JP6210929B2

JP6210929B2 - 判定装置および判定方法

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Publication number: JP6210929B2
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Inventors: 匠森; 佑貴河室
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Description

本発明は、抵抗率が互いに異なる２つの構成体が積層された積層体における各構成体間の界面の界面抵抗の大きさが基準を満たすか否かを判定する判定装置および判定方法に関するものである。

抵抗率が互いに異なる板状または膜状の複数の構成体が積層された積層体を用いる構造体として、リチウムイオン電池が知られている。このリチウムイオン電池は、金属箔の一面または両面に活物質を塗布して形成した活物質層で構成される電極（膜状の２つの構成体が積層された積層体）を複数重ねることによって作製される。この場合、リチウムイオン電池を構成する各電極の良否を判定する判定項目の１つとして、金属箔と活物質層との密着状態の良否がある。この密着状態の良否を判定する試験方法として、剥離試験（ピール試験）や碁盤目試験が知られている。剥離試験では、活物質層の表面に貼付した粘着テープを引き上げる際に金属箔から活物質層がどの程度引き剥がされるかを観察し、その観察結果から密着状態の良否を判定する。また、碁盤目試験では、例えば０．５ｍｍ程度のピッチで並べた複数の針を電極における活物質層の表面に所定の加重を加えて押し付けつつ表面に沿って直線的に移動させて活物質層を引っ掻き、次いで、電極を９０°回動させて同様にして各針で活物質層を引っ掻く。続いて、引っ掻きによって生じた活物質層の剥離の程度を観察し、その観察結果から密着状態の良否を判定する。

しかしながら、上記の剥離試験や碁盤目試験では、良否判定を試験者による観察で行っているため、判定結果に試験者の主観が入る余地があり、この結果、金属箔と活物質層との密着状態の良否判定を正確に行うことが困難であるという課題が存在する。また、剥離試験や碁盤目試験では、試験手順が煩雑で時間を要するため、試験効率が悪いという課題も存在する。発明者らは、これらの課題を解決する技術を検討した結果、金属箔と活物質層との界面の界面抵抗が小さいほど金属箔と活物質層との密着状態が良好であり、界面抵抗の大きさが十分に小さいか否か（予め決められた基準を満たすか否か）を正確かつ容易に行うことができれば、上記の課題を解決することが可能であることを見いだした。この場合、電極のような板状体の抵抗を測定する技術として、四探針法で抵抗（表面抵抗や体積固有抵抗）を測定する測定方法（例えば、特許第２８３３６２３号公報に開示されている測定方法）が知られており、この方法で界面の抵抗を測定する方法が考えられる。

特許第２８３３６２３号公報（第３−２２頁、第１図）

ところが、従来から知られている四探針法では、上記した電極を構成する金属箔と活物質層との界面の抵抗を測定することが困難である。すなわち、四探針法は、測定原理上、単一の材料で形成された測定対象の抵抗を測定することを前提としている。このため、抵抗率が互いに異なる複数の構成体が積層された測定対象の体積固有抵抗を測定したときには、測定値が、測定対象全体としての平均的な体積固有抵抗の値であるのか、表面に近い部分の体積固有抵抗の値であるのかを特定することが困難である。したがって、四探針法によって金属箔と活物質層との界面の抵抗を測定することも困難である。このように、金属箔と活物質層との密着状態の良否を正確かつ容易に判定するのに不可欠である金属箔と活物質層との界面の抵抗を従来の四探針法で測定することは困難であり、これに代わる技術の開発が望まれている。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、抵抗率が互いに異なる２つの構成体が積層された積層体における各構成体の密着状態の良否を正確かつ容易に判定し得る判定装置および判定方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の判定装置は、抵抗率が互いに異なる板状または膜状の２つの構成体が積層された積層体における当該各構成体間の界面の界面抵抗の大きさが予め決められた基準を満たすか否かを判定可能に構成され、前記積層体を構成する前記各構成体のうちの抵抗率が高い構成体の表面における２つの信号入力部位に電気信号を供給した状態で、前記各信号入力部位を結ぶ線分に直交しかつ前記各信号入力部位を通る２本の直線で挟んで区画した前記表面上の区画領域内の部位であって当該各信号入力部位のいずれか一方との間の離間距離が互いに異なる少なくとも３つの測定対象部位における電位を測定する電位測定処理を実行する測定部と、前記電位測定処理によって測定された前記各電位に基づいて前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たすか否かを判定する判定処理を実行する処理部とを備え、前記処理部は、前記判定処理において、前記いずれか一方の信号入力部位との間の前記離間距離が最も長い前記測定対象部位を基準部位として当該基準部位における前記電位と当該基準部位を除く他の前記測定対象部位における前記電位との電位差をそれぞれ算出し、当該各電位差同士の比較結果が予め規定された規定条件を満たしたときに前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たすと判定する処理、および前記規定条件を満たさないときに前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たさないと判定する処理の少なくとも一方を実行する。

また、請求項２記載の判定装置は、請求項１記載の判定装置において、前記各測定対象部位は、隣接する測定対象部位同士の間隔が互いに等しくなるように設定されている。

また、請求項３記載の判定装置は、請求項１または２記載の判定装置において、前記各測定対象部位は、前記各信号入力部位を結ぶ前記線分上に設定されている。

また、請求項４記載の判定装置は、請求項３記載の判定装置において、前記基準部位は、前記線分の中心部に設定されている。

また、請求項５記載の判定装置は、請求項１から４のいずれかに記載の判定装置において、前記処理部は、前記基準部位を除く他の２つの前記測定対象部位のうちの前記基準部位との間の離間距離が短い一方の測定対象部位における前記電位差を、当該２つの測定対象部位のうちの他方の測定対象部位における前記電位差で除算し、前記比較結果としての当該除算した除算値が予め決められた規定値よりも小さいときに前記規定条件を満たしたとする。

また、請求項６記載の判定方法は、抵抗率が互いに異なる板状または膜状の２つの構成体が積層された積層体における当該各構成体間の界面の界面抵抗の大きさが予め決められた基準を満たすか否かを判定する判定方法であって、前記積層体を構成する前記各構成体のうちの抵抗率が高い構成体の表面における２つの信号入力部位に電気信号を供給した状態で、前記各信号入力部位を結ぶ線分に直交しかつ前記各信号入力部位を通る２本の直線で挟んで区画した前記表面上の区画領域内の部位であって当該各信号入力部位のいずれか一方との間の離間距離が互いに異なる少なくとも３つの測定対象部位における電位を測定する電位測定処理を実行し、前記電位測定処理によって測定した前記各電位に基づいて前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たすか否かを判定する判定処理を実行し、前記判定処理において、前記いずれか一方の信号入力部位との間の前記離間距離が最も長い前記測定対象部位を基準部位として当該基準部位における前記電位と当該基準部位を除く他の前記測定対象部位における前記電位との電位差をそれぞれ算出し、当該各電位差同士の比較結果が予め規定された規定条件を満たしたときに前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たすと判定する処理、および前記規定条件を満たさないときに前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たさないと判定する処理の少なくとも一方を実行する。

請求項１記載の判定装置、および請求項６記載の判定方法では、積層体を構成する抵抗率が高い構成体の表面における２つの信号入力部位に電気信号を供給した状態で一方の信号入力部位との間の離間距離が互いに異なる少なくとも３つの測定対象部位における電位を測定し、一方の信号入力部位との間の離間距離が最も長い測定対象部位における電位と他の測定対象部位における電位との電位差を算出し、各電位差同士を比較した比較結果が規定条件を満たしたときに界面抵抗の大きさが予め決められた基準を満たすと判定処理、および規定条件を満たさないときに界面抵抗の大きさが基準を満たさないと判定する処理の少なくとも一方を実行する。このため、この判定装置および判定方法によれば、従来の測定方法では測定が困難な積層体の界面抵抗の測定値を用いることなく（界面抵抗の値を直接測定することなく）、直接測定することが可能な表面における電位を用いて、積層体における界面抵抗の大きさが予め決められた基準を満たすか否か（例えば、判定対象の積層体における界面抵抗の大きさが良品の積層体における界面抵抗の大きさ未満かまたは同程度であるか否か）を正確に判定することができる。このため、この判定装置および判定方法によれば、煩雑で時間を要する作業を伴う剥離試験や碁盤目試験とは異なり、積層体を構成する各構成体同士の密着状態の良否を、界面抵抗の大きさが予め決められた基準を満たすか否かの判定結果に基づいて短時間で正確かつ容易に判定することができる。

また、請求項２記載の判定装置では、隣接する測定対象部位同士の間隔が互いに等しくなるように各測定対象部位が設定されている。この場合、例えば、一対の測定対象部位の間隔が長く、他の一対の測定対象部位の間隔が短くなるように設定されているときには、界面抵抗が小さい良品の積層体における比較結果と、界面抵抗が大きい積層体における比較結果との差が生じ難くなる。これに対して、隣接する測定対象部位同士の間隔が互いに等しくなるように設定したときには、良品の積層体における比較結果と、界面抵抗が大きい積層体における比較結果との差が明確に生じる。このため、この判定装置によれば、積層体における界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定をより正確に行うことができる結果、積層体を構成する各構成体同士の密着状態の良否をより正確に判定することができる。

また、請求項３記載の判定装置によれば、２つの信号入力部位を結ぶ線分上に各測定対象部位を設定したことにより、例えば、２つの信号入力部位を結ぶ線分以外の直線上に各測定対象部位を設定する構成や、各測定対象部位が１つの直線上に位置していない構成と比較して、一方の信号入力部位から測定対象部位までの離間距離に応じた電位の変化が明確に表れる。このため、この判定装置によれば、良品の積層体における比較結果と、界面抵抗が大きい積層体における比較結果との差がより確実に生じる結果、積層体における界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定をさらに正確に行うことができる。

また、請求項４記載の判定装置では、基準部位が２つの信号入力部位を結ぶ線分の中心部に設定されている。この場合、２つの信号入力部位を結ぶ線分上に各測定対象部位を設定したときには、この線分の中心部に近い測定対象部位ほど、一方の信号入力部位から測定対象部位までの離間距離の変化に対する測定対象部位における電位の変化の比率が小さくなる。また、この特性は、界面抵抗が大きい積層体よりも界面抵抗が小さい積層体の方が顕著である。このため、この判定装置によれば、界面抵抗が小さい良品の積層体における比較結果と、界面抵抗が大きい積層体における比較結果との差がさらに明確に生じる結果、積層体における界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定を一層正確に行うことができる。

また、請求項５記載の判定装置では、基準部位との間の離間距離が短い測定対象部位における電位差を、測定対象部位との間の離間距離が長い測定対象部位における電位差で除算した値が規定値よりも小さいときに規定条件を満たしたとする。このため、この判定装置によれば、簡易な演算処理で判定処理を行うことができるため、界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定を短時間で行うことができる。

判定装置１の構成を示す構成図である。リチウムイオン電池２００の断面の構成を示す構成図である。判定方法を説明する第１の説明図である。判定方法を説明する第２の説明図である。判定方法を説明する第３の説明図である。判定方法を説明する第４の説明図である。判定処理５０のフローチャートである。

以下、判定装置および判定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、判定装置の一例としての図１に示す判定装置１の構成について説明する。判定装置１は、例えば、図２に示すリチウムイオン電池２００の正極１００ａおよび負極１００ｂ（いずれも「積層体」に相当し、以下、正極１００ａおよび負極１００ｂを区別しないときには「電極１００」ともいう）を構成する各構成体間の界面の界面抵抗の大きさが予め決められた基準（後述する良否判定基準）を満たすか否かを判定可能に構成されている。

ここで、リチウムイオン電池２００は、図２に示すように、一例として、正極１００ａと負極１００ｂとを、各電極１００間にセパレータ１１０を挟んで重ね合わせて構成されている。なお、同図では、リチウムイオン電池２００の構成を概略的に図示しているため、各電極１００や各セパレータ１１０が収容される筐体等の図示を省略している。

正極１００ａおよび負極１００ｂは、抵抗率が互いに異なる板状または膜状の２つの構成体が積層されてそれぞれ構成されている。具体的には、正極１００ａは、図２に示すように、一例として、アルミニウムで膜状に形成された構成体（抵抗率が低い構成体）としての金属箔１０１ａと、金属箔１０１ａの一面に活物質としてのコバルト酸リチウムを塗布することで膜状に形成された構成体（抵抗率が高い構成体）としての活物質層１０２ａとを備えて構成されている。この場合、金属箔１０１ａと活物質層１０２ａとが密着しているほど高機能であることが知られている。また、金属箔１０１ａと活物質層１０２ａの界面１０３ａの界面抵抗が小さいほど密着状態が良好である（密着が高い）ことが発明者らの研究結果から明らかとなっている。

負極１００ｂは、図２に示すように、一例として、銅で膜状に形成された構成体（抵抗率が低い構成体）としての金属箔１０１ｂ（以下、上記した正極１００ａの金属箔１０１ａと金属箔１０１ｂとを区別しないときには「金属箔１０１」ともいう）と、金属箔１０１ｂの一面または両面（この例では、一面）に活物質としてのカーボンを塗布することで膜状に形成された構成体（抵抗率が高い構成体）としての活物質層１０２ｂ（以下、上記した正極１００ａの活物質層１０２ａと活物質層１０２ｂとを区別しないときには「活物質層１０２」ともいう）とを備えて構成されている。この負極１００ｂにおいても、正極１００ａと同様にして、金属箔１０１ｂと活物質層１０２ｂとが密着しているほど高機能であり、金属箔１０１ｂと活物質層１０２ｂとの界面１０３ｂ（以下、正極１００ａの活物質層１０２ａと界面１０３ｂとを区別しないときには「界面１０３」ともいう）の界面抵抗が小さいほど密着状態が良好である（密着が高い）ことが発明者らの研究結果から明らかとなっている。

セパレータ１１０は、正極１００ａおよび負極１００ｂを隔離して短絡を防止すると共に、空孔内に電解液を保持して電極１００間におけるリチウムイオンの通路を形成する機能を有する部材であって、一例として、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂で形成された多孔質膜 (フィルム）で構成されている。

一方、判定装置１は、図１に示すように、測定部１１、処理部１２、プローブユニット１３、記憶部１４および表示部１５を備えて構成されている。

測定部１１は、図外の電源部および電圧検出部を備えて構成され、図３，４に示すように、電極１００（活物質層１０２）の表面Ｓにおける２つの信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２にプローブユニット１３を介して測定用の電気信号（一例として、直流定電流）を供給した状態で、表面Ｓにおける３つ（少なくとも３つの一例）の測定対象部位Ｐｖ１〜Ｐｖ３（両図参照：以下、区別しないときには「測定対象部位Ｐｖ」ともいう）の電位Ｖ１〜電位Ｖ３（以下、区別しないときには「電位Ｖ」ともいう）を測定する電位測定処理を実行する。

ここで、信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２は、図３，４に示すように、電極１００を構成する各構成体（金属箔１０１および活物質層１０２）のうちの抵抗率が高い方の構成体である活物質層１０２の表面Ｓに設定されている。また、測定対象部位Ｐｖ１〜Ｐｖ３は、図４に示すように、信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２を結ぶ線分Ｌａに直交しかつ各信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２をそれぞれ通る２本の直線Ｌｓ１，Ｌｓ２で挟んで区画した表面Ｓ上の区画領域Ｔ内に設定されている。具体的には、各測定対象部位Ｐｖ１〜Ｐｖ３は、区画領域Ｔ内の部位であって、信号入力部位Ｐｓ１（信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２のいずれか一方の一例としてのソース側（正極側）の信号入力部位Ｐｓ）との間の離間距離（直線距離）Ｄａ１〜Ｄａ３（以下、区別しないときには「離間距離Ｄａ」ともいう）が互いに異なる部位に設定されている。

この場合、測定対象部位Ｐｖ１〜Ｐｖ３は、図４に示すように、一例として、上記した線分Ｌａ上に設定されている。また、この例では、測定対象部位Ｐｖ１〜Ｐｖ３は、隣接する測定対象部位Ｐｖ同士の間隔Ｄｂ１，Ｄｂ２（以下、区別しないときには「間隔Ｄｂ」ともいう）が互いに等しくなるように設定されている。また、この例では、信号入力部位Ｐｓ１との間の離間距離Ｄａが最も長い測定対象部位Ｐｖ３（以下、この測定対象部位Ｐｖ３を「基準部位」ともいう）が、線分Ｌａの中心部に設定されている。

処理部１２は、測定部１１を制御して電位測定処理を実行させる。また、処理部１２は、記憶部１４を制御して測定部１１によって測定された電位Ｖを記憶させる。また、処理部１２は、後述する判定処理５０（図７参照）を実行して、電極１００における金属箔１０１と活物質層１０２との界面１０３の界面抵抗の大きさが予め決められた良否判定基準を満たすか否かを判定し、判定結果を表示部１５に表示させる。この場合、良否判定基準は、金属箔１０１と活物質層１０２との密着状態が良好であるか否かを判定するための基準であって、一例として、「判定対象の電極１００における界面抵抗の大きさが、良品の電極１００における界面抵抗の大きさ以下」との基準が良否判定基準として予め決められている。

ここで、抵抗率が互いに異なる複数の構成体間の界面の界面抵抗を従来の測定方法で測定するのが困難なため、界面１０３の界面抵抗の大きさが上記した良否判定基準を満たすか否かを界面抵抗の測定値から判定するのは困難である。そこで、発明者は、界面抵抗を直接測定することなく（界面抵抗の測定値を用いることなく）、直接測定することが可能な他の測定量としての表面Ｓの電位Ｖを用いて、界面１０３の界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かを判定する判定方法を開発した。

この判定方法では、図５，６に示すように、上記した基準部位としての測定対象部位Ｐｖ３における電位Ｖ３と測定対象部位Ｐｖ１における電位Ｖ１との電位差Ｍ１、および測定対象部位Ｐｖ３における電位Ｖ３と測定対象部位Ｐｖ２における電位Ｖ２との電位差Ｍ２（以下、電位差Ｍ１，Ｍ２を区別しないときには「電位差Ｍ」ともいう）を算出し、電位差Ｍ１，Ｍ２同士の比較結果が予め規定された規定条件を満たしたときに界面１０３の界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすと判定する。

より具体的には、図５，６に示すように、基準部位としての測定対象部位Ｐｖ３を除く測定対象部位Ｐｖ（この例では、測定対象部位Ｐｖ１，Ｐｖ２）のうちの、測定対象部位Ｐｖ３との間の離間距離（直線距離）が短い測定対象部位Ｐｖ（この例では、離間距離Ｄｃ２が離間距離Ｄｃ１よりも短い測定対象部位Ｐｖ２：「一方の測定対象部位」）における電位差Ｍ２を、測定対象部位Ｐｖ３との間の離間距離が長い測定対象部位Ｐｖ（この例では、離間距離Ｄｃ１が離間距離Ｄｃ２よりも長い測定対象部位Ｐｖ１：「他方の測定対象部位」）における電位差Ｍ１で除算する。また、比較結果としての除算値Ｑ（Ｍ２／Ｍ１）が予め決められた規定値ｋよりも小さいとき（Ｑ＜ｋのとき）に規定条件を満たしたとして、界面１０３の界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすと判定する。

上記した判定方法の判定原理を説明する。まず、界面１０３の界面抵抗が大きいときには、図５の上図に示すように、活物質層１０２から金属箔１０１には測定用の電気信号があまり流れず、電気信号が主として活物質層１０２内を流れることとなる。このときには、同図の下図に示すように、測定対象部位Ｐｖが信号入力部位Ｐｓ１から遠ざかる（信号入力部位Ｐｓ１と測定対象部位Ｐｖとの間の離間距離Ｄａが長くなる）のに従い、離間距離Ｄａの変化に対する電位Ｖの変化の比率が大きくは変わらない状態で電位Ｖが徐々に低くなる。

一方、界面１０３の界面抵抗が小さいときには、図６の上図に示すように、界面１０３を介して活物質層１０２から金属箔１０１に測定用の電気信号が流れ易いため、電気信号が主として金属箔１０１内を流れることとなる。このときには、同図の下図に示すように、信号入力部位Ｐｓ１に近い測定対象部位Ｐｖでは、離間距離Ｄａの変化に対して電位Ｖが大きく変化し、測定対象部位Ｐｖ３の近傍（信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２の中点）では、離間距離Ｄａの変化に対して電位Ｖが僅かしか変化しない状態、つまり離間距離Ｄａの変化に対する電位Ｖの変化の比率が小さい状態となる。

ここで、界面１０３の界面抵抗が大きいときの測定対象部位Ｐｖ２における電位差Ｍ２を測定対象部位Ｐｖ１における電位差Ｍ１で除算した除算値Ｑ（以下、界面１０３の界面抵抗が大きいときの除算値Ｑを「除算値Ｑ１」ともいう）と、界面１０３の界面抵抗が小さいときの測定対象部位Ｐｖ２における電位差Ｍ２を測定対象部位Ｐｖ１における電位差Ｍ１で除算した除算した除算値Ｑ（以下、界面１０３の界面抵抗が小さいときの除算値Ｑを「除算値Ｑ２」ともいう）とを比較すると、除算値Ｑ１の方が除算値Ｑ２よりも大きいことが、図５，６から明らかである。このことから、界面１０３の界面抵抗が小さいほど除算値Ｑが小さい（界面抵抗が大きいほど除算値Ｑが大きい）ことが理解される。そして、このことから、例えば、複数の良品の正極１００ａについて測定した電位Ｖから算出した各除算値Ｑの最大値を規定値ｋとして予め規定し、判定対象の電極１００における除算値Ｑがこの規定値ｋよりも小さいか否か（若しくは、規定値ｋ以下か否か）を判定することで、界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かを判定することができることが理解される。

プローブユニット１３は、複数のプローブ３１と、プローブ３１を支持する支持部３２とを備えて構成されている。この場合、プローブユニット１３は、図３に示すように、一例として、各信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２に接触させる２本のプローブ３１、および各測定対象部位Ｐｖ１〜Ｐｖ３に接触させる３本のプローブ３１の合計５本のプローブ３１を備えている。

記憶部１４は、処理部１２の制御に従い、測定部１１によって測定された電位Ｖを記憶する。また、記憶部１４は、処理部１２によって実行される判定処理５０において用いられる予め規定された規定値ｋを記憶する。この場合、良品の電極１００に対して上記した電位測定処理を実行して測定した各電位Ｖから求めた除算値Ｑ（Ｍ２／Ｍ１）の値を規定値ｋとして規定することもできるし、電極１００を構成する金属箔１０１および活物質層１０２の物性を示すパラメータを用いて計算式から計算した値を規定値ｋとして規定することもできる。

表示部１５は、処理部１２の制御に従い、判定処理５０において処理部１２によって行われる界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定結果を表示する。

次に、判定装置１を用いて、図２に示すリチウムイオン電池２００の各電極１００を構成する構成体としての金属箔１０１と活物質層１０２との界面１０３の界面抵抗の大きさが予め決められた基準値よりも小さいか否か（言い換えれば、大きいか否か）を判定する判定方法について説明する。なお、複数の良品の正極１００ａについて測定した各測定対象部位Ｐｖにおける電位Ｖから算出した各除算値Ｑの最大値が規定値ｋとして規定されて、記憶部１４に記憶されているものとする。

まず、正極１００ａを判定対象とするときには、図３に示すように、正極１００ａを載置台３００の上に載置する。この場合、正極１００ａを構成する各構成体のうちの抵抗率が高い方の構成体である活物質層１０２ａを上向きにした状態で載置する。次いで、各プローブ３１の先端部を下向きにした状態のプローブユニット１３を正極１００ａにおける活物質層１０２ａの上に載置する。この際に、同図に示すように、活物質層１０２ａの表面Ｓにおける信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２および測定対象部位Ｐｖ１〜Ｐｖ３に各プローブ３１の先端部がそれぞれ接触する。

続いて、図外の操作部を操作して測定の開始を指示する。これに応じて、処理部１２が、図７に示す判定処理５０を実行する。この判定処理５０では、処理部１２は、測定部１１に対して電位測定処理の実行を指示する（ステップ５１）。

この電位測定処理では、測定部１１は、図外の電源部から測定用の電気信号（一例として、直流定電流）を出力させる。この際に、プローブユニット１３のプローブ３１を介して電気信号が正極１００ａの活物質層１０２ａの表面Ｓにおける信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２間に供給される。次いで、測定部１１は、表面Ｓにおける各測定対象部位Ｐｖ１〜Ｐｖ３の電位Ｖ（信号入力部位Ｐｓ２と各測定対象部位Ｐｖとの間の電位差）を電圧検出部によって検出し、その電位Ｖ（電位Ｖを示すデータ）を処理部１２に出力する。続いて、処理部１２は、電位Ｖを記憶部１４に記憶させる。

次いで、処理部１２は、測定対象部位Ｐｖ３（基準部位）における電位Ｖ３と測定対象部位Ｐｖ１における電位Ｖ１との電位差Ｍ１、および測定対象部位Ｐｖ３における電位Ｖ３と測定対象部位Ｐｖ２における電位Ｖ２との電位差Ｍ２を算出する（ステップ５２）。

続いて、処理部１２は、測定対象部位Ｐｖ２（測定対象部位Ｐｖ３を除く各測定対象部位Ｐｖのうちの測定対象部位Ｐｖ３との間の離間距離Ｄｃが短い測定対象部位Ｐｖ）における電位差Ｍ２を、測定対象部位Ｐｖ１（測定対象部位Ｐｖ３を除く各測定対象部位Ｐｖのうちの測定対象部位Ｐｖ３との間の離間距離Ｄｃが長い測定対象部位Ｐｖ）における電位差Ｍ１で除算した除算値Ｑを求める。次いで、処理部１２は、記憶部１４から規定値ｋを読み出して、除算値Ｑが規定値ｋよりも小さいか否かを判別する（ステップ５３）。

ここで、上記したように、界面１０３の界面抵抗が小さいほど除算値Ｑが小さい（界面抵抗が大きいほど除算値Ｑが大きい）ため、判定対象の正極１００ａについての除算値Ｑが、良品の正極１００ａについて測定した電位Ｖから算出した除算値Ｑとしての規定値ｋよりも小さいとき（予め規定された規定条件を満たしたとき）には、判定対象の正極１００ａの界面抵抗の大きさが良品の正極１００ａの界面抵抗の大きさよりも小さいとの良否判定基準を満たしている。このため、処理部１２は、ステップ５３において、除算値Ｑが規定値ｋよりも小さい（Ｑ＜ｋである）と判別したときには、判定対象の正極１００ａの界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たしている（具体的には、判定対象の正極１００ａの界面抵抗が良品の正極１００ａの界面抵抗よりも小さいかまたは同程度）と判定する（ステップ５４）。続いて、処理部１２は、判定結果を表示部１５に表示させて（ステップ５６）、この判定処理５０を終了する。

一方、上記したステップ５３において、判定対象の正極１００ａについての除算値Ｑが規定値ｋ以上（Ｑ≧ｋである）と判別したとき（予め規定された規定条件を満たしていないとき）には、判定対象の正極１００ａの界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たしていない（具体的には、判定対象の正極１００ａの界面抵抗が良品の正極１００ａの界面抵抗よりも大きい）と判定する（ステップ５５）。次いで、処理部１２は、判定結果を表示部１５に表示させて（ステップ５６）、この判定処理５０を終了する。

次に、負極１００ｂを判定対象とするときには、活物質層１０２ｂを上向きにした状態の負極１００ｂを載置台３００の上に載置する。続いて、正極１００ａを判定対象とした上記の手順と同様にして、負極１００ｂの上にプローブユニット１３を載置し、次いで、図外の操作部を操作して測定の開始を指示する。これに応じて、処理部１２が、上記した判定処理５０を実行する。この際に、処理部１２は、上記した各処理（各ステップ）を実行して負極１００ｂにおける界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かを判定し、その結果を表示部１５に表示させる。

このように、この判定装置１および判定方法では、電極１００を構成する抵抗率が高い構成体としての活物質層１０２の表面Ｓにおける２つの信号入力部位Ｐｓに電気信号を供給した状態で一方の信号入力部位Ｐｓとの間の離間距離Ｄａが互いに異なる３つの測定対象部位Ｐｖにおける電位Ｖを測定し、一方の信号入力部位Ｐｓとの間の離間距離Ｄａが最も長い測定対象部位Ｐｖにおける電位Ｖと他の測定対象部位Ｐｖにおける電位Ｖとの電位差Ｍ１，Ｍ２を算出し、電位差Ｍ１，Ｍ２同士を比較した比較結果が規定条件を満たしたときに界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすと判定する。このため、この判定装置１および判定方法によれば、従来の測定方法では測定が困難な電極１００の界面抵抗の測定値を用いることなく（界面抵抗の値を直接測定することなく）、直接測定することが可能な表面Ｓにおける電位Ｖを用いて、電極１００における界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否か（判定対象の電極１００における界面抵抗の大きさが良品の電極１００における界面抵抗の大きさ未満かまたは同程度であるか否か）を正確に判定することができる。このため、この判定装置１および判定方法によれば、煩雑で時間を要する作業を伴う剥離試験や碁盤目試験とは異なり、金属箔１０１と活物質層１０２との密着状態の良否を、界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定結果に基づいて短時間で正確かつ容易に判定することができる。

また、この判定装置１および判定方法では、隣接する測定対象部位Ｐｖ同士の間隔Ｄｂが互いに等しくなるように各測定対象部位Ｐｖが設定されている。この場合、例えば、測定対象部位Ｐｖ１，Ｐｖ２の間隔Ｄｂ１が長く、測定対象部位Ｐｖ２，Ｐｖ３の間隔Ｄｂ２が短くなるように設定されているときには、界面１０３の界面抵抗が小さい良品の電極１００における比較結果としての除算値Ｑ（Ｍ２／Ｍ１）と、界面１０３の界面抵抗が大きい電極１００における比較結果としての除算値Ｑ（Ｍ２／Ｍ１）との差が生じ難くなる。また、例えば、測定対象部位Ｐｖ１，Ｐｖ２の間隔Ｄｂ１が短く、測定対象部位Ｐｖ２，Ｐｖ３の間隔Ｄｂ２が長くなるように設定されているときにも、界面１０３の界面抵抗が小さい良品の電極１００における除算値Ｑ（比較結果）と、界面１０３の界面抵抗が大きい電極１００における除算値Ｑ（比較結果）との差が生じ難くなる。これに対して、隣接する測定対象部位Ｐｖ同士の間隔Ｄｂが互いに等しくなるように設定したときには、良品の電極１００における除算値Ｑ（比較結果）と、界面１０３の界面抵抗が大きい電極１００における除算値Ｑ（比較結果）との差が明確に生じる。このため、この判定装置１および判定方法によれば、電極１００における界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定をより正確に行うことができる結果、金属箔１０１と活物質層１０２との密着状態の良否をより正確に判定することができる。

また、この判定装置１および判定方法によれば、信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２を結ぶ線分Ｌａ上に各測定対象部位Ｐｖを設定したことにより、例えば、線分Ｌａ以外の直線上に各測定対象部位Ｐｖを設定する構成および方法や、各測定対象部位Ｐｖが１つの直線上に位置していない構成および方法と比較して、信号入力部位Ｐｓ１からの離間距離Ｄａに応じた電位Ｖの変化が明確に表れる。このため、この判定装置１および判定方法によれば、良品の電極１００における除算値Ｑと、界面１０３の界面抵抗が大きい電極１００における除算値Ｑとの差がより確実に生じる結果、電極１００における界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定をさらに正確に行うことができる。

また、この判定装置１および判定方法では、基準部位としての測定対象部位Ｐｖが線分Ｌａの中心部に設定されている。この場合、各測定対象部位Ｐｖを線分Ｌａ上に設定したときには、線分Ｌａの中心部に近い測定対象部位Ｐｖほど、信号入力部位Ｐｓ１から測定対象部位Ｐｖまでの離間距離Ｄａの変化に対する測定対象部位Ｐｖにおける電位Ｖの変化の比率が小さくなる。また、この特性は、界面抵抗が大きい電極１００よりも界面抵抗が小さい電極１００の方が顕著である。このため、この判定装置１および判定方法によれば、界面１０３の界面抵抗が小さい良品の電極１００における比較結果としての除算値Ｑ（Ｍ２／Ｍ１）と、界面１０３の界面抵抗が大きい電極１００における比較結果としての除算値Ｑ（Ｍ２／Ｍ１）との差がさらに明確に生じる結果、電極１００における界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定を一層正確に行うことができる。

また、この判定装置１および判定方法では、基準部位としての測定対象部位Ｐｖ３との間の離間距離Ｄｃが短い測定対象部位Ｐｖ２における電位差Ｍ２を、測定対象部位Ｐｖ３との間の離間距離Ｄｃが長い測定対象部位Ｐｖ１における電位差Ｍ１で除算した除算値Ｑが規定値ｋよりも小さいときに規定条件を満たしたとする。このため、この判定装置１および判定方法によれば、簡易な演算処理で判定処理を行うことができるため、界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たすか否かの判定を短時間で行うことができる。

なお、判定装置、判定方法および判定対象は、上記の構成、方法および判定対象に限定されない。例えば、上記の例では、膜状または板状の一例としての膜状に形成された金属箔１０１を有する電極１００を判定対象としているが、膜状の金属箔１０１に代えて、板状の金属板を用いた電極を判定対象とすることもできる。また、上記の例では、膜状または板状の一例としての膜状に形成された活物質層１０２を有する電極１００を判定対象としているが、膜状の活物質層１０２に代えて、板状の活物質層を有する電極を判定対象とすることもできる。また、上記したリチウムイオン電池２００の電極１００以外に、抵抗率が互いに異なる板状または膜状の２つの構成体が積層された各種の積層体を判定対象とすることができる。

また、判定処理５０において、除算値Ｑが規定値ｋよりも小さいと判別したとき（各電位差同士の比較結果が規定条件を満たしたとき）に界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たしていると判定する処理（上記したステップ５３，５４の処理）、および除算値Ｑが規定値ｋ以上であると判別したとき（各電位差同士の比較結果が規定条件を満たさないとき）に界面抵抗の大きさが良否判定基準を満たしていないと判定する処理（上記したステップ５３，５５の処理）の双方を実行する例について上記したが、これら２つの処理の一方のみを実行する構成および方法を採用することもできる。

また、複数の良品の正極１００ａについて測定した電位Ｖから算出した各除算値Ｑの最大値を規定値ｋとして規定した例について上記したが、各除算値Ｑの最小値や各除算値Ｑの平均値を規定値ｋとして規定することもできる。また、１つの良品の正極１００ａについて測定した電位Ｖから算出した除算値Ｑを規定値ｋとして規定することもできる。さらに、複数の良品の正極１００ａについて算出した除算値Ｑの最大値、最小値および平均値、並びに１つの良品の正極１００ａについて算出した除算値Ｑのいずれか１つ以上に基づいて任意の値を規定値ｋとして規定することもできる。

また、電位差Ｍ２を電位差Ｍ１で除算した除算値Ｑが規定値ｋ未満のときに規定条件を満たしたとする例について上記したが、この判定方法は一例であって、他の判定方法を採用することもできる。例えば、除算値Ｑが規定値ｋ以下のときに規定条件を満たしたとする構成および方法を採用することもできる。また、電位差Ｍ１を電位差Ｍ２で除算した除算値が規定値ｋの逆数以上のとき（または、逆数を超えるとき）に規定条件を満たしたとする構成および方法を採用することもできる。さらに、電位差Ｍ１から電位差Ｍ２を差し引いた差分値が予め規定された規定値以上のとき（または、規定値を超えるとき）に規定条件を満たしたとする構成および方法や、電位差Ｍ２から電位差Ｍ１を差し引いた差分値が予め規定された規定値未満のとき（または、規定値以下のとき）に規定条件を満たしたとする構成および方法を採用することもできる。

また、３つの測定対象部位Ｐｖを設定する例について上記したが、４つ以上の測定対象部位Ｐｖを設定して、各測定対象部位Ｐｖにおける電
位差Ｍ同士の比較結果が規定条件を満たすか否かに基づいて界面抵抗の大きさが基準を満たすか否かを判定する構成および方法を採用することもできる。

また、信号入力部位Ｐｓ１，Ｐｓ２を結ぶ線分Ｌａ上に各測定対象部位Ｐｖを設定した例について上記したが、例えば、信号入力部位Ｐｓ１を通る直線であって、線分Ｌａ以外の直線上に各測定対象部位Ｐｖを設定する構成および方法を採用することもできる。また、各測定対象部位Ｐｖが１つの直線上に設定されていない構成および方法を採用することもできる。

また、ソース側（正極側）の信号入力部位Ｐｓ１を、測定対象部位Ｐｖを設定する際の離間距離Ｄａの基点とする（いずれか一方の信号入力部位Ｐｓとする）例について上記したが、ドレイン側（負極側）の信号入力部位Ｐｓ２を基点とする（いずれか一方の信号入力部位Ｐｓとする）構成および方法を採用することもできる。

また、測定用の電気信号として直流定電流を用いる例について上記したが、電流測定部を備えて電流値を測定可能な構成および方法を採用するときには、直流定電流に代えて直流電流を用いることもできる。また、直流電流に代えて、交流電流（一例として、交流定電流）を用いる構成および方法を採用することもできる。

１判定装置
１１測定部
１２処理部
１００ａ正極
１００ｂ負極
１０１ａ，１０１ｂ金属箔
１０２ａ，１０２ｂ活物質層
Ｄａ１〜Ｄａ３，Ｄｃ１，Ｄｃ２離間距離
Ｄｂ１，Ｄｂ２間隔
ｋ規定値
Ｌａ線分
Ｐｓ１，Ｐｓ２信号入力部位
Ｐｖ１〜Ｐｖ３測定対象部位
Ｑ，Ｑ１，Ｑ２除算値

Claims

抵抗率が互いに異なる板状または膜状の２つの構成体が積層された積層体における当該各構成体間の界面の界面抵抗の大きさが予め決められた基準を満たすか否かを判定可能に構成され、
前記積層体を構成する前記各構成体のうちの抵抗率が高い構成体の表面における２つの信号入力部位に電気信号を供給した状態で、前記各信号入力部位を結ぶ線分に直交しかつ前記各信号入力部位を通る２本の直線で挟んで区画した前記表面上の区画領域内の部位であって当該各信号入力部位のいずれか一方との間の離間距離が互いに異なる少なくとも３つの測定対象部位における電位を測定する電位測定処理を実行する測定部と、
前記電位測定処理によって測定された前記各電位に基づいて前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たすか否かを判定する判定処理を実行する処理部とを備え、
前記処理部は、前記判定処理において、前記いずれか一方の信号入力部位との間の前記離間距離が最も長い前記測定対象部位を基準部位として当該基準部位における前記電位と当該基準部位を除く他の前記測定対象部位における前記電位との電位差をそれぞれ算出し、当該各電位差同士の比較結果が予め規定された規定条件を満たしたときに前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たすと判定する処理、および前記規定条件を満たさないときに前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たさないと判定する処理の少なくとも一方を実行する判定装置。
前記各測定対象部位は、隣接する測定対象部位同士の間隔が互いに等しくなるように設定されている請求項１記載の判定装置。
前記各測定対象部位は、前記各信号入力部位を結ぶ前記線分上に設定されている請求項１または２記載の判定装置。
前記基準部位は、前記線分の中心部に設定されている請求項３記載の判定装置。
前記処理部は、前記基準部位を除く他の２つの前記測定対象部位のうちの前記基準部位との間の離間距離が短い一方の測定対象部位における前記電位差を、当該２つの測定対象部位のうちの他方の測定対象部位における前記電位差で除算し、前記比較結果としての当該除算した除算値が予め決められた規定値よりも小さいときに前記規定条件を満たしたとする請求項１から４のいずれかに記載の判定装置。
抵抗率が互いに異なる板状または膜状の２つの構成体が積層された積層体における当該各構成体間の界面の界面抵抗の大きさが予め決められた基準を満たすか否かを判定する判定方法であって、
前記積層体を構成する前記各構成体のうちの抵抗率が高い構成体の表面における２つの信号入力部位に電気信号を供給した状態で、前記各信号入力部位を結ぶ線分に直交しかつ前記各信号入力部位を通る２本の直線で挟んで区画した前記表面上の区画領域内の部位であって当該各信号入力部位のいずれか一方との間の離間距離が互いに異なる少なくとも３つの測定対象部位における電位を測定する電位測定処理を実行し、
前記電位測定処理によって測定した前記各電位に基づいて前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たすか否かを判定する判定処理を実行し、
前記判定処理において、前記いずれか一方の信号入力部位との間の前記離間距離が最も長い前記測定対象部位を基準部位として当該基準部位における前記電位と当該基準部位を除く他の前記測定対象部位における前記電位との電位差をそれぞれ算出し、当該各電位差同士の比較結果が予め規定された規定条件を満たしたときに前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たすと判定する処理、および前記規定条件を満たさないときに前記界面抵抗の大きさが前記基準を満たさないと判定する処理の少なくとも一方を実行する判定方法。