JP2020087714A - 蓄電デバイスの品質管理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電子機器や自動車等に使用される蓄電デバイスから発生するガス成分に基づいて蓄電デバイスの品質を管理する方法を提供する。【解決手段】 管理対象となる蓄電デバイスであって正常なものから発生するガス成分を入手する。次に顧客Ｓから管理対象となる蓄電デバイスＥを入手して、この蓄電デバイスＥに必要に応じて熱的負荷や電気的負荷を与えてガスを発生させ、発生するガス（管理ガス）成分を分析する。管理対象となる蓄電デバイスＥから発生するガス成分を分析したら、この管理ガス成分と基準ガス成分とを比較し、管理ガス成分の差異が基準ガス成分に対して、微差であるか優位差があるかにより、蓄電デバイスＥの品質の正常・異常を判断する。この蓄電デバイスＥの品質の正常・異常の判断結果を顧客Ｓに提示する。【選択図】 図１
Description
本発明は、電子機器や自動車等に使用される蓄電デバイスの品質管理方法に関し、特に蓄電デバイスから発生するガス成分に基づいて蓄電デバイスの品質を管理する方法に関する。
近年、例えばリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ、アルミ電解コンデンサ等の大容量、高出力タイプの蓄電デバイスが実用化されている。この蓄電デバイスは、大容量、高出力であるがゆえに従来の蓄電デバイスよりも高い安全性、安定性が求められる。
この蓄電デバイスは、一般に正極体及び負極体が電解液とともに筐体内に封入されており、電極シートとセパレータとの積層体を、角型の場合にはサンドイッチ状に、円筒型の場合にはロール状にそれぞれ形成し、集電体としての正極体及び負極体のリード部を各々の端子に接続する。そして、上述したような各種形態の積層体をそれぞれの対応する形状の筐体に収容した後、筐体の開口部から電解液を注入して積層体に電解液を含浸し、正極体及び負極体の先端を外部に露出した状態で筐体に封入した構造を有する。
上記蓄電デバイスに用いられる電解液としては、炭酸エチレンなどを含有する非水系電解液が用いられるが、蓄電デバイスのエネルギー密度を向上させるためには使用可能電圧を高めることが有効であることから、特に高い電圧で充放電可能な炭酸エステル系電解液が広く用いられている。
このような非水系電解液を使用した蓄電デバイスでは、非水系電解液中に含まれる炭酸エステルが長期間の使用における充放電の繰り返し、過充電、あるいは短絡等の異常時の蓄電デバイス内部の温度上昇に起因して、劣化や電気分解をおこす。これにより蓄電デバイス内部でＣＯやＣＯ２などの炭酸ガス、メタン、エタンなどの炭化水素ガス、及びその他の非水系電解液ガスに起因したガスが発生することが報告されている。これらの発生ガスは、蓄電デバイスに使用する正極活物質や電解液、電解液添加剤、導電助剤、バインダなどに影響され、これらの品質状態により発生ガスが変化することが明らかになっている。
上述したような蓄電デバイスの品質管理は、１回又は所定回数の製造ロットごとに任意の蓄電デバイスを抜き取り、各種電気的な特性の評価結果から品質の合否を判断することが行われており、それでも蓄電デバイスの変質に伴う発火や膨潤などのトラブルが時々発生しているのが現状である。すなわち、従来は各種電気的な特性のみで蓄電デバイスを評価しており、正極活物質や電解液、電解液添加剤、導電助剤、バインダの異常が発生ガスに及ぼす影響を考慮して蓄電デバイスの品質管理を行う方法は従来なかった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、電子機器や自動車等に使用される蓄電デバイスから発生するガス成分に基づいて蓄電デバイスの品質を管理する方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、正常な蓄電デバイスから発生するガス成分を入手する基準ガス確定工程と、管理対象となる蓄電デバイスから発生するガス成分を分析する管理ガス分析工程と、前記管理ガス分析工程で分析した管理ガス成分と前記基準ガス確定工程で入手した基準ガス成分とを比較するガス成分の比較工程と、前記管理ガス成分が前記基準ガス成分との差異により管理対象となる蓄電デバイスの正常・異常を判断する品質判断工程と、前記品質判断工程で判断された蓄電デバイスの正常・異常を提示する提示工程とを備える蓄電デバイスの品質管理方法を提供する（発明１）。
上記発明（発明１）によれば、顧客から正常な蓄電デバイスを入手してこの正常な蓄電デバイスから発生するガス成分をあらかじめ分析しておくなどして、基準となる正常なガス成分を知得しておき、その後管理対象となる蓄電デバイスを入手して発生するガス成分を分析して両者を比較し、その差異に基づいて蓄電デバイスの正常・異常を判断することで、蓄電デバイスのガスが発生による異常の可能性を察知し、出荷管理を行うことができる。
上記発明（発明１）においては、前記提示工程を電子端末で行うことが好ましい（発明２）。
上記発明（発明２）によれば、顧客の担当者などが電子端末を携帯して、管理対象となる蓄電デバイスのガスの発生に基づく蓄電デバイスの正常・異常を顧客の面前で提示することができるので、蓄電デバイスからガスが発生することに起因する異常の可能性の判断に要する時間を短縮することが可能となり、蓄電デバイスの管理における判断を短時間で行うことができる。
上記発明（発明１，２）においては、前記品質判断工程が、あらかじめ作成した複数種の蓄電デバイスの前記基準ガス成分のデータベースに前記管理ガス成分を照合することにより判断することが好ましい（発明３）。
上記発明（発明３）によれば、管理対象となる蓄電デバイスから発生するガス成分を分析したら、このガス成分情報をあらかじめ作成しておいた蓄電デバイスの基準ガス成分のデータベースに照合し、その差異に基づいてガスの発生に基づく蓄電デバイスの正常・異常を判断することができる。これにより蓄電デバイスの管理の判断を短時間で行うことができる。
上記発明（発明１〜３）においては、前記提示工程が、前記蓄電デバイスの異常を提示する際には、蓄電デバイスの推定異常要因も提示することが好ましい（発明４）。
上記発明（発明４）によれば、基準となる正常なガス成分と管理対象となる蓄電デバイスのガス成分を比較して、その成分の差異に応じて推定異常要因を特定し、顧客に提示することができるので、顧客は蓄電デバイスの製造工程における問題点を短時間で把握することができ、蓄電デバイスの適正化の期間を短縮することができる。
上記発明（発明４）においては、前記蓄電デバイスの推定異常要因が、前記基準ガス成分に対する管理ガス成分の差異が異常原因と関連づけされた情報として前記データベースに記録してあることが好ましい（発明５）。
上記発明（発明５）によれば、管理対象となる蓄電デバイスのガス成分をデータベースと照合するだけで、基準となる正常なガス成分との差異の内容に対応して推定異常要因を特定することができる。これにより顧客は蓄電デバイスの製造工程における問題点を迅速に把握することができるので、蓄電デバイスの適正化の期間を一層短縮することができる。
本発明は、正常な蓄電デバイスから発生するガス成分を知得しておき、その後管理対象となる蓄電デバイスを入手して発生するガス成分を分析することで両者を比較し、その差異に基づいて蓄電デバイスの正常・異常を判断することで、蓄電デバイスからガスが発生することに起因する異常の可能性を事前に顧客に提示することができるので、蓄電デバイスからガスが発生することに起因する異常を回避した出荷管理を行うことができる。
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態による蓄電デバイスの品質管理方法の各工程の流れを、図２は図１における各工程の構成要素の相関関係をそれぞれ示している。
（基準ガス確定工程）
図１及び図２において、まず、管理対象となる蓄電デバイスであって正常なものから発生するガス（基準ガス）成分を入手する。この基準ガス成分の入手は、顧客Ｓからあらかじめガス成分情報として入手してもよいし、顧客Ｓから正常な蓄電デバイスＥを入手して、この蓄電デバイスＥに必要に応じて熱的負荷や電気的負荷を与えてガスを発生させ、発生するガスの成分を分析して、これを基準ガスとしてその成分を確定してもよい。この場合の発生するガスの分析は、顧客Ｓの客先において該顧客Ｓを訪問した担当者などがオンサイトで測定してもよいし、蓄電デバイスＥを持ち帰ってガス成分を発生させて分析してもよい。この際の分析手段としては、ガス成分を分析できる手段であれば制限はなく、ガスクロマトグラフィ、ガスセンサーあるいはガス検知管など汎用的なガス分析機器を用いればよい。
図１及び図２において、まず、管理対象となる蓄電デバイスであって正常なものから発生するガス（基準ガス）成分を入手する。この基準ガス成分の入手は、顧客Ｓからあらかじめガス成分情報として入手してもよいし、顧客Ｓから正常な蓄電デバイスＥを入手して、この蓄電デバイスＥに必要に応じて熱的負荷や電気的負荷を与えてガスを発生させ、発生するガスの成分を分析して、これを基準ガスとしてその成分を確定してもよい。この場合の発生するガスの分析は、顧客Ｓの客先において該顧客Ｓを訪問した担当者などがオンサイトで測定してもよいし、蓄電デバイスＥを持ち帰ってガス成分を発生させて分析してもよい。この際の分析手段としては、ガス成分を分析できる手段であれば制限はなく、ガスクロマトグラフィ、ガスセンサーあるいはガス検知管など汎用的なガス分析機器を用いればよい。
（管理ガス分析工程）
次に顧客Ｓから管理対象となる蓄電デバイスＥを入手して、この蓄電デバイスＥに必要に応じて熱的負荷や電気的負荷を与えてガスを発生させ、発生するガス（管理ガス）成分を分析する。この管理ガスの分析は、前述した基準ガスの場合と同様に顧客Ｓの客先において顧客Ｓを訪問した担当者などがオンサイトで測定してもよいし、蓄電デバイスＥを持ち帰ってガス成分を発生させて分析してもよい。この際の分析手段としては、ガス成分を分析できる手段であれば制限はなく、ガスクロマトグラフィ、ガスセンサーあるいはガス検知管など汎用的なガス分析機器を用いればよい。
次に顧客Ｓから管理対象となる蓄電デバイスＥを入手して、この蓄電デバイスＥに必要に応じて熱的負荷や電気的負荷を与えてガスを発生させ、発生するガス（管理ガス）成分を分析する。この管理ガスの分析は、前述した基準ガスの場合と同様に顧客Ｓの客先において顧客Ｓを訪問した担当者などがオンサイトで測定してもよいし、蓄電デバイスＥを持ち帰ってガス成分を発生させて分析してもよい。この際の分析手段としては、ガス成分を分析できる手段であれば制限はなく、ガスクロマトグラフィ、ガスセンサーあるいはガス検知管など汎用的なガス分析機器を用いればよい。
（ガス成分の比較工程）
管理対象となる蓄電デバイスＥから発生するガス成分を分析したら、得られた管理ガス成分と前述した基準ガス確定工程で確定した基準ガス成分とを比較する。このガス成分の比較は、例えば、複数種の蓄電デバイスＥの基準ガス成分のデータベースをあらかじめ作成しておき、このデータベースのデータと分析により得られた管理ガス成分とを照合すればよい。例えば、クラウドＣに複数種の蓄電デバイスＥの基準ガス成分のデータベースＤを記憶させておき、得られた管理ガス成分の組成を分析手段からクラウドＣに送信して、データベースＤとの照合を行うことにより行えばよい。この際、顧客Ｓの客先においてオンサイトで測定した場合には、顧客Ｓを訪問した担当者などが携帯するモバイルＰＣやタブレット型端末などの電子端末Ｉに測定結果を入力して、この電子端末Ｉから得られた管理ガス成分の組成をクラウドＣに送信して、データベースＤとの照合を行い、管理ガス成分と基準ガス成分とを比較すればよい。
管理対象となる蓄電デバイスＥから発生するガス成分を分析したら、得られた管理ガス成分と前述した基準ガス確定工程で確定した基準ガス成分とを比較する。このガス成分の比較は、例えば、複数種の蓄電デバイスＥの基準ガス成分のデータベースをあらかじめ作成しておき、このデータベースのデータと分析により得られた管理ガス成分とを照合すればよい。例えば、クラウドＣに複数種の蓄電デバイスＥの基準ガス成分のデータベースＤを記憶させておき、得られた管理ガス成分の組成を分析手段からクラウドＣに送信して、データベースＤとの照合を行うことにより行えばよい。この際、顧客Ｓの客先においてオンサイトで測定した場合には、顧客Ｓを訪問した担当者などが携帯するモバイルＰＣやタブレット型端末などの電子端末Ｉに測定結果を入力して、この電子端末Ｉから得られた管理ガス成分の組成をクラウドＣに送信して、データベースＤとの照合を行い、管理ガス成分と基準ガス成分とを比較すればよい。
（品質判断工程）
蓄電デバイスＥから発生するガス成分は、周囲の環境条件や各個体間の微妙な差異により、管理対象となる蓄電デバイスＥが正常であっても管理ガス成分は基準ガス成分とその組成比も含めて全く同じになることはほとんどない。そこで、管理ガス成分と基準ガス成分とを比較したら、基準ガス成分に対する管理ガス成分の差異が微差であるか優位差であるかにより、蓄電デバイスＥの品質の正常・異常を判断する。この正常・異常の閾値はガス成分の比率の差異とガス成分の組成の差異の両方の観点からあらかじめ設定しておけばよい。この管理ガス成分の差異による判断基準情報を前述したデータベースＤに格納しておけば、蓄電デバイスＥを特定して管理ガス成分情報をクラウドＣに送信するだけで、蓄電デバイスＥの管理における正常・異常の判断を短時間で行うことができる。
蓄電デバイスＥから発生するガス成分は、周囲の環境条件や各個体間の微妙な差異により、管理対象となる蓄電デバイスＥが正常であっても管理ガス成分は基準ガス成分とその組成比も含めて全く同じになることはほとんどない。そこで、管理ガス成分と基準ガス成分とを比較したら、基準ガス成分に対する管理ガス成分の差異が微差であるか優位差であるかにより、蓄電デバイスＥの品質の正常・異常を判断する。この正常・異常の閾値はガス成分の比率の差異とガス成分の組成の差異の両方の観点からあらかじめ設定しておけばよい。この管理ガス成分の差異による判断基準情報を前述したデータベースＤに格納しておけば、蓄電デバイスＥを特定して管理ガス成分情報をクラウドＣに送信するだけで、蓄電デバイスＥの管理における正常・異常の判断を短時間で行うことができる。
（提示工程）
このようにして管理ガス成分に基づき蓄電デバイスＥの品質の正常・異常を判断したら、この判断結果を顧客Ｓに提示する。この蓄電デバイスＥの品質の正常・異常の提示は、ＦＡＸなどにより紙出力で顧客Ｓに提示してもよいし、顧客ＳのＰＣ端末に電子データとして送信してもよい。さらに、顧客Ｓを訪問した担当者などが携帯するモバイルＰＣやタブレット型端末などの電子端末Ｉにより表示させてもよい。これにより、顧客Ｓは異常なガスを発生ガスするおそれのある蓄電デバイスＥの出荷を未然に防止することができる。
このようにして管理ガス成分に基づき蓄電デバイスＥの品質の正常・異常を判断したら、この判断結果を顧客Ｓに提示する。この蓄電デバイスＥの品質の正常・異常の提示は、ＦＡＸなどにより紙出力で顧客Ｓに提示してもよいし、顧客ＳのＰＣ端末に電子データとして送信してもよい。さらに、顧客Ｓを訪問した担当者などが携帯するモバイルＰＣやタブレット型端末などの電子端末Ｉにより表示させてもよい。これにより、顧客Ｓは異常なガスを発生ガスするおそれのある蓄電デバイスＥの出荷を未然に防止することができる。
この際、基準ガス成分に対する蓄電デバイスＥの管理ガス成分の差異と異常原因との関連性のデータをあらかじめ収集しておき、これをデータベースＤに記憶させておくことで、蓄電デバイスＥを特定して管理ガス成分情報を入力し、蓄電デバイスＥの品質の正常・異常を判断するとともに、推定異常要因を特定して提示するようにしてもよい。これにより顧客Ｓは蓄電デバイスＥの製造工程における問題点を迅速に把握することができるので、蓄電デバイスＥの適正化の期間を短縮することができる。
以上、本発明の蓄電デバイスの品質管理方法について、添付図面を参照して説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、蓄電デバイスとしては、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ、アルミ電解コンデンサなど種々のものに適用可能であり、その形状なども制限されるものではない。また、本発明の蓄電デバイスの品質管理は、製造ロッドごとなど製造数を基準として行ってもよいし、所定の機関ごとに行ってもよく、顧客Ｓとの契約により適宜決定すればよい。さらに、上記実施形態においては、クラウドＣを介して品質を判断したが、電子端末Ｉで直接判断するようにしてもよい。
Ｓ 顧客
Ｅ 蓄電デバイス
Ｃ クラウド
Ｄ データベース
Ｉ 電子端末
Ｅ 蓄電デバイス
Ｃ クラウド
Ｄ データベース
Ｉ 電子端末
Claims (5)
- 正常な蓄電デバイスから発生するガス成分を入手する基準ガス確定工程と、
管理対象となる蓄電デバイスから発生するガス成分を分析する管理ガス分析工程と、
前記管理ガス分析工程で分析した管理ガス成分と前記基準ガス確定工程で入手した基準ガス成分とを比較するガス成分の比較工程と、
前記管理ガス成分が前記基準ガス成分との差異により管理対象となる蓄電デバイスの正常・異常を判断する品質判断工程と、
前記品質判断工程で判断された蓄電デバイスの正常・異常を提示する提示工程と
を備える蓄電デバイスの品質管理方法。 - 前記提示工程を電子端末で行う、請求項１に記載の蓄電デバイスの品質管理方法。
- 前記品質判断工程が、あらかじめ作成した複数種の蓄電デバイスの前記基準ガス成分のデータベースに前記管理ガス成分を照合することにより判断する、請求項１又は２に記載の蓄電デバイスの品質管理方法。
- 前記提示工程が、前記蓄電デバイスの異常を提示する際には、蓄電デバイスの推定異常要因も提示する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの品質管理方法。
- 前記蓄電デバイスの推定異常要因が、前記基準ガス成分に対する管理ガス成分の差異が異常原因と関連づけされた情報として前記データベースに記録してある、請求項４に記載の蓄電デバイスの品質管理方法。
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| JP6624272B1 (ja) | 2019-12-25 |
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