JP4128397B2 - 電池検査装置 - Google Patents
電池検査装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4128397B2 JP4128397B2 JP2002171699A JP2002171699A JP4128397B2 JP 4128397 B2 JP4128397 B2 JP 4128397B2 JP 2002171699 A JP2002171699 A JP 2002171699A JP 2002171699 A JP2002171699 A JP 2002171699A JP 4128397 B2 JP4128397 B2 JP 4128397B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- electrode plate
- ray
- negative electrode
- positive electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims description 45
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 24
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 37
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 2
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000002594 fluoroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内に層状に正極板と負極板を交互に配置して成る電池の正極板と負極板の位置ずれを検査する電池検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話などのモバイル機器の発達や電気自動車の実用化でリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池の需要が拡大している。それに伴いショートや発火が生じない安全で信頼性の高い電池を供給するための電池検査の重要度がますます高まってきている。
【０００３】
まず、図７にリチウムイオン電池１０６の概念図を示す。図７（ａ）は、リチウムイオン電池１０６の外形図を示し、図７（ｂ）は、リチウムイオン電池１０６のＡ−Ａ断面図を示している。また図７（ｃ）は、リチウムイオン電池１０６のＢ−Ｂ断面図を示している。
【０００４】
図７（ｂ）に示すように、リチウムイオン電池１０６は、円筒状のケース１２０と、正極板１２１と、負極板１２２と、セパレータ１２３とから構成されており、正極板１２１と負極板１２２をセパレータ１２３を介して円筒状に何重にも巻き付け、これをケース１２０に収め、電気を取り出す正極リードと負極リード（図示せず）を接続し、電解液１２４を注入し、密閉して製造される。
【０００５】
リチウムイオン電池１０６の製造時において、正極板１２１と負極板１２２を巻き付けたときに、正極板１２１が負極板１２２より突出していると、使用中に突出した正極板１２１からリチウムが析出し、ショートして発火するおそれがある。そのため、正極板１２１の端と負極板１２２の端間は、ショートしないように段差Ｌが保たれていなければならない。
【０００６】
この巻きずれは、密閉後、Ｘ線透視を行って検査されている。
【０００７】
図６は、従来の巻きずれ検査装置１００の構成を示す図である。巻きずれ検査装置１００は、Ｘ線ビーム１０２を出力するＸ線管１０１と、受光したＸ線ビーム１０２を可視化させるＸ線Ｉ．Ｉ．（イメージインテンシファイア）１０３と、可視化された像を撮影するテレビカメラ１０４と、撮影された画像を処理する画像処理装置１０５とを備えており、Ｘ線管１０１とＸ線Ｉ．Ｉ．１０３の間に検査する被検体１０６が配置される。
【０００８】
巻きずれの検査をするために、まず第１段階として、Ｘ線管１０１とＸ線Ｉ．Ｉ．１０３間にリチウムイオン電池１０６を配置し、第２段階としてＸ線管１０１からリチウムイオン電池１０６に向けてＸ線ビーム１０２を出力する。第３段階としてリチウムイオン電池１０６を透過したＸ線ビーム１０２をＸ線Ｉ．Ｉ．１０３で可視化し、第４段階でこの可視化された画像をテレビカメラ１０４で撮影する。第５段階で撮影された画像を画像処理装置１０５で処理計算して巻きずれを測定している。
【０００９】
得られたリチウムイオン電池１０６の透過画像は、円筒状の電極板（正極板１２１と負極板１２２の総称）の接線部分が濃く表れるので、図７（Ｃ）に示す断面図と同じような画像となり、正極板１２１の端と負極板１２２の端がなす段差Ｌを明確に判定することができ、巻きずれ検出を行うことができる。
【００１０】
なお、画像処理装置１０５には、予め正極板１２１と負極板１２２がなす基準となる段差Ｌ（基準データＬ０）が記憶されており、この基準データＬ０と透過画像から求められた段差ＬＸとを比較して、段差ＬＸが基準データＬ０より小さいときは、被検体１０６は不良品であると判定（巻きずれ自動判定）して、排除装置（図示せず）を用いて排除している。
【００１１】
このように幾重にも巻き付けられたリチウムイオン電池を検査する場合は、リチウムイオン電池１０６とＸ線管１０１との距離を十分近づけて、拡大透視を行うことで分解能を上げ、透過画像を得る。また、高拡大率で撮影してもリチウムイオン電池１０６の透過画像にボケが生じないように、Ｘ線管１０１には、Ｘ線焦点Ｆの寸法が数μｍを有するマイクロフォーカスＸ線管を用いて撮影を行っている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、電解液をゲル状にしたリチウムイオンポリマー電池が、液漏れしにくい、エネルギー密度が高い、薄型にできるなどの理由で普及しつつある。
【００１３】
リチウムイオンポリマー電池は、その構成が平面状の正極板と負極板をセパレータを介して何層にも積み上げるスタック型構造からなり、リチウムイオン電池と同様に、積み上げた正極板が負極板より突出していると、その突出部からリチウムが析出しショートして発火するおそれがある。そのため、正極板と負極板間はショートしないように段差Ｌが保たれていなければならない。
【００１４】
しかしながら、このようなリチウムイオンポリマー電池を、従来の巻きずれ検査装置１００で検査した場合、次のような問題が生じる。
【００１５】
まず、リチウムイオンポリマー電池をＸ線管１０１に十分近づけて拡大透視による検査を行うと、Ｘ線ビーム１０２の広がり角が無視できないため、リチウムイオンポリマー電池内に平行に積層される複数の電極板の層のうちの一部を除いて多くの部分がＸ線ビーム１０２とのなす角が大きくなり、Ｘ線Ｉ．Ｉ．１０３に投影され透視拡大された（一部を除いた）各電極板の透過像に広がりが生じて重なりあい、正極板と負極板の段差ＬＸを正確に測定することが出来ないという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、その目的は、複数の平面板が平行に積層されてなる電池の各平面板の位置ずれを正確に検出することができる電池検査装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために請求項１記載の発明は、一辺が約３０ｍｍ乃至６０ｍｍの略平面状の正極板と負極板とが約０．３ｍｍの間隔で交互に積層されてなる電池にＸ線を照射し、前記正極板と負極板とがなす位置ずれを検査する電池検査装置であって、Ｘ線焦点が０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であるＸ線源と、前記Ｘ線焦点から４００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下離れた検査位置に前記正極板と負極板の積層面に沿って前記Ｘ線焦点から放射されるＸ線ビームを照射するように前記電池を搬送して位置決めする搬送手段と、前記搬送手段により位置決めされた前記電池から３００ｍｍ以内に配置され前記電池を透過した前記Ｘ線ビームを検出するシンチレータと２次元半導体センサアレイを備えるＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力である前記電池の透過画像を取得し前記正極板と負極板の段差を算出し、前記段差が所定の範囲にない場合は当該電池を不良品として判定する画像処理手段と、前記画像処理手段で不良品を判定された当該電池を排除する排除手段とを有することを要旨とする。
【００１８】
本発明によれば、この構成により、電極板（正極板と負極板の総称）の層がＸ線ビームの中心軸と平行に沿うようにＸ線焦点から十分離れた検査位置（４００ｍｍ以上）に電池の位置決めを行い、この電池の検査位置から３００ｍｍ以内に設置されるＸ線検出器でこの電池の透過画像を得ることで、全ての電極板に対してＸ線ビームの傾斜が少ないため、電極板の像の広がり（ボケ）が小さく、広がりが重なり合うことなく正極板と負極板の段差Ｌを正確に測定することができる。また、Ｘ線源としてＸ線焦点寸法が大きいＸ線管を用いることで、Ｘ線焦点から十分離した電池に対しても十分なＸ線量が得られ、検査が可能になる。また、Ｘ線検出器を電池に接近させて小さな拡大率で撮影することでＸ線焦点寸法が大きくてもこれによる電極板の像の広がりは十分小さく問題が無い。また、シンチレータと２次元半導体光センサアレイよりなるＸ線検出器を用いていることで、小さな拡大率でも十分な分解能で透過画像を得ることができ段差Ｌを正確に測定できる。画像処理により段差Ｌを測定し、Ｌが所定範囲にあるか判定することにより、平面状の正極板と負極板とが交互に積層されてなる電池の電極板の位置ずれの判定を可能とする。
【００１９】
上記課題を解決するために、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、搬送手段は、正極板と負極板が長方形である電池に対し、この長方形の一方向の辺に沿ってＸ線ビームを照射して検査した後、この電池の他方向の辺に沿ってＸ線ビームを照射して検査することを要旨とする。
【００２０】
本発明によれば、この構成により、一方向から検査された電池を搬送手段で９０°回転あるいは搬送しなおして他方向からも検査することで、長方形の正極板と負極板からなる電池の縦方向と横方向の位置ずれを検査することが可能になる。
【００２１】
上記課題を解決するために、請求項３記載の本発明は、請求項１あるいは２記載の発明において、検査位置に搬送して位置決めされた電池に対し、積層面の垂直方向に圧力を加える２つの平面板を有するプレス手段を有することを要旨とする。
【００２２】
本発明によれば、この構成により、交互に層をなす略平面状の正極板と負極板を有する電池で層に反りがある場合には、プレス手段で層の両面から垂直に挟み込んで加圧し反りを矯正することで、層の平面からのずれを平面に矯正した状態で透過画像を得ることができるので、反りのある電池であっても検査が可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る電池検査装置１の構成を示す図である。 電池検査装置１は、Ｘ線ビーム２０を出力するＸ線管１０と、受光したＸ線ビーム２０を透過画像として２次元の分解能で検出するＸ線検出器４０と、検出された透過画像を処理する画像処理装置５０とを備えており、Ｘ線管１０とＸ線検出器４０の間には、テーブル７０が設けられ、このテーブル７０には回転板が設置されており、この回転板の上に図示していない搬送機構によりリチウムイオンポリマー電池６０が搬送されて載せられている。
【００２４】
Ｘ線管１０とＸ線検出器４０との距離ＦＤＤ(focus to detector distance)は、約７００ｍｍとし、Ｘ線管１０とリチウムイオンポリマー電池６０との距離ＦＯＤ（Focus to object distance）は、約６００ｍｍとする。
【００２５】
ここで、Ｘ線管１０は、Ｘ線焦点Ｆの寸法が０．１ｍｍのＸ線管を用いる。このＸ線管１０の管電圧は１００ｋＶ、管電流は０．５ｍＡである。
【００２６】
Ｘ線検出器４０は、通常のテレビカメラなどに用いられる２次元半導体光センサアレイ（ＣＣＤセンサ）の表面にＸ線を可視光に変換するシンチレータ薄膜を貼り付けたものを用いる。検出エリア寸法は、約１５×２０ｍｍ、素子マトリクスは４８０×６４０である。１素子の寸法は約３０×３０μｍとなり十分な分解能が得られる。
【００２７】
なお、Ｘ線検出器４０は、シンチレータ薄膜をファイバプレートを介して貼り付けたものでもよく、また、シンチレータ薄膜としてファイバシンチレータを用いたものでもよい。
【００２８】
画像処理装置５０は、一般的なパーソナルコンピュータであり、Ｘ線検出器４０で撮影された透過画像を取り込み、撮影された積層の位置ずれを自動判定し、判定結果に応じて、図示していない排除機構に指令を出力して不良品を排除するプログラムを予め記憶している。また、テーブル７０上に設けられる回転板を回転させる制御プログラムも記憶している。
【００２９】
なお、その他、Ｘ線管１０に高電圧を供給する高圧発生器や、管電圧・管電流を制御するＸ線制御器、又はＸ線コリメータやＸ線遮蔽箱等の説明及び図示は本実施の形態では省略する。
【００３０】
図２に被検体であるリチウムイオンポリマー電池６０の概念図を示す。図２（ａ）は、リチウムイオンポリマー電池６０を上面から見た上面図であり、図２（ｂ）は、リチウムイオンポリマー電池６０のＣ−Ｃ断面図である。また、図２（ｃ）は、Ｃ−Ｃ断面図の一部を拡大した拡大断面図である。
【００３１】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、リチウムイオンポリマー電池６０は、約３０×６０ｍｍの正極板６１と、この正極板より数ｍｍ大きい負極板６２が交互に１０層重ねられており、１層が約０．３ｍｍ、全体は約３ｍｍの厚みを有する電池である。
【００３２】
正極板６１と負極板６２の間には、薄い樹脂製のセパレータ（図示せず）が挟み込まれており、電極板（正極板６１と負極板６２の総称とする。）の全体は、アルミとポリプロピレン多層のラミネートフィルムからなるケース６６に収納され、電極板の間隙はゲル状電解液６５で充填されている。
【００３３】
また、各正極板６１には、正極リード６３が接続され、正極リードは１本に束ねられて外部に取り出されている。負極板６２も同様に、各負極板６２に負極リード６４が接続され、この負極リードは１本に束ねられて外部に取り出されている。
【００３４】
次に、本発明の電池検査装置１の作用を、図２及び図３を参照して説明する。図３は、リチウムイオンポリマー電池の良品・不良品を判定するフローチャートである。
【００３５】
まずステップＳ１０で、搬送機構によりリチウムイオンポリマー電池（以下、単に電池という。）６０が、電池検査装置１の所定の検査位置であるテーブル７０の上に配置決めされて配置される。電池６０の長手方向（ここでは図２（ａ）に示すＡ方向）がＸ線ビーム２０に沿って配置されたことを、画像処理装置５０の制御部（以下、単に制御部という。）が確認するとステップＳ２０に進む。
【００３６】
ステップＳ２０で、制御部はＸ線管１０にＸ線ビーム２０の出力開始を指示する。Ｘ線管１０からＸ線ビーム２０が出力されると、Ｘ線ビーム２０は電池６０に照射され、透過したＸ線ビーム２０がＸ線検出器４０で撮影される。
【００３７】
ステップＳ３０で、Ｘ線検出器４０で撮影された透過画像Ａは、画像処理装置５０に内蔵される画像用メモリに保存される。
【００３８】
ステップＳ４０で、制御部は、テーブル７０上の回転板を回転させて、電池６０の方向を９０°回転させて、図２（ａ）に示すように、Ｘ線ビーム２０の照射方向をＢ方向に切り換える。続いて、ステップＳ２０〜Ｓ３０と同様に、Ｘ線管１０からＸ線ビーム２０の出力が開始され、電池６０を透過したＸ線ビーム２０がＸ線検出器４０で撮影される。
【００３９】
ステップＳ５０で、Ｘ線検出器４０で撮影された透過画像Ｂは、画像処理装置５０に内蔵される画像用メモリに保存される。
【００４０】
次にステップＳ６０で、画像用メモリに保存した透過画像Ａを読み込むが、透過画像Ａは拡大断面図（図２（Ｃ））と同様の画像となる。この透過画像Ａから正極板６１と負極板６２の板端座標を算出する。ここで、図２（ｃ）に示すように、負極板６２の板端座標をＰＡＮ（１）（添字（１）は、積層される負極板のうち、上層から第１段目の層を示している。）とし、正極板６１の板端座標をＰＡＰ（１）とする。
【００４１】
ステップＳ７０で、算出された負極板の板端座標ＰＡＮ（１）から正極板の板端座標ＰＡＰ（１）を減算して、板端距離ＬＡＬを算出する。
[数式１] ＬＡＬ（１）＝ＰＡＮ（１）−ＰＡＰ（１）
同様に、第２段目の負極板の板端座標ＰＡＮ（２）から正極板の板端座標ＰＡＰ（１）を減算して、板端距離ＬＡＲを算出する。
[数式２] ＬＡＲ（１）＝ＰＡＮ（２）−ＰＡＰ（１）
なお以降、繰り返し[数式１]、[数式２]の計算を行うことで、Ａ方向に関する負極板６２と正極板６１の段差Ｌを算出する。
【００４２】
次に、ステップＳ８０で、予めメモリに記憶されている基準段差Ｌ０、許容ずれΔ０とステップＳ７０で算出された段差ＬＡＬ（１）及び段差ＬＡＲ（１）を比較して、位置ずれ自動判定を行う。判定の結果、｜ＬＡＬ（１〜ｎ）−Ｌ０｜＜＝Δ０、かつ、｜ＬＡＲ（１〜ｎ）−Ｌ０｜＜＝Δ０のときは、正常と判定してステップＳ９０に進み、それ以外のときは、不良品と判定して、排除機構に何番面の電池６０が不良品であるか指示を送信する。ここで基準段差Ｌ０は、電極板が均等に配置されたときの板端距離であり、正極板６１と負極板６２の大きさは十分正確であるのでＡ方向の他端を測定せずに１端側の測定のみでずれ（式の左辺に相当）が測定でき許容ずれΔ０と比較して判定することが可能となる。
【００４３】
ステップＳ９０では、ステップＳ８０においてＡ方向の位置ずれは無いと判定された電池６０であり、さらにＢ方向の位置ずれを検査する。ステップＳ９０、Ｓ１００、Ｓ１１０では透過画像ＢについてそれぞれＳ６０、Ｓ７０、Ｓ８０と同様の処理を行い、不良品と判定した場合は、排除機構に何番面の電池６０が不良品であるか指示を送る。
【００４４】
次に、図２（ｃ）を参照して、撮影された電極板像の広がり（ボケ）具合について考察する。
【００４５】
まず、電池６０を構成する積層された層面は、Ｘ線ビーム２０の中心軸と平行になるように配置されており、このとき両端の電極板が最もＸ線ビーム２０と非平行となり、層のＸ線ビーム２０方向の長さを６０ｍｍとしてＸ線検出器４０に投影した場合、この投影された像の両端では約０．１５ｍｍの非平行ボケが生じる（１．５／６００×６０）（式（１））。なお、Ｘ線焦点Ｆの寸法による焦点ボケは、約０．０１４ｍｍとなる（０．１×１００／７００）（式（２））。
非平行ボケ ＝ 電池半厚／ＦＯＤ×層長さ ・・・ 式（１）
焦点ボケ ＝ 焦点サイズ×（ＦＤＤ−ＦＯＤ）／ＦＤＤ ・・・式（２）
しかし、層の間隔は０．３ｍｍであり、このボケは層間隔０．３ｍｍよりも十分小さいため、正極板６１と負極板６２の段差Ｌが明確に識別できることが明らかである。
【００４６】
次に、透過画像ノイズについて考察する。まず概略として画像ノイズは、１画像収集時間中に１画素あたりで検出するＸ線フォトン数で決まる。上記実施の形態の場合は、従来と比べて、Ｘ線焦点Ｆから見た１画素あたりの立体角が小さくなっている（１／数十）。その代わり、大きなＸ線焦点Ｆを持つＸ線管１０を採用しているのでＸ線出力は大きくなり（数十倍）、総合してＸ線フォトン数は同等となるので、従来と同じ画像収集時間で同等のノイズの画像が得られる。
【００４７】
本実施の形態に記載の検査方法において、さらに別の設定で撮影を行う場合は、ＦＯＤは４００〜１０００ｍｍの範囲内に検査位置を設け、かつ、Ｘ線焦点Ｆの寸法を０．０５〜１ｍｍに設定すれば、鮮明で分解能の高い透過画像を撮影することができる。ＦＯＤを４００ｍｍ以上とすれば非平行ボケは式（１）より、０．２３ｍｍ以下となり、ぎりぎり可の範囲である。
【００４８】
なお、ＦＯＤが１０００ｍｍ以上の場合や、Ｘ線焦点Ｆの寸法が０．０５ｍｍ以下の場合は、Ｘ線検出器４０に到達するＸ線量が減り、検査時間がかかったり装置が大型化する。
【００４９】
また、ＦＯＤが４００ｍｍ以下の場合や、Ｘ線焦点Ｆの寸法が１ｍｍ以上の場合は、Ｘ線検出器４０に投影される透過画像のボケが大きくなり検査の品質が低下する。
【００５０】
また、Ｘ線検出器４０は、なるべく被検体６０に近く設置した方がよいが、これは離れて設置すると焦点ボケが大きくなることと、装置が大型になるためである。（ＦＤＤ−ＦＯＤ）を３００ｍｍ、ＦＯＤを１０００ｍｍとすると式（１）より、焦点ボケは０．０１２〜０．２３ｍｍとなり、概略として（ＦＤＤ−ＦＯＤ）は３００ｍｍ以下に設定すれば間違いないことがわかる。
【００５１】
したがって、本発明の実施の形態によれば、リチウムイオンポリマー電池６０を構成する平行に積層された層の平面方向とＸ線ビーム２０の中心軸とを平行に配置し、かつＸ線管１０から所定距離だけ離すことで、Ｘ線管１０から出力された直後の発散ビームが、リチウムイオンポリマー電池６０に到達するときには略平行ビームとなり、一様な平行Ｘ線ビーム２０がリチウムイオンポリマー電池６０の層に対して平行に照射されるので、各層の透過画像がＸ線検出器４０上で重なるのを防止することができる。
【００５２】
また、従来装置で使用していたマイクロフォーカスＸ線管でなく、Ｘ線焦点が０．０５〜１ｍｍと大きなＸ線管を用いているので、Ｘ線出力が大きくとれ、Ｘ線管１０とリチウムイオンポリマー電池６０を離して配置しても、鮮明な透過画像を得ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態においては、Ｘ線検出器４０をリチウムイオンポリマー電池６０に接近させて配置し、リチウムイオンポリマー電池６０を小さい拡大率で撮影しているので、たとえ大きいＸ線焦点Ｆを使用しても、焦点サイズに起因するＸ線検出器４０に投影される層像の広がり（ボケ）は、層間隔よりも十分小さくなるので、正極板６１と負極板６２の段差Ｌを正確に測定することができる。
【００５４】
（本実施の形態の変形例）
本実施の形態では、テーブル７０上の回転板で電池６０の方向を変え照射方向をＡ，Ｂで切り替えているが、必ずしも回転板の回転を用いなくともよい。例えば搬送機構で載せ換えることもできれば、Ｘ線管１０、テーブル７０、Ｘ線検出器４０をＡ，Ｂ方向用でそれぞれ２組用意し、搬送機構でＡ用、Ｂ用と順次搬送させてＡ方向、Ｂ方向を検査するようにすることもできる。
【００５５】
近年、電解液の量を増やすために電極板をメッシュ状にして、よりエネルギー密度を高める試みがされている。このようなメッシュ状の電極板は反りが大きく、この反りによりＸ線検出器４０上に投影される透過画像に電極板のボケが発生するので、反りの大きさにより正確な検査を行うことができない場合がある。
【００５６】
そこで、図４に示すプレス機構７１を電池検査装置に備えることで、電極板に生じた反りを抑制しながら正確に位置ずれ検査を行う。
このプレス機構７１は、２つの平面板７２ａ，７２ｂとが平行に配置され、この平面板７２ａ，７２ｂ間に電池６０が配置される構造からなる。
【００５７】
このプレス機構７１を用いて検査を行う場合は、平面板７２ａ，７２ｂ間に電池６０を配置し、平面板７２ａ，７２ｂ間を縮める方向に垂直な圧力を加えて、電池６０の電極板が平らになるように加圧することで矯正する。加圧による電極板の矯正状態は、逐次モニタで監視しておき、平行に矯正されたことを確認してから、Ｘ線ビーム２０の照射及び透過画像の撮影を順次行うことで、反りが無い状態のＸ線透視検査を行うことができる。
【００５８】
また更に変形例として、図５に示す巻き型電池８０を検査する場合を説明する。図５は、巻き型電池８０の概念図である。図５に示すように、巻き型電池８０は、正極板８１と負極板８３をセパレータ（図示せず）を介して交互になるように巻き付けた後、一方向に圧縮して製造されるものであり、左右端を除けば電極板層は平行平面の層になる。そこで、平行平面の層ができるので、このような巻き型電池に対しても本発明の電池検査装置で電極板のずれの検査が可能である。
【００５９】
更に、この巻き型電池の検査にプレス機構７１を適用することもできる。プレス機構７１の平面板７２ａ，７２ｂ間にこの巻き型電池８０を配置し、電極板層に対して垂直に圧力を加えて巻き型電池８０の電極板の歪みが平らになるように矯正する。この状態でＸ線ビーム２０を照射してＸ線透過画像の収集を順次行うことで、歪みの無いＸ線透視検査を行うことができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の平面板が平行に積層されてなる型の電池に対して、正極板と負極板の位置ずれの検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電池検査装置の構成を示す図である。
【図２】被検体であるリチウムイオンポリマー電池の概念図である。
【図３】本発明の電池検査装置を適用して行う電池の良品・不良品判定工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明の変形例として、電池検査装置に備えられるプレス機構の具体的な構成を示す図である。
【図５】被検体である他の電池の一例を示す概念図である。
【図６】従来の巻きずれ検査装置の構成を示す図である。
【図７】被検体であるリチウムイオン電池の概念図である。
【符号の説明】
１ 電池検査装置
１０ Ｘ線管
２０ Ｘ線ビーム
４０ Ｘ線検出器
５０ 画像処理装置
６０ 被検体（リチウムイオンポリマー電池）
６１ 正極板
６２ 負極板
６３ 正極リード
６４ 負極リード
６５ ゲル状電解液
６６ ケース
７０ テーブル
７１ プレス機構
７２ａ 上面板
７２ｂ 下面板
８０ 巻き型電池
８１ 正極板
８３ 負極板
８５ ケース
１００ 従来の巻きずれ検査装置
１０１ Ｘ線管
１０２ Ｘ線ビーム
１０３ Ｘ線Ｉ．Ｉ．
１０４ テレビカメラ
１０５ 画像処理装置
１０６ 被検体（リチウムイオン電池）
１２０ ケース
１２１ 正極板
１２２ 負極板
１２３ セパレータ
１２４ 電解液
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内に層状に正極板と負極板を交互に配置して成る電池の正極板と負極板の位置ずれを検査する電池検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話などのモバイル機器の発達や電気自動車の実用化でリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池の需要が拡大している。それに伴いショートや発火が生じない安全で信頼性の高い電池を供給するための電池検査の重要度がますます高まってきている。
【０００３】
まず、図７にリチウムイオン電池１０６の概念図を示す。図７（ａ）は、リチウムイオン電池１０６の外形図を示し、図７（ｂ）は、リチウムイオン電池１０６のＡ−Ａ断面図を示している。また図７（ｃ）は、リチウムイオン電池１０６のＢ−Ｂ断面図を示している。
【０００４】
図７（ｂ）に示すように、リチウムイオン電池１０６は、円筒状のケース１２０と、正極板１２１と、負極板１２２と、セパレータ１２３とから構成されており、正極板１２１と負極板１２２をセパレータ１２３を介して円筒状に何重にも巻き付け、これをケース１２０に収め、電気を取り出す正極リードと負極リード（図示せず）を接続し、電解液１２４を注入し、密閉して製造される。
【０００５】
リチウムイオン電池１０６の製造時において、正極板１２１と負極板１２２を巻き付けたときに、正極板１２１が負極板１２２より突出していると、使用中に突出した正極板１２１からリチウムが析出し、ショートして発火するおそれがある。そのため、正極板１２１の端と負極板１２２の端間は、ショートしないように段差Ｌが保たれていなければならない。
【０００６】
この巻きずれは、密閉後、Ｘ線透視を行って検査されている。
【０００７】
図６は、従来の巻きずれ検査装置１００の構成を示す図である。巻きずれ検査装置１００は、Ｘ線ビーム１０２を出力するＸ線管１０１と、受光したＸ線ビーム１０２を可視化させるＸ線Ｉ．Ｉ．（イメージインテンシファイア）１０３と、可視化された像を撮影するテレビカメラ１０４と、撮影された画像を処理する画像処理装置１０５とを備えており、Ｘ線管１０１とＸ線Ｉ．Ｉ．１０３の間に検査する被検体１０６が配置される。
【０００８】
巻きずれの検査をするために、まず第１段階として、Ｘ線管１０１とＸ線Ｉ．Ｉ．１０３間にリチウムイオン電池１０６を配置し、第２段階としてＸ線管１０１からリチウムイオン電池１０６に向けてＸ線ビーム１０２を出力する。第３段階としてリチウムイオン電池１０６を透過したＸ線ビーム１０２をＸ線Ｉ．Ｉ．１０３で可視化し、第４段階でこの可視化された画像をテレビカメラ１０４で撮影する。第５段階で撮影された画像を画像処理装置１０５で処理計算して巻きずれを測定している。
【０００９】
得られたリチウムイオン電池１０６の透過画像は、円筒状の電極板（正極板１２１と負極板１２２の総称）の接線部分が濃く表れるので、図７（Ｃ）に示す断面図と同じような画像となり、正極板１２１の端と負極板１２２の端がなす段差Ｌを明確に判定することができ、巻きずれ検出を行うことができる。
【００１０】
なお、画像処理装置１０５には、予め正極板１２１と負極板１２２がなす基準となる段差Ｌ（基準データＬ０）が記憶されており、この基準データＬ０と透過画像から求められた段差ＬＸとを比較して、段差ＬＸが基準データＬ０より小さいときは、被検体１０６は不良品であると判定（巻きずれ自動判定）して、排除装置（図示せず）を用いて排除している。
【００１１】
このように幾重にも巻き付けられたリチウムイオン電池を検査する場合は、リチウムイオン電池１０６とＸ線管１０１との距離を十分近づけて、拡大透視を行うことで分解能を上げ、透過画像を得る。また、高拡大率で撮影してもリチウムイオン電池１０６の透過画像にボケが生じないように、Ｘ線管１０１には、Ｘ線焦点Ｆの寸法が数μｍを有するマイクロフォーカスＸ線管を用いて撮影を行っている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、電解液をゲル状にしたリチウムイオンポリマー電池が、液漏れしにくい、エネルギー密度が高い、薄型にできるなどの理由で普及しつつある。
【００１３】
リチウムイオンポリマー電池は、その構成が平面状の正極板と負極板をセパレータを介して何層にも積み上げるスタック型構造からなり、リチウムイオン電池と同様に、積み上げた正極板が負極板より突出していると、その突出部からリチウムが析出しショートして発火するおそれがある。そのため、正極板と負極板間はショートしないように段差Ｌが保たれていなければならない。
【００１４】
しかしながら、このようなリチウムイオンポリマー電池を、従来の巻きずれ検査装置１００で検査した場合、次のような問題が生じる。
【００１５】
まず、リチウムイオンポリマー電池をＸ線管１０１に十分近づけて拡大透視による検査を行うと、Ｘ線ビーム１０２の広がり角が無視できないため、リチウムイオンポリマー電池内に平行に積層される複数の電極板の層のうちの一部を除いて多くの部分がＸ線ビーム１０２とのなす角が大きくなり、Ｘ線Ｉ．Ｉ．１０３に投影され透視拡大された（一部を除いた）各電極板の透過像に広がりが生じて重なりあい、正極板と負極板の段差ＬＸを正確に測定することが出来ないという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、その目的は、複数の平面板が平行に積層されてなる電池の各平面板の位置ずれを正確に検出することができる電池検査装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために請求項１記載の発明は、一辺が約３０ｍｍ乃至６０ｍｍの略平面状の正極板と負極板とが約０．３ｍｍの間隔で交互に積層されてなる電池にＸ線を照射し、前記正極板と負極板とがなす位置ずれを検査する電池検査装置であって、Ｘ線焦点が０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であるＸ線源と、前記Ｘ線焦点から４００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下離れた検査位置に前記正極板と負極板の積層面に沿って前記Ｘ線焦点から放射されるＸ線ビームを照射するように前記電池を搬送して位置決めする搬送手段と、前記搬送手段により位置決めされた前記電池から３００ｍｍ以内に配置され前記電池を透過した前記Ｘ線ビームを検出するシンチレータと２次元半導体センサアレイを備えるＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力である前記電池の透過画像を取得し前記正極板と負極板の段差を算出し、前記段差が所定の範囲にない場合は当該電池を不良品として判定する画像処理手段と、前記画像処理手段で不良品を判定された当該電池を排除する排除手段とを有することを要旨とする。
【００１８】
本発明によれば、この構成により、電極板（正極板と負極板の総称）の層がＸ線ビームの中心軸と平行に沿うようにＸ線焦点から十分離れた検査位置（４００ｍｍ以上）に電池の位置決めを行い、この電池の検査位置から３００ｍｍ以内に設置されるＸ線検出器でこの電池の透過画像を得ることで、全ての電極板に対してＸ線ビームの傾斜が少ないため、電極板の像の広がり（ボケ）が小さく、広がりが重なり合うことなく正極板と負極板の段差Ｌを正確に測定することができる。また、Ｘ線源としてＸ線焦点寸法が大きいＸ線管を用いることで、Ｘ線焦点から十分離した電池に対しても十分なＸ線量が得られ、検査が可能になる。また、Ｘ線検出器を電池に接近させて小さな拡大率で撮影することでＸ線焦点寸法が大きくてもこれによる電極板の像の広がりは十分小さく問題が無い。また、シンチレータと２次元半導体光センサアレイよりなるＸ線検出器を用いていることで、小さな拡大率でも十分な分解能で透過画像を得ることができ段差Ｌを正確に測定できる。画像処理により段差Ｌを測定し、Ｌが所定範囲にあるか判定することにより、平面状の正極板と負極板とが交互に積層されてなる電池の電極板の位置ずれの判定を可能とする。
【００１９】
上記課題を解決するために、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、搬送手段は、正極板と負極板が長方形である電池に対し、この長方形の一方向の辺に沿ってＸ線ビームを照射して検査した後、この電池の他方向の辺に沿ってＸ線ビームを照射して検査することを要旨とする。
【００２０】
本発明によれば、この構成により、一方向から検査された電池を搬送手段で９０°回転あるいは搬送しなおして他方向からも検査することで、長方形の正極板と負極板からなる電池の縦方向と横方向の位置ずれを検査することが可能になる。
【００２１】
上記課題を解決するために、請求項３記載の本発明は、請求項１あるいは２記載の発明において、検査位置に搬送して位置決めされた電池に対し、積層面の垂直方向に圧力を加える２つの平面板を有するプレス手段を有することを要旨とする。
【００２２】
本発明によれば、この構成により、交互に層をなす略平面状の正極板と負極板を有する電池で層に反りがある場合には、プレス手段で層の両面から垂直に挟み込んで加圧し反りを矯正することで、層の平面からのずれを平面に矯正した状態で透過画像を得ることができるので、反りのある電池であっても検査が可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る電池検査装置１の構成を示す図である。 電池検査装置１は、Ｘ線ビーム２０を出力するＸ線管１０と、受光したＸ線ビーム２０を透過画像として２次元の分解能で検出するＸ線検出器４０と、検出された透過画像を処理する画像処理装置５０とを備えており、Ｘ線管１０とＸ線検出器４０の間には、テーブル７０が設けられ、このテーブル７０には回転板が設置されており、この回転板の上に図示していない搬送機構によりリチウムイオンポリマー電池６０が搬送されて載せられている。
【００２４】
Ｘ線管１０とＸ線検出器４０との距離ＦＤＤ(focus to detector distance)は、約７００ｍｍとし、Ｘ線管１０とリチウムイオンポリマー電池６０との距離ＦＯＤ（Focus to object distance）は、約６００ｍｍとする。
【００２５】
ここで、Ｘ線管１０は、Ｘ線焦点Ｆの寸法が０．１ｍｍのＸ線管を用いる。このＸ線管１０の管電圧は１００ｋＶ、管電流は０．５ｍＡである。
【００２６】
Ｘ線検出器４０は、通常のテレビカメラなどに用いられる２次元半導体光センサアレイ（ＣＣＤセンサ）の表面にＸ線を可視光に変換するシンチレータ薄膜を貼り付けたものを用いる。検出エリア寸法は、約１５×２０ｍｍ、素子マトリクスは４８０×６４０である。１素子の寸法は約３０×３０μｍとなり十分な分解能が得られる。
【００２７】
なお、Ｘ線検出器４０は、シンチレータ薄膜をファイバプレートを介して貼り付けたものでもよく、また、シンチレータ薄膜としてファイバシンチレータを用いたものでもよい。
【００２８】
画像処理装置５０は、一般的なパーソナルコンピュータであり、Ｘ線検出器４０で撮影された透過画像を取り込み、撮影された積層の位置ずれを自動判定し、判定結果に応じて、図示していない排除機構に指令を出力して不良品を排除するプログラムを予め記憶している。また、テーブル７０上に設けられる回転板を回転させる制御プログラムも記憶している。
【００２９】
なお、その他、Ｘ線管１０に高電圧を供給する高圧発生器や、管電圧・管電流を制御するＸ線制御器、又はＸ線コリメータやＸ線遮蔽箱等の説明及び図示は本実施の形態では省略する。
【００３０】
図２に被検体であるリチウムイオンポリマー電池６０の概念図を示す。図２（ａ）は、リチウムイオンポリマー電池６０を上面から見た上面図であり、図２（ｂ）は、リチウムイオンポリマー電池６０のＣ−Ｃ断面図である。また、図２（ｃ）は、Ｃ−Ｃ断面図の一部を拡大した拡大断面図である。
【００３１】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、リチウムイオンポリマー電池６０は、約３０×６０ｍｍの正極板６１と、この正極板より数ｍｍ大きい負極板６２が交互に１０層重ねられており、１層が約０．３ｍｍ、全体は約３ｍｍの厚みを有する電池である。
【００３２】
正極板６１と負極板６２の間には、薄い樹脂製のセパレータ（図示せず）が挟み込まれており、電極板（正極板６１と負極板６２の総称とする。）の全体は、アルミとポリプロピレン多層のラミネートフィルムからなるケース６６に収納され、電極板の間隙はゲル状電解液６５で充填されている。
【００３３】
また、各正極板６１には、正極リード６３が接続され、正極リードは１本に束ねられて外部に取り出されている。負極板６２も同様に、各負極板６２に負極リード６４が接続され、この負極リードは１本に束ねられて外部に取り出されている。
【００３４】
次に、本発明の電池検査装置１の作用を、図２及び図３を参照して説明する。図３は、リチウムイオンポリマー電池の良品・不良品を判定するフローチャートである。
【００３５】
まずステップＳ１０で、搬送機構によりリチウムイオンポリマー電池（以下、単に電池という。）６０が、電池検査装置１の所定の検査位置であるテーブル７０の上に配置決めされて配置される。電池６０の長手方向（ここでは図２（ａ）に示すＡ方向）がＸ線ビーム２０に沿って配置されたことを、画像処理装置５０の制御部（以下、単に制御部という。）が確認するとステップＳ２０に進む。
【００３６】
ステップＳ２０で、制御部はＸ線管１０にＸ線ビーム２０の出力開始を指示する。Ｘ線管１０からＸ線ビーム２０が出力されると、Ｘ線ビーム２０は電池６０に照射され、透過したＸ線ビーム２０がＸ線検出器４０で撮影される。
【００３７】
ステップＳ３０で、Ｘ線検出器４０で撮影された透過画像Ａは、画像処理装置５０に内蔵される画像用メモリに保存される。
【００３８】
ステップＳ４０で、制御部は、テーブル７０上の回転板を回転させて、電池６０の方向を９０°回転させて、図２（ａ）に示すように、Ｘ線ビーム２０の照射方向をＢ方向に切り換える。続いて、ステップＳ２０〜Ｓ３０と同様に、Ｘ線管１０からＸ線ビーム２０の出力が開始され、電池６０を透過したＸ線ビーム２０がＸ線検出器４０で撮影される。
【００３９】
ステップＳ５０で、Ｘ線検出器４０で撮影された透過画像Ｂは、画像処理装置５０に内蔵される画像用メモリに保存される。
【００４０】
次にステップＳ６０で、画像用メモリに保存した透過画像Ａを読み込むが、透過画像Ａは拡大断面図（図２（Ｃ））と同様の画像となる。この透過画像Ａから正極板６１と負極板６２の板端座標を算出する。ここで、図２（ｃ）に示すように、負極板６２の板端座標をＰＡＮ（１）（添字（１）は、積層される負極板のうち、上層から第１段目の層を示している。）とし、正極板６１の板端座標をＰＡＰ（１）とする。
【００４１】
ステップＳ７０で、算出された負極板の板端座標ＰＡＮ（１）から正極板の板端座標ＰＡＰ（１）を減算して、板端距離ＬＡＬを算出する。
[数式１] ＬＡＬ（１）＝ＰＡＮ（１）−ＰＡＰ（１）
同様に、第２段目の負極板の板端座標ＰＡＮ（２）から正極板の板端座標ＰＡＰ（１）を減算して、板端距離ＬＡＲを算出する。
[数式２] ＬＡＲ（１）＝ＰＡＮ（２）−ＰＡＰ（１）
なお以降、繰り返し[数式１]、[数式２]の計算を行うことで、Ａ方向に関する負極板６２と正極板６１の段差Ｌを算出する。
【００４２】
次に、ステップＳ８０で、予めメモリに記憶されている基準段差Ｌ０、許容ずれΔ０とステップＳ７０で算出された段差ＬＡＬ（１）及び段差ＬＡＲ（１）を比較して、位置ずれ自動判定を行う。判定の結果、｜ＬＡＬ（１〜ｎ）−Ｌ０｜＜＝Δ０、かつ、｜ＬＡＲ（１〜ｎ）−Ｌ０｜＜＝Δ０のときは、正常と判定してステップＳ９０に進み、それ以外のときは、不良品と判定して、排除機構に何番面の電池６０が不良品であるか指示を送信する。ここで基準段差Ｌ０は、電極板が均等に配置されたときの板端距離であり、正極板６１と負極板６２の大きさは十分正確であるのでＡ方向の他端を測定せずに１端側の測定のみでずれ（式の左辺に相当）が測定でき許容ずれΔ０と比較して判定することが可能となる。
【００４３】
ステップＳ９０では、ステップＳ８０においてＡ方向の位置ずれは無いと判定された電池６０であり、さらにＢ方向の位置ずれを検査する。ステップＳ９０、Ｓ１００、Ｓ１１０では透過画像ＢについてそれぞれＳ６０、Ｓ７０、Ｓ８０と同様の処理を行い、不良品と判定した場合は、排除機構に何番面の電池６０が不良品であるか指示を送る。
【００４４】
次に、図２（ｃ）を参照して、撮影された電極板像の広がり（ボケ）具合について考察する。
【００４５】
まず、電池６０を構成する積層された層面は、Ｘ線ビーム２０の中心軸と平行になるように配置されており、このとき両端の電極板が最もＸ線ビーム２０と非平行となり、層のＸ線ビーム２０方向の長さを６０ｍｍとしてＸ線検出器４０に投影した場合、この投影された像の両端では約０．１５ｍｍの非平行ボケが生じる（１．５／６００×６０）（式（１））。なお、Ｘ線焦点Ｆの寸法による焦点ボケは、約０．０１４ｍｍとなる（０．１×１００／７００）（式（２））。
非平行ボケ ＝ 電池半厚／ＦＯＤ×層長さ ・・・ 式（１）
焦点ボケ ＝ 焦点サイズ×（ＦＤＤ−ＦＯＤ）／ＦＤＤ ・・・式（２）
しかし、層の間隔は０．３ｍｍであり、このボケは層間隔０．３ｍｍよりも十分小さいため、正極板６１と負極板６２の段差Ｌが明確に識別できることが明らかである。
【００４６】
次に、透過画像ノイズについて考察する。まず概略として画像ノイズは、１画像収集時間中に１画素あたりで検出するＸ線フォトン数で決まる。上記実施の形態の場合は、従来と比べて、Ｘ線焦点Ｆから見た１画素あたりの立体角が小さくなっている（１／数十）。その代わり、大きなＸ線焦点Ｆを持つＸ線管１０を採用しているのでＸ線出力は大きくなり（数十倍）、総合してＸ線フォトン数は同等となるので、従来と同じ画像収集時間で同等のノイズの画像が得られる。
【００４７】
本実施の形態に記載の検査方法において、さらに別の設定で撮影を行う場合は、ＦＯＤは４００〜１０００ｍｍの範囲内に検査位置を設け、かつ、Ｘ線焦点Ｆの寸法を０．０５〜１ｍｍに設定すれば、鮮明で分解能の高い透過画像を撮影することができる。ＦＯＤを４００ｍｍ以上とすれば非平行ボケは式（１）より、０．２３ｍｍ以下となり、ぎりぎり可の範囲である。
【００４８】
なお、ＦＯＤが１０００ｍｍ以上の場合や、Ｘ線焦点Ｆの寸法が０．０５ｍｍ以下の場合は、Ｘ線検出器４０に到達するＸ線量が減り、検査時間がかかったり装置が大型化する。
【００４９】
また、ＦＯＤが４００ｍｍ以下の場合や、Ｘ線焦点Ｆの寸法が１ｍｍ以上の場合は、Ｘ線検出器４０に投影される透過画像のボケが大きくなり検査の品質が低下する。
【００５０】
また、Ｘ線検出器４０は、なるべく被検体６０に近く設置した方がよいが、これは離れて設置すると焦点ボケが大きくなることと、装置が大型になるためである。（ＦＤＤ−ＦＯＤ）を３００ｍｍ、ＦＯＤを１０００ｍｍとすると式（１）より、焦点ボケは０．０１２〜０．２３ｍｍとなり、概略として（ＦＤＤ−ＦＯＤ）は３００ｍｍ以下に設定すれば間違いないことがわかる。
【００５１】
したがって、本発明の実施の形態によれば、リチウムイオンポリマー電池６０を構成する平行に積層された層の平面方向とＸ線ビーム２０の中心軸とを平行に配置し、かつＸ線管１０から所定距離だけ離すことで、Ｘ線管１０から出力された直後の発散ビームが、リチウムイオンポリマー電池６０に到達するときには略平行ビームとなり、一様な平行Ｘ線ビーム２０がリチウムイオンポリマー電池６０の層に対して平行に照射されるので、各層の透過画像がＸ線検出器４０上で重なるのを防止することができる。
【００５２】
また、従来装置で使用していたマイクロフォーカスＸ線管でなく、Ｘ線焦点が０．０５〜１ｍｍと大きなＸ線管を用いているので、Ｘ線出力が大きくとれ、Ｘ線管１０とリチウムイオンポリマー電池６０を離して配置しても、鮮明な透過画像を得ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態においては、Ｘ線検出器４０をリチウムイオンポリマー電池６０に接近させて配置し、リチウムイオンポリマー電池６０を小さい拡大率で撮影しているので、たとえ大きいＸ線焦点Ｆを使用しても、焦点サイズに起因するＸ線検出器４０に投影される層像の広がり（ボケ）は、層間隔よりも十分小さくなるので、正極板６１と負極板６２の段差Ｌを正確に測定することができる。
【００５４】
（本実施の形態の変形例）
本実施の形態では、テーブル７０上の回転板で電池６０の方向を変え照射方向をＡ，Ｂで切り替えているが、必ずしも回転板の回転を用いなくともよい。例えば搬送機構で載せ換えることもできれば、Ｘ線管１０、テーブル７０、Ｘ線検出器４０をＡ，Ｂ方向用でそれぞれ２組用意し、搬送機構でＡ用、Ｂ用と順次搬送させてＡ方向、Ｂ方向を検査するようにすることもできる。
【００５５】
近年、電解液の量を増やすために電極板をメッシュ状にして、よりエネルギー密度を高める試みがされている。このようなメッシュ状の電極板は反りが大きく、この反りによりＸ線検出器４０上に投影される透過画像に電極板のボケが発生するので、反りの大きさにより正確な検査を行うことができない場合がある。
【００５６】
そこで、図４に示すプレス機構７１を電池検査装置に備えることで、電極板に生じた反りを抑制しながら正確に位置ずれ検査を行う。
このプレス機構７１は、２つの平面板７２ａ，７２ｂとが平行に配置され、この平面板７２ａ，７２ｂ間に電池６０が配置される構造からなる。
【００５７】
このプレス機構７１を用いて検査を行う場合は、平面板７２ａ，７２ｂ間に電池６０を配置し、平面板７２ａ，７２ｂ間を縮める方向に垂直な圧力を加えて、電池６０の電極板が平らになるように加圧することで矯正する。加圧による電極板の矯正状態は、逐次モニタで監視しておき、平行に矯正されたことを確認してから、Ｘ線ビーム２０の照射及び透過画像の撮影を順次行うことで、反りが無い状態のＸ線透視検査を行うことができる。
【００５８】
また更に変形例として、図５に示す巻き型電池８０を検査する場合を説明する。図５は、巻き型電池８０の概念図である。図５に示すように、巻き型電池８０は、正極板８１と負極板８３をセパレータ（図示せず）を介して交互になるように巻き付けた後、一方向に圧縮して製造されるものであり、左右端を除けば電極板層は平行平面の層になる。そこで、平行平面の層ができるので、このような巻き型電池に対しても本発明の電池検査装置で電極板のずれの検査が可能である。
【００５９】
更に、この巻き型電池の検査にプレス機構７１を適用することもできる。プレス機構７１の平面板７２ａ，７２ｂ間にこの巻き型電池８０を配置し、電極板層に対して垂直に圧力を加えて巻き型電池８０の電極板の歪みが平らになるように矯正する。この状態でＸ線ビーム２０を照射してＸ線透過画像の収集を順次行うことで、歪みの無いＸ線透視検査を行うことができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の平面板が平行に積層されてなる型の電池に対して、正極板と負極板の位置ずれの検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電池検査装置の構成を示す図である。
【図２】被検体であるリチウムイオンポリマー電池の概念図である。
【図３】本発明の電池検査装置を適用して行う電池の良品・不良品判定工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明の変形例として、電池検査装置に備えられるプレス機構の具体的な構成を示す図である。
【図５】被検体である他の電池の一例を示す概念図である。
【図６】従来の巻きずれ検査装置の構成を示す図である。
【図７】被検体であるリチウムイオン電池の概念図である。
【符号の説明】
１ 電池検査装置
１０ Ｘ線管
２０ Ｘ線ビーム
４０ Ｘ線検出器
５０ 画像処理装置
６０ 被検体（リチウムイオンポリマー電池）
６１ 正極板
６２ 負極板
６３ 正極リード
６４ 負極リード
６５ ゲル状電解液
６６ ケース
７０ テーブル
７１ プレス機構
７２ａ 上面板
７２ｂ 下面板
８０ 巻き型電池
８１ 正極板
８３ 負極板
８５ ケース
１００ 従来の巻きずれ検査装置
１０１ Ｘ線管
１０２ Ｘ線ビーム
１０３ Ｘ線Ｉ．Ｉ．
１０４ テレビカメラ
１０５ 画像処理装置
１０６ 被検体（リチウムイオン電池）
１２０ ケース
１２１ 正極板
１２２ 負極板
１２３ セパレータ
１２４ 電解液
Claims (3)
- 一辺が約３０ｍｍ乃至６０ｍｍの略平面状の正極板と負極板とが約０．３ｍｍの間隔で交互に積層されてなる電池にＸ線を照射し、前記正極板と負極板とがなす位置ずれを検査する電池検査装置であって、
Ｘ線焦点が０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であるＸ線源と、
前記Ｘ線焦点から４００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下離れた検査位置に前記正極板と負極板の積層面に沿って前記Ｘ線焦点から放射されるＸ線ビームを照射するように前記電池を搬送して位置決めする搬送手段と、
前記搬送手段により位置決めされた前記電池から３００ｍｍ以内に配置され前記電池を透過した前記Ｘ線ビームを検出するシンチレータと２次元半導体センサアレイを備えるＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器の出力である前記電池の透過画像を取得し前記正極板と負極板の段差を算出し、前記段差が所定の範囲にない場合は当該電池を不良品として判定する画像処理手段と、
前記画像処理手段で不良品を判定された当該電池を排除する排除手段と、
を有することを特徴とする電池検査装置。 - 前記搬送手段は、
前記正極板と負極板が長方形である前記電池に対し、前記長方形の一方向の辺に沿って前記Ｘ線ビームを照射して検査した後、
前記電池の他方向の辺に沿ってＸ線ビームを照射して検査することを特徴とする請求項１に記載の電池検査装置。 - 前記検査位置に搬送して位置決めされた前記電池に対し、前記積層面の垂直方向に圧力を加える２つの平面板を有するプレス手段を有することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１つに記載の電池検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002171699A JP4128397B2 (ja) | 2002-06-12 | 2002-06-12 | 電池検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002171699A JP4128397B2 (ja) | 2002-06-12 | 2002-06-12 | 電池検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004022206A JP2004022206A (ja) | 2004-01-22 |
| JP4128397B2 true JP4128397B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=31171487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002171699A Expired - Lifetime JP4128397B2 (ja) | 2002-06-12 | 2002-06-12 | 電池検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4128397B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101997135B (zh) * | 2009-08-06 | 2013-11-13 | 东芝It·控制系统株式会社 | 电池检查装置 |
| KR101334121B1 (ko) * | 2009-10-26 | 2013-11-29 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 전지의 전극 검사장치 및 방법 |
| US20250189465A1 (en) * | 2022-03-03 | 2025-06-12 | Sk On Co., Ltd. | X-ray inspection device and x-ray inspection method |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005326385A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Katsuya Hasegawa | Ｘ線を利用した火薬及び推進薬の燃焼速度測定方法 |
| JP4892813B2 (ja) * | 2004-05-26 | 2012-03-07 | トヨタ自動車株式会社 | 単電池の検査方法と組電池の組立方法 |
| US7662510B2 (en) * | 2007-09-20 | 2010-02-16 | Celgard Llc | X-ray sensitive battery separator and a method for detecting the position of a separator in a battery |
| JP4829949B2 (ja) * | 2008-10-22 | 2011-12-07 | 東芝Ｉｔコントロールシステム株式会社 | 電池検査装置 |
| DE102009018079A1 (de) * | 2009-04-20 | 2010-10-21 | Li-Tec Battery Gmbh | Verfahren zum Betrieb einer Batterie |
| JP5438368B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2014-03-12 | Ｃｋｄ株式会社 | 積層電池の製造過程に用いられる検査装置 |
| US9453805B2 (en) * | 2010-01-19 | 2016-09-27 | Celgard, Llc | X-ray sensitive battery separators and related methods |
| JP5648898B2 (ja) * | 2010-05-28 | 2015-01-07 | 東芝Ｉｔコントロールシステム株式会社 | Ｃｔ装置 |
| CN101936765B (zh) * | 2010-07-28 | 2012-09-26 | 上海第二工业大学 | 一种单体热电池参数自动检测装置及其控制方法 |
| JP5458327B2 (ja) * | 2011-02-04 | 2014-04-02 | 東芝Ｉｔコントロールシステム株式会社 | 電池検査装置及び電池検査方法 |
| WO2013063278A1 (en) | 2011-10-25 | 2013-05-02 | Purdue Research Foundation | Thermography for battery component quality assurance |
| JP6473924B2 (ja) | 2014-12-03 | 2019-02-27 | 東芝Ｉｔコントロールシステム株式会社 | 電池検査装置 |
| CN107112578B (zh) * | 2015-01-13 | 2019-07-05 | 艾利电力能源有限公司 | 电极层叠体中的电极板的位置偏移检测方法以及其装置 |
| JP6772687B2 (ja) * | 2015-09-08 | 2020-10-21 | 株式会社豊田自動織機 | 電極積層体の検査方法 |
| JP6703416B2 (ja) * | 2016-02-18 | 2020-06-03 | 積水化学工業株式会社 | リチウムイオン二次電池及びリチウムイオン二次電池の検査方法 |
| CN106091999B (zh) * | 2016-07-26 | 2018-08-21 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种极片错位的检测方法和装置 |
| CN106770387A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 深圳市艾兰特科技有限公司 | 一种锂电池x‑ray检测设备 |
| KR102403813B1 (ko) * | 2018-01-10 | 2022-05-30 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 기본단위체 제조방법 및 그를 포함하는 전극조립체 제조방법 |
| KR102130027B1 (ko) * | 2018-07-18 | 2020-07-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전극의 오정렬 검출 시스템 및 방법 |
| JP7117554B2 (ja) * | 2018-11-27 | 2022-08-15 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 積層型電池の検査装置 |
| JP7412770B2 (ja) * | 2020-09-28 | 2024-01-15 | 株式会社リガク | 加圧分析用構造体、ｘ線回折装置及び加圧分析システム |
| US20230411669A1 (en) * | 2021-01-08 | 2023-12-21 | Lg Energy Solution, Ltd. | Apparatus for Manufacturing Electrode Cell and Method for Controlling the Same |
| CN113030131B (zh) * | 2021-03-01 | 2022-10-28 | 浙江双元科技股份有限公司 | 一种基于x射线成像的图像采集设备及方法 |
| DE102021130653A1 (de) * | 2021-11-23 | 2023-05-25 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Bestimmung einer Ablagegenauigkeit einer Mehrzahl von Elektrodenblättern in einem Stapel und eine Messvorrichtung |
| JP7789624B2 (ja) * | 2022-06-01 | 2025-12-22 | 株式会社京都製作所 | 電極積層体の製造方法 |
| KR102677855B1 (ko) * | 2022-11-28 | 2024-06-25 | (주)미래컴퍼니 | 전고체전지 제조 방법 및 장치 |
| CN116773558B (zh) * | 2022-12-28 | 2024-02-06 | 同方威视技术股份有限公司 | 检测装置及检测方法 |
| CN115839964B (zh) * | 2022-12-28 | 2025-12-19 | 孚能科技(赣州)股份有限公司 | 检测电芯的方法及电芯检测设备 |
| CN118836811A (zh) * | 2023-04-24 | 2024-10-25 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 厚度检测装置及厚度检测方法 |
| CN116481467B (zh) * | 2023-06-21 | 2023-08-29 | 东莞市兆丰精密仪器有限公司 | 动力电池电芯检测设备及检测方法 |
| CN117053730B (zh) * | 2023-10-11 | 2024-02-02 | 杭州睿影科技有限公司 | 一种叠片式电池的检测方法、装置、图像处理设备及介质 |
-
2002
- 2002-06-12 JP JP2002171699A patent/JP4128397B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101997135B (zh) * | 2009-08-06 | 2013-11-13 | 东芝It·控制系统株式会社 | 电池检查装置 |
| KR101334121B1 (ko) * | 2009-10-26 | 2013-11-29 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 전지의 전극 검사장치 및 방법 |
| US20250189465A1 (en) * | 2022-03-03 | 2025-06-12 | Sk On Co., Ltd. | X-ray inspection device and x-ray inspection method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004022206A (ja) | 2004-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4128397B2 (ja) | 電池検査装置 | |
| JP6473924B2 (ja) | 電池検査装置 | |
| JP5458327B2 (ja) | 電池検査装置及び電池検査方法 | |
| JP7380560B2 (ja) | 電池の検査装置および電池の検査方法 | |
| US10957944B2 (en) | Electrode plate aligned state inspection system and method | |
| JP5438368B2 (ja) | 積層電池の製造過程に用いられる検査装置 | |
| CN101997135B (zh) | 电池检查装置 | |
| JP7117554B2 (ja) | 積層型電池の検査装置 | |
| KR20220086871A (ko) | 전극 정렬 상태 검사 장치 | |
| KR101956348B1 (ko) | 전극 적층체에 있어서의 전극판의 위치 어긋남 검출 방법 및 그 장치 | |
| CN112670546B (zh) | 具有多机型视觉检查功能的二次电池制造装置 | |
| CN103376268B (zh) | 检查装置 | |
| JP6589663B2 (ja) | 検査方法、積層型電池の製造方法、検査装置、および積層型電池の製造装置 | |
| KR102569188B1 (ko) | 이차전지 검사 장치 및 검사 방법 | |
| KR102177841B1 (ko) | 조명을 이용한 2차전지 전극 적층 감시 장치 | |
| JPWO2017183493A1 (ja) | 膜電極接合体の連続非破壊検査方法および連続非破壊検査装置 | |
| KR102252625B1 (ko) | 2차 전지용 오버행 검사장치 및 이를 구비하는 2차 전지 제조 시스템 | |
| CN113899766A (zh) | 用于检测极片翻折的方法及极片翻折检测平台 | |
| CA3218672A1 (en) | Method for testing at least one battery cell stack with regard to the position of battery cell layers | |
| KR20230150104A (ko) | 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법 및 장치 | |
| KR20230101730A (ko) | 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법 | |
| KR20250016999A (ko) | 전극 이상을 검사하는 방법 및 그 장치 | |
| KR102952010B1 (ko) | 분리막 접힘 확인이 용이한 스택셀, 분리막 검사 장치 및 방법 | |
| JP7485543B2 (ja) | 非破壊検査装置 | |
| CN113552148B (zh) | 非破坏检查装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050610 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070313 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070423 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080422 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080514 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110523 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4128397 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120523 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130523 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |