JP4707309B2 - 二次電池検査方法および検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の製造工程において、良品と不良品とを区別するための二次電池検査方法および検査装置に関するものである。
【０００２】
本発明は、被測定用二次電池における充放電特性に基づいて、前記被測定用二次電池の充電電圧および放電電圧等を測ることにより、前記被測定用二次電池の判定用テーブルを作成し、前記判定用テーブルに含まれない電圧値となった被測定用二次電池を不良品として排除するための二次電池検査方法および検査装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来の二次電池検査方法は、予め二次電池を充放電した結果を用いて検査基準を作成し、前記二次電池を充放電して得た結果を前記検査基準に従って検査を行ない、前記二次電池の合否判定を行っていた。
【０００４】
本出願人は、二次電池における充放電特性に基づいた判定用テーブルを作成し、前記二次電池の充電量および劣化状態を推測することが短時間にできる二次電池の充電量および劣化状態確認方法を開発した。前記従来の技術は、たとえば、特開２００２−３４５１５８号公報に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３４５１５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
二次電池の検査基準は、生産に先だち、二次電池の充放電試験を行った結果を基にして、設定されるのが一般的であった。前記二次電池は、化学物質の反応を利用したものであるため、原材料のロットおよび製造工程のバラツキ等により、二次電池の電気的性能に違いが生ずる。
【０００７】
したがって、前記検査基準は、二次電池の作製にかかる原材料のロットおよび製造工程のバラツキを考慮したものである必要があり、前記原材料の仕様における上限値および下限値等を含む多くのデータが必要であり、これらのデータを収集するにはコストと時間がかかるという課題があった。
【０００８】
また、前記検査基準は、コストと時間により、不十分な設定のままであると、生産された二次電池の不良率が原材料のロットおよび製造工程のバラツキに大きく影響を受けることになり、不良品であっても良品と判定されたり、あるいは良品であるにもかかわらず不良品と判定されることがある。その結果、前記検査基準が合否判定として機能しないため、前記二次電池は、再検査が必要となる。
【０００９】
以上のような課題を解決するために、本発明は、被測定用二次電池の電圧を充放電の所定時間後に測定し、予め作成された判定用テーブルの範囲内であれば、良品とする二次電池検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、判定用テーブルを作成するための条件を入力した後、被測定用二次電池を充放電することによって、判定用テーブルを自動的に作成し、当該判定用テーブルの範囲内の二次電池を良品とする二次電池検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、被測定用二次電池に対して充放電を行った後、判定用テーブルの範囲内のデータを判定用テーブルに採り入れ、判定用テーブルの範囲外のデータを棄却して、判定用テーブルを自動的に補正する二次電池の検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（第１発明）
第１発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する際に、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値からなる予め作成された判定用テーブルの各電圧と、前記充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値と、これら全部を比較することによって、前記被測定用二次電池の電池性能を予測し、前記予測された予測値が前記判定用テーブルにおける一定の基準範囲内の被測定用二次電池を良品とすることを特徴とする。
【００１３】
（第２発明）
第２発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する際に、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値に基づく平均値と、前記平均値に対する下限基準値および上限基準値とからなる判定用テーブルを作成し、前記被測定用二次電池の前記各電圧を全部計測し、前記各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内にある被測定用二次電池を良品とすることを特徴とする。
【００１４】
（第３発明）
第３発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する際に、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値に基づく平均値と、前記平均値に対する下限基準値および上限基準値とからなる判定用テーブルを作成し、前記被測定用二次電池の前記各電圧を計測し、前記各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内のデータを取り込み、前記基準値の範囲外のデータを棄却して、判定用テーブルの判定基準値を自動的に補正した判定用テーブルによって検査することを特徴とする。
【００１５】
（第４発明）
第４発明の二次電池検査方法において、判定用テーブルは、前記平均値と、前記平均値に対する範囲が設定可能な標準偏差からなることを特徴とする。
【００１６】
（第５発明）
第５発明の二次電池検査方法において、充電時電圧、および放電時電圧が前記判定用テーブルの基準値に入らない被測定用二次電池は、再度充電および放電した後、前記判定用テーブルによる検査を行い、基準の範囲内の値であれば、良品とすることを特徴とする。
【００１７】
（第６発明）
第６発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定するものであり、被測定用二次電池に充放電可能な双方向電源、電圧計、電流計、および電流をｏｎ−ｏｆｆするスイッチが接続されている測定回路と、前記双方向電源、電圧計、および電流計のｏｎ−ｏｆｆを制御するとともに、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を計測する制御・計測手段と、前記各電圧の平均値に対する下限基準値および上限基準値が予め決められている判定用テーブルと前記制御・計測手段によって計測された各電圧とを全部比較し、前記被測定用二次電池の良否を判定する処理手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
（第７発明）
第７発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定するものであり、被測定用二次電池に充放電可能な双方向電源、電圧計、電流計、および電流をｏｎ−ｏｆｆするスイッチが接続されている測定回路と、前記双方向電源、電圧計、および電流計のｏｎ−ｏｆｆを制御するとともに、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を計測する制御・計測手段と、前記制御・計測手段によって計測された前記各電圧の平均値と前記平均値に対する一定の範囲となる下限基準値および上限基準値とからなる判定用テーブルを作成し、前記制御・計測手段によって計測された各電圧と、前記判定用テーブルとの全部を比較し、前記被測定用二次電池の良否を判定する処理手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
（第８発明）
第８発明の二次電池検査装置において、処理手段は、測定された各電圧の平均値に対する一定の下限基準値と上限基準値との間にある値をデータとして採り入れ、前記基準値の範囲外のデータを棄却して補正された判定用テーブルを作成することを特徴とする。。
【００２０】
（第９発明）
第９発明の二次電池検査装置において、設定手段は、制御・計測手段によって計測された各電圧の平均値に対する一定の範囲を予め設定できることを特徴とする。
【００２１】
（第１０発明）
第１０発明の二次電池検査装置において、充電および／または放電の電圧の測定は、所定の時間後に設定できることを特徴とする。
【００２２】
（第１１発明）
第１１はの二次電池検査装置において、処理手段には、被測定用二次電池がマトリクス状にトレー内に配置された状態で前記各電圧が走査しながら測定され、判定用テーブルの基準に満たない位置を記憶する記憶部が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
（第１２発明）
第１２発明の二次電池検査装置において、記憶部に記憶された被測定用二次電池は、マーキングされるか自動的に排除されることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１発明）
第１発明の二次電池検査方法は、たとえば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の製造工程において、被測定用二次電池の電気的特性が判定用テーブルに基づいて良いか否かを自動的に判定する。
【００２５】
前記二次電池の良否の判定は、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値からなる判定用テーブルが予め用意される。前記被測定用二次電池は、前記充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の各電圧の全部と比較され、前記判定用テーブルの判定値からはずれると、不良品として扱われる。
【００２６】
前記充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部の計測は、複数を組み合わせることにより正確に良品と不良品を区別することができる。また、前記各電圧の比較は、当然のことであるが、前記判定用テーブルの充電時電圧と、前記被測定用二次電池の充電時電圧とをそれぞれ比較する。
【００２７】
前記被測定用二次電池は、前記充放電電圧等を測定し、予め用意された判定用テーブルと比較しているため、最終的な特性値の範囲を推定しながら検査を行うことができる。
【００２８】
（第２発明）
第２発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法は、判定用テーブルを作成しながら、当該判定用テーブルによって、被測定用二次電池の良否を判定する点で第１発明と異なっている。すなわち、第２発明の二次電池検査方法は、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された複数個の被測定用二次電池における測定値に基づく平均値を得る。
【００２９】
前記判定用テーブルは、前記平均値と前記平均値に対する下限基準値および上限基準値とが被測定用二次電池を測定しながら作成される。前記被測定用二次電池は、前記各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内であれば良品とする。第２発明の判定用テーブルは、前記被測定用二次電池の各電圧を測定する工程において作成されるため、前記被測定用二次電池の測定による誤差が少なく無駄な不良品を出すことがない。前記判定用テーブルは、被測定用二次電池の個数が増加するにしたがい、検査結果にバラツキが少なくなる。
【００３０】
（第３発明）
第３発明の二次電池検査方法は、二次電池の電気的特性が判定用テーブルに基づいて判定される。前記判定用テーブルは、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の一つについて測定された複数個の測定値の平均値に対する下限基準値および上限基準値が予め決められている。
【００３１】
前記判定用テーブルは、前記被測定用二次電池に対する各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内のデータを取り込み、前記範囲外のデータを棄却して、前記判定用テーブルの判定基準を自動的に補正する。第３発明の判定用テーブルは、データ数が増加するに従い、原材料や製造方法に基づくバラツキが吸収される。
【００３２】
（第４発明）
第４発明の二次電池検査方法は、判定用テーブルの下限基準値と上限基準値が平均値に対する一定の標準偏差からなっている。前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値は、平均値の標準偏差σとして、その１ないし５倍に設定することができる。前記設定は、下限基準値と上限基準値との偏差を同じにする必要はない。前記二次電池検査方法は、前記下限基準値と上限基準値との範囲内にあるものを良品と判定する。
【００３３】
（第５発明）
第５発明の二次電池検査方法は、前記充電時電圧、および放電時電圧が前記判定用テーブルの値に入らない二次電池に対して、再度充電した後、前記判定用テーブルによる検査を行う。再度充電した二次電池の計測電圧は、前記判定用テーブルの基準範囲内であれば良品であると判定する。
【００３４】
二次電池は、規定時間後の充放電時電圧が前記判定用テーブルに基づいて不良であると判定されても、原材料や製造工程のバラツキによって、再度検査することにより、良品と判定されるものがある。第５発明は、前記のような二次電池を救済することができる。
【００３５】
（第６発明）
第６発明の二次電池検査装置は、被測定用二次電池を判定用テーブルに基づいて電気性能を判定するもので、二次電池の電圧を測定する測定回路と、前記測定回路を制御して二次電池の電圧を計測する制御・計測手段と、前記計測された電圧から二次電池の良否を判定用テーブルによって判定する処理手段とから構成されている。
【００３６】
前記測定回路は、被測定用二次電池に充放電可能な双方向電源、前記二次電池の端子間電圧を計測する電圧計、前記双方向電源から流れる電流を計測する電流計、および前記双方向電源からの電流をｏｎ−ｏｆｆするスイッチが接続されている。前記制御・計測手段は、前記双方向電源、電圧計、および電流計のｏｎ−ｏｆｆを制御するとともに、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を計測する。
【００３７】
被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルは、前記一つの電圧について、複数個の平均値に対する下限基準値および上限基準値が予め決められている。処理手段は、前記判定用テーブルと前記制御・計測手段によって計測された一つの電圧とを比較し、前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との間に入っていると判断した場合、前記被測定用二次電池を良品と判定し、前記基準値外の場合、不良品と判定する。
【００３８】
（第７発明）
第７発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルと処理手段が第６発明と異なっている。すなわち、第７発明の判定用テーブルは、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について計測する制御・計測手段によって計測された電圧の複数個の平均値と前記平均値に対する一定の範囲となる下限基準値および上限基準値とから作成される。
【００３９】
前記各電圧が測定された被測定用二次電池は、前記判定用テーブルと比較され、前記処理手段によって、前記判定用テーブルの下限基準値および上限基準値の範囲内に入っている場合、良品とし、前記範囲に入っていない場合、不良品と判定される。
【００４０】
（第８発明）
第８発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置において、前記判定用テーブルは、処理手段によって、測定された前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について、複数個の平均値に対する一定の下限基準値と上限基準値との範囲内にあるデータが採り入れられ、前記基準値の範囲以外のデータが棄却されて補正される。すなわち、前記判定用テーブルは、前記被測定用二次電池の測定個数が増加するにしたがい、原材料や製造工程のバラツキによる誤差が減少し、より正確な判定が可能になる。
【００４１】
（第９発明）
第９発明の二次電池検査装置において、前記設定手段は、制御・計測手段によって計測された前記少なくとも一つの電圧について、複数個の平均値に対して、たとえば、標準偏差σの１ないし５倍の範囲を予め設定できるようにする。前記設定は、二次電池の使用目的によっては、不良品扱いとされたものを良品とすることができる。
【００４２】
（第１０発明）
第１０発明の二次電池検査装置は、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の少なくとも一つの測定タイミングを任意に設定することができる。たとえば、リチウムイオン電池は、充電１時間後の電圧および放電１時間後の電圧を測定することにより、判定用テーブルが作成される。
【００４３】
前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の測定タイミングは、被測定用二次電池の種別により任意に設定することができる。前記設定により、各種被測定用二次電池の不良品を少なくさせることができる。
【００４４】
（第１１発明）
第１１発明の二次電池検査装置は、たとえば、１ロット１０００個の被測定用二次電池に対して判定が行われる。前記被測定用二次電池は、マトリクス状にトレー内に配置された、処理手段および制御・計測手段によって、測定端子を走査しながら各電圧が測定される。また、前記処理手段は、測定された各電圧が前記判定用テーブルの基準に満たない位置にある二次電池に対して、そのアドレスと良不良の判定結果を記憶部に記憶させる。
【００４５】
（第１２発明）
第１２発明の二次電池検査装置は、前記処理手段の記憶部に記憶されたアドレスの被測定用二次電池にマーキングが施されるか、あるいは機械的に排除され、その後、当該被測定用二次電池を廃棄する。充電後電圧および放電後電圧で排除された被測定用二次電池は、別のトレーに収容された後、再度、充電された後、規定時間充電後電圧、規定時間放電後電圧がそれぞれ計測され、判定用テーブルによって、良品と判定されるものも出てくる。
【００４６】
【実施例】
図１は本発明の実施例である被測定用二次電池の検査回路、および良否の判定を行う際の概略を説明するためのブロック構成図である。図１において、被測定用二次電池１１は、検査回路１２が電気的に接続されており、充電時電圧、充電後開路時電圧、規定時間（たとえば、１時間）放電後開路時電圧、規定時間（たとえば、１時間）放電後電圧エージング（たとえば、４０℃で２４時間）後開路時電圧、がそれぞれ計測される。
【００４７】
前記検査回路１２は、被測定用二次電池１１に対して、双方向電源１２１、電流計１２２、およびスイッチ１２３が直列に接続されている。また、前記被測定用二次電池１１には、電圧計１２４が並列に接続されている。前記双方向電源１２１は、被測定用二次電池１１に対して充電および放電が可能な電源である。
【００４８】
制御・計測手段１２５は、双方向電源１２１の充放電、電流計１２２および電圧計１２４の測定タイミング、および電圧計１２４の電圧を計測するための制御を行う。さらに、処理手段１２６は、図示されていない記憶部に二次電池の後述する判定用テーブルが記憶されており、前記電圧計１２４によって計測された、充電後開路時電圧、エージング後開路時電圧、充電規定時間後電圧、および放電規定時間後電圧と前記判定用テーブルの値とを比較し、良否を判定する処理を行うことができる。
【００４９】
また、前記設定手段１２７は、前記処理手段１２６に対して判定用テーブルの範囲を設定することができるだけでなく、前記制御・計測手段１２５に対して充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の二次電池の種別によって異なる測定条件（たとえば、時間）を設定することができる。
【００５０】
前記処理手段１２６の記憶部には、前記制御・計測手段１２５の測定結果として、不良品であると判定された被測定用二次電池１１が記憶される。前記計測は、１ロット（たとえば、１０００個）の被測定用二次電池１１が収納されたトレーで、前記制御・計測手段１２５の計測が走査されるようになっている。したがって、前記不良品は、たとえば、検査した際のトレーのアドレス等を記憶することができる。
【００５１】
前記判定用テーブルによって不良品と判定された被測定用二次電池１１は、そのトレーに付けられたアドレスにマークが付けられ、手動または自動的に排除される。そして、前記排除された被測定用二次電池１１は、充電時電圧、および放電時電圧の測定結果、不良と判定された場合、一つのトレーに入れられて、前記と同様に充電後および放電後の再検査が行われる。前記再検査は、充電を再度行うことにより、前回の計測値が悪くても、特性が改善された被測定用二次電池１１を救済して、良品とすることができる。
【００５２】
前記処理手段１２６には、ディスプレイ１２８を設けることができ、検査者の視覚によって検査状態を把握しながら行うことができる。また、一般に検査回路１２は、二次電池の作製現場にあり、処理手段１２６、設定手段１２７、およびディスプレイ１２８は、管理室等にある。
【００５３】
図２は本発明の実施例における電圧を測定する際の処理を説明するためのフローチャートである。図２において、図１に示す検査回路１２によって被測定用二次電池１１に対する予備充電を開始する（ステップ２１１）。
【００５４】
処理手段１２６は、制御・計測手段１２５によって、たとえば、前記被測定用二次電池１１の開路時電圧を測定させる（ステップ２１２）。前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が、判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内であるか否かを調べる（ステップ２１３）。前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された前記電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内であると判断した場合、エージングを行うように指示する（ステップ２１４）。
【００５５】
前記ステップ２１３において、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された前記電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内でない場合、前記被測定用二次電池１１を不良品として廃棄するように指示する（ステップ２１５）。次に、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって、エージング後開路時電圧を測定するように指示する（ステップ２１６）。
【００５６】
前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測されたエージング後開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にあるか否かを調べる（ステップ２１７）。前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測されたエージング後開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にあると判断した場合、前記被測定用二次電池１１に充電を行うように指示する（ステップ２１８）。
【００５７】
前記ステップ２１７において、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測されたエージング後開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にないと判断した場合、前記被測定用二次電池１１を不良品として廃棄するように指示する（ステップ２１９）。
【００５８】
前記処理手段１２６は、制御・計測手段１２５によって前記充電後の充電電圧を計測させる（ステップ２２０）。前記計測結果は、前記処理手段１２６にある記憶手段（図示されていない）に記憶される。その後、前記処理手段１２６は、制御・計測手段１２５によって前記被測定用二次電池１１を放電させるように指示する（ステップ２２１）。
【００５９】
前記処理手段１２６は、制御・計測手段１２５によって前記放電後の放電電圧を計測させる（ステップ２２２）。前記計測結果は、前記処理手段１２６にある前記記憶手段（図示されていない）に記憶される。前記処理手段１２６は、前記記憶手段に記憶されている充電電圧および放電電圧が判定用テーブルの電圧範囲内であるか否かを調べる（ステップ２２３）。
【００６０】
前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にあるか否かを調べる（ステップ２２４）。ステップ２２３において、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内になく、かつ一回目の計測であると判断した場合、ステップ２１８に戻り、再検査を行うために、前記被測定用二次電池１１に充電を行うように指示する（ステップ２１８）。
【００６１】
スイッチ２２３において、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内になく、かつ二回目の計測であると判断した場合、前記被測定用二次電池１１を不良品として廃棄するように指示する（ステップ２２５）。
【００６２】
前記処理手段１２６は、ステップ２２４において、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にあるか否かを調べる（ステップ２２６）。前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内であると判断した場合、前記被測定用二次電池１１を合格とする（ステップ２２７）。
【００６３】
前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定電圧の範囲にないと判断した場合、前記被測定用二次電池１１を不良品として廃棄するように指示する（ステップ２２８）。前記処理手段１２６が不良品として廃棄すると判断した被測定用二次電池１１は、たとえば、マーカーによりマーキングを付けたり、自動機により自動的に排除させる。
【００６４】
なお、図２に示す実施例は、充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を測定した例である。
【００６５】
図３はリチウムイオン電池の良否を判定する検査項目別の範囲が規定されている判定用テーブルを説明するための図である。図３において、生産されたリチウムイオン電池（１８６５０型）５個がサンプリングされ、図２のフローチャートに従って、充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の５項目を検査した。
【００６６】
前記５項目の検査結果のそれぞれの平均値は、図示のごとくであり、合格範囲として、平均値±３σ（標準偏差）が下限基準値および上限基準値として、図１に示された設定手段１２７によって設定されている。図３に示すテーブルが前述の判定用テーブルであり、被測定用二次電池１１の合否判定に使用した。
【００６７】
前記判定用テーブルは、最初、５個のサンプリングから作成されたものであるが、被測定用二次電池１１の検査において、前記処理手段１２６の自動的統計処理をすることによって、前記判定用テーブルを基にして、良品であると判定されたデータを前記判定用テーブルに取り込み、不良品であると判定されたデータを棄却する。すなわち、最初に作成された判定用テーブルは、良品のデータを取り込むことにより、判定基準を補正することができる。
【００６８】
図４はリチウムイオン電池の５０００個を活性化処理した後に判定用テーブルを補正しながら作成された判定用テーブルを説明するための図である。図４において、図３と同じ、平均値±３σであるが、補正された判定用テーブルは、明らかに下限基準値が上がり、上限基準値が下がっており、平均値に対する差が少なくなっている。すなわち、前記補正された判定用テーブルによって検査された二次電池は、性能にバラツキがなく、品質の良いものであることが保証される。
【００６９】
前記補正された判定用テーブルは、製造ロットの違いにより、電池特性が変化しても、良品となったセル毎に判定用テーブルを補正するため、その変化が吸収され、再検査を行う二次電池の数を減少できる。また、前記判定用テーブルは、検査だけでなく、二次電池のグレード選別の結果と相関させ、前記二次電池の性能の選別に利用することができる。
【００７０】
図５は５生産ロット、各ロット１０００セル、合計５０００セルのリチウムイオン電池を活性化処理し、その時の不良率を従来の方法と比較した図である。図５において、１ロット当たり１０００個のリチウムイオン電池（１８６５０型）を第１ロットから第５ロット毎に活性化処理し、その時の不良率、および前記不良品を再充電および再放電して再検査した時の不良率を従来の方法と比較している。
【００７１】
図５において、本発明の検査時と従来方法の検査時を比較すると、本発明の検査時の方が不良率が明らかに減少していることが判る。また、図５は、不良品を充電および放電して再検査した時の本発明と、従来再検査したものにおいても、本発明の方法の方が不良率が明らかに減少していることが判る。
【００７２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。実施例に記載されたブロック構成図は、周知または公知の技術によって達成できるものであるため、詳述されていない。
【００７３】
本発明の実施例は、一例であり、二次電池の種類により判定用テーブルの数値が異なることは言うまでもないことである。不良品の排除は、従来の技術によって達成できる。さらに、本発明の実施例における判定用テーブルは、電圧によって行っているが、電圧と電流を測定することができるため、抵抗による判定用テーブルとすることも可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、活性化処理等二次電池の製造検査工程における充放電検査の基準となる判定用テーブルを容易に作成することができる。
【００７５】
本発明によれば、判定用テーブルは、良品のデータを取り込み、不良品のデータを棄却するため、自動的に補正されて、検査精度が向上し、品質の高い二次電池が得られる。前記補正された判定用テーブルを使用した精度の高い検査は、再検査を少なくし、二次電池の充放電検査の効率を向上させた。
【００７６】
本発明によれば、生産当初の検査データを基にして判定用テーブルが作成されるので、検査基準の設定が極めて容易にできる。本発明の方法によって判定した場合と、従来の方法によって判定した場合とでは、本発明の方法によって判定した方が検査時の不良率にバラツキがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である被測定用二次電池の検査回路、および良否の判定を行う際の概略を説明するためのブロック構成図である。
【図２】本発明の実施例における電圧を測定する際の処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】リチウムイオン電池の良否を判定する検査項目別の範囲が規定されている判定用テーブルを説明するための図である。
【図４】リチウムイオン電池の５０００個を活性化処理した後に判定用テーブルを補正しながら作成された判定用テーブルを説明するための図である。
【図５】５生産ロット、各ロット１０００セル、合計５０００セルのリチウムイオン電池を活性化処理し、その時の不良率を従来の方法と比較した図である。
【符号の説明】
１１・・・被測定用二次電池
１２・・・検査回路
１２１・・・双方向電源
１２２・・・電流計
１２３・・・スイッチ
１２４・・・電圧計
１２５・・・制御・計測手段
１２６・・・処理手段
１２７・・・設定手段
１２８・・・ディスプレー
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の製造工程において、良品と不良品とを区別するための二次電池検査方法および検査装置に関するものである。
【０００２】
本発明は、被測定用二次電池における充放電特性に基づいて、前記被測定用二次電池の充電電圧および放電電圧等を測ることにより、前記被測定用二次電池の判定用テーブルを作成し、前記判定用テーブルに含まれない電圧値となった被測定用二次電池を不良品として排除するための二次電池検査方法および検査装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来の二次電池検査方法は、予め二次電池を充放電した結果を用いて検査基準を作成し、前記二次電池を充放電して得た結果を前記検査基準に従って検査を行ない、前記二次電池の合否判定を行っていた。
【０００４】
本出願人は、二次電池における充放電特性に基づいた判定用テーブルを作成し、前記二次電池の充電量および劣化状態を推測することが短時間にできる二次電池の充電量および劣化状態確認方法を開発した。前記従来の技術は、たとえば、特開２００２−３４５１５８号公報に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３４５１５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
二次電池の検査基準は、生産に先だち、二次電池の充放電試験を行った結果を基にして、設定されるのが一般的であった。前記二次電池は、化学物質の反応を利用したものであるため、原材料のロットおよび製造工程のバラツキ等により、二次電池の電気的性能に違いが生ずる。
【０００７】
したがって、前記検査基準は、二次電池の作製にかかる原材料のロットおよび製造工程のバラツキを考慮したものである必要があり、前記原材料の仕様における上限値および下限値等を含む多くのデータが必要であり、これらのデータを収集するにはコストと時間がかかるという課題があった。
【０００８】
また、前記検査基準は、コストと時間により、不十分な設定のままであると、生産された二次電池の不良率が原材料のロットおよび製造工程のバラツキに大きく影響を受けることになり、不良品であっても良品と判定されたり、あるいは良品であるにもかかわらず不良品と判定されることがある。その結果、前記検査基準が合否判定として機能しないため、前記二次電池は、再検査が必要となる。
【０００９】
以上のような課題を解決するために、本発明は、被測定用二次電池の電圧を充放電の所定時間後に測定し、予め作成された判定用テーブルの範囲内であれば、良品とする二次電池検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、判定用テーブルを作成するための条件を入力した後、被測定用二次電池を充放電することによって、判定用テーブルを自動的に作成し、当該判定用テーブルの範囲内の二次電池を良品とする二次電池検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、被測定用二次電池に対して充放電を行った後、判定用テーブルの範囲内のデータを判定用テーブルに採り入れ、判定用テーブルの範囲外のデータを棄却して、判定用テーブルを自動的に補正する二次電池の検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（第１発明）
第１発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する際に、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値からなる予め作成された判定用テーブルの各電圧と、前記充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値と、これら全部を比較することによって、前記被測定用二次電池の電池性能を予測し、前記予測された予測値が前記判定用テーブルにおける一定の基準範囲内の被測定用二次電池を良品とすることを特徴とする。
【００１３】
（第２発明）
第２発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する際に、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値に基づく平均値と、前記平均値に対する下限基準値および上限基準値とからなる判定用テーブルを作成し、前記被測定用二次電池の前記各電圧を全部計測し、前記各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内にある被測定用二次電池を良品とすることを特徴とする。
【００１４】
（第３発明）
第３発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する際に、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値に基づく平均値と、前記平均値に対する下限基準値および上限基準値とからなる判定用テーブルを作成し、前記被測定用二次電池の前記各電圧を計測し、前記各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内のデータを取り込み、前記基準値の範囲外のデータを棄却して、判定用テーブルの判定基準値を自動的に補正した判定用テーブルによって検査することを特徴とする。
【００１５】
（第４発明）
第４発明の二次電池検査方法において、判定用テーブルは、前記平均値と、前記平均値に対する範囲が設定可能な標準偏差からなることを特徴とする。
【００１６】
（第５発明）
第５発明の二次電池検査方法において、充電時電圧、および放電時電圧が前記判定用テーブルの基準値に入らない被測定用二次電池は、再度充電および放電した後、前記判定用テーブルによる検査を行い、基準の範囲内の値であれば、良品とすることを特徴とする。
【００１７】
（第６発明）
第６発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定するものであり、被測定用二次電池に充放電可能な双方向電源、電圧計、電流計、および電流をｏｎ−ｏｆｆするスイッチが接続されている測定回路と、前記双方向電源、電圧計、および電流計のｏｎ−ｏｆｆを制御するとともに、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を計測する制御・計測手段と、前記各電圧の平均値に対する下限基準値および上限基準値が予め決められている判定用テーブルと前記制御・計測手段によって計測された各電圧とを全部比較し、前記被測定用二次電池の良否を判定する処理手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
（第７発明）
第７発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定するものであり、被測定用二次電池に充放電可能な双方向電源、電圧計、電流計、および電流をｏｎ−ｏｆｆするスイッチが接続されている測定回路と、前記双方向電源、電圧計、および電流計のｏｎ−ｏｆｆを制御するとともに、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を計測する制御・計測手段と、前記制御・計測手段によって計測された前記各電圧の平均値と前記平均値に対する一定の範囲となる下限基準値および上限基準値とからなる判定用テーブルを作成し、前記制御・計測手段によって計測された各電圧と、前記判定用テーブルとの全部を比較し、前記被測定用二次電池の良否を判定する処理手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
（第８発明）
第８発明の二次電池検査装置において、処理手段は、測定された各電圧の平均値に対する一定の下限基準値と上限基準値との間にある値をデータとして採り入れ、前記基準値の範囲外のデータを棄却して補正された判定用テーブルを作成することを特徴とする。。
【００２０】
（第９発明）
第９発明の二次電池検査装置において、設定手段は、制御・計測手段によって計測された各電圧の平均値に対する一定の範囲を予め設定できることを特徴とする。
【００２１】
（第１０発明）
第１０発明の二次電池検査装置において、充電および／または放電の電圧の測定は、所定の時間後に設定できることを特徴とする。
【００２２】
（第１１発明）
第１１はの二次電池検査装置において、処理手段には、被測定用二次電池がマトリクス状にトレー内に配置された状態で前記各電圧が走査しながら測定され、判定用テーブルの基準に満たない位置を記憶する記憶部が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
（第１２発明）
第１２発明の二次電池検査装置において、記憶部に記憶された被測定用二次電池は、マーキングされるか自動的に排除されることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１発明）
第１発明の二次電池検査方法は、たとえば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の製造工程において、被測定用二次電池の電気的特性が判定用テーブルに基づいて良いか否かを自動的に判定する。
【００２５】
前記二次電池の良否の判定は、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値からなる判定用テーブルが予め用意される。前記被測定用二次電池は、前記充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の各電圧の全部と比較され、前記判定用テーブルの判定値からはずれると、不良品として扱われる。
【００２６】
前記充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部の計測は、複数を組み合わせることにより正確に良品と不良品を区別することができる。また、前記各電圧の比較は、当然のことであるが、前記判定用テーブルの充電時電圧と、前記被測定用二次電池の充電時電圧とをそれぞれ比較する。
【００２７】
前記被測定用二次電池は、前記充放電電圧等を測定し、予め用意された判定用テーブルと比較しているため、最終的な特性値の範囲を推定しながら検査を行うことができる。
【００２８】
（第２発明）
第２発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法は、判定用テーブルを作成しながら、当該判定用テーブルによって、被測定用二次電池の良否を判定する点で第１発明と異なっている。すなわち、第２発明の二次電池検査方法は、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された複数個の被測定用二次電池における測定値に基づく平均値を得る。
【００２９】
前記判定用テーブルは、前記平均値と前記平均値に対する下限基準値および上限基準値とが被測定用二次電池を測定しながら作成される。前記被測定用二次電池は、前記各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内であれば良品とする。第２発明の判定用テーブルは、前記被測定用二次電池の各電圧を測定する工程において作成されるため、前記被測定用二次電池の測定による誤差が少なく無駄な不良品を出すことがない。前記判定用テーブルは、被測定用二次電池の個数が増加するにしたがい、検査結果にバラツキが少なくなる。
【００３０】
（第３発明）
第３発明の二次電池検査方法は、二次電池の電気的特性が判定用テーブルに基づいて判定される。前記判定用テーブルは、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の一つについて測定された複数個の測定値の平均値に対する下限基準値および上限基準値が予め決められている。
【００３１】
前記判定用テーブルは、前記被測定用二次電池に対する各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内のデータを取り込み、前記範囲外のデータを棄却して、前記判定用テーブルの判定基準を自動的に補正する。第３発明の判定用テーブルは、データ数が増加するに従い、原材料や製造方法に基づくバラツキが吸収される。
【００３２】
（第４発明）
第４発明の二次電池検査方法は、判定用テーブルの下限基準値と上限基準値が平均値に対する一定の標準偏差からなっている。前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値は、平均値の標準偏差σとして、その１ないし５倍に設定することができる。前記設定は、下限基準値と上限基準値との偏差を同じにする必要はない。前記二次電池検査方法は、前記下限基準値と上限基準値との範囲内にあるものを良品と判定する。
【００３３】
（第５発明）
第５発明の二次電池検査方法は、前記充電時電圧、および放電時電圧が前記判定用テーブルの値に入らない二次電池に対して、再度充電した後、前記判定用テーブルによる検査を行う。再度充電した二次電池の計測電圧は、前記判定用テーブルの基準範囲内であれば良品であると判定する。
【００３４】
二次電池は、規定時間後の充放電時電圧が前記判定用テーブルに基づいて不良であると判定されても、原材料や製造工程のバラツキによって、再度検査することにより、良品と判定されるものがある。第５発明は、前記のような二次電池を救済することができる。
【００３５】
（第６発明）
第６発明の二次電池検査装置は、被測定用二次電池を判定用テーブルに基づいて電気性能を判定するもので、二次電池の電圧を測定する測定回路と、前記測定回路を制御して二次電池の電圧を計測する制御・計測手段と、前記計測された電圧から二次電池の良否を判定用テーブルによって判定する処理手段とから構成されている。
【００３６】
前記測定回路は、被測定用二次電池に充放電可能な双方向電源、前記二次電池の端子間電圧を計測する電圧計、前記双方向電源から流れる電流を計測する電流計、および前記双方向電源からの電流をｏｎ−ｏｆｆするスイッチが接続されている。前記制御・計測手段は、前記双方向電源、電圧計、および電流計のｏｎ−ｏｆｆを制御するとともに、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を計測する。
【００３７】
被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルは、前記一つの電圧について、複数個の平均値に対する下限基準値および上限基準値が予め決められている。処理手段は、前記判定用テーブルと前記制御・計測手段によって計測された一つの電圧とを比較し、前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との間に入っていると判断した場合、前記被測定用二次電池を良品と判定し、前記基準値外の場合、不良品と判定する。
【００３８】
（第７発明）
第７発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置は、被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルと処理手段が第６発明と異なっている。すなわち、第７発明の判定用テーブルは、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について計測する制御・計測手段によって計測された電圧の複数個の平均値と前記平均値に対する一定の範囲となる下限基準値および上限基準値とから作成される。
【００３９】
前記各電圧が測定された被測定用二次電池は、前記判定用テーブルと比較され、前記処理手段によって、前記判定用テーブルの下限基準値および上限基準値の範囲内に入っている場合、良品とし、前記範囲に入っていない場合、不良品と判定される。
【００４０】
（第８発明）
第８発明の被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置において、前記判定用テーブルは、処理手段によって、測定された前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について、複数個の平均値に対する一定の下限基準値と上限基準値との範囲内にあるデータが採り入れられ、前記基準値の範囲以外のデータが棄却されて補正される。すなわち、前記判定用テーブルは、前記被測定用二次電池の測定個数が増加するにしたがい、原材料や製造工程のバラツキによる誤差が減少し、より正確な判定が可能になる。
【００４１】
（第９発明）
第９発明の二次電池検査装置において、前記設定手段は、制御・計測手段によって計測された前記少なくとも一つの電圧について、複数個の平均値に対して、たとえば、標準偏差σの１ないし５倍の範囲を予め設定できるようにする。前記設定は、二次電池の使用目的によっては、不良品扱いとされたものを良品とすることができる。
【００４２】
（第１０発明）
第１０発明の二次電池検査装置は、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の少なくとも一つの測定タイミングを任意に設定することができる。たとえば、リチウムイオン電池は、充電１時間後の電圧および放電１時間後の電圧を測定することにより、判定用テーブルが作成される。
【００４３】
前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の測定タイミングは、被測定用二次電池の種別により任意に設定することができる。前記設定により、各種被測定用二次電池の不良品を少なくさせることができる。
【００４４】
（第１１発明）
第１１発明の二次電池検査装置は、たとえば、１ロット１０００個の被測定用二次電池に対して判定が行われる。前記被測定用二次電池は、マトリクス状にトレー内に配置された、処理手段および制御・計測手段によって、測定端子を走査しながら各電圧が測定される。また、前記処理手段は、測定された各電圧が前記判定用テーブルの基準に満たない位置にある二次電池に対して、そのアドレスと良不良の判定結果を記憶部に記憶させる。
【００４５】
（第１２発明）
第１２発明の二次電池検査装置は、前記処理手段の記憶部に記憶されたアドレスの被測定用二次電池にマーキングが施されるか、あるいは機械的に排除され、その後、当該被測定用二次電池を廃棄する。充電後電圧および放電後電圧で排除された被測定用二次電池は、別のトレーに収容された後、再度、充電された後、規定時間充電後電圧、規定時間放電後電圧がそれぞれ計測され、判定用テーブルによって、良品と判定されるものも出てくる。
【００４６】
【実施例】
図１は本発明の実施例である被測定用二次電池の検査回路、および良否の判定を行う際の概略を説明するためのブロック構成図である。図１において、被測定用二次電池１１は、検査回路１２が電気的に接続されており、充電時電圧、充電後開路時電圧、規定時間（たとえば、１時間）放電後開路時電圧、規定時間（たとえば、１時間）放電後電圧エージング（たとえば、４０℃で２４時間）後開路時電圧、がそれぞれ計測される。
【００４７】
前記検査回路１２は、被測定用二次電池１１に対して、双方向電源１２１、電流計１２２、およびスイッチ１２３が直列に接続されている。また、前記被測定用二次電池１１には、電圧計１２４が並列に接続されている。前記双方向電源１２１は、被測定用二次電池１１に対して充電および放電が可能な電源である。
【００４８】
制御・計測手段１２５は、双方向電源１２１の充放電、電流計１２２および電圧計１２４の測定タイミング、および電圧計１２４の電圧を計測するための制御を行う。さらに、処理手段１２６は、図示されていない記憶部に二次電池の後述する判定用テーブルが記憶されており、前記電圧計１２４によって計測された、充電後開路時電圧、エージング後開路時電圧、充電規定時間後電圧、および放電規定時間後電圧と前記判定用テーブルの値とを比較し、良否を判定する処理を行うことができる。
【００４９】
また、前記設定手段１２７は、前記処理手段１２６に対して判定用テーブルの範囲を設定することができるだけでなく、前記制御・計測手段１２５に対して充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の二次電池の種別によって異なる測定条件（たとえば、時間）を設定することができる。
【００５０】
前記処理手段１２６の記憶部には、前記制御・計測手段１２５の測定結果として、不良品であると判定された被測定用二次電池１１が記憶される。前記計測は、１ロット（たとえば、１０００個）の被測定用二次電池１１が収納されたトレーで、前記制御・計測手段１２５の計測が走査されるようになっている。したがって、前記不良品は、たとえば、検査した際のトレーのアドレス等を記憶することができる。
【００５１】
前記判定用テーブルによって不良品と判定された被測定用二次電池１１は、そのトレーに付けられたアドレスにマークが付けられ、手動または自動的に排除される。そして、前記排除された被測定用二次電池１１は、充電時電圧、および放電時電圧の測定結果、不良と判定された場合、一つのトレーに入れられて、前記と同様に充電後および放電後の再検査が行われる。前記再検査は、充電を再度行うことにより、前回の計測値が悪くても、特性が改善された被測定用二次電池１１を救済して、良品とすることができる。
【００５２】
前記処理手段１２６には、ディスプレイ１２８を設けることができ、検査者の視覚によって検査状態を把握しながら行うことができる。また、一般に検査回路１２は、二次電池の作製現場にあり、処理手段１２６、設定手段１２７、およびディスプレイ１２８は、管理室等にある。
【００５３】
図２は本発明の実施例における電圧を測定する際の処理を説明するためのフローチャートである。図２において、図１に示す検査回路１２によって被測定用二次電池１１に対する予備充電を開始する（ステップ２１１）。
【００５４】
処理手段１２６は、制御・計測手段１２５によって、たとえば、前記被測定用二次電池１１の開路時電圧を測定させる（ステップ２１２）。前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が、判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内であるか否かを調べる（ステップ２１３）。前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された前記電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内であると判断した場合、エージングを行うように指示する（ステップ２１４）。
【００５５】
前記ステップ２１３において、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された前記電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内でない場合、前記被測定用二次電池１１を不良品として廃棄するように指示する（ステップ２１５）。次に、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって、エージング後開路時電圧を測定するように指示する（ステップ２１６）。
【００５６】
前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測されたエージング後開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にあるか否かを調べる（ステップ２１７）。前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測されたエージング後開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にあると判断した場合、前記被測定用二次電池１１に充電を行うように指示する（ステップ２１８）。
【００５７】
前記ステップ２１７において、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測されたエージング後開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にないと判断した場合、前記被測定用二次電池１１を不良品として廃棄するように指示する（ステップ２１９）。
【００５８】
前記処理手段１２６は、制御・計測手段１２５によって前記充電後の充電電圧を計測させる（ステップ２２０）。前記計測結果は、前記処理手段１２６にある記憶手段（図示されていない）に記憶される。その後、前記処理手段１２６は、制御・計測手段１２５によって前記被測定用二次電池１１を放電させるように指示する（ステップ２２１）。
【００５９】
前記処理手段１２６は、制御・計測手段１２５によって前記放電後の放電電圧を計測させる（ステップ２２２）。前記計測結果は、前記処理手段１２６にある前記記憶手段（図示されていない）に記憶される。前記処理手段１２６は、前記記憶手段に記憶されている充電電圧および放電電圧が判定用テーブルの電圧範囲内であるか否かを調べる（ステップ２２３）。
【００６０】
前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にあるか否かを調べる（ステップ２２４）。ステップ２２３において、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内になく、かつ一回目の計測であると判断した場合、ステップ２１８に戻り、再検査を行うために、前記被測定用二次電池１１に充電を行うように指示する（ステップ２１８）。
【００６１】
スイッチ２２３において、前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内になく、かつ二回目の計測であると判断した場合、前記被測定用二次電池１１を不良品として廃棄するように指示する（ステップ２２５）。
【００６２】
前記処理手段１２６は、ステップ２２４において、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内にあるか否かを調べる（ステップ２２６）。前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定の電圧範囲内であると判断した場合、前記被測定用二次電池１１を合格とする（ステップ２２７）。
【００６３】
前記処理手段１２６は、前記制御・計測手段１２５によって計測された開路時電圧が前記判定用テーブルに基づいた規定電圧の範囲にないと判断した場合、前記被測定用二次電池１１を不良品として廃棄するように指示する（ステップ２２８）。前記処理手段１２６が不良品として廃棄すると判断した被測定用二次電池１１は、たとえば、マーカーによりマーキングを付けたり、自動機により自動的に排除させる。
【００６４】
なお、図２に示す実施例は、充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を測定した例である。
【００６５】
図３はリチウムイオン電池の良否を判定する検査項目別の範囲が規定されている判定用テーブルを説明するための図である。図３において、生産されたリチウムイオン電池（１８６５０型）５個がサンプリングされ、図２のフローチャートに従って、充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、放電後開路時電圧、エージング後開路時電圧の５項目を検査した。
【００６６】
前記５項目の検査結果のそれぞれの平均値は、図示のごとくであり、合格範囲として、平均値±３σ（標準偏差）が下限基準値および上限基準値として、図１に示された設定手段１２７によって設定されている。図３に示すテーブルが前述の判定用テーブルであり、被測定用二次電池１１の合否判定に使用した。
【００６７】
前記判定用テーブルは、最初、５個のサンプリングから作成されたものであるが、被測定用二次電池１１の検査において、前記処理手段１２６の自動的統計処理をすることによって、前記判定用テーブルを基にして、良品であると判定されたデータを前記判定用テーブルに取り込み、不良品であると判定されたデータを棄却する。すなわち、最初に作成された判定用テーブルは、良品のデータを取り込むことにより、判定基準を補正することができる。
【００６８】
図４はリチウムイオン電池の５０００個を活性化処理した後に判定用テーブルを補正しながら作成された判定用テーブルを説明するための図である。図４において、図３と同じ、平均値±３σであるが、補正された判定用テーブルは、明らかに下限基準値が上がり、上限基準値が下がっており、平均値に対する差が少なくなっている。すなわち、前記補正された判定用テーブルによって検査された二次電池は、性能にバラツキがなく、品質の良いものであることが保証される。
【００６９】
前記補正された判定用テーブルは、製造ロットの違いにより、電池特性が変化しても、良品となったセル毎に判定用テーブルを補正するため、その変化が吸収され、再検査を行う二次電池の数を減少できる。また、前記判定用テーブルは、検査だけでなく、二次電池のグレード選別の結果と相関させ、前記二次電池の性能の選別に利用することができる。
【００７０】
図５は５生産ロット、各ロット１０００セル、合計５０００セルのリチウムイオン電池を活性化処理し、その時の不良率を従来の方法と比較した図である。図５において、１ロット当たり１０００個のリチウムイオン電池（１８６５０型）を第１ロットから第５ロット毎に活性化処理し、その時の不良率、および前記不良品を再充電および再放電して再検査した時の不良率を従来の方法と比較している。
【００７１】
図５において、本発明の検査時と従来方法の検査時を比較すると、本発明の検査時の方が不良率が明らかに減少していることが判る。また、図５は、不良品を充電および放電して再検査した時の本発明と、従来再検査したものにおいても、本発明の方法の方が不良率が明らかに減少していることが判る。
【００７２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。実施例に記載されたブロック構成図は、周知または公知の技術によって達成できるものであるため、詳述されていない。
【００７３】
本発明の実施例は、一例であり、二次電池の種類により判定用テーブルの数値が異なることは言うまでもないことである。不良品の排除は、従来の技術によって達成できる。さらに、本発明の実施例における判定用テーブルは、電圧によって行っているが、電圧と電流を測定することができるため、抵抗による判定用テーブルとすることも可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、活性化処理等二次電池の製造検査工程における充放電検査の基準となる判定用テーブルを容易に作成することができる。
【００７５】
本発明によれば、判定用テーブルは、良品のデータを取り込み、不良品のデータを棄却するため、自動的に補正されて、検査精度が向上し、品質の高い二次電池が得られる。前記補正された判定用テーブルを使用した精度の高い検査は、再検査を少なくし、二次電池の充放電検査の効率を向上させた。
【００７６】
本発明によれば、生産当初の検査データを基にして判定用テーブルが作成されるので、検査基準の設定が極めて容易にできる。本発明の方法によって判定した場合と、従来の方法によって判定した場合とでは、本発明の方法によって判定した方が検査時の不良率にバラツキがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である被測定用二次電池の検査回路、および良否の判定を行う際の概略を説明するためのブロック構成図である。
【図２】本発明の実施例における電圧を測定する際の処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】リチウムイオン電池の良否を判定する検査項目別の範囲が規定されている判定用テーブルを説明するための図である。
【図４】リチウムイオン電池の５０００個を活性化処理した後に判定用テーブルを補正しながら作成された判定用テーブルを説明するための図である。
【図５】５生産ロット、各ロット１０００セル、合計５０００セルのリチウムイオン電池を活性化処理し、その時の不良率を従来の方法と比較した図である。
【符号の説明】
１１・・・被測定用二次電池
１２・・・検査回路
１２１・・・双方向電源
１２２・・・電流計
１２３・・・スイッチ
１２４・・・電圧計
１２５・・・制御・計測手段
１２６・・・処理手段
１２７・・・設定手段
１２８・・・ディスプレー
Claims (12)
- 被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法において、
前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値からなる予め作成された判定用テーブルの各電圧と、
前記充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値と、
を全部比較することによって、前記被測定用二次電池の電池性能を予測し、前記予測された予測値が前記判定用テーブルにおける一定の基準範囲内の被測定用二次電池を良品とすることを特徴とする被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法。 - 被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法において、
前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値に基づく平均値と、前記平均値に対する下限基準値および上限基準値とからなる判定用テーブルを作成し、
前記被測定用二次電池の前記各電圧を全部を計測し、前記各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内にある被測定用二次電池を良品とすることを特徴とする被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法。 - 被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法において、
前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部について測定された測定値に基づく平均値と、前記平均値に対する下限基準値および上限基準値とからなる判定用テーブルを作成し、
前記被測定用二次電池の前記各電圧を計測し、前記各電圧が前記判定用テーブルの下限基準値と上限基準値との範囲内のデータを取り込み、前記基準値の範囲外のデータを棄却して、判定用テーブルの判定基準値を自動的に補正した判定用テーブルによって検査することを特徴とする被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法。 - 前記判定用テーブルは、前記平均値と、前記平均値に対する範囲が設定可能な標準偏差からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法。
- 前記充電時電圧、および放電時電圧が前記判定用テーブルの基準値に入らない被測定用二次電池は、再度充電および放電した後、前記判定用テーブルによる検査を行い、基準の範囲内の値であれば、良品とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査方法。
- 被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置において、
被測定用二次電池に充放電可能な双方向電源、電圧計、電流計、および電流をｏｎ−ｏｆｆするスイッチが接続されている測定回路と、
前記双方向電源、電圧計、および電流計のｏｎ−ｏｆｆを制御するとともに、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を計測する制御・計測手段と、
前記各電圧の平均値に対する下限基準値および上限基準値が予め決められている判定用テーブルと前記制御・計測手段によって計測された各電圧とをそれぞれ比較し、前記被測定用二次電池の良否を判定する処理手段と、
を備えていることを特徴とする被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置。 - 被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を基にした判定用テーブルに基づいて被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置において、
被測定用二次電池に充放電可能な双方向電源、電圧計、電流計、および電流をｏｎ−ｏｆｆするスイッチが接続されている測定回路と、
前記双方向電源、電圧計、および電流計のｏｎ−ｏｆｆを制御するとともに、前記被測定用二次電池の充電時電圧、充電後開路時電圧、放電時電圧、規定時間放電後開路時電圧、規定時間エージング後開路時電圧の全部を計測する制御・計測手段と、
前記制御・計測手段によって計測された前記各電圧の平均値と前記平均値に対する一定の範囲となる下限基準値および上限基準値とからなる判定用テーブルを作成し、前記制御・計測手段によって計測された各電圧と、前記判定用テーブルとの全部を比較し、前記被測定用二次電池の良否を判定する処理手段と、
を備えていることを特徴とする被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置。 - 前記処理手段は、測定された各電圧の平均値に対する一定の下限基準値と上限基準値との間にある値をデータとして採り入れ、前記基準値の範囲外のデータを棄却して補正された判定用テーブルを作成することを特徴とする請求項６または請求項７に記載された被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置。
- 前記設定手段は、制御・計測手段によって計測された各電圧の平均値に対する一定の範囲を予め設定できることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載された被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置。
- 前記充電および／または放電の電圧の測定は、所定の時間後に設定できることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載された被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置。
- 前記処理手段には、被測定用二次電池がマトリクス状にトレー内に配置された状態で前記各電圧が走査しながら測定され、判定用テーブルの基準に満たない位置を記憶する記憶部が設けられていることを特徴とする請求項６ないし請求項１０のいずれか１項に記載された被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置。
- 前記記憶部に記憶された被測定用二次電池は、マーキングされるか自動的に排除されることを特徴とする請求項１１に記載された被測定用二次電池の電気性能を判定する二次電池検査装置。
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