JP2012083117A - Inspection device - Google Patents

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米澤  良
Takamasa Tsubouchi
隆雅 坪内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an inspection device capable of inspecting a conductivity distribution of a conductive layer of a lithium ion secondary battery in the state protective sheets such as a polyethylene are stuck together.SOLUTION: The inspection device is equipped with: first and second planar electrodes (2a, 2b) confronted each other with an interposed sheet material (1) to be inspected; an oscillation circuit (4) connected between the first planar electrode and second planar electrode, and provided with a reactance element and a capacitance element; means (5) connected to the oscillation circuit to detect an oscillation frequency of the oscillation circuit; and scanning means for two-dimensionally making a relative displacement for the sheet material and first and second planar electrodes. As for this invention, a conductivity change of the conductive sheet of the sheet material is detected as a change of the oscillation frequency.

Description

本発明は、導電性シートと絶縁性の保護シートとが貼り合わされたシート材料の導電率分布を検出する検査装置に関するものである。
また、本発明は、リチウムイオン二次電池の陽極又は陰極として用いられるシート状電極材料を検査する検査装置にも関するものである。
The present invention relates to an inspection apparatus for detecting a conductivity distribution of a sheet material in which a conductive sheet and an insulating protective sheet are bonded together.
The present invention also relates to an inspection apparatus for inspecting a sheet-like electrode material used as an anode or a cathode of a lithium ion secondary battery.

電気自動車の開発に伴い、リチウムイオン二次電池の開発が強く要請されている。リチウムイオン二次電池は、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に配置したセパレータと、電解質とから構成されている。陽極は、集電体として機能するアルミニウムのシート部材と、活物質層とを有し、活物質層は厚さが20μm程度の導電層(導電膜)介してアルミニウムのシート部材の表面上に結合されている。同様に、陰極は、集電体として機能する銅のシート部材と、活物質層とを有し、活物質層は導電層を介して銅のシート部材の表面上に結合されている(特許文献1参照)。   With the development of electric vehicles, there is a strong demand for the development of lithium ion secondary batteries. A lithium ion secondary battery includes an anode, a cathode, a separator disposed between the anode and the cathode, and an electrolyte. The anode has an aluminum sheet member functioning as a current collector and an active material layer, and the active material layer is bonded onto the surface of the aluminum sheet member through a conductive layer (conductive film) having a thickness of about 20 μm. Has been. Similarly, the cathode has a copper sheet member functioning as a current collector and an active material layer, and the active material layer is bonded onto the surface of the copper sheet member via a conductive layer (Patent Document). 1).

陽極の活物質層は、直径が10μm程度のコバルト酸リチウム又はマンガン酸リチウム等の活物質を有し、活物質の表面はカーボンブラック等の炭素系の微粉体である導電助剤により覆われている。陰極の活物質層は、直径が10μm程度のグラフアイトの活物質を含み、同様に活物質の表面は炭素系の微粉体の導電助剤により覆われている。
特開2010−153140号公報
The active material layer of the anode has an active material such as lithium cobaltate or lithium manganate having a diameter of about 10 μm, and the surface of the active material is covered with a conductive aid that is a carbon-based fine powder such as carbon black. Yes. The cathode active material layer includes a graphite active material having a diameter of about 10 μm, and the surface of the active material is similarly covered with a carbon-based fine conductive additive.
JP 2010-153140 A

リチウムイオン二次電池では、集電体として機能するアルミニウム又は銅のシート状部材の表面には、活物質層を結合するための導電層が形成されている。この導電層は、アルミニウム又は銅のシート状集電体に活物質層を結合する結合材料として機能すると共に集電体としても機能する。そのため、導電層の導電率ないし抵抗値は厳格に管理する必要がある。例えば、導電層中に部分的に導電率が高い箇所が形成されると局所的な電流集中が発生し、金属リチウムが析出し、熱暴走の原因となってしまう。また、部分的に導電率の低い箇所(局所的に抵抗値が大きい箇所)が存在すると、導電率の低い箇所の周辺の部位を流れる電流が局所的に増加し、同様に不均一な電流分布が形成される不具合が発生する。このような局所的な電流集中は、電池の寿命を短縮する原因となる。従って、活物質層を集電体に結合するための導電層の導電率分布を測定し、許容される導電率の範囲内にあるか否かを検査することは、リチウムイオン二次電池の寿命を改善する上で極めて重要である。   In a lithium ion secondary battery, a conductive layer for bonding an active material layer is formed on the surface of an aluminum or copper sheet member that functions as a current collector. This conductive layer functions as a binding material for binding the active material layer to an aluminum or copper sheet-shaped current collector and also as a current collector. Therefore, it is necessary to strictly manage the conductivity or resistance value of the conductive layer. For example, when a portion having a high conductivity is partially formed in the conductive layer, local current concentration occurs, and metallic lithium is deposited, causing thermal runaway. In addition, if there is a part with a low electrical conductivity (a part where the resistance value is locally high), the current flowing through the part around the part with a low electrical conductivity increases locally, as well as uneven current distribution. The problem of forming is generated. Such local current concentration causes a reduction in battery life. Therefore, measuring the conductivity distribution of the conductive layer for bonding the active material layer to the current collector and checking whether it is within the allowable conductivity range is the life of the lithium ion secondary battery. It is extremely important to improve

一方、導電層は、粘着性を有する導電性シートであり、導電層の両面にポリエチレンや樹脂コーティング紙等の絶縁性の保護シートが貼り合わせた構造で搬送等されるため、これら保護層が貼り合わされた状態で導電率分布を測定しなければならず、導電層の品質管理の妨げとなっている。   On the other hand, the conductive layer is an adhesive conductive sheet, and is transported in a structure in which an insulating protective sheet such as polyethylene or resin-coated paper is bonded to both sides of the conductive layer. The conductivity distribution must be measured in the combined state, which hinders quality control of the conductive layer.

また、リチウムイオン二次電池の陽極又は陰極を構成するシート状電極材料について、マンガン酸リチウムやグラフアイトの活物質の表面に分散した直径1μm程度の導電助剤の分布が不均一な場合、局所的な電流集中が生じ易く、リチウムイオン電池の寿命低下の原因となっている。すなわち、導電助剤の分布量が局所的に少ない箇所が存在すると、当該箇所の電流密度が局所的に低くなってしまう。また、導電助剤の分布料が部分的に多い箇所が発生すると、局所的な電流集中が発生し、電池の寿命に悪影響が及ぼす不具合が発生する。従って、リチウムイオン二次電池において、陽極又は陰極を構成するシート状電極材料の導電率分布を検査することは、リチウムイオン二次電池の品質管理上極めて有益である。   In addition, regarding the sheet-like electrode material constituting the anode or cathode of the lithium ion secondary battery, when the distribution of the conductive auxiliary agent having a diameter of about 1 μm dispersed on the surface of the lithium manganate or graphite active material is not uniform, Current concentration tends to occur, causing a reduction in the life of the lithium ion battery. That is, when there is a location where the distribution amount of the conductive assistant is locally small, the current density at the location is locally low. In addition, when a portion where the distribution amount of the conductive auxiliary agent is partially generated is generated, local current concentration occurs, which causes a problem that adversely affects the life of the battery. Therefore, in the lithium ion secondary battery, inspecting the conductivity distribution of the sheet-like electrode material constituting the anode or the cathode is extremely useful for quality control of the lithium ion secondary battery.

本発明の目的は、リチウムイオン二次電池の導電層の導電率分布をポリエチレンや樹脂コーティング紙等の保護シートが貼り合わされた状態で検査することができる検査装置を実現することにある。
また、本発明の別の目的は、リチウムイオン二次電池の陽極及び陰極を構成するシート状電極材料の導電率分布を測定する検査装置を提供することにある。
An object of the present invention is to realize an inspection apparatus that can inspect the conductivity distribution of a conductive layer of a lithium ion secondary battery in a state where a protective sheet such as polyethylene or resin-coated paper is bonded.
Another object of the present invention is to provide an inspection apparatus for measuring the conductivity distribution of a sheet-like electrode material constituting the anode and cathode of a lithium ion secondary battery.

本発明による検査装置は、両面が絶縁性保護シートにより被覆されている導電層の厚さ方向の導電率分布を計測する検査装置であって、
導電層及び絶縁性保護シートを含むシート材料をはさんで互いに対向するように配置した第1及び第2の平板電極と、
前記第1の平板電極と第2の平板電極との間に接続され、リアクタンス素子とキャパシタ素子とを有する発振回路と、
前記発振回路に接続され、当該発振回路の発振周波数を検出する手段と、
前記シート材料と第1及び第2の平板電極とを2次元的に相対移動させる走査手段とを備え、
前記導電層の導電率の変化を発振周波数の変化として検出することを特徴とする。
The inspection apparatus according to the present invention is an inspection apparatus for measuring the conductivity distribution in the thickness direction of the conductive layer whose both surfaces are covered with an insulating protective sheet,
First and second flat plate electrodes arranged to face each other with a sheet material including a conductive layer and an insulating protective sheet interposed therebetween;
An oscillation circuit connected between the first plate electrode and the second plate electrode and having a reactance element and a capacitor element;
Means for detecting an oscillation frequency of the oscillation circuit connected to the oscillation circuit;
Scanning means for two-dimensionally moving the sheet material and the first and second flat plate electrodes;
A change in conductivity of the conductive layer is detected as a change in oscillation frequency.

導電層と絶縁性の保護シートとが貼り合わせたシート状材料の合成容量は、導電層の導電率に応じて変化し、導電層の導電率が高くなるにしたがって合成容量は大きくなる。そこで、本発明では、導電層の導電率の変化に起因する合成容量の変化を発振回路の発振周波数の変化として検出する。すなわち、リアクタンス素子と容量素子とを含む発振回路において、リアクタンス素子に並列にシート状材料を接続すれば、シート状材料の合成容量の変化に応じて発振周波数も変化するため、シート状材料に含まれる導電層の導電率の変化を発振周波数の変化として検出することができる。また、発振回路に接続された2つの平板電極をシート状材料に対して2次元的に走査することにより、シート状材料の導電率分布を計測することができる。そして、計測された導電率分布が、所定の閾値を超えるか否かをもってシート状材料の良否判定を行うことが可能である。従って、リチウムイオン二次電池の陽極又は陰極に用いられる導電層の品質管理上有益な検査装置が実現される。   The composite capacity of the sheet-like material in which the conductive layer and the insulating protective sheet are bonded to each other changes according to the conductivity of the conductive layer, and the composite capacity increases as the conductivity of the conductive layer increases. Therefore, in the present invention, a change in the combined capacitance caused by a change in the conductivity of the conductive layer is detected as a change in the oscillation frequency of the oscillation circuit. That is, in an oscillation circuit including a reactance element and a capacitive element, if a sheet-like material is connected in parallel to the reactance element, the oscillation frequency also changes in accordance with the change in the composite capacity of the sheet-like material. The change in conductivity of the conductive layer to be detected can be detected as a change in oscillation frequency. Moreover, the electrical conductivity distribution of the sheet-like material can be measured by two-dimensionally scanning the two plate electrodes connected to the oscillation circuit with respect to the sheet-like material. And it is possible to judge the quality of a sheet-like material by whether the measured electrical conductivity distribution exceeds a predetermined threshold value. Therefore, an inspection apparatus useful for quality control of the conductive layer used for the anode or cathode of the lithium ion secondary battery is realized.

本発明による検査装置は、金属シートと、その表面上に形成された活物質層とを有するシート状電極材料の活物質層の厚さ方向の導電率分布を検出する検査装置であって、
空気ギャップを介してシート状電極材料と対向し、シート状電極材料に向けて空気流を噴出するエアー噴射ノズル及び平板電極を有する検査ヘッドと、
前記平板電極と金属シートとの間に電気的に接続され、リアクタンス素子とキャパシタ素子とを有する発振回路と、
前記発振回路に接続され、当該発振回路の発振周波数を検出する手段と、
前記シート材料と検査ヘッドとを2次元的に相対移動させる走査手段とを備え、
前記シート状電極材料に含まれる活物質層の厚さ方向の導電率の変化を発振周波数の変化として検出することを特徴とする。
An inspection apparatus according to the present invention is an inspection apparatus for detecting a conductivity distribution in a thickness direction of an active material layer of a sheet-like electrode material having a metal sheet and an active material layer formed on the surface thereof,
An inspection head having an air injection nozzle and a flat plate electrode facing the sheet-like electrode material through an air gap and ejecting an air flow toward the sheet-like electrode material;
An oscillation circuit electrically connected between the flat plate electrode and the metal sheet, and having a reactance element and a capacitor element;
Means for detecting an oscillation frequency of the oscillation circuit connected to the oscillation circuit;
Scanning means for relatively moving the sheet material and the inspection head two-dimensionally;
A change in conductivity in the thickness direction of the active material layer included in the sheet-like electrode material is detected as a change in oscillation frequency.

リチウムイオン二次電池の陽極又は陰極を構成するシート状の電極材料と平板電極とを空気ギャップを介して対向配置した場合、等価回路として見ると、空気ギャップによりキャパシタCgが形成され、活物質層は抵抗ReとキャパシタCeとの並列回路とみなされる。従って、金属シートと平板電極との間にキャパシタCgとCeとの合成容量が形成される。一方、活物質層の抵抗値(導電率)が変化すると、キャパシタCeが変化するため、合成容量も変化する。よって、例えば平板電極と金属シートとの間に発振回路を接続すれば、合成容量の変化に対応して発振回路の発振周波数も変化する。従って、発振回路の発振周波数の変化に基づいて活物質層の導電率分布を計測することができる。   When the sheet-like electrode material constituting the anode or cathode of the lithium ion secondary battery and the flat plate electrode are arranged to face each other through an air gap, when viewed as an equivalent circuit, a capacitor Cg is formed by the air gap, and the active material layer Is regarded as a parallel circuit of a resistor Re and a capacitor Ce. Accordingly, a combined capacitance of the capacitors Cg and Ce is formed between the metal sheet and the flat plate electrode. On the other hand, when the resistance value (conductivity) of the active material layer changes, the capacitor Ce changes, so the combined capacitance also changes. Therefore, for example, if an oscillation circuit is connected between the flat plate electrode and the metal sheet, the oscillation frequency of the oscillation circuit also changes in accordance with the change in the combined capacitance. Therefore, the conductivity distribution of the active material layer can be measured based on the change in the oscillation frequency of the oscillation circuit.

さらに、陽極又は陰極を構成するアルミニウム又は銅の金属シートと平板電極との間に直流電圧源を接続すれば、活物質の導電率の変化に応じて、キャパシタCgとCeとの合成容量が変化し、合成容量に変化に対応して平板電極に生ずる電圧も変化する。或いは、平板電極と金属シートとの間に所定の周波数の交流電圧を印加すれば、活物質層の導電率の変化に対応して流れる電流のゲイン及び位相が変化する。従って、発振周波数の変化だけでなく、電流のゲイン及び位相の変化や直流電圧の変化に基づいて活物質層の導電率の変化を検出することが可能となる。   Furthermore, if a DC voltage source is connected between the aluminum or copper metal sheet constituting the anode or cathode and the flat plate electrode, the combined capacitance of the capacitors Cg and Ce changes according to the change in the conductivity of the active material. In addition, the voltage generated at the plate electrode also changes corresponding to the change in the combined capacitance. Or if the alternating voltage of a predetermined frequency is applied between a flat electrode and a metal sheet, the gain and phase of the electric current which flow corresponding to the change of the electrical conductivity of an active material layer will change. Accordingly, it is possible to detect a change in the conductivity of the active material layer based not only on the change in the oscillation frequency but also on the change in the gain and phase of the current and the change in the DC voltage.

リチウムイオン二次電池に用いられるシート状電極材料の導電率分布を測定することにより、シート状電極材料の製造工程中において、活物質、導電助剤及びバインダが混合された塗布液の攪拌状態の良否判定が可能となる。すなわち、陽極又は陰極のシート状電極材料の製造工程中に、活物質、導電助剤及びバインダが混合された混合液が作成され、当該混合液がアルミニウムや銅のシート表面に塗布されてシート状電極材料が製造される。この場合、製造工程中の混合液を金属シート上に塗布し、その導電率分布を測定することにより、測定された導電率分布から混合溶液の攪拌時間を調整することが可能になる。例えば、計測された導電率分布の偏差が大きい場合、導電助剤の分布状態が不均一であり、攪拌時間が不足していると判定することができる。この場合、導電層分布の偏差に基づいて追加される攪拌時間を設定することも可能である。このように、シート状電極材料の導電率分布を計測することにより、シート状電極材料の品質管理上有益な情報を得ることができ、リチウムイオン二次電池の製造の歩留りを一層改善することができる。   By measuring the conductivity distribution of the sheet-like electrode material used in the lithium ion secondary battery, during the manufacturing process of the sheet-like electrode material, the stirring state of the coating solution in which the active material, the conductive additive and the binder are mixed Pass / fail judgment is possible. That is, during the production process of the anode or cathode sheet-like electrode material, a mixed liquid in which an active material, a conductive additive and a binder are mixed is created, and the mixed liquid is applied to the surface of an aluminum or copper sheet to form a sheet. An electrode material is produced. In this case, it is possible to adjust the stirring time of the mixed solution from the measured conductivity distribution by applying the mixed solution in the manufacturing process onto the metal sheet and measuring the conductivity distribution. For example, when the deviation of the measured conductivity distribution is large, it can be determined that the distribution state of the conductive auxiliary agent is uneven and the stirring time is insufficient. In this case, the stirring time added based on the deviation of the conductive layer distribution can be set. Thus, by measuring the electrical conductivity distribution of the sheet-like electrode material, it is possible to obtain information useful for quality control of the sheet-like electrode material, and to further improve the production yield of lithium ion secondary batteries. it can.

本発明においては、検査対象である導電層について、その両面が絶縁性の保護シートで被覆されていても、導電率の変化に起因する合成容量の変化を発振周波数の変化として計測することができる。この結果、粘着性の導電層の導電率分布を容易に検出することが可能になる。
さらに、本発明では、リチウムイオン二次電池の陽極又は陰極として用いられるシート状電極材料について、空気ギャップを介して平板電極を対向配置しているので、活物質層の導電率の変化に起因して測定部の合成容量が変化する。この結果、活物質層の導電率の変化を発振回路の発振周波数の変化として、電圧と電流との間の位相の変化として、或いは直流電圧の変化として検出することができる。
In the present invention, even if both sides of the conductive layer to be inspected are covered with an insulating protective sheet, the change in the composite capacitance caused by the change in conductivity can be measured as the change in oscillation frequency. . As a result, the conductivity distribution of the adhesive conductive layer can be easily detected.
Furthermore, in the present invention, the sheet electrode material used as the anode or cathode of the lithium ion secondary battery has a plate electrode opposed to each other through an air gap, which is caused by a change in conductivity of the active material layer. The combined capacity of the measurement unit changes. As a result, a change in the conductivity of the active material layer can be detected as a change in the oscillation frequency of the oscillation circuit, as a change in phase between voltage and current, or as a change in DC voltage.

本発明による検査装置の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the inspection apparatus by this invention. 導電層を含むシート材料の検査状態を示す図である。It is a figure which shows the test | inspection state of the sheet material containing a conductive layer. シート材料の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of a sheet material. 本発明による検査装置の具体的構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the test | inspection apparatus by this invention. 本発明による別の検査装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of another test | inspection apparatus by this invention. 本発明による別の検査装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of another test | inspection apparatus by this invention. 図6に示す検査装置の電気回路を示す図である。It is a figure which shows the electric circuit of the test | inspection apparatus shown in FIG.

図1は本発明による検査装置の基本構成を示す線図である。検査されるべきシート材料1の両側に第1及び第2の平板電極2a及び2bを配置する。これら第1及び第2の平板電極は、導電層を含むシート材料1を挟むように配置され、シート材料の両面を軽く押圧するように構成する。平板電極2a及び2bは、例えば、直径が2mmの円形又は矩形の金属電極とし、これら金属電極はシート材料1と直交する方向に見て正確に重なり合うように配置する。第1の平板電極2aは、同軸ケーブル3aを介して発振回路4に接続する。また、第2の平板電極2aも同軸ケーブル3bを介して発振回路4に接続する。2本の同軸ケーブル3a及び3bは同一の長さ及び同一の静電容量を有し、その外皮は接地する。   FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an inspection apparatus according to the present invention. First and second plate electrodes 2a and 2b are arranged on both sides of the sheet material 1 to be inspected. These 1st and 2nd flat plate electrodes are arrange | positioned so that the sheet material 1 containing a conductive layer may be pinched | interposed, and it may comprise it so that both surfaces of a sheet material may be pressed lightly. The flat plate electrodes 2 a and 2 b are, for example, circular or rectangular metal electrodes having a diameter of 2 mm, and these metal electrodes are arranged so as to be accurately overlapped when viewed in a direction perpendicular to the sheet material 1. The first flat plate electrode 2a is connected to the oscillation circuit 4 via the coaxial cable 3a. The second plate electrode 2a is also connected to the oscillation circuit 4 via the coaxial cable 3b. The two coaxial cables 3a and 3b have the same length and the same capacitance, and their outer skins are grounded.

本例では、発振回路4は、コルピッツ型の発振回路を用いる。当該発振回路4は、リアクタンス素子Lと、2つのキャパシタC1及びC2の直列接続とを有し、リアクタンス素子と2つのキャパシタとを並列に接続する。リアクタンス素子LとキャパシタC1との結合点をキャパシタC3を介してトランジスタTrのベースに接続する。トランジスタTrのコレクタは周波数カウンタ5に接続し、周波数カウンタ5から発振周波数を出力させる。トランジスタTrのエミッタはキャパシタC1とC2との接続点に接続する。第1の同軸ケーブル3aはリアクタンス素子LとキャパシタC1との接続点に接続し、第2の同軸ケーブル3bはリアクタンス素子とキャパシタC2との接続点に接続する。   In this example, the oscillation circuit 4 uses a Colpitts type oscillation circuit. The oscillation circuit 4 includes a reactance element L and two capacitors C1 and C2 connected in series, and connects the reactance element and the two capacitors in parallel. The coupling point between the reactance element L and the capacitor C1 is connected to the base of the transistor Tr via the capacitor C3. The collector of the transistor Tr is connected to the frequency counter 5, and the oscillation frequency is output from the frequency counter 5. The emitter of the transistor Tr is connected to the connection point between the capacitors C1 and C2. The first coaxial cable 3a is connected to the connection point between the reactance element L and the capacitor C1, and the second coaxial cable 3b is connected to the connection point between the reactance element and the capacitor C2.

図2は検査されるべきシート状材料1の構成を示す線図的断面図である。シート状材料1は3層構造体であり、厚さが20μm程度の導電層10と、その両面にそれぞれ貼り合わせた誘電性の第1及び第2の保護シート11及び12とを有する。リチウムイオン二次電池の導電層は、粘着性を有する導電性シート材料であるため、導電層10の両面は例えばポリエチレン等の絶縁性の保護シート11及び12で被覆される。本例では、導電層10の厚さ方向の導電率分布を、2枚の保護シートが貼り合わされた状態で測定する。   FIG. 2 is a diagrammatic sectional view showing the configuration of the sheet-like material 1 to be inspected. The sheet-like material 1 is a three-layer structure, and includes a conductive layer 10 having a thickness of about 20 μm, and dielectric first and second protective sheets 11 and 12 bonded to both surfaces thereof. Since the conductive layer of the lithium ion secondary battery is an adhesive conductive sheet material, both surfaces of the conductive layer 10 are covered with insulating protective sheets 11 and 12 such as polyethylene. In this example, the conductivity distribution in the thickness direction of the conductive layer 10 is measured in a state where two protective sheets are bonded.

図3は、導電層を含むシート状材料1の等価回路を示す。導電層10は、誘電性を有する抵抗体とみなされるため、静電容量C10と抵抗Rとの並列接続で置き換えられる。また、導電層10を保護する第1及び第2のポリエチレンの保護シート11及び12は、静電容量がそれぞれC11及びC12のキャパシタとみなすことができる。従って、検査されるべきシート状材料1は、図3に示す等価回路で表され、導電層を含むシート材料の全体のキャパシタをCsとする。   FIG. 3 shows an equivalent circuit of the sheet-like material 1 including a conductive layer. Since the conductive layer 10 is regarded as a resistor having a dielectric property, it is replaced by a parallel connection of a capacitance C10 and a resistor R. The first and second polyethylene protective sheets 11 and 12 that protect the conductive layer 10 can be regarded as capacitors having capacitances C11 and C12, respectively. Therefore, the sheet-like material 1 to be inspected is represented by the equivalent circuit shown in FIG. 3, and Cs is the entire capacitor of the sheet material including the conductive layer.

ここで、導電層を含むシート材料の全体の合成静電容量Csは以下の式で表される。
1/Cs=1/C11+1/C10+1/C12 (1)式
Here, the total synthetic capacitance Cs of the sheet material including the conductive layer is expressed by the following equation.
1 / Cs = 1 / C11 + 1 / C10 + 1 / C12 (1) Formula

また、面積がSで、厚さがdで、誘電率がεの平板コンデンサの静電容量Cは以下の式で表される。
C=εS/d (2)式
Further, the capacitance C of a plate capacitor having an area of S, a thickness of d, and a dielectric constant of ε is expressed by the following equation.
C = εS / d (2) Formula

シート状材料1の中間に位置する導電層10のバルク方向の導電率が高くなることは、等価的に導電層10の厚さが薄くなることである。また、実際の計測において、導電層10の厚さが薄くなると、導電層10の抵抗値は小さく計測される。さらに、導電層の厚さが薄くなると、(2)式より、導電層10の導電率に応じて、導電層10の静電容量成分が変化し、導電率が高くなる(抵抗値が小さくなる)と静電容量が大きくなり、導電率が低くなる(バルク抵抗が大きくなる)と、静電容量は小さくなる。   An increase in the conductivity in the bulk direction of the conductive layer 10 located in the middle of the sheet-like material 1 means that the thickness of the conductive layer 10 is equivalently reduced. In actual measurement, when the thickness of the conductive layer 10 is reduced, the resistance value of the conductive layer 10 is measured to be small. Further, when the thickness of the conductive layer is reduced, the capacitance component of the conductive layer 10 changes according to the conductivity of the conductive layer 10 according to the equation (2), and the conductivity increases (the resistance value decreases). ) And the capacitance increases and the conductivity decreases (the bulk resistance increases), the capacitance decreases.

さらに、導電層10の静電容量が変化すると、合成容量Csも変化する。すなわち、2つの保護シート11及び12の静電容量は一定値をとるので、(1)式より、導電層10の静電容量が大きくなると合成容量Csは大きくなり、導電層の静電容量が小さくなると、合成容量は小さくなる。従って、導電層10の導電率変化に応じて、合成容量が変化し、導電層10の導電率が高くなると、合成容量Csは大きくなり、導電層の導電率が小さくなると、合成容量は小さくなる。   Furthermore, when the capacitance of the conductive layer 10 changes, the combined capacitance Cs also changes. That is, since the capacitances of the two protective sheets 11 and 12 take a constant value, from the equation (1), when the capacitance of the conductive layer 10 increases, the combined capacitance Cs increases, and the capacitance of the conductive layer increases. As it decreases, the combined capacity decreases. Therefore, the combined capacitance changes in accordance with the change in the conductivity of the conductive layer 10, and the combined capacitance Cs increases when the conductivity of the conductive layer 10 increases, and the combined capacitance decreases when the conductivity of the conductive layer decreases. .

次に、図1に示す発振回路4の発振周波数について説明する。シート状材料の静電容量をCsとし、発振回路の2つのキャパシタの容量をCoscとし、同軸ケーブルの静電容量をCcableとすると、発振回路の合成容量C0は、以下の式で表される。
C0=Cs+Cosc+Ccable (3)式
また、発振回路の発振周波数fは、リアクタンス素子のリアクタンスをLとすると、以下の式で表される。
f=1/(2π√LC0) (4)式
Next, the oscillation frequency of the oscillation circuit 4 shown in FIG. 1 will be described. When the capacitance of the sheet material is Cs, the capacitance of the two capacitors of the oscillation circuit is Cosc, and the capacitance of the coaxial cable is Ccable, the combined capacitance C0 of the oscillation circuit is expressed by the following equation.
C0 = Cs + Cosc + Ccable (3) Expression The oscillation frequency f of the oscillation circuit is expressed by the following expression where L is the reactance of the reactance element.
f = 1 / (2π√LC0) Equation (4)

ここで、発振回路の2つのキャパシタの静電容量Cosc及び同軸ケーブルの静電容量Ccableは一定値に設定されるので、検査されるべきシート状材料に含まれる導電層の導電率の変化に応じて発振回路4の発振周波数fが変化し、導電層10の導電率が高くなるにしたがって発振周波数は小さくなり、導電率が低くなるにしたがって発振周波数は高くなる。この結果、シート状材料に含まれる導電層の導電率の変化を発振周波数の変化として計測することが可能になる。   Here, since the electrostatic capacitance Cosc of the two capacitors of the oscillation circuit and the electrostatic capacitance Ccable of the coaxial cable are set to a constant value, according to the change in the conductivity of the conductive layer included in the sheet-like material to be inspected. Thus, the oscillation frequency f of the oscillation circuit 4 changes, the oscillation frequency decreases as the conductivity of the conductive layer 10 increases, and the oscillation frequency increases as the conductivity decreases. As a result, it becomes possible to measure a change in conductivity of the conductive layer included in the sheet-like material as a change in oscillation frequency.

本発明による検査装置では、周波数カウンタ5により、発振回路4の発振周波数を検出する。予め導電層10の導電率が既知のシート状材料を用いて発振周波数を測定し、導電率と発振周波数との関係を予め測定しておく。実際の検査において、周波数カウンタからの発振周波数を検出し、検出された発振周波数を、周波数と導電率との対応関係について照合することにより導電率が計測される。尚、検査装置として使用する場合、許容限界を規定する発振周波数を予め設定し、検出された発振周波数が所定の許容範囲のものか否かを判定することにより、検査の対象となるシート状材料の良否を判定することができる。   In the inspection apparatus according to the present invention, the frequency counter 5 detects the oscillation frequency of the oscillation circuit 4. The oscillation frequency is measured in advance using a sheet-like material whose conductivity of the conductive layer 10 is known, and the relationship between the conductivity and the oscillation frequency is measured in advance. In the actual inspection, the conductivity is measured by detecting the oscillation frequency from the frequency counter and collating the detected oscillation frequency with respect to the correspondence relationship between the frequency and the conductivity. When used as an inspection device, an oscillation frequency that prescribes an allowable limit is set in advance, and it is determined whether or not the detected oscillation frequency is within a predetermined allowable range. Can be judged.

図4は本発明による検査装置の具体例を示す図である。尚、図1で用いた部材と同一の部材には同一符号を付して説明する。導電率分布が検査されるべきシート状材料1は、第1の搬送ローラ対20及び第2の搬送ローラ対21により第1の方向に間欠的に搬送する。図4(B)に示すように、第1及び第2の平板電極2a及び2bはボールネジ機構22に連結され、当該ボールネジ機構によりシート状材料1の移動方向である第1の方向と直交する第2の方向に連続的に一定の等速度で移動させる。尚、図面を明瞭にするため、平板電極2aを移動させるボールネジだけを図示する。本例では、平板電極は矩形の電極とする。そして、第1及び第2の搬送ローラ対は、平板電極の幅に等しい距離だけシート状材料を間欠的に移動させる。そして、シート状材料1が1回間欠移動するごとに2個の平板電極2a及び2bを同期して第2の方向に連続的に移動させ、シート状材料1の第1の方向の移動と平板電極の第2の方向の移動とを交互に繰り返す。従って、シート状材料1は、1対の平板電極2a及び2bにより2次元的に走査されることになる。   FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the inspection apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member same as the member used in FIG. The sheet material 1 whose conductivity distribution is to be inspected is intermittently conveyed in the first direction by the first conveying roller pair 20 and the second conveying roller pair 21. As shown in FIG. 4B, the first and second flat plate electrodes 2a and 2b are connected to a ball screw mechanism 22 and are orthogonal to the first direction which is the moving direction of the sheet-like material 1 by the ball screw mechanism. It is continuously moved in the direction of 2 at a constant speed. For the sake of clarity, only the ball screw for moving the plate electrode 2a is shown. In this example, the flat plate electrode is a rectangular electrode. The first and second transport roller pairs intermittently move the sheet material by a distance equal to the width of the plate electrode. Then, every time the sheet-like material 1 is intermittently moved once, the two flat plate electrodes 2a and 2b are moved continuously in the second direction in synchronization with each other, and the movement of the sheet-like material 1 in the first direction and the flat plate The movement of the electrode in the second direction is repeated alternately. Therefore, the sheet-like material 1 is scanned two-dimensionally by the pair of flat plate electrodes 2a and 2b.

第1及び第2の平板電極2a及び2bは同軸ケーブル3a及び3bを介して検査回路23に接続する。検査回路23は、発振回路及び周波数カウンタ並びに周波数と導電率との関係を規定したテーブルを有する。検査回路23は、シート状材料1の移動と平板電極の移動に同期して発振周波数を検出する。尚、搬送ローラ対を駆動するモータの回転量から第1の方向のアドレスを検出して検査回路23に供給し、ボールネジ22に連結したエンコーダ(図示せず)からのアドレス情報により第2の方向のアドレス情報を出力して検査回路23に供給する。従って、検査回路23は、第1及び第2の方向のアドレス情報と検出した発振周波数からシート状材料1の導電率分布を検出することができる。そして、許容範囲の導電率を超えた部位については、その導電率の値とアドレスとをメモリに記憶する。   The first and second plate electrodes 2a and 2b are connected to the inspection circuit 23 via coaxial cables 3a and 3b. The inspection circuit 23 includes an oscillation circuit, a frequency counter, and a table that defines the relationship between frequency and conductivity. The inspection circuit 23 detects the oscillation frequency in synchronization with the movement of the sheet material 1 and the movement of the plate electrode. The address in the first direction is detected from the rotation amount of the motor driving the pair of conveying rollers, supplied to the inspection circuit 23, and the second direction is determined by address information from an encoder (not shown) connected to the ball screw 22. The address information is output and supplied to the inspection circuit 23. Therefore, the inspection circuit 23 can detect the conductivity distribution of the sheet-like material 1 from the address information in the first and second directions and the detected oscillation frequency. And about the site | part which exceeded the electric conductivity of tolerance, the value and address of the electric conductivity are memorize | stored in memory.

図5は、本発明による別の検査装置を示す図である。本例では、リチウムイオン電池の陽極又は陰極を構成するシート状電極材料の導電率分布を検査する検査装置について説明する。陽極又は陰極のシート状電極材料は、集電体として機能するアルミニウム又は銅のシートに導電層を形成し、導電層を介して活物質層が形成されている。この活物質層において、活物質の表面に炭素系の微粉末の導電助剤が均一に分布していない場合、例えば局所的に導電助剤が多量に分布し或いは導電助剤の分布量が部分的に少ない場合、活物質層の厚さ方向の導電率が変化する。一方、導電助剤の分布状態が不均一な場合、局所的な電流集中が生じ易く、電池の寿命を短縮する原因となってしまう。導電助剤の分布状態が不均一になる原因は、製造時において、活物質と導電助剤及びバインダを混合する混合工程における混合処理の不十分性に起因する。従って、シート状電極材料の製造工程中において、集電体及び活物質層を含むシート状電極材料の導電率分布を測定することにより、活物質層の製造工程における品質管理を一層改善することが可能になる。   FIG. 5 is a diagram showing another inspection apparatus according to the present invention. In this example, an inspection apparatus for inspecting the conductivity distribution of the sheet-like electrode material constituting the anode or cathode of a lithium ion battery will be described. In the anode or cathode sheet-like electrode material, a conductive layer is formed on an aluminum or copper sheet functioning as a current collector, and an active material layer is formed through the conductive layer. In this active material layer, if the carbon-based fine conductive additive is not uniformly distributed on the surface of the active material, for example, a large amount of the conductive additive is locally distributed or the distribution amount of the conductive additive is partial. When the amount is small, the electrical conductivity in the thickness direction of the active material layer changes. On the other hand, when the distribution state of the conductive auxiliary agent is not uniform, local current concentration is likely to occur, which causes a reduction in battery life. The cause of the non-uniform distribution of the conductive auxiliary agent is due to insufficient mixing treatment in the mixing step of mixing the active material, the conductive auxiliary agent and the binder during production. Therefore, the quality control in the manufacturing process of the active material layer can be further improved by measuring the electrical conductivity distribution of the sheet electrode material including the current collector and the active material layer during the manufacturing process of the sheet electrode material. It becomes possible.

図5を参照するに、検査されるべきシート状電極材料30に対してエアーギャップを介して非接触の状態で第1及び第2の検査ヘッド40a及び40bを対向配置する。シート状電極材料30は、アルミニウムシート31を有し、その両面に導電層を介して活物質層32a及び32bがそれぞれ形成されている。本例では、アルミニウムシート31と活物質層32a及び32bとの間の導電率分布、すなわち導電層を含む活物質層の厚さ方向の導電率分布を測定し、導電率分布が所定の範囲内か否かを検査する。   Referring to FIG. 5, the first and second inspection heads 40a and 40b are arranged to face each other in a non-contact state through an air gap with respect to the sheet-like electrode material 30 to be inspected. The sheet-like electrode material 30 has an aluminum sheet 31, and active material layers 32a and 32b are formed on both sides of the sheet material via conductive layers. In this example, the conductivity distribution between the aluminum sheet 31 and the active material layers 32a and 32b, that is, the conductivity distribution in the thickness direction of the active material layer including the conductive layer is measured, and the conductivity distribution is within a predetermined range. Inspect whether or not.

第1の検査ヘッド40aは、平板電極41aと、2つのエアー噴射ノズル42aを有する。エアー噴射ノズルは、エアー源43aに接続する。平板電極41aは、エアーギャップを介してシート状電極材料30と対向する。エアー噴射ノズル42aはシート状電極材料30に向けてエアーを噴射する。平板電極41aは直流電源44aの正極に接続する。直流電源の負極は接続部材45aを介してアルミニムシート31に電気的に接続する。   The first inspection head 40a includes a flat plate electrode 41a and two air injection nozzles 42a. The air injection nozzle is connected to the air source 43a. The flat plate electrode 41a faces the sheet electrode material 30 through an air gap. The air injection nozzle 42 a injects air toward the sheet-like electrode material 30. The plate electrode 41a is connected to the positive electrode of the DC power supply 44a. The negative electrode of the DC power supply is electrically connected to the aluminum sheet 31 via the connection member 45a.

同様に、第2の検査ヘッド40bは、平板電極41bと、2つのエアー噴射ノズル42bを有する。エアー噴射ノズルはエアー源43bに接続する。平板電極41bは、エアーギャップを介してシート状電極材料30と対向する。エアー噴射ノズル42bはシート状電極材料30に向けてエアーを噴射する。平板電極41bは直流電圧源44bの正極に接続する。直流電圧源の負極は接続部材45bを介してアルミニムシート31に電気的に接続する。   Similarly, the second inspection head 40b includes a flat plate electrode 41b and two air injection nozzles 42b. The air injection nozzle is connected to the air source 43b. The flat plate electrode 41b faces the sheet-like electrode material 30 through an air gap. The air injection nozzle 42 b injects air toward the sheet electrode material 30. The plate electrode 41b is connected to the positive electrode of the DC voltage source 44b. The negative electrode of the DC voltage source is electrically connected to the aluminum sheet 31 via the connection member 45b.

検査中、シート状電極材料30をはさんで対向する2つのエアーノズル42a及び42bからエアーを同一の噴射圧で噴射する。これにより、第1の平板電極41aとシート状電極材料30との間の距離がほぼ一定値に維持され、同様に第2の平板電極41bとシート状電極材料30との間の距離も同一の一定値に維持される。よって、第1の平板電極41aとアルミニウムのシート部材31との間にエアーギャップによる静電容量と、活物質層による容量成分及び抵抗成分との直列接続が形成される。同様に、第2の平板電極41bとアルミニウムのシート部材31との間にエアーギャップによる静電容量と、活物質層による容量成分及び抵抗成分との直列接続が形成される。   During the inspection, air is injected at the same injection pressure from the two air nozzles 42a and 42b facing each other with the sheet-like electrode material 30 therebetween. Thereby, the distance between the 1st flat plate electrode 41a and the sheet-like electrode material 30 is maintained by the substantially constant value, and the distance between the 2nd flat plate electrode 41b and the sheet-like electrode material 30 is also the same. It is maintained at a constant value. Therefore, a series connection of the capacitance due to the air gap and the capacitance component and resistance component due to the active material layer is formed between the first flat plate electrode 41a and the aluminum sheet member 31. Similarly, a series connection of a capacitance due to an air gap and a capacitance component and a resistance component due to the active material layer is formed between the second flat plate electrode 41 b and the aluminum sheet member 31.

ここで、アルミニウムシート31と平板電極41との間に形成される合成容量Cは、エアーギャップによる容量成分と、活物質層の容量成分との直列接続とみなされる。従って、アルミニウムシート31と平板電極41との間に直流電圧Vが印加されると、合成容量Cに電荷Qが蓄積される。ここで、直流電圧V、合成容量C及び蓄積される電荷Qとの関係は以下の式で規定される。
Q=CV
Here, the combined capacitance C formed between the aluminum sheet 31 and the flat plate electrode 41 is regarded as a series connection of the capacitance component due to the air gap and the capacitance component of the active material layer. Therefore, when the DC voltage V is applied between the aluminum sheet 31 and the flat plate electrode 41, the charge Q is accumulated in the composite capacitor C. Here, the relationship between the DC voltage V, the combined capacitance C, and the accumulated charge Q is defined by the following equation.
Q = CV

この状態を維持しながら、シート状電極材料30に対して2つの平板電極41a及び41bを2次元的に走査する。走査方法として、図4に示す2次元走査方法を利用することができる。平板電極の走査中に、走査される位置の活物質層の導電率が変化すると、アルミニウムシート31と平板電極41との間の合成容量は、活物質層の導電率の変化に対応して変化する。一方、アルミニウムシート31と平板電極41との間に電荷Qが蓄積されているため、平板電極41a及び41bの電圧は、活物質層の導電率の変化に伴う合成容量の変化に応じて急激に変化し、平板電極に生じる電圧値は活物質層の導電率の変化に対応する。従って、平板電極に発生する電圧変化を検出することにより、活物質層の導電率の変化が検出される。平板電極41aに発生した電圧は、増幅器46aにより増幅され、ハイパスフィルタ47aを介して検査回路48aに入力する。検査回路48aは、検出した電圧値及び走査位置のアドレス情報に基づいて導電率分布を測定する。この際、既知の導電率のシート状材料を用いて導電率と電圧値との関係予め求め、メモリに記憶し、その対応関係と検出された電圧とを対比することにより導電率分布を求めることができる。   While maintaining this state, the two plate electrodes 41 a and 41 b are scanned two-dimensionally with respect to the sheet-like electrode material 30. As a scanning method, the two-dimensional scanning method shown in FIG. 4 can be used. When the conductivity of the active material layer at the scanned position changes during the scanning of the plate electrode, the combined capacitance between the aluminum sheet 31 and the plate electrode 41 changes corresponding to the change in the conductivity of the active material layer. To do. On the other hand, since the electric charge Q is accumulated between the aluminum sheet 31 and the flat plate electrode 41, the voltage of the flat plate electrodes 41a and 41b abruptly changes in accordance with the change in the composite capacitance accompanying the change in the conductivity of the active material layer. The voltage value that changes and occurs in the plate electrode corresponds to the change in the conductivity of the active material layer. Therefore, a change in the conductivity of the active material layer is detected by detecting a voltage change generated in the flat plate electrode. The voltage generated in the plate electrode 41a is amplified by the amplifier 46a and input to the inspection circuit 48a via the high pass filter 47a. The inspection circuit 48a measures the conductivity distribution based on the detected voltage value and the address information of the scanning position. At this time, the relationship between the conductivity and the voltage value is obtained in advance using a sheet material having a known conductivity, stored in the memory, and the conductivity distribution is obtained by comparing the corresponding relationship with the detected voltage. Can do.

検査回路48a及び48bは、測定された導電率分布に基づいて良否判定を行う。例えば、同一種類のシート状電極材料について予め導電率を測定し、その平均値を求め、閾値として設定する。そして、測定された導電率分布について設定された閾値からの変化分を用い、閾値を超える変化分が所定の範囲を超えた場合、不良であると判定することができる。例えば、不良と判定された領域の分布状態を把握することにより、活物質と導電助剤とを混合する工程にフィードバックし、さらに混合時間を延長する等の製造上の対策を講じることができる。   The inspection circuits 48a and 48b perform pass / fail determination based on the measured conductivity distribution. For example, the electrical conductivity is measured in advance for the same type of sheet-like electrode material, the average value is obtained, and set as a threshold value. Then, using the change from the threshold set for the measured conductivity distribution, if the change exceeding the threshold exceeds a predetermined range, it can be determined to be defective. For example, by grasping the distribution state of the area determined to be defective, it is possible to take a manufacturing measure such as feeding back to the process of mixing the active material and the conductive additive and further extending the mixing time.

本例の検査装置において、導電率分布の検出方法として図1に示す発振周波数の変化に基づいて導電率分布を検出する方法で置き換えることができる。この場合、図1に示す発振回路4及び発振周波数を検出する周波数カウンタ5を用い、第1及び第2の平板電極41a及び41bを同軸ケーブル3a及び3bを介して発振回路接続する。この場合、第1の平板電極と第2の平板電極との間には、2つの空気層による容量成分と、2つの活物質層の容量成分及び抵抗成分との直列接続が構成される。そして、活物質層の導電率が変化すると、それに対応して直列接続の合成容量が変化するため、その合成容量の変化におうじて発振周波数が変化する。従って、2つの検査ヘッド40a及び40bを同期して2次元走査すれば、発振周波数の変化から導電率分布が検出される。   In the inspection apparatus of this example, the method for detecting the conductivity distribution can be replaced with the method for detecting the conductivity distribution based on the change of the oscillation frequency shown in FIG. In this case, the oscillation circuit 4 and the frequency counter 5 for detecting the oscillation frequency shown in FIG. 1 are used, and the first and second plate electrodes 41a and 41b are connected to the oscillation circuit via the coaxial cables 3a and 3b. In this case, a series connection of a capacitive component by two air layers and a capacitive component and a resistance component of two active material layers is configured between the first flat plate electrode and the second flat plate electrode. When the conductivity of the active material layer changes, the combined capacitance of the series connection changes accordingly, so that the oscillation frequency changes according to the change of the combined capacitance. Therefore, if the two inspection heads 40a and 40b are synchronously two-dimensionally scanned, the conductivity distribution is detected from the change in the oscillation frequency.

図6は本発明による検査装置の別の変形例を示す図である。本例では、複数の平板電極をライン状に配列したマルチヘッド方式による検査装置について説明する。図6を参照するに、アルミニウムシート50の表面上に活物質層51が形成されたシート状電極材料52の活物質層の厚さ方向の導電率分布を検出する。勿論、銅のシートに活物質層が形成されたシート状電極材料の検査にも適用される。シート状電極材料52に対して空気ギャップを介して対向するように検査ヘッド53を配置する。検査ヘッド53は、ライン状に配列された複数の平板電極54a〜54n(図面上、符号54a及び54nだけを図示する)を有する。隣接する平板電極間には絶縁部材(図示せず)を介在させ、互いに電気的に絶縁する。尚、検査ヘッド53はシート状電極材料に向けて空気流お噴射するエアーノズル(図示せず)を有し、噴射される空気流により平板電極とシート状電極材料との間の距離を一定に維持する。各平板電極54a〜54nには、電流のゲインと位相を検出するゲイン・位相検出器55a〜55n(符号55a及び55nだけを図示する)をそれぞれ接続する。ゲイン・位相検出器55a〜55nの他端は発振器56に接続する。発振器56は、周波数が例えば数100MHz程度の交流電圧を出力する。発振器56の他端は、アルミニウムシートに50に電気的に接続する。   FIG. 6 is a view showing another modification of the inspection apparatus according to the present invention. In this example, a multi-head inspection apparatus in which a plurality of plate electrodes are arranged in a line will be described. Referring to FIG. 6, the conductivity distribution in the thickness direction of the active material layer of the sheet-like electrode material 52 in which the active material layer 51 is formed on the surface of the aluminum sheet 50 is detected. Of course, the present invention is also applied to inspection of a sheet electrode material in which an active material layer is formed on a copper sheet. The inspection head 53 is disposed so as to face the sheet electrode material 52 through an air gap. The inspection head 53 has a plurality of plate electrodes 54a to 54n (only the reference numerals 54a and 54n are shown in the drawing) arranged in a line. An insulating member (not shown) is interposed between adjacent plate electrodes to electrically insulate each other. The inspection head 53 has an air nozzle (not shown) for jetting air toward the sheet-like electrode material, and the distance between the flat plate electrode and the sheet-like electrode material is made constant by the jetted air flow. maintain. The plate electrodes 54a to 54n are connected to gain / phase detectors 55a to 55n (only the reference numerals 55a and 55n are shown) for detecting current gain and phase, respectively. The other ends of the gain / phase detectors 55 a to 55 n are connected to the oscillator 56. The oscillator 56 outputs an AC voltage having a frequency of, for example, about several hundred MHz. The other end of the oscillator 56 is electrically connected to the aluminum sheet 50.

図7は上述した実施例の電気回路を示す図である。図7(A)は検査ヘッドとシート状電極材料の等価回路を示す。平板電極と54と活物質層51との間には空気ギャップが存在し、この空気ギャップはキャパシタCgとして表される。活物質層51はキャパシタCeと抵抗Reとの並列回路として表される。従って、各平板電極とシート状電極材料との測定部は、図7(A)に示す等価回路として表示される。ここで、キャパシタCgは平板電極とシート状電極材料との間の距離に規定され、ほぼ一定値をとる。また、活物質層の静電容量もほぼ一定値をとる。一方、活物質層51の厚さ方向の導電率(抵抗値)が変化すると、測定部の合成容量及び抵抗値が変化する。この場合、各平板電極と金属シートとの間に所定の周波数の交流電圧を印加すると、流れる電流に位相が形成され、この位相は測定部の合成容量に対応する。従って、活物質層の導電率の変化に起因する測定部の合成容量の変化に応じて、測定部を流れる電流のゲイン及び位相が変化する。本例では、活物質層51の導電率の変化をゲイン及び位相の変化として検出する。尚、本方式の場合、平板電極間の干渉が発生しないため、各平板電極に同時に検査電圧を印加して位相分布を測定することが可能である。   FIG. 7 is a diagram showing an electric circuit of the above-described embodiment. FIG. 7A shows an equivalent circuit of the inspection head and the sheet-like electrode material. An air gap exists between the plate electrode 54 and the active material layer 51, and this air gap is represented as a capacitor Cg. The active material layer 51 is expressed as a parallel circuit of a capacitor Ce and a resistor Re. Therefore, the measurement part of each flat electrode and sheet-like electrode material is displayed as an equivalent circuit shown in FIG. Here, the capacitor Cg is defined by the distance between the flat plate electrode and the sheet-like electrode material, and takes a substantially constant value. Further, the capacitance of the active material layer also takes a substantially constant value. On the other hand, when the electrical conductivity (resistance value) in the thickness direction of the active material layer 51 changes, the combined capacitance and resistance value of the measurement unit change. In this case, when an AC voltage having a predetermined frequency is applied between each flat plate electrode and the metal sheet, a phase is formed in the flowing current, and this phase corresponds to the combined capacitance of the measurement unit. Therefore, the gain and phase of the current flowing through the measurement unit change according to the change in the combined capacitance of the measurement unit due to the change in the conductivity of the active material layer. In this example, a change in conductivity of the active material layer 51 is detected as a change in gain and phase. In the case of this method, since interference between the plate electrodes does not occur, it is possible to measure the phase distribution by simultaneously applying an inspection voltage to each plate electrode.

図7(B)は、検査装置全体の測定回路図である。本例はマルチチャンネル方式の検査装置であり、n個の測定チャンネルにより同時に測定する。各平板電極に、電圧及び電流の位相及びゲインを測定する位相検出器と抵抗Rとの並列回路を接続する。この並列回路に増幅器A−1〜A−nを接続する。すなわち、増幅器A、位相検出器及び平板電極を含む測定チャンネルch-1〜ch-nを並列に接続する。そして、n個の測定チャンネルに発振器56を接続する。   FIG. 7B is a measurement circuit diagram of the entire inspection apparatus. This example is a multi-channel type inspection apparatus, and measures simultaneously using n measurement channels. A parallel circuit of a phase detector for measuring the phase and gain of voltage and current and a resistor R is connected to each plate electrode. Amplifiers A-1 to An are connected to this parallel circuit. That is, the measurement channels ch-1 to ch-n including the amplifier A, the phase detector, and the plate electrode are connected in parallel. Then, the oscillator 56 is connected to the n measurement channels.

発振器56から各測定チャンネルに所定の周波数の電圧を印加すると、各測定チャンネルに電流が発生し、ゲイン・位相検出器により電流のゲイン及び位相が検出される。検出されたゲイン及び位相は、各検出器ごとに出力され、検査回路(図示せず)に入力する。そして、検査回路において測定チャンネルごとに、すなわち、1ラインごとにゲイン及び位相が検出される。また、検査対象であるシート状電極材料を検査ヘッドの延在方向と直交する方向、図6の紙面と直交する方向に一定の速度で移送することにより、シート状電極材料の2次元位相分布が検出される。また、予め導電率の既知のシート状材料を用いてゲイン及び位相と導電率との関係を測定し、メモリに記憶しておく。そして、検出されたゲイン及び位相の値と予め測定された位相と導電率との関係に基づいてシート状電極材料の導電率分布が計測される。   When a voltage having a predetermined frequency is applied to each measurement channel from the oscillator 56, a current is generated in each measurement channel, and the gain and phase of the current are detected by the gain / phase detector. The detected gain and phase are output for each detector and input to an inspection circuit (not shown). In the inspection circuit, the gain and phase are detected for each measurement channel, that is, for each line. Further, the sheet-like electrode material to be inspected is transferred at a constant speed in a direction perpendicular to the extending direction of the inspection head, or in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. Detected. In addition, the relationship between the gain and phase and the conductivity is measured in advance using a sheet-like material having a known conductivity, and stored in a memory. Then, the conductivity distribution of the sheet-like electrode material is measured based on the relationship between the detected gain and phase values and the phase and conductivity measured in advance.

1 シート状材料
2a,2b 平板電極
3a,3b 同軸ケーブル
4 発振回路
5 周波数カウンタ
10 導電層
11,12 保護シート
20,21 搬送ローラ対
22 ボールネジ機構
23 検査回路
30 シート状電極材料
31 アルミニウムシート
32a,32b 活物質層
40a,40b 検査ヘッド
41a,41b 平板電極
42a,42b エアー噴射ノズル
43a,43b エアー源
44a,44b 直流電圧源
45a,45b 接続部材
46a,46b 増幅器
47a,47b ハイパスフィルタ
48a,48b 検査回路
1 Sheet material 2a, 2b Flat plate electrode
3a, 3b coaxial cable
4 Oscillating circuit 5 Frequency counter 10 Conductive layer 11, 12 Protective sheet 20, 21 Conveying roller pair 22 Ball screw mechanism 23 Inspection circuit 30 Sheet electrode material 31 Aluminum sheet 32a, 32b Active material layer 40a, 40b Inspection head 41a, 41b Flat plate electrode 42a, 42b Air injection nozzles 43a, 43b Air sources 44a, 44b DC voltage sources 45a, 45b Connection members 46a, 46b Amplifiers 47a, 47b High-pass filters 48a, 48b Inspection circuit

Claims (7)

両面が絶縁性保護シートにより被覆されている導電層の導電率分布を計測する検査装置であって、
導電層及び絶縁性保護シートを含むシート材料をはさんで互いに対向するように配置した第1及び第2の平板電極と、
前記第1の平板電極と第2の平板電極との間に接続され、リアクタンス素子とキャパシタ素子とを有する発振回路と、
前記発振回路に接続され、当該発振回路の発振周波数を検出する手段と、
前記シート材料と第1及び第2の平板電極とを2次元的に相対移動させる走査手段とを備え、
前記導電層の導電率の変化を発振周波数の変化として検出することを特徴とする検査装置。
An inspection device for measuring the conductivity distribution of a conductive layer whose both surfaces are covered with an insulating protective sheet,
First and second flat plate electrodes arranged to face each other with a sheet material including a conductive layer and an insulating protective sheet interposed therebetween;
An oscillation circuit connected between the first plate electrode and the second plate electrode and having a reactance element and a capacitor element;
Means for detecting an oscillation frequency of the oscillation circuit connected to the oscillation circuit;
Scanning means for two-dimensionally moving the sheet material and the first and second flat plate electrodes;
An inspection apparatus for detecting a change in conductivity of the conductive layer as a change in oscillation frequency.
請求項1に記載の検査装置において、前記第1の平板電極と第2の平板電極との間に形成される合成静電容量と前記発振回路のキャパシタ素子とが並列接続され、検査中に、前記導電層の導電率の変化に応じて前記平板電極間の合成静電容量が変化し、当該合成静電容量の変化を発振周波数の変化として検出することを特徴とする検査装置。   The inspection apparatus according to claim 1, wherein a synthetic capacitance formed between the first plate electrode and the second plate electrode and a capacitor element of the oscillation circuit are connected in parallel, and during the inspection, An inspection apparatus characterized in that a combined capacitance between the plate electrodes changes in accordance with a change in conductivity of the conductive layer, and the change in the combined capacitance is detected as a change in oscillation frequency. 請求項1又は2に記載の検査装置において、前記走査手段は、前記シート材料を第1の方向に間欠的に移動させる第1の駆動手段と、前記第1及び第2の平板電極を第1の方向と直交する第2の方向に連続的に移動させる第2の駆動手段とを有し、検査されるべきシート材料のほぼ全面を第1及び第2の平板電極により2次元的に走査することを特徴とする検査装置。   3. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the scanning unit includes a first driving unit that intermittently moves the sheet material in a first direction, and a first driving unit and a second plate electrode. And a second driving means for continuously moving in a second direction orthogonal to the direction of the first and second plates of the sheet material to be inspected are two-dimensionally scanned by the first and second plate electrodes. Inspection apparatus characterized by that. 金属シートと、その表面上に形成された活物質層とを有するシート状電極材料の活物質層の厚さ方向の導電率分布を検出する検査装置であって、
空気ギャップを介してシート状電極材料と対向し、シート状電極材料に向けて空気流を噴出するエアー噴射ノズル及び平板電極を有する検査ヘッドと、
前記平板電極と金属シートとの間に電気的に接続され、リアクタンス素子とキャパシタ素子とを有する発振回路と、
前記発振回路に接続され、当該発振回路の発振周波数を検出する手段と、
前記シート材料と検査ヘッドとを2次元的に相対移動させる走査手段とを備え、
前記シート状電極材料に含まれる活物質層の厚さ方向の導電率の変化を発振周波数の変化として検出することを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus for detecting a conductivity distribution in a thickness direction of an active material layer of a sheet-like electrode material having a metal sheet and an active material layer formed on a surface thereof,
An inspection head having an air injection nozzle and a flat plate electrode facing the sheet-like electrode material through an air gap and ejecting an air flow toward the sheet-like electrode material;
An oscillation circuit electrically connected between the flat plate electrode and the metal sheet, and having a reactance element and a capacitor element;
Means for detecting an oscillation frequency of the oscillation circuit connected to the oscillation circuit;
Scanning means for relatively moving the sheet material and the inspection head two-dimensionally;
An inspection apparatus for detecting a change in conductivity in a thickness direction of an active material layer included in the sheet-like electrode material as a change in oscillation frequency.
金属シートと、その両方の表面上に形成された活物質層とを有するシート状電極材料の活物質層の厚さ方向の導電率分布を検出する検査装置であって、
空気ギャップを介してシート状電極材料の第1の表面と対向し、シート状電極材料に向けて空気流を噴出するエアー噴射ノズル及び第1の平板電極を有する第1の検査ヘッド、及び、空気ギャップを介して前記シート状電極材料の第2の表面と対向し、シート状電極材料に向けて空気流を噴出するエアー噴射ノズル及び第2の平板電極を有する第2の検査ヘッドと、
前記第1の平板電極と第2の平板電極との間に電気的に接続され、リアクタンス素子とキャパシタ素子とを有する発振回路と、
前記発振回路に接続され、当該発振回路の発振周波数を検出する手段と、
前記シート材料と第1及び第2の検査ヘッドとを2次元的に相対移動させる走査手段とを備え、
前記シート状電極材料に含まれる活物質層の厚さ方向の導電率の変化を発振周波数の変化として検出することを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus for detecting a conductivity distribution in the thickness direction of an active material layer of a sheet-like electrode material having a metal sheet and an active material layer formed on both surfaces thereof,
A first inspection head having an air injection nozzle and a first flat plate electrode facing the first surface of the sheet-like electrode material through an air gap and ejecting an air flow toward the sheet-like electrode material; and air A second inspection head having an air injection nozzle and a second flat plate electrode facing the second surface of the sheet-like electrode material through a gap and ejecting an air flow toward the sheet-like electrode material;
An oscillation circuit electrically connected between the first plate electrode and the second plate electrode and having a reactance element and a capacitor element;
Means for detecting an oscillation frequency of the oscillation circuit connected to the oscillation circuit;
A scanning means for two-dimensionally moving the sheet material and the first and second inspection heads;
An inspection apparatus for detecting a change in conductivity in a thickness direction of an active material layer included in the sheet-like electrode material as a change in oscillation frequency.
金属シートと、その表面上に形成された活物質層とを有するシート状電極材料の活物質層の厚さ方向の導電率分布を検出する検査装置であって、
空気ギャップを介してシート状電極材料と対向し、シート状電極材料に向けて空気流を噴出するエアー噴射ノズル及び平板電極を有する検査ヘッドと、
前記前記金属シートと平板電極との間に接続した直流電圧源と、
前記平板電極に接続され、シート状電極材料の活物質層の導電率の変化に応じて発生する電圧変化を検出する電圧検出手段と、
前記シート状電極材料と平板電極とを2次元的に相対移動させる走査手段とを備え、
前記シート状電極材料の活物質層の厚さ方向の導電率分布を電圧変化として検出することを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus for detecting a conductivity distribution in a thickness direction of an active material layer of a sheet-like electrode material having a metal sheet and an active material layer formed on a surface thereof,
An inspection head having an air injection nozzle and a flat plate electrode facing the sheet-like electrode material through an air gap and ejecting an air flow toward the sheet-like electrode material;
A DC voltage source connected between the metal sheet and the plate electrode;
A voltage detecting means connected to the flat plate electrode for detecting a voltage change generated in accordance with a change in conductivity of the active material layer of the sheet-like electrode material;
Scanning means for relatively moving the sheet-like electrode material and the plate electrode in a two-dimensional manner,
An inspection apparatus for detecting an electrical conductivity distribution in a thickness direction of an active material layer of the sheet-like electrode material as a voltage change.
金属のシートと、その表面上に形成された活物質層とを有するシート状電極材料の活物質層の厚さ方向の導電率分布を検査する検査装置であって、
シート状電極材料と空気ギャップを介して対向するように配置され、ライン状に配列した複数の平板電極を有すると共にシート状電極材料に向けて空気流を噴出するエアー噴射ノズルを有する検査ヘッドと、
各平板電極に所定の周波数の交流電圧を印加する発振器と、
検査ヘッドの各平板電極にそれぞれ接続され、前記平板電極と金属シートとの間に生じる電流と電圧との間の位相を検出する位相検出器とを具え、
前記位相検出器から出力される位相情報に基づいて前記シート状電極材料の活物質層の導電率分布を検出することを特徴とする検査装置。


An inspection apparatus for inspecting the conductivity distribution in the thickness direction of an active material layer of a sheet-like electrode material having a metal sheet and an active material layer formed on the surface thereof,
An inspection head having a plurality of flat plate electrodes arranged to face the sheet electrode material via an air gap and having an air injection nozzle that jets an air flow toward the sheet electrode material,
An oscillator that applies an alternating voltage of a predetermined frequency to each plate electrode;
A phase detector connected to each plate electrode of the inspection head and detecting a phase between a current and a voltage generated between the plate electrode and the metal sheet;
An inspection apparatus that detects an electrical conductivity distribution of an active material layer of the sheet-like electrode material based on phase information output from the phase detector.


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