JP2014017056A - リチウムイオン二次電池の検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リチウムイオン二次電池の製造(S301)後、最初に放電する初期放電段階(S304)と、初期放電段階において放電したリチウムイオン二次電池を充電する追加充電段階(S305)と、追加充電段階において充電したリチウムイオン二次電池を放電する追加放電段階(S306)と、追加放電段階の後、リチウムイオン二次電池の電圧を測定する電圧測定段階(S308、S310)と、を有する。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の第1実施形態に係るリチウムイオン二次電池の検査方法の検査対象であるリチウムイオン二次電池の外観図である。図2は、図1に示すリチウムイオン二次電池の断面図である。なお、以下、本実施形態により検査される電池の例として積層型リチウムイオン二次電池について説明するが、本実施形態は積層型リチウムイオン二次電池以外のリチウムイオン二次電池の検査にも適用され得る。例えば、本実施形態は巻回型リチウムイオン二次電池の検査にも適用され得る。
積層型電池用電極は、集電体230と、その表面に設けた活物質層210、220とを有する。より詳しくは、一つの集電体の片面に正極活物質層210を、他方の面に負極活物質層220を有する。
集電体(被塗工部材)230は、導電性を有する薄膜であり、アルミニウム箔、ステンレス箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材からなってもよいがこれらに限定されない。例えば、集電体230は、樹脂集電体であってもよい。
電解質層を構成する電解質に特に制限はなく、液体電解質、ならびに高分子ゲル電解質および高分子固体電解質等のポリマー電解質を用いることができる。
リチウムイオン二次電池10においては、通常、各集電体230のそれぞれ対向する面の外周、すなわち、各単電池層200の周囲にシール部材250を設ける。このシール部材250は、電池内で隣り合う集電体230同士が接触することや、発電要素120における単電池層200の端部のわずかな不揃い等に起因する短絡が起こることを防止する目的で設ける。シール部材250を設けることにより、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質のリチウムイオン二次電池10を提供しうる。
電池外部に電力を取り出す目的で、電池要素120において最大電位および最小電位となる集電体230にそれぞれ電気的に接続したタブ(正極タブ110Aおよび負極タブ110B)を電池の外装材130の外部に引き出すように設ける。
外装材130としては、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースを用いることができる。ラミネートフィルムとしては、例えば、ポリプロピレン、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルムを用いることができる。
本実施形態の実施例について説明する。
本実施例および従来例の実施条件は、次の通りである。
1.本実施例および従来例とも初期充電によりSOCを100%とした。
2.本実施例および従来例とも初期充電後にエージングを行った。
3.本実施例および従来例とも初期放電によりSOCを0%とした。
4.本実施例においては、追加充電によりSOCを100%とした。
5.本実施例においては、追加放電によりSOCを0%とした。
6.本実施例および従来例とも、上記充放電後、SOCが5%となるまで充電を行った。
7.SOCが5%となるまで充電した後、1時間放置時の電池電圧を初期電圧として測定した。
8.初期電圧測定後、周辺温度を20〜30℃として4日経過時の電池電圧を遷移電圧として測定した。
9.測定した初期電圧と遷移電圧との差を電圧変動量ΔVとして算出した。
図4は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の検査方法を実施したときのリチウムイオン二次電池の電圧変動量を従来例と比較して示す図である。図4のAは、従来のリチウムイオン二次電池の検査方法により測定した電圧変動量を示し、図4のBは、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の検査方法により測定した電圧変動量を示している。
・製造後の電池の最初の放電後に追加の充放電を行うことにより、各電極におけるリチウムイオンの授受による双方電極の活性化とリチウムイオンの面内分布ばらつきの低減を実現して電池の初期電圧ひいては電圧変動量のばらつきを低減する。これにより、電池の良否判定精度を向上させるとともに、電圧変動量測定に必要な電池放置時間を短縮することができる。
・さらに、追加充電および追加放電を複数回行うことにより、リチウムイオン二次電池の両電極を十分活性化し、リチウムイオンの面内分布ばらつきをより低減することができる。これにより、電池の良否判定精度をより向上させるとともに、電圧変動量測定に必要な電池放置時間をより短縮することができる。
・さらに、初期充電を行った後、リチウムイオン二次電池の放置によるエージングを行うことで電界液を移動するリチウムイオンの移動の状態を安定化し、電池の電圧のばらつきをより低減することができ、電池の良否判定精度をより向上させることができる。
・さらに、追加充電をリチウムイオン二次電池が満充電となるまで行うことにより、十分に負極を活性化し電気的に安定状態とすることができる。これにより、電池の電圧のばらつきをより低減することができ、電池の良否判定精度をより向上させることができる。
・さらに、追加放電後に所定量充電して測定した初期電圧と所定時間放置後に測定した遷移電圧との差に基づいて電池の選別を行うことで、電圧測定器の測定精度や工程時間を最適化した検査を実現でき、電池の良否判定精度をより向上させるとともに検査時間をより短縮することができる。
本発明の第2実施形態に係るリチウムイオン二次電池の検査方法について説明する。
本発明の第3実施形態に係るリチウムイオン二次電池の検査方法について説明する。
本発明の第4実施形態に係るリチウムイオン二次電池の検査方法について説明する。
110A 正極タブ、
110B 負極タブ、
120 発電要素、
130 外装材、
200 単電池、
210 正極活物質層、
220 負極活物質層、
230 集電体、
240 電解質層、
250 シール部材。
Claims (7)
- リチウムイオン二次電池の製造後、最初に放電する初期放電段階と、
前記初期放電段階において放電した前記リチウムイオン二次電池を充電する追加充電段階と、
前記追加充電段階において充電した前記リチウムイオン二次電池を放電する追加放電段階と、
前記追加放電段階の後、前記リチウムイオン二次電池の電圧を測定する電圧測定段階と、
を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池の検査方法。 - 前記追加充電段階および前記追加放電段階は複数回行うことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法。
- 前記初期放電段階の前に前記リチウムイオン二次電池に対し放置によるエージングを行うことを特徴とする請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法。
- 前記追加充電段階は、前記リチウムイオン二次電池を満充電となるまで充電することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法。
- 前記初期放電段階後で前記追加充電段階前、および前記追加充電段階後で前記追加放電段階前、の少なくともいずれかの間、前記リチウムイオン二次電池を放置することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法。
- 前記電圧測定段階は、前記リチウムイオン二次電池に所定量の充電をした後の前記リチウムイオン二次電池の電圧である初期電圧を測定する初期電圧測定段階と、前記初期電圧測定段階で前記初期電圧を測定した後前記リチウムイオン二次電池を所定時間放置したときの前記リチウムイオン二次電池の電圧である遷移電圧を測定する遷移電圧測定段階と、を有し、
前記初期電圧測定段階で測定した初期電圧と前記遷移電圧測定段階で測定した遷移電圧との差に基づいて前記リチウムイオン二次電池の選別を行う選別段階をさらに有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法。 - リチウムイオン二次電池の製造後、最初に放電する初期放電段階と、
前記初期放電段階において放電した前記リチウムイオン二次電池を充電する追加充電段階と、
前記追加充電段階において充電した前記リチウムイオン二次電池を放電する追加放電段階と、
前記追加放電段階の後、前記リチウムイオン二次電池の電圧を測定する電圧測定段階と、を有し、
前記初期放電段階は、前記リチウムイオン二次電池を第1放電レートで放電する第1初期放電段階と、前記第1初期放電段階後に前記リチウムイオン二次電池の放電を休止する初期放電休止段階と、前記初期放電休止段階後に前記リチウムイオン二次電池を前記第1放電レートより低い第2放電レートで放電する第2初期放電段階と、を有し、
前記追加放電段階は、前記リチウムイオン二次電池を第3放電レートで放電する第1追加放電段階と、前記第1追加放電段階後に前記リチウムイオン二次電池の放電を休止する追加放電休止段階と、前記追加放電休止段階後に前記リチウムイオン二次電池を前記第3放電レートより低い第4放電レートで放電する第2追加放電段階と、を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池の検査方法。
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