JP5375179B2 - Insulation degradation site identification method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材層と、金属箔層と、熱接着性樹脂層とを、少なくとも順次積層して構成される外装体からなる電気化学セルの絶縁性低下部位を容易に検出するとともに、絶縁性低下の原因を詳細に解明することができる方法に関するものである。 The present invention easily detects an insulating degradation portion of an electrochemical cell composed of an exterior body constituted by laminating at least a base material layer, a metal foil layer, and a heat-adhesive resin layer, and insulates it. The present invention relates to a method capable of elucidating the cause of sex decline in detail.
リチウムイオン電池とは、リチウム二次電池ともいわれ、液状、ゲル状又は高分子ポリマー状の電解質を持ち、正極・負極活物質が高分子ポリマーからなるものを含むものである。このリチウムイオン電池は、充電時には正極活物質であるリチウム遷移金属酸化物中のリチウム原子(Li)がリチウムイオン(Li+)となって負極の炭素層間に入り込み(インターカレーション)、放電時にはリチウムイオン(Li+)が炭素層間から離脱(デインターカレーション)して正極に移動し、元のリチウム化合物となることにより充放電反応が進行する電池であり、ニッケル・カドミウム電池やニッケル水素電池より出力電圧が高く、高エネルギー密度である上、浅い放電と再充電を繰り返すことにより見掛け上の放電容量が低下する、いわゆるメモリー効果がないという優れた特長を有している。 The lithium ion battery is also referred to as a lithium secondary battery, and includes a liquid, gel-like, or polymer polymer electrolyte, and a positive electrode / negative electrode active material made of a polymer polymer. In this lithium ion battery, the lithium atom (Li) in the lithium transition metal oxide, which is the positive electrode active material, is charged as lithium ion (Li + ) during charging and enters the carbon layer of the negative electrode (intercalation). This is a battery in which charge / discharge reaction proceeds when ions (Li + ) are separated from the carbon layer (deintercalation) and move to the positive electrode to become the original lithium compound. From the nickel-cadmium battery and the nickel-hydrogen battery The output voltage is high, the energy density is high, and the apparent discharge capacity is reduced by repeating shallow discharge and recharging, so that there is no so-called memory effect.
また、リチウムイオン電池の構成は、正極集電材/正極活性物質層/電解質層/負極活性物質層/負極集電材及び、これらを包装する外装体からなり、外装体を形成する包装材料として近年、金属製缶に替わって多層フィルムからなる積層体で構成される包装材料が外装体として用いられる傾向にある。 In addition, the configuration of the lithium ion battery is composed of a positive electrode current collector / positive electrode active substance layer / electrolyte layer / negative electrode active substance layer / negative electrode current collector and an outer package that wraps these, and as a packaging material for forming the outer package, Instead of a metal can, a packaging material composed of a laminate made of a multilayer film tends to be used as an exterior body.
具体的には、少なくとも基材層、金属箔層、熱接着性樹脂層で構成された包装材料を袋状に加工し、内部に電池本体を収納するパウチタイプの電池用外装体、または、包装材料をプレス加工して凹部を形成し、凹部内部に電池本体を収納するエンボスタイプの電池用外装体を作製することができる。 Specifically, a packaging material made of at least a base material layer, a metal foil layer, and a heat-adhesive resin layer is processed into a bag shape, and a pouch-type battery exterior body or packaging that houses the battery body inside The material is pressed to form a recess, and an embossed type battery exterior body that houses the battery body inside the recess can be produced.
図9はエンボスタイプの電池用外装体270を用いたリチウムイオン電池251の斜視図であり、図10は図9に示したリチウムイオン電池251を分解して示す分解斜視図である、図11は図9に示すリチウムイオン電池251のB−B’における断面図である。図9〜図11に示すように、少なくとも基材層271、金属箔層272、熱接着性樹脂層275で構成される電池用外装体270(図11参照)を用いたリチウムイオン電池251はエンボス部が形成されたトレイ270tの内部にリチウムイオン電池本体252を収納し、トレイ270tとシート270sの熱接着性樹脂層275同士を重ね合わせヒートシール部270aをヒートシールすることにより、電池用外装体270内部にリチウムイオン電池本体252を密封収納して構成することができる(図10参照)。
9 is a perspective view of a
なお、リチウムイオン電池本体252は、正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、正極及び負極間に充填される電解質と(いずれも図示せず)を含むセル(蓄電部)と、セル内の正極及び負極に連結されるとともに先端が電池用外装体270の外部に突出する金属端子254から構成されている。
The lithium ion battery
このとき、図11に示すように、外装体270内部において、リチウムイオン電池251の長期間の使用又は急速な充電により、リチウムイオン電池本体252が発熱し、外装体270の最内層に配された熱接着性樹脂層275の一部が溶融することがある。このとき、外装体270内部に充填された電解質が溶融した熱接着性樹脂275の一部から金属箔層272に浸透し、リチウムイオン電池251が短絡するおそれがあった。
At this time, as shown in FIG. 11, the lithium ion battery
また、リチウムイオン電池本体252を外装体270内部に密封収納する際、リチウムイオン電池本体252を構成する電極活物質がヒートシール部270aにおいて、トレイ270tとシート270sの間にかみ込んでいる場合、ヒートシール部270aにおいて、電極活物質が外装体270の最内層に配された熱接着性樹脂層275の一部を破断させることがある。このとき、外装体270内部に充填された電解質が破断した熱接着性樹脂275の一部から金属箔層272に浸透し、リチウムイオン電池251が短絡するおそれがあった。
Further, when the lithium ion battery
また、外装体270のヒートシール部270aを折り曲げて、リチウムイオン電池251の容積当たりの出力を向上させることができるが、このとき熱接着性樹脂層275の折り曲げ部にクラックやピンホールが発生した場合、その部位から電解質が金属箔層272に浸透し、リチウムイオン電池251が短絡するおそれがあった。
Further, the
また、図9に示すように、最内層に配された熱接着性樹脂層275は金属端子フィルム254を挟持した状態で、金属端子254周辺がヒートシールされるが、金属端子254周辺で熱接着性樹脂層275がヒートシール時の熱と圧により薄肉化し、金属端子254と金属箔層272が接触した場合、リチウムイオン電池251は短絡するおそれがあった。
Further, as shown in FIG. 9, the thermal
同様に、リチウムイオン電池251の過充電等が原因で外装270内部の温度が上昇したとき、金属端子254が発熱し、金属端子254の挟持部分において、外装体270の最内層に配された熱接着性樹脂層275が溶融して、金属端子254と外装体270を構成する金属箔層272が接触した場合、リチウムイオン電池251は短絡するおそれがあった。
Similarly, when the temperature inside the
また、リチウムイオン電池251の過充電等が原因で外装270内部の温度が上昇したとき、金属端子254が発熱し、金属端子254の挟持部分において、外装体270の最内層に配された熱接着性樹脂層275が溶融して、金属端子254と外装体270を構成する金属箔層272が接触した場合、リチウムイオン電池251は短絡するおそれがあった。
Further, when the temperature inside the
このように、リチウムイオン電池251の使用時又は作製時において、熱接着性樹脂層275の溶融、破断、クラック又はピンホールの発生により短絡が発生し、リチウムイオン電池251の絶縁性が低下することが問題となっていた。
As described above, when the
このような問題に対して、リチウムイオン電池251の絶縁性低下の原因を究明するためにはまず、絶縁性低下部位を特定する必要がある。しかし、外装体270を構成する金属箔層272は非透過性であり、熱接着性樹脂層275を外装体270外部から目視等により観察して絶縁性低下部位を特定することはできない。そこで、従来、クラックやピンホール等の短絡の原因が発生し易い部位に的を絞って、熱接着性樹脂層275を金属箔層272から剥離させた後、熱接着性樹脂層275を顕微鏡等で観察し絶縁性低下部位を探していた。また、特許文献1では、めっき法により外装体を構成する金属箔層に金属を析出させ、この金属析出物の形成の有無を目視等で確認して絶縁性低下部位を特定する方法が記載されていた。
In order to investigate the cause of the decrease in the insulation property of the
しかし、クラックやピンホール等の短絡の原因が発生し易い部位に的を絞って顕微鏡等で絶縁性低下部位を探す作業は手間隙のかかる作業であるうえに、絶縁性低下部位を見逃すおそれもあった。また、特許文献1に記載の絶縁性低下部位の検出方法では短絡の原因となる部位に金属が析出するため、短絡発生の部位を特定することはできるが、短絡の原因が熱接着性樹脂層のクラックに因るのかピンホールに因るのか又は溶融に因るのか具体的にその原因を解明することができなかった。また、上記いずれの絶縁性低下部位の検出方法においても、リチウムイオン電池を分解した後、熱接着性樹脂層と金属箔層を剥離させて熱接着性樹脂層を観察する必要があり、非常に手間がかかる作業であった。 However, focusing on areas where cracks and pinholes are likely to cause short-circuits and searching for areas with poor insulation with a microscope or the like is a time-consuming task, and there is a risk of overlooking areas with poor insulation. It was. In addition, in the method for detecting an insulation degradation site described in Patent Document 1, since metal is deposited at a site that causes a short circuit, the site of the short circuit can be identified, but the cause of the short circuit is the thermal adhesive resin layer. It was not possible to elucidate the specific cause of whether it was caused by cracks, pinholes or melting. Also, in any of the above methods for detecting a reduced insulation property, after disassembling the lithium ion battery, it is necessary to peel off the thermal adhesive resin layer and the metal foil layer and observe the thermal adhesive resin layer. It was a laborious work.
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、基材層と、金属箔層と、熱接着性樹脂層とを、少なくとも順次積層して構成される外装体からなる電気化学セルの絶縁性低下部位を容易に特定するとともに、絶縁性低下の原因を詳細に解明することができる方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides an insulating degradation portion of an electrochemical cell composed of an exterior body configured by laminating at least a base material layer, a metal foil layer, and a thermoadhesive resin layer. It is an object of the present invention to provide a method capable of easily identifying and clarifying in detail the cause of insulation deterioration.
上記目的を達成するために、本発明の第1の構成による絶縁性低下部位特定方法は、基材層と、金属箔層と、熱接着性樹脂層とを、少なくとも順次積層して構成される外装体内部に、正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、正極及び負極間に充填される電解質とを含む電気化学セル本体を、正極および負極の各々に連結される金属端子の先端が外部に突出するように密封収納して構成される電気化学セルの絶縁性低下部位特定方法であって、外装体における絶縁性低下の原因が存在すると予想される部位近傍において、第1強酸を用いて基材層を溶かして除去する基材層除去工程と、基材層除去工程の後、第2強酸を用いて金属箔層を溶して除去する金属箔層除去工程と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the insulation lowering site identification method according to the first configuration of the present invention is configured by laminating at least a base material layer, a metal foil layer, and a thermal adhesive resin layer sequentially. An electrochemical cell body including a positive electrode composed of a positive electrode active material and a positive electrode current collector, a negative electrode composed of a negative electrode active material and a negative electrode current collector, and an electrolyte filled between the positive electrode and the negative electrode inside the outer package, And a method for identifying a reduced insulating portion of an electrochemical cell configured by sealing and storing so that a tip of a metal terminal connected to each of the negative electrode protrudes to the outside, and there is a cause of a reduced insulating property in an exterior body Then, in the vicinity of the expected site, after the base material layer removing step of dissolving and removing the base material layer using the first strong acid, and after the base material layer removing step, the metal foil layer is dissolved using the second strong acid. A metal foil layer removing step to be removed, and That.
また、本発明の第2の構成は、上記絶縁性低下部位特定方法において、基材層除去工程の前に、外装体を構成する金属箔層と金属端子間の電気抵抗値を測定する第1工程を有すること特徴とする。 Moreover, the 2nd structure of this invention is the said insulation fall site | part identification method, and measures the electrical resistance value between the metal foil layer which comprises an exterior body, and a metal terminal before a base material layer removal process. It has the process.
また、本発明の第3の構成は、上記絶縁性低下部位特定方法において、第1工程において短絡発生が確認された後であって、基材層除去工程の前に、金属箔層を2つの領域に絶縁する絶縁帯を形成する第2工程を有し、第2工程の後に、絶縁された金属箔層の2つの領域と金属端子間で電気抵抗値をそれぞれ測定する第3工程を有し、絶縁帯は第1強酸を用いて外装体を構成する基材層を溶かして除去した後、第2強酸を用いて外装体を構成する金属箔層を溶かして除去することにより形成されることを特徴とする。 Further, the third configuration of the present invention is the above-described method for specifying a reduced insulation site, after the occurrence of a short circuit is confirmed in the first step, and before the base material layer removing step, two metal foil layers are provided. A second step of forming an insulating band to insulate the region, and a third step of measuring an electrical resistance value between the two regions of the insulated metal foil layer and the metal terminal after the second step. The insulating band is formed by dissolving and removing the base material layer constituting the exterior body using the first strong acid and then dissolving and removing the metal foil layer constituting the exterior body using the second strong acid. It is characterized by.
また、本発明の第4の構成は、上記絶縁性低下部位特定方法において、金属箔層除去工程の後に、金属箔層を除去していない領域において、外装体を構成する金属箔層と金属端子間の電気抵抗値を測定する第4工程を有することを特徴とする。 Moreover, the 4th structure of this invention is the metal foil layer and metal terminal which comprise an exterior body in the area | region which has not removed the metal foil layer after the metal foil layer removal process in the said insulation fall site | part identification method. It has the 4th process of measuring the electrical resistance value between.
また、本発明の第5の構成は、上記絶縁性低下部位特定方法において、金属箔層除去工程の後に、金属箔層を除去した部位において、めっき法を用いて金属析出物を形成する第5工程を有することを特徴とする。 Moreover, the 5th structure of this invention is a 5th structure which forms a metal deposit using a plating method in the site | part which removed the metal foil layer after the metal foil layer removal process in the said insulation fall site | part identification method. It has the process.
また、本発明の第6の構成は、上記絶縁性低下部位特定方法において、基材層が外装体の外層側に配される第1基材層と外装体の内層側に配される第2基材層を有し、第1基材層がポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムであり、第2基材層が2軸延伸ナイロンフィルムである場合、第1基材層を貫通する切れ込みを基材層に形成する切れ込み形成工程を基材層除去工程の前に有することを特徴とする。 In addition, according to a sixth configuration of the present invention, in the above insulation lowering site specifying method, the base material layer is disposed on the outer layer side of the exterior body, and the second base material is disposed on the inner layer side of the exterior body. When having a base material layer, the first base material layer is a polyethylene terephthalate film or a polyethylene naphthalate film, and the second base material layer is a biaxially stretched nylon film, a notch penetrating the first base material layer It is characterized by having the notch formation process which forms in a base material layer before a base material layer removal process.
また、本発明の第7の構成は、上記絶縁性低下部位特定方法において、第1強酸がフッ化水素酸であることを特徴とする。 The seventh configuration of the present invention is characterized in that, in the above insulation lowering site specifying method, the first strong acid is hydrofluoric acid.
また、本発明の第8の構成は、上記絶縁性低下部位特定方法において、第2強酸が塩酸溶液であることを特徴とする。 In addition, an eighth configuration of the present invention is characterized in that, in the above-described method for specifying an insulating decrease site, the second strong acid is a hydrochloric acid solution.
本発明の第1の構成によると、基材層と、金属箔層と、熱接着性樹脂層とを、少なくとも順次積層して構成される外装体内部に、正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、正極及び負極間に充填される電解質とを含む電気化学セル本体を、正極および負極の各々に連結される金属端子の先端が外部に突出するように密封収納して構成される電気化学セルにおいて、外装体における絶縁性低下の原因が存在すると予想される部位近傍で、第1強酸を用いて基材層を溶かして除去する基材層除去工程により、その部位近傍の金属箔層を露出させることができる。 According to the first configuration of the present invention, the positive electrode active material and the positive electrode current collector are disposed inside the outer package configured by laminating at least a base material layer, a metal foil layer, and a heat-adhesive resin layer. An electrochemical cell body including a positive electrode comprising a negative electrode comprising a negative electrode active material and a negative electrode current collector, and an electrolyte filled between the positive electrode and the negative electrode, and the tip of a metal terminal connected to each of the positive electrode and the negative electrode is external In an electrochemical cell configured to be hermetically housed so as to protrude into the base, a base layer that dissolves and removes the base material layer using the first strong acid in the vicinity of a portion that is expected to cause a decrease in insulation in the exterior body. By the material layer removing step, the metal foil layer in the vicinity of the site can be exposed.
次に、第2強酸を用いて金属箔層を溶して除去する金属箔層除去工程により、その金属箔層を除去した部位は熱接着性樹脂層が外装体外部に露出する。これにより、外装体外部から熱接着性樹脂層に発生した絶縁性低下部位を探して特定することができるとともに、絶縁性低下原因を目視観察により解明することができる。また、外装体における絶縁性低下部位が存在すると予想される部位近傍において絶縁性低下部位が見つからなかった場合、その他の領域において、上記基材層除去工程と上記金属箔層除去工程とをこの順で繰り返しおこなうことにより、絶縁性低下部位を探し出すことが可能となる。 Next, in the metal foil layer removing step of dissolving and removing the metal foil layer using the second strong acid, the heat-adhesive resin layer is exposed outside the exterior body at the site where the metal foil layer is removed. Thereby, while being able to search and specify the insulation fall site | part which generate | occur | produced in the thermoadhesive resin layer from the exterior body exterior, the cause of insulation fall can be clarified by visual observation. In addition, in the case where the insulation lowering portion is not found in the vicinity of the portion where the insulation lowering portion is expected to exist in the exterior body, the base material layer removal step and the metal foil layer removal step are performed in this order in other regions. It is possible to find out the insulation lowering portion by repeating the above.
本発明の第2の構成によると、上記絶縁性低下部位特定方法において、基材層除去工程の前に、外装体を構成する金属箔層と金属端子間の電気抵抗値を測定することにより、電気化学セルにおける短絡発生の有無を検知することができる。そして、短絡発生が無いと検知された場合、余計な基材層除去工程及び金属箔層除去工程を行なうことを避けることができる。 According to the second configuration of the present invention, in the insulation lowering site identification method, by measuring the electrical resistance value between the metal foil layer constituting the exterior body and the metal terminal before the base material layer removing step, It is possible to detect the occurrence of a short circuit in the electrochemical cell. And when it detects that there is no short circuit generation | occurrence | production, it can avoid performing an unnecessary base material layer removal process and metal foil layer removal process.
本発明の第3の構成によると、上記絶縁性低下部位特定方法において、金属箔層を2つの領域に絶縁する絶縁帯を形成する第2工程と、その絶縁された金属箔層の2つの領域と金属端子間で電気抵抗値をそれぞれ測定する第3工程により、絶縁された金属箔層の2つの領域のどちらか一方の領域において金属端子との間で通電を示す抵抗値が示された場合、通電を示した金属箔層の領域に絶縁性低下部位が存在すると予想することができる。これにより、絶縁性低下部位を容易に特定することができる。 According to the 3rd structure of this invention, in the said insulation fall site | part identification method, the 2nd process of forming the insulation band which insulates a metal foil layer into two area | regions, and two area | regions of the insulated metal foil layer In the third step of measuring the electrical resistance value between the metal terminal and the metal terminal, a resistance value indicating conduction between the metal terminal in one of the two regions of the insulated metal foil layer is indicated. In addition, it can be expected that there is an insulating decrease in the region of the metal foil layer that has been energized. Thereby, an insulation fall site | part can be specified easily.
また、上記通電を示す抵抗値が示された金属箔層の領域において、再び、第2工程と第3工程を繰り返すことにより、絶縁性低下部位が存在すると予想される領域を限定して絞ることができる。したがって、絶縁性低下部位を更に容易に特定することが可能となる。 In addition, in the region of the metal foil layer where the resistance value indicating energization is indicated, the second step and the third step are repeated again to limit the region where the insulation lowering portion is expected to exist. Can do. Accordingly, it is possible to more easily identify the insulation lowering portion.
本発明の第4の構成によると、上記絶縁性低下部位特定方法において、金属箔層除去工程の後に、金属箔層を除去していない領域における金属箔層と金属端子間の電気抵抗値を測定したとき、通電を示す抵抗値が示された場合、通電を示した領域に絶縁性低下部位が存在すると予想することができる。これにより、絶縁性低下部位を容易に特定することができる。また、金属箔層を除去した領域において、絶縁性低下部位を探す必要がなくなる。 According to the fourth configuration of the present invention, in the insulation lowering portion specifying method, the electrical resistance value between the metal foil layer and the metal terminal in the region where the metal foil layer is not removed is measured after the metal foil layer removing step. Then, when a resistance value indicating energization is indicated, it can be expected that there is an insulating degradation portion in a region indicating energization. Thereby, an insulation fall site | part can be specified easily. In addition, in the region where the metal foil layer has been removed, there is no need to search for a region where the insulation is lowered.
一方、金属箔層を除去していない領域において、外装体を構成する金属箔層と金属端子間で通電を示す抵抗値が示されなかった場合、金属箔層を除去した領域に絶縁性低下部位が存在すると予想することができる。 On the other hand, in the region where the metal foil layer has not been removed, if the resistance value indicating current conduction between the metal foil layer constituting the exterior body and the metal terminal is not indicated, the region where the metal foil layer has been removed has reduced insulation. Can be expected to exist.
本発明の第5の構成によると、上記絶縁性低下部位特定方法において、金属箔層除去工程により熱接着性樹脂層が外装体外部に露出した後、金属箔層を除去した部位において、めっき法を用いて金属析出物を形成する第5工程を有する。これにより、この金属箔層を除去した部位において、熱接着性樹脂層上に外装体内部から外装体外部に通ずるクラック又はピンホール等の絶縁性低下部位が発生している場合、めっき法を用いてこのクラック又はピンホール等の絶縁性低下部位内部に金属析出物を形成して、絶縁性低下部位を特定することができる。また、金属箔層を除去した部位において、めっき法によっても金属析出物が形成されない場合、当該部位において、熱接着性樹脂層上に外装体内部から外装体外部に通ずるクラック又はピンホール等の絶縁性低下部位が発生していないと予測することができる。具体的なめっき法としては、外装体の金属箔層を除去した電気化学セルをめっき溶液中に浸漬し、陰極端子を電気化学セルの負極の金属端子に接続し、陽極板をめっき溶液中に浸漬し、陰極端子と陽極板間に直流電流を流しておこなう。このとき、陰極端子と接続した電気化学セルの金属端子は外装体内部に充填されている電解質と電気的に導通しており、電解質は陰極板として機能する。これにより、熱接着性樹脂層上に外装体内部から外装体外部に通ずるクラック又はピンホール等の絶縁性低下部位が発生している場合、めっき溶液中において、外装体外部からめっき溶液が絶縁性低下部位を介して外装体内部に充填された電解質まで浸透する。そして、陰極端子と陽極板間に直流電流を流したとき、電解質表面まで浸透しためっき溶液から金属が析出し、クラック又はピンホール等の絶縁性低下部位内部に金属析出物が形成される。したがって、熱接着性樹脂層を透過性の樹脂で構成すれば、形成された金属析出物の形状を外装体外部から目視観察することにより、クラック又はピンホール等の絶縁性低下原因を容易に解明することができる。なお、上記方法はめっき法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。 According to the fifth configuration of the present invention, in the above-described insulation lowering part specifying method, after the heat-adhesive resin layer is exposed to the outside of the exterior body by the metal foil layer removing step, the plating method is performed at the part where the metal foil layer is removed. A fifth step of forming a metal precipitate using Thereby, in the part where this metal foil layer is removed, when the insulation lowering part such as a crack or pinhole leading from the inside of the exterior body to the exterior of the exterior body is generated on the thermoadhesive resin layer, the plating method is used. A metal precipitate can be formed inside the insulation lowering portion such as a crack or a pinhole to identify the insulation lowering portion. In addition, if metal deposits are not formed by plating at the site where the metal foil layer has been removed, insulation such as cracks or pinholes from the interior of the exterior body to the exterior of the exterior body on the heat-adhesive resin layer at that location. It can be predicted that no sex-reduced site has occurred. As a specific plating method, an electrochemical cell from which the metal foil layer of the outer package has been removed is immersed in a plating solution, the cathode terminal is connected to the metal terminal of the negative electrode of the electrochemical cell, and the anode plate is placed in the plating solution. Immersion is performed by applying a direct current between the cathode terminal and the anode plate. At this time, the metal terminal of the electrochemical cell connected to the cathode terminal is electrically connected to the electrolyte filled in the exterior body, and the electrolyte functions as a cathode plate. As a result, in the case where cracks or pinholes such as cracks or pinholes leading from the inside of the exterior body to the exterior of the exterior body have occurred on the thermal adhesive resin layer, the plating solution is insulated from the exterior of the exterior body in the plating solution. It penetrates to the electrolyte filled in the exterior body through the lowered portion. When a direct current is passed between the cathode terminal and the anode plate, metal is deposited from the plating solution that has penetrated to the electrolyte surface, and metal deposits are formed inside the insulation lowering sites such as cracks or pinholes. Therefore, if the heat-adhesive resin layer is made of a permeable resin, the cause of the deterioration of insulation such as cracks or pinholes can be easily clarified by visually observing the shape of the formed metal deposits from outside the exterior body. can do. In addition, the said method shows an example of the plating method, It is not limited to this.
本発明の第6の構成によると、上記絶縁性低下部位特定方法において、基材層が外装体の外層側に配される第1基材層と外装体の内層側に配される第2基材層を有し、第1基材層がポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムであり、第2基材層が2軸延伸ナイロンフィルムである場合、第1基材層を貫通する切れ込みを基材層に形成する切れ込み形成工程を基材層除去工程の前に行なうことにより、基材層除去工程において、切れ込みを形成した部位から第1強酸が浸透し、第2基材層を構成する2軸延伸ナイロンフィルム又はポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムと金属箔層を接着する接着剤層を溶かして取り除くことができる。これにより、ポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムを溶かすことなく外装体からポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムを容易に取り除くことができる。 According to the 6th structure of this invention, in the said insulation fall site | part identification method, the 2nd group by which a base material layer is distribute | arranged to the inner layer side of a 1st base material layer distribute | arranged to the outer layer side of an exterior body, and the exterior body When having a material layer, the first base material layer is a polyethylene terephthalate film or a polyethylene naphthalate film, and the second base material layer is a biaxially stretched nylon film, a notch penetrating the first base material layer is formed. By performing the notch formation process formed in a base material layer before a base material layer removal process, in a base material layer removal process, a 1st strong acid osmose | permeates from the site | part which formed the notch, and comprises a 2nd base material layer. The adhesive layer for bonding the biaxially stretched nylon film, the polyethylene terephthalate film or the polyethylene naphthalate film and the metal foil layer can be dissolved and removed. Accordingly, the polyethylene terephthalate film or the polyethylene naphthalate film can be easily removed from the outer package without dissolving the polyethylene terephthalate film or the polyethylene naphthalate film.
本発明の第7の構成によると、上記絶縁性低下部位特定方法において、第1強酸がフッ化水素酸であることにより、基材層がポリアミド系樹脂等の耐薬品性に強い樹脂で構成されている場合でも溶かして取り除くことができる。 According to the seventh configuration of the present invention, in the above-described method for specifying an insulation lowering site, the first strong acid is hydrofluoric acid, so that the base material layer is made of a resin having high chemical resistance such as a polyamide-based resin. Even if it is, it can be dissolved and removed.
本発明の第8の構成によると、上記絶縁性低下部位特定方法において、第2強酸が塩酸溶液であることにより、金属箔層がアルミニウムで構成されている場合でも溶かして取り除くことができる。 According to the 8th structure of this invention, in the said insulation fall site | part identification method, even when the metal foil layer is comprised with aluminum, it can melt | dissolve and can be removed by a 2nd strong acid being hydrochloric acid solution.
本発明は、基材層と、金属箔層と、熱接着性樹脂層とを、少なくとも順次積層して構成される外装体からなる電気化学セルの絶縁性低下部位を容易に特定するとともに、絶縁性低下の原因を詳細に解明することができる方法である。本発明の絶縁性低下部位特定方法の一実施形態について図等を利用してさらに詳細に説明する。なお、従来例の図9〜図11と共通する部分は説明を省略する。 The present invention easily specifies an insulating degradation portion of an electrochemical cell composed of an exterior body constituted by laminating at least a base material layer, a metal foil layer, and a thermal adhesive resin layer, and insulating It is a method that can elucidate in detail the cause of sex decline. An embodiment of the method for identifying a reduced insulation site according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. Note that the description of the portions common to FIGS. 9 to 11 in the conventional example is omitted.
まず、本実施形態の絶縁性低下部位特定方法を用いるリチウムイオン電池について説明する。なお、本実施形態の絶縁性低下部位特定方法を用いるリチウムイオン電池は本発明の「電気化学セル」に含まれる一実施形態であり、リチウムイオン電池以外にも外装体にキャパシタ、電気二重層キャパシタ等の電気化学セル本体を収納した電気化学セルに対して本実施形態の絶縁性低下部位特定方法を用いることができる。 First, a lithium ion battery that uses the insulation lowering site specifying method of the present embodiment will be described. In addition, the lithium ion battery using the insulation lowering site specifying method of the present embodiment is an embodiment included in the “electrochemical cell” of the present invention. In addition to the lithium ion battery, a capacitor, an electric double layer capacitor is used as an outer package. For example, the method for identifying a reduced insulation site according to the present embodiment can be used for an electrochemical cell containing an electrochemical cell main body.
図1はリチウムイオン電池151の斜視図であり、図2は図1に示したリチウムイオン電池151のA−A’における断面図である。図1、図2に示すように、リチウムイオン電池151は外装体170の内部にリチウムイオン電池本体152を密封収納して構成される。このとき、外装体170は少なくとも基材層171、金属箔層172と、熱接着性樹脂層175とを順次積層して構成されている。そして外装体170はエンボス部が形成されたトレイ170tの内部にリチウムイオン電池本体152を収納し、トレイ170tとシート170sの熱接着性樹脂層175同士を重ね合わせ、外装体170の周縁部(ヒートシール部170a)をヒートシールすることにより、リチウムイオン電池本体152を外装体170内部に密封収納している。
1 is a perspective view of the
なお、リチウムイオン電池本体152は、正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、正極及び負極間に充填される電解質と(いずれも図示せず)を含むセル(蓄電部)と、セル内の正極及び負極に連結される金属端子154とから構成され、外装体170内部にリチウムイオン電池本体152を密封収納する際、金属端子154は外装体170により挟持され、その挟持部分を含む金属端子154周辺がヒートシールされている。
The lithium ion battery
次に、本実施形態の絶縁性低下部位特定方法を具体的に説明する。本実施形態の絶縁性低下部位特定方法は、外装体170を構成する金属箔層172と金属端子154間の電気抵抗値を測定する第1工程、外装体170を構成する金属箔層172を2つの領域に絶縁する絶縁帯を形成する第2工程、絶縁された金属箔層172の2つの領域と金属端子154間で電気抵抗値をそれぞれ測定する第3工程、第1強酸を用いて基材層171を溶かして除去する基材層除去工程、第2強酸を用いて金属箔層172を溶かして除去する金属箔層除去工程、金属箔層172を除去していない部位において、外装体170を構成する金属箔層172と金属端子154間の電気抵抗値を測定する第4工程とを、少なくともこの順で行なうことにより行なわれる。なお、上記各工程において、金属端子154と外装体170を構成する金属箔層172間の電気抵抗値を測定する場合、テスターの接続部に先端が鋭利なクリップ材を用いる。これにより、外装体170に先端が鋭利なクリップ材の先端が突き刺さり金属箔層172にテスターの接続部を容易に接続することが可能になる。
Next, a specific description will be given of the method for specifying the insulation lowering site according to the present embodiment. In this embodiment, the insulation lowering portion specifying method is a first step of measuring the electrical resistance value between the
次に上記各工程について詳細に説明する。図3(a)〜図3(c)は上記各工程を説明するためのリチウムイオン電池151を模式的に示す平面図であり、図4は図3(a)内のリチムイオン電池151において絶縁性低下部位xを通るA−A’における断面図である。絶縁性低下部位xを検知する方法を以下説明する。図3(a)は第1工程を説明する平面図である。図3(a)に示す位置に絶縁性低下部位xが発生し、その部位において、短絡が発生している場合、第1工程において、外装体170を構成する金属箔層172と金属端子154間の電気抵抗値を測定することにより、リチウムイオン電池151における短絡発生の有無を検知することができる。これは、図4に示すように、絶縁性低下部位xにおいて外装体170を構成する熱接着性樹脂層175にクラック等が発生し、外装体170内部の電解質が金属箔層172に浸透した場合、リチウムイオン電池本体152に接続される金属端子154と金属箔層172とが電解質を介して通電することによる。
Next, the above steps will be described in detail. 3 (a) to 3 (c) are plan views schematically showing a
図3(b)は第2工程及び第3工程を説明する平面図である。図3(b)に示すように、第1工程において、リチウムイオン電池151に短絡発生を有ることが検知された場合、第2工程においてまず、金属箔層172を2つの領域に絶縁する絶縁帯181を形成し、互いに絶縁された第1領域182と第2領域183を形成する。次に第3工程において、絶縁された第1領域182における金属箔層172と金属端子154間で電気抵抗値を測定するとともに、第2領域183における金属箔層172と金属端子154間で電気抵抗値を測定する。このとき、図3(b)では、第2領域183に絶縁性低下部位xが存在するため、第2領域183における金属箔層172と金属端子154間で通電を示す抵抗値が測定され、第1領域182における金属箔層172と金属端子154間では絶縁性を示す抵抗値が測定される。
FIG. 3B is a plan view for explaining the second step and the third step. As shown in FIG. 3B, when it is detected in the first step that a short circuit has occurred in the
これは、第1領域182と第2領域183とを絶縁帯181により絶縁させた場合でも、絶縁性低下部位xにおいて、電解質を介して金属端子154と金属箔層172が通電するためで、このことから、第2領域183に絶縁性低下部位xが存在すると予想することができる。
This is because even when the
図3(c)は基材層除去工程及び金属箔層除去工程を説明する平面図であり、図5、図6は図3(c)内のリチムイオン電池151において絶縁性低下部位xを通るA−A’における断面図である。図3(c)に示すように、第2領域183内の第2A領域183aに絶縁性低下部位xが存在すると予想される場合、図5に示すように、まず、基材層除去工程により、第1強酸を用いて第2A領域183aにおける基材層171を溶かして除去する。これにより金属箔層172を外装体170外部に露出させることができる。さらに、図6に示すように、金属箔層除去工程により、第2強酸を用いて第2A領域183aにおける金属箔層172を溶かして除去する。これにより、第2A領域183aにおける熱接着性樹脂層175を外装体170外部に露出させることができる。したがって、外装体170外部から第2A領域183a内で絶縁性低下部位xを特定することができるとともに、絶縁性低下原因を目視観察により解明することができる。
FIG. 3C is a plan view for explaining the base material layer removing step and the metal foil layer removing step, and FIGS. 5 and 6 are cross sections of the
また、図3(c)において、第2領域183で、絶縁性低下部位xが第2B領域183bに存在すると予想して、基材層除去工程及び金属箔層除去工程により、第2B領域183bの基材層171及び金属箔層172を除去した場合、第2B領域183bに絶縁性低下部位xが存在しないため、絶縁性低下部位xを特定することはできない。しかし、金属箔層172を除去していない第2A領域183aにおいて、再び上記基材層除去工程と上記金属箔層除去工程をおこなうことにより、絶縁性低下部位xを探し出して特定することは可能である。
Further, in FIG. 3C, in the
また、図3(c)において、金属箔層除去工程により第2A領域183aにおける金属箔層172を除去した後、第2B領域183bにおいて、外装体170を構成する金属箔層172と金属端子154間で電気抵抗値を測定しても通電を示す抵抗値は測定されない。したがって、通電が示されなかった第2B領域183bには絶縁性低下部位xが存在しないことを確認することができる。これにより、絶縁性低下部位xが第2A領域183aのいずれかに存在することを予想することができる。
Further, in FIG. 3C, after the
また、図3(c)において、絶縁性低下部位xが第2B領域183bに存在すると予想して、基材層除去工程及び金属箔層除去工程により、第2B領域183bの基材層171及び金属箔層172を除去した場合、第2A領域183aにおいて、外装体170を構成する金属箔層172と金属端子154間で電気抵抗値を測定すると通電を示す抵抗値が測定される。このため、第2B領域183bには絶縁性低下部位xが存在せず、第2A領域183aに絶縁性低下部位xが存在すると予想することができる。したがって、金属箔層172を除去した第2B領域183bにおいて、絶縁性低下部位xを探す手間を省くことができる。
Further, in FIG. 3C, it is expected that the insulation lowering portion x exists in the
なお、上記絶縁性低下部位特定方法において、基材層171が外装体170の外層側に配される第1基材層と外装体170の内層側に配される第2基材層を有し、第1基材層がポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムであり、第2基材層が2軸延伸ナイロンフィルムである場合、第1基材層を貫通する切れ込みを基材層171に形成する切れ込み形成工程を基材層除去工程の前に行なうことにより、基材層除去工程において、切れ込みを形成した部位から第1強酸が浸透し、第2基材層を構成する2軸延伸ナイロンフィルム又はポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムと金属箔層を接着する接着剤層を溶かして取り除くことができる。これにより、基材層除去工程において、ポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムを溶かすことなく外装体170からポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムを容易に取り除くことができる。
In addition, in the said insulation fall site | part identification method, the
また、上記絶縁性低下部位特定方法において、基材層171を溶かして取り除く第1強酸にフッ化水素酸を用いることにより、基材層171がポリアミド系樹脂等の耐薬品性に強い樹脂で構成されている場合でも溶かして取り除くことができる。
Moreover, in the said insulation fall site | part identification method, by using hydrofluoric acid for the 1st strong acid which melt | dissolves and removes the
また、上記絶縁性低下部位特定方法において、金属箔層172を溶かして取り除く第2強酸に塩酸溶液を用いることにより、金属箔層172がアルミニウムで構成されている場合でも溶かして取り除くことができる。また、このとき、塩酸溶液は熱接着性樹脂層175を溶かさないため、好適に用いることができる。
Moreover, in the said insulation fall site | part identification method, even if the
以上より、上記工程を行なうことにより、リチウムイオン電池151に存在する絶縁性低下部位xを容易に特定するとともに、絶縁性低下の原因を詳細に解明することができる。なお、本実施形態の絶縁性低下部位は上記各工程を複数回行ったり、各工程を組み合わせることにより、さらに絶縁性低下部位の特定を容易にすることもできる。
As described above, by performing the above-described steps, it is possible to easily identify the insulation lowering portion x existing in the
また、上記方法以外にもめっき法を用いて絶縁性低下部位xを特定することが可能である。図7はめっき法により絶縁性低下部位を特定する装置を模式的に示す断面図であり、図8は図7に示したリチウムイオン電池151のA−A’における断面図である。めっき法を用いて絶縁性低下部位を特定する方法は本発明に記載の「第5工程」に相当し、図8に示すように、まず、リチウムイオン電池151の外装体170を構成する金属箔層172及び基材層171を基材層除去工程及び金属箔層除去工程により除去して、外装体170を熱接着性樹脂層175のみの構成にする。このとき、電解質を含むリチウムイオン電池本体152は熱接着性樹脂層175のみで密封収納されるが、クラック又はピンホール等の絶縁性低下部位xを介して外装体170内部と外装体170外部とが通じていると想定する。
In addition to the above method, it is possible to specify the insulation lowering portion x using a plating method. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an apparatus for specifying an insulation lowering site by plating, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of the
次に、図7に示すように、外装体170外部に突出する金属端子154がめっき溶液111に浸漬しないようにリチウムイオン電池151をめっき溶液111中に浸し、陰極端子112をリチウムイオン電池151の負極の金属端子154に接続し、陽極板113をめっき溶液111中に浸漬して、陰極端子112と陽極板113間に直流電流を流す。
Next, as shown in FIG. 7, the
このとき、陰極端子112と接続した金属端子154は外装体170内部に充填されている電解質と電気的に導通しており、電解質は陰極板として機能する。これにより、めっき溶液中において、外装体170外部からめっき溶液111が絶縁性低下部位xを介して外装体170内部に充填された電解質まで浸透する(図8参照)。そして、陰極端子112と陽極板113間に直流電流を流したとき、電解質表面まで浸透しためっき溶液から金属が析出し、絶縁性低下部位内部xに金属析出物が形成される。したがって、熱接着性樹脂層175を透過性の樹脂で構成すれば、形成された金属析出物の形状を外装体170外部から目視観察することにより、クラック又はピンホール等の絶縁性低下原因を容易に解明することができる。なお、金属箔層172を除去した領域において上記めっき法によって金属析出物が形成されない場合、当該領域に外装体内部から金属箔層まで通ずるクラックまたはピンホール等の絶縁性低下部位xが存在していないと予測することができる。
At this time, the
また、めっき溶液111中に浸漬するリチウムイオン電池151は外装体170を構成する金属箔層172及び基材層171を全領域に亘って除去したものに限定する必要はなく、図3〜図6で説明した第1工程〜第4工程により、絶縁性低下部位xが存在すると予想される領域においてのみ金属箔層172及び基材層171を除去し、上記めっき法により絶縁性低下部位x内部に金属析出物を形成させて絶縁性低下部位を特定することもできる。
Further, the
なお、上記方法はめっき法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。たとえば、上記めっき溶液111として、金属塩を含有するめっき溶液を用い、析出させる金属析出物に応じて、陰極端子112の代わりに陽極端子を用い陽極板113の代わりに陰極板を用いることもできる。このとき、陽極端子をリチウムイオン電池151の正極の金属端子154に接続してもよい。また、使用される金属塩は、電気めっき法により金属析出物を形成可能な金属塩であればよく、特に制限されない。具体的な金属塩としては、各種金属のハロゲン化物、酸塩、シアン化物等を挙げることができ、中でも、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、次亜リン酸ニッケル、硫酸コバルト、塩化コバルト、硫酸銅、シアン化金カリウム等が適当であるが、目視での確認の容易さを考慮すると、金属析出物がアルミニウムの銀白色と異なる有色を呈するものが好ましく、特に金属析出物が赤色となる硫酸銅がより好ましい。なお、電気めっき法における溶液の組成、温度およびpH(水素イオン濃度)、処理時間等は特に制限されず、用いる方法、金属塩等に応じて適宜調節される。
In addition, the said method shows an example of the plating method, It is not limited to this. For example, a plating solution containing a metal salt is used as the
また、上記電気めっき法の代わりに無電解めっき法を採用することも可能であり、めっき浴中にリチウムイオン電池151を浸漬する方法や、めっき溶液の代わりにスプレー法等によって熱接着性樹脂層175の外面側に供給する方法等を好適に用いることもできる。
In addition, an electroless plating method can be employed instead of the electroplating method, and a heat-adhesive resin layer can be obtained by immersing the
111 めっき溶液
112 陰極端子
113 陽極板
151、251 リチウムイオン電池
152、252 リチウムイオン電池本体
154、254 金属端子
170、270 外装体
170a、270a ヒートシール部(外装体周縁部)
171、271 基材層
172、272 金属箔層
175、275 熱接着性樹脂層
181 絶縁帯
182 第1領域
183 第2領域
183a 第2A領域
183b 第2B領域
DESCRIPTION OF
171 and 271
Claims (8)
正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、前記正極及び前記負極間に充填される電解質とを含む電気化学セル本体を、
前記正極および前記負極の各々に連結される金属端子の先端が外部に突出するように密封収納して構成される電気化学セルの絶縁性低下部位特定方法であって、
前記外装体における絶縁性低下の原因が存在すると予想される部位近傍において、
第1強酸を用いて前記基材層を溶かして除去する基材層除去工程と、
前記基材層除去工程の後、第2強酸を用いて前記金属箔層を溶かして除去する金属箔層除去工程と、を含み、前記金属箔層除去工程の後、前記外装体外部に露出した前記熱接着性樹脂層を目視することにより前記熱接着性樹脂層に発生した絶縁性低下部位を特定することを特徴とする絶縁性低下部位特定方法。 Inside the exterior body configured by laminating at least a base material layer, a metal foil layer, and a thermal adhesive resin layer,
An electrochemical cell body comprising a positive electrode comprising a positive electrode active material and a positive electrode current collector, a negative electrode comprising a negative electrode active material and a negative electrode current collector, and an electrolyte filled between the positive electrode and the negative electrode,
A method for identifying an insulation lowering part of an electrochemical cell configured to be sealed and housed so that a tip of a metal terminal connected to each of the positive electrode and the negative electrode protrudes to the outside,
In the vicinity of the site where it is expected that there is a cause of the insulation deterioration in the exterior body,
A base material layer removing step of dissolving and removing the base material layer using a first strong acid;
After the base layer removing step, and the metal foil layer removing step of removing dissolved the metal foil layer using a second strong, only including, after the metal foil layer removing step, exposed to the exterior body external A method for identifying an insulating degradation site, wherein the insulation degradation site generated in the thermal adhesive resin layer is identified by viewing the thermal adhesive resin layer .
前記金属箔層を2つの領域に絶縁する絶縁帯を形成する第2工程を有し、
前記第2工程の後に、絶縁された前記金属箔層の2つの領域と前記金属端子間で電気抵抗値をそれぞれ測定する第3工程を有し、
前記絶縁帯は前記第1強酸を用いて前記外装体を構成する基材層を溶かして除去した後、前記第2強酸を用いて前記外装体を構成する金属箔層を溶かして除去することにより形成されることを特徴とする請求項2に記載の絶縁性低下部位特定方法。 After the occurrence of a short circuit is confirmed in the first step, and before the base material layer removing step,
A second step of forming an insulating band for insulating the metal foil layer into two regions;
After the second step, the method includes a third step of measuring electrical resistance values between the two regions of the insulated metal foil layer and the metal terminals,
The insulating band is obtained by dissolving and removing the base material layer constituting the exterior body using the first strong acid, and then dissolving and removing the metal foil layer constituting the exterior body using the second strong acid. 3. The method for identifying an insulation-decreasing portion according to claim 2 , wherein the method is performed.
めっき法を用いて金属析出物を形成する第5工程を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1に記載の絶縁性低下部位特定方法。 After the metal foil layer removal step, at the site where the metal foil layer is removed,
5. The insulation lowering site specifying method according to claim 1, further comprising a fifth step of forming a metal deposit using a plating method.
前記第1基材層がポレエチレンテレフタレートフィルム又はポレエチレンナフタレートフィルムであり、前記第2基材層が2軸延伸ナイロンフィルムである場合、
前記第1基材層を貫通する切れ込みを前記基材層に形成する切れ込み形成工程を前記基材層除去工程の前に有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1に記載の絶縁性低下部位特定方法。 The base material layer has a first base material layer disposed on the outer layer side of the exterior body and a second base material layer disposed on the inner layer side of the exterior body,
When the first base material layer is a polyethylene terephthalate film or a polyethylene naphthalate film, and the second base material layer is a biaxially stretched nylon film,
6. The method according to claim 1, further comprising a notch forming step of forming a notch penetrating the first base material layer in the base material layer before the base material layer removing step. Method for identifying the lowered insulating property of the material.
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