JP4992599B2 - 円筒型電極体の異物混入検査方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極層がセパレータを介して捲回され円筒形状に形成された円筒型電極体への異物混入を検出する円筒型電極体の異物混入検査方法および装置に関する。より詳細には、円筒型電極体を加圧しながら電圧を印加して異物の混入を検出する円筒型電極体の異物混入検査方法および装置に関するものである。

電気機器や電気自動車（ハイブリッド型も含む）など多様な用途において、二次電池が使用されている。この二次電池を構成する電極体は、長い帯状の正極および負極がセパレータを介して軸芯に捲回して捲回体を形成し、その捲回体に正極集電リードおよび負極集電リードを接合することにより製造されている。このため、製造の際に長い帯状の正極および負極を切断する必要があり、その切断時に発生する切断バリなどの金属異物が電極体に混入してしまう。また、正負極集電リードを捲回体に接合する際にも、金属異物が電極体に混入してしまう。従って、電極体を製造する際には、不可避的に金属異物が混入してしまうのである。

そして、電極体に混入した金属異物がセパレータを貫通してしまった場合には内部短絡が発生する。また、電極体に混入した金属異物がセパレータを貫通しなかった場合でも、将来的には、電極体に混入した金属異物が正極内にて溶解し、負極内で析出することにより、セパレータを貫通して内部短絡が発生するおそれがある。特に、電気自動車等に使用される大容量かつ高出力の二次電池に使用される電極体では、このような混入異物による内部短絡が発生する可能性が高い。

そのため、電極体への金属異物の混入を事前に検出するための検査が行われている。この種の検査としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に開示された検査技術では、電極板巻き取り工程における異物の発生状況をパターン化したダストパターンを生成し、その生成したダストパターンと基準となるダストパターンとを比較することにより、電極体への異物の混入を検出するようになっている。
特開２００５−４４６９０号公報

しなしながら、上記した従来技術では、異物の発生状況をパターン化したダストパターンを生成し、そのダストパターンに基づき電極体への異物混入を検出しているため、電極体に混入した異物を直接、検出してはいない。このため、電極体への異物混入の検出精度が低いおそれがある。

ここで、電極体に混入した異物を直接検出する技術として、電極体に電圧を印加した状態で平板により捲回体に荷重を掛け、異物がセパレータを貫通した場合の短絡の有無を検出することにより、電極体への異物の混入を検出するものが知られている。この検査技術によれば、電極体が扁平形状をなす扁平型電極体の場合には、捲回体全体に荷重を掛けることができるので、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな金属異物まで検出することができる。
ところが、電極体が円筒型をなす円筒型電極体の場合には、捲回体全体（全周）に荷重を掛けることが困難であるので、電極体への異物混入の検出精度が低くなってしまうという問題があった。つまり、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな金属異物を検出することができなかった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな金属異物であっても確実に検出することができる円筒型電極体の異物混入検査方法および装置を提供することを課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査方法は、電極層とセパレータとが捲回されて円筒形状をなす円筒型電極体への異物混入を検査する円筒型電極体の異物混入検査方法において、前記円筒型電極体の長手方向に加圧体を線接触させた状態で前記円筒型電極体を加圧した状態で、前記加圧体と前記円筒型電極体との接触面を前記円筒型電極体の外周において少なくとも半周以上にわたって移動させて、前記加圧体により前記円筒型電極体の全周を加圧する加圧工程と、前記加圧工程により前記円筒型電極体が加圧されている状態で、前記円筒型電極体の正負極間に検査電圧を印加する電圧印加工程と、前記電圧印加工程により前記円筒型電極体に検査電圧が印加されている状態で、前記円筒型電極体の正負極間における抵抗を計測する抵抗計測工程と、前記抵抗計測工程で計測された抵抗値に基づき前記円筒型電極体への異物混入を検出する異物混入検出工程とを含むことを特徴とする。

この円筒型電極体の異物混入検査方法では、加圧工程にて、まず、円筒型電極体の長手方向に加圧体が線接触させられた状態で円筒型電極体が加圧体によって加圧される。そして、この状態で、加圧体と円筒型電極体との接触面（線接触している加圧面）が、円筒型電極体の外周において少なくとも半周以上にわたって移動させられて、加圧体により円筒型電極体が全周にわたって加圧される。このとき、電圧印加工程にて円筒型電極体の正負極間に検査電圧が印加され、抵抗計測工程にて円筒型電極体の正負極間における抵抗が計測される。これにより、円筒型電極体の正負極間に検査電圧が印加された状態で加圧体によって円筒型電極体が全周にわたって加圧されながら、円筒型電極体の正負極間における抵抗が計測される。そして、異物混入判断工程にて、抵抗計測工程で計測された抵抗値に基づき円筒型電極体への異物混入の有無が判断される。

このように、この検査方法によれば、円筒型電極体を全周にわたって加圧することができるので、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物が電極体に混入していればその異物がセパレータを貫通するため、内部短絡を生じさせることができる。そして、混入異物による内部短絡が生じると、円筒型電極体の正負極間における抵抗値が急激に低下する。このため、異物混入判断工程にて、抵抗計測工程で計測された抵抗値に基づいて、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物であっても確実に検出することができる。つまり、円筒型電極体への異物混入を精度良く検出することができる。

また、この検査方法によれば、円筒型電極体の正負極間に検査電圧を印加した状態で加圧面（加圧体と円筒型電極体との接触面）を移動させながら、円筒型電極体の正負極間における抵抗値を計測する。このため、円筒型電極体の正負極間における抵抗値の急激な低下が発生した箇所（円筒型電極体の回転角度）を知ることができる。これにより、内部短絡が発生、つまり異物混入が発生した箇所を特定することができる。その結果、電極体の製造工程において、異物が混入しやすい箇所をある程度把握することができる。それにより、電極体の製造工程において改善すべき部分がわかるので、そこを改善することにより電極体への異物混入を事前に防止することも可能となる。

ここで、加圧体により円筒型電極体を加圧しながら接触面を移動させるため、加圧体が円筒型電極体の外周を損傷させるおそれがある。このため、加圧体としては、表面が滑らかであり、電極体を構成する多層の箔をずらさない程度の滑り性を有するものを使用するのが良い。例えば、ベークライトやＭＣナイロンなどで加圧体を構成すればよい。これにより、加圧体により円筒型電極体を加圧しながら接触面を移動させても、電極体外周が損傷することを防止することができる。

本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査方法においては、前記加圧工程では、前記円筒型電極体の軸方向に直交し、かつ前記円筒型電極体への加圧方向に直交する方向に、前記加圧体を移動させることにより、前記加圧体と前記円筒型電極体との接触面を移動させ、前記加圧体により前記円筒型電極体の全周を加圧することが望ましい。

このように加圧体を移動させることにより、加圧体から円筒型電極体に作用する荷重を均一に保ちながら、加圧体と円筒型電極体との接触面を円筒型電極体の全周にわたって移動させることができる。これにより、円筒型電極体の全周にわたって均一な荷重を掛けることができる。従って、異物の検出精度が部分的にばらつくことがなくなるため、円筒型電極体への異物混入をより精度良く検出することができる。

本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査方法においては、前記加圧工程では、前記円筒型電極体を回転可能に支持し、前記円筒型電極体を挟んで対向配置された加圧ローラを回転させることにより、前記加圧ローラにより前記円筒型電極体の全周を加圧することが望ましい。

このように、対向配置された加圧ローラを用いて円筒型電極体の全周を加圧することによっても、円筒型電極体の全周にわたって均一な荷重を掛けることができる。従って、円筒型電極体への異物混入をより精度良く検出することができる。また、対向配置された加圧ローラを用いて円筒型電極体を加圧することにより、加圧体を移動させて円筒型電極体を加圧する場合に比べ、電極体の外周に作用する摩擦力を低減することができる。このため、電極体の損傷をより確実に防止することができる。

なお、加圧ローラの径は、円筒型電極体の径よりも小さく設定されていることが好ましい。こうすることにより、加圧ローラと円筒型電極体との接触面積が小さくなるため、加圧ローラの押圧力を小さくすることができるので、電極体の外周に作用する摩擦力をより低減することができる。

本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査方法においては、前記加圧工程では、前記円筒型電極体を挟んで対向配置した加圧ローラを自転させつつ前記円筒型電極体の外周を公転させながら、前記加圧ローラにより前記円筒型電極体の全周を加圧することが望ましい。

このように、対向配置した加圧ローラを自転させつつ円筒型電極体の外周を公転させることにより、上記した加圧ローラを用いた場合に得られる効果に加え、円筒型電極体を回転可能に支持する必要がなくなる。このため、煩わしい円筒型電極体の芯出し作業を不要にすることができ、効率よく検査を行うことができる。

そして、本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査方法を実施するための本発明に係る異物混入検査装置としては、前記円筒型電極体の長手方向に線接触して前記円筒型電極体を加圧する加圧体と、前記円筒型電極体に検査電圧を印加する電圧印加手段と、前記加圧体と前記円筒型電極体との接触面を前記円筒型電極体の外周において少なくとも半周以上にわたって移動させる移動機構と、前記円筒型電極体の抵抗を計測する抵抗計測手段と、前記抵抗計測手段で計測された抵抗値に基づき前記円筒型電極体への異物混入の有無を判断する異物混入判断手段とを有していればよい。

本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査装置においては、前記移動機構は、前記円筒型電極体の軸方向に直交し、かつ前記加圧体の前記円筒型電極体への加圧方向に直交する方向に、前記加圧体を移動させることにより、前記加圧体と前記円筒型電極体との接触面を移動させることが望ましい。

また、本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査装置においては、前記加圧体は、前記円筒型電極体を挟んで対向配置された加圧ローラであり、前記移動機構は、前記対向配置された加圧ローラを回転させることも好ましい。

また、本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査装置においては、前記加圧体は、前記円筒型電極体を挟んで対向配置された加圧ローラであり、前記移動機構は、前記対向配置された加圧ローラを自転させつつ前記円筒型電極体の外周を公転させてもよい。

このような本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査装置によれば、上記した本発明に係る異物混入検査方法を実施することができるので、上記したような効果を得ることができる。

本発明によれば、上記した通り、電極層とセパレータとが捲回されて円筒形状に形成された円筒型電極体への異物混入を精度良く検出することができる。すなわち、本発明によれば、現状で内部短絡を引き起こしている金属異物だけでなく、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな金属異物であっても確実に検出することができる。

以下、本発明に係る円筒型電極体の異物混入検査方法および装置を具体化した最も好適な実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。なお、本実施の形態は、ハイブリッド車に搭載されるリチウム二次電池に使用されている電極体のうち円筒型のもの、つまり電極層がセパレータを介して捲回されて円筒形状に形成された電極体（円筒型電極体）の異物混入検査に本発明を適用したものである。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態について説明する。そこで、第１の実施の形態に係る円筒型電極体の異物混入検査装置について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態に係る異物混入検査装置を模式的に示す側面図である。図２は、第１の実施の形態に係る異物混入検査装置を模式的に示す正面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る異物混入検査装置１０には、円筒型電極体２０を載置する載置台１１と、円筒型電極体２０を加圧する加圧板１２と、加圧板１２を移動させる移動機構１３とが備わっている。これにより、異物混入検査装置１０では、加圧板１２により円筒型電極体２０を加圧しながら、加圧板１２を移動させることができるようになっている。

ここで、円筒型電極体２０は、正極活物質が塗布され所定の大きさに裁断されたシート状の正極、および負極活物質が塗布され所定の大きさに裁断されたシート状の負極を、その間にシート状のセパレータ（絶縁体）が狭装されて捲回された円筒型の捲回体２１に、正極集電リード２２および負極集電リード２３が接合されたものである（図２参照）。本実施の形態における円筒型電極体２０は、外径が２０〜３０ｍｍ程度のものである。

載置台１１は、異物混入検査装置１０の基台上に水平に設けられており、加圧板１２と同じ材質により構成されている。加圧板１２は、平板状をなすものであり、載置台１１に対し平行に配置されている。加圧板１２は、載置台１１にセットされた円筒型電極体２０に対して、その長手方向に線接触するように設けられている。そして、加圧体１２は、円筒型電極体２０を載置台１１との間に狭持した状態で、円筒型電極体２０に対し所定の荷重を掛けることができるようになっている。本実施の形態における加圧板１２は、１５０〜１０００Ｎ程度の荷重を円筒型電極体２０に掛けることができるようにされている。この加圧板１２と円筒型電極体との接触面には、電極体２０の損傷防止のために、滑らかであり、かつ捲回された正極、負極およびセパレータをずらさない程度の滑り性を有していることが要求される。このため、本実施の形態では、加圧板１２をＭＣナイロンで構成している。そして、このような加圧板１２は、移動機構１３により移動可能とされている。

移動機構１３は、加圧板２０を、円筒型電極体２０の軸方向（長手方向）に直交し、かつ円筒型電極体２０に対する加圧方向２５に直交する方向２６（図１では左右方向）に移動させるものである。この移動機構１３によって、円筒型電極体２０を加圧している状態の加圧板１２を移動させることにより、円筒型電極体２０の加圧面（円筒型電極体２０と加圧板１２との接触面）を移動させることができるようになっている。これにより、異物混入検査装置１０では、円筒型電極体２０を全周にわたって加圧することができるようになっている。

また、異物混入検査装置１０には、図２に示すように、電圧印加部１５と、抵抗計測部１６と、異物混入判断部１７とが備わっている。これにより、異物混入検査装置１０では、円筒型電極体２０の正負極間に検査電圧を印加するとともに、そのときの抵抗を計測することができ、計測された抵抗値に基づき異物混入検査を行うことができるようになっている。

電圧印加部１５は、円筒型電極体２０の正極集電リード２２および負極集電リード２３に接続され、円筒型電極体２０の正負極間に検査電圧を印加するものである。本実施の形態における電圧印加部１５は、検査電圧として２５０〜５００Ｖ程度の電圧を円筒型電極体２０に印加することができるようになっている。電圧印加部１５による検査電圧の印加は、円筒型電極体２０が加圧板１２により加圧されているときに実施される。

抵抗計測部１６は、円筒型電極体２０の正極集電リード２２および負極集電リード３４に接続され、円筒型電極体２０の正負極間における抵抗値を計測するものである。この抵抗計測部１６による抵抗値の計測は、電圧印加部１５によって円筒型電極体２０に対して検査電圧が印加されているときに実施される。

異物混入判断部１７は、円筒型電極体２０に異物が混入しているか否かを判断するものである。この異物混入判断部１７は、抵抗計測部１６で計測された抵抗値に基づき、円筒型電極体２０に異物が混入しているか否かを判断するようになっている。具体的には、異物混入判断部１７は、抵抗計測部１６が計測している抵抗値が所定値（内部短絡発生時の抵抗よりも大きい値）を下回った場合に、円筒型電極体２０に異物が混入していると判断する。なお、本実施の形態における異物混入判断部１７では、所定値として３０ＭΩが設定されている。

ここで、異物混入判断部１７において円筒型電極体２０への異物混入を検出することができるのは以下の理由による。すなわち、加圧板１２により円筒型電極体２０を全周にわたって加圧しているため、円筒型電極体２０に異物が混入していれば、その異物がセパレータを通過して内部短絡を引き起こす。そして、内部短絡が発生すると、円筒型電極体２０の正負極間における抵抗値が急激に低下する。このため、抵抗計測部１６が計測している抵抗値が所定値（内部短絡発生時の抵抗よりも大きい値）を下回った場合に、円筒型電極体２０に異物が混入していると判断することができるからである。

次に、上記のように構成された異物混入検査装置１０における検査方法について、図３〜図９を参照しながら説明する。図３は、異物混入検査の検査手順を示すフローチャートである。図４は、円筒型電極体を載置台にセットした状態を示す図である。図５は、加圧板により円筒型電極体を加圧した状態を示す図である。図６は、移動機構により加圧板を移動させている状態を示す図である。図７は、異物が混入していない場合における抵抗値の変化を示す図である。図８は、異物が混入していた場合における抵抗値の変化を示す図である。図９は、異物が混入した位置を示す図である。

まず、ステップＳ１において、円筒型電極体２０が、図４に示すように、検査装置１０の載置台１１にセットされる。このとき、電圧印加部１５および抵抗計測部１６が円筒型電極体２０の正極集電リード２２および負極集電リード２３にそれぞれ接続される。

円筒型電極体２０の載置台１１へのセットが完了すると、ステップＳ２において、図５に示すように、加圧板１２が円筒型電極体２０の長手方向に線接触させられ、その状態で加圧板１２による円筒型電極体２０への加圧が開始される。これにより、円筒型電極体２０には、１０００ｋＰａ程度の圧力が作用する。

次に、ステップＳ３において、電圧印加部１５により円筒型電極体２０の正負極間に検査電圧が印加される。これにより、円筒型電極体２０の正負極間には、５００Ｖの電圧が印加される。なお、このステップＳ３が本発明の電圧印加工程に相当する。

そして、ステップＳ４において、図６に示すように、加圧板１２が移動機構１３により、円筒型電極体２０の軸方向（長手方向）に直交し、かつ円筒型電極体２０に対する加圧方向２５に直交する方向２６（図６では左方向）に移動させられる。このとき、加圧板１２は円筒型電極体２０を加圧しているので、加圧板１２の移動に伴って円筒型電極体２０は回転しながら加圧板１２の移動方向２６と同じ方向２７へ移動する。これにより、円筒型電極体２０の加圧面（加圧板１２と電極体２０との接触面および載置台１１と電極体２０との接触面）が連続的に移動していく。そして、移動機構１３による加圧板１２の移動は、円筒型電極体２０が少なくとも半回転するまでは継続される。従って、この移動機構１３による加圧板１２の移動により、円筒型電極体２０を全周にわたって均一な荷重で加圧することができる。なお、ステップＳ２およびＳ４が本発明の加圧工程に相当する。

このように移動機構１３によって加圧板１２を移動させている間、ステップＳ５において、抵抗計測部１６により円筒型電極体２０の正負極間における抵抗が計測される。なお、ステップＳ５が本発明の抵抗計測工程に相当する。

そして、ステップＳ６〜Ｓ８において、異物混入判断部１７により、円筒型電極体２０に異物が混入しているか否かが判断される。このステップＳ６〜Ｓ８が本発明の異物混入検出工程に相当する。まず、ステップＳ６において、異物混入判断部１７により、抵抗計測部１６で計測された抵抗値が３０ＭΩ以上であるか否かが判断される。このとき、図７に示すように、移動機構１３によって加圧板１２を移動させている間、抵抗計測部１６で計測された抵抗値が３０ＭΩを下回らなければ（ステップＳ６：ＹＥＳ）、円筒型電極体２０を全周にわたって加圧しても内部短絡が発生しなかったので、円筒型電極体２０への異物の混入はなく良品であると判断される（ステップＳ７）。

一方、図８に示すように、移動機構１３によって加圧板１２を移動させている間に、抵抗計測部１６で計測された抵抗値が３０ＭΩを下回ると（ステップＳ６：ＮＯ）、円筒型電極体２０で内部短絡が発生しているので、円筒型電極体２０へ異物が混入しており不良品であると判断される（ステップＳ８）。ここで、加圧板１２により、円筒型電極体２０は全周にわたって均一な荷重により加圧されるので、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物が混入していれば、その異物がセパレータを貫通するため、内部短絡を生じさせることができる。従って、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物であっても、円筒型電極体２０への混入を確実に検出することができる。

また、本実施の形態では、円筒型電極体２０に異物が混入していれば、図８に示すように、円筒型電極体２０の正負極間における抵抗値が急激に低下し始めた箇所（図８では回転角度２５°近辺）を知ることができる。これにより、図９に示すように、内部短絡が発生した箇所、つまり異物１８が混入した箇所を特定することができる。従って、円筒型電極体２０の製造工程において、異物が混入しやすい箇所をある程度把握することができる。このため、異物が混入しやすい工程の改善を行うことにより、円筒型電極体への異物混入を事前に防止することも可能となる。その結果、円筒型電極体への異物混入率を低減することができる。

以上、詳細に説明したように第１の実施の形態に係る異物混入検査装置１０によれば、加圧板１２により円筒型電極体２０を全周にわって均一な荷重で加圧することができる。このため、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物が円筒型電極体２０に混入していれば、その異物がセパレータを貫通するため内部短絡を生じさせることができる。従って、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物であっても、円筒型電極体２０への混入を確実に検出することができる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係る異物混入検査装置は、第１の実施の形態と基本的な構成を同じくするが、２枚の加圧板で円筒型電極体を狭持して加圧する点が異なる。そのため以下の説明では、第１の実施の形態との相違点を中心に説明して、共通点については図面に同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

そこで、第２の実施の形態に係る異物混入検査装置について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、第２の実施の形態に係る異物混入検査装置の主要部を模式的に示す図である。図１０に示すように、異物混入検査装置１０ａは、２枚の加圧板１２ａ，１２ｂを備えている。そして、これらの加圧板１２ａ，１２ｂにより、円筒型電極体２０が狭持された状態で加圧されるようになっている。

これらの加圧板１２ａ，１２ｂは、移動機構１３によって、それぞれ逆方向に移動させられるようになっている。本実施の形態では、加圧板１２ａは方向２６ａに移動させられ、加圧板１２ｂは方向２６ｂに移動させられる。このとき、円筒型電極体２０は、その軸芯が両側で回転可能に支持されており、その場で回転するだけであり第１の実施の形態のように移動することはない。

このような構成を有する異物混入検査装置１０ａでは、加圧板１２ａ，１２ｂによって円筒型電極体２０を加圧した状態で、加圧板１２ａ，１２ｂを移動させると、円筒型電極体２０はその場で（移動することなく）回転する。この円筒型電極体２０の回転に伴って、円筒型電極体２０における加圧面が連続的に移動する。これにより、第１の実施の形態と同様に、円筒型電極体２０を全周にわたって均一な圧力で加圧することができる。

そして、異物混入検査装置１０ａによって異物混入検査が実施される場合には、第１の実施の形態と同様に、電圧印加部１５により円筒型電極体２０の正負極間に検査電圧が印加され、そのときの円筒型電極体２０の正負極間における抵抗が抵抗計測部１６によって測定される。次いで、異物混入判断部１７により、抵抗計測部１６で計測された抵抗値に基づき、内部短絡の発生の有無、つまり円筒型電極体２０への異物の混入の有無が判断される。

このように、第２の実施の形態に係る異物混入検査装置１０ａによれば、加圧板１２ａ，１２ｂにより円筒型電極体２０を全周にわって均一な圧力で加圧することができる。このため、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物が円筒型電極体２０に混入していれば、その異物がセパレータを貫通するため内部短絡を生じさせることができる。従って、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物であっても、円筒型電極体２０への混入を確実に検出することができる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態に係る異物混入検査装置は、第１の実施の形態と基本的な構成を同じくするが、加圧体として加圧ローラを使用している点が異なる。そのため以下の説明では、第１の実施の形態との相違点を中心に説明して、共通点については図面に同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

そこで、第３の実施の形態に係る異物混入検査装置について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、第３の実施の形態に係る異物混入検査装置の主要部を模式的に示す図である。図１１に示すように、異物混入検査装置１０ｂは、２つの加圧ローラ３２ａ，３２ｂを備えている。加圧ローラ３２ａ，３２ｂの径は、円筒型電極体２０の径よりも小さい。これらの加圧ローラ３２ａ，３２ｂは、円筒型電極体２０を挟んで対向して配置されるようになっている。そして、加圧ローラ３２ａ，３２ｂにより、円筒型電極体２０が狭持された状態で加圧されるようになっている。

これらの加圧ローラ３２ａ，３２ｂは、移動機構１３によって、同方向に回転させられるようになっている。本実施の形態では、加圧ローラ３２ａ，３２ｂは反時計回りに回転させられる。このとき、円筒型電極体２０は、その軸芯が両側で回転可能に支持されている。

このような構成を有する異物混入検査装置１０ｂでは、加圧ローラ３２ａ，３２ｂによって円筒型電極体２０を加圧した状態で、加圧ローラ３２ａ，３２ｂを反時計回りに回転させると、円筒型電極体２０はその場で時計回りに回転する。この円筒型電極体２０の回転に伴って、円筒型電極体２０における加圧面が連続的に移動する。これにより、第１の実施の形態と同様に、円筒型電極体２０を全周にわたって均一な圧力で加圧することができる。

また、異物混入検査装置１０ｂでは、加圧体として加圧ローラ３２ａ，３２ｂを使用しているため、第１および第２の実施の形態のように加圧板を使用する場合に比べ、円筒型電極体２０の加圧面積（加圧ローラ３２ａ，３２ｂと円筒型電極体２０との接触面積）が小さくなる。このため、円筒型電極体２０に作用させる圧力が同一であれば、加圧板よりも加圧ローラの方が押圧力を小さく設定することができる。従って、異物混入検査装置１０ｂでは、加圧工程において円筒型電極体２０の外周に作用する摩擦力をより低減することができる。このため、円筒型電極体２０の損傷をより確実に防止することができる。

そして、異物混入検査装置１０ｂによって異物混入検査が実施される場合には、第１の実施の形態と同様に、電圧印加部１５により円筒型電極体２０の正負極間に検査電圧が印加され、そのときの円筒型電極体２０の正負極間における抵抗が抵抗計測部１６によって測定される。次いで、異物混入判断部１７により、抵抗計測部１６で計測された抵抗値に基づき、内部短絡の発生の有無、つまり円筒型電極体２０への異物の混入の有無が判断される。

このように、第３の実施の形態に係る異物混入検査装置１０ｂによれば、加圧ローラ３２ａ，３２ｂにより円筒型電極体２０を全周にわって均一な圧力で加圧することができる。このため、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物が円筒型電極体２０に混入していれば、その異物がセパレータを貫通するため内部短絡を生じさせることができる。従って、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物であっても、円筒型電極体２０への混入を確実に検出することができる。

（第４の実施の形態）
最後に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態に係る異物混入検査装置は、第３の実施の形態と基本的な構成を同じくするが、加圧ローラを自転させつつ公転させる点が異なる。そのため以下の説明では、第３の実施の形態との相違点を中心に説明して、共通点については図面に同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

そこで、第４の実施の形態に係る異物混入検査装置について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、第４の実施の形態に係る異物混入検査装置の主要部を模式的に示す図である。図１２に示すように、異物混入検査装置１０ｃは、２つの加圧ローラ３２ａ，３２ｂを備えている。加圧ローラ３２ａ，３２ｂの径は、円筒型電極体２０の径よりも小さい。これらの加圧ローラ３２ａ，３２ｂは、円筒型電極体２０を挟んで対向して配置されるようになっている。そして、加圧ローラ３２ａ，３２ｂにより、円筒型電極体２０が狭持された状態で加圧されるようになっている。

これらの加圧ローラ３２ａ，３２ｂは、公知の遊星歯車が利用されて移動機構１３により、同方向に自転させられながら、円筒型電極体２０のまわりを公転させられるようになっている。本実施の形態では、加圧ローラ３２ａ，３２ｂは反時計回りに自転および公転させられる。このとき、円筒型電極体２０は、回転可能に支持されることなく固定されている。これにより、円筒型電極体２０を回転可能に支持する必要がなくなる。このため、煩わしい円筒型電極体の芯出し作業を不要にすることができる。

このような構成を有する異物混入検査装置１０ｃでは、加圧ローラ３２ａ，３２ｂによって円筒型電極体２０を加圧した状態で、加圧ローラ３２ａ，３２ｂを自転させながら円筒型電極体２０のまわりを公転させると、円筒型電極体２０における加圧面が連続的に移動する。これにより、第３の実施の形態と同様に、円筒型電極体２０を全周にわたって均一な圧力で加圧することができる。また、加圧工程において円筒型電極体２０の外周に作用する摩擦力をより低減することができるため、円筒型電極体２０の損傷をより確実に防止することもできる。

そして、異物混入検査装置１０ｃによって異物混入検査が実施される場合には、第３の実施の形態と同様に、電圧印加部１５により円筒型電極体２０の正負極間に検査電圧が印加され、そのときの円筒型電極体２０の正負極間における抵抗が抵抗計測部１６によって測定される。次いで、異物混入判断部１７により、抵抗計測部１６で計測された抵抗値に基づき、内部短絡の発生の有無、つまり円筒型電極体２０への異物の混入の有無が判断される。

このように、第４の実施の形態に係る異物混入検査装置１０ｃによれば、加圧ローラ３２ａ，３２ｂにより円筒型電極体２０を全周にわって均一な圧力で加圧することができる。このため、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物が円筒型電極体２０に混入していれば、その異物がセパレータを貫通するため内部短絡を生じさせることができる。従って、将来的に内部短絡を引き起こす可能性がある小さな異物であっても、円筒型電極体２０への混入を確実に検出することができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した第１の実施の形態では、加圧体として加圧板１２を使用しているが、図１３に示すように、加圧ローラ３２を使用することもできる。この場合には、加圧ローラ３２を回転させながら、加圧板１２と同様に方向２６へ移動させればよい。これにより、円筒型電極体２０が方向２７に移動し、その円筒型電極体２０の移動に伴って円筒型電極体２０における加圧面が連続的に移動する。従って、円筒型電極体２０を全周にわたって加圧することができる。

また、上記した実施の形態では、ハイブリッド車に搭載されるリチウム二次電池に使用されている円筒型電極体の異物混入検査に本発明を適用したものを例示したが、これ以外の用途、例えば携帯電子機器などに使用される二次電池に組み込まれる円筒型電極体にも本発明を適用することができる。

第１の実施の形態に係る異物混入検査装置を模式的に示す側面図である。 第１の実施の形態に係る異物混入検査装置を模式的に示す正面図である。 異物混入検査の検査手順を示すフローチャートである。 円筒型電極体を載置台にセットした状態を示す図である。 加圧板により円筒型電極体を加圧した状態を示す図である。 移動機構により加圧板を移動させている状態を示す図である。 異物が混入していない場合における抵抗値の変化を示す図である。 異物が混入していた場合における抵抗値の変化を示す図である。 異物が混入した位置を示す図である。 第２の実施の形態に係る異物混入検査装置の主要部を模式的に示す図である。 第３の実施の形態に係る異物混入検査装置の主要部を模式的に示す図である。 第４の実施の形態に係る異物混入検査装置の主要部を模式的に示す図である。 異物混入検査装置の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ 異物混入検査装置
１１ 載置台
１２ 加圧板
１３ 移動機構
１５ 電圧印加部
１６ 抵抗計測部
１７ 異物混入判断部
１８ 異物
２０ 円筒型電極体
２１ 捲回体
２２ 正極集電リード
２３ 負極集電リード
２５ 加圧方向
２６ 加圧板の移動方向
２７ 円筒型電極体の移動方向
３２ａ 加圧ローラ
３２ｂ 加圧ローラ

Claims (8)

1. 電極層とセパレータとが捲回されて円筒形状をなす円筒型電極体への異物混入を検査する円筒型電極体の異物混入検査方法において、
   前記円筒型電極体の長手方向に加圧体を線接触させた状態で前記円筒型電極体を加圧した状態で、前記加圧体と前記円筒型電極体との接触面を前記円筒型電極体の外周において少なくとも半周以上にわたって移動させて、前記加圧体により前記円筒型電極体の全周を加圧する加圧工程と、
   前記加圧工程により前記円筒型電極体が加圧されている状態で、前記円筒型電極体の正負極間に検査電圧を印加する電圧印加工程と、
   前記電圧印加工程により前記円筒型電極体に検査電圧が印加されている状態で、前記円筒型電極体の正負極間における抵抗を計測する抵抗計測工程と、
   前記抵抗計測工程で計測された抵抗値に基づき前記円筒型電極体への異物混入を検出する異物混入検出工程とを含むことを特徴とする円筒型電極体の異物混入検査方法。
2. 請求項１に記載する円筒型電極体の異物混入検査方法において、
   前記加圧工程では、前記円筒型電極体の軸方向に直交し、かつ前記円筒型電極体への加圧方向に直交する方向に、前記加圧体を移動させることにより、前記加圧体と前記円筒型電極体との接触面を移動させ、前記加圧体により前記円筒型電極体の全周を加圧することを特徴とする円筒型電極体の異物混入検査方法。
3. 請求項１に記載する円筒型電極体の異物混入検査方法において、
   前記加圧工程では、前記円筒型電極体を回転可能に支持し、前記円筒型電極体を挟んで対向配置された加圧ローラを回転させることにより、前記加圧ローラにより前記円筒型電極体の全周を加圧することを特徴とする円筒型電極体の異物混入検査方法。
4. 請求項１に記載する円筒型電極体の異物混入検査方法において、
   前記加圧工程では、前記円筒型電極体を挟んで対向配置した加圧ローラを自転させつつ前記円筒型電極体の外周を公転させながら、前記加圧ローラにより前記円筒型電極体の全周を加圧することを特徴とする円筒型電極体の異物混入検査方法。
5. 電極層とセパレータとが捲回されて円筒形状をなす円筒型電極体への異物混入を検査する円筒型電極体の異物混入検査装置において、
   前記円筒型電極体の長手方向に線接触して前記円筒型電極体を加圧する加圧体と、
   前記円筒型電極体に検査電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記加圧体と前記円筒型電極体との接触面を前記円筒型電極体の外周において少なくとも半周以上にわたって移動させる移動機構と、
   前記円筒型電極体の抵抗を計測する抵抗計測手段と、
   前記抵抗計測手段で計測された抵抗値に基づき前記円筒型電極体への異物混入の有無を判断する異物混入判断手段とを有することを特徴とする円筒型電極体の異物混入検査装置。
6. 請求項５に記載する円筒型電極体の異物混入検査装置において、
   前記移動機構は、前記円筒型電極体の軸方向に直交し、かつ前記加圧体の前記円筒型電極体への加圧方向に直交する方向に、前記加圧体を移動させることにより、前記加圧体と前記円筒型電極体との接触面を移動させることを特徴とする円筒型電極体の異物混入検査装置。
7. 請求項５に記載する円筒型電極体の異物混入検査装置において、
   前記加圧体は、前記円筒型電極体を挟んで対向配置された加圧ローラであり、
   前記移動機構は、前記対向配置された加圧ローラを回転させることを特徴とする円筒型電極体の異物混入検査装置。
8. 請求項５に記載する円筒型電極体の異物混入検査装置において、
   前記加圧体は、前記円筒型電極体を挟んで対向配置された加圧ローラであり、
   前記移動機構は、前記対向配置された加圧ローラを自転させつつ前記円筒型電極体の外周を公転させることを特徴とする円筒型電極体の異物混入検査装置。

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