JP2014192015A - Method for inspecting lithium ion secondary battery and method for manufacturing lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,リチウムイオン二次電池の検査方法および製造方法に関する。さらに詳細には,エージング処理時に良品と不良品との選別を行うリチウムイオン二次電池の検査方法および製造方法に関する。 The present invention relates to an inspection method and a manufacturing method for a lithium ion secondary battery. More specifically, the present invention relates to an inspection method and a manufacturing method of a lithium ion secondary battery that performs selection between a non-defective product and a defective product during an aging process.
リチウムイオン二次電池の製造工程では,組付けの完了したリチウムイオン二次電池を良好な電池性能が安定して発揮される状態にするため,エージング処理などが行われる。エージング処理は,リチウムイオン二次電池を,所定の温度環境下で放置することにより行われる。 In the manufacturing process of the lithium ion secondary battery, an aging process or the like is performed in order to bring the assembled lithium ion secondary battery into a state in which good battery performance is stably exhibited. The aging process is performed by leaving the lithium ion secondary battery in a predetermined temperature environment.
また,エージング処理において,リチウムイオン二次電池の電池電圧は,自己放電によって低下する。その電池電圧の低下量は,良品と不良品とでは異なる値となる。このため,従来より,リチウムイオン二次電池が良品か否かの判定を,エージング処理における電池電圧の低下量に基づいて行う方法が知られている。 In the aging process, the battery voltage of the lithium ion secondary battery is reduced by self-discharge. The amount of decrease in the battery voltage is different between a non-defective product and a defective product. For this reason, conventionally, there is known a method for determining whether or not a lithium ion secondary battery is a non-defective product based on the amount of decrease in battery voltage in the aging process.
例えば,特許文献1には,第1エージングと第2エージングとを行い,第2エージングの前後の電池電圧を測定し,第2エージングにおける電池電圧の低下量より,電池の良否判定を行う電池の検査方法が開示されている。そして,特許文献1の電池の検査方法では,第2エージングにおける電池電圧の低下量が所定の閾値より低い電池を,不良品として判定している。
For example,
ところで,同じ良品あるいは不良品のリチウムイオン二次電池であっても,第1エージングの条件により,その後の第2エージングにおける電池電圧の低下量が異なる値となることがある。よって,このことを考慮しない従来の検査方法によっては,良品と不良品とを誤判定してしまうおそれがあった。 By the way, even in the case of the same good or defective lithium ion secondary battery, the amount of decrease in battery voltage in the subsequent second aging may be different depending on the conditions of the first aging. Therefore, depending on the conventional inspection method that does not take this into account, there is a risk that a non-defective product and a defective product are erroneously determined.
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは,不良品のリチウムイオン二次電池を,エージング処理において正確に選別することのできるリチウムイオン二次電池の検査方法およびリチウムイオン二次電池の製造方法を提供することである。 The present invention has been made for the purpose of solving the problems of the prior art described above. That is, the problem is to provide a method for inspecting a lithium ion secondary battery and a method for manufacturing a lithium ion secondary battery that can accurately select defective lithium ion secondary batteries in the aging process. is there.
この課題の解決を目的としてなされた本発明のリチウムイオン二次電池の検査方法は,リチウムイオン二次電池を予め定めた条件下で放置することによるエージング処理について,第1のエージングを行い,第1のエージングの後に電池電圧の測定を行い,その測定値を第1の電池電圧とし,第1の電池電圧の測定後に第2のエージングを行い,第2のエージングの後に電池電圧の測定を行い,その測定値を第2の電池電圧とし,第1の電池電圧と第2の電池電圧との電圧差が,予め定めた電圧差閾値以上であるリチウムイオン二次電池を不良品であると判定するリチウムイオン二次電池の検査方法であって,第1のエージングの前の電池電圧を基準電圧とし,電圧差閾値として,基準電圧と第1の電池電圧との電圧差が高いほど,低い値を用い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である。 The inspection method for a lithium ion secondary battery of the present invention, which has been made for the purpose of solving this problem, performs the first aging on the aging treatment by leaving the lithium ion secondary battery under a predetermined condition, The battery voltage is measured after aging 1 and the measured value is set as the first battery voltage, the second aging is performed after the first battery voltage is measured, and the battery voltage is measured after the second aging. The measured value is the second battery voltage, and a lithium ion secondary battery in which the voltage difference between the first battery voltage and the second battery voltage is equal to or greater than a predetermined voltage difference threshold is determined to be a defective product. In this method, the battery voltage before the first aging is used as a reference voltage, and the voltage difference threshold value is lower as the voltage difference between the reference voltage and the first battery voltage is higher. The It is a test method of a lithium ion secondary battery, characterized in that there.
本発明のリチウムイオン二次電池の検査方法では,第1の電池電圧と第2の電池電圧との電圧差が電圧差閾値以上のリチウムイオン二次電池を不良品として判定する。ここで,第1の電池電圧と第2の電池電圧との電圧差は,第1のエージングにおいて休止があったリチウムイオン二次電池では,第1のエージングにおいて休止がなかったリチウムイオン二次電池よりも,低い値となる。また,第1のエージングにおける休止時間が長いほど,また,休止回数が多いほど,第1の電池電圧と第2の電池電圧との電圧差は低くなりがちである。このため,不良品のリチウムイオン二次電池であっても,第1のエージングにおける休止条件によっては,良品のリチウムイオン二次電池よりも,第1の電池電圧と第2の電池電圧との電圧差が低くなることがある。 In the method for inspecting a lithium ion secondary battery of the present invention, a lithium ion secondary battery in which the voltage difference between the first battery voltage and the second battery voltage is equal to or greater than the voltage difference threshold is determined as a defective product. Here, the voltage difference between the first battery voltage and the second battery voltage is the same as the lithium ion secondary battery in which there is no pause in the first aging. It becomes a lower value than. Also, the longer the pause time in the first aging and the greater the number of pauses, the lower the voltage difference between the first battery voltage and the second battery voltage. For this reason, even if it is a defective lithium ion secondary battery, depending on the resting conditions in the first aging, the voltage between the first battery voltage and the second battery voltage is higher than that of a good lithium ion secondary battery. The difference may be low.
しかし,第1のエージングにおいて休止があった場合には,第1のエージングにおいて休止がなかった場合よりも,基準電圧と第1の電池電圧との電圧差が高い値となる。さらに,第1のエージングにおける休止時間が長いほど,また,休止回数が多いほど,基準電圧と第1の電池電圧との電圧差は高くなりがちである。第1のエージングにおいてリチウムイオン二次電池に与えられる熱量が多いほど自己放電量が多くなり,これにより,第1の電池電圧の値が低くなるからである。よって,電圧差閾値として,基準電圧と第1の電池電圧との電圧差が高いほど低い値を用いることにより,第1の電池電圧と第2の電池電圧との電圧差に基づいて正確に,不良品のリチウムイオン二次電池を選別することができる。 However, when there is a pause in the first aging, the voltage difference between the reference voltage and the first battery voltage is higher than when there is no pause in the first aging. Furthermore, the longer the pause time in the first aging and the greater the number of pauses, the higher the voltage difference between the reference voltage and the first battery voltage. This is because the amount of self-discharge increases as the amount of heat given to the lithium ion secondary battery in the first aging increases, and thereby the value of the first battery voltage decreases. Therefore, by using a lower value as the voltage difference between the reference voltage and the first battery voltage is higher as the voltage difference threshold, based on the voltage difference between the first battery voltage and the second battery voltage, A defective lithium ion secondary battery can be selected.
また本発明は,正負の電極板を,これらの間にはセパレータを挟み込みつつ捲回または平積みにより積層してなる電極体と,電解液とを,電池容器に封入することによるリチウムイオン二次電池の製造方法において,電極体と電解液とを電池容器に封入した後に,上記に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法を行い,不良品であると判定したリチウムイオン二次電池を排除することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法にもおよぶ。 The present invention also provides a lithium ion secondary battery comprising: a positive and negative electrode plate, an electrode body formed by winding or flat stacking with a separator interposed therebetween, and an electrolyte solution enclosed in a battery container. In the battery manufacturing method, after the electrode body and the electrolyte solution are sealed in the battery container, the lithium ion secondary battery inspection method described above is performed to eliminate the lithium ion secondary battery determined to be defective. The present invention also extends to a method for manufacturing a lithium ion secondary battery.
本発明によれば,不良品のリチウムイオン二次電池を,エージング処理において正確に選別することのできるリチウムイオン二次電池の検査方法およびリチウムイオン二次電池の製造方法が提供されている。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inspection method of a lithium ion secondary battery and the manufacturing method of a lithium ion secondary battery which can select correctly a defective lithium ion secondary battery in an aging process are provided.
以下,本発明を具体化した最良の形態について,図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best mode for embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず,本形態のリチウムイオン二次電池の製造方法により製造される二次電池10(図1参照)について説明する。図1は,本形態に係る二次電池10の断面図である。二次電池10は,図1に断面で示すように,電極体20および電解液30を電池ケース40の内部に収容してなるリチウムイオン二次電池である。電解液30は,有機溶剤にリチウム塩を溶解させたものである。電池ケース40は,電池ケース本体41と封口板42とを備えている。また,封口板42は,絶縁部材43を備えている。
First, the secondary battery 10 (refer FIG. 1) manufactured by the manufacturing method of the lithium ion secondary battery of this form is demonstrated. FIG. 1 is a cross-sectional view of a
図2は,二次電池10として組付けられる前の電極体20の斜視図である。電極体20は,正極板70,負極板80,セパレータ90を扁平形状に捲回した扁平型の電極体である(図2〜図5参照)。
FIG. 2 is a perspective view of the
正極板70は,図3に示すように,長手方向DAに長い帯状のものである。正極板70は,アルミニウム箔からなる正極集電箔75と,この正極集電箔75の一部に形成された正極合材層76とを有している。正極合材層76には,リチウムイオンを吸蔵および放出することのできる正極活物質が含まれている。また,正極集電箔75のうち,正極合材層76が形成されていない部位を,正極合材層非形成部71という。他方,正極合材層76が形成されている部位を,正極合材層形成部72という。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように,正極合材層非形成部71は,正極板70の幅方向DB(図3の左右方向)の左端部に位置している。正極合材層形成部72は,正極板70の幅方向DBの右端部に位置している。正極合材層非形成部71および正極合材層形成部72はいずれも,正極板70の一方長辺に沿って,正極板70の長手方向DA(図3の上下方向)に帯状に延びている。
As shown in FIG. 3, the positive electrode mixture layer non-forming
負極板80は,図4に示すように,長手方向DAに長い帯状のものである。負極板80は,銅箔からなる負極集電箔85と,この負極集電箔85の一部に形成された負極合材層86とを有している。負極合材層86には,リチウムイオンを吸蔵および放出することのできる負極活物質が含まれている。また,負極集電箔85のうち,負極合材層86が形成されていない部位を,負極合材層非形成部81という。他方,負極合材層86が形成されている部位を,負極合材層形成部82という。なお,上記の正極合材層76や負極合材層86には適宜,電極合材層内の導電性を高めるための導電助材や,電極活物質などを集電箔上に固定するための結着剤などが含まれていることが好ましい。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように,負極合材層非形成部81は,負極板80の幅方向DB(図4の左右方向)の左端部に位置している。負極合材層形成部82は,負極板80の幅方向DBの右端部に位置している。負極合材層非形成部81および負極合材層形成部82はいずれも,負極板80の一方長辺に沿って,負極板80の長手方向DA(図4の上下方向)に帯状に延びている。
As shown in FIG. 4, the negative electrode mixture layer
図2に示す電極体20は,正極板70,負極板80,およびセパレータ90を,図5に示すように重ね合わせつつ捲回したものである。図5に示す重ね合わせにおいては,正極板70と負極板80と2枚のセパレータ90が重ね合わせられている。
The
なお,セパレータ90は,リチウムイオンを透過させることができる多孔質部材である。セパレータ90としては,ポリプロピレン(PP),ポリエチレン(PE)などからなる多孔質フィルムを単体で,または,これらをその厚さ方向に複数積層させた複合材料を用いることができる。またセパレータ90の幅は,正極合材層形成部72や負極合材層形成部82の幅とほぼ同じである。
The
図5に示すように,正極板70の正極合材層非形成部71と,負極板80の負極合材層非形成部81とはそれぞれ,図5の左右方向において逆向きに突出するように配置されている。よって,捲回した状態を示す図2において,左端部に位置する正極合材層非形成部71は,複数枚の正極集電箔75が重ね合わせられたものである。また,右端部に位置する負極合材層非形成部81は,複数枚の負極集電箔85が重ね合わせられたものである。
As shown in FIG. 5, the positive electrode mixture layer
図2の電極体20の左右方向の中央に位置する蓄電部21は,図5に示すように正極合材層形成部72と,負極合材層形成部82と,セパレータ90とが重ね合わせられつつ捲回されてなる部分である。このため,蓄電部21は,充放電に寄与する部分である。
The
また図1に示す二次電池10において,電極体20の正極合材層非形成部71には,正極端子50が接続されている。電極体20の負極合材層非形成部81には,負極端子60が接続されている。正極端子50および負極端子60は,それぞれ電極体20に接続されていない側の端51,61を,封口板42に設けられた絶縁部材43を介し,電池ケース40の外部に突出させている。そして,二次電池10は,正極端子50および負極端子60を介し,電極体20の蓄電部21において,充電および放電を行うものである。
In the
このような二次電池10の製造工程では,二次電池10を構成する組付け工程後,二次電池10の充放電反応を活性化させ,良好な電池性能を安定して発揮できる状態とするため,コンディショニングやエージング処理などが行われる。
In such a manufacturing process of the
二次電池10の組付け工程では,まず,正極集電箔75の正極合材層形成部72となる部分に正極活物質などを含むペーストを塗工し,これを乾燥させて正極合材層76を形成することにより正極板70を製造する。負極板80についても,正極板70と同様の方法により製造することができる。次に,製造した正極板70と負極板80とをセパレータ90とともに捲回することにより電極体20を製造する。続いて,製造した電極体20に正極端子50および負極端子60を接続した後,電解液30とともに電池ケース40に封入する。以上により,二次電池10が構成される。
In the assembly process of the
また,コンディショニングは,組付け後の二次電池10を,比較的低い電流値で充放電させるものである。エージング処理は,二次電池10を所定の温度環境で放置することにより行われる。本形態では,二次電池10のエージング処理において,第1エージングと,第1エージングの後の第2エージングとを行う。さらに,エージング処理では,良品の二次電池10と不良品の二次電池10とを選別するための検査を行う。不良品の二次電池10を確実に,製造工程の段階で排除するためである。
Conditioning is to charge and discharge the assembled
エージング処理における二次電池10の検査は,具体的には,第2エージングにおける二次電池10の自己放電による電池電圧の低下量に基づいた良否判定により行う。第2エージングにおける二次電池10の電池電圧の低下量は,第1エージングの後,第2エージングの前の二次電池10の電圧V1と,第2エージングの後の二次電池10の電圧V2とを測定し,電圧V1から電圧V2を減ずることにより,電圧差ΔV2として算出することができる。
Specifically, the inspection of the
内部短絡などが発生している不良品の二次電池10では,良品の二次電池10と比較して,第2エージングにおける自己放電量が多くなる。第2エージングにおける自己放電量が多いほど,その間の電圧差ΔV2は大きな値となる。つまり,第2エージングにおける電圧差ΔV2は,不良品の二次電池10では,良品の二次電池10と比較して大きな値となる。よって,良否判定では,算出した電圧差ΔV2が,電圧差ΔV2についての閾値以上の二次電池10を,不良品と判定することができる。電圧差ΔV2についての閾値は,良品の二次電池10と不良品の二次電池10とを用いた実験により,予め算出しておくことができる。
In the defective
ここにおいて,第2エージングにおける電圧差ΔV2の値は,同じ二次電池10でも第1エージングの条件よって異なる値となる。具体的には,電圧差ΔV2の値は,第1エージング中にこれが休止されていた場合には,第1エージングに休止がなかった通常時と異なる値となる。なお,第1エージングが休止される場合には,例えば,第1エージングを長期休暇の前に開始し,長期休暇の後に終了するような長期休暇を挟んで実施する場合や,第1エージング中に停電が発生した場合などが挙げられる。
Here, the value of the voltage difference ΔV2 in the second aging becomes a different value depending on the condition of the first aging even in the same
図6に,第1エージングにおいて休止があったときの二次電池10の温度の推移を示す。図6では,横軸に時間を,縦軸に二次電池10の温度を示している。図6の横軸には,第1エージングの開始時刻をt0,終了時刻をt3として示している。縦軸には,第1エージングの温度をT1として示している。
FIG. 6 shows the transition of the temperature of the
また図6には,第1エージングが休止されたときの時刻を,t1で示している。さらに,第1エージングが休止された後,これが再開されて二次電池10の温度が再びT1となったときの時刻をt2で示している。つまり,時刻t0から時刻t3までの時間から,時刻t1から時刻t2までの休止時間を差し引いた時間が,休止のない通常の第1エージングの時間である。そして,時刻t1から時刻t2までの休止時間の間に二次電池10に与えられる熱量は,通常の第1エージングと比較して余分な熱量である。
In FIG. 6, the time when the first aging is suspended is indicated by t1. Furthermore, after the first aging is suspended, the time when the secondary aging 10 is resumed and the temperature of the
ここで,一般的に,与えられる熱量が多いほど,その二次電池10の自己放電量は多くなる。つまり,時刻t1から時刻t2までの休止時間の間にも,二次電池10の自己放電量は0ではなく,自己放電が継続している。
Here, in general, the greater the amount of heat applied, the greater the amount of self-discharge of the
このため,第1エージングにおいて休止があったときの二次電池10の自己放電量は,休止のない通常時よりも多くなる。さらに,その休止時間が長いほど,休止回数が多いほど,第1エージングにおける二次電池10の自己放電量は多くなる傾向にある。また,第1エージングの後,第2エージングの前に測定される電圧V1の値は,第1エージングにおける自己放電量が多いほど低い値となる。すなわち,第1エージングにおいて二次電池10に与えられる熱量が多いほど,第1エージングにおける電池電圧の低下量である電圧差ΔV1の値は高くなる。電圧差ΔV1は,第1エージングの前の二次電池10の電圧V0から電圧V1を減ずることにより算出することができる。
For this reason, the amount of self-discharge of the
そして,電圧差ΔV1の値が高いほど,電圧差ΔV2は低い値となる。電圧差ΔV1の値が高い場合はすなわち電圧V1の値が低い場合であり,電圧差ΔV2は,電圧V1と第2エージングの後に測定される電圧V2との差だからである。このため,第1エージングにおいて休止があったときの二次電池10の電圧差ΔV2の値は,休止がなかったときの二次電池の電圧差ΔV2の値よりも低い値となる。さらには,第1エージングにおける休止時間が長いほど,また,休止回数が多いほど,電圧差ΔV2の値は低くなる傾向にある。
As the voltage difference ΔV1 is higher, the voltage difference ΔV2 is lower. When the value of the voltage difference ΔV1 is high, that is, when the value of the voltage V1 is low, the voltage difference ΔV2 is the difference between the voltage V1 and the voltage V2 measured after the second aging. For this reason, the value of the voltage difference ΔV2 of the
よって,本形態では,エージング処理における二次電池10の良否判定において,電圧差ΔV2についての閾値は,電圧差ΔV1が高い値であるほど,低い値となるように定められている。
Therefore, in this embodiment, in the pass / fail determination of the
図7に示すのは,いずれも不良品である二次電池10の電圧差ΔV2について,第1エージング中における停電回数ごとに表した図である。そして,図7に示すように,停電回数が多いほど,電圧差ΔV2は低い値となっている。図6において前述したように,第1エージングにおける休止回数が多いほど,第2エージングにおける電圧差ΔV2は低い値となるからである。
FIG. 7 is a diagram showing the voltage difference ΔV <b> 2 of the
また図7には,電圧差ΔV2についての閾値を実線により示している。図6において前述したように,本形態では,電圧差ΔV2についての閾値は,電圧差ΔV1の値が高い値であるほど,低い値となるように定められている。また,電圧差ΔV1の値は,第1エージングにおいて二次電池10に与えられる熱量が多いほど高い値となる。第1エージングにおいて二次電池10に与えられる熱量は,第1エージングにおける休止回数が多いほど自己放電量が多くなることにより多くなる。よって,図7に示すように,電圧差ΔV2についての閾値は,停電回数が多いほど,低い値となるように定められている。
In FIG. 7, the threshold for the voltage difference ΔV2 is indicated by a solid line. As described above with reference to FIG. 6, in this embodiment, the threshold value for the voltage difference ΔV2 is determined to be lower as the value of the voltage difference ΔV1 is higher. Further, the value of the voltage difference ΔV1 becomes higher as the amount of heat given to the
そして,図7に示す不良品の二次電池10の電圧差ΔV2はいずれも,閾値以上の値である。よって,本形態では,二次電池10の良否判定を,第1エージングに休止があった場合においても,電圧差ΔV2に基づいて正確に行うことができる。
The voltage difference ΔV2 of the defective
次に,図8に示すフローチャートにより,本形態のエージング処理における二次電池10の良否判定の手順について説明する。エージング処理においては,まず,二次電池10の残電池容量を満充電状態の電池容量に対する比で表したSOCを,所定のSOCに調整するため,二次電池10の充電を行う(S101)。充電後の二次電池10のSOCは,例えば,90%などに設定することができる。また,充電後の二次電池10の電圧V0の測定を行う(S102)。
Next, the procedure for determining the quality of the
次に,二次電池10に対して第1エージングを行い(S103),第1エージング後の電圧V1の測定を行う(S104)。さらに,第2エージングを行い(S105),第2エージング後の電圧V2の測定を行う(S106)。なお,第1エージングおよび第2エージングの温度や時間などの条件は,これらについて従来より行われている条件により行うことができる。 Next, the first aging is performed on the secondary battery 10 (S103), and the voltage V1 after the first aging is measured (S104). Further, the second aging is performed (S105), and the voltage V2 after the second aging is measured (S106). In addition, conditions, such as temperature and time of 1st aging and 2nd aging, can be performed by the conditions currently performed about these.
続いて,ステップS102で測定した電圧V0からステップS104で測定した電圧V1を減ずることにより,第1エージングにおける二次電池10の電圧の低下量である電圧差ΔV1を算出する(S107)。また,算出した電圧差ΔV1より,電圧差ΔV2についての閾値を設定する(S108)。ステップS108において設定される閾値は,電圧差ΔV1が高いほど,低い値となるようにされている。
Subsequently, by subtracting the voltage V1 measured in step S104 from the voltage V0 measured in step S102, a voltage difference ΔV1 that is a voltage decrease amount of the
なお,電圧差ΔV2についての閾値は,電圧差ΔV1ごとに,予め実験などを行うことにより定めておくことができる。これにより,ステップS107で算出した電圧差ΔV1に基づいて閾値を設定することができる。また,電圧差ΔV2についての閾値は,第1エージングにおいて休止がなかった通常時の電圧差ΔV1における閾値を基準閾値として定めておき,その通常時の電圧差ΔV1とステップS107で算出した電圧差ΔV1との差に応じて,基準閾値に補正係数を乗じて算出することとしてもよい。その補正係数についても,予め行った実験などに基づいて定めておけばよい。 Note that the threshold for the voltage difference ΔV2 can be determined in advance by performing an experiment for each voltage difference ΔV1. Thereby, the threshold value can be set based on the voltage difference ΔV1 calculated in step S107. The threshold value for the voltage difference ΔV2 is determined as a reference threshold value at the normal voltage difference ΔV1 when there is no pause in the first aging, and the normal voltage difference ΔV1 and the voltage difference ΔV1 calculated in step S107. It is also possible to calculate by multiplying the reference threshold by a correction coefficient according to the difference. The correction coefficient may be determined based on experiments conducted in advance.
次に,ステップS104で測定した電圧V1からステップS106で測定した電圧V2を減ずることにより,第2エージングにおける二次電池10の電圧の低下量である電圧差ΔV2を算出する(S109)。そして,算出した電圧差ΔV2がステップS108で設定した電圧差ΔV2についての閾値未満である場合には(S110:YES),その二次電池10を良品と判定する(S111)。一方,算出した電圧差ΔV2がステップS108で設定した閾値以上である場合には(S110:NO),その二次電池10を不良品と判定する(S112)。そして,不良品と判定された二次電池10は通常の製造工程より排除され,不良のまま出荷されることはない。
Next, by subtracting the voltage V2 measured in step S106 from the voltage V1 measured in step S104, a voltage difference ΔV2 that is a voltage decrease amount of the
なお,第1エージングの前の二次電池10の電圧V0は,測定によらず,ステップS101の充電条件により定めることとしてもよい。すなわち,例えば,ステップS101において充電後の二次電池10の電池電圧を4Vとするような条件で充電した場合には,電圧V0の値を4Vに定めることとしてもよい。そして,この場合には,電圧差ΔV2についての閾値は,電圧差ΔV1を算出することなく,電圧V1によって設定することとしてもよい。電圧差ΔV1の値は,電圧V1の値によって定まるからである。電圧V1によって設定される閾値は,電圧V1の値が低いほど,低い値となるようにすればよい。つまり,閾値を電圧V1によって設定する場合においても,閾値は,電圧差ΔV1の値が高いほど,低い値に設定されることに変わりはない。
Note that the voltage V0 of the
また,本発明者らは,以下の実験を行うことにより,本発明の効果の確認を行った。すなわち,まず,正極合材層76および負極合材層86にそれぞれ以下に示す材料を用い,いずれも二次電池10と同じ構成の二次電池A〜Gを作製した。
正極合材層76
正極活物質:三元系(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)
導電助材 :アセチレンブラック(AB)
結着剤 :ポリフッ化ビニリデン(PVDF)
負極合材層86
負極活物質:黒鉛
結着剤 :スチレンブタジエンゴム(SBR)
増粘剤 :カルボキシメチルセルロース(CMC)
Moreover, the present inventors confirmed the effect of this invention by performing the following experiment. That is, first, the following materials were used for the positive
Positive
Positive electrode active material: ternary system (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 )
Conductive aid: Acetylene black (AB)
Binder: Polyvinylidene fluoride (PVDF)
Negative electrode
Negative electrode active material: Graphite Binder: Styrene butadiene rubber (SBR)
Thickener: Carboxymethylcellulose (CMC)
また,二次電池A〜Gはいずれも,同様の内部短絡箇所を有する不良品の二次電池とした。さらに,いずれも不良品の二次電池A〜Gについてそれぞれ,SOCを調整する充電後の電圧V0の測定を行った後,第1エージングを以下の表1に示す条件で休止させつつ行った。 In addition, the secondary batteries A to G were all defective secondary batteries having the same internal short-circuit locations. Further, in each of the defective secondary batteries A to G, after the voltage V0 after charging for adjusting the SOC was measured, the first aging was performed under the conditions shown in Table 1 below.
表1に示すように,二次電池Gについては,休止のない通常の第1エージングを行った。また,二次電池A,B,Cについてはそれぞれ,図6において前述した時刻t1から時刻t2までの休止時間が,表1に示す休止期間となるように第1エージングを行った。 As shown in Table 1, the secondary battery G was subjected to normal first aging without a pause. For the secondary batteries A, B, and C, the first aging was performed so that the pause time from the time t1 to the time t2 described above with reference to FIG.
また,二次電池D,E,Fについての停電の1回の条件は,停電時間を96時間,室温を25℃,停電状態から二次電池の温度が再び第1エージングの温度になるまでの立ち上げ時間を10時間とした。つまり,二次電池D,E,Fについては,停電1回につき,図6において前述した時刻t1から時刻t2までの休止時間を,106時間としたものである。 In addition, a single power failure condition for the secondary batteries D, E, and F is that the power failure time is 96 hours, the room temperature is 25 ° C., and the temperature of the secondary battery is changed from the power failure state to the first aging temperature again. The startup time was 10 hours. That is, for the secondary batteries D, E, and F, the suspension time from time t1 to time t2 described above with reference to FIG.
続いて,二次電池A〜Gについて,第1エージング後の電圧V1を測定した。さらに,二次電池A〜Gについていずれも同条件の第2エージングを行った後,電圧V2を測定した。 Subsequently, for the secondary batteries A to G, the voltage V1 after the first aging was measured. Further, the secondary batteries A to G were subjected to the second aging under the same conditions, and then the voltage V2 was measured.
図9に,二次電池A〜Gについてそれぞれ算出した電圧差ΔV1と電圧差ΔV2との関係を示す。図9より,第1エージングにおいて与えられた熱量の多かった二次電池ほど,横軸に示す電圧差ΔV1の値が高い傾向にあることがわかる。また,第1エージングにおいて与えられた熱量の多かった二次電池ほど,縦軸に示す電圧差ΔV2の値が低い傾向にあることがわかる。第1エージングにおいて与えられた熱量の多かった二次電池ほど,第1エージングにおける自己放電量が多く,電圧V1の値が低い傾向にあるからである。さらには,電圧差ΔV2の値は,電圧差ΔV1の値が高いものほど,低くなる傾向にあることがわかる。 FIG. 9 shows the relationship between the voltage difference ΔV1 and the voltage difference ΔV2 calculated for the secondary batteries A to G, respectively. From FIG. 9, it is understood that the value of the voltage difference ΔV1 shown on the horizontal axis tends to be higher in the secondary battery having a larger amount of heat given in the first aging. Further, it can be seen that the secondary battery having a larger amount of heat given in the first aging tends to have a lower voltage difference ΔV2 shown on the vertical axis. This is because a secondary battery having a larger amount of heat given in the first aging has a larger amount of self-discharge in the first aging and a lower value of the voltage V1. Furthermore, it can be seen that the value of the voltage difference ΔV2 tends to be lower as the voltage difference ΔV1 is higher.
そして,図9には,エージング処理における二次電池の良否判定において,従来より用いられている電圧差ΔVについての閾値の例を,一点鎖線により示している。また,本形態の電圧差ΔV2についての閾値を,実線により示している。 In FIG. 9, an example of a threshold value for the voltage difference ΔV that has been conventionally used in the determination of the quality of the secondary battery in the aging process is shown by a one-dot chain line. In addition, the threshold for the voltage difference ΔV2 of the present embodiment is indicated by a solid line.
従来例の電圧差ΔVについての閾値は,第1エージングにおける休止を考慮せず,休止のない通常の第1エージングがなされた二次電池Gについて定められたものである。このため,図9に一点鎖線で示す従来例の電圧差ΔV2についての閾値は,電圧差ΔV1に関係なく一定の値である。 The threshold value for the voltage difference ΔV in the conventional example is determined for the secondary battery G that has been subjected to the normal first aging without the pause in the first aging. For this reason, the threshold value for the voltage difference ΔV2 in the conventional example shown by the alternate long and short dash line in FIG. 9 is a constant value regardless of the voltage difference ΔV1.
そして,二次電池A,D,Gの電圧差ΔV2については,従来例の電圧差ΔV2についての閾値よりも高い値を示している。このため,従来例の電圧差ΔV2についての閾値を用いた二次電池の良否判定において,二次電池A,D,Gについては,不良品として選別することができることがわかる。 The voltage difference ΔV2 between the secondary batteries A, D, and G is higher than the threshold value for the voltage difference ΔV2 in the conventional example. Therefore, it can be seen that the secondary batteries A, D, and G can be selected as defective products in the determination of the quality of the secondary battery using the threshold for the voltage difference ΔV2 in the conventional example.
しかし,二次電池B,C,E,Fの電圧差ΔV2については,通常の二次電池Gの電圧差ΔV2よりも低過ぎるため,従来例の電圧差ΔV2についての閾値よりも低い値を示している。よって,これら二次電池B,C,E,Fについては,従来例の電圧差ΔV2についての閾値を用いた二次電池の良否判定において,不良品であるにも関わらず,良品であると誤判定されることとなる。 However, since the voltage difference ΔV2 between the secondary batteries B, C, E, and F is too lower than the voltage difference ΔV2 of the normal secondary battery G, it shows a value lower than the threshold value for the voltage difference ΔV2 of the conventional example. ing. Therefore, these secondary batteries B, C, E, and F are mistakenly determined to be non-defective products even though they are defective in the determination of the quality of the secondary battery using the threshold value for the voltage difference ΔV2 in the conventional example. It will be judged.
一方,図9に示すように,二次電池A〜Gの電圧差ΔV2はすべて,実線で示す本形態の電圧差ΔV2についての閾値よりも高い値である。よって,本形態の電圧差ΔV2についての閾値を用いた良否判定においては,二次電池A〜Gのすべてについて,正確に,不良品として選別することができることがわかる。本形態の電圧差ΔV2についての閾値は,電圧差ΔV1が高い二次電池ほど,低い値となるように設定されるからである。 On the other hand, as shown in FIG. 9, all the voltage differences ΔV2 of the secondary batteries A to G are higher than the threshold value for the voltage difference ΔV2 of the present embodiment indicated by the solid line. Therefore, in the pass / fail judgment using the threshold for the voltage difference ΔV2 of this embodiment, it can be seen that all the secondary batteries A to G can be accurately selected as defective products. This is because the threshold value for the voltage difference ΔV2 in this embodiment is set to be a lower value as the secondary battery has a higher voltage difference ΔV1.
以上詳細に説明したように,本形態に係るエージング処理における良否判定では,第2エージングにおける電池電圧の低下量である電圧V1と電圧V2との電圧差ΔV2が,電圧差ΔV2についての閾値以上の二次電池10を不良品として判定する。電圧差ΔV2についての閾値は,第1エージングにおける電池電圧の低下量である電圧V0と電圧V1との電圧差ΔV1が高いほど,低い値に設定される。これにより,不良品のリチウムイオン二次電池を,エージング処理において正確に選別することのできるリチウムイオン二次電池の検査方法およびリチウムイオン二次電池の製造方法が実現されている。
As described above in detail, in the quality determination in the aging process according to the present embodiment, the voltage difference ΔV2 between the voltage V1 and the voltage V2 that is the amount of decrease in the battery voltage in the second aging is greater than or equal to the threshold for the voltage difference ΔV2. The
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲で種々の改良,変形が可能である。すなわち,上記の実施形態において説明したリチウムイオン二次電池の構成は単なる一例であり,例えば,円筒型の電池ケースを有するリチウムイオン二次電池や,正極板,負極板,セパレータを平積みにより積層してなる電極体を有するリチウムイオン二次電池について本発明を適用することもできる。また,リチウムイオン二次電池の製造工程では,エージング処理における良否判定に加え,その他の検査を行ってもよい。その場合には,エージング処理における良否判定において良品と判定されたリチウムイオン二次電池群より,出荷する最終良品のリチウムイオン二次電池を選別すればよい。 Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Accordingly, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. That is, the configuration of the lithium ion secondary battery described in the above embodiment is merely an example. For example, a lithium ion secondary battery having a cylindrical battery case, a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are stacked in a stacked manner. The present invention can also be applied to a lithium ion secondary battery having an electrode body. Further, in the manufacturing process of the lithium ion secondary battery, in addition to the pass / fail judgment in the aging process, other inspections may be performed. In that case, a final good quality lithium ion secondary battery to be shipped may be selected from a group of lithium ion secondary batteries determined as good in the quality determination in the aging process.
10 二次電池
20 電極体
30 電解液
40 電池ケース
50 正極端子
60 負極端子
70 正極板
80 負極板
90 セパレータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第1のエージングを行い,
前記第1のエージングの後に電池電圧の測定を行い,その測定値を第1の電池電圧とし,
前記第1の電池電圧の測定後に第2のエージングを行い,
前記第2のエージングの後に電池電圧の測定を行い,その測定値を第2の電池電圧とし,
前記第1の電池電圧と前記第2の電池電圧との電圧差が,予め定めた電圧差閾値以上であるリチウムイオン二次電池を不良品であると判定するリチウムイオン二次電池の検査方法において,
前記第1のエージングの前の電池電圧を基準電圧とし,
前記電圧差閾値として,前記基準電圧と前記第1の電池電圧との電圧差が高いほど,低い値を用い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。 About aging treatment by leaving a lithium ion secondary battery under predetermined conditions,
Perform the first aging,
The battery voltage is measured after the first aging, and the measured value is defined as the first battery voltage.
Performing a second aging after measuring the first battery voltage;
The battery voltage is measured after the second aging, and the measured value is set as the second battery voltage.
In a method for inspecting a lithium ion secondary battery in which a lithium ion secondary battery in which a voltage difference between the first battery voltage and the second battery voltage is equal to or greater than a predetermined voltage difference threshold is determined to be defective. ,
The battery voltage before the first aging is a reference voltage,
The inspection method for a lithium ion secondary battery, wherein a lower value is used as the voltage difference threshold value as the voltage difference between the reference voltage and the first battery voltage is higher.
前記電極体と前記電解液とを前記電池容器に封入した後に,
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法を行い,
不良品であると判定したリチウムイオン二次電池を排除することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。 In a method of manufacturing a lithium ion secondary battery, an electrode body formed by laminating positive and negative electrode plates by winding or flat stacking with a separator sandwiched therebetween and an electrolyte solution are enclosed in a battery container. ,
After enclosing the electrode body and the electrolyte in the battery container,
An inspection method for a lithium ion secondary battery according to claim 1 is performed,
A method for producing a lithium ion secondary battery, characterized in that a lithium ion secondary battery determined to be defective is excluded.
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