JP5071747B2 - 二次電池の検査装置、二次電池の検査方法、二次電池の製造方法 - Google Patents

二次電池の検査装置、二次電池の検査方法、二次電池の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5071747B2
JP5071747B2 JP2011197065A JP2011197065A JP5071747B2 JP 5071747 B2 JP5071747 B2 JP 5071747B2 JP 2011197065 A JP2011197065 A JP 2011197065A JP 2011197065 A JP2011197065 A JP 2011197065A JP 5071747 B2 JP5071747 B2 JP 5071747B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
impedance
state
value
sei film
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.)
Active
Application number
JP2011197065A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011252930A (ja
JP2011252930A5 (ja
Inventor
伸浩 友定
大輔 山崎
誠 川野
篤史 木村
哲夫 矢野
総一朗 虎井
智美 阿久津
Original Assignee
横河電機株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2011004989 priority Critical
Priority to JP2011004989 priority
Application filed by 横河電機株式会社 filed Critical 横河電機株式会社
Priority to JP2011197065A priority patent/JP5071747B2/ja
Publication of JP2011252930A publication Critical patent/JP2011252930A/ja
Publication of JP2011252930A5 publication Critical patent/JP2011252930A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5071747B2 publication Critical patent/JP5071747B2/ja
Application status is Active legal-status Critical
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285Testing apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating condition, e.g. level or density of the electrolyte
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644Constructional arrangements
    • G01R31/3648Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage
    • Y02E60/12Battery technologies with an indirect contribution to GHG emissions mitigation

Description

本発明は、インピーダンス特性に基づいて二次電池の状態を検査する二次電池の検査装
置等に関する。

二次電池が正常に製造できたか否かを判定するために、製造直後に自己放電試験(放置試験)を行っている。この試験では、被検査電池を所定の電位(V1)まで充電し、所定時間(Δt)放置後の電圧(V2)を測定する。さらに、求められた電圧降下率((V1−V2)/Δt)から自己放電量を推測し、良否判定を行う。上記の電位(V1)は満充電の電位とされる場合が多いが、それぞれの電池の特性に応じて満充電から離れた電位に設定される場合もある。

特開2003−100351号公報 特開2009−145137号公報 特開2003−317810号公報 特開2000−299137号公報

しかし、室温での自己放電量は微量であるため電位変化も小さく、明らかな電圧降下を検出するために2週間程度の日数を要する。このため、自己放電試験は検査工程のボトルネックとなっている。電位変化が現れやすいSOC0%近傍の極低電位で放置するとともに、高温で自己放電を加速することで試験を短期化する場合もあるが、低電位での放置は過放電状態を招くリスクがあるうえ、高温下では電池の劣化が加速され、良品にもダメージを与えるおそれがある。したがって、このような自己放電試験に代わる手法、とくに短時間で簡便に自己放電不良の有無などを判定できる手法の開発が望まれている。

一方、二次電池の不良を検出する手法として、上記特許文献1−4に開示されたものがある。特許文献1には製造初期に充電する際の電位変化に基づいて金属イオンの析出を検出する技術が、特許文献2には基準電池との電位変化の差を検出する技術が、特許文献3には反応抵抗が小さい場合に異常と判定する技術が、特許文献4にはニッケル水素電池のインピーダンスに基づいて初期活性特性を判断する技術が、それぞれ開示されている。しかし、従来のいずれの手法についても、リチウムイオン二次電池の負極表面に形成されたSEI(固体電解質界面)膜の状態を適切に評価することができない。リチウムイオン二次電池ではSEI膜の状態に起因して自己放電不良等の異常が発生するため、従来の手法ではリチウムイオン二次電池の良否を適切に判定することができない。また、リチウムイオン二次電池では、充電率によってインピーダンスが大きく変化するという特性があり、SEI膜の状態を把握するための適切な充電率があるが、従来の技術ではその点についての開示もない。

自己放電試験の工程において、二次電池のインピーダンスを測定すると、インピーダンスのばらつきが大きく、再現性も乏しいという見解が常識的であった。

また、自己放電試験の工程において、二次電池が過放電となると、二次電池を傷めてしまうため、二次電池の電圧を例えば満充電に近い状態に保持することが常識的であった。

本発明の目的は、二次電池とくにリチウムイオン二次電池のSEI膜の状態を把握することができる二次電池の検査装置等を提供することにある。

また、本発明の目的は、短時間で二次電池の良品と不良品とを判別する二次電池の検査装置および二次電池の検査方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、二次電池の不良品の要因を判別する二次電池の検査装置および二次電池の検査方法を提供することにある。

本発明の二次電池の検査装置は、インピーダンス特性に基づいてリチウムイオン二次電池の状態を検査する二次電池の検査装置において、前記二次電池のインピーダンスを取得するインピーダンス取得手段と、前記インピーダンス取得手段により取得された前記インピーダンスに基づいて、前記二次電池のSEI膜の状態を判定する判定手段と、を備え、前記インピーダンス取得手段は、前記二次電池の電圧が前記二次電池の使用電圧範囲の下限近傍にある状態での前記二次電池のインピーダンスを取得することを特徴とする。
この二次電池の検査装置によれば、インピーダンスに基づいて二次電池のSEI膜の状態を判定するので、SEI膜の状態を正確に把握できる。

前記判定手段は、前記インピーダンスのナイキストプロット上の反応円弧の形状に基づいて前記二次電池のSEI膜の状態を判定してもよい。

前記判定手段は、前記インピーダンスのナイキストプロット上の反応円弧頂点の実軸方向における位置に基づいて前記二次電池のSEI膜の状態を判定してもよい。

前記判定手段は、前記インピーダンスのナイキストプロット上の反応円弧における特定の周波数での虚部値に基づいて前記二次電池のSEI膜の状態を判定してもよい。

前記判定手段は、前記インピーダンス取得手段により取得された前記インピーダンスに基づいて、前記二次電池の自己放電の不良の有無を判定してもよい。

本発明の二次電池の検査方法は、インピーダンス特性に基づいてリチウムイオン二次電池の状態を検査する二次電池の検査方法において、前記二次電池のインピーダンスを取得するステップと、前記取得するステップにより取得された前記インピーダンスに基づいて、前記二次電池のSEI膜の状態を判定するステップと、を備え、前記取得するステップでは、前記二次電池の電圧が前記二次電池の使用電圧範囲の下限近傍にある状態での前記二次電池のインピーダンスを取得することを特徴とする。
この二次電池の検査方法によれば、インピーダンスに基づいて二次電池のSEI膜の状態を判定するので、SEI膜の状態を正確に把握できる。
また、本発明の二次電池の製造方法は、インピーダンス特性に基づいてリチウムイオン二次電池の状態を検査する工程を備える二次電池の製造方法において、前記二次電池の電圧を前記二次電池の使用電圧範囲の下限近傍の電圧に設定し、前記二次電池のインピーダンスを取得する工程と、前記取得する工程により取得されたインピーダンスに基づいて、前記二次電池のSEI膜の状態を判定する工程と、を備えることを特徴とする。


本発明の二次電池の検査装置によれば、インピーダンスに基づいて二次電池のSEI膜の状態を判定するので、SEI膜の状態を正確に把握できる。

また、本発明の二次電池の検査方法によれば、インピーダンスに基づいて二次電池のSEI膜の状態を判定するので、SEI膜の状態を正確に把握できる。

さらに、本発明によれば、短時間で二次電池の良品と不良品とを判別する二次電池の検査装置および二次電池の検査方法を提供できる。さらにまた、本発明によれば、二次電池の不良品の要因を判別する二次電池の検査装置および二次電池の検査方法を提供できる。

さらにまた、本発明によれば、ばらつきが小さく、再現性の良い二次電池の検査装置および二次電池の検査方法を提供できる。

一実施形態の検査装置の構成を示すブロック図。 検査装置の動作を示すフローチャート。 被検査電池のインピーダンスを示すナイキストプロットを例示する図。

以下、本発明による二次電池の検査装置の一実施形態について説明する。

図1は、本実施形態の検査装置の構成を示すブロック図である。

図1に示すように、本実施形態の検査装置1は、リチウムイオン二次電池である被検査電池2に対する充放電を行うことによりその電位を設定する電位設定部11と、被検査電池2のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部12と、インピーダンス測定部12における測定結果に基づいて被検査電池2の評価を行うための演算を実行する演算部13と、電位設定部11、インピーダンス測定部12を制御する制御部14と、を備える。

検査装置1は、被検査電池2の正極と、被検査電池2の負極とに接続される。電位設定部11は被検査電池2の正極と被検査電池2の負極とに接続され、インピーダンス測定部12も被検査電池2の正極と被検査電池2の負極とに接続される。

演算部13には、インピーダンス測定部12の測定値が入力される。制御部14の出力は、電位設定部11とインピーダンス測定部12とに入力される。

また、検査装置1は、インピーダンス測定値を格納する記憶部15を備える。この記憶部15は、演算部13に接続される。また、この記憶部15には、製造されたリチウムイオン二次電池が良品である場合(図示せず)に得られる既定のインピーダンス値が格納される。インピーダンス値のナイキストプロットにおける反応円弧頂点の位置が格納される。

さらに、この記憶部15には、合格/不合格の閾値を格納する。さらにまた、この記憶部15には、円弧のピークのずれ有り/無しの閾値を格納する。

図2は、検査装置の動作を示すフローチャートである。

詳しくは、図2のフローチャートは、図1の実施例の検査装置1の動作を示すものである。

図2のステップS1では、電位設定部11により、製造後の被検査電池2に対して所定の電位まで充電、あるいは放電を行う。

電池電圧は、使用電圧範囲の下限近傍であって、試験中に過放電とならない程度の充電状態が好ましい。このような充電状態では、負極表面の状態が電池全体のインピーダンスを強く支配するため、SEI膜の状態を正確に把握することが可能となる。

なお、電位設定部11によって被検査電池2の電圧(電池電圧)を使用電圧範囲の下限近傍に設定することは、本願発明者がはじめて発見したことである。

図2のフローチャートのステップS1において、被検査電池2の電圧が使用電圧範囲の下限近傍になるまで、電位設定部11により充電あるいは放電を行う。そして、被検査電池2の電圧が使用電圧範囲の下限近傍になるとステップ1からステップ2へ移行する。

次に、ステップS2では、インピーダンス測定部12により、所定の電位まで充放電された被検査電池2のインピーダンス測定を行う。

図2のフローチャートのステップS2において、検査装置1と被検査電池2とが所定の環境条件を満足すると、インピーダンス測定の値は安定となり再現性が良好になる。被検査電池2のインピーダンス測定は、低い周波数から高い周波数までの複数点において交流で測定する。

ステップS2において、被検査電池2のインピーダンス値のナイキストプロットにおける反応円弧頂点の位置を算出する。

インピーダンス測定部12の測定が終了するとステップ2からステップ3へ移行する。

次に、ステップS3では、演算部13において、インピーダンス測定部12によるインピーダンス測定結果と、製造されたリチウムイオン二次電池が良品である場合に得られる既定のインピーダンス特性(代表特性)とを比較する。

図2のフローチャートのステップS3において、演算部13は、インピーダンス測定部12における測定値と、記憶部15に格納されたインピーダンス値とを比較する。演算部13での比較が終了するとステップ3からステップ4へ移行する。

次に、ステップS4では、演算部13において、ステップS3における比較結果に基づいて被検査電池2が合格か否か判断し、判断が肯定されれば処理を終了する。この場合には、被検査電池2は良品であるため出荷工程へと移行する。一方、ステップS4の判断が否定されればステップS5へ進む。

図2のフローチャートのステップS4において、例えば、インピーダンス測定部12の測定値と記憶部15に格納されたインピーダンス値との差が所定の値(記憶部15に格納された合格/不合格の閾値)よりも小さいときに合格とし、インピーダンス測定部12の測定値と記憶部15に格納されたインピーダンス値との差が所定の値よりも大きいときに否(不合格)とする。

もしくは、図2のフローチャートのステップS4において、例えば、インピーダンス測定部12の測定値と記憶部15に格納されたインピーダンス値との比が所定の値(記憶部15に格納された合格/不合格の閾値)よりも小さいときに合格とし、インピーダンス測定部12の測定値と記憶部15に格納されたインピーダンス値との比が所定の値よりも大きいときに否(不合格)とする。

演算部13が合格と判断すればステップS4から終了へ移行する。演算部13が否(不合格)を判断すればステップS4からステップS5へ移行する。

ステップS5では、演算部13において、インピーダンス測定部12によるインピーダンス測定で得られたインピーダンス特性と、既定のインピーダンス特性(代表特性)とを比較し、反応円弧頂点の位置にずれがあるか否か判断する。この判断が肯定されればステップS6へ進み、この判断が否定されればステップS7へ進む。ここでの判断の詳細については後述する。

図2のフローチャートのステップS5において、演算部13が、被検査電池2のインピーダンス特性の反応円弧頂点の位置(実部値)と、記憶部15に格納されたインピーダンス特性の反応円弧頂点の位置(実部値)とを比較する。

被検査電池2のインピーダンス特性の反応円弧頂点の実部値と、記憶部15に格納されたインピーダンス特性の反応円弧頂点の実部値との差(比)が所定の値(円弧のピークのずれ有り/無しの閾値)よりも小さいときにステップS6に移行する。

被検査電池2のインピーダンス特性の反応円弧頂点の実部値と、記憶部15に格納されたインピーダンス特性の反応円弧頂点の実部値との差(比)が所定の値(円弧のピークのずれ有り/無しの閾値)よりも大きいときにステップS7に移行する。

ステップS6では、演算部13において、被検査電池2のSEI膜にマイクロショート起因の異常があると判定して処理を終了する。一方、ステップS7では、演算部13において、被検査電池2のSEI膜にフッ酸起因の異常があると判定して処理を終了する。

一般に、自己放電は充電によって負極に挿入されたリチウムイオンが意図せず脱離してしまう現象であり、外部的には電池電圧の低下として見える。リチウムイオン二次電池の負極表面には、SEI(固体電解質界面)膜と呼ばれる、リチウムイオンは透過するが電子は透過しない膜が存在しており、その特性が自己放電に大きく影響すると考えられる。ある不良要因が生じてSEI膜の電子絶縁性が低下すると、その欠陥部分を経て負極から電子が離脱し、それに伴い同数のリチウムイオンも脱離し、これが自己放電となる。

自己放電不良の第一の要因としては、製造時に不純物として混入した水がリチウム塩と反応してフッ酸が発生し、このフッ酸がSEI膜の有機成分を破壊して電子絶縁性の低下した欠陥部分が生ずることを挙げることができる。この場合、欠陥部分から電子とリチウムイオンが脱離し、それらが溶媒やSEI膜の有機成分と副反応を起こして、再度SEI膜の絶縁性を回復しようとする。

自己放電不良の第二の要因としてはマイクロショートが挙げられる。一般に、金属異物によるマイクロショートが自己放電の要因とされることが多いが、電子伝導性の高い物質によるマイクロショートでは、リチウムイオンが電極に挿入されてすぐに脱離するため、容量も低下して見えてしまう。多くの電池工場の製造・検査工程では、自己放電試験は最後に行われ、その前に容量試験が実施される。このため、金属異物などによるマイクロショートが発生した電池は、容量試験の段階で不良と判定され、自己放電試験は行われない。したがって、本実施形態において自己放電試験で不良となる電池は、容量試験に合格しているものという条件が付く。結果として、本実施形態では、電子導電性の低い物質でマイクロショートが起きていることにより、充電後長時間かけて徐々に電子やリチウムイオンが脱離する状態の電池が、自己放電不良と判定される。電池内に混入し得る電子伝導性の低い物質としては、正極からの欠落物などが挙げられる。

こうして、図1及び図2の実施例は、二次電池の不良品の要因を判別する。また、ばらつきが小さく、再現性の良い二次電池の検査装置および二次電池の検査方法を提供する。

図3は、インピーダンス測定部12により測定される被検査電池2のインピーダンスを示すナイキストプロットを例示する図である。このようなインピーダンス特性は、インピーダンス測定部12による測定結果として得ることができる。

図3は、インピーダンス測定部12により測定された被検査電池2のインピーダンス値をナイキストプロット(コール・コールプロットともいう)で示した特性図である。

図3の特性図において、縦軸は被検査電池2の(複素)インピーダンスの虚部値Z’’を示し、横軸は被検査電池2の(複素)インピーダンスの(複素)インピーダンスの実部値Z’を示したものである。

図3において、曲線31は被検査電池2が正常な場合(例えば、上記の代表特性)を例示しており、低い周波数から高い周波数にかけて、矢印で示す方向にインピーダンスが変化する。

図3の特性図の曲線31の値は、図1の検査装置1中の記憶部15に格納される。

インピーダンス測定の周波数が低い値から高い値へ変化すると、曲線31の特性は単調に減少した後、極小の値LMin1となり、さらに円弧を描き、極大の値LMax1(反応円弧頂点)をとる。極大の値LMax1の実部値Z’は値x1となる。

一般的に、リチウムイオン二次電池のインピーダンス測定を行うと、ナイキストプロットとしては歪んだ反応円弧が得られる。これは、正極表面および負極表面での反応に加え、SEI膜やセパレータなど様々な部分での反応に起因する円弧が重なって見えるためである。その中でSEI膜起因のものは高周波側に、その他に起因するものが低周波側にそれぞれ現れる。

リチウムイオン二次電池における自己放電は負極の特性に起因することから、この低周波側の反応円弧から、負極表面の反応円弧の情報を取り出す必要がある。そして、上記のステップS1において得られる充電状態では、負極表面での反応円弧が顕著に現れるため、低周波側の反応円弧をほぼ負極起因と看做すことができる。

図3における曲線32は、フッ酸によるSEI膜の破壊が生じている場合のインピーダンス特性を例示している。インピーダンスの反応円弧に歪みが生じ、低周波側の反応円弧の反応円弧が良品の場合(曲線31)と比較して大きくなりかつ歪んで見える。この歪みは、例えば、反応円弧頂点の実軸方向(図3において右方向)への移動として検出できる。図3において良品の場合(曲線31)の反応円弧頂点の位置をx1、フッ酸によるSEI膜の破壊が生じている場合(曲線32)の反応円弧頂点の位置をx2として示している。

インピーダンス測定の周波数が低い値から高い値へ変化すると、曲線32の特性は単調に減少した後、極小の値LMin2となり、さらに円弧を描き、極大の値LMax2(反応円弧頂点)をとる。極大の値LMax2の実部値Z’は値x2となる。

値x2は、値x1よりも大きい。値LMin2の実部値は値LMin1の実部値よりも大きく、値LMin2の虚部値は値LMin1の虚部値よりも大きい。値LMax2の実部値は値LMax1の実部値よりも大きく、値LMax2の虚部値は値LMax1の虚部値よりも大きい。

図3における曲線33は、電子伝導度の低い物質によるマイクロショートが生じている場合のインピーダンス特性を例示している。反応円弧が良品の場合(曲線31)と比較して大きく見えるが、反応円弧の歪みは現れず、反応円弧頂点の実軸方向(図3において右方向)への移動もほとんど生じない。

インピーダンス測定の周波数が低い値から高い値へ変化すると、曲線33の特性は単調に減少した後、極小の値LMin3となり、さらに円弧を描き、極大の値LMax3(反応円弧頂点)をとる。極大の値LMax3の実部値Z’は、ほぼ値x1となる。

値LMin3の実部値は値LMin1の実部値よりも大きく、値LMin3の虚部値は値LMin1の虚部値よりも大きい。値LMax3の実部値は値LMax1の実部値とほぼ等しく、値LMax3の虚部値は値LMax1の虚部値よりも大きい。

このように、自己放電不良の有無および要因に応じて反応円弧の形状が変化するため、ステップS3〜S7では、自己放電不良の有無および要因を判定することが可能となる。すなわち、ステップS3では良品との間でのインピーダンスの相違の有無により、自己放電不良の有無が検出できる。また、ステップS5〜S7では、反応円弧頂点が良品の場合に対して実軸方向にずれがあるか否かにより、フッ酸によるSEI膜の破壊が生じている場合と、電子伝導度の低い物質によるマイクロショートが生じている場合とを区別することができる。

このように、本実施形態によれば、インピーダンスを介してSEI膜の異常の有無およびその異常の要因を個別に検出することができる。また、自己放電不良等の異常を短時間で簡便に検出することができる。

上記実施形態では、反応円弧頂点を検出する例を示しているが、インピーダンス測定を簡素化することで、検査をより短時間で行うことが可能である。この場合、特定の周波数、例えば2〜3点、あるいはそれ以上の周波数におけるインピーダンスを測定することで、SEI膜の異常の有無およびその異常の要因を判定してもよい。例えば、図3に示す良品の場合(曲線31)の反応円弧頂点の位置x1、フッ酸によるSEI膜の破壊が生じている場合(曲線32)の反応円弧頂点の位置x2に対応する周波数や、より高い周波数、例えば図3に示す位置x3に対応する周波数などを測定周波数として選択することができる。

位置(実部値)x2に対応する周波数におけるインピーダンスの虚部値の測定により、合格/不合格を判別できる。詳しくは、実部値x2に対応する虚部値が小さいときは合格、実部値x2に対応する虚部値が大きいときは不合格とする(曲線32、曲線33など)。

位置(実部値)x3に対応する周波数におけるインピーダンスの虚部値の測定により、マイクロショート要因/フッ酸要因を判別できる。詳しくは、実部値x3に対応する虚部値が大きいときはマイクロショート要因(曲線33など)、実部値x2に対応する虚部値が小さいときはフッ酸要因とする(曲線32など)。

以上説明したように、本発明の二次電池の検査装置等によれば、インピーダンスに基づいて二次電池のSEI膜の状態を判定するので、SEI膜の状態を正確に把握できる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、インピーダンス特性に基づいて二次電池の状態を検査する二次電池の検査装置等に対し、広く適用することができる。

1 検査装置
2 被検査電池(二次電池)
11 電位設定部
12 インピーダンス測定部(インピーダンス取得手段)
13 演算部(判定手段)
14 制御部

Claims (7)

  1. インピーダンス特性に基づいてリチウムイオン二次電池の状態を検査する二次電池の検査装置において、
    前記二次電池のインピーダンスを取得するインピーダンス取得手段と、
    前記インピーダンス取得手段により取得された前記インピーダンスに基づいて、前記二次電池のSEI膜の状態を判定する判定手段と、
    を備え
    前記インピーダンス取得手段は、前記二次電池の電圧が前記二次電池の使用電圧範囲の下限近傍にある状態での前記二次電池のインピーダンスを取得することを特徴とする二次電池の検査装置。
  2. 前記判定手段は、前記インピーダンスのナイキストプロット上の反応円弧の形状に基づいて前記二次電池のSEI膜の状態を判定することを特徴とする請求項1に記載の二次電池の検査装置。
  3. 前記判定手段は、前記インピーダンスのナイキストプロット上の反応円弧頂点の実軸方向における位置に基づいて前記二次電池のSEI膜の状態を判定することを特徴とする請求項2に記載の二次電池の検査装置。
  4. 前記判定手段は、前記インピーダンスのナイキストプロット上の反応円弧における特定の周波数での虚部値に基づいて前記二次電池のSEI膜の状態を判定することを特徴とする請求項2または3に記載の二次電池の検査装置。
  5. 前記判定手段は、前記インピーダンス取得手段により取得された前記インピーダンスに基づいて、前記二次電池の自己放電の不良の有無を判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池の検査装置。
  6. インピーダンス特性に基づいてリチウムイオン二次電池の状態を検査する二次電池の検査方法において、
    前記二次電池のインピーダンスを取得するステップと、
    前記取得するステップにより取得された前記インピーダンスに基づいて、前記二次電池のSEI膜の状態を判定するステップと、
    を備え、
    前記取得するステップでは、前記二次電池の電圧が前記二次電池の使用電圧範囲の下限近傍にある状態での前記二次電池のインピーダンスを取得することを特徴とする二次電池の検査方法。
  7. インピーダンス特性に基づいてリチウムイオン二次電池の状態を検査する工程を備える二次電池の製造方法において、
    前記二次電池の電圧を前記二次電池の使用電圧範囲の下限近傍の電圧に設定し、前記二次電池のインピーダンスを取得する工程と、
    前記取得する工程により取得されたインピーダンスに基づいて、前記二次電池のSEI膜の状態を判定する工程と、
    を備えることを特徴とする二次電池の製造方法。
JP2011197065A 2011-01-13 2011-09-09 二次電池の検査装置、二次電池の検査方法、二次電池の製造方法 Active JP5071747B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011004989 2011-01-13
JP2011004989 2011-01-13
JP2011197065A JP5071747B2 (ja) 2011-01-13 2011-09-09 二次電池の検査装置、二次電池の検査方法、二次電池の製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011197065A JP5071747B2 (ja) 2011-01-13 2011-09-09 二次電池の検査装置、二次電池の検査方法、二次電池の製造方法
US13/277,591 US9128166B2 (en) 2011-01-13 2011-10-20 Secondary battery tester, secondary battery testing method, and manufacturing method of secondary battery
CN201110360633.XA CN102590623B (zh) 2011-01-13 2011-11-14 二次电池测试仪、二次电池测试方法及二次电池制造方法
KR1020110118456A KR101288647B1 (ko) 2011-01-13 2011-11-14 2 차 배터리 테스트기, 2 차 배터리 테스트 방법 및 2 차 배터리 제조 방법

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2011252930A JP2011252930A (ja) 2011-12-15
JP2011252930A5 JP2011252930A5 (ja) 2012-02-02
JP5071747B2 true JP5071747B2 (ja) 2012-11-14

Family

ID=45416939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011197065A Active JP5071747B2 (ja) 2011-01-13 2011-09-09 二次電池の検査装置、二次電池の検査方法、二次電池の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9128166B2 (ja)
JP (1) JP5071747B2 (ja)
KR (1) KR101288647B1 (ja)
CN (1) CN102590623B (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5071747B2 (ja) * 2011-01-13 2012-11-14 横河電機株式会社 二次電池の検査装置、二次電池の検査方法、二次電池の製造方法
JP5850492B2 (ja) * 2011-10-13 2016-02-03 学校法人早稲田大学 電池システムおよび電池の評価方法
US9903918B2 (en) * 2012-04-19 2018-02-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus and method for inspecting all-solid battery
JP5692183B2 (ja) 2012-07-27 2015-04-01 トヨタ自動車株式会社 二次電池の出荷前検査方法
JP5744957B2 (ja) * 2013-04-12 2015-07-08 プライムアースEvエナジー株式会社 電池状態判定装置
DE102014012542A1 (de) * 2014-08-28 2016-03-03 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustands eines Batteriesystems
JP6555212B2 (ja) * 2016-08-15 2019-08-07 トヨタ自動車株式会社 バッテリパックの製造方法
CN106597312A (zh) * 2016-12-28 2017-04-26 深圳天珑无线科技有限公司 判断锂离子电池sei稳定性的方法及装置
CN107247239B (zh) * 2017-06-13 2019-07-16 天津市捷威动力工业有限公司 锂离子电池高温老化时间的确定方法

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687996A (en) 1984-02-09 1987-08-18 Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & Industry Method and apparatus for measuring remaining charge of galvanic cell
JPH0473112B2 (ja) 1984-02-09 1992-11-19 Kogyo Gijutsuin
JPH0443975A (en) 1990-06-11 1992-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inspecting method of lead storage battery
JP3371146B2 (ja) * 1992-08-18 2003-01-27 ソニー株式会社 バッテリとバッテリ課金方法
US5773978A (en) 1996-10-25 1998-06-30 Snap-On Technologies, Inc. Battery impedance monitor
JPH1132442A (ja) 1997-07-10 1999-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電池残容量推定方法及び蓄電池残容量推定システム
JP4121098B2 (ja) 1997-09-30 2008-07-16 トヨタ自動車株式会社 水酸化ニッケル正極を用いた二次電池の残存容量検出方法
US6492064B1 (en) * 1998-06-04 2002-12-10 California Institute Of Technology Organic solvents, electrolytes, and lithium ion cells with good low temperature performance
KR100264515B1 (ko) 1998-06-16 2000-09-01 박찬구 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정방법 및 측정장치
JP3598873B2 (ja) 1998-08-10 2004-12-08 トヨタ自動車株式会社 二次電池の状態判定方法及び状態判定装置、並びに二次電池の再生方法
US6037777A (en) 1998-09-11 2000-03-14 Champlin; Keith S. Method and apparatus for determining battery properties from complex impedance/admittance
JP3669673B2 (ja) 1999-06-18 2005-07-13 松下電器産業株式会社 電気化学素子の劣化検出方法、残容量検出方法、並びにこれらを用いた充電器および放電制御装置
NL1013484C2 (nl) 1999-11-04 2001-05-09 Tno Werkwijze voor het vervaardigen van een oplaadbare 3V Li-ion batterij.
US6307378B1 (en) * 2000-01-03 2001-10-23 The Penn State Research Foundation Method and apparatus for measurement of electrochemical cell and battery impedances
JP2003100351A (ja) 2001-09-21 2003-04-04 Toyota Motor Corp リチウムイオン二次電池の自己放電量測定方法及びリチウムイオン二次電池の製造方法
JP2003317810A (ja) 2002-04-18 2003-11-07 Toyota Motor Corp 電池の特性評価方法
US7545147B2 (en) * 2004-08-31 2009-06-09 Eaglepicher Technologies, Llc System and method for nondestructive testing of thermal batteries
KR100804696B1 (ko) * 2006-11-20 2008-02-18 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해질, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN101542821A (zh) 2007-01-11 2009-09-23 松下电器产业株式会社 锂二次电池的劣化检测方法及劣化抑制方法、劣化检测器及劣化抑制器、以及使用了这些器件的电池组、充电器
EP2169743B1 (en) * 2007-06-19 2013-06-05 Teijin Limited Separator for nonaqueous secondary battery, method for producing the same, and nonaqueous secondary battery
WO2009002053A2 (en) * 2007-06-22 2008-12-31 Lg Chem, Ltd. Anode material of excellent conductivity and high power secondary battery employed with the same
JP2009145137A (ja) 2007-12-12 2009-07-02 Panasonic Corp 二次電池の検査方法
US9331513B2 (en) * 2008-04-11 2016-05-03 Apple Inc. Adaptive surface concentration battery charging
US8754611B2 (en) * 2008-04-11 2014-06-17 Apple Inc. Diffusion-limited adaptive battery charging
WO2010054357A2 (en) * 2008-11-10 2010-05-14 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Photocatalytic structures, methods of making photocatalytic structures, and methods of photocatalysis
JP5195341B2 (ja) * 2008-11-19 2013-05-08 Tdk株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池
JP2010160055A (ja) 2009-01-08 2010-07-22 Toyota Motor Corp 電池検査方法
CN102388498B (zh) * 2009-04-10 2014-04-23 丰田自动车株式会社 锂离子电池及其利用
CN103441472B (zh) 2009-04-21 2016-03-30 无锡中感微电子股份有限公司 一种电池保护电路
JP5445014B2 (ja) * 2009-10-14 2014-03-19 横河電機株式会社 リチウムイオン二次電池の評価方法及び評価装置
JP2011222358A (ja) * 2010-04-12 2011-11-04 Yokogawa Electric Corp リチウムイオン二次電池の充電方法
US8346495B2 (en) * 2010-04-22 2013-01-01 Battelle Energy Alliance, Llc Systems, methods and computer-readable media to model kinetic performance of rechargeable electrochemical devices
US8521497B2 (en) * 2010-06-03 2013-08-27 Battelle Energy Alliance, Llc Systems, methods and computer-readable media for modeling cell performance fade of rechargeable electrochemical devices
JP5071747B2 (ja) * 2011-01-13 2012-11-14 横河電機株式会社 二次電池の検査装置、二次電池の検査方法、二次電池の製造方法
US9231282B2 (en) * 2012-07-06 2016-01-05 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Method of receiving a potential value of a negative electrode to charge a lithium-ion cell

Also Published As

Publication number Publication date
CN102590623A (zh) 2012-07-18
KR101288647B1 (ko) 2013-07-22
US20120182020A1 (en) 2012-07-19
KR20120082330A (ko) 2012-07-23
US9128166B2 (en) 2015-09-08
JP2011252930A (ja) 2011-12-15
CN102590623B (zh) 2014-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Berecibar et al. Critical review of state of health estimation methods of Li-ion batteries for real applications
Kang et al. A new neural network model for the state-of-charge estimation in the battery degradation process
JP6629284B2 (ja) 並列接続バッテリのための差動電流モニタリング
JP2016186487A (ja) 二次電池の充電状態測定装置及び二次電池の充電状態測定方法
Eddahech et al. Performance comparison of four lithium–ion battery technologies under calendar aging
Birkl et al. Degradation diagnostics for lithium ion cells
Rezvanizaniani et al. Review and recent advances in battery health monitoring and prognostics technologies for electric vehicle (EV) safety and mobility
Lewerenz et al. Systematic aging of commercial LiFePO4| Graphite cylindrical cells including a theory explaining rise of capacity during aging
Galeotti et al. Performance analysis and SOH (state of health) evaluation of lithium polymer batteries through electrochemical impedance spectroscopy
Berecibar et al. State of health estimation algorithm of LiFePO4 battery packs based on differential voltage curves for battery management system application
EP3032271B1 (en) Battery state detection device
US10429449B2 (en) Battery pack tester
US9465077B2 (en) Battery health monitoring system and method
TWI333288B (en) Method and apparatus of controlling for charging/discharging voltage of battery
Waldmann et al. Optimization of charging strategy by prevention of lithium deposition on anodes in high-energy lithium-ion batteries–electrochemical experiments
KR100903489B1 (ko) 리튬 이차전지 주기 수명 검사 방법
JP4884404B2 (ja) 二次電池の内部情報検知方法及び装置
Yang et al. A study of the relationship between coulombic efficiency and capacity degradation of commercial lithium-ion batteries
JP4759795B2 (ja) 二次電池の残存容量検知方法
US8378687B2 (en) Method of measuring characteristics regarding safety of battery
JP5662968B2 (ja) 二次電池の検査システム、充放電機、及び検査方法
US8081000B2 (en) Evaluation method and evaluation apparatus for evaluating battery safety, and battery whose safety indices have been determined with the same
Kindermann et al. Long-term equalization effects in Li-ion batteries due to local state of charge inhomogeneities and their impact on impedance measurements
JP5349810B2 (ja) 蓄電装置の異常検出装置及び方法並びにプログラム
KR20100131002A (ko) 배터리들 또는 커패시터들의 직렬 스트링의 셀 충전 상태 및 방전 상태 디버전스를 검출하기 위한 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111031

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120507

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120626

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: 20120726

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: 20120808

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831

Year of fee payment: 3