができる。
電池ケース11には、アルカリ電解液が注液され、注液されたアルカリ電解液は電極群に含浸される。電池ケース11の開口は、正極端子19を有する封口板17および絶縁ガスケット16により塞がれている。ここでは、電池ケース11の開口端部を内方に曲げるようにかしめて、封口板17の周縁部がガスケット16を介して電池ケース11の開口端部に保持される。
アルカリ蓄電池1は、上述のように封口板17により電池ケース11の開口を塞ぐことで組立が完了する。その後、上記コバルト化合物を、導電性を有するオキシ水酸化コバルトに変化させるように初期充電が行われ、所定サイクル数の充放電を行うことで電池が活性化される。なお、正極12は、焼結式正極および非焼結式正極のいずれでもよく、いずれの場合にも本発明を適用することにより上述した本発明の効果は発揮される。
以下、図1を参照しながら、本実施の形態の検査方法を説明する。
図1に示すように、検査対象の全てのアルカリ蓄電池1の温度を一定化するために、例えば温度20〜30℃の環境下で24時間放置する(前置きエージング処理、ステップS1)。活性化のために充放電を行った電池は、そのときに発生した熱により様々な温度となっている。このような状態で検査を行うと、正確な検査結果が得られないからである。
図1に示すように、検査対象の全てのアルカリ蓄電池1の温度を一定化するために、例えば温度20〜30℃の環境下で24時間放置する(前置きエージング処理、ステップS1)。活性化のために充放電を行った電池は、そのときに発生した熱により様々な温度となっている。このような状態で検査を行うと、正確な検査結果が得られないからである。
次に、アルカリ蓄電池1を端子電圧が所定電圧となるまで放電する(放電処理、ステップS2)。このとき、図3に示す放電用回路10にアルカリ蓄電池1を接続して放電が行われる。この放電は、所定温度の環境下で、1時間以上24時間以下の期間で行うのがよい。
図3の放電用回路は、ダイオード2と、負荷としての抵抗3とを直列に接続して構成されている。ダイオード2は、順方向降下電圧が0.6〜1.0Vのものを用いる。抵抗3は、前記放電用回路10の平均電流が1時間率以上となるような抵抗値を有する定抵抗を用いる。
図3の放電用回路は、ダイオード2と、負荷としての抵抗3とを直列に接続して構成されている。ダイオード2は、順方向降下電圧が0.6〜1.0Vのものを用いる。抵抗3は、前記放電用回路10の平均電流が1時間率以上となるような抵抗値を有する定抵抗を用いる。
ここで、ダイオード2の順方向降下電圧を0.6〜1.0Vとするのは、順方向降下電圧が0.6V未満であると、過放電となって、導電性物質として機能するオキシ水酸化ニッケルが溶出し、それにより微小短絡が発生して、検査工程においてアルカリ蓄電池1の電池容量が損なわれる危険性が増大するからである。一方、順方向降下電圧が1.0Vを超えると、十分な放電が行われず検査精度が悪化する。
より詳細には、アルカリ蓄電池1は、放電電流によっても異なるが、一般に端子電圧が1.2Vを下回ると放電により急激に電圧が降下する。この急激な電圧降下後に放電用回路をオープンにすると大きな復帰電圧が発生する。本発明は、この復帰電圧を利用してアルカリ蓄電池1を検査するものである。このため、アルカリ蓄電池1の端子電圧を少なくとも1.0V以下にすることが正確な検査を行うためには好ましいからである。
抵抗3は、検査時間を短くするといった経済的観点からは短時間で放電が完了するような抵抗値の低いものを用いるのが好ましい。しかしながら、大電流(たとえば100A)による放電を実施する場合は、ダイオード2をそれに応じたものとする必要がある。そのようなダイオードは高価であるために、そのようなダイオードを、多数の電池の検査のために必要な数だけ準備することは、コスト的に困難である。
一般的に、容易かつ安価に得られるダイオードは、許容電流値が1〜10A程度のものである。また、一般的に生産・検査・販売されるアルカリ蓄電池1の電池容量は、1.0〜9.0Ah程度である。したがって、抵抗3は、1時間率程度以上の電流が流れるような抵抗値の定抵抗を用いるのが良い。
また、放電時間を1時間以上24時間以下とするのは、放電時間が1時間以下であれば、抵抗3の抵抗値にもよるが、ダイオード2の順方向降下電圧に達するまでアルカリ蓄電池1が放電されない可能性があるからである。これにより、放電深度が一様とはならず検査精度は悪化する。一方、放電時間が24時間を超えると、後の実施例にて示すように検査精度が悪化するだけではなく、検査時間が長くなり、生産性が悪化する。
上記ステップS2の放電処理が終了すると、検査対象であるアルカリ蓄電池1の温度および電圧を安定化するために、所定温度の環境下で所定時間放置する(第1のエージング処理、ステップS3)。
上記ステップS2において放電されたアルカリ蓄電池1の電圧は、図3の放電用回路10をオープンにした時から上昇していく。このとき、放電終了後、約12時間に亘って電圧の著しい上昇がみられる。したがって、放電終了後、12時間以内に次の工程(後述のステップS4の第1の電圧測定処理)に進むと、測定までの時間(リードタイム)のアルカリ蓄電池1毎のばらつきによる誤差が生じてしまう。一方、放電終了後、24時間までに電池電圧はほぼ最高値に到達し、良品であれば、電池電圧はそれ以降ほぼ安定した推移を示す。しかしながら、微小短絡を生じているような不良品の場合は、24時間以上放置すると、最高値に到達した電池電圧が低下してしまう。この結果、不良品の電池においても、後述する第2の電圧測定処理(ステップS6)の第2測定電圧V2と、第1の電圧測定処理の第1測定電圧V1との差が良品の場合と同様に小さくなり、その選別が困難となる。したがって、第1のエージング処理において、電池を放置する時間は、12時間以上24時間以下であることが好ましい。
第1のエージング処理が終了すると、全てのアルカリ蓄電池1の端子電圧を測定して第1測定電圧V1を得る(第1の電圧測定処理、ステップS4)。次に、所定温度の環境下で所定時間アルカリ蓄電池1を放置する(第2のエージング処理、ステップS5)。その後、再び電池電圧を測定して第2測定電圧V2を得る(第2の電圧測定処理、ステップS6)。次に、第1測定電圧V1と第2測定電圧V2との差を算出して測定電圧差ΔV(ΔV=|V2−V1|))を得る(電圧差算出処理、ステップS7)。
ここで、上記ステップS5の第2のエージング処理は、24時間以上に亘って行うのがよい。第2のエージング処理が24時間未満であると、微小短絡を発生しているような不良品のアルカリ蓄電池1においても端子電圧が第1測定電圧V1から十分に低下せず、測定電圧差ΔVが良品の場合と同様に小さくなり、良不良の判定が困難となるからである。
次に、アルカリ蓄電池1の良品と不良品とを判定するために用いる良否判定用基準値ΔVSを設定する(基準値設定処理、ステップS8)。ここで、良否判定用基準値は微小短絡が発生した場合のアルカリ蓄電池の端子電圧の降下量を想定して設定される。具体的には、以下のようにして行うのがよい。1)微小短絡の発生を擬似的に示すことのできる抵抗値を有する抵抗を良品のアルカリ蓄電池1の端子間に接続する。2)その状態で、第2の電圧測定処理を実施し、第2測定電圧(V2B)を得る。3)この第2測定電圧(V2B)と、第1測定電圧V1との差を算出し、これにより得られた測定電圧差(ΔVB)を良否判定用基準値ΔVSとして設定する。
次に、全てのアルカリ蓄電池1の上記電圧差ΔVを良否判定用基準値ΔVSと比較する(ステップS9)。ここで、測定電圧差ΔVが良否判定用基準値ΔVSよりも小さければ当該電池を良品と判定し(ステップS10)、測定電圧差ΔVが良否判定用基準値ΔVS以上であれば当該電池を不良品と判定する(ステップS11)。すなわち、微小短絡が発生している不良品の場合は、放電処理後に電圧が上昇して最高電圧に達した後の降下電圧が良品の場合よりも大きいからである。
なお、上記ステップS1〜S6の処理は、温度20〜30℃の環境下で実施することが望ましい。環境温度が30℃を超えると、加熱器などの設備が必要となるのに加えて、上記放電処理において順方向降下電圧が上記範囲(0.6〜1.0V)の下限に近いダイオードを用いた場合、アルカリ蓄電池1が想定以上の低電圧まで放電され、その後工程においても低電圧で維持される。このため、正極および負極からアルカリ電解液への金属元素の溶出が加速され、電池劣化の要因となるおそれがある。一方、20℃未満の場合にも冷却設備が必要となり、特に雨天時などに湿度の高い環境下へのハンドリングが一時でも行われた場合、アルカリ蓄電池1に結露が起きる可能性がある。その結果、アルカリ蓄電池1の外装缶などに錆を発生させることになり、外観不良に発展する可能性がある。
以下に、本発明の実施例を説明する。なお、以下の実施例は、本発明の適用範囲をなんら限定するものではない。
〈実施例1〉
特開平11−97008号公報記載の方法にしたがって作製した、コバルトの価数が3.0を超えるコバルト酸化物からなる表面層を有する水酸化ニッケル100重量部、コバルト酸化物の被覆物7.0重量部、並びに酸化亜鉛粉末1.0重量部を混合して正極合剤を作製した。これを高多孔度の3次元網状構造をした発泡状ニッケル製シートに充填して担持させた。このシートを乾燥し、加圧成形した後に所定のサイズに切断し、正極理論容量が2.6Ahの非焼結式ニッケル正極を作製した。
〈実施例1〉
特開平11−97008号公報記載の方法にしたがって作製した、コバルトの価数が3.0を超えるコバルト酸化物からなる表面層を有する水酸化ニッケル100重量部、コバルト酸化物の被覆物7.0重量部、並びに酸化亜鉛粉末1.0重量部を混合して正極合剤を作製した。これを高多孔度の3次元網状構造をした発泡状ニッケル製シートに充填して担持させた。このシートを乾燥し、加圧成形した後に所定のサイズに切断し、正極理論容量が2.6Ahの非焼結式ニッケル正極を作製した。
負極は、正極の理論容量に対して1.5倍の負極容量を有する水素吸蔵合金を使用した。セパレータは、スルホン化処理がなされたポリプロピレン製不織布を使用した。正極と負極との間にセパレータを介在させて、渦巻き状に捲回し、電極群を作製した。
電極群を有底円筒状の電池ケースに挿入するとともに、電極群の正極と負極にそれぞれ集電体を取り付け、電解液を所定量注入した。そして、安全弁を有する封口板を電池ケースの開口に装着して、アルカリ蓄電池を組み立てた。
電極群を有底円筒状の電池ケースに挿入するとともに、電極群の正極と負極にそれぞれ集電体を取り付け、電解液を所定量注入した。そして、安全弁を有する封口板を電池ケースの開口に装着して、アルカリ蓄電池を組み立てた。
組み立てたアルカリ蓄電池を、25℃の雰囲気下で24時間エージングした後、正極理論容量に対して10時間率の充電レートにて150%に達するまで初期充電を行い、公知の方法により所定のサイクル数の充放電を実施することでアルカリ蓄電池を活性化した。その後、個々の電池を識別できるようにシリアル番号を付記し、アルカリ蓄電池の良品を20本と、不良品の10本とを混合して、評価対象群とした。
評価対象群の全ての電池を図3に示す放電用回路に接続して1時間放電した(放電処理)。ここで、ダイオードは、順方向降下電圧が0.6Vであるダイオードを使用した。抵抗は、0.4Ωの定抵抗を使用した。1時間放電した時点に放電用回路をオープンにし、温度25℃の環境下で24時間エージングを行った(第1のエージング処理)後、電池電圧を測定し、第1測定電圧V1を得た(第1の電圧測定処理)。
次いで、温度25℃の環境下で24時間エージングを行った(第2のエージング処理)後、電池電圧を測定し、第2測定電圧V2を得た(第2の電圧測定処理)。その第2測定電圧V2と第1測定電圧V1との差を算出し、測定電圧差ΔVを得た。次に、良否判定用基準値ΔVSを設定し、評価対象群の各アルカリ蓄電池の電圧差ΔVを良否判定用基準値ΔVSと比較して良不良の判定を行った。
良否判定用基準値ΔVSは、実施の形態に記載した方法により設定した。ここでは、良否判定用基準値ΔVSを0.005Vとした。この良否判定用基準値ΔVSは、第2のエージング処理が24時間である場合のものであり、第2のエージング処理の時間が変われば、それに応じた値に良否判定用基準値ΔVSは設定される。一般的にいえば、第2のエージング処理の時間が長くなればΔVS値は大きくなり、第2のエージング処理の時間が短くなればΔVS値は小さくなる。
以上のようにして評価対象群の全てのアルカリ蓄電池について検査を実施し、評価対象群の不良品(10本)の中で検出することができた不良品の割合を不良検出率として求めた。この結果を表1に示す。
以上のようにして評価対象群の全てのアルカリ蓄電池について検査を実施し、評価対象群の不良品(10本)の中で検出することができた不良品の割合を不良検出率として求めた。この結果を表1に示す。
〈実施例2〉
この実施例2においては、放電用回路のダイオードに順方向降下電圧が1.0Vであるものを使用した。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この実施例2においては、放電用回路のダイオードに順方向降下電圧が1.0Vであるものを使用した。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈実施例3〉
この実施例4においては、放電処理における放電時間を24時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この実施例4においては、放電処理における放電時間を24時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈実施例4〉
この実施例5においては、第1のエージング処理における放置時間を12時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この実施例5においては、第1のエージング処理における放置時間を12時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈実施例5〉
この実施例6においては、第2のエージング処理における放置時間を168時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この実施例6においては、第2のエージング処理における放置時間を168時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈比較例1〉
この比較例1においては、放電用回路のダイオードに順方向降下電圧が0.4Vであるものを使用した。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この比較例1においては、放電用回路のダイオードに順方向降下電圧が0.4Vであるものを使用した。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈比較例2〉
この比較例2においては、放電用回路のダイオードに順方向降下電圧が1.2Vであるものを使用した。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この比較例2においては、放電用回路のダイオードに順方向降下電圧が1.2Vであるものを使用した。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈比較例3〉
この比較例3においては、放電処理における放電時間を48時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この比較例3においては、放電処理における放電時間を48時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈比較例4〉
この比較例4においては、第1のエージング処理における放置時間を6時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この比較例4においては、第1のエージング処理における放置時間を6時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈比較例5〉
この比較例5においては、第1のエージング処理における放置時間を36時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この比較例5においては、第1のエージング処理における放置時間を36時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈比較例6〉
この比較例6においては、第2のエージング処理における放置時間を12時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この比較例6においては、第2のエージング処理における放置時間を12時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
〈比較例7〉
この比較例7においては、放電処理における放電時間を0.6時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
この比較例7においては、放電処理における放電時間を0.6時間とした。それ以外は、実施例1と同様にして上記評価対象群の検査を行い、不良検出率を求めた。その結果を表1に示す。
表1に示すように、放電処理におけるダイオードの順方向降下電圧を1.2Vとした比較例2は、不良検出率が非常に悪いものとなった。これは、ダイオードの順方向降下電圧が高いために、アルカリ蓄電池を十分に放電することができなかったためと考えられる。前掲の通り、本発明は、アルカリ蓄電池の端子電圧を1.2V以下としたときの急激な電圧降下と、その後の大きな復帰電圧を利用して検査を実施するものだからである。
これと比較して、ダイオードの順方向降下電圧が0.6Vまたは1.0Vである実施例1および実施例2においては、不良検出率は共に100%となっている。したがって、正確な検査を行うためには、アルカリ蓄電池の端子電圧が1.0V以下となるまで放電するのが好ましいことが分かる。
また、ダイオードの順方向降下電圧が0.4Vである比較例1においても不良検出率は100%となっている。しかしながら、この場合は、アルカリ蓄電池が0.4Vにまで放電されることになるため、深放電による正極劣化の影響が危惧される。このような理由で、表1には示されていないが、比較例2は好ましいものとはいえない。以上のことから、上記放電処理に使用するダイオードは、順方向降下電圧が0.6〜1.0Vであることが好ましい。
また、放電時間を0.6時間とした比較例7においては不良検出率が50%であった。これに対して、放電時間を24時間とした実施例3においては、不良検出率は100%であった。放電時間が24時間である実施例3は、大きな復帰電圧を得るのに十分な放電深度まで達していたのに対して、放電時間の短い比較例7は、放電深度が小さく、大きな復帰電圧が得られなかったためと考えられる。したがって、放電時間は少なくとも1時間以上であるのが好ましいことが分かる。
一方、放電時間が48時間である比較例3は、不良検出率が70%であり、検出精度は低かった。放電時間が48時間であると放電深度が高くなり、放電用回路をオープンにした後の電圧復帰が放電時間24時間とした実施例3よりも小さくなるためであると考えられる。また、放電時間が長期化すると生産性が悪化するという観点からも好ましくない。以上のことから、放電時間は1以上24時間以下とするのが好ましい。
また、第1のエージング処理の時間がそれぞれ12時間、6時間または36時間である、実施例4、比較例4および比較例5の比較では、実施例4の不良検出率が100%であるのに対して、比較例4は不良検出率が70%であり、比較例5は不良検出率が40%であった。本発明は、急激な電圧降下後の大きな復帰電圧を利用するものであるために、比較例5のように電圧の復帰が既に終了してアルカリ蓄電池の端子電圧に大きな変動が無い期間(ほぼ安定した電圧推移を示す期間)に第1の電圧測定処理を行っても、その測定電圧V1は後の第2の電圧測定処理の測定電圧V2との測定電圧差ΔVが小さくなる。このため、検査精度は低下する。反対に、第1のエージング処理の時間が6時間である比較例4においては、その時点の電圧変動が大きすぎるために、各アルカリ蓄電池の実際の測定時点の相違による誤差が無視し得ないものとなっている。
以上の結果から、第1のエージング処理の時間は、12時間以上24時間以内とするのが好ましいことがわかる。
以上の結果から、第1のエージング処理の時間は、12時間以上24時間以内とするのが好ましいことがわかる。
また、第2のエージング処理の時間を168時間とした実施例5においては、不良検出率が100%であるのに対して、第2のエージング処理の時間が12時間である比較例6においては、不良検出率が20%であった。
この結果から、第2のエージング処理の時間は24時間以上とすべきであることがわかる。ただし、生産性の観点からその範囲内でできるだけ短い時間を選択すべであることは言うまでもない。
この結果から、第2のエージング処理の時間は24時間以上とすべきであることがわかる。ただし、生産性の観点からその範囲内でできるだけ短い時間を選択すべであることは言うまでもない。
本発明にかかる検査方法によれば、ニッケルカドミウム蓄電池、およびニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池の微小短絡に起因する不良を容易に検出することができる。特に、高信頼性が要求される電気自動車、ハイブリッド自動車、電動工具、コードレス掃除機、医療分野などの電源としての利用可能性は高く、その効果は大きい。
1 アルカリ蓄電池
2 ダイオード
3 抵抗
10 放電用回路
2 ダイオード
3 抵抗
10 放電用回路
Claims (8)
- (a)初期充電されたアルカリ蓄電池を所定電圧まで放電させる工程、
(b)放電されたアルカリ蓄電池を第1の所定時間放置する工程、
(c)第1の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を測定する工程、
(d)電圧測定後にアルカリ蓄電池を第2の所定時間放置する工程、
(e)第2の所定時間放置されたアルカリ蓄電池の電圧を再度測定する工程、
(f)前記工程cにおいて測定された電圧と前記工程eにおいて測定された電圧との差を算出する工程、並びに
(g)算出された電圧の差と良否判定用基準値とを比較する工程
を含むアルカリ蓄電池の検査方法。 - 前記工程aは、アルカリ蓄電池を、直列に接続されたダイオードと抵抗とを含む回路に接続して放電する請求項1記載のアルカリ蓄電池の検査方法。
- 前記ダイオードは、順方向降下電圧が0.6〜1.0Vである請求項2記載のアルカリ蓄電池の検査方法。
- 前記抵抗は、その抵抗値がアルカリ蓄電池の前記回路への放電電流を平均で1時間率以上の電流とするものである請求項2または3記載のアルカリ蓄電池の検査方法。
- 前記工程aは、1時間以上24時間以下の期間行われる請求項1〜4のいずれかに記載のアルカリ蓄電池の検査方法。
- 前記第1の所定時間は、12時間以上24時間以下である請求項1〜5のいずれかに記載のアルカリ蓄電池の検査方法。
- 前記第2の所定時間は、24時間以上である請求項1〜6のいずれかに記載のアルカリ蓄電池の検査方法。
- 前記良否判定用基準値が、微小短絡が発生した場合に想定されるアルカリ蓄電池の端子電圧の降下量を使用して設定される請求項1〜7のいずれかに記載のアルカリ蓄電池の検査方法。
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