JP2021077582A - Inspection method for secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池の検査方法に関する。 The present invention relates to a method for inspecting a secondary battery.
例えば、特開2010−181290号公報には、電池セルに超音波を照射し、超音波の透過強度に基づいて電極体への電解液の浸漬の度合いを判定する浸漬検査装置が開示されている。上記公報によれば、超音波は、電極体が電解液に十分に浸漬されている状態では電池ケース内を透過しやすく、浸漬が不十分である状態では透過しにくい特性を有する、とされる。この浸漬検査装置は、透過した超音波の強度が予め見出されている閾値以上であれば電解液の浸漬が完了していると判定し、閾値以下であれば電解液の浸漬が完了していないと判定するように構成されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-181290 discloses a immersion inspection device that irradiates a battery cell with ultrasonic waves and determines the degree of immersion of the electrolytic solution in the electrode body based on the transmission intensity of the ultrasonic waves. .. According to the above publication, ultrasonic waves have a property of being easily transmitted through the battery case when the electrode body is sufficiently immersed in the electrolytic solution, and difficult to be transmitted when the electrode body is sufficiently immersed in the electrolytic solution. .. This immersion inspection device determines that the immersion of the electrolytic solution is completed when the intensity of the transmitted ultrasonic waves is equal to or higher than the threshold value found in advance, and the immersion of the electrolytic solution is completed when the intensity is equal to or lower than the threshold value. It is configured to determine that there is no such thing.
ここでは、超音波を利用して得られる電極体への電解液の推定含浸率に基づいて、二次電池の充放電サイクルに対する適否を判定する方法を提案する。 Here, we propose a method for determining the suitability for the charge / discharge cycle of the secondary battery based on the estimated impregnation rate of the electrolytic solution in the electrode body obtained by using ultrasonic waves.
ここで提案される二次電池の検査方法は、二次電池を用意する準備工程と、減衰率測定工程と、含浸率推定工程と、判定工程と、を含む。二次電池は、正極活物質層と負極活物質層とがセパレータを挟んで重ねられた電極体と、電解液と、電極体および電解液が収容された電池容器と、を備えている。
減衰率測定工程では、電池容器のうち少なくとも電極体が配置された領域に対して超音波を発信し、電池容器を透過した超音波を受信することによって超音波の減衰率の分布を得る。
含浸率推定工程では、減衰率測定工程で得られた分布に基づいて、電極体への電解液の含浸率を推定する。
判定工程では、予め定められた条件で行われる充放電サイクル後の二次電池の抵抗増加率と含浸率推定工程で推定される含浸率との間の予め求められた相関関係と、抵抗増加率に関する予め定められた適合基準と、に基づいて、抵抗増加率に関する二次電池の適合性を判定する。
The secondary battery inspection method proposed here includes a preparation step for preparing the secondary battery, a attenuation rate measurement step, an impregnation rate estimation step, and a determination step. The secondary battery includes an electrode body in which a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer are stacked with a separator interposed therebetween, an electrolytic solution, and a battery container in which the electrode body and the electrolytic solution are housed.
In the attenuation rate measuring step, ultrasonic waves are transmitted to at least the region where the electrode body is arranged in the battery container, and the ultrasonic waves transmitted through the battery container are received to obtain the distribution of the attenuation rate of the ultrasonic waves.
In the impregnation rate estimation step, the impregnation rate of the electrolytic solution into the electrode body is estimated based on the distribution obtained in the attenuation rate measurement step.
In the determination step, the previously obtained correlation between the resistance increase rate of the secondary battery after the charge / discharge cycle performed under predetermined conditions and the impregnation rate estimated in the impregnation rate estimation step, and the resistance increase rate The compatibility of the secondary battery with respect to the resistance increase rate is determined based on the predetermined conformance criteria for.
上記二次電池の検査方法によれば、含浸率推定工程で推定された含浸率から、上記含浸率と充放電サイクル後の二次電池の抵抗増加率との相関関係を使って、充放電サイクルにおいて適合基準を満たさないと見込まれる二次電池を判別することができる。これにより、充放電サイクルに対する二次電池の適否を判定することができる。 According to the above secondary battery inspection method, the charge / discharge cycle is performed by using the correlation between the impregnation rate and the resistance increase rate of the secondary battery after the charge / discharge cycle from the impregnation rate estimated in the impregnation rate estimation step. It is possible to identify a secondary battery that is not expected to meet the conformity criteria. Thereby, the suitability of the secondary battery for the charge / discharge cycle can be determined.
以下、ここで提案される二次電池の検査方法の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。図中において、上、下、前、後は、それぞれ、U、D、F、Rrで表す。また、左、右は、上下方向および前後方向に直交する方向である。ただし、上、下、前、後、左、右は説明の便宜上の方向に過ぎず、二次電池や検査装置の設置態様等を限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the secondary battery inspection method proposed here will be described. The embodiments described herein are, of course, not intended to specifically limit the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described herein, unless otherwise specified. In the figure, the upper, lower, front, and rear are represented by U, D, F, and Rr, respectively. The left and right directions are orthogonal to the vertical direction and the front-back direction. However, the upper, lower, front, rear, left, and right directions are merely for convenience of explanation, and do not limit the installation mode of the secondary battery or the inspection device.
図1は、二次電池10および含浸率測定装置50の模式的な側面図である。二次電池10の種類は特に限定されないが、ここでは、リチウムイオイン二次電池である。図1のリチウムイオン二次電池10は、一部を断面図として図示している。図1に示すように、リチウムイオン二次電池10は、電池容器20と、電極体30と、正極側取出部40と、図示しない負極側取出部と、電解液45と、を備えている。
FIG. 1 is a schematic side view of the
電池容器20には、電極体30および電解液45が収容されている。電池容器20は、ケース本体21と、ケース本体21に接合された蓋体22とを備えている。ケース本体21は、電極体30と電解液45とを収容している。ケース本体21は、略直方体の扁平な角型の容器である。ケース本体21は、対向する幅広面を構成する一対の側面の間の一側面が開口している。ケース本体21は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。リチウムイオン二次電池10は、ここでは、角型電池である。ただし、二次電池10は、角型電池には限定されない。二次電池10は、例えば、電極体と電解液がラミネートに収容されたラミネート電池であってもよい。その場合、ラミネートが電池容器に相当する。蓋体22は、ケース本体21の開口部を塞ぐように装着される。蓋体22は、ケース本体21の開口部の周縁に溶接されている。蓋体22も、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。図1では、リチウムイオン二次電池10の幅広面は、前後方向を向き、上下方向および左右方向(紙面奥行き方向)に広がっている。
The
電極体30は、正極シート31と、負極シート32と、第1セパレータシート33と、第2セパレータシート34とを備えている。電極体30は、正極シート31に形成された正極活物質層31aと負極シート32に形成された負極活物質層32aとがセパレータ(詳しくは、第1セパレータシート33および第2セパレータシート34)を挟んで重ねられたものである。正極シート31、負極シート32、第1セパレータシート33、および第2セパレータシート34は、それぞれ長尺の帯状の部材である。第1セパレータシート33、正極シート31、第2セパレータシート34、負極シート32はこの順に重ねられ、ケース本体21内で捲回されている。電極体30は、例えば、絶縁フィルム(図示は省略)などで覆われた状態で、ケース本体21に収容されている。
The
正極シート31には、正極活物質を含む正極活物質層31aが形成されている。正極シート31は、予め定められた幅および厚さの金属箔(例えばアルミニウム箔)の両面に、正極活物質を含む正極活物質層31aが形成された部材である。リチウムイオン二次電池10では、正極活物質は、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。
A positive electrode active material layer 31a containing a positive electrode active material is formed on the positive electrode sheet 31. The positive electrode sheet 31 is a member in which a positive electrode active material layer 31a containing a positive electrode active material is formed on both surfaces of a metal foil (for example, an aluminum foil) having a predetermined width and thickness. In the lithium ion
負極シート32には、負極活物質を含む負極活物質層32aが形成されている。負極シート32は、予め定められた幅および厚さの金属箔(例えば銅箔)の両面に、負極活物質を含む負極活物質層32aが形成された部材である。負極活物質は、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。 A negative electrode active material layer 32a containing a negative electrode active material is formed on the negative electrode sheet 32. The negative electrode sheet 32 is a member in which a negative electrode active material layer 32a containing a negative electrode active material is formed on both surfaces of a metal foil (for example, copper foil) having a predetermined width and thickness. The negative electrode active material is a material that can occlude lithium ions during charging and release the lithium ions occluded during charging during discharging.
第1セパレータシート33および第2セパレータシート34には、例えば、所要の耐熱性を有し、電解質が通過しうる多孔質の樹脂シートが用いられる。セパレータシート33、34については種々提案されており、特に限定されない。 For the first separator sheet 33 and the second separator sheet 34, for example, a porous resin sheet having a required heat resistance and through which an electrolyte can pass is used. Various separator sheets 33 and 34 have been proposed and are not particularly limited.
電解液45は、ケース本体21に収容されている。電解液45は、蓋体22によってケース本体21内に封止されている。電解液45には、例えば、リチウム塩が溶解した有機溶媒が用いられる。電解液45は、例えば、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(例えば体積比3:4:3)にLiPF6を約1mol/Lの濃度で含有させた非水電解液などである。ただし、電解液45については種々提案されており、特に限定されない。
The electrolytic solution 45 is housed in the
ケース本体21内で捲回された正極シート31は、正極側取出部40によってケース本体21の外部に取り出される。正極側取出部40の導通部分は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。正極側取出部40は、蓋体22に形成された貫通孔を通ってケース本体21の外部まで延びている。負極シート32は、電極体30の正極側取出部40の側とは逆側の端部に設けられた図示しない負極側取出部に接続されている。負極シート32は、負極側取出部によってケース本体21の外部に取り出される。負極側取出部は、正極側取出部40と同様の構造を備えている。負極側の導通部分は、例えば、銅または銅合金で形成されている。
The positive electrode sheet 31 wound inside the case
図1に示すように、含浸率測定装置50は、超音波発信器60と、超音波受信器70と、走査装置(図示せず)と、制御装置80とを備えている。
As shown in FIG. 1, the impregnation
超音波発信器60は、水晶振動子などを備え、超音波を発生させる。超音波発信器60が発生させた超音波は、電池容器20の幅広面に向かって照射される。超音波受信器70は、リチウムイオン二次電池10を挟んで超音波発信器60の逆側に設けられている。超音波発信器60と超音波受信器70とは、リチウムイオン二次電池10を挟んで対向している。超音波受信器70は、照射された超音波の強度を測定するように構成されている。超音波受信器70は、超音波発信器60から発信され、電池容器20を透過した超音波を受信する。
The
図示しない走査装置は、リチウムイオン二次電池10を上下方向および左右方向に移動させるように構成されている。ただし、走査装置は、超音波発信器60および超音波受信器70のセットを上下方向および左右方向に移動させてもよい。走査装置がリチウムイオン二次電池10を上下方向および左右方向に移動させることにより、電池容器20のうち少なくとも電極体30が配置された領域の全体に隙間なく超音波が発信される。好適には、リチウムイオン二次電池10は、超音波が照射される領域が一部重なりながら移動するように走査されるとよい。
A scanning device (not shown) is configured to move the lithium ion
制御装置80は、超音波発信器60と、超音波受信器70と、走査装置とに接続されている。制御装置80は、典型的にはコンピュータであり、記憶装置(メモリなど)と、演算装置(CPUなど)とを備えている。含浸率測定装置50の各機能は、物理的な構成要素と、予め定められたプログラムに沿って行われた演算結果に基づく制御装置80の制御との協働によって適宜に具現化されうる。制御装置80は、含浸判定部81と、画像作成部82と、含浸率演算部83とを備えている。
The
含浸判定部81は、リチウムイオン二次電池10を透過した超音波の減衰率が予め定められた閾値を越えるか、上記閾値以内かを判定する。前述したように、超音波は、電極体30に電解液45が十分に含浸されている状態では電池容器20内を透過しやすく、含浸が不十分である状態では透過しにくい特性を有することが知られている。電池容器20の電極体30が配置された領域のうち、超音波の減衰率が閾値を越える部分は、電解液45が含浸されていない部分であると判断される。電池容器20の電極体30が配置された領域のうち、超音波の減衰率が閾値以内の部分は、電解液45が含浸されている部分であると判断される。上記閾値は、例えば、実際にリチウムイオン二次電池10を透過した超音波の減衰率を測定した結果に基づいて予め定められている。ここでは、電解液45の含浸状態は1つの閾値を境界として二値化されたが、複数の閾値をそれぞれ境界として多値化されてもよい。
The
なお、上記閾値は、実際に電解液45が含浸されている部分と含浸されていない部分との境界の減衰率を表すものでなくてもよい。詳しくは後述するが、上記閾値によって二値化されたデータから演算される電解液45の推定含浸率と、ハイレート劣化評価を行った後のリチウムイオン二次電池10の抵抗増加率との間には相関関係があり、本実施形態では、その相関関係に基づいてリチウムイオン二次電池10の抵抗増加率に関する適否を判定する。よって、同じ種類の二次電池に対して、同じ減衰率の測定条件および同じ閾値で含浸率の推定が行われればよく、リチウムイオン二次電池10の抵抗増加率に関する適否の判定は、電解液45の含浸の実際の状態には必ずしも依存しない。
The threshold value does not have to represent the attenuation rate of the boundary between the portion actually impregnated with the electrolytic solution 45 and the portion not impregnated with the electrolytic solution 45. As will be described in detail later, between the estimated impregnation rate of the electrolytic solution 45 calculated from the data binarized by the above threshold value and the resistance increase rate of the lithium ion
画像作成部82は、含浸判定部81の判定に基づいて電極体30の含浸状態の分布を表す画像を作成する。本実施形態では、画像作成部82は、電解液45が含浸されている部分を第1の色に、電解液45が含浸されていない部分を第2の色に塗り分けた画像を作成する。
The
含浸率演算部83は、画像作成部82が作成した画像を解析することにより、電極体30への電解液45の含浸率を演算する。図2は、超音波の減衰率から電解液45の含浸率を推定する方法を示す模式図である。図2の左側の図は、画像作成部82によって作成された画像I0である。含浸率演算部83による1つの処理では、画像I0のうち、第2の色(未含浸部分を表す)の部分が切り出され、画像I1が作成される。含浸率演算部83による次の処理では、画像I1の面積S1が求められる。含浸率演算部83による他の処理では、画像I0の全体が切り出され、画像I2が作成される。含浸率演算部83による次の処理では、画像I2の面積S2が求められる。含浸率演算部83によるさらに次の処理では、推定含浸率Ri=(S2−S1)/S2が求められる。推定含浸率Riは、電極体30が配置された領域に対する、超音波の減衰率が閾値以下の部分(言い換えれば、含浸が終了しているとみなされた部分)の割合である。
The impregnation
以下、電解液45の推定含浸率Riを利用してリチウムイオン二次電池10のハイレート劣化評価に関する適否を判定するプロセスについて説明する。図3は、リチウムイオン二次電池10のハイレート劣化評価に関する適否を判定するプロセスのフローチャートである。図3に示すように、本実施形態では、ステップS00において、リチウムイオン二次電池10を用意する準備工程が行われる。ステップS00では、リチウムイオン二次電池10が含浸率測定装置50にセットされる。
Hereinafter, a process of determining suitability for high-rate deterioration evaluation of the lithium ion
続くステップS01では、電池容器20のうち少なくとも電極体30が配置された領域に対して超音波を発信し、電池容器20を透過した超音波を受信することによって超音波の減衰率の分布を得る減衰率測定工程が行われる。本実施形態では、上記分布は、超音波の減衰率が予め定めた閾値を越えるかどうかで色分けされた画像を作成することにより得られる(図2を参照)。これにより、電極体30が配置された領域に対する、超音波の減衰率が予め定められた閾値以下の部分の割合が求まる。電極体30が配置された領域は、図2では、画像I2に相当する。超音波の減衰率が予め定められた閾値以下の部分は、図2では、画像I2から画像I1を除いた部分に相当する。電池容器20のうち少なくとも電極体30が配置された領域に対して超音波を発信するために、本実施形態では、リチウムイオン二次電池10が上下方向および左右方向に走査される。
In the following step S01, ultrasonic waves are transmitted to at least the region where the
ステップS02では、ステップS01の減衰率測定工程で得られた分布に基づいて、電極体30への電解液45の含浸率を推定する含浸率推定工程が行われる。ここでは、ステップS01の減衰率測定工程で得られた割合(電極体30が配置された領域に対する、超音波の減衰率が予め定められた閾値以下の部分の割合)が、そのまま電極体30への電解液45の推定含浸率Riとなる。ただし、例えば、減衰率測定工程において減衰率の測定データが多値化されている場合などには、推定含浸率Riは、多値化されたデータの重み付け等の処理を経て求められてもよい。
In step S02, an impregnation rate estimation step of estimating the impregnation rate of the electrolytic solution 45 into the
ステップS03では、予め定められた条件で行われる充放電サイクル後の抵抗増加率に関して、リチウムイオン二次電池10の適合性を判定する判定工程が行われる。この判定は、充放電サイクル後のリチウムイオン二次電池10の抵抗増加率と含浸率推定工程で推定される推定含浸率Riとの間の予め求められた相関関係と、上記抵抗増加率に関する予め定められた適合基準と、に基づいて判定される。ここでは、充放電サイクルは、いわゆるハイレート劣化評価で実施されるハイレートでの充放電サイクルである。ただし、充放電サイクルは、ハイレートでの充放電サイクルに限定されるわけではない。
In step S03, a determination step of determining the suitability of the lithium ion
図4は、ハイレート劣化評価の結果と電解液45の含浸率との関係を示すグラフである。図4は、標準的な1つのリチウムイオン二次電池10に関するものであり、一例である。図4の横軸は、含浸率を高めるために行う充放電サイクル(以下、プレサイクルと呼ぶ)の回数Nである。プレサイクルでは、電解液45が動くことにより電極体30への電解液45の含浸率が上昇する。図4のグラフG1は、プレサイクルの回数と電解液45の含浸率との関係を示すグラフである。グラフG1に関して、図4の縦軸は、電解液45の推定含浸率Riである。図4の縦軸は、これまでに説明したのと同じ方法によって超音波の減衰率を測定し、それに基づいて、これまでに説明したのと同じ方法で推定された推定含浸率Riである。図4に示すように、推定含浸率Riは、プレサイクルの回数が増加するのに従って増加している。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the result of the high rate deterioration evaluation and the impregnation rate of the electrolytic solution 45. FIG. 4 relates to one standard lithium ion
図4のグラフG2は、プレサイクルの回数とハイレート劣化評価後のリチウムイオン二次電池10の抵抗増加率との関係を示すグラフである。グラフG2に関して、図4の縦軸は、ハイレート劣化評価後のリチウムイオン二次電池10の抵抗増加率である。ここでは、ハイレート劣化評価後のリチウムイオン二次電池10の抵抗増加率は、ハイレート劣化評価前のリチウムイオン二次電池10の抵抗値を基準とする増加率である。ハイレート劣化評価では、リチウムイオン二次電池10に対して、例えば1000サイクル以上の充放電サイクルが掛けられている。なお、プレサイクルの回数は、ハイレート劣化試験における充放電の回数よりも少なく、例えば、100回以下である。
Graph G2 of FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of precycles and the resistance increase rate of the lithium ion
図4に示すように、ハイレート劣化評価後のリチウムイオン二次電池10の抵抗増加率は、プレサイクル数がN1以上となったときに一定値となっている。これは、回数N1以上のプレサイクルを行ったリチウムイオン二次電池10は、ハイレート劣化評価において、定められたサイクル数の充放電が完了するまでに抵抗値が収束することを示している。
As shown in FIG. 4, the resistance increase rate of the lithium ion
図4において、プレサイクル数がN1のときの推定含浸率Riは、R1である。これは、推定含浸率RiがR1以上のリチウムイオン二次電池10は、ハイレート劣化評価において、定められたサイクル数の充放電が完了するまでに抵抗値が収束することを示している。そこで、図4から「推定含浸率RiがR1以上のリチウムイオン二次電池10は、ハイレート劣化評価において抵抗値が収束する」という推定含浸率Riと抵抗増加率との相関関係が得られる。この相関関係は、予め実験等によって求められている。リチウムイオン二次電池10の抵抗増加率に関する予め定められた適合基準は、「ハイレート劣化評価において抵抗値が収束すること」である。そのため、図4より、「推定含浸率RiがR1以上のリチウムイオン二次電池10は、ハイレート劣化評価に適合する」見込みが高いことが分かる。本実施形態では、推定含浸率RiがR1以上のリチウムイオン二次電池10は、ハイレート劣化評価に適合する適合品として扱われる。
In FIG. 4, the estimated impregnation rate Ri when the number of precycles is N1 is R1. This indicates that in the lithium ion
図3に示すように、ステップS03の判定工程では、リチウムイオン二次電池10の推定含浸率RiがR1以上かどうかが判定される。推定含浸率RiがR1以上の場合(ステップS03の結果がYesの場合)、リチウムイオン二次電池10は、ハイレート劣化評価に適合するものと扱われる。推定含浸率RiがR1未満の場合(ステップS03の結果がNoの場合)、当該リチウムイオン二次電池10がハイレート劣化評価に適合するかどうかの評価は保留される。その場合、ステップS04に進む。
As shown in FIG. 3, in the determination step of step S03, it is determined whether or not the estimated impregnation rate Ri of the lithium ion
ステップS04、S05、およびステップS04の結果によってループを形成するステップS01〜S03では、リチウムイオン二次電池10に対してプレサイクルが行われ、プレサイクルの回数Nがカウントされる。さらに、所定の回数(例えば1回、ただし複数回でもよい)のプレサイクルを行うたびに推定含浸率Riが求められる。プレサイクルの回数Nには最大数Nmaxが設定されている。ステップS04では、プレサイクルの回数Nがプレサイクルの最大数Nmax未満かどうかが判定される。プレサイクルの回数Nがプレサイクルの最大数Nmax未満の場合(ステップS04の結果がYesの場合)、ステップS05において、リチウムイオン二次電池10に対してプレサイクルが行われる。なお、プレサイクルの条件は、ハイレート劣化評価の条件と同じであってもよく、異なっていてもよい。
In steps S01 to S03 of forming a loop based on the results of steps S04, S05, and S04, the lithium ion
ステップS05の後には、再びステップS01が繰り返される。すなわち、リチウムイオン二次電池10に対して超音波を照射して超音波の減衰率の分布を得る。さらに、2度目のステップS02では、プレサイクル後の推定含浸率Riが求められる。続く2度目のステップS03では、リチウムイオン二次電池10のハイレート劣化評価に対する適合性を判定する判定工程が再び行われる。詳しくは、プレサイクル後の推定含浸率Riが閾値R1に達したかどうかが判定される。2度目のステップS03で合格したリチウムイオン二次電池10は、ハイレート劣化評価に適合する適合品として扱われる。2度目のステップS03で不合格となったリチウムイオン二次電池10のハイレート劣化評価に対する適合性の判断は再び保留となり、ステップS04に進む。以下、ステップS03の結果がYesとなる(合格する)か、ステップS04の結果がNoとなるまで同じループが繰り返される。
After step S05, step S01 is repeated again. That is, the lithium ion
ステップS04の結果がNoとなった場合(プレサイクルの回数Nが最大数Nmaxに達した場合)、リチウムイオン二次電池10は、ハイレート劣化評価に適合しない不適合品として扱われる。プレサイクルの最大数Nmaxは、1つの好適な例では、標準的なリチウムイオン二次電池10の推定含浸率RiがR1に達するプレサイクル回数N1に等しく設定されてもよい。これは、標準的なリチウムイオン二次電池10の推定含浸率RiがR1に達するプレサイクル回数N1のプレサイクルを行っても推定含浸率RiがR1に達しないリチウムイオン二次電池10は、さらにプレサイクルを行っても推定含浸率RiがR1に達する見込みが小さく、結局、ハイレート劣化評価に適合する見込みが小さいことによる。
When the result of step S04 is No (when the number of precycles N reaches the maximum number Nmax), the lithium ion
または、プレサイクルの最大数Nmaxは、リチウムイオン二次電池10のばらつきを考慮し、図4のプレサイクル回数N1よりも少し多く設定されてもよい。あるいは、プレサイクルの最大数Nmaxは、より検査基準を厳しく設定する意味で、図4のプレサイクル回数N1よりも少なく設定されてもよい。なお、例えば、1回目のステップS03で合格するリチウムイオン二次電池10の割合が高く、プレサイクルを行うよりも不合格品を工程外に出す方が効率的な場合などには、ステップS04、S05、およびその後のループは行わなくてもよい。
Alternatively, the maximum number of precycles Nmax may be set slightly larger than the number of precycles N1 in FIG. 4 in consideration of the variation of the lithium ion
このように、本実施形態に係る二次電池の検査方法は、電池容器20のうち少なくとも電極体30が配置された領域に対して超音波を発信し、電池容器20を透過した超音波を受信することによって超音波の減衰率の分布を得る減衰率測定工程S01と、減衰率測定工程S01で得られた分布に基づいて、電極体30への電解液45の推定含浸率Riを求まる含浸率推定工程S02と、充放電サイクル後のリチウムイオン二次電池10の抵抗増加率と推定含浸率Riとの間の相関関係と、抵抗増加率に関する適合基準とに基づいて、抵抗増加率に関するリチウムイオン二次電池10の適合性を判定する判定工程S03と、を含んでいる。かかる検査方法によれば、含浸率推定工程S02で得られた推定含浸率Riから、推定含浸率Riと充放電サイクル後のリチウムイオン二次電池10の抵抗増加率との相関関係を使って、充放電サイクルにおいて適合基準を満たさないと見込まれるリチウムイオン二次電池10を判別することができる。
As described above, in the method for inspecting the secondary battery according to the present embodiment, ultrasonic waves are transmitted to at least the region where the
一般的なハイレート劣化評価を行うのには、例えば数日の時間を要する。それに対して、本願発明者の知見によれば、電極体30への電解液45の推定含浸率Riを求めるためには、数分の時間で足りる。よって、上記方法でリチウムイオン二次電池10の充放電サイクルに関する適否を判断することにより、リチウムイオン二次電池10の評価に要する時間を大きく短縮することができる。
It takes, for example, several days to perform a general high-rate deterioration evaluation. On the other hand, according to the findings of the inventor of the present application, it takes only a few minutes to obtain the estimated impregnation rate Ri of the electrolytic solution 45 in the
また、本実施形態に係る二次電池の検査方法は、適合基準を満たさないと判定されたリチウムイオン二次電池10に対して、予め定められた条件で充放電を行うプレサイクル工程S05をさらに含んでいる。プレサイクル工程S05の後には減衰率測定工程S01、含浸率推定工程S02、および判定工程S03が繰り返される。かかる方法により、一度は適合基準を満たすと判定されなかったリチウムイオン二次電池10のうちプレサイクルによって適合基準を満たすようになったものを選別することができる。これにより基準不達による不適合品を削減することができる。
Further, the secondary battery inspection method according to the present embodiment further includes a precycle step S05 in which the lithium ion
以上、ここで提案される二次電池の検査方法について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた二次電池の検査方法の実施形態などは、本発明を限定しない。 In the above, various methods for inspecting the secondary battery proposed here have been described. Unless otherwise specified, the embodiments of the secondary battery inspection method mentioned here do not limit the present invention.
10 リチウムイオン二次電池
20 電池容器
21 ケース本体
22 蓋体
30 電極体
31 正極シート
31a 正極活物質層
32 負極シート
32a 負極活物質層
33 第1セパレータシート
34 第2セパレータシート
40 正極側取出部
45 電解液
50 含浸率測定装置
60 超音波発信器
70 超音波受信器
80 制御装置
81 含浸判定部
82 画像作成部
83 含浸率演算部
10 Lithium ion
Claims (1)
前記電池容器のうち少なくとも前記電極体が配置された領域に対して超音波を発信し、前記電池容器を透過した超音波を受信することによって超音波の減衰率の分布を得る減衰率測定工程と、
前記減衰率測定工程で得られた分布に基づいて、前記電極体への前記電解液の含浸率を推定する含浸率推定工程と、
予め定められた条件で行われる充放電サイクル後の二次電池の抵抗増加率と前記含浸率推定工程で推定される含浸率との間の予め求められた相関関係と、前記抵抗増加率に関する予め定められた適合基準と、に基づいて、前記抵抗増加率に関する前記二次電池の適合性を判定する判定工程と、
を含む、二次電池の検査方法。 Prepare a secondary battery including an electrode body in which a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer are stacked with a separator interposed therebetween, an electrolytic solution, and a battery container containing the electrode body and the electrolytic solution. Preparation process and
Attenuation rate measuring step of transmitting ultrasonic waves to at least the region where the electrode body is arranged in the battery container and receiving the ultrasonic waves transmitted through the battery container to obtain the distribution of the attenuation rate of the ultrasonic waves. ,
An impregnation rate estimation step for estimating the impregnation rate of the electrolytic solution into the electrode body based on the distribution obtained in the attenuation rate measurement step, and an impregnation rate estimation step.
A predetermined correlation between the resistance increase rate of the secondary battery after the charge / discharge cycle performed under predetermined conditions and the impregnation rate estimated in the impregnation rate estimation step, and the resistance increase rate in advance. A determination step for determining the compatibility of the secondary battery with respect to the resistance increase rate based on the defined conformance criteria, and
Secondary battery inspection methods, including.
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JP2020197512A (en) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | ジャパンプローブ株式会社 | Aerial ultrasonic inspection device |
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