JP2012069456A - 電池の評価用治具および電池の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造ラインにおける塗工・乾燥工程を経ないで，混練された塗工液から電池の性能を評価することのできる電池の評価用治具および電池の評価方法を提供すること。
【解決手段】 評価用治具１００は，容器１１０と，蓋体１２０と，Ｏリング１３０と，正極集電部１５０と，負極集電部１６０とを有している。蓋体１２０には，逆止弁１２２，１２３が形成されている。評価用治具１００の内部に，負極ペースト層ＮＡ１，セパレータＳ，正極ペースト層ＰＡ１を積層する。その後，評価用治具１００の内部を減圧し，ペースト層ＰＡ１，ＮＡ１を乾燥させて積層電極体とする。復圧後に評価用治具１００の内部に電解液を注入し，評価用治具１００の内部を再び減圧する。そして，取り出した評価用治具１００の内部に形成された評価用電池についてその性能を測定する。
【選択図】図６

Description

本発明は，電池の評価用治具および電池の評価方法に関する。さらに詳細には，電極芯材に塗工液を塗工することなく，塗工液を用いて製造される電池の性能を評価する電池の評価用治具および電池の評価方法に関するものである。

一般に，電池は種々の製造工程を経て製造される。例えば，リチウムイオン二次電池の製造工程には，電極反応を起こす電極合材層（正極合材層および負極合材層）となる塗工液を混練する塗工液混練工程と，電極芯材（正極芯材および負極芯材）に塗工液を塗工して電極板（正極板および負極板）を作成する電極板作成工程と，正極板および負極板を，これらの間にセパレータを介在させて積層して積層電極体とする電極体作成工程と，電池容器の内部に積層電極体を挿入するとともに電解液を注入して電池を組み立てる電池組立工程とを有するものがある。

したがって，電池の充放電容量や内部抵抗などの電池の性能評価は，上記のような製造工程を経た後でなされる。しかし，品質管理の観点から，製造工程の初期の段階においても電池の性能評価を行うことが好ましい。電池の品質に問題があった場合に，いずれの製造工程でその問題が発生したのか特定しやすいからである。また，原材料等の品質のばらつき等も把握することが可能であることもある。

そのため，完成品である電池とする前に，電池の品質に関する試験を行うための技術が開発されてきている。例えば，特許文献１には，コバルト酸リチウムの評価方法が開示されている。特許文献１によれば，コバルト酸リチウムの粉体を加圧して一定の直流電圧を印加して電流値を測定することにより，コバルト酸リチウムの品質を評価することとしている（特許文献１の段落［０００９］および図１，図２参照）。なお，その測定した電流値と，完成品である電池の初期放電容量との間には相関があるとしている（特許文献１の図２参照）。

また，特許文献２には，リチウムイオン二次電池の電極板の性能を評価する電極板試験装置が開示されている（特許文献２の図１，図２等参照）。特許文献２によれば，試験電極板とその逆の極性の電極板とをセパレータを間にはさんで積層した状態で電極板の性能を評価するとしている（特許文献２の段落［０００５］，［０００６］および図２参照）。また，その電極板試験装置には，測定時に試験電極板から発生するガスを抜くガス抜き孔が設けられている（特許文献２の段落［００１３］および図２参照）。

特開２０００−２７７１０９号公報 特開２０００−２８５９０９号公報

しかし，特許文献１に記載の技術では，電池の性能のうち初期放電容量を推定できるにとどまっている。すなわち，電池の内部抵抗やその他の評価項目については評価をすることができない。また，正極用塗工液に混入する他の材料や負極用塗工液も電池性能に影響を及ぼす。そして，その後の工程についても当然に電池性能に影響を与える。一方，特許文献２に記載の技術では，塗工・乾燥工程を経た電極板の評価をできるにとどまっている。すなわち，塗工・乾燥工程の前の混練した塗工液から電池の性能を評価することができるわけではない。

本発明は，前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，製造ラインにおける塗工・乾燥工程を経ないで，混練された塗工液から電池の性能を評価することのできる電池の評価用治具および電池の評価方法を提供することである。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における電池の評価用治具は，正極合材層を形成される正極集電部と，負極合材層を形成される負極集電部と，正極集電部と負極集電部との少なくとも一方が設けられた容器と，容器の開口部を覆う蓋体と，容器と蓋体との間の隙間を密閉する密閉部材と，容器の内部に向かって電解液を流入させる電解液流入部と，容器の外部に向かって気体を流出させる気体流出部とを有するものである。かかる電池の評価用治具を用いることにより，ラインで塗工液を電極芯材に塗工することなく，電池の性能を測定することができる。

上記に記載の電池の評価用治具において，電解液流入部は，容器の内部に向かう向きに流体を流入させる逆止弁であり，気体流出部は，容器の外部に向かう向きに流体を流出させる逆止弁であるとよい。電解液流入部が逆止弁であるため，電解液流入部から電解液やガスが容器の外部に漏れ出るおそれがない。また，気体流出部が逆止弁であるため，容器の内部のガスを好適に抜くことができる。

上記に記載の電池の評価用治具において，蓋体は，容器の内側壁に沿って可動なものであるとなおよい。評価用電池を加圧した状態で電池の性能を測定することができるからである。

また，本発明の別の態様における電池の評価方法は，容器に正極用塗工液と負極用塗工液との一方を供給して第１のペースト層とし，第１のペースト層の上にセパレータを載置し，セパレータの上に正極用塗工液と負極用塗工液との他方を供給して第２のペースト層として積層体を形成するペースト積層工程と，容器の内部を減圧することで第１のペースト層および第２のペースト層に含まれる溶媒を揮発させて積層電極体を作成する溶媒揮発工程と，容器に電解液を注入して容器の内部に評価用電池を形成する電解液注入工程と，評価用電池の電池性能を測定する測定工程とを有する方法である。かかる電池の評価方法では，ラインで塗工液を電極芯材に塗工する電極板製造工程を経ることなく，電池の性能を評価することができる。

上記に記載の電池の評価方法において，電解液注入工程の後に，容器の内部を減圧して電解液をセパレータに含浸させる電解液含浸工程を有するとよい。電解液をセパレータに含浸させるための時間を短いものとすることができるからである。

上記に記載の電池の評価方法において，測定工程の前に，積層電極体を一定の圧力で加圧して拘束する積層体拘束工程を有し，測定工程では，積層電極体を加圧して拘束したままの状態で評価用電池の電池性能を測定するとよい。リチウムイオン二次電池の初期放電容量を安定させた状態で電池の性能について評価することができるからである。

上記に記載の電池の評価方法において，測定工程では，評価用電池の充放電容量と，評価用電池の内部抵抗と，評価用電池のインピーダンスとの少なくとも一つについて測定するとよい。塗工液と電池の充放電容量と，電池の内部抵抗と，電池のインピーダンスとを対応付けて評価することができるからである。

本発明によれば，製造ラインにおける塗工・乾燥工程を経ないで，混練された塗工液から電池の性能を評価することのできる電池の評価用治具および電池の評価方法が提供されている。

実施形態に係る電池の評価装置を説明するための概略構成図である。 実施形態に係る電池の評価方法を説明するための図（その１）である。 実施形態に係る電池の評価方法を説明するための図（その２）である。 実施形態に係る電池の評価方法を説明するための図（その３）である。 実施形態に係る電池の評価方法を説明するための図（その４）である。 実施形態に係る電池の評価方法を説明するための図（その５）である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電池の評価用治具および電池の評価方法について，本発明を具体化したものである。

１．電池の性能評価用治具
図１に，本形態に係る評価用治具１００の概略構成を示す。評価用治具１００は，製造ラインにおける塗工・乾燥工程を経ることなく，その内部に作成される評価用電池の電池性能を評価するための治具である。評価用治具１００は，容器１１０と，蓋体１２０と，Ｏリング１３０と，正極集電部１５０と，負極集電部１６０とを有している。

容器１１０は，その内部に評価用電池を構成するためのものである。容器１１０は，その上方で開口している。蓋体１２０は，容器１１０の開口部を覆って塞ぐためのものである。容器１１０および蓋体１２０の材質は，例えば樹脂である。有機溶剤と反応しないものであり，絶縁性のものであれば，他の材質であってもよい。容器１１０の内側面には，溝１１３が形成されている。溝１１３は，容器１１０と蓋体１２０との間にＯリング１３０を配置するためのものである。Ｏリング１３０は，容器１１０と蓋体１２０との間の隙間を塞いで密閉するための密閉部材である。また，Ｏリング１３０は，溝１１３の形成された範囲で摺動できるようになっている。そのため，蓋体１２０は，容器１１０の内側壁に沿って可動である。

正極集電部１５０は，評価用治具１００の内部に形成される評価用電池の正極合材層を形成されるものである。そして，評価用電池が形成された後には，その評価用電池の正極合材層から集電するためのものである。正極集電部１５０は，蓋体１２０に設けられている。正極集電部１５０の表面１５１は，蓋体１２０の内側の底面１２５で露出している。正極集電部１５０の材質は，アルミニウムである。または，ステンレス鋼であってもよい。その場合に，正極集電部１５０の表面１５１に金メッキを施すとよい。

負極集電部１６０は，評価用治具１００の内部に形成される評価用電池の負極合材層を形成されるものである。そして，評価用電池が形成された後には，その評価用電池の負極合材層から集電するためのものである。負極集電部１６０は，容器１１０に設けられている。負極集電部１６０の表面１６１は，容器１１０の内側の底面１１２で露出している。負極集電部１６０の材質は，銅である。または，ステンレス鋼であってもよい。その場合に，負極集電部１６０の表面１６１に金メッキを施すとよい。

蓋体１２０には，逆止弁１２２，１２３が設けられている。逆止弁１２２は，電解液を容器１１０の内部に注入するための電解液流入部である。逆止弁１２２は，開いた状態と閉じた状態とをとることができる。逆止弁１２２は，その開いた状態で評価用治具１００の外側の流体が容器１１０の内部に向かって流入することができる向きに取り付けられている。逆止弁１２２が開いている状態では，容器１１０の外部の流体が図１の矢印Ａの向きに流入することができる。

逆止弁１２３は，容器１１０の内部の気体を容器１１０の外部に流出させるための気体流出部である。逆止弁１２３も，開いた状態と閉じた状態とをとることができる。逆止弁１２３は，その開いた状態で評価用治具１００の内側の流体が容器１１０の外部に向かって流出することができる向きに取り付けられている。逆止弁１２３が開いている状態では，容器１１０の内部の流体が図１の矢印Ｂの向きに流出することができる。なお，逆止弁１２２，１２３が閉じている状態では，評価用治具１００は密閉された状態にある。

２．電池の評価方法
本形態で用いられる評価用電池は，製造ラインで塗工液を電極芯材に塗工することなく，電池としての性能を評価することのできるものである。

２−１．正極用塗工液の作成方法
正極用塗工液は，溶媒に正極活物質，導電材，結着材，増粘材を混入して混練されることにより作成される。

正極活物質として，ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ_２），コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）等のリチウム複合酸化物などが用いられる。

正極用の導電材として，カーボン粉末やカーボンファイバー等のカーボン材料を用いることができる。例えば，アセチレンブラック，ファーネスブラック，ケッチェンブラック等のカーボンブラック，グラファイト粉末，などのカーボン粉末である。

正極用の結着材は，電解液に不溶性（または難溶性）であって，正極用塗工液に用いる溶媒に分散するポリマーであるとよい。例えば，ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂，酢酸ビニル共重合体，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス），アラビアゴム等のゴムを用いることができる。または，これらの組み合わせを用いてもよい。結着材は，必ずしも上記のポリマーに限定されない。

正極用の増粘材として，カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），メチルセルロース（ＭＣ），酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ），ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ），ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）等のセルロースが用いられる。ただし，必ずしも上記したようなセルロースに限らず用いることができる。

溶媒として，水が挙げられる。その他に，Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ，以下ＮＭＰという）を用いてもよい。また，その他の低級アルコールや低級ケトンを用いることもできる。

２−２．負極用塗工液の作成方法
負極用塗工液は，溶媒に負極活物質，結着材，増粘材を混入して混練されることにより作成される。

負極活物質は，リチウムイオンを吸蔵・放出可能な物質である。負極活物質として，少なくとも一部にグラファイト構造を含む炭素系物質が用いられる。例えば，非晶質炭素，難黒鉛化炭素（ハードカーボン），易黒鉛化炭素（ソフトカーボン），黒鉛（グラファイト），またはこれらを組み合わせた構造を有する炭素材料を用いることができる。

負極用の結着材は，電解液に不溶性（または難溶性）であって，負極用塗工液に用いる溶媒に分散するポリマーであるとよい。例えば，ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂，酢酸ビニル共重合体，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス），アラビアゴム等のゴムを用いることができる。または，これらの組み合わせを用いてもよい。結着材は，必ずしも上記のポリマーに限定されない。

負極用の増粘材として，カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），メチルセルロース（ＭＣ），酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ），ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ），ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）等のセルロースが用いられる。ただし，必ずしも上記したようなセルロースに限らず用いることができる。

溶媒として，水が挙げられる。ＮＭＰを用いてもよい。また，その他の低級アルコールや低級ケトンを用いることもできる。

２−３．電池の評価方法
２−３−１．ペースト積層工程
まず，容器１１０の内部に，負極用塗工液を供給する。負極用塗工液はペースト状である。そのため，負極用塗工液は，容器１１０の底面に濡れ広がる。これにより，図２に示すような負極ペースト層ＮＡ１が形成される。

次に，負極ペースト層ＮＡ１の上にセパレータＳを載置する。続いて，セパレータＳの上に正極用塗工液を供給する。正極用塗工液もやはりペースト状である。そのため，正極用塗工液は，セパレータＳの上に濡れ広がる。これにより，図２に示すような正極ペースト層ＰＡ１が形成される。そして，容器１１０に蓋体１２０を被せる。この際に，Ｏリングで容器１１０と蓋体１２０との間に隙間ができないように密閉する。

このとき容器１１０の内部では，図２に示すように，図中下方から負極ペースト層ＮＡ１，セパレータＳ，正極ペースト層ＰＡ１の順に積層された積層体が形成されている。ただし，この段階では，正極ペースト層ＰＡ１および負極ペースト層ＮＡ１は，未だ乾燥していない。すなわち，正極ペースト層ＰＡ１および負極ペースト層ＮＡ１はペースト状のままである。

２−３−２．溶媒揮発工程
続いて，図３に示すように，内部に積層体の形成された評価用治具１００を真空チャンバ２０１の内部に載置する。図３は，その様子を模式的に表した図である。真空チャンバ２０１には，大気開放用バルブ２０２，排気バルブ２０３，グローブボックス２０５が設けられている。真空チャンバ２０１は，排気バルブ２０３を介して真空ポンプ２０４とつながっている。

大気開放用バルブ２０２は，真空チャンバ２０１の内部と外部とが連通している状態と連通していない状態とを切り替えるためのものである。排気バルブ２０３は，真空チャンバ２０１と真空ポンプ２０４とが連通している状態と連通していない状態とを切り替えるためのものである。グローブボックス２０５は，作業者が真空チャンバ２０１の内部に手を入れて作業することができるようにするための開閉部である。

内部に積層体の形成された評価用治具１００を真空チャンバ２０１に載置した段階では，逆止弁１２２は閉じた状態であるとともに，逆止弁１２３は開いた状態である。もしくは評価用治具１００を真空チャンバ２０１の内部に配置した後に，グローブボックス２０５から作業者が逆止弁１２２，１２３を操作してもよい。

そして，排気バルブ２０３を開ける。続いて，真空ポンプ２０４により真空チャンバ２０１の内部からエアを吸引する。この吸引を図３中の矢印Ｃで表している。このエアの吸引につれて，真空チャンバ２０１の内部の圧力は低下する。それとともに，評価用治具１００の内部の気体が逆止弁１２３から真空チャンバ２０１の内部に向けて漏れ出る（図３中の矢印Ｄ参照）。したがって，評価用治具１００の内部の圧力も低下する。

このように評価用治具１００の内部が減圧されると，正極ペースト層ＰＡ１および負極ペースト層ＮＡ１に含まれている溶媒が揮発する。そして，揮発した溶媒は，評価用治具１００の内部の空気とともに，逆止弁１２３から真空チャンバ２０１の内部に図３中の矢印Ｄの向きに流出する。したがって，真空ポンプ２０４による真空チャンバ２０１の内部のエアの吸引により，正極ペースト層ＰＡ１および負極ペースト層ＮＡ１は乾燥する。これらの乾燥が十分進んだところで，真空ポンプ１０４による真空引きを停止する。

この乾燥が済んだ後には，評価用治具１００の内部に，図３に示すように，下側から，負極集電部１６０，負極合材層ＮＡ，セパレータＳ，正極合材層ＰＡ，正極集電部１５０の順に積層された積層電極体が形成されている。

２−３−３．電解液注入工程
次に，大気開放用バルブ２０２を開放する。これにより，図４の矢印Ｅで示すように，真空チャンバ２０１の内部にエアが流入する。それにつれて，真空チャンバ２０１の内部の気圧は徐々に大気圧に近づく。大気開放用バルブ２０２から真空チャンバ２０１の内部へのエアの流入がなくなったところで，逆止弁１２２から容器１１０の内部に電解液を注入する。このとき，逆止弁１２２はもちろん開いた状態である。そのため，電解液は図４の矢印Ｆで示すように評価用治具１００の内部に供給される。この電解液の注入には，ピペット等が用いられる。この電解液の注入により，評価用治具１００の内部には電池が構成されることとなる。

ここで注入する電解液は，有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば，プロピレンカーボネート（ＰＣ），エチレンカーボネート（ＥＣ），ジメチルカーボネート（ＤＭＣ），ジエチルカーボネート（ＤＥＣ），エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ），１，２−ジメトキシエタン，１，２−ジエトキシエタン，テトラヒドロフラン，２−メチルテトラヒドロフラン，ジオキサン，１，３−ジオキソラン，エチレングリコールジメチルエーテル，ジエチレングリコールジメチルエーテル，アセトニトリル，プロピオニトリル，ニトロメタン，Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド，ジメチルスルホキシド，スルホラン，γ−ブチラクトン等の非水系溶媒またはこれらを組み合わせた溶媒を用いることができる。

また，電解質である塩として，過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ_４），六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６），六フッ化砒酸リチウム（ＬｉＡｓＦ_６），ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３，ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３，ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２，ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３，ＬｉＩなどのリチウム塩を用いることができる。

２−３−４．電解液含浸工程
評価用治具１００へ電解液を注入した後に，再び真空チャンバ２０１の内部を減圧する。これにより，評価用治具１００の内部も減圧される。そのため，評価用治具１００の内部の電解液は，セパレータＳの内部に含浸する。真空チャンバ２０１の内圧が予め定めた圧力となったところで，再び大気開放用バルブ２０２を開放する。そして，評価用治具１００を真空チャンバ２０１から外部に取り出す。

この段階で，評価用治具１００の内部には，下側から，負極集電部１６０，負極合材層ＮＡ，セパレータＳ，正極合材層ＰＡ，正極集電部１５０の順で積層された積層電極体が形成されている。そして，セパレータＳの内部に電解液が含浸した状態となっている。つまり，評価用治具１００の内部に評価用電池が形成されている。ここで，評価用治具１００を真空チャンバ２０１から取り出す。

２−３−５．積層体拘束工程
続いて，評価用治具１００を加圧した状態で拘束する。図５に示すように，拘束治具３０１，３０２で評価用治具１００を挟み込む。その際に，拘束治具３０１は，容器１１０の底面１１１を加圧する。拘束治具３０２は，蓋体１２０の上面１２１を加圧する。具体的には，拘束治具３０１と拘束治具３０２とをネジにより締め付ける。これにより，評価用治具１００を図５の矢印Ｇの向きに一定の圧力で加圧するとともに，その加圧した状態で拘束することができる。

ここで，Ｏリング１３０は，容器１１０と蓋体１２０との間で摺動できるようになっている。この加圧により，容器１１０の底面１１１と蓋体１２０の上面１２１との距離はわずかに縮む。このとき，正極合材層ＰＡおよび負極合材層ＮＡが主に圧縮される。なお，この加圧により容器１１０や蓋体１２０が損傷するおそれはない。

この加圧を好適に行うことで，正極合材層ＰＡおよび負極合材層ＮＡの内部で電圧のばらつきを抑制し，評価用電池の初期性能を安定させることができる。また，正極板や負極板を製造する際には，これらをロールプレスするプレス工程があるが，この積層体拘束工程により，このプレス工程の効果も得られることとなる。

２−３−６．測定工程
続いて，図６に示すように，充放電可能な評価用電池が内部に形成された評価用治具１００を回路に接続する。ここで評価用治具１００は，拘束治具３０１，３０２に加圧されて拘束された状態のままである。そのため，評価用治具１００の内部に形成された評価用電池は，拘束状態のままで各種評価項目について測定される。

図６に示すように，正極集電部１５０および負極集電部１６０を，充放電装置４１０もしくはインピーダンス測定装置４２０に接続する。充放電装置４１０は，評価用治具１００に形成された評価用電池の充放電容量を測定するためのものである。また，電池の内部抵抗を測定することもできる。そして，サイクル特性の評価を行うこともできる。インピーダンス測定装置４２０は，評価用治具１００に形成された評価用電池のインピーダンスを測定するためのものである。

充放電装置４１０およびインピーダンス測定装置４２０は，制御用ＰＣ４００に接続されている。制御用ＰＣ４００は，充放電装置４１０およびインピーダンス測定装置４２０を制御するためのものである。

以上述べたように，評価用治具１００は，その内部に評価用電池を形成するものである。ここで，製造ラインにおける塗工・乾燥工程を経ていないため，塗工液と電池性能とを対応して評価することができる。なお，評価用電池の必要な評価項目について測定し終えた後には，評価用治具１００を分解して，正極合材層ＰＡおよび負極合材層ＮＡを拭き取れば，評価用治具１００を再利用することができる。

３．評価例
ここで，実際の評価例について説明する。例えば，正極用塗工液を混練する際のせん断速度（１／ｓ）と電池の内部抵抗（Ω）との関係について実験を行うことができる。まず，あるせん断速度で混練された正極用塗工液を作成する。せん断速度とは，正極用塗工液を混練する際の回転羽根の回転速度と対応する速度である。そして，その正極用塗工液を用いて評価用治具１００の内部に評価用電池を形成する。続いて，その評価用電池の内部抵抗を測定するのである。

このようにして正極用塗工液のせん断速度を変化させて，評価用電池の内部抵抗を測定する。せん断速度が遅いと，そのせん断速度で作成された電池の内部抵抗は高い。せん断速度を徐々に速くすると，それにつれて電池の内部抵抗は低いものとなる。そしてあるせん断速度以上では，せん断速度が速くなるほど電池の内部抵抗は高くなる。すなわち，せん断速度として採用するのに最適な値があることを意味している。

以上の評価方法は，負極用塗工液にも適用することができる。また，塗工液を作成する材料そのもの，もしくは配合比を変えて，電池の評価を行うことができる。そして，同じ塗工液を混練後の放置時間を変えて，電池の評価を行うこともできる。同じ塗工液であっても，時間の経過とともに粘度等が変化することが通常であるからである。さらに，同一の材料について異なるロット間での電池の性能の相違点についても評価を行うことができる。なお，ここで得られる結果は，塗工・乾燥工程の影響を排除したものである。

４．変形例
４−１．正極集電部および負極集電部の配置
本形態では，正極集電部１５０を蓋体１２０に設けるとともに，負極集電部１６０を容器１１０に設けることとした。しかし，これら正極集電部１５０および負極集電部１６０の配置は，入れ替えてもよい。すなわち，正極集電部１５０を容器１１０に設けるとともに，負極集電部１６０を蓋体１２０に設けることとしてもよい。このようにしても，正極集電部１５０の表面１５１に正極合材層ＰＡを形成するとともに，負極集電部１６０の表面１６１に負極合材層ＮＡを形成することに変わりはない。その場合，正極用塗工液と負極用塗工液を容器１１０に供給する順序は逆になる。このように，容器の内部に正極集電部と負極集電部との少なくとも一方が設けられていればよい。

４−２．逆止弁の配置
本形態では，逆止弁１２２，１２３を蓋体１２０に設けることとした。しかし，それ以外の個所に形成することとしてもよい。例えば，容器１１０の側面に形成することとしてもよい。もちろん，それ以外の個所でもよい。

４−３．電解液含浸工程
本形態では，評価用治具１００に電解液を注入した後に，評価用治具１００の内部を減圧することとした。セパレータＳに電解液を含浸させるためである。しかし，電解液を注入した評価用治具１００を放置しておけば，評価用治具１００の内部を減圧しなくても，電解液はセパレータＳに浸透する。したがって，必ずしも評価用治具１００の内部を減圧する必要はない。ただし，評価用治具１００の内部を減圧する電解液含浸工程を行ったほうが，電解液のセパレータＳへの浸透は早い。

４−４．積層体拘束工程
本形態では，評価用電池を形成した評価用治具１００を加圧するとともに拘束することとした。しかし，リチウムイオン二次電池以外の評価用電池を形成する際には，評価用電池１００を加圧するとともに拘束する必要はない。その場合には，積層体拘束工程はなくてもよい。

４−５．拘束治具
評価用治具１００の加圧および拘束に，拘束治具３０１，３０２を用いた。しかし，これ以外にプレス機を用いても構わない。そして，その加圧状態を維持する拘束具で評価用治具１００を拘束すればよい。このように評価用電池の測定時に，評価用治具１００を上下から加圧した状態にすれば，その他の治具や装置を用いてもかまわない。

４−６．測定項目
本形態では，評価用治具１００の内部に形成された電池の評価項目として，充放電容量，電池の内部抵抗，インピーダンスを測定した。しかし，もちろんこれ以外の評価項目を設定することができる。例えば，評価用治具１００に変位センサを設けることにより，負極合材層ＮＡの膨張収縮現象における変位量を測定することができる。また，評価用治具１００に面圧センサを設けることにより，負極合材層ＮＡの膨張収縮現象を面圧で測定することもできる。その場合には，例えば蓋体１２０の本体と正極集電部１５０との間に面圧センサを設けるとよい。

また，充放電に伴って評価用電池の温度変化を測定することとしてもよい。そのために例えば，赤外線サーモカメラを設けることとしてもよい。そして，電池の充放電に伴うガス発生音や活物質層の割れる音を測定することとしてもよい。そのために，アコースティックエミッションセンサを設けるとよい。あるいは，製造工程で電池に混入するおそれのある鉄や銅などの金属異物をあえて評価用電池に混入することとしてもよい。金属異物の溶解・析出現象を観測することができるからである。その観測のために，Ｘ線装置を用いればよい。

５．まとめ
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る評価用治具１００は，その内部に評価用のリチウムイオン二次電池を形成するものである。ここで，製造ラインにおける塗工・乾燥工程を経ていないため，塗工液とリチウムイオン二次電池の性能とを対応して評価することができる。

また，本実施の形態に係る電池の評価方法は，真空チャンバ２０１を用いて評価用治具１００の内部を減圧する溶媒揮発工程を有する方法である。そのため，製造ラインにおける塗工・乾燥工程で生じうる影響を除去して，電池の評価を行うことができる。そのため，塗工液とそれを用いて作成されるリチウムイオン二次電池の性能とを対応付けて評価を行うことができる。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，リチウムイオン二次電池に限らない。電極芯材に塗工液を塗工・乾燥させて作成された電極板を用いる電池であれば，適用することができる。

１００…評価用治具
１１０…容器
１１１…底面
１２０…蓋体
１２１…上面
１２２，１２３…逆止弁
１３０…Ｏリング
１５０…正極集電部
１５１…表面
１６０…負極集電部
１６１…表面
２０１…真空チャンバ
２０２…大気開放用バルブ
２０３…排気バルブ
２０４…真空ポンプ
２０５…グローブボックス
３０１，３０２…拘束治具
４００…制御用ＰＣ
４１０…充放電装置
４２０…インピーダンス測定装置
ＰＡ…正極合材層
ＰＡ１…正極ペースト層
ＮＡ…負極合材層
ＮＡ１…負極ペースト層
Ｓ…セパレータ

Claims (7)

1. 正極合材層を形成される正極集電部と，
   負極合材層を形成される負極集電部と，
   前記正極集電部と前記負極集電部との少なくとも一方が設けられた容器と，
   前記容器の開口部を覆う蓋体と，
   前記容器と前記蓋体との間の隙間を密閉する密閉部材と，
   前記容器の内部に向かって電解液を流入させる電解液流入部と，
   前記容器の外部に向かって気体を流出させる気体流出部とを有することを特徴とする電池の評価用治具。
2. 請求項１に記載の電池の評価用治具であって，
   前記電解液流入部は，
   前記容器の内部に向かう向きに流体を流入させる逆止弁であり，
   前記気体流出部は，
   前記容器の外部に向かう向きに流体を流出させる逆止弁であることを特徴とする電池の評価用治具。
3. 請求項１または請求項２に記載の電池の評価用治具であって，
   前記蓋体は，
   前記容器の内側壁に沿って可動なものであることを特徴とする電池の評価用治具。
4. 容器に正極用塗工液と負極用塗工液との一方を供給して第１のペースト層とし，前記第１のペースト層の上にセパレータを載置し，前記セパレータの上に正極用塗工液と負極用塗工液との他方を供給して第２のペースト層として積層体を形成するペースト積層工程と，
   前記容器の内部を減圧することで第１のペースト層および第２のペースト層に含まれる溶媒を揮発させて積層電極体を作成する溶媒揮発工程と，
   前記容器に電解液を注入して前記容器の内部に評価用電池を形成する電解液注入工程と，
   前記評価用電池の電池性能を測定する測定工程とを有することを特徴とする電池の評価方法。
5. 請求項４に記載の電池の評価方法であって，
   前記電解液注入工程の後に，
   前記容器の内部を減圧して電解液を前記セパレータに含浸させる電解液含浸工程を有することを特徴とする電池の評価方法。
6. 請求項４または請求項５に記載の電池の評価方法であって，
   前記測定工程の前に，
   前記積層電極体を一定の圧力で加圧して拘束する積層体拘束工程を有し，
   前記測定工程では，
   前記積層電極体を加圧して拘束したままの状態で前記評価用電池の電池性能を測定することを特徴とする電池の評価方法。
7. 請求項４から請求項６までのいずれかに記載の電池の評価方法であって，
   前記測定工程では，
   前記評価用電池の充放電容量と，前記評価用電池の内部抵抗と，前記評価用電池のインピーダンスとの少なくとも一つについて測定することを特徴とする電池の評価方法。

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