JP2012160301A - Measuring method and measuring apparatus of electrode sheet for battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、リチウム電池等の静電容量を用いた電池用電極シートの測定方法及び測定装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a measuring method and a measuring device for a battery electrode sheet using a capacitance such as a lithium battery.
この種の電池用電極シートの測定方法として、正極及び負極の間にセパレータを配置し捲回した構造の電極群を備えた二次電池において、電池の組み立て後に電極群の静電容量の測定をする測定方法が特許文献1に開示されている。 As a method of measuring this type of battery electrode sheet, in a secondary battery having an electrode group having a structure in which a separator is placed between a positive electrode and a negative electrode and wound, the capacitance of the electrode group is measured after the battery is assembled. A measuring method is disclosed in Patent Document 1.
しかしながら、この種の電池用電極シートの測定方法では、電極群の測定領域全体としての測定を行うため、電極群の測定領域の領域ごとの測定ができないという問題点がある。 However, this type of battery electrode sheet measurement method has a problem in that measurement is not possible for each measurement region of the electrode group because measurement is performed on the entire measurement region of the electrode group.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池用電極シートの測定領域の領域ごとに良否の判定をすることが可能な電池用電極シートの測定方法及び測定装置を提供することを課題とする。 This invention is made in view of the said problem, and provides the measuring method and measuring apparatus of the battery electrode sheet which can judge the quality for every area | region of the measurement area | region of the battery electrode sheet. Let it be an issue.
上述した課題を解決するため、本発明に係る電池用電極シートの測定方法は、電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定方法であって、
上記電極シートの測定領域を分割して上記絶縁層の静電容量の測定をする。
In order to solve the above-described problem, the battery electrode sheet measurement method according to the present invention is a battery electrode sheet measurement method for measuring an electrode sheet laminated in the order of an electrode layer and an insulating layer,
The measurement area of the electrode sheet is divided and the capacitance of the insulating layer is measured.
ここに、電極シートは、電極層、及び絶縁層がこの順番で積層されたシートを意味する。電極層は、活物質層を含む層をいう。電極層は、活物質層そのものであってもよく、集電体と活物質層が積層されたものでもよい。絶縁層は、電気的に絶縁されている層を意味する。絶縁層は、例えば、セパレータ、多孔質シート、繊維質シート、及び固体電解質層等を挙げることができる。セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるのポリオレフィン系微多孔膜等を挙げることができる。 Here, the electrode sheet means a sheet in which an electrode layer and an insulating layer are laminated in this order. An electrode layer refers to a layer including an active material layer. The electrode layer may be the active material layer itself, or may be a laminate of the current collector and the active material layer. An insulating layer means a layer that is electrically insulated. Examples of the insulating layer include a separator, a porous sheet, a fibrous sheet, and a solid electrolyte layer. Examples of the separator include a polyolefin microporous film represented by polyethylene and polypropylene.
測定領域は、電極シートの測定をする領域を意味する。具体的には、電極シートにおいて、電極層及び絶縁層のうち少なくともいずれか1つが存在する領域を意味する。 The measurement area means an area where the electrode sheet is measured. Specifically, in the electrode sheet, it means a region where at least one of the electrode layer and the insulating layer is present.
静電容量は、電極シートの積層方向における2点間の静電容量のことを意味する。一般的に、静電容量は絶縁された導体の電圧、又はコンデンサーの両極間の電位差を単位量だけ上げるのに必要な電気量をいう。したがって、本発明における静電容量は、絶縁層の状態を反映している。例えば、絶縁層の物性、言い換えると誘電率が変化した場合は静電容量も絶縁層の誘電率に応じて変化をする。また、絶縁層の誘電率ε及び測定端子がなす面積Sを一定と見なせる場合は、式C=εS/dから絶縁層の厚さdに応じた静電容量Cを得ることができる。即ち、静電容量を測定することで絶縁層の状態に応じた値を得ることができ、電池用電極シートの測定をすることができる。 The electrostatic capacity means the electrostatic capacity between two points in the stacking direction of the electrode sheets. In general, capacitance refers to the amount of electricity required to increase the voltage of an insulated conductor or the potential difference between both poles of a capacitor by a unit amount. Therefore, the capacitance in the present invention reflects the state of the insulating layer. For example, when the physical property of the insulating layer, in other words, the dielectric constant changes, the capacitance also changes according to the dielectric constant of the insulating layer. Further, when the dielectric constant ε of the insulating layer and the area S formed by the measurement terminal can be regarded as constant, the capacitance C corresponding to the thickness d of the insulating layer can be obtained from the formula C = εS / d. That is, by measuring the capacitance, a value corresponding to the state of the insulating layer can be obtained, and the battery electrode sheet can be measured.
測定領域の分割は、例えば、測定端子を絶縁部材により複数に分割すること、及び分割して測定する測定領域毎に測定端子を走査させること等を挙げることができる。 Examples of the division of the measurement area include dividing the measurement terminal into a plurality of parts by an insulating member and scanning the measurement terminal for each measurement area to be divided and measured.
静電容量の測定は、例えば、測定端子を電極シートに接触させて測定すること、及び電極シートに非接触で測定すること等を挙げることができる。 For example, the capacitance can be measured by bringing a measurement terminal into contact with the electrode sheet and measuring the electrode sheet without contacting the electrode sheet.
測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、測定により不良と判定される電極シート、即ち欠陥のある電極シートを電池として組み立てた場合、何らかの対策を施さなければ、電池の性能悪化や内部短絡等の問題を引き起こしかねない。また、電極シートを測定するために、組み立て後の電池を測定することは効率が悪い。そして、単に電極シートの測定領域全体を測定するだけでは、不良の原因、例えば、設備の不具合等の特定が困難である。 The measured electrode sheet is assembled as a battery, for example. Here, if an electrode sheet that is determined to be defective by measurement, that is, a defective electrode sheet is assembled as a battery, problems such as deterioration of battery performance and internal short circuit may occur unless some measures are taken. Moreover, in order to measure an electrode sheet, it is inefficient to measure the assembled battery. And it is difficult to specify the cause of the failure, for example, the malfunction of the equipment, simply by measuring the entire measurement region of the electrode sheet.
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法によれば、電極シートの測定領域ごとの良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シートの測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの測定ができる。そのため、例えば、不良な電極シートを次の製造工程に送らないこと、電極シートの製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シートの不良原因を特定すること、及び電極シートの不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シートを効率良く生産することが可能となる。 However, according to the method for measuring a battery electrode sheet according to the present invention, it is possible to determine the quality of each measurement region of the electrode sheet. In other words, each of the divided regions can be measured in a certain divided region of the measurement region of the electrode sheet. Therefore, for example, do not send a defective electrode sheet to the next manufacturing process, optimally control the manufacturing conditions of the electrode sheet manufacturing apparatus, identify the cause of the electrode sheet failure such as equipment failure, and the electrode sheet It becomes easy to remove only the defective portion, and the electrode sheet can be efficiently produced.
電池用電極シートの測定方法であって、測定された上記静電容量から上記絶縁層の厚さの算出をする算出工程を更に備える。 The battery electrode sheet measurement method further includes a calculation step of calculating the thickness of the insulating layer from the measured capacitance.
この態様によれば、測定された静電容量から絶縁層の厚さの算出をすることができる。絶縁層の厚さの算出は、例えば、静電容量の式から絶縁層の厚さを算出する方法、及び予め静電容量の値と絶縁層の厚さとの相関をとり相関関係から絶縁層の厚さを算出する方法等を挙げることができる。そして算出された絶縁層の厚さから、分割された測定領域それぞれの良否を判定することができる。 According to this aspect, the thickness of the insulating layer can be calculated from the measured capacitance. The calculation of the thickness of the insulating layer is, for example, a method of calculating the thickness of the insulating layer from the capacitance equation, and the correlation between the capacitance value and the thickness of the insulating layer in advance, and the correlation of the insulating layer from the correlation. The method etc. which calculate thickness can be mentioned. Then, the quality of each of the divided measurement regions can be determined from the calculated thickness of the insulating layer.
上述したように測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、絶縁層の厚さが極端に薄い場合には、電池組み付け時の拘束や、充放電時の電極層の膨張収縮に伴って正極又は負極が絶縁層を突き破り短絡が発生する可能性が考えられる。また絶縁層の厚さが極端に厚い場合には、リチウムイオンの移動が妨げられ電池性能が低下する可能性が考えられる。 The electrode sheet measured as described above is assembled as a battery, for example. If the thickness of the insulating layer is extremely thin, there is a possibility that the positive electrode or the negative electrode will break through the insulating layer due to restraint during battery assembly or expansion / contraction of the electrode layer during charge / discharge, and a short circuit may occur. Can be considered. Moreover, when the thickness of the insulating layer is extremely thick, there is a possibility that the movement of lithium ions is hindered and the battery performance is lowered.
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法の一態様では、分割された測定領域ごとに絶縁層の厚さを算出することができる。そのため、例えば、電池用電極シートの良否の判定をすることができ、短絡や電池性能の低下等を防ぐことができる。 However, in one aspect of the method for measuring a battery electrode sheet according to the present invention, the thickness of the insulating layer can be calculated for each divided measurement region. Therefore, for example, the quality of the battery electrode sheet can be determined, and a short circuit or a decrease in battery performance can be prevented.
本発明に係る電池用電極シートの測定方法の他の態様では、上記絶縁層は、固体電解質層である。 In another aspect of the method for measuring a battery electrode sheet according to the present invention, the insulating layer is a solid electrolyte layer.
この態様によれば、固体電解質層を備えた電極シートの測定をすることができる。 According to this aspect, the electrode sheet provided with the solid electrolyte layer can be measured.
上述した課題を解決するため、本発明に係る電池用電極シートの測定装置は、電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定装置であって、上記電極シートの上記絶縁層に配置され複数に分割された第1の測定端子と、上記第1の測定端子に対して上記電極シートを挟んで上記電極層に配置される第2の測定端子と、を備える。 In order to solve the above-described problems, a battery electrode sheet measuring apparatus according to the present invention is a battery electrode sheet measuring apparatus that measures an electrode sheet laminated in the order of an electrode layer and an insulating layer, A first measurement terminal disposed on the insulating layer of the sheet and divided into a plurality of parts, and a second measurement terminal disposed on the electrode layer with the electrode sheet interposed between the first measurement terminal and the first measurement terminal. Prepare.
ここに、電極シートは、電極層、及び絶縁層がこの順番で積層されたシートを意味する。電極層は、活物質層を含む層をいう。電極層は、活物質層そのものであってもよく、集電体と活物質層が積層されたものでもよい。絶縁層は、電気的に絶縁されている層を意味する。絶縁層は、例えば、セパレータ、多孔質シート、繊維質シート、及び固体電解質層等を挙げることができる。セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるのポリオレフィン系微多孔膜等を挙げることができる。 Here, the electrode sheet means a sheet in which an electrode layer and an insulating layer are laminated in this order. An electrode layer refers to a layer including an active material layer. The electrode layer may be the active material layer itself, or may be a laminate of the current collector and the active material layer. An insulating layer means a layer that is electrically insulated. Examples of the insulating layer include a separator, a porous sheet, a fibrous sheet, and a solid electrolyte layer. Examples of the separator include a polyolefin microporous film represented by polyethylene and polypropylene.
静電容量は、電極シートの積層方向における2点間の静電容量のことを意味する。一般的に、静電容量は絶縁された導体の電圧、又はコンデンサーの両極間の電位差を単位量だけ上げるのに必要な電気量をいう。したがって、本発明における静電容量は、絶縁層の状態を反映している。例えば、絶縁層の物性、言い換えると誘電率が変化した場合は静電容量も絶縁層の誘電率に応じて変化をする。また、絶縁層の誘電率ε及び測定端子がなす面積Sを一定と見なせる場合は、式C=εS/dから絶縁層の厚さdに応じた静電容量Cを得ることができる。即ち、静電容量を測定することで絶縁層の状態に応じた値を得ることができ、電池用電極シートの測定をすることができる。 The electrostatic capacity means the electrostatic capacity between two points in the stacking direction of the electrode sheets. In general, capacitance refers to the amount of electricity required to increase the voltage of an insulated conductor or the potential difference between both poles of a capacitor by a unit amount. Therefore, the capacitance in the present invention reflects the state of the insulating layer. For example, when the physical property of the insulating layer, in other words, the dielectric constant changes, the capacitance also changes according to the dielectric constant of the insulating layer. Further, when the dielectric constant ε of the insulating layer and the area S formed by the measurement terminal can be regarded as constant, the capacitance C corresponding to the thickness d of the insulating layer can be obtained from the formula C = εS / d. That is, by measuring the capacitance, a value corresponding to the state of the insulating layer can be obtained, and the battery electrode sheet can be measured.
測定装置は、第1の測定端子及び第2の測定端子を含み、電極シートの絶縁層の静電容量を測定するものを意味する。測定装置は、例えば、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。 The measurement device means a device that includes a first measurement terminal and a second measurement terminal and measures the capacitance of the insulating layer of the electrode sheet. The measurement device is a device including a processor, a memory, and the like, for example.
第1の測定端子及び第2の測定端子は、電極シートに対向し電極シートの絶縁層の静電容量を測定する端子を意味する。第1の測定端子は電極シートの絶縁層に配置される。第1の測定端子は、例えば、絶縁層に対向する面が、絶縁性の材料によって複数に分割された導電性の材料から構成される。第2の測定端子は、第1の測定端子に対して電極シートを挟んで電極層に配置される。第1の測定端子及び第2の測定端子は、電極シートに接触をしても、非接触であってもよい。電極シートに接触する場合は、例えば、電極シートに接触をすることで電極シートに圧力が加わった状態の測定をすることもできる。電極シートに非接触の場合は、例えば、絶縁層の表面に異物の付着やキズ等を発生させずに測定をすることもできる。 A 1st measurement terminal and a 2nd measurement terminal mean the terminal which opposes an electrode sheet and measures the electrostatic capacitance of the insulating layer of an electrode sheet. The first measurement terminal is disposed on the insulating layer of the electrode sheet. The first measurement terminal is made of, for example, a conductive material in which a surface facing the insulating layer is divided into a plurality of parts by an insulating material. The second measurement terminal is disposed on the electrode layer with the electrode sheet sandwiched from the first measurement terminal. The first measurement terminal and the second measurement terminal may be in contact with the electrode sheet or may be non-contact. When contacting the electrode sheet, for example, it is also possible to measure the state in which pressure is applied to the electrode sheet by contacting the electrode sheet. In the case of non-contact with the electrode sheet, for example, measurement can be performed without causing adhesion of foreign matter or scratches on the surface of the insulating layer.
測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、測定により不良と判定される電極シート、即ち欠陥のある電極シートを電池として組み立てた場合、何らかの対策を施さなければ、電池の性能悪化や内部短絡等の問題を引き起こしかねない。また、電極シートを測定するために、組み立て後の電池を測定することは効率が悪い。そして、単に電極シートの測定領域全体を測定するだけでは、不良の原因、例えば、設備の不具合等の特定が困難である。 The measured electrode sheet is assembled as a battery, for example. Here, if an electrode sheet that is determined to be defective by measurement, that is, a defective electrode sheet is assembled as a battery, problems such as deterioration of battery performance and internal short circuit may occur unless some measures are taken. Moreover, in order to measure an electrode sheet, it is inefficient to measure the assembled battery. And it is difficult to specify the cause of the failure, for example, the malfunction of the equipment, simply by measuring the entire measurement region of the electrode sheet.
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法によれば、電極シートの測定領域ごとの良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シートの測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの測定ができる。そのため、例えば、不良な電極シートを次の製造工程に送らないこと、電極シートの製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シートの不良原因を特定すること、及び電極シートの不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シートを効率良く生産することが可能となる。 However, according to the method for measuring a battery electrode sheet according to the present invention, it is possible to determine the quality of each measurement region of the electrode sheet. In other words, each of the divided regions can be measured in a certain divided region of the measurement region of the electrode sheet. Therefore, for example, do not send a defective electrode sheet to the next manufacturing process, optimally control the manufacturing conditions of the electrode sheet manufacturing apparatus, identify the cause of the electrode sheet failure such as equipment failure, and the electrode sheet It becomes easy to remove only the defective portion, and the electrode sheet can be efficiently produced.
本発明に係る電池用電極シートの測定装置の一態様では、上記電池用電極シートの測定装置であって、測定された上記静電容量から上記絶縁層の厚さの算出をする算出手段を更に備える。 In one aspect of the battery electrode sheet measuring apparatus according to the present invention, the battery electrode sheet measuring apparatus further comprises a calculating means for calculating the thickness of the insulating layer from the measured capacitance. Prepare.
この態様によれば、測定された静電容量から絶縁層の厚さの算出をすることができる。算出手段は、測定された静電容量に基づいて絶縁層の厚さを算出するものを意味する。算出手段は、例えば、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。算出手段は、測定手段が測定した静電容量ごとに絶縁層の厚さを算出することができる。なお、測定に用いるプロセッサやメモリ等と算出手段が用いるプロセッサやメモリ等を共通させてもよい。 According to this aspect, the thickness of the insulating layer can be calculated from the measured capacitance. The calculating means means for calculating the thickness of the insulating layer based on the measured capacitance. The calculation means is an apparatus including a processor, a memory, and the like, for example. The calculating means can calculate the thickness of the insulating layer for each capacitance measured by the measuring means. Note that the processor and memory used for measurement and the processor and memory used by the calculation means may be shared.
上述したように測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、絶縁層の厚さが極端に薄い場合には、電池組み付け時の拘束や、充放電時の電極層の膨張収縮に伴って正極又は負極が絶縁層を突き破り短絡が発生する可能性が考えられる。また絶縁層の厚さが極端に厚い場合には、リチウムイオンの移動が妨げられ電池性能が低下する可能性が考えられる。 The electrode sheet measured as described above is assembled as a battery, for example. If the thickness of the insulating layer is extremely thin, there is a possibility that the positive electrode or the negative electrode will break through the insulating layer due to restraint during battery assembly or expansion / contraction of the electrode layer during charge / discharge, and a short circuit may occur. Can be considered. Moreover, when the thickness of the insulating layer is extremely thick, there is a possibility that the movement of lithium ions is hindered and the battery performance is lowered.
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法の一態様では、分割された測定領域ごとに絶縁層の厚さを算出することができる。そのため、例えば、電池用電極シートの良否の判定をすることができ、短絡や電池性能の低下等を防ぐことができる。 However, in one aspect of the method for measuring a battery electrode sheet according to the present invention, the thickness of the insulating layer can be calculated for each divided measurement region. Therefore, for example, the quality of the battery electrode sheet can be determined, and a short circuit or a decrease in battery performance can be prevented.
本発明に係る電池用電極シートの測定装置の他の態様では、上記絶縁層は、固体電解質層である。 In another aspect of the battery electrode sheet measuring apparatus according to the present invention, the insulating layer is a solid electrolyte layer.
この態様によれば、固体電解質層を備えた電極シートの測定をすることができる。 According to this aspect, the electrode sheet provided with the solid electrolyte layer can be measured.
本発明においては、電池用電極シートの測定領域の領域ごとの測定をすることが可能な電池用電極シートの測定方法及び測定装置を提供することが可能となる。 In this invention, it becomes possible to provide the measuring method and measuring apparatus of the battery electrode sheet which can measure for every area | region of the measurement area | region of the battery electrode sheet.
以下、本発明の電池用電極シートの測定方法及び測定装置について、詳細に説明する。 Hereinafter, the measuring method and measuring apparatus of the battery electrode sheet of the present invention will be described in detail.
以下、本発明の第1実施形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail.
図1〜4を参照して、第1実形態に係る電池用電極シートの測定方法及び測定装置について説明する。図1は、測定装置30の外観を示す斜視図であり、図2は、これの第1測定端子20部分を上から見た平面図である。図3は、図2のA−A’断面図、即ち、測定装置30の一部を鉛直な一平面で切った断面を示す。なお、測定装置30は判定装置35を更に備え、全体として電池用電極シートの検査をする検査装置1000として構成される。図4は、検査装置1000の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
With reference to FIGS. 1-4, the measuring method and measuring apparatus of the battery electrode sheet which concern on 1st real form are demonstrated. FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of the measuring
図1及び図3において、測定装置30が測定をする電極シート55が図示されている。電極シート55は、固体電解質層50、活物質層45、及び集電体40を備え、この順番で積層されている。
In FIG.1 and FIG.3, the
固体電解質層50に用いられる材料は、例えば、硫化物系固体電解質、及び酸化物系固体電解質等を挙げることができる。硫化物系固体電解質としては、硫黄成分を含有し、イオン伝導性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば、Li2S−P2S5、70Li2S−30P2S5、80Li2S−20P2S5、Li2S−SiS2、及びLiGe0.25P0.75S4等を挙げることができる。酸化物系固体電解質としては、例えば、LiPON、Li1+XAlXTi2−X(PO4)3、Li1+XAlXGe2−X(PO4)3、Li7La3Zr2O12、及びLi5La3Nb2O12等を挙げることができる。無機固体電解質10は1種類を単独で用いる、又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the material used for the
集電体40の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば、SUS、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、銅、及びカーボン等を挙げることができる。正極の集電体は、SUS箔、及びアルミ箔であることが好ましく、アルミ箔であることがより好ましい。負極の集電体は、SUS箔、及び銅箔であることが好ましく、銅箔であることがより好ましい。
The material of the
活物質層45は、正極活物質層、及び負極活物質層を挙げることができる。
Examples of the
正極活物質層に用いられる材料は、既存の各種リチウム電池に用いられる材料と同様のものを用いることができる。正極活物質としては、例えば、硫化物系活物質、及び酸化物系活物質等を挙げることができる。硫化物系活物質は、例えば、TiS2、MoS2、FeS、FeS2、CuS、及びNiS2等を挙げることができる。酸化物系活物質は、例えば、Bi2O3、Bi2Pb2O5、CuO、V6O13、LiCoO2、LiCrO2、LiNiO2、LiMn2O4、Li2NiMn3O8、Li3NiMnCoO6、LiMgMn3O8、LiNiGe3O8、LiNiVO2、LiCoVO2、LiFePO4、及びLiCoPO4等を挙げることができる。正極活物質は、1種類を単独で用いる、又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。 As the material used for the positive electrode active material layer, the same materials as those used for various existing lithium batteries can be used. Examples of the positive electrode active material include a sulfide-based active material and an oxide-based active material. Examples of the sulfide-based active material include TiS 2 , MoS 2 , FeS, FeS 2 , CuS, and NiS 2 . Examples of the oxide-based active material include Bi 2 O 3 , Bi 2 Pb 2 O 5 , CuO, V 6 O 13 , LiCoO 2 , LiCrO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 NiMn 3 O 8 , Li 3 NiMnCoO 6 , LiMgMn 3 O 8 , LiNiGe 3 O 8 , LiNiVO 2 , LiCoVO 2 , LiFePO 4 , and LiCoPO 4 can be exemplified. A positive electrode active material can be used individually by 1 type, or can be used in combination of 2 or more type.
正極活物質層は必要に応じて、導電化材料、イオン伝導性向上材料、及び結着材料等を有する。 The positive electrode active material layer includes a conductive material, an ion conductivity improving material, a binder material, and the like as necessary.
導電化材料は、例えば、カーボンファイバー、ケッチェンブラック、及びアセチレンブラック等を挙げることができる。導電化材料は、1種類を単独で用いる、又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the conductive material include carbon fiber, ketjen black, and acetylene black. One type of conductive material can be used alone, or two or more types can be used in combination.
イオン伝導材料は、既存の各種リチウム電池に用いられる材料と同様のものを用いることができる。イオン伝導材料としては、例えば、上述した硫化物系固体電解質、及び酸化物系固体電解質等を挙げることができる。イオン伝導材料は、1種類を単独で用いる、又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。 As the ion conductive material, the same materials as those used in various existing lithium batteries can be used. Examples of the ion conductive material include the aforementioned sulfide-based solid electrolyte and oxide-based solid electrolyte. An ion conductive material can be used individually by 1 type, or can be used in combination of 2 or more types.
結着材料は、、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム、及びエチレンプロピレンジエン等の合成ゴム、並びにポリフッ化ビニリデン等の高分子材料等を挙げることができる。結着材料は、1種類を単独で用いる、又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the binder material include synthetic rubbers such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber, and ethylene propylene diene, and polymer materials such as polyvinylidene fluoride. Binder materials can be used alone or in combination of two or more.
負極活物質層に用いられる材料は、既存の各種リチウム電池に用いられる材料と同様のものを用いることができる。負極活物質としては、例えば、炭素系材料、Li金属、Li合金、酸化物材料、窒化物材料等を挙げることができる。炭素系材料は、例えば、黒鉛、カーボンナノチューブ、メソカーボンマイクロビーズ、高配向性グラファイト、ハードカーボン、及びソフトカーボン等を挙げることができる。Li合金は、例えば、Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、及びHg等とLiとの合金を挙げることができる。酸化物材料としては、例えば、Nb2O5、TiO2、Li4Ti5O12、WO2、及びFe2O3等を挙げることができる。窒化物材料としては、例えば、Li3−XCoXN、Li3−XNiXN、Li3−XCuXN等を挙げることができる。負極活物質は、1種類を単独で用いる、又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。 As the material used for the negative electrode active material layer, the same materials as those used for various existing lithium batteries can be used. Examples of the negative electrode active material include carbon materials, Li metals, Li alloys, oxide materials, and nitride materials. Examples of the carbon-based material include graphite, carbon nanotube, mesocarbon microbead, highly oriented graphite, hard carbon, and soft carbon. Examples of the Li alloy include an alloy of Li and Mg, Ca, Al, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ag, Au, Zn, Cd, and Hg. Examples of the oxide material include Nb 2 O 5 , TiO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , WO 2 , and Fe 2 O 3 . As the nitride material, for example, Li 3-X Co X N , Li 3-X Ni X N, can be exemplified Li 3-X Cu X N and the like. A negative electrode active material can be used individually by 1 type, or can be used in combination of 2 or more type.
負極活物質層は必要に応じて、導電化材料、イオン伝導性向上材料、及び結着材料等を有する。導電化材料、イオン伝導性向上材料、及び結着材料等としては、上述した正極活物質層に用いられる材料と同様のものを用いることができる。 The negative electrode active material layer includes a conductive material, an ion conductivity improving material, a binder material, and the like as necessary. As the conductive material, the ion conductivity improving material, the binder material, and the like, the same materials as those used for the positive electrode active material layer described above can be used.
測定装置30は、第1測定端子20及び第2測定端子25を備える。測定装置30は、電極シート55の固体電解質層50の静電容量を測定する。
The
第1測定端子20は、電極シート55の固体電解質層50に対向して配置される。第1測定端子20は固体電解質層50に対して非接触である。第1測定端子20は、固体電解質層50に対向する面に導電部10及び絶縁部15を備える。
The
導電部10の材料は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではない。導電部10の材料は、例えば、SUS、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、銅、及びカーボン等を挙げることができる。導電部10の形状は、静電容量を測定することができるものであれば、特に限定されるものではない。導電部10の形状は、例えば、円形、楕円形、三角形、四角形、及び六角形等を挙げることができる。
The material of the
絶縁部15の材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。絶縁部15の材料は、例えば、樹脂、セラミックス、及びゴム等を挙げることができる。絶縁部15によって、導電部10は複数に分割される。
The material of the insulating
第1測定端子20の導電部10及び絶縁部15によって、測定装置30は、電極シート55の測定領域ごとに固体電解質層50の静電容量を測定することが可能となる。
With the
第2測定端子25は、電極シート55の集電体40に対向して配置される。第2測定端子40は集電体40に対して接触している。第2測定端子25は、集電体40に対向する面が導電性である。第2測定端子25の材料は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではない。第2測定端子25の材料は、例えば、SUS、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、銅、及びカーボン等を挙げることができる。
The
判定装置35は、測定された静電容量に基づいて固体電解質層50の良否を判定する。判定装置35は、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。判定装置35は、測定装置30が測定した静電容量ごとに固体電解質層50の良否を判定することができる。
The
以上のように構成された測定装置30の測定方法及び判定方法30の判定方法、即ち検査装置1000の検査方法について図4を参照して、工程ごとに説明する。
The measuring method of the measuring
まず、測定工程では、測定装置30によって固体電解質層50の静電容量を測定する(ステップS10)。ここでは、集電体40及び活物質層45に電気が流れる。したがって、電気の流れる第2測定端子25、集電体40、活物質層45、及び第1測定端子20の導電部20を介して、固体電解質層50と第1測定端子20との間の空間部分、及び固体電解質層50の静電容量の値を測定していることになる。即ち、導電部10ごとに静電容量を測定することができるので、電極シート55の測定領域ごとに良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シート55の測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの良否の判定ができる。また、静電容量を測定することで、直接測定することができない固体電解質層50の内部や活物質層45に接する面等の良否を判定することができる。
First, in the measurement process, the capacitance of the
そして、判定工程では、測定された静電容量に基づいて固体電解質層50の良否を判定する(ステップS20)。判定は判定装置35によって行い、ステップS10で測定した静電容量ごとに固体電解質層50の良否を判定する。判定方法は、例えば、あらかじめ設定された良否の基準となる静電容量と測定された静電容量とを比較する方法等を挙げることができる。
And in a determination process, the quality of the
ここで、固体電解質層50が不良と判定された場合は、フィードバック工程で、不良部位のフィードバックを行う(ステップS30)。フィードバックにより、例えば、不良な電極シート55を次の製造工程に送らないこと、電極シート55の製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シート55の不良原因を特定すること、及び電極シート55の不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シート55を効率良く生産することができる。なお、ステップS30はステップS20に含まれていてもよい。
Here, when it is determined that the
一方、固体電解質層50が良と判定された場合は、検査を終了する。
On the other hand, when the
以下、本発明の第2実施形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described in detail.
図5〜8を参照して、第2実形態に係る電池用電極シートの測定方法及び測定装置について説明する。図5は、測定装置31の外観を示す斜視図であり、図6は、これの第1測定端子21部分を上から見た平面図である。第2測定端子26部分を下から見た平面図も図6と同様である。図7は、図6のB−B’断面図、即ち、測定装置31の一部を鉛直な一平面で切った断面を示す。なお、測定装置31は算出装置61及び判定装置35を更に備え、全体として電池用電極シートの検査をする検査装置1100として構成される。図8は、検査装置1100の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
With reference to FIGS. 5-8, the measuring method and measuring apparatus of the battery electrode sheet which concern on 2nd real form are demonstrated. FIG. 5 is a perspective view showing the external appearance of the measuring
図1及び図3において、測定装置31が測定をする電極シート56が図示されている。電極シート56は、固体電解質層51、活物質層46、及び集電体41を備え、この順番で積層されている。電極シート56は上述した電極シート55と同様のものを用いることができる。また、固体電解質層51、活物質層46、及び集電体41の材料についても上述した固体電解質層50、活物質層45、及び集電体40の材料とそれぞれ同様のものを用いることができる。
In FIG.1 and FIG.3, the
測定装置31は、第1測定端子21及び第2測定端子26を備える。測定装置31は、電極シート56の固体電解質層51の静電容量を測定する。
The
第1測定端子21は、電極シート56の固体電解質層51に対向して配置される。第1測定端子21は固体電解質層51に対して接触している。第1測定端子21は、固体電解質層51に対向する面に導電部11及び絶縁部16を備える。第1測定端子21は導電部11が絶縁部16に対して可動とするように構成されている。したがって、導電部11は確実に固体電解質層51に接触することができる。
The
第2測定端子26は、電極シート56の集電体41に対向して配置される。第2測定端子26は集電体41に対して接触している。第2測定端子26は、集電体41に対向する面に導電部12及び絶縁部17を備える。第2測定端子26は導電部12が絶縁部17に対して可動とするように構成されている。したがって、導電部12は確実に集電体41に接触することができる。
The
導電部11及び導電部12の材料は、上述した導電部10と同様のものを用いることができる。導電部11及び導電部12の形状についても、上述した導電部10と同様である。絶縁部16及び絶縁部17の材料は、上述した絶縁部15と同様のものを用いることができる。導電部11及び導電部12並びに絶縁部16及び絶縁部17はそれぞれが対向している。
The material of the
算出装置61は、測定装置31が測定した静電容量ごとに固体電解質層51の厚さを算出する。算出装置61は、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。
The calculating device 61 calculates the thickness of the
判定装置36は、算出装置61により算出された固体電解質層51の厚さに基づいて固体電解質層51の良否を判定する。判定装置36は、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。判定装置36は、算出装置61が算出した固体電解質層51の厚さごとに固体電解質層51の良否を判定することができる。
The
以上のように構成された測定装置31の測定方法、算出装置61の算出方法、及び判定方法30の判定方法、即ち検査装置1100の検査方法について図8を参照して、工程ごとに説明する。
The measurement method of the
まず、測定工程では、測定装置31によって固体電解質層51の静電容量を測定する(ステップS11)。ここでは、集電体41及び活物質層46に電気が流れる。したがって、電気の流れる第1測定端子21の導電部11、活物質層46、集電体41、及び第2測定端子26の導電部12を介して、固体電解質層51の静電容量の値を測定していることになる。即ち、対向する導電部11及び導電部12ごとに静電容量を測定することができるので、電極シート56の測定領域ごとに良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シート56の測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの良否の判定ができる。また、静電容量を測定することで、直接測定することができない固体電解質層51の内部や活物質層46に接する面等の良否を判定することができる。
First, in the measurement process, the capacitance of the
次に、算出工程では、測定された静電容量から固体電解質層51の厚さを算出する(ステップS21)。固体電解質層51の厚さを算出する方法は、予め固体電解質層51の静電容量の値と固体電解質層51の厚さとの相関をとり、得られた相関関係に測定された静電容量を当てはめて算出する方法、及び静電容量の式から算出する方法等を挙げることができる。固体電解質層51の厚さを静電容量の式から算出する場合は、予め固体電解質の誘電率ε並びに導電部11及び活物質層46がなす面積Sを決定し、測定された静電容量Cから固体電解質層の厚さdを式C=εS/dに従って算出する。
Next, in the calculation step, the thickness of the
そして、判定工程では、算出された固体電解質層51の厚さに基づいて固体電解質層51の良否を判定する(ステップS31)。判定は判定装置36によって行い、ステップS21で算出した固体電解質層51の厚さごとに良否を判定する。判定方法は、例えば、予め設定された良否の基準となる厚さと算出された固体電解質層51の厚さとを比較する方法等を挙げることができる。
In the determination step, the quality of the
ここで、固体電解質層51が不良と判定された場合は、フィードバック工程で、不良部位のフィードバックを行う(ステップS41)。フィードバックにより、例えば、不良な電極シート56を次の製造工程に送らないこと、電極シート56の製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シート56の不良原因を特定すること、及び電極シート56の不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シート56を効率良く生産することができる。なお、ステップS41はステップS31に含まれていてもよい。
Here, when it is determined that the
一方、固体電解質層51が良と判定された場合は、検査を終了する。
On the other hand, when the
本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更もまた本発明の技術思想に含まれる。 The present invention can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention which can be read from the claims and the entire specification, and such a change is also included in the technical idea of the present invention.
10、11、12…導電部
15、16、17…絶縁部
20、21…第1測定端子
25、26…第2測定端子
30、31…測定装置
35、36…判定装置
40、41…集電体
45、46…活物質層
50、51…固体電解質層
55、56…電極シート
61…算出装置
1000、1100…検査装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電極シートの測定領域を分割して前記絶縁層の静電容量の測定をすることを特徴とする、電池用電極シートの測定方法。 A measurement method of a battery electrode sheet for measuring an electrode sheet laminated in order of an electrode layer and an insulating layer,
A method for measuring an electrode sheet for a battery, wherein the measurement region of the electrode sheet is divided and the capacitance of the insulating layer is measured.
前記電極シートの前記絶縁層に配置され複数に分割された第1の測定端子と、
前記第1の測定端子に対して前記電極シートを挟んで前記電極層に配置される第2の測定端子と、
を備えることを特徴とする、電池用電極シートの測定装置。 A battery electrode sheet measuring device for measuring an electrode sheet laminated in the order of an electrode layer and an insulating layer,
A first measuring terminal arranged in the insulating layer of the electrode sheet and divided into a plurality of parts;
A second measurement terminal disposed on the electrode layer with the electrode sheet sandwiched with respect to the first measurement terminal;
An apparatus for measuring an electrode sheet for a battery, comprising:
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