JP2021157962A - Secondary battery inspection method and secondary battery inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池検査方法及び二次電池検査装置に関する。 The present invention relates to a secondary battery inspection method and a secondary battery inspection device.
二次電池では、正極シートと負極シートとによりセパレータを挟み込む構造により発電体を形成する。また、二次電池は、発電体の面積の大きさにより電池容量が決まる。二次電池では、1つの二次電池の体積あたりの電池容量(以下容量効率と称す)を高めるために、発電体の二次電池内への収納方法が様々考えられている。収納方法の1つとして、広い面積のシート状の発電体を巻いて筒形状とする捲回体構造がある。また、別の収納方法として、複数の正極板と複数の負極板及び複数のセパレータを、正極シートと負極シートとの間にセパレータが挟まれる形態で積層する積層構造がある。 In the secondary battery, the power generator is formed by a structure in which the separator is sandwiched between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. In addition, the battery capacity of a secondary battery is determined by the size of the area of the generator. In the secondary battery, various methods of storing the generator in the secondary battery have been considered in order to increase the battery capacity per volume of one secondary battery (hereinafter referred to as capacity efficiency). As one of the storage methods, there is a wound body structure in which a sheet-shaped power generator having a large area is wound into a tubular shape. Further, as another storage method, there is a laminated structure in which a plurality of positive electrode plates, a plurality of negative electrode plates, and a plurality of separators are laminated so that the separator is sandwiched between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.
そして、このような二次電池では、その製造工程、特に発電体となる積層体(積層電極体)をケースに収納する工程において、導電性異物が混入する虞がある。正極と負極の間に混入した導電性異物は、二次電池の長期使用により短絡を引き起こす可能性がある。 In such a secondary battery, there is a risk that conductive foreign matter may be mixed in the manufacturing process, particularly in the process of storing the laminated body (laminated electrode body) to be the power generator in the case. Conductive foreign matter mixed between the positive electrode and the negative electrode may cause a short circuit due to long-term use of the secondary battery.
特許文献1には、正極、負極、及び当該正負極間に介在するセパレータを有する電極体と電極体を収容している電池ケースとを備え、電解液が未注入の状態の二次電池を検査する検査方法が記載されている。特許文献1に記載の検査方法では、加圧下且つ加熱下に保持する工程と、加圧したまま二次電池に電圧を印加して、導電性異物の有無を検出する工程と、を包含する。
しかしながら、特許文献1に記載の検査方法では、加圧且つ加熱下で一定時間保持するために時間がかかるだけでなく、加熱のための炉の維持にもコストがかかる。
However, in the inspection method described in
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、正極シート、セパレータ、及び負極シートを積層した積層体とケースとを備えた二次電池における導電性異物の有無の検査を、短時間、高精度、低コストで実施することが可能な二次電池検査方法及び二次電池検査装置を提供することを、その目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and inspects the presence or absence of conductive foreign matter in a secondary battery provided with a laminate and a case in which a positive electrode sheet, a separator, and a negative electrode sheet are laminated. It is an object of the present invention to provide a secondary battery inspection method and a secondary battery inspection device that can be carried out in a short time, with high accuracy and at low cost.
本発明の一態様に係る二次電池検査方法は、正極シート、負極シート、及び前記正極シートと前記負極シートとの間に挟まれたセパレータを有する積層体と、前記積層体を収納するケースと、を備えた、電解液が未注入の状態の二次電池を検査する二次電池検査方法であって、前記ケースにおける前記積層体の積層方向と垂直な両端面を第1両端面とし、前記ケースを前記第1両端面から押圧し、且つ前記第1両端面に平行な方向から前記積層体に振動を与えた状態を準備する準備工程と、前記状態で前記二次電池に電圧を印加して導電性異物の有無を検査する検査工程と、を備えた、ものである。 The secondary battery inspection method according to one aspect of the present invention includes a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, a laminate having a separator sandwiched between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and a case for accommodating the laminate. A secondary battery inspection method for inspecting a secondary battery in a state in which an electrolytic solution has not been injected, wherein both end faces perpendicular to the stacking direction of the laminate in the case are set as first end faces. A preparatory step of pressing the case from the first both end faces and preparing a state in which the laminate is vibrated from a direction parallel to the first end faces, and applying a voltage to the secondary battery in the state. It is provided with an inspection process for inspecting the presence or absence of conductive foreign matter.
この態様に係る二次電池検査方法では、二次電池を第1端面から押圧するだけでなく第1両端面に平行な方向から振動を与えた状態で導電性異物の有無を検査する。そのため、この二次電池検査方法によれば、二次電池における導電性異物の有無の検査を、短時間、高精度、低コストで実施することができる。 In the secondary battery inspection method according to this aspect, the presence or absence of conductive foreign matter is inspected in a state where the secondary battery is not only pressed from the first end surface but also vibrated from a direction parallel to the first end faces. Therefore, according to this secondary battery inspection method, the presence or absence of conductive foreign matter in the secondary battery can be inspected in a short time, with high accuracy, and at low cost.
また、前記振動は、前記セパレータを製造したときの延伸方向に沿った振動を含む、ものとすることができる。セパレータはその延伸方向に裂け易いがそのような裂け易い状態で導電性異物の有無の検査を行うことができ、不良品を取り除き易くすることができる。
また、前記振動は、超音波発生器により発生させた超音波による振動である、ものとすることができる。これにより、容易に検査の準備を行うことができる。
また、前記振動の周波数は、前記二次電池を搭載する装置の稼働時に生じる振動の周波数とする、ものとすることができる。これにより、二次電池を装置に搭載した状態における短絡を検査することができ、導電性異物が存在する不良品を取り除いておけば、その装置に搭載時の二次電池の不良の発生を抑えることができる。
Further, the vibration may include vibration along the stretching direction when the separator is manufactured. The separator is easily torn in the stretching direction, but the presence or absence of conductive foreign matter can be inspected in such a state of being easily torn, and defective products can be easily removed.
Further, the vibration can be assumed to be vibration caused by ultrasonic waves generated by an ultrasonic generator. As a result, preparations for inspection can be easily performed.
Further, the frequency of the vibration may be the frequency of the vibration generated during the operation of the device equipped with the secondary battery. This makes it possible to inspect for short circuits when the secondary battery is mounted on the device, and if defective products with conductive foreign matter are removed, the occurrence of defective secondary batteries when mounted on the device can be suppressed. be able to.
また、前記二次電池検査方法は、前記振動の周波数及び方向の少なくとも一方の値を設定する設定工程をさらに備え、前記準備工程は、前記設定工程で設定された値に基づく振動を前記積層体に与えた状態を準備する、ものとすることができる。この二次電池検査方法では、二次電池を搭載する装置とその裂け易さが製造時の延伸方向によって変わるセパレータの延伸方向との少なくとも一方を設定できる。よって、この二次電池検査方法によれば、二次電池及びそれを搭載する装置の少なくとも一方に合わせて不良を生じさせる導電性異物の有無を検査することができる。 Further, the secondary battery inspection method further includes a setting step of setting at least one value of the frequency and direction of the vibration, and the preparation step further includes vibration based on the value set in the setting step of the laminated body. Can be prepared for the condition given to. In this secondary battery inspection method, at least one of the device on which the secondary battery is mounted and the stretching direction of the separator whose tearability varies depending on the stretching direction at the time of manufacturing can be set. Therefore, according to this secondary battery inspection method, it is possible to inspect at least one of the secondary battery and the device on which the secondary battery is mounted for the presence or absence of a conductive foreign substance that causes a defect.
本発明の他の態様に係る二次電池検査装置は、正極シート、負極シート、及び前記正極シートと前記負極シートとの間に挟まれたセパレータを有する積層体と、前記積層体を収納するケースと、を備え、電解液が未注入の状態の二次電池を検査する二次電池検査装置であって、前記ケースにおける前記積層体の積層方向と垂直な両端面を第1両端面とし、前記ケースを前記第1両端面から押圧する押圧部と、前記第1両端面に平行な方向から前記積層体に振動を与える振動部と、前記押圧部で押圧し且つ前記振動部で前記振動を与えた状態で、前記二次電池に電圧を印加して導電性異物の有無を検査する検査部と、を備えた、ものである。 The secondary battery inspection device according to another aspect of the present invention is a case for accommodating a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, a laminate having a separator sandwiched between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the laminate. A secondary battery inspection device for inspecting a secondary battery in a state in which an electrolytic solution has not been injected. A pressing portion that presses the case from the first both end surfaces, a vibrating portion that vibrates the laminated body from a direction parallel to the first end surfaces, and a vibrating portion that presses the case with the pressing portion and applies the vibration with the vibrating portion. In this state, the secondary battery is provided with an inspection unit for inspecting the presence or absence of conductive foreign matter by applying a voltage to the secondary battery.
この態様に係る二次電池検査装置では、二次電池を第1端面から押圧するだけでなく第1両端面に平行な方向から振動を与えた状態で導電性異物の有無を検査する。そのため、この二次電池検査装置によれば、二次電池における導電性異物の有無の検査を、短時間、高精度、低コストで実施することができる。 In the secondary battery inspection device according to this aspect, the presence or absence of conductive foreign matter is inspected in a state where the secondary battery is not only pressed from the first end surface but also vibrated from a direction parallel to the first end faces. Therefore, according to this secondary battery inspection device, the presence or absence of conductive foreign matter in the secondary battery can be inspected in a short time, with high accuracy, and at low cost.
また、前記振動は、前記セパレータを製造したときの延伸方向に沿った振動を含む、ものとすることができる。セパレータはその延伸方向に裂け易いがそのような裂け易い状態で導電性異物の有無の検査を行うことができ、不良品を取り除き易くすることができる。 Further, the vibration may include vibration along the stretching direction when the separator is manufactured. The separator is easily torn in the stretching direction, but the presence or absence of conductive foreign matter can be inspected in such a state of being easily torn, and defective products can be easily removed.
また、前記二次電池検査装置は、前記振動の周波数及び方向の少なくとも一方の値を設定する設定部を備え、前記振動部は、前記設定部で設定された値に基づく振動を前記積層体に与える、ものとすることができる。この二次電池検査装置では、二次電池を搭載する装置とその裂け易さが製造時の延伸方向によって変わるセパレータの延伸方向との少なくとも一方を設定できる。よって、この二次電池検査装置によれば、二次電池及びそれを搭載する装置の少なくとも一方に合わせて不良を生じさせる導電性異物の有無を検査することができる。 Further, the secondary battery inspection device includes a setting unit for setting at least one value of the frequency and direction of the vibration, and the vibration unit transmits vibration based on the value set by the setting unit to the laminated body. Can be given. In this secondary battery inspection device, at least one of the device on which the secondary battery is mounted and the stretching direction of the separator whose tearability varies depending on the stretching direction at the time of manufacturing can be set. Therefore, according to this secondary battery inspection device, it is possible to inspect at least one of the secondary battery and the device on which the secondary battery is mounted for the presence or absence of a conductive foreign substance that causes a defect.
また、上述した二次電池検査方法及び二次電池検査装置において、前記積層体は、扁平に捲回された状態で前記ケースに収納された捲回体構造の積層体であり、前記積層方向は、前記捲回体構造の積層体の短軸方向である、ものとすることができる。これにより、捲回体構造の積層体を収納した二次電池における導電性異物の有無の検査を行うことができる。 Further, in the above-described secondary battery inspection method and secondary battery inspection device, the laminated body is a laminated body having a wound structure that is housed in the case in a state of being flatly wound, and the stacking direction is , It can be assumed that it is in the minor axis direction of the laminated body of the wound body structure. This makes it possible to inspect the secondary battery containing the laminated body of the wound structure for the presence or absence of conductive foreign matter.
若しくは、上述した二次電池検査方法及び二次電池検査装置において、前記積層体は、前記正極シート、前記セパレータ、及び前記負極シートが平行に積層された状態のままで前記ケースに収納されている、ものとすることができる。これにより、積層構造の積層体を収納した二次電池における導電性異物の有無の検査を行うことができる。 Alternatively, in the above-mentioned secondary battery inspection method and secondary battery inspection device, the laminated body is housed in the case with the positive electrode sheet, the separator, and the negative electrode sheet laminated in parallel. , Can be. This makes it possible to inspect the secondary battery containing the laminated body having a laminated structure for the presence or absence of conductive foreign matter.
本発明により、正極シート、セパレータ、及び負極シートを積層した積層体とケースとを備えた二次電池における導電性異物の有無の検査を、短時間、高精度、低コストで実施することが可能な二次電池検査方法及び二次電池検査装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to inspect the presence or absence of conductive foreign matter in a secondary battery provided with a laminate and a case in which a positive electrode sheet, a separator, and a negative electrode sheet are laminated in a short time, with high accuracy, and at low cost. A secondary battery inspection method and a secondary battery inspection device can be provided.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。また、実施の形態において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付すことがあり、重複する説明は適宜省略される。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Further, in order to clarify the explanation, the following description and drawings have been simplified as appropriate. Further, in the embodiment, the same or equivalent elements may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted as appropriate.
(実施の形態)
実施の形態に係る検査方法について、検査対象の二次電池としてリチウムイオン二次電池等の非水二次電池を例に挙げて説明する。まず、検査対象について、図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、実施の形態に係る非水二次電池検査方法の検査対象としての非水二次電池の外観の一例を示す図である。
(Embodiment)
The inspection method according to the embodiment will be described by taking a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery as an example of the secondary battery to be inspected. First, the inspection target will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a diagram showing an example of the appearance of a non-aqueous secondary battery as an inspection target of the non-aqueous secondary battery inspection method according to the embodiment.
図1に示すように、本実施の形態で検査対象となる非水二次電池1は、ケース10、蓋11、負極極柱12、及び正極極柱13を備えることができる。なお、図1で例示する非水二次電池1を複数組み合わせることで組電池を形成することができ、非水二次電池1はその組電池の1つのセルとすることができる。
As shown in FIG. 1, the non-aqueous
ケース10には、非水二次電池1の電気エネルギーを蓄積する発電体が収納される。蓋11は、発電体をケース10に密閉するための蓋である。ケース10及び蓋11は、例えばアルミニウム又はその合金などとすることができる。負極極柱12及び正極極柱13は、ケース10内の発電体と電気的に接続され、発電体に対して電流の入出力を行うための電極である。また、負極極柱12及び正極極柱13は、図1に示すように、ケース10の一端面(導出端面)から突出するように設けられることができる。
The
図1では図示を省略したが、非水二次電池1では、ケース内に格納される発電体に取り付けられる負極極柱12及び正極極柱13をケース外に取り出すための取り出し穴が蓋11に設けられる。そして、負極極柱12及び正極極柱13は、蓋11に設けられた取り出し穴を介してケース内に設けられる集電部品と接合される。負極極柱12、正極極柱13は、それぞれ上記導出端面から導出された正極端子、負極端子の一例である。
Although not shown in FIG. 1, in the non-aqueous
本実施の形態での検査対象は、非水二次電池1のケース10に収納された状態の、発電体を構成する積層体(積層電極体)であり、その積層体の構造の例について、図2及び図3を参照しながら説明する。図2は、図1の非水二次電池1のケース10に収納される積層体の一例を示す概略図で、図3は、ケース10に収納される積層体の他の例を示す概略図である。
The inspection target in the present embodiment is a laminated body (laminated electrode body) constituting the power generator in a state of being housed in the
図2に示すように、ケース10内に収容される積層体20は、正極シート21と、負極シート23と、正極シート21と負極シート23の間に挟まれたセパレータ22と、を有する。
As shown in FIG. 2, the laminate 20 housed in the
正極シート21、負極シート23には、それぞれ各電極を構成する活物質塗工領域21a,23aを有する。例えば、正極シート21には、活物質として、例えば、LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2等が塗工される。また、負極シート23には、活物質として、例えば、黒鉛(C)、チタネイト(Li4Ti5O12)等が塗工される。また、正極シート21、負極シート23には、それぞれ活物質塗工領域21a,23aから突出させた形状を有する活物質未塗工領域のタブ部21b,23bを有することができる。
The
正極シート21の枚数、負極シート23の枚数は問わない。積層体20の積層方向は図1に示す方向とすることができる。発電体として機能させるために、積層体20では、正極シート21と負極シート23とが交互に積層されることができ、正極シート21と負極シート23の間にセパレータ22が挟み込まれる。また、積層体20の一端又は両端の外側にも極板(正極シート21又は負極シート23)にセパレータ22が積層されることができる。
The number of
また、積層体20は、正極シート21、セパレータ22、及び負極シート23のそれぞれの間を貼り合わせる層(接着層)を有することができる。接着層は、熱可塑性樹脂等の接着剤を有することができる。接着剤は、予めセパレータ22に塗布しておくか、或いは、予め正極シート21や負極シート23に塗布しておくことができ、そのような状態でセパレータ22、正極シート21、及び負極シート23を貼り合わせて積層体20を製造することができる。なお、積層体20には、例えばPP(ポリプロピレン)等のテープが端部のみに又は一周以上巻かれることもある。
Further, the
図2に示す積層体20は、正極シート21、セパレータ22、及び負極シート23が平行に積層された状態のままでケース10に収納されている、所謂、積層構造の積層体である。但し、本検査方法での検査対象はこれに限ったものではない。
The
例えば、図3に示す積層体30のような捲回体構造の積層体がケース10に収納された非水二次電池1を検査対象とすることもできる。この場合の積層方向は、捲回体構造の積層体30の短軸方向とする。
For example, the non-aqueous
この捲回体構造(扁平捲回式)の積層体(捲回電極体)30は、例えばセパレータ、正極シート、セパレータ、負極シート、セパレータが積層された積層体が扁平に捲回されたものである。例えば、積層体30は、正極と負極とをセパレータを介して積層した後、それを捲回し、その後に扁平にすることで構成することができる。正極シート、負極シートには、図2の例と同様にそれぞれ活物質塗工領域(ここでは負極側の活物質未塗工領域32のみ露出した状態を例示)と活物質未塗工部33,34が形成されている。また、活物質未塗工部33,34には、それぞれ正極用の引き出し電極35、負極用の引き出し電極36がそれぞれ設けられている。なお、積層体30には、例えばPP等のテープが周囲に巻かれることもある。
The laminated body (rolled electrode body) 30 of this wound body structure (flat wound type) is, for example, a laminated body in which a separator, a positive electrode sheet, a separator, a negative electrode sheet, and a separator are laminated and wound flat. be. For example, the
積層体30は、引き出し電極35,36の位置にもよるが、図3に示す方向のままケース10に収納すること、或いは捲回の軸方向を上下に向けてケース10に収納することができる。なお、捲回電極体の構造は、一般的な捲回電極体の構造と同様である。
The laminate 30 can be stored in the
このような積層体20又は30は、発電体として機能させるためにケース10に収納した状態で、図示しない注液口から有機溶媒などの非水電解液を注入し、積層体20又は30に含浸させる。注液口は、例えば負極極柱12及び正極極柱13を取り付ける前の蓋11に形成された穴などとすることができる。また、積層体20又は30は、非水電解液が積層体20又は30の端面から極板とセパレータ22との間を通って(接着層がある場合には接着層を通って)積層体20又は30に含浸されることで、発電体として機能させることができる。
Such a laminate 20 or 30 is housed in a
非水電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、次の群から選択された一種または二種以上の材料を用いることができる。上記群は、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等からなる。支持塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiI等から選択される一種又は二種以上のリチウム化合物(リチウム塩)を用いることができる。また、非水電解液には、例えば、リチウムビスオキサレートボレート(LiBOB)等の被膜形成剤が添加されているものとする。 The non-aqueous electrolyte solution is a composition in which a supporting salt is contained in a non-aqueous solvent. Here, as the non-aqueous solvent, one or more kinds of materials selected from the following groups can be used. The above group consists of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) and the like. Supporting salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiI and the like. One or more selected lithium compounds (lithium salts) can be used. Further, it is assumed that a film-forming agent such as lithium bisoxalate borate (LiBOB) is added to the non-aqueous electrolytic solution.
次に、このような非水二次電池1を検査対象とする本実施の形態に係る検査方法(以下、本検査方法)及び検査装置について、図4〜図8を参照しながら説明する。図4は、本実施の形態に係る非水二次電池検査方法の一例を説明するためのフロー図である。また、図5は、図4の検査方法を実施するための検査装置の一構成例を示す図で、図6は、図5の検査装置において実施される積層体に対する検査を説明するための概念図である。
Next, an inspection method (hereinafter, this inspection method) and an inspection apparatus according to the present embodiment in which such a non-aqueous
本検査方法は、非水電解液が未注入の状態の非水二次電池1を検査対象とし、準備工程(ステップS1)及び検査工程(ステップS2)を備える。これらの工程について説明するに先立ち、本検査方法を実施するための検査装置について説明する。なお、以下では、積層体として積層体30がケース10に収納された非水二次電池1を検査対象とした例を挙げて説明するが、積層体20が収納された非水二次電池1でも同様である。
This inspection method targets the non-aqueous
例えば、図5に示すように、本検査方法を実施するための検査装置50は、一対の加圧板51,52と、超音波発生器53と、検査部54と、を備えることができる。一対の加圧板51,52は、太矢印で押圧方向を示すように、ケース10を第1両端面から押圧する押圧部の一例である。ここで、第1両端面は、ケース10における積層体30の積層方向と垂直な両端面を指し、図1で言うところのケース10の最も広い、対向する2面を指す。なお、積層体30の両面側から挟むために一対の加圧板51,52が用いられるが、単に一方の加圧板の代わりに台座を用いることもできる。
For example, as shown in FIG. 5, the
超音波発生器53は、第1両端面に平行な方向から積層体30に振動を与える振動部の一例である。超音波発生器53は、超音波を発生させ、その超音波により第1両端面に平行な方向から積層体30に振動を与え、内部に導電性異物Mが含まれる場合にはその導電性異物Mに対しても超音波による振動を与えることができる。超音波発生器53は、非水二次電池1に対する配置も容易に変更することができるため、容易に振動を与えることができると言える。よって、超音波発生器53を利用することで容易に検査の準備を行うことができる。
The
また、超音波発生器53を複数の異なる位置に配置すること、或いは、1台の超音波発生器53を用いてその位置を移動可能にしておくことで、振動方向を切り替えることが可能なように構成しておくこともできる。
Further, the vibration direction can be switched by arranging the
検査部54は、押圧部で押圧し且つ振動部で振動を与えた状態で、非水二次電池1に電圧を印加して導電性異物Mの有無を検査する。検査部54では、例えば正極端子の例である正極極柱13と負極端子の例である負極極柱12(或いは負極側に接続されたケース10)との間に電圧を印加する。
The
実際、積層体30は、図6に示すように正極シート41、セパレータ42、及び負極シート43が積層され、そのような積層状態のものが捲回されているが、導電性異物Mが混入することがある。具体的には、導電性異物Mは、ケース10に積層体30を挿入する際などにおいて、図6に示すようにセパレータ42と負極シート43との間、或いはセパレータ42と正極シート41との間に混入することがある。なお、図6では、積層体30における積層方向のみ注目するために模式的に中央部分の正極シート41、セパレータ42、及び負極シート43だけを図示しており、ケース10も省略している。
In fact, as shown in FIG. 6, in the
導電性異物Mが存在した場合には、導電性異物Mが振動及び押圧によりセパレータ42の裂けた部分に入り込み、印加した電圧に対し、正極シート41と負極シート43とが導電性異物Mを介して電気的に接触して短絡を生じさせることになる。検査部54は、例えば電流値を測定する機能を有し、電圧値が短絡を示していないか示しているかにより導電性異物の有無を判定する。無論、検査部54は、例えば抵抗値、電圧値などに基づき、導電性異物の有無を判定するように構成するなど、他の方法で判定するように構成することもできる。
When the conductive foreign matter M is present, the conductive foreign matter M enters the torn portion of the separator 42 by vibration and pressing, and the positive electrode sheet 41 and the
このような検査装置50を用い、準備工程であるステップS1では、ケース10を第1両端面から押圧し、且つ第1両端面に平行な方向から積層体30に振動を与えた状態を準備する。ここで、上述したように、第1両端面は、ケース10における積層体30の積層方向と垂直な両端面とする。例えば、押圧は、一対の加圧板51,52により実施することができ、振動は超音波発生器53で与えることができる。
Using such an
そして、検査工程であるステップS2では、このような押圧且つ振動が与えられた状態で、非水二次電池1に電圧を印加して導電性異物の有無を検査する。
Then, in step S2, which is an inspection step, a voltage is applied to the non-aqueous
本検査方法では、非水二次電池1を第1端面から押圧するだけでなく第1両端面に平行な方向から振動を与えた状態で、短絡を引き起こす可能性のある導電性異物Mの有無を検査する。つまり、本検査方法では、主にセパレータ42に対し、垂直な力だけでなく平行な力を加えることで、導電性異物Mによる短絡を発生し易くし、検出感度を向上させる。
In this inspection method, the presence or absence of a conductive foreign substance M that may cause a short circuit while not only pressing the non-aqueous
そのため、本検査方法によれば、非水二次電池1における導電性異物Mの有無の検査を、加熱を必要とする場合に比べて短時間且つ低コストで実施することができる。さらに、本検査方法によれば、押圧だけでなく振動を加えて導電性異物Mによる短絡を生じさせた状態で検査を実施するため、高精度に検査を実施することができる。
Therefore, according to this inspection method, the inspection for the presence or absence of the conductive foreign matter M in the non-aqueous
特に、超音波発生器53等の振動部で与える振動は、セパレータ42を製造したときの延伸方向に沿った振動を含むことが好ましい。これは、セパレータ42がその延伸方向に裂け易い(強度が弱い)ことを利用したものであり、そのような強度の弱い方向に振動を加えた状態で導電性異物の有無の検査を行うものである。これにより、導電性異物Mが存在した場合にセパレータ42がその部分で裂け易く(それにより正極シート41と負極シート43とが短絡し易く)なり、導電性異物Mを検出し易くすること、つまり不良品の非水二次電池1を取り除き易くすることができる。
In particular, it is preferable that the vibration given by the vibrating portion of the
図5及び図6では、第1両端面に垂直な面のうち、ケースに10おける電極導出側の端面(導出端面)及びそれに平行な端面とは異なる両端面(以下、第2両端面)に垂直な方向から振動を与えた例を挙げた。この例は、ケース10が端子導出部を除いて略直方体で、且つ、セパレータ42が第2両端面に垂直な方向であって第1両端面に平行な方向に延伸されて製造されたものである場合に、特に導電性異物Mの検出精度を向上させることができると言える。具体的な周波数としては、10kHz以上が好ましく、30kHz以上がより好ましい。
In FIGS. 5 and 6, among the planes perpendicular to the first end faces, the end faces on the electrode lead-out side (out-out end faces) in the
また、セパレータ42が一軸に延伸されたものであることを前提に説明したが、2軸以上に沿って延伸されたものであっても同様に適用できる。その場合、振動は各軸の全てに加えることが好ましいが、一部の軸の方向に加えるだけでもよく、その場合、延伸率の高い方の軸を選択しておくことが好ましい。 Further, although the description has been made on the premise that the separator 42 is uniaxially stretched, the same can be applied even if the separator 42 is stretched along two or more axes. In that case, it is preferable to apply the vibration to all of the shafts, but it is also preferable to apply the vibration in the direction of a part of the shafts. In that case, it is preferable to select the shaft having the higher stretching ratio.
次に、図7を参照しながら、検査装置の他の構成例について説明する。図7は、図4の検査方法を実施するための検査装置の他の構成例を示す図である。 Next, another configuration example of the inspection device will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the inspection device for carrying out the inspection method of FIG.
図7に示す検査装置70は、振動部として、物理的に非水二次電池1を動かして振動させるように両端から挟み込む振動部73a,73bを備えるものであり、その他は検査装置50と同様に図示しない一対の加圧板51,52等の押圧部と検査部54とを備える。このように振動部73a,73bは、機械的な振動機構とすることができる。押圧部の押圧方向は、図7における紙面垂直方向となる。
The
また、振動部73a,73bで与える振動は、第1両端面に平行な面での一方向の振動とすることができるが、振動方向を切り替えることが可能なように構成しておくこともでき、また第1両端面に平行な回転振動を与えるように構成することもできる。なお、振動部73a,73bにより振動を与えるために、一対の加圧板51,52も同方向に振動するように配置しておけばよい。
Further, the vibration applied by the vibrating
また、超音波発生器53や振動部73a,73bの説明において、振動方向の切り替えについて説明したが、本検査方法は、与える振動の方向及び周波数の少なくとも一方の値を設定する設定工程をさらに備えることが好ましい。この場合、ステップS1の準備工程は、設定工程で設定された値に基づく振動を積層体30に与えた状態を準備し、ステップS2の検査工程ではその状態で検査を実施する。
Further, although the switching of the vibration direction has been described in the description of the
そのためには、検査装置50,70において、与える振動の周波数及び方向の少なくとも一方の値を設定する設定部を備えておき、振動部が設定部で設定された値に基づく振動を積層体30に与えることが可能なように構成しておけばよい。
For that purpose, the
特に、与える振動の周波数は、非水二次電池1を搭載する装置の稼働時に生じる振動の周波数(例えば代表的な振動数)としておくことができる。これにより、非水二次電池1を装置に搭載した状態における短絡を検査することができ、導電性異物Mが存在する不良品を取り除いておけば、その装置に搭載したときの非水二次電池1の不良の発生を抑えることができる。
In particular, the frequency of the given vibration can be set to the frequency of the vibration generated during the operation of the device equipped with the non-aqueous secondary battery 1 (for example, a typical frequency). As a result, it is possible to inspect a short circuit when the non-water
このような設定を可能とすることで、非水二次電池1を搭載する装置とその裂け易さが製造時の延伸方向によって変わるセパレータ42の延伸方向との少なくとも一方を設定できる。よって、このような検査方法を採用することで、非水二次電池1及びそれを搭載する装置の少なくとも一方に合わせて不良を生じさせる導電性異物Mの有無を検査することができる。つまり、このような構成の検査装置50,70では、セパレータ42の延伸方向が様々な非水二次電池1に対応した検査を行うことや、搭載先を考慮した検査を行うことができるようになる。
By enabling such a setting, it is possible to set at least one of the device on which the non-aqueous
例えば、非水二次電池1を含む電池パックを上記装置の一例である自動車に搭載する場合における電池パックへの振動周波数は、一般的な悪路では高くて50Hz程度、最も振動が大きいことが予想される道路においても高くて200Hz程度である。よって、検査時の周波数は、自動車に電池パックを搭載することを想定する場合、5〜200Hzの値が好ましく、10〜200Hzの値とすることがより好ましく、例えば200Hzとすることができる。これにより、自動車の走行時には問題にならない程度の精度で検査を行うことができる。この場合、振動部73a,73bにより振動を与えることができる。また、検査は1つの周波数で実施するに限らず、例えば、10Hz以上200Hz以下を満たす複数の予め定めた周波数の全てについて、検査を実施し、導電性異物が検出された非水二次電池1を不良品として搭載しないようにすることで、より自動車に搭載した非水二次電池1の短絡を防止することができる。
For example, when a battery pack containing a non-aqueous
次に、図8を参照しながら、本検査方法での検査例(試験例)について説明する。図8は、本検査方法で検査した結果と、比較例に係る検査方法で検査した結果と、を示す図である。 Next, an inspection example (test example) in this inspection method will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing the results of inspection by the main inspection method and the results of inspection by the inspection method according to the comparative example.
本検査方法について、図5の検査装置50にて第一両端面に平行な方向からの38kHzの振動と第一両端面からの0.4kPaの荷重(加圧)とを与えた状態で100μmの導電性異物の有無の検査を行った結果、導電性異物が検出できた。一方で、比較例に係る検査方法について、第1両端面からの1000kPaの荷重を与えた状態で100μmの導電性異物の有無の検査を行った結果、導電性異物が検出できなかった。なお、本検査方法及び比較例に係る検査方法の双方において25℃の条件で、セパレータの延伸方向も共通として検査を行った。また、本検査方法ではその延伸方向への振動を加えて検査を行った。
Regarding this inspection method, the
このように、比較例に係る検査方法で検出できなかった導電性異物が本検査方法では検出でき、さらに比較例に係る検査方法より大幅に小さい荷重で検出できた。荷重が小さくて済むことは押圧部も低コストのものを用いることができ、その動力も少なくて済むことを意味する。この結果からも、本実施の形態に係る検査方法及び検査装置では、非水二次電池1における導電性異物の有無の検査を、短時間、高精度、低コストで実施することができると言える。
As described above, the conductive foreign matter that could not be detected by the inspection method according to the comparative example could be detected by this inspection method, and could be detected with a significantly smaller load than the inspection method according to the comparative example. The fact that the load is small means that a low-cost pressing portion can be used and the power is also small. From this result, it can be said that the inspection method and the inspection apparatus according to the present embodiment can inspect the non-aqueous
(他の実施の形態等)
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、実施の形態に含まれる各例を適宜組み合わせて実施されてもよいし、また、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態で説明した検査装置或いは検査方法も、例示したものに限ったものではなく、検査装置としての機能が果たせるもの、或いは上述したような検査が実施できる方法であればよい。また、例えば、実施の形態で説明した二次電池の各部材の形状や材質など、或いは製造方法は、例示したものに限らず、二次電池としての機能が果たせるもの、或いはそのような二次電池が製造できる方法であればよい。また、実施の形態では非水二次電池を例に挙げたが電解液は非水電解液に限ったものではなく、正極シート、セパレータ、負極シートが積層される積層体を備えた二次電池であれば、どのような二次電池についても検査の対象とすることができる。
(Other embodiments, etc.)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and each example included in the embodiment may be appropriately combined and implemented, and may be appropriately modified without departing from the spirit. Is. For example, the inspection device or inspection method described in the embodiment is not limited to the illustrated one, and may be any device that can function as an inspection device or a method capable of performing the above-mentioned inspection. Further, for example, the shape and material of each member of the secondary battery described in the embodiment, or the manufacturing method is not limited to the illustrated one, and the secondary battery can function as a secondary battery, or such a secondary battery. Any method can be used as long as the battery can be manufactured. Further, in the embodiment, a non-aqueous secondary battery is taken as an example, but the electrolytic solution is not limited to the non-aqueous electrolytic solution, and the secondary battery includes a laminate in which a positive electrode sheet, a separator, and a negative electrode sheet are laminated. If so, any secondary battery can be subject to inspection.
1 非水二次電池
10 ケース
11 蓋
12 負極極柱
13 正極極柱
20 積層体
21、41 正極シート
21a 正極側の活物質塗工領域
21b 正極側のタブ部
22、42 セパレータ
23、43 負極シート
23a 負極側の活物質塗工領域
23b 負極側のタブ部
30 捲回体構造の積層体
32 活物質塗工領域
33 正極側の活物質未塗工領域
34 負極側の活物質未塗工領域
35 正極用の引き出し電極
36 負極用の引き出し電極
50、70 検査装置
51、52 加圧板
53 超音波発生器
54 検査部
73a,73b 振動部
M 導電性異物
1 Non-aqueous
Claims (12)
前記ケースにおける前記積層体の積層方向と垂直な両端面を第1両端面とし、
前記ケースを前記第1両端面から押圧し、且つ前記第1両端面に平行な方向から前記積層体に振動を与えた状態を準備する準備工程と、
前記状態で前記二次電池に電圧を印加して導電性異物の有無を検査する検査工程と、
を備えた、二次電池検査方法。 A state in which the electrolytic solution is not injected, which comprises a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, a laminate having a separator sandwiched between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and a case for accommodating the laminate. It is a secondary battery inspection method that inspects the secondary battery.
Both end faces perpendicular to the stacking direction of the laminate in the case are set as the first end faces.
A preparatory step of pressing the case from the first end faces and preparing a state in which the laminate is vibrated from a direction parallel to the first end faces.
In the above state, a voltage is applied to the secondary battery to inspect for the presence of conductive foreign matter, and an inspection step.
A secondary battery inspection method equipped with.
請求項1に記載の二次電池検査方法。 The vibration includes vibration along the stretching direction when the separator is manufactured.
The secondary battery inspection method according to claim 1.
請求項1又は2に記載の二次電池検査方法。 The vibration is an ultrasonic vibration generated by an ultrasonic generator.
The secondary battery inspection method according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池検査方法。 The frequency of the vibration is the frequency of the vibration generated during the operation of the device equipped with the secondary battery.
The secondary battery inspection method according to any one of claims 1 to 3.
前記準備工程は、前記設定工程で設定された値に基づく振動を前記積層体に与えた状態を準備する、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池検査方法。 A setting step for setting at least one value of the frequency and direction of the vibration is further provided.
The preparatory step prepares a state in which vibration based on the value set in the setting step is applied to the laminated body.
The secondary battery inspection method according to any one of claims 1 to 4.
前記積層方向は、前記捲回体構造の積層体の短軸方向である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池検査方法。 The laminated body is a laminated body having a wound body structure that is housed in the case in a state of being wound flat.
The stacking direction is the minor axis direction of the laminated body of the wound structure.
The secondary battery inspection method according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池検査方法。 The laminated body is housed in the case with the positive electrode sheet, the separator, and the negative electrode sheet laminated in parallel.
The secondary battery inspection method according to any one of claims 1 to 5.
前記ケースにおける前記積層体の積層方向と垂直な両端面を第1両端面とし、
前記ケースを前記第1両端面から押圧する押圧部と、
前記第1両端面に平行な方向から前記積層体に振動を与える振動部と、
前記押圧部で押圧し且つ前記振動部で前記振動を与えた状態で、前記二次電池に電圧を印加して導電性異物の有無を検査する検査部と、
を備えた、二次電池検査装置。 A secondary sheet comprising a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, a laminate having a separator sandwiched between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and a case for accommodating the laminate, and in a state where no electrolytic solution is injected. A secondary battery inspection device that inspects batteries,
Both end faces perpendicular to the stacking direction of the laminate in the case are set as the first end faces.
A pressing portion that presses the case from the first both end surfaces, and
A vibrating portion that vibrates the laminated body from a direction parallel to the first both end faces,
An inspection unit that inspects the presence or absence of conductive foreign matter by applying a voltage to the secondary battery while pressing with the pressing unit and applying the vibration with the vibrating unit.
A secondary battery inspection device equipped with.
請求項8に記載の二次電池検査装置。 The vibration includes vibration along the stretching direction when the separator is manufactured.
The secondary battery inspection device according to claim 8.
前記振動部は、前記設定部で設定された値に基づく振動を前記積層体に与える、
請求項8又は9に記載の二次電池検査装置。 A setting unit for setting at least one value of the frequency and direction of the vibration is provided.
The vibrating unit applies vibration based on the value set by the setting unit to the laminated body.
The secondary battery inspection device according to claim 8 or 9.
前記積層方向は、前記捲回体構造の積層体の短軸方向である、
請求項8〜10のいずれか1項に記載の二次電池検査装置。 The laminated body is a laminated body having a wound body structure that is housed in the case in a state of being wound flat.
The stacking direction is the minor axis direction of the laminated body of the wound structure.
The secondary battery inspection device according to any one of claims 8 to 10.
請求項8〜10のいずれか1項に記載の二次電池検査装置。 The laminated body is housed in the case with the positive electrode sheet, the separator, and the negative electrode sheet laminated in parallel.
The secondary battery inspection device according to any one of claims 8 to 10.
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