JP2020030916A - 蓄電デバイスの検査方法および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電デバイスの良否判定を迅速にかつ高精度に行うことができる，蓄電デバイスの検査方法および製造方法を提供すること。【解決手段】検査対象である蓄電デバイスに電源を接続して構成した閉回路の回路電流ＩＢにより蓄電デバイスの良否を判定する方法を対象とする。充電済みの蓄電デバイスに外部電源を逆電圧向きに接続して閉回路を構成する回路構成工程と，閉回路に外部電源により蓄電デバイスの電圧と逆向きの電圧を印加しつつ，その状況での回路電流ＩＢを計測する電流計測工程と，電流計測工程で外部電源が出力すべき電圧を，電流計測工程で計測される電流ＩＢの値と閉回路の抵抗値とに基づき算出するフィードバック演算工程とを行う。電流計測工程では，外部電源の出力電圧を，フィードバック演算工程の算出結果に従って変更していく。フィードバック演算工程では，算出を行う時間間隔を，電流計測工程の前期段階では短くし後期段階では長くする。【選択図】図８

Description

本発明は，蓄電デバイスの良否を判定する検査方法に関する。さらに詳細には，蓄電デバイスの電圧低下量でなく放電電流量に基づき，迅速に良否判定を行うことができる，蓄電デバイスの検査方法に関するものである。本発明はまた，その蓄電デバイスの検査方法を工程の一環として含む蓄電デバイスの製造方法をも対象とする。

従来から，二次電池その他の蓄電デバイスの良否を判定する検査方法が種々提案されている。例えば特許文献１では，判定対象とする二次電池を加圧状態で放置する放置工程を行うとともに，その放置工程の前後にて電池電圧を測定することとしている。放置工程の前後での電池電圧の差がすなわち放置に伴う電圧低下量である。電圧低下量が大きい電池は，自己放電量が多いということである。そのため，電圧低下量の大小により二次電池の良否を判定できる，というものである。こうした検査方法は，製造方法中の１工程として行われることもある。

特開２０１０−１５３２７５号公報

しかしながら前記した従来の二次電池の良否判定には，次のような問題点があった。良否判定に時間が掛かることである。良否判定に時間が掛かる理由は，放置工程の放置時間を長く取らないと，有意性があるといえるほどの電圧低下量にならないからである。その原因として，電圧測定の精度自体があまりよくないことが挙げられる。電圧測定は，測定時の通電経路での電圧降下の影響をどうしても受けてしまうからである。そして，二次電池側の端子と測定計器側の端子との接触箇所が接続の都度多少異なるため，電圧降下の程度も測定時ごとにばらついてしまうためである。そこで，電圧測定に替えて電流測定を用いることで，自己放電量の測定時間を短縮し測定精度を上げることが考えられる。電流は回路内のどこでも一定であるため，電圧測定と異なり接触箇所の影響をほとんど受けないからである。しかしそれでも，単純に電圧測定を電流測定に置き替えるだけで良好な判定ができるという訳でもない。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，蓄電デバイスの良否判定を迅速にかつ高精度に行うことができる，蓄電デバイスの検査方法および製造方法を提供することにある。

本発明の一態様における蓄電デバイスの検査方法は，検査対象である蓄電デバイスに電源を接続して構成した閉回路に流れる電流により蓄電デバイスの良否を判定する検査方法であって，充電済みの蓄電デバイスに外部電源を逆電圧向きに接続して閉回路を構成する回路構成工程と，閉回路に外部電源により蓄電デバイスの電圧と逆向きの電圧を印加しつつ，その状況で閉回路に流れる電流値を計測する電流計測工程と，電流計測工程で外部電源が出力すべき電圧を，電流計測工程で計測される電流値と閉回路の抵抗値とに基づき算出するフィードバック演算工程とを行うとともに，電流計測工程では，外部電源の出力電圧を，フィードバック演算工程の算出結果に従って変更し，フィードバック演算工程では，算出を行う時間間隔を，電流計測工程の前期段階では短くし後期段階では長くする。

上記態様における蓄電デバイスの検査方法では，蓄電デバイスの電圧を計測するのではなく，蓄電デバイスを含む閉回路の電流を測定することで蓄電デバイスの良否を判定する。よって，電流測定は電圧測定より高精度であるため，その分判定精度が高い。特に本態様では，外部電源の出力電圧を掛けつつ閉回路の電流を測定するので，電流の収束状況に，蓄電デバイスの自己放電量の多寡が反映される。このため，電流の収束状況により，自己放電量が多い（不良）か少ない（良）かを高精度に判定できる。ここで本形態では，フィードバック演算により，電流値と閉回路の抵抗値とに基づき外部電源の出力電圧を変更していくことで，閉回路の電流の収束を早めるようにしている。このため早期に判定ができる。さらに，フィードバックの頻度を，電流計測工程の前期段階では高くし後期段階では低くする。これにより，フィードバックにより収束促進の効果を最大限に得つつ，電流が発散してしまうリスクを抑えている。

上記態様における蓄電デバイスの検査方法ではさらに，電流計測工程における前期段階から後期段階への移行時期を，良品の蓄電デバイスに対して，前期段階での時間間隔によりフィードバック演算工程の算出を行った場合に予想される電流値の収束時間より早い時期とすることが望ましい。これにより，電流が発散してしまうリスクが高まるより前に，フィードバックの頻度を下げることができる。

上記のいずれかの態様の蓄電デバイスの検査方法ではさらに，電流計測工程の開始前に，外部電源の初期出力電圧を，蓄電デバイスの初期電圧と一致させるように狙って設定する出力電圧設定工程を行うことが望ましい。これにより，外部電源の初期出力電圧が低すぎて閉回路の電流の収束に長時間が掛かってしまう事態を回避できる。また，外部電源の初期出力電圧が高すぎて閉回路の電流が発散してしまう事態も回避できる。

本発明の別の一態様における蓄電デバイスの製造方法は，組み立てた未充電の蓄電デバイスをあらかじめ定めた充電状態まで初充電して充電済みの蓄電デバイスとする初充電工程と，充電済みの蓄電デバイスを検査する検査工程とを行い，検査工程では，上記のいずれかの態様の蓄電デバイスの検査方法を行う。

本構成によれば，蓄電デバイスの良否判定を迅速にかつ高精度に行うことができる，蓄電デバイスの検査方法および製造方法が提供されている。

実施の形態における二次電池の検査方法を実施するために組んだ回路の構成を示す回路図である。 実施の形態における検査対象たる二次電池の例を示す外観図である。 電池電圧と短絡電流との関係を示すグラフである。 充電後における電池電圧および短絡電流の変動を示すグラフである。 実施の形態の検査における電圧及び電流の経時変化を示すグラフである。 出力電圧を一定とした場合の回路電流の推移の例を示すグラフである。 出力電圧を増加させていった場合の回路電流の推移の例を示すグラフである。 本形態におけるフィードバック間隔の制御を行った場合の電流の経時変化を示すグラフである。 本形態におけるフィードバック制御および判定制御を行うためのフローチャートである。 電池温度に変動があった場合の回路電流への変動の例を示すグラフである。 拘束力と電池の厚みとの関係を示すグラフである。 検査対象の複数の二次電池をスペーサとともに結束部材で結束して結束体をなさしめた状況を示す模式図である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態の蓄電デバイスの検査方法は，図１に示すように，検査対象とする蓄電デバイスである二次電池１に，計測装置２を接続して回路３を組んだ状態で実施される。まず，計測装置２による二次電池１の検査方法の基本原理を説明する。

［基本原理］
二次電池１は，図１中では模式的に示しているが実際には，例えば図２に示すような扁平角型の外観を有するものである。図２の二次電池１は，外装体１０に電極積層体２０を内蔵してなるものである。電極積層体２０は，正極板と負極板とをセパレータを介して積層したものである。外装体１０の内部には電極積層体２０の他に電解液も収容されている。また，二次電池１の外面上には，正負の端子５０，６０が設けられている。なお二次電池１は，図２のような扁平角型のものに限らず，円筒型等他の形状のものでも構わない。

図１についてさらに説明する。図１中では，二次電池１を模式的に示している。図１中の二次電池１は，起電要素Ｅと，内部抵抗Ｒｓと，短絡抵抗Ｒｐとにより構成されるモデルとして表されている。内部抵抗Ｒｓは，起電要素Ｅに直列に配置された形となっている。短絡抵抗Ｒｐは，電極積層体２０中に侵入していることがある微小金属異物による導電経路をモデル化したものであり，起電要素Ｅに並列に配置された形となっている。

また，計測装置２は，直流電源４と，電流計５と，電圧計６と，プローブ７，８とを有している。直流電源４に対して，電流計５は直列に配置され，電圧計６は並列に配置されている。直流電源４の出力電圧ＶＳは可変である。直流電源４は，二次電池１に後述するように出力電圧ＶＳを印加するために使用される。電流計５は，回路３に流れる電流を計測するものである。電圧計６は，プローブ７，８間の電圧を計測するものである。図１では，計測装置２のプローブ７，８を二次電池１の端子５０，６０に結合させて閉回路である回路３を構成させている。直流電源４は，自ら発電機能を内蔵して直流電圧を出力するものでもよいし，外部から電力の供給を受けてそれを適宜変換して直流電圧として出力するものでもよい。

計測装置２にはさらに，電圧制御部１１と，判定部１２とが設けられている。電圧制御部１１は，直流電源４の出力電圧を制御するものである。判定部１２は，電流計５の計測値に基づいて二次電池１の良否判定をするものである。電圧制御部１１および判定部１２の機能の詳細については後述する。また，図１中のＲｉｍについても後述する。当分の間Ｒｉｍは無視して説明する。

計測装置２による検査方法では，二次電池１の自己放電量の多寡を検査する。自己放電量が多ければ不良であり少なければ良である。そのためまず，組み立てた未充電の二次電池１を，回路３に繋ぐ前にあらかじめ定めた充電状態まで初充電する。そして充電後の二次電池１を回路３に繋ぎ，その状態で計測装置２により二次電池１の自己放電量を算出する。そしてその算出結果に基づいて二次電池１の良否を判定するのである。二次電池１を検査前に充電するのは，二次電池１の自己放電量が二次電池１の電池電圧ＶＢにより左右されるからである。すなわち図３に示すように，電池電圧ＶＢが高いほど自己放電量（短絡電流）も大きい。このため，自己放電の電流値により二次電池１の良否判定を高精度に行うためには，自己放電量の大きい状態，すなわち電池電圧ＶＢが高い状態で検査を行った方が有利なのである。

具体的には，充電後の二次電池１を回路３に繋ぐ。このとき，回路３に繋ぐ充電後の二次電池１は，充電後に通常行われる高温エージングまで終了して電池電圧が安定化した後のものとする。その理由は，充電後の二次電池１の電池電圧ＶＢが安定しないからである。すなわち図４に示すように，充電後間もない間は電池電圧ＶＢ（および短絡電流）に変動が見られ，安定するまで１時間程度掛かっている。このように電池電圧ＶＢが変動している状況下で検査を開始すると，電池電圧ＶＢの変動に起因して誤判定が起きる可能性がある。ここで，図４中に現れている短絡電流の変動は，二次電池１自身の内部的要因によるものであり，後述する図８に現れているような本形態の検査による測定の結果としての回路電流ＩＢの上昇とは別の現象である。このため，高温エージングにより電池電圧ＶＢを早期に安定させてから検査を行うのである。

なお図３，図４はいずれも，二次電池１の電池種がリチウムイオン二次電池である場合の測定例である。ただし，本形態の検査そのものは常温で行う。二次電池１を回路３に繋いだら，まずは計測装置２の出力電圧ＶＳを調節して，電流計５の読み値がゼロとなるようにする。このときの出力電圧ＶＳは，二次電池１の電池電圧ＶＢの初期値である初期電池電圧ＶＢ１と一致している。

この状態では，出力電圧ＶＳが初期電池電圧ＶＢ１に一致しているとともに，出力電圧ＶＳと二次電池１の電池電圧ＶＢとが逆向きになっている。このため両電圧が打ち消し合い，回路３の回路電流ＩＢはゼロとなる。そしてそのまま，計測装置２の出力電圧ＶＳを，初期電池電圧ＶＢ１で一定に維持したまま放置する。

その後の回路３の状況を図５に示す。図５では，横軸を時間とし，縦軸を電圧（左側）および電流（右側）としている。横軸の時間について，図５中の左端である時刻Ｔ１が，上記により初期電池電圧ＶＢ１に等しい出力電圧ＶＳの印加を開始したタイミングである。時刻Ｔ１の後，二次電池１の自己放電により，電池電圧ＶＢは初期電池電圧ＶＢ１から徐々に低下していく。そのため，出力電圧ＶＳと電池電圧ＶＢとの均衡が崩れて，回路３に回路電流ＩＢが流れることとなる。回路電流ＩＢは，ゼロから徐々に上昇して行く。回路電流ＩＢは，電流計５により直接に測定される。そして，時刻Ｔ１より後の時刻Ｔ２に至ると，電池電圧ＶＢの低下も回路電流ＩＢの上昇も飽和して，以後，電池電圧ＶＢ，回路電流ＩＢとも一定（ＶＢ２，ＩＢｓ）となる。

なお図５から明らかなように，不良品の二次電池１では良品の二次電池１と比較して，回路電流ＩＢの上昇，電池電圧ＶＢの低下とも急峻である。そのため，不良品の二次電池１の場合の収束後の回路電流ＩＢｓは，良品の二次電池１の場合の収束後の回路電流ＩＢｓより大きい。また，不良品の二次電池１の収束後の電池電圧ＶＢ２は，良品の二次電池１の収束後の電池電圧ＶＢ２より低い。

時刻Ｔ１後の回路３の状況が図５のようになる理由を説明する。まず，電池電圧ＶＢが低下する理由は前述の通り二次電池１の自己放電である。自己放電により，二次電池１の起電要素Ｅには自己放電電流ＩＤが流れていることになる。自己放電電流ＩＤは，二次電池１の自己放電量が多ければ大きく，自己放電量が少なければ小さい。前述の短絡抵抗Ｒｐの値が小さい二次電池１では，自己放電電流ＩＤが大きい傾向がある。例えば，二次電池１の内部に金属異物が混入していると，その電池は当然，不良品である。そのような電池では自己放電電流ＩＤが大きいので，上記のようにして判別可能である。

一方，時刻Ｔ１の後に電池電圧ＶＢの低下により流れる回路電流ＩＢは，二次電池１を充電する向きの電流である。つまり回路電流ＩＢは，二次電池１の自己放電を抑制する方向に作用し，二次電池１の内部では自己放電電流ＩＤと逆向きである。そして，回路電流ＩＢが上昇して自己放電電流ＩＤと同じ大きさになると，実質的に，自己放電が停止する。これが時刻Ｔ２である。よってそれ以後は，電池電圧ＶＢも回路電流ＩＢも一定（ＶＢ２，ＩＢｓ）となるのである。なお，回路電流ＩＢが収束したか否かについては，既知の手法で判定すればよい。例えば，回路電流ＩＢの値を適当な頻度でサンプリングして，値の変化があらかじめ定めた基準より小さくなったときに収束したと判定すればよい。

ここで前述のように回路電流ＩＢは，電流計５の読み値として直接に把握することができる。そこで，収束後の回路電流ＩＢｓに対して基準値ＩＫを設定しておくことで，二次電池１の良否判定ができることになる。収束後の回路電流ＩＢｓが基準値ＩＫより大きかった場合にはその二次電池１は自己放電量の多い不良品であり，回路電流ＩＢｓが基準値ＩＫより小さかった場合にはその二次電池１は自己放電量の少ない良品である，ということである。

このような判定方法での要処理時間（時刻Ｔ１→時刻Ｔ２）は，背景技術欄で述べた手法での放置時間より短い。また，図５中では出力電圧ＶＳを初期電池電圧ＶＢ１のまま一定としているが，時刻Ｔ１後に出力電圧ＶＳを初期電池電圧ＶＢ１から徐々に上昇させていくことで要処理時間をさらに短縮することもできる。なお，図５中における収束後の電池電圧ＶＢ２による良否判定はあまりよい手段ではない。電池電圧ＶＢは，必ずしも電圧計６の読み値として正確に現れるものではないからである。以上が，計測装置２による二次電池１の検査方法の基本原理である。

［フィードバック］
ここまでの説明では，計測装置２の出力電圧ＶＳを一定とした。しかしながら出力電圧ＶＳは一定でなければならないという訳ではない。むしろ，電圧制御部１１の制御により出力電圧ＶＳを適宜変化させることで，判定の要処理時間をさらに短縮することができる。以下，これについて説明する。

図６および図７により，出力電圧ＶＳを変化させていくことによる利点を示す。図６は，前述の通り出力電圧ＶＳを一定とした場合の実際の回路電流ＩＢの推移の一例である。図６の例では，出力電圧ＶＳが初期に定めた値のまま一定とされており，回路電流ＩＢの収束（時刻Ｔ２）には約１．５日を要している。図６の例は，次の条件下での測定例である。
・電池容量：４Ａｈ
・正極活物質：三元系リチウム化合物
・負極活物質：黒鉛
・環境温度：２５℃

図６の１．５日でも電圧測定による判定の場合に比べれば十分に短いのであるが，出力電圧ＶＳを変化させていくことで要処理時間をさらに短縮することができる。図７がその例である。図７の例では，出力電圧ＶＳを上昇させていっており，わずか０．１日で回路電流ＩＢの収束に至っている。なお図７の例でも前述の測定条件自体は図６の場合と同じであるが，測定対象の二次電池１の個体差により，出力電圧ＶＳの初期値や収束後の回路電流ＩＢ（ＩＢｓ）は一致していない。また，図７の測定例は良品の二次電池１についてのものであり，不良品の二次電池１であれば収束後の回路電流ＩＢ（ＩＢｓ）はさらに大きい値となる。

図７のように出力電圧ＶＳを上昇させて行く場合についてさらに説明する。まず，図１の回路３における回路電流ＩＢは，計測装置２の出力電圧ＶＳと，電池電圧ＶＢと，寄生抵抗Ｒｘとにより次の（１）式で与えられる。
ＩＢ ＝ （ＶＳ−ＶＢ）／Ｒｘ ……（１）

ここで出力電圧ＶＳを一定とすれば前述のように，二次電池１の自己放電に伴う電池電圧ＶＢの低下により，回路電流ＩＢが増加していく。回路電流ＩＢが増加して自己放電電流ＩＤと等しい大きさになると，二次電池１の放電が実質的に停止する。これにより前述のように，電池電圧ＶＢ，回路電流ＩＢとも以後一定（ＶＢ２，ＩＢｓ）となる。つまり，収束後の回路電流ＩＢｓが二次電池１の起電要素Ｅの自己放電電流ＩＤを示している。

出力電圧ＶＳを上昇させて行く場合でも（１）式が成り立つこと自体は同じである。ただし，出力電圧ＶＳが上昇する分，出力電圧ＶＳが一定である場合よりも回路電流ＩＢの増加が速いことになる。このため，回路電流ＩＢが自己放電電流ＩＤと同じになるまでの所要時間が短いことになる。これが，前述のように回路電流ＩＢが早期に収束する理由である。ただし，やみくもに出力電圧ＶＳを上昇させたのでは，上昇が行き過ぎてしまうおそれがある。これでは回路電流ＩＢが適切に収束せず，判定ができないことになる。そのため，出力電圧ＶＳの上昇の程度を規制する必要がある。本形態では具体的には，（１）式においてあたかも寄生抵抗Ｒｘが小さくなったかのように見える範囲内で出力電圧ＶＳを上昇させる。寄生抵抗Ｒｘが小さくなればその分回路電流ＩＢが大きくなるからである。

そこで本形態では，図１に示したように，仮想抵抗Ｒｉｍという概念を導入する。仮想抵抗Ｒｉｍは，負またはゼロの抵抗値を持つ仮想的な抵抗である。図１の回路図では仮想抵抗Ｒｉｍが寄生抵抗Ｒｘと直列に挿入されている。実際にこのような抵抗が存在する訳ではないが，出力電圧ＶＳが上昇していく状況を，出力電圧ＶＳは一定として代わりに仮想抵抗Ｒｉｍの抵抗値の絶対値が上昇していくモデルで置き替えて考察するのである。ただし，寄生抵抗Ｒｘと仮想抵抗Ｒｉｍとの合計は，減っては行くものの正でなければならない。以下，寄生抵抗Ｒｘと仮想抵抗Ｒｉｍとの合計を疑似寄生抵抗Ｒｙという。この疑似寄生抵抗Ｒｙを導入したモデルにおける回路電流は，次の（２）式のように表される。
ＩＢ ＝ （ＶＳ−ＶＢ）／（Ｒｘ＋Ｒｉｍ） ……（２）

ここで，寄生抵抗Ｒｘが５Ωであったとする。すると，仮想抵抗Ｒｉｍが０Ωの場合と−４Ωの場合とでは，回路電流ＩＢが異なる。すなわち，０Ωの場合（測定開始時に相当）の回路電流ＩＢに対して，−４Ωの場合（測定開始後に相当）の回路電流ＩＢは（２）式より５倍となる。疑似寄生抵抗Ｒｙ（＝Ｒｘ＋Ｒｉｍ）が５分の１になっているからである。

上記の（２）式を変形すると，次の（３）式が得られる。
ＶＳ ＝ ＶＢ＋（Ｒｘ＋Ｒｉｍ）＊ＩＢ ……（３）

（３）式は，疑似寄生抵抗Ｒｙと回路電流ＩＢとの積を電池電圧ＶＢに加えると出力電圧ＶＳになることを示している。疑似寄生抵抗Ｒｙのうち仮想抵抗Ｒｉｍは前述のように実際には存在しないので，出力電圧ＶＳを，電池電圧ＶＢに寄生抵抗Ｒｘと回路電流ＩＢとの積を加えた電圧まで上げることで（３）式を成り立たせることになる。つまり，出力電圧ＶＳを上昇させた分を回路電流ＩＢで割った値が，仮想抵抗Ｒｉｍの絶対値に相当する。寄生抵抗Ｒｘの値は，個々の計測装置２についてあらかじめ測定しておくことで既知の値とし，電圧制御部１１に記憶しておけばよい。

前述のように出力電圧ＶＳを初期電池電圧ＶＢ１に一致させて測定を開始した場合には，適宜の頻度でその時点での回路電流ＩＢに合わせて（３）式により出力電圧ＶＳを上昇させていくことになる。こうすることで，検査開始後における回路電流ＩＢの上昇が大きいほど，出力電圧ＶＳの上昇幅も大きいことになる。また，回路電流ＩＢの増加が収束すれば出力電圧ＶＳの上昇も収束することになる。これにより，図７のような測定を実現することができる。以下，このように寄生抵抗Ｒｘおよび回路電流ＩＢの値に基づいて出力電圧ＶＳを上昇させることをフィードバックという。フィードバックは，電圧制御部１１の制御機能に含まれている。

なお，回路電流ＩＢの増加分に対する出力電圧ＶＳの上昇幅は，上記からすれば寄生抵抗Ｒｘと回路電流ＩＢとの積である。すなわち出力電圧ＶＳの上昇幅をΔＶＳで表せば，上昇幅ΔＶＳは次の（４）式で与えられる。
ΔＶＳ ＝ Ｒｘ＊ＩＢ ……（４）

しかしこれに限らず，（４）式の積に対して１未満の正の係数Ｋを掛けた値としてもよい。係数Ｋの具体的な値は，上記の範囲内で任意であり，あらかじめ定めておけばよい。すなわち，上昇幅ΔＶＳを次の（５）式で計算してもよい。
ΔＶＳ ＝ Ｋ＊Ｒｘ＊ＩＢ ……（５）

なお，この係数Ｋと寄生抵抗Ｒｘとの積をあらかじめ定数Ｍとして求めておき，この定数Ｍを回路電流ＩＢに掛けることで出力電圧ＶＳの上昇幅ΔＶＳを計算してもよい。このようにする場合には，検査の途中での出力電圧ＶＳは，次の（６）式で算出されることになる。
ＶＳ ＝ ＶＢ＋Ｍ＊ＩＢ ……（６）

以下，フィードバックを行う頻度について説明する。まず一般論として，フィードバックの頻度が高いほど，回路電流ＩＢを早期に収束させることができる。疑似寄生抵抗Ｒｙがゼロに非常に近い状態を維持できるからである。しかしながら，フィードバックの頻度が高いことはよいことばかりという訳でもない。フィードバックの頻度が高いことによるデメリットとしては，次のようなことが挙げられる。

・出力電圧ＶＳの制御負担が大きい。電圧制御部１１の能力あるいは直流電源４の追従性が不足していると制御が追いつかない場合がある。この場合，狙い通りの出力電圧ＶＳが出ない。

・電池電圧ＶＢの一時的な変化に弱い。例えば環境温度等の外的要因により電池電圧ＶＢが一時的に変動すると，回路電流ＩＢもその影響を受けて変化する。この回路電流ＩＢの一時的な変化がフィードバックの演算結果に乗ってしまうと，二次電池１の自己放電電流ＩＤを超える回路電流ＩＢが流れて回路３の状態が不安定となる。

本形態におけるフィードバックの頻度は，上記のようなデメリットの存在をも踏まえ，安定的に回路電流ＩＢの収束時間を短縮できるように定められている。具体的には，電流計測期間のうち前期段階ではフィードバックを高頻度に行い，後期段階ではフィードバックの頻度を下げることとしている。

この制御による回路電流ＩＢの変化の状況の例を図８に示す。図８のグラフでは，実線のカーブが，上述のようにフィードバック間隔を制御した実施例である。一方，破線のカーブは，フィードバック間隔を長い間隔（低頻度）に固定した比較例である。図８の実施例（実線）では，回路電流ＩＢの計測開始から２０分経過時までを前期期間とし，その期間におけるフィードバック間隔を１０秒とした。そして，２０分経過時以降を後期期間とし，その期間におけるフィードバック間隔を６０秒とした。一方，比較例（破線）では，計測開始直後からずっと，フィードバック間隔を６０秒とした。なお図８のグラフは，二次電池１の電池種がリチウムイオン二次電池であり，初期電池電圧ＶＢ１が４Ｖ，短絡抵抗Ｒｐが２００ｋΩの場合の例である。

図８の実施例（実線）では，計測開始後早期に回路電流ＩＢが立ち上がり，経過時間３０分程度の時点（矢印Ａ）で収束に至っている。このように早い時点で回路電流ＩＢが収束しているのは，前期期間に前述のように高頻度にフィードバックを行ったことの効果である。計測開始後間もない前期期間においては，その時点での回路電流ＩＢと，収束後の回路電流ＩＢｓとの間に隔たりがある。このため，フィードバックを実行することにより回路電流ＩＢの収束を促進する効果が大きいのである。また，回路電流ＩＢと収束後の回路電流ＩＢｓとの間に隔たりがあるということは，前述のフィードバックのデメリットである回路電流ＩＢの不安定化が起きるおそれは小さいということである。これは，仮想抵抗Ｒｉｍという概念を用いて言えば，仮想抵抗Ｒｉｍの絶対値が寄生抵抗Ｒｘ以上となってしまうことが起こりにくいということである。

一方，後期期間に入ると，回路電流ＩＢが収束後の回路電流ＩＢｓにかなり近づいてくる。このことは，仮想抵抗Ｒｉｍが過剰となるリスクが増大してきている，ということである。このためフィードバックの頻度を下げることで，回路電流ＩＢの不安定化が起きないようにしている。また，回路電流ＩＢの残る上昇可能幅が小さいということであり，フィードバックを実行することによる効果が薄れてきているということでもある。このようにして本形態では，フィードバックの効果を最大限に取り入れつつ，そのデメリットの発生を防いでいる。

これに対し図８の比較例（破線）では，前期期間においてもフィードバック頻度が低い。このためフィードバックの効果が不十分で，収束時間が４０分ほど（矢印Ｂ）も掛かってしまっている。また，逆に後期期間においてもフィードバック頻度を高いままにした場合には，前述のように回路電流ＩＢの不安定化のリスクが増大することとなる。

なお，図８の実施例（実線）では，フィードバック間隔を２水準とし，その切り替え時期を，前述の３０分（良品の二次電池１で高頻度にフィードバックを行った場合に予想される収束時間）より短い時間（２０分経過時）で固定としたが，これらの点については種々変形が可能である。フィードバック間隔については３水準またはそれ以上を使い分けてもよい。特に，フィードバック間隔の長い後期期間でなく，フィードバック間隔の長い前期期間について，２水準フィードバック間隔を使い分けることが望ましい。むろんその場合，前期期間に用いられる複数水準のフィードバック間隔はいずれも，後期期間に用いられるフィードバック間隔より短い間隔となる。また，前期期間の中では，より短いフィードバック間隔が先に，より長いフィードバック間隔がその後に，という順で使用される。

前期期間から後期期間への移行時期については，固定とする他に，回路電流ＩＢの実際の上昇状況に応じて決定することも考えられる。図８中の実線（実施例）および破線（比較例）はいずれも，ＲＣ回路における単純ステップ応答の線形とほぼ同様となる。このため，電流値の微分値あるいは２次微分値を監視する等の手法により，収束時期が近づいたか否かを判定することが可能である。したがって，回路電流ＩＢの上昇状況に基づいて，収束時期が近づいたことを判定するための何らかの指標を設定しておけばよい。その指標により，収束時期が近づいたと判定できたときに前期期間から後期期間へ移行することとすればよい。

続いて，図８の実線（実施例）で示したフィードバック制御を行いつつ回路電流ＩＢによる良否判定を行うためのフローチャートの例を図９に示す。図９のフローは，直流電源４の出力電圧ＶＳの初期値を設定する（Ｓ１）と開始される。ここで設定される出力電圧ＶＳの初期値は，基本的には前述のように，二次電池１の電池電圧ＶＢの初期値である初期電池電圧ＶＢ１と一致するように設定される。ただしそのことは必須事項ではない。出力電圧ＶＳの初期値が初期電池電圧ＶＢ１と一致していなかったとしても本発明は成立する。回路電流ＩＢの測定を実行することで回路電流ＩＢが収束していくこと，およびそれをフィードバックにより早めること自体は，出力電圧ＶＳの初期値が初期電池電圧ＶＢ１と一致しない電圧であったとしてもやはり起こるからである。

ただ，初期電池電圧ＶＢ１と一致させるように狙って設定することで，出力電圧ＶＳの初期値が初期電池電圧ＶＢ１に対して低すぎたり高すぎたりする事態を回避できる。出力電圧ＶＳの初期値があまりに低い事態やあまりに高い事態は好ましくないからである。出力電圧ＶＳの初期値があまりに低いと，いかにフィードバック制御を行うとはいえ，回路電流ＩＢの収束に長時間を要してしまうからである。また，出力電圧ＶＳの初期値があまりに高いと，最初から回路電流ＩＢが安定せず収束に至らない可能性があるからである。

出力電圧ＶＳの初期値が設定されたら，回路電流ＩＢの測定を開始する（Ｓ２）。すなわち，直流電源４の出力電圧ＶＳを回路３に印加する。このときが図８の横軸における左端（ゼロ分）である。電流測定に入ったら，フィードバックの間隔を設定する。この時点では，短い方の間隔（前述の例では１０秒）を設定する（Ｓ３）。そして，フィードバックを実行すべきタイミングが到来したか否かを判定する（Ｓ４）。フィードバックを実行すべきタイミングとは，先回のフィードバック実行からの経過時間が設定されているフィードバック間隔に達したときである。初回のフィードバックについては，Ｓ２の測定開始からの経過時間がフィードバック間隔に達したときである。

Ｓ４でＹｅｓと判定された場合には，前述のフィードバックを実行する（Ｓ５）。すなわち，その時点での回路電流ＩＢと，回路３の寄生抵抗Ｒｘとに基づいて，前述の（４）式あるいは（５）式のようにして出力電圧ＶＳの上昇幅ΔＶＳを算出する。そして算出結果に基づいて直流電源４の出力電圧ＶＳを上昇させる。Ｓ４の判定がＮｏであった場合には，Ｓ５をスルーする。すなわちこの時点ではフィードバックを行わない。

そして，Ｓ２の測定開始からの経過時間をチェックする（Ｓ６）。これは，現時点が，未だ図８中の「前期段階」にあるか，あるいはすでに「後期段階」に入ったかを判別するためである。未だ「前期段階」にある場合には，Ｓ３へ戻る。すなわち，フィードバック間隔が短い設定のまま，その間隔でのフィードバック実行を反復する。このため回路電流ＩＢが，図８中に実線のグラフで示したように素早く上昇していく。

測定の続行により図８中の「後期段階」に入ると，Ｓ６後にＳ３へ戻らずＳ７へ進む。Ｓ７では，回路電流ＩＢが収束したか否かを判定する。この判定は前述のように既知の何らかの指標により行う。未だ収束していない場合には（Ｓ７：Ｎｏ），長いフィードバック間隔（前述の例では６０秒）を設定する（Ｓ８）。その上でＳ４へ戻る。このため以後，長いフィードバック間隔の設定でフィードバック実行を反復しつつ，回路電流ＩＢが収束するのを待つこととなる。

回路電流ＩＢが収束すると（Ｓ７：Ｙｅｓ），Ｓ９の判定へ進む。すなわち，収束後の回路電流ＩＢｓに基づき，二次電池１が良品か不良品かを判定部１２で判定する。この判定は例えば，前述のように収束後の回路電流ＩＢｓに対して基準値ＩＫを設定しておくことで可能である。上記のようにして，本形態における判定が実行される。なお図９はフィードバック間隔が短と長との２水準の場合のものであるが，３水準あるいはそれ以上のフィードバック間隔を使い分ける場合であってもフロー化は可能である。

上記のような本形態での電流測定は，環境温度を一定として行うことが望ましい。このことを図１０により説明する。図１０は，回路３で回路電流ＩＢを測定しつつ，二次電池１の温度を変動させた場合の状況を示している。図１０のグラフ中には，回路電流ＩＢ（実線）と，二次電池１の温度（破線）とがプロットされている。矢印Ｃおよび矢印Ｄの時点で，二次電池１の温度がステップ上に変化している。これは，外部からの操作により意図的に温度の変動を起こさせたことによるものである。

図１０では，矢印Ｃおよび矢印Ｄのときに，回路電流ＩＢにも急峻な変化が見られる。このことから，電池温度に変動があるとその影響が回路電流ＩＢに現れてしまうことが分かる。つまり，図８の測定中に電池温度の変動があることは好ましくないのである。フィードバック制御や収束の判定，良否の判定に影響するおそれがあるためである。このため，図８の電流測定は，二次電池１の温度を一定として行うことが望ましい。その実現のためには例えば，図１に示したもの全体を恒温室内に置いて測定を行うことが考えられる。なお図１０では，矢印Ｃおよび矢印Ｄの時点以外の時に回路電流ＩＢが緩やかに変動している。これは，前述の，二次電池１の自己放電により電池電圧ＶＢが変動していくことの現れである。

また，本形態での電流測定は，二次電池１を拘束した状態で行うことが望ましい。二次電池１に拘束荷重が掛かっていない状況では，電極積層体２０内における正負の電極板間の距離が均一ではない。そのため，電池内に微小金属異物が存在していてもその影響が発現しない場合がある。電極板間が開いている箇所に微小金属異物が存在した場合である。この場合，二次電池１を拘束しない状態で電流測定を行うと良否判定の結果が良となる可能性が高い。

しかしその二次電池１を実際に使用すると，早期に放電してしまう不良品として認識されることがある。特に図２に示したような扁平角型の二次電池１は多くの場合，厚み方向に圧縮荷重を掛けて拘束した状態で実使用に供されるからである。このため，検査時には自己放電の経路とならなかった微小金属異物が，実使用時には自己放電の経路となる可能性があるためである。二次電池１を拘束した状態で電流測定を行うことで，このような事態を排除できるのである。

図１１は二次電池１を拘束した場合の拘束力と電池の厚みとの関係を示すグラフである。図１１の縦軸は，拘束力の増分に対する厚みの減少分の比である。つまり図１１のグラフにて縦軸の値が大きいほど，拘束力を少し増すだけで目立って電池の厚みが減少することを意味する。一方，縦軸の値が小さい場合には，それ以上拘束力を増しても電池の厚みにほとんど変化がないことを意味する。図１１では，拘束力が小さいうちは厚みの減少の比が大きいが，拘束力が４ｋＮ以上（区間Ｆ）では比がごく小さい，つまり電池の厚みがほぼ一定であることが分かる。このレベルの拘束力を掛けることで，電池内の微小金属異物が必ず自己放電の経路をなすと考えられる。

また，二次電池１の実使用時の拘束荷重も多くの場合，図１１中の区間Ｆ内に相当する加重である。このため，区間Ｆ内に相当する拘束荷重を二次電池１に掛けた状態で電流測定を行うことが望ましいのである。これにより，実使用時に不良品となるような電池を良品と判定してしまうことを排除できる。二次電池１を拘束するには例えば，図１２に示される結束部材１３０により，二次電池１をスペーサ１６０とともに結束して結束体１００をなさしめた状態とすればよい。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，回路電流ＩＢを測定してその収束状況により二次電池１の良否検査を行うこととしている。ここにおいて，回路電流ＩＢの測定値に基づく出力電圧ＶＳへのフィードバック制御を行うことで，回路電流ＩＢを早期に収束させるようにしている。その際のフィードバックの頻度を，電流測定の前期段階では高くし後期段階では低くすることで，収束促進の効果を最大限に得つつ，過剰電圧のリスクを回避するようにしている。これにより，二次電池１の良否判定を迅速にかつ高精度に行うことができる二次電池１の検査方法が実現されている。

また，新たに組み立てた未充電の二次電池１をあらかじめ定めた充電状態まで初充電して充電済みの二次電池１とし，充電済みとなった二次電池１を上記の検査方法で行うことで，本形態の二次電池の検査方法の特徴を有する二次電池の製造方法が実現される。二次電池１の組立は，外装体１０（図２参照）に電極積層体２０を収納し，さらに電解液を外装体１０に注入して密閉することである。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，図９のフローにおけるＳ９の説明で，収束後の回路電流ＩＢｓに対して設定した基準値ＩＫによる判定の例を挙げた。しかしこれに限らず，図８中の経過時間に上限値（例えば４０分程度）を設定することも考えられる。この場合，経過時間が上限値に達しても回路電流ＩＢが収束するに至らない場合には，収束を待つまでもなくその二次電池１を不良品と判定することができる。また，この上限値を短めに設定しておく（例えば２５分程度）ことで，上記の基準値ＩＫによる判定を行わず，上限値以内に収束したか否かのみで良否判定することも考えられる。

図９のフローではまた，１回目のフィードバックを，フィードバック間隔１回分を待ってから行うこととした。しかしこれに限らず，測定開始直後に１回目のフィードバックを行うこととしてもよい。また，本形態の検査方法は，新品として製造された直後の二次電池に限らず，例えば使用済み組電池のリマン処理のため等，中古品の二次電池を対象として行うこともできる。また，判定対象とする蓄電デバイスは，二次電池に限らず，電気二重層キャパシタ，リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタであってもよい。

１ 二次電池（蓄電デバイス）
３ 回路（閉回路）
４ 直流電源（外部電源）
ＶＢ 電池電圧
ＶＳ 出力電圧
ＩＢ 回路電流

Claims (4)

1. 検査対象である蓄電デバイスに電源を接続して構成した閉回路に流れる電流により前記蓄電デバイスの良否を判定する，蓄電デバイスの検査方法であって，
   充電済みの蓄電デバイスに外部電源を逆電圧向きに接続して前記閉回路を構成する回路構成工程と，
   前記閉回路に前記外部電源により前記蓄電デバイスの電圧と逆向きの電圧を印加しつつ，その状況で前記閉回路に流れる電流値を計測する電流計測工程と，
   前記電流計測工程で前記外部電源が出力すべき電圧を，前記電流計測工程で計測される電流値と前記閉回路の抵抗値とに基づき算出するフィードバック演算工程とを行うとともに，
   前記電流計測工程では，前記外部電源の出力電圧を，前記フィードバック演算工程の算出結果に従って変更し，
   前記フィードバック演算工程では，算出を行う時間間隔を，前記電流計測工程の前期段階では短くし後期段階では長くすることを特徴とする蓄電デバイスの検査方法。
2. 請求項１に記載の蓄電デバイスの検査方法であって，
   前記電流計測工程における前記前期段階から前記後期段階への移行時期を，良品の蓄電デバイスに対して，前記前期段階での時間間隔により前記フィードバック演算工程の算出を行った場合に予想される前記電流値の収束時間より早い時期とすることを特徴とする蓄電デバイスの検査方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイスの検査方法であって，
   前記電流計測工程の開始前に，前記外部電源の初期出力電圧を，前期蓄電デバイスの初期電圧と一致させるように狙って設定する出力電圧設定工程を行うことを特徴とする蓄電デバイスの検査方法。
4. 組み立てた未充電の蓄電デバイスをあらかじめ定めた充電状態まで初充電して充電済みの蓄電デバイスとする初充電工程と，
   前記充電済みの蓄電デバイスを検査する検査工程とを行い，
   前記検査工程では，請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の蓄電デバイスの検査方法を行うことを特徴とする蓄電デバイスの製造方法。

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