JP6933129B2 - 蓄電デバイスの評価方法、評価治具および蓄電デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は蓄電デバイスの評価方法、評価治具および蓄電デバイスの製造方法に関する。

特開２０１０−２５０９５４号公報（特許文献１）は、蓄電デバイスに対して、所定の評価治具を内部短絡が発生する深さまで刺し込むことにより、蓄電デバイスの内部で強制的に内部短絡を発生させる評価方法を開示している。

特開２０１０−２５０９５４号公報

蓄電デバイス（例えば電池、キャパシタ等）において、導電性異物（例えば金属片等）により内部短絡が発生した際、蓄電デバイスが如何なる状態になるか評価する方法が求められている。

導電性異物による内部短絡の模擬試験として「ＪＩＳ Ｃ ８７１４ 携帯電子機器用リチウムイオン蓄電池の単電池及び組電池の安全性試験」の「５．５ 単電池の強制内部短絡試験」が知られている。

強制内部短絡試験では、充電状態の電池が解体され、筐体から電極体が取り出される。電極体にニッケル小片（導電性異物）が挿入される。電極体には、正極および負極が交互にそれぞれ１層以上積層されることにより積層部が形成されている。ニッケル小片は、積層部の最も外側に位置する正極と負極との間に配置される。ニッケル小片により、局所的内部短絡が引き起こされる。

局所的内部短絡は、１層の正極と１層の負極との間での短絡（以下「単層間短絡」とも記される）であることが望ましい。実際に導電性異物が蓄電デバイスに混入した場合には、単層間短絡になると考えられるためである。

強制内部短絡試験では単層間短絡が発生しやすい。しかし強制内部短絡試験では、蓄電デバイスの解体作業を行うために、所定のドライルームが必要とされる。さらに充電状態の蓄電デバイスの解体作業には高度な技能も必要とされる。

特許文献１は強制内部短絡試験の代替試験を提案している。特許文献１では所定の評価治具が使用される。評価治具は、絶縁性の棒の先端に導電性部材を設けたものである。評価治具は、蓄電デバイスの外部から、内部短絡が発生する深さまで蓄電デバイスに刺し込まれる。特許文献１の評価方法は、強制内部短絡試験よりも作業が簡易であり、強制内部短絡試験と同様に局所的内部短絡を発生させることができるとされている。

特許文献１では、評価治具の停止条件に、蓄電デバイスの電圧（正極と負極との間の電位差）が使用されている。すなわち蓄電デバイスにおいて、電圧の降下量が閾値を超えた場合に、評価治具の刺し込みが停止されている。しかし蓄電デバイスは種々の容量を有し得る。容量の大きい蓄電デバイスでは次のような不都合が生じ得る。

蓄電デバイスの容量が大きい程、蓄電デバイスの容量に対する、局所的内部短絡によって損失する容量の比が小さくなる。そのため蓄電デバイスの容量が大きい程、局所的内部短絡による電圧の降下量も小さくなる。大容量の蓄電デバイスでは、検出可能な程度に電圧が降下した時点で、導電性部材を経由して複数層の正極および複数層の負極が短絡している可能性がある。すなわち大容量の蓄電デバイスでは、短絡に関与する電極の層数（以下「短絡層数」とも記される）の制御が困難であると考えられる。

さらに筐体が正極または負極と電気的に接続されている場合もある。この場合、評価治具が筐体を貫通する際に、導電性部材および筐体を経由して、正極および負極が短絡し得る。その結果、電極間での局所的内部短絡を模擬できない可能性もある。

本開示の目的は、短絡層数の制御が可能な蓄電デバイスの評価方法を提供することである。

以下本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし本開示の作用メカニズムは推定を含んでいる。作用メカニズムの正否により特許請求の範囲が限定されるべきではない。

〔１〕本開示の蓄電デバイスの評価方法は以下の（ａ）〜（ｈ）を少なくとも含む。
（ａ）蓄電デバイスを準備する。蓄電デバイスは筐体および電極体を少なくとも含む。電極体は筐体の内部に収納されている。電極体は正極および負極を含む。電極体において正極および負極が交互にそれぞれ１層以上積層されることにより積層部が形成されている。
（ｂ）評価治具を準備する。評価治具は絶縁性の管状部材および導電性の針状部材を含む。針状部材は管状部材に挿し通されている。かつ針状部材は管状部材から独立して動かすことができるように構成されている。
（ｃ）正極および負極の間に第１電位差が生じるように、蓄電デバイスの充電レベルを調整する。
（ｄ）正極または負極を基準電極として選択する。
（ｅ）針状部材の先端以外の部分と、筐体とが管状部材によって隔てられるように、評価治具を蓄電デバイスに刺し込む動作を行う。
（ｆ）積層部において、基準電極と異なる電極に針状部材の先端が接触したときに、管状部材が停止するように刺し込む動作を制御する。
（ｇ）管状部材の停止後、針状部材を管状部材から独立して動かすことにより、針状部材を経由する短絡を発生させる。
（ｈ）短絡中の蓄電デバイスの状態により、蓄電デバイスを評価する。
基準電極と針状部材との間の第２電位差の変化により、基準電極と異なる電極と、針状部材の先端との接触が検出される。第２電位差の変化により、針状部材を経由する短絡の発生が検出される。

本開示の蓄電デバイスの評価方法では、正極または負極と、筐体とが電気的に接続されていてもよい。正極および負極と、筐体とが電気的に接続されていなくてもよい。ここでは一例として、正極と筐体とが電気的に接続されている形態が説明される。

本明細書において電位差（第１電位差および第２電位差）はその絶対値を示す。

図１は本開示の蓄電デバイスの評価方法を説明するための第１概念図である。
電極体は筐体９０に収納されている。電極体は正極１０および負極２０を含む。積層部５０は、正極１０および負極２０が交互にそれぞれ１層以上積層されることにより形成されている。図１のｙ軸方向は正極１０および負極２０の積層方向に相当する。正極１０および負極２０の各間には、それぞれセパレータ３０が配置されている。ただし本開示の蓄電デバイスの評価方法では、セパレータ３０を含まない蓄電デバイス（例えば全固体電池等）も評価することができると考えられる。図１では正極１０と筐体９０とが電気的に接続されている。

評価治具５が準備される。評価治具５は絶縁性の管状部材１および導電性の針状部材２を含む。針状部材２は管状部材１に挿し通されている。針状部材２は管状部材１から独立して動かすことができるように構成されている。

充電レベルの調整により、正極１０および負極２０の間に第１電位差（ΔＶ１）が生じる。本開示の蓄電デバイスの評価方法では、基準電極と針状部材２との間の第２電位差（ΔＶ２）が測定される。図１では正極１０が電圧測定装置５０２（電圧計）を経由して針状部材２と電気的に接続されている。すなわちこの例では正極１０が基準電極である。もちろん基準電極は負極２０であってもよい。

時点ｔ１において針状部材２は筐体９０と接触していない。時点ｔ１において、正極１０（基準電極）と針状部材２との間の第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖであると考えられる。

評価治具５が蓄電デバイスに刺し込まれることにより、時点ｔ２において針状部材２の先端が筐体９０に接触する。時点ｔ２において、第２電位差（ΔＶ２）は依然０Ｖであると考えられる。筐体９０が正極１０と電気的に接続されているためである。換言すれば、筐体９０が正極１０と等しい電位を有するためである。

評価治具５は、針状部材２の先端以外の部分と、筐体９０とが管状部材１によって隔てられるように、蓄電デバイスに刺し込まれる。評価治具５は筐体９０を貫通し、積層部５０に刺し込まれる。時点ｔ３において針状部材２の先端は負極２０と接触する。負極２０は基準電極（正極１０）と異なる電極である。

時点ｔ３において第２電位差（ΔＶ２）は、正極１０と負極２０との間の第１電位差（ΔＶ１）まで増加すると考えられる。すなわち第２電位差（ΔＶ２）の変化（この例では増加）により、針状部材２の先端と、基準電極と異なる電極との接触が検出されると考えられる。

図２は本開示の蓄電デバイスの評価方法を説明するための第２概念図である。
図２には図１の時点ｔ３における回路が概念的に示されている。絶縁性の管状部材１が存在するため、針状部材２および筐体９０を経由する電流経路には電流が流れないと考えられる。電圧測定装置５０２は正極１０と負極２０と繋ぐ電流経路に対して並列に接続されていると考えられる。したがって電圧測定装置５０２では、正極１０と負極２０との間の第１電位差（ΔＶ１）が検出されると考えられる。

時点ｔ３以降、管状部材１は停止される。図１に示されるように、時点ｔ３以降、針状部材２は管状部材１から独立して動かされる。針状部材２が積層部５０にさらに深く刺し込まれることにより、針状部材２が負極２０およびセパレータ３０を貫通する。時点ｔ４において針状部材２は正極１０と接触する。時点ｔ４において、基準電極と針状部材２との間の第２電位差（ΔＶ２）は減少すると考えられる。針状部材２の先端が接触している電極（正極１０）と、基準電極（正極１０）との電位差が０Ｖであるためと考えられる。

時点ｔ４では、針状部材２を経由して１層の負極２０と１層の正極１０との短絡（単層間短絡）が発生していると考えられる。すなわち第２電位差（ΔＶ２）の変化（この例では減少）により、針状部材２を経由する短絡の発生が検出されると考えられる。第２電位差（ΔＶ２）の変化量は、蓄電デバイスの容量に依存しないと考えられる。

単層間短絡の発生により、針状部材２には短絡電流が流れる。ジュール熱により針状部材２は発熱すると考えられる。発熱した針状部材２に接触する正極１０が溶け広がり、正極１０と針状部材２との接触が断たれることがある。本明細書ではこの現象が「溶断」とも記される。時点ｔ５では溶断により、正極１０と針状部材２との接触が断たれている。正極１０と針状部材２との接触が断たれることにより、第２電位差（ΔＶ２）が減少から増加に転じると考えられる。針状部材２と負極２０との接触は保たれているため、第２電位差（ΔＶ２）はその時点での基準電極（正極１０）と負極２０との電位差まで増加すると考えられる。

時点ｔ５において第２電位差（ΔＶ２）が、第１電位差（ΔＶ１）よりも若干低い理由は、溶断前の単層間短絡により、正極１０と負極２０との間の電位差が減少しているためと考えられる。

時点ｔ４から時点ｔ５までの間、針状部材２を停止させておくことにより、短絡を単層間短絡に留めることができると考えられる。また時点ｔ４から時点ｔ５までの蓄電デバイスの状態は、短絡中の蓄電デバイスの状態であると考えられる。「蓄電デバイスの状態」は、例えば蓄電デバイスの外観、蓄電デバイスの温度の高低、蓄電デバイスの電圧の高低等を示す。本開示の蓄電デバイスの評価方法において、短絡中の蓄電デバイスの状態は、局所的内部短絡が発生した際の蓄電デバイスの状態に相当すると考えられる。

その後、針状部材２がさらに深く刺し込まれることにより、２回目の単層間短絡を発生させることもできると考えられる。単層間短絡を繰り返し発生させることにより、短絡層数の計数が可能であると考えられる。短絡層数が計数されることにより、目的の短絡層数を実現できると考えられる。すなわち本開示の蓄電デバイスの評価方法によれば、短絡層数の制御が可能であると考えられる。

なお図１において、針状部材２の先端が負極２０と接触した後も、管状部材１および針状部材２が一体のまま動かされた場合、針状部材２を経由する短絡は発生し難いと考えられる。

ここで参考として管状部材１が無い場合が説明される。
図３は本開示の蓄電デバイスの評価方法を説明するための第３概念図である。
図３でも図１と同様に正極１０および筐体９０は電気的に接続されている。図３でも図１と同様に基準電極は正極１０である。時点ｔ１において針状部材２は筐体９０と接触していない。時点ｔ１において、正極１０（基準電極）と針状部材２との間の第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖであると考えられる。

針状部材２が蓄電デバイスに刺し込まれることにより、時点ｔ２において針状部材２が筐体９０に接触する。時点ｔ２においても、第２電位差（ΔＶ２）は依然０Ｖのままであると考えられる。筐体９０が正極１０と等しい電位を有するためと考えられる。

針状部材２は筐体９０を貫通し、積層部５０に刺し込まれる。時点ｔ３において針状部材２の先端は負極２０と接触する。負極２０は基準電極（正極１０）と異なる電極である。

しかし時点ｔ３においても、第２電位差（ΔＶ２）は依然０Ｖのままであるか、またはその変化は非常に小さいと考えられる。針状部材２および筐体９０を経由して正極１０と負極２０とが短絡しているためと考えられる。

図４は本開示の蓄電デバイスの評価方法を説明するための第４概念図である。
図４には図３の時点ｔ３における回路が概念的に示されている。図４では絶縁性の管状部材１（図２を参照のこと）が存在しないため、針状部材２および筐体９０を経由する電流経路が存在すると考えられる。電圧測定装置５０２は該電流経路に対して並列に接続されていると考えられる。そのため電圧測定装置５０２では、正極１０と負極２０との間の第１電位差（ΔＶ１）が検出されないと考えられる。

図１および図２に示されるように、絶縁性の管状部材１が針状部材２と筐体９０とを隔てている（すなわち管状部材１が針状部材２と筐体９０とを電気的に絶縁している）ことにより、第２電位差（ΔＶ２）の変化によって基準電極と異なる電極と、針状部材２の先端との接触を検出することができると考えられる。

図３に示されるように、針状部材２が積層部５０にさらに深く刺し込まれることにより、針状部材２が負極２０およびセパレータ３０を貫通する。時点ｔ４において針状部材２の先端が正極１０と接触する。第２電位差（ΔＶ２）は０Ｖのままであると考えられる。

以上のように、正極１０または負極２０と筐体９０とが電気的に接続されており、かつ絶縁性の管状部材１が無い場合には、短絡の検出が困難になる可能性がある。これに対して、本開示の蓄電デバイスの評価方法では、評価治具５が絶縁性の管状部材１を含むため、筐体９０と電極との電気的な接続状態にかかわらず、短絡の検出が可能であると考えられる。

なお正極１０および負極２０と、筐体９０とが電気的に接続されていない場合は、管状部材１が無くても短絡の検出が可能であると考えられる。針状部材２および筐体９０を経由する短絡が発生しないためと考えられる。

〔２〕針状部材を経由する短絡は、１層の正極と１層の負極との間での短絡であってもよい。前述のように本開示の蓄電デバイスの評価方法によれば、単層間短絡を発生させることができると考えられる。

〔３〕針状部材によって、１層の正極と１層の負極との間での短絡を複数回発生させてもよい。前述のように本開示の蓄電デバイスの評価方法では、単層間短絡を繰り返し発生させることもできると考えられる。

〔４〕本開示の評価治具は、上記〔１〕〜〔３〕のいずれか１つに記載の蓄電デバイスの評価方法において使用される評価治具である。前述のように評価治具は絶縁性の管状部材および導電性の針状部材を含む。針状部材は管状部材に挿し通されている。かつ針状部材は管状部材から独立して動かすことができるように構成されている。評価治具の軸方向と直交する断面において、管状部材の外径に対する、針状部材の直径の比率は６０％以下である。

管状部材１の外径に対する、針状部材２の直径の比率が６０％を超えると、上記〔１〕に記載のように、針状部材２の先端以外の部分と、筐体９０とが管状部材１によって隔てられるように、評価治具５を蓄電デバイスに刺し込む動作を行うこと困難な場合もある。評価治具５が筐体９０を貫通する際に、管状部材１に欠け等が生じ得るためと考えられる。

なお上記〔１〕の蓄電デバイスの評価方法においては、針状部材２の先端以外の部分と、筐体９０とが管状部材１によって隔てられるように、評価治具５を蓄電デバイスに刺し込む動作が行われ得る限り、管状部材１の外径に対する、針状部材２の直径の比率は６０％以下に限定されるべきではない。

〔５〕本開示の蓄電デバイスの製造方法は以下の（ｉ）および（ｊ）を少なくとも含む。
（ｉ）複数個の蓄電デバイスを製造する。
（ｊ）上記〔１〕〜〔３〕のいずれか１つに記載の蓄電デバイスの評価方法によって、複数個の蓄電デバイスのうち１個以上の蓄電デバイスを評価する。

本開示の蓄電デバイスの評価方法は例えば製造時の抜き取り検査等に利用されてもよい。本開示の蓄電デバイスの評価方法は例えば開発時の仕様検討等に利用されてもよい。本開示の蓄電デバイスの製造方法によれば、内部短絡時に所定の性能を有し得る蓄電デバイスが製造されることが期待される。

図１は本開示の蓄電デバイスの評価方法を説明するための第１概念図である。 図２は本開示の蓄電デバイスの評価方法を説明するための第２概念図である。 図３は本開示の蓄電デバイスの評価方法を説明するための第３概念図である。 図４は本開示の蓄電デバイスの評価方法を説明するための第４概念図である。 図５は本実施形態の蓄電デバイスの評価方法の概略を示すフローチャートである。 図６は角形電池の構成の一例を示す概略図である。 図７は巻回型の電極体を示す概略図である。 図８は積層型の電極体を示す概略図である。 図９は円筒形電池の構成の一例を示す概略図である。 図１０はラミネート型電池の構成の一例を示す第１概略図である。 図１１はラミネート型電池の構成の一例を示す第２概略図である。 図１２は本実施形態の評価治具の一例を示す断面概念図である。 図１３は第２電位差の測定方法の一例を示す概略図である。 図１４は本実施形態の試験システムの一例を示すブロック図である。 図１５は第２評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図１６は第３評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図１７は第４評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図１８は第５評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図１９は第６評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図２０は第７評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図２１は第８評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図２２は第９評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図２３は第１０評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図２４は第１１評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図２５は第１２評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。 図２６は本実施形態の蓄電デバイスの製造方法の概略を示すフローチャートである。

以下本開示の実施形態（本明細書では「本実施形態」とも記される）が説明される。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。説明中、適宜図面が参照される。本明細書の図面では、説明の便宜上、寸法関係が適宜変更されている。本明細書の図面に表される寸法関係は実際の寸法関係を示すものではない。

＜蓄電デバイスの評価方法＞
図５は本実施形態の蓄電デバイスの評価方法の概略を示すフローチャートである。
本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は「（ａ）蓄電デバイスの準備」、「（ｂ）評価治具の準備」、「（ｃ）充電レベルの調整」、「（ｄ）基準電極の選択」、「（ｅ）評価治具の刺し込み」、「（ｆ）管状部材の停止」、「（ｇ）針状部材による短絡」および「（ｈ）評価」を少なくとも含む。

《（ａ）蓄電デバイスの準備》
本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は、蓄電デバイスを準備することを含む。本実施形態では、１個の蓄電デバイスが準備されてもよい。複数個の蓄電デバイスが準備されてもよい。

蓄電デバイスは特に限定されるべきではない。蓄電デバイスは二次電池（蓄電池）であってもよい。蓄電デバイスは一次電池であってもよい。蓄電デバイスはキャパシタであってもよい。蓄電デバイスは、例えば鉛電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、リチウム一次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等であってもよい。

筐体（外装）の形式（ｓｈａｐｅ）および型式（ｔｙｐｅ）も特に限定されるべきではない。蓄電デバイスは、例えば角形電池、円筒形電池、ラミネート型電池等であってもよい。「角形」は直方体形状を示す。「ラミネート型」はパウチ型と称される場合もある。ここでは角形電池、円筒形電池およびラミネート型電池の概略が説明される。

（角形電池）
図６は角形電池の構成の一例を示す概略図である。
第１蓄電デバイス１０１は角形電池である。第１蓄電デバイス１０１は第１筐体９１および第１電極体１５１を少なくとも含む。第１筐体９１は直方体状の外形を有する。第１筐体９１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄（Ｆｅ）、樹脂等により形成されている。第１筐体９１は正極端子８１および負極端子８２を備える。第１筐体９１は、例えば注液孔、ガス排出弁、電流遮断機構（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ，ＣＩＤ）等を備えていても良い。

第１電極体１５１は第１筐体９１の内部に収納されている。電極体は「電極群（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｇｒｏｕｐ）」、「電極集合体または電極組立体（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）」等と称される場合もある。第１筐体９１の内部には電解質も収納されている。第１電極体１５１は巻回型であってもよい。第１電極体１５１は積層（スタック）型であってもよい。

図７は巻回型の電極体を示す概略図である。
第１電極体１５１は巻回電極体１５８であってもよい。巻回電極体１５８は、正極１０、負極２０およびセパレータ３０を含む。巻回電極体１５８は、正極１０、セパレータ３０、負極２０およびセパレータ３０がこの順序で積層され、さらにこれらが渦巻状に巻回されることにより形成されている。巻回電極体１５８において、正極１０および負極２０が交互にそれぞれ１層以上積層されることにより積層部５０が形成されている（例えば図１を参照のこと）。

巻回電極体１５８は扁平状に巻回されていてもよい。巻回電極体１５８は円筒状に巻回された後、扁平状に成形されていてもよい。巻回電極体１５８は例えば樹脂製の包装材等により包装されていてもよい。

図８は積層型の電極体を示す概略図である。
第１電極体１５１は積層電極体１５９であってもよい。積層電極体１５９は、正極１０および負極２０が交互に積層されることにより形成されている。すなわち積層電極体１５９においても、正極１０および負極２０が交互にそれぞれ１層以上積層されることにより積層部５０が形成されている（例えば図１を参照のこと）。正極１０および負極２０の各間には、それぞれセパレータ３０が配置されている。

正極１０は正極端子８１と電気的に接続されている（例えば図６および７を参照のこと）。正極１０はシート状である。正極１０は例えば正極集電体１１および正極活物質部１２を含んでもよい（例えば図７を参照のこと）。正極活物質部１２は、例えば正極活物質を含む正極合材が正極集電体１１の表面に塗着されることにより形成されている。正極活物質部１２は正極集電体１１の表裏両面に形成されていてもよい。正極合材は、正極活物質の他、導電材およびバインダ等をさらに含んでもよい。

リチウムイオン電池の場合、正極集電体１１は例えばアルミニウム箔等であってもよい。正極活物質は例えばリチウム含有遷移金属酸化物等であってもよい。導電材は例えばカーボンブラック等であってもよい。バインダは例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等であってもよい。

負極２０は負極端子８２と電気的に接続されている（例えば図６および７を参照のこと）。負極２０はシート状である。負極２０は例えば負極集電体２１および負極活物質部２２を含んでもよい（図７を参照のこと）。負極活物質部２２は負極集電体２１の表面に形成されていてもよい。負極活物質部２２は例えば負極活物質を含む負極合材が負極集電体２１の表面に塗着されることにより形成されている。負極活物質部２２は負極集電体２１の表裏両面に形成されていてもよい。負極合材は、負極活物質の他、バインダ等をさらに含んでもよい。

リチウムイオン電池の場合、負極集電体２１は例えば銅（Ｃｕ）箔等であってもよい。負極活物質は例えば黒鉛、珪素、酸化珪素、金属リチウム等であってもよい。バインダは例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等であってもよい。

セパレータ３０は例えば樹脂製の多孔質フィルム等であってもよい（例えば図７を参照のこと）。セパレータ３０は多層構造を有してもよい。セパレータ３０は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）製の多孔質フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）製の多孔質フィルム、およびポリプロピレン製の多孔質フィルムがこの順序で積層されることにより形成されていてもよい。

電解質は液体電解質であってもよい。液体電解質は電解液であってもよい。液体電解質はイオン液体であってもよい。電解質はゲル電解質（ポリマー電解質）であってもよい。電解質は固体電解質であってもよい。すなわち第１蓄電デバイス１０１は全固体電池であってもよい。全固体電池はセパレータ３０を含まないこともあり得る。

全固体電池は、強制内部短絡試験の実施が困難であると考えられる。ニッケル小片を挿入するために、第１電極体１５１が一度解体されると、電極等の配置を元の状態に戻すことが困難であるためである。本実施形態の蓄電デバイスの評価方法では、蓄電デバイスの解体が不要であるため、全固体電池の評価も可能であると考えられる。

（円筒形電池）
図９は円筒形電池の構成の一例を示す概略図である。
第２蓄電デバイス１０２は円筒形電池である。第２蓄電デバイス１０２は第２筐体９２および第２電極体１５２を含む。第２筐体９２は円筒状の外形を有する。第２筐体９２は、例えばステンレス、鉄、樹脂等により形成されている。第２筐体９２は、キャップ７１および缶７２を含む。キャップ７１は正極１０または負極２０と電気的に接続されていてもよい。すなわちキャップ７１が正極１０または負極２０の端子として機能してもよい。缶７２は正極１０または負極２０と電気的に接続されていてもよい。すなわち缶７２が正極１０または負極２０の端子として機能してもよい。

第２電極体１５２は第２筐体９２の内部に収納されている。第２筐体９２の内部には電解質も収納されている。第２電極体１５２は巻回型である。第２電極体１５２は、正極１０、負極２０およびセパレータ３０を含む。第２電極体１５２は、正極１０、セパレータ３０、負極２０およびセパレータ３０がこの順序で積層され、さらにこれらが渦巻状に巻回されることにより形成されている。第２電極体１５２においても、正極１０および負極２０が交互にそれぞれ１層以上積層されている積層部５０が形成されている（例えば図１を参照のこと）。

（ラミネート型電池）
図１０はラミネート型電池の構成の一例を示す第１概略図である。図１１はラミネート型電池の構成の一例を示す第２概略図である。

第３蓄電デバイス１０３はラミネート型電池である。第３蓄電デバイス１０３は第３筐体９３および第３電極体１５３を少なくとも含む（図１０および１１を参照のこと）。第３筐体９３は扁平状の外形を有する。第３筐体９３はアルミラミネート包装材からなる。アルミラミネート包装材は、樹脂フィルム、アルミニウム箔および樹脂フィルムがこの順序で積層されることにより形成されている。正極端子８１（正極タブ）および負極端子８２（負極タブ）は第３筐体９３の内外を連通している。

第３電極体１５３は第３筐体９３の内部に収納されている。第３筐体９３の内部には電解質も収納されている。第３電極体１５３は積層型である。第３電極体１５３は、正極１０および負極２０が交互に積層されることにより形成されている。すなわち第３電極体１５３においても、正極１０および負極２０が交互にそれぞれ１層以上積層されることにより積層部５０が形成されている（例えば図１を参照のこと）。正極１０および負極２０の各間には、それぞれセパレータ３０が配置されている。第３電極体１５３は巻回型であってもよい。

以上のように第１蓄電デバイス１０１（角形電池）、第２蓄電デバイス１０２（円筒形電池）および第３蓄電デバイス１０３（ラミネート型電池）は、いずれも筐体および電極体を少なくとも含む。図１に示されるように、電極体は筐体９０の内部に収納されている。電極体は正極１０および負極２０を含む。電極体において正極１０および負極２０が交互にそれぞれ１層以上積層されることにより積層部５０が形成されている。これらの構成を備える限り、角形電池、円筒形電池およびラミネート型電池とは異なる形式および型式の蓄電デバイスが準備されてもよい。

以下、便宜上、主に角形電池（第１蓄電デバイス１０１）への適用例が説明される。もちろん本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は、円筒形電池およびラミネート型電池等にも適用され得る。

《（ｂ）評価治具の準備》
本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は、評価治具５を準備することを含む。

図１２は本実施形態の評価治具の一例を示す断面概念図である。
評価治具５は絶縁性の管状部材１および導電性の針状部材２を含む。針状部材２は管状部材１に挿し通されている。針状部材２は管状部材１から独立して動かすことができるように構成されている。

図１２には評価治具５の軸方向と平行な断面（ｙｚ平面）が示されている。評価治具５の軸方向と直交する断面（ｘｚ平面）において、管状部材１の外径（φ１）に対する、針状部材２の直径（φ２）の比率（φ２／φ１）は６０％以下である。これにより評価治具５が第１筐体９１を貫通する際に、管状部材１に欠け等が生じ難くなると考えられる。ただし針状部材２の先端以外の部分と、第１筐体９１とが管状部材１によって隔てられるように、評価治具５を第１蓄電デバイス１０１に刺し込む動作を行うことができる限り、比率（φ２／φ１）は６０％を超えてもよい。

（管状部材）
管状部材１は少なくとも第１筐体９１の壁厚（肉厚）を超える長さを有する。「長さ」は軸方向の全長を示す。管状部材１は例えば１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の長さを有してもよい。管状部材１は例えば１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の長さを有してもよい。管状部材１は例えば１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の長さを有してもよい。

管状部材１は絶縁性である。「絶縁性である」とは、０℃以上２５℃以下の温度範囲において抵抗率が１０³Ω・ｍ以上である材料により形成されていることを示す。材料の抵抗率は、例えば「化学便覧（日本化学会編、丸善出版発行）」等に記載されている文献値であってもよい。

管状部材１の材料は、例えば第１筐体９１の材質、硬さ等に応じて適宜選択される。例えば第１筐体９１が金属製である場合は、ある程度の硬さを有する材料が選択されることが望ましい。管状部材１は例えばセラミック材料等により形成されていてもよい。セラミック材料は、例えばアルミナ、ベーマイト、ムライト、ジルコニア、マグネシア等であってもよい。１種のセラミック材料が単独で使用されてもよい。２種以上のセラミック材料が組み合わされて使用されてもよい。

管状部材１は貫通孔を有する。貫通孔は管状部材１の軸方向に管状部材１を貫通する。針状部材２は貫通孔に挿し通される。管状部材１は例えば円筒状であってもよい。

評価治具５の軸方向と直交する断面において、管状部材１の形状および貫通孔の形状は特に限定されるべきではない。該断面における管状部材１の形状および貫通孔の形状は、例えば円形、正方形、六角形等であり得る。

管状部材１の外径（φ１）は例えば０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。管状部材１の外径（φ１）は例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。管状部材１の外径（φ１）は例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。評価治具５の軸方向と直交する断面において、管状部材１の形状が円形ではない場合、管状部材１の外径（φ１）は最大径を示す。

管状部材１の壁厚（肉厚）は例えば０．２ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下であってもよい。管状部材１の壁厚（肉厚）は例えば０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であってもよい。

管状部材１は尖った先端を有してもよい。管状部材１が尖った先端を有することにより、評価治具５が筐体９０を貫通しやすくなると考えられる。先端角（θ１）は例えば１０度以上９０度以下であってもよい。先端角（θ１）は例えば２０度以上９０度以下であってもよい。先端角（θ１）は例えば２０度以上４５度以下であってもよい。先端角（θ１）は例えば４５度以上９０度以下であってもよい。

管状部材１は全体がテーパ状であってもよい。管状部材１は、その最先端から一定の範囲がテーパ状であってもよい。例えば最先端から０．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下離れた位置までの範囲がテーパ状であってもよい。例えば最先端から０．５ｍｍ以上６０ｍｍ以下離れた位置までの範囲がテーパ状であってもよい。管状部材１がテーパ状である場合、前述の管状部材１の外径（φ１）は、外径（φ１）が最大となる位置で測定される。

（針状部材）
針状部材２は管状部材１に挿し通されている。針状部材２は管状部材１から独立して動かすことができるように構成されている。管状部材１と針状部材２との間にクリアランスが設けられていてもよい。クリアランスは例えば０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。針状部材２が管状部材１から独立して動かされ得る限り、クリアランスは実質的に０（ゼロ）であってもよい。

針状部材２は、正極１０、負極２０およびセパレータ３０の合計厚さを超える長さを少なくとも有する。針状部材２の長さは、狙いの短絡層数等に応じて適宜選択され得る。針状部材２は管状部材１よりも長くてもよい。針状部材２は管状部材１よりも短くてもよい。針状部材２が管状部材１よりも長いことにより、針状部材２の動きが制御しやすい場合もあると考えられる。針状部材２は例えば１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の長さを有してもよい。針状部材２は例えば１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の長さを有してもよい。針状部材２は例えば１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の長さを有してもよい。

針状部材２は導電性である。「導電性である」とは、０℃以上２５℃以下の温度範囲において抵抗率が１０^-3Ω・ｍ以下である材料により形成されていることを示す。材料の抵抗率は、例えば「化学便覧（日本化学会編、丸善出版発行）」等に記載されている文献値であってもよい。

針状部材２は例えば金属製であってもよい。針状部材２は例えば鉄製であってもよい。評価治具５の軸方向に直交する断面において、針状部材２の形状は特に限定されるべきではない。該断面における針状部材２の形状は、例えば円形、正方形、六角形等であり得る。

針状部材２の直径（φ２）は例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。針状部材２の直径（φ２）は例えば０．５ｍｍ以上１．８ｍｍ以下であってもよい。針状部材２の直径（φ２）は例えば０．６ｍｍ以上１．８ｍｍ以下であってもよい。評価治具５の軸方向と直交する断面において、針状部材２の形状が円形ではない場合、針状部材２の直径（φ１）は最大径を示す。

評価治具５の軸方向と直交する断面において、管状部材１の外径（φ１）に対する、針状部材２の直径（φ２）の比率（φ２／φ１）は６０％以下である。比率（φ２／φ１）の下限は特に限定されるべきではない。比率（φ２／φ１）は例えば１７％以上であってもよい。なお比率（φ２／φ１）の計算結果に小数点以下がある場合、小数点以下が四捨五入される。

針状部材２の先端はテーパ状であってもよい。針状部材２の先端はテーパ状でなくてもよい。評価治具５の軸方向と平行な断面において、針状部材２がテーパ状である場合、針状部材２の外径（φ１）は最大径を示す。

《（ｃ）充電レベルの調整》
本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は、正極１０および負極２０の間に第１電位差（ΔＶ１）が生じるように、第１蓄電デバイス１０１の充電レベルを調整することを含む。

「充電レベル」は第１蓄電デバイス１０１が完全充電された状態から、放電した電気量の割合を除いた割合を示す。一次電池の場合は、便宜上、未使用状態が１００％の充電レベルであるとみなされる。充電レベルは「充電率」、「充電状態（Ｓｔａｔｅ оｆ ｃｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）」等とも称される。

充電レベルは一般的な充放電装置により調整され得る。充電のみにより充電レベルが調整されてもよい。放電のみにより充電レベルが調整されてもよい。充電および放電の組み合わせにより充電レベルが調整されてもよい。

充電レベルは例えば１００％に調整されてもよい。充電レベルにより、短絡条件が調整されてもよい。例えば充電レベルが高い程、過酷な条件になると考えられる。充電レベルは例えば１００％を超えるレベルに調整されてもよい。充電レベルは例えば０％を超えて１００％未満の充電レベルに調整されてもよい。充電レベルは例えば８０％以上１２０％以下に調整されてもよい。

充電レベルは所定の温度環境で調整され得る。充電レベルは例えば１０℃以上４０℃以下の温度環境で調整されてもよい。充電レベルは例えば４０℃以上６０℃以下の温度環境で調整されてもよい。充電レベルの調整から、評価治具５の刺し込みまでの間に、所定の放置時間があってもよい。放置時間は例えば３０分以上５時間以下であってもよい。放置時間は例えば１時間以上３時間以下であってもよい。

《（ｄ）基準電極の選択》
本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は、正極１０または負極２０を基準電極として選択することを含む。正極１０が基準電極として選択されてもよい。負極２０が基準電極として選択されてもよい。メカニズムの詳細は明らかではないが、正極１０が基準電極であることにより、第２電位差（ΔＶ２）の変化（増加および減少の少なくとも一方）が大きくなることが期待される。第２電位差（ΔＶ２）の変化が大きいことにより、短絡等の検出が容易になることが期待される。

《（ｅ）評価治具の刺し込み》
本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は、針状部材２の先端以外の部分と、第１筐体９１とが管状部材１によって隔てられるように、評価治具５を第１蓄電デバイス１０１に刺し込む動作を行うことを含む。

本実施形態において針状部材２の先端は、針状部材２の軸方向において、例えば針状部材２の最先端および該最先端から５ｍｍ離れた位置までの範囲を示す。針状部材２の先端は、針状部材２の軸方向において、例えば針状部材２の最先端および該最先端から１ｍｍ離れた位置までの範囲であってもよい。針状部材２の先端は、針状部材２の軸方向において、例えば針状部材２の最先端および該最先端から０．５ｍｍ離れた位置までの範囲であってもよい。針状部材２の先端は、針状部材２の軸方向において、例えば針状部材２の最先端および該最先端から０．１ｍｍ離れた位置までの範囲であってもよい。

針状部材２の先端以外の部分と、第１筐体９１とが管状部材１によって隔てられることにより、針状部材２および第１筐体９１を経由する短絡の発生が抑制されると考えられる。これにより、第１筐体９１と電極との電気的な接続状態にかかわらず、単層間短絡の発生およびその検出が可能になると考えられる。

本実施形態では、第１蓄電デバイス１０１が所定の温度範囲に保温された後、評価治具５が刺し込まれてもよい。第１蓄電デバイス１０１は、例えば１０℃以上５０℃以下の温度範囲で保温されてもよい。ここで例えば「４０℃で保温される」とは、設定温度が４０℃である恒温チャンバ内で第１蓄電デバイス１０１等が３０分以上１時間以下放置されることを示す。

（第２電位差の測定）
第２電位差（ΔＶ２）は、基準電極と針状部材２との間の電位差である。本実施形態では、第２電位差（ΔＶ２）の変化（増加または減少）により、基準電極と異なる電極と、針状部材２の先端との接触が検出される。さらに第２電位差（ΔＶ２）の変化により、短絡（典型的には単層間短絡）の発生が検出される。

図１３は第２電位差の測定方法の一例を示す概略図である。
第２電位差（ΔＶ２）は電圧測定装置５０２により測定され得る。電圧測定装置５０２は一般的な電圧計であってもよい。電圧測定装置５０２は例えば電圧推移を記録する機能を有してもよい。電圧測定装置５０２は例えばデータロガー等であってもよい。電圧測定装置５０２は、例えば温度測定機能、電流測定機能、電圧推移の表示機能等をさらに有してもよい。

電圧測定装置５０２の測定端子に、基準電極として選択された電極端子および針状部材２がそれぞれ接続される。例えば正極１０が基準電極として選択された場合、正極端子８１が電圧測定装置５０２に接続される。接続には所定のリード線等が使用され得る。図１３には正極１０が基準電極として選択された場合が示されている。負極２０が基準電極として選択された場合、負極端子８２が電圧測定装置５０２に接続される。

なお第２電位差（ΔＶ２）の変化が検出され得る限り、針状部材２の先端は管状部材１から突出していてもよい。第２電位差（ΔＶ２）の変化が検出され得る限り、針状部材２と管状部材１とが面一の状態であってもよい。第２電位差（ΔＶ２）の変化が検出され得る限り、針状部材２の先端が管状部材１の中に埋没していてもよい。

（刺し込む動作の制御）
評価治具５を刺し込む動作は、駆動装置５０１により行われる。駆動装置５０１は、例えば釘刺し試験装置、圧壊試験装置等であってもよい。駆動装置５０１は、例えばサーボモータ等を備える。駆動装置５０１は評価治具５の装着部５１０を備える。駆動装置５０１は、例えば装着部５１０を所定の一方向（例えば鉛直方向）に移動させる。

装着部５１０は、針状部材２を管状部材１から独立して動かすことができるように構成されていてもよい。例えば装着部５１０は第１装着部５１１および第２装着部５１２を含んでもよい。管状部材１は第１装着部５１１に装着される。針状部材２は第２装着部５１２に装着される。例えば第１装着部５１１が管状部材１を解放することにより、管状部材１が停止し得る。管状部材１の解放後、針状部材２が第２装着部５１２に装着されたままであることにより、針状部材２が管状部材１から独立して動かされ得る。

（刺し込む方向）
評価治具５は、正極１０および負極２０の積層方向（図１のｙ軸方向）に沿って第１蓄電デバイス１０１に刺し込まれる。評価治具５を刺し込む方向は、正極１０および負極２０の積層方向と実質的に同方向であることが望ましい。評価治具５が積層部５０に刺し込まれる際、正極１０および負極２０の積層方向と、評価治具５の軸方向とのなす角は、例えば０度以上３０度以下であってもよい。

第１電極体１５１が巻回電極体１５８である場合は、第１蓄電デバイス１０１の外面のうち最大面積を有する面と直交する方向（図６および７のｙ軸方向）が、刺し込む方向として選択されることが望ましい。図６のｚ軸方向が刺し込む方向として選択されてもよい。第１電極体１５１が積層電極体１５９である場合は、図６および８のｙ軸方向が積層方向とみなされる。

（刺し込む位置）
評価治具５を刺し込む位置は、例えば第１電極体１５１の中心付近とされる（図６を参照のこと）。中心は、正極１０および負極２０の積層方向と直交する平面（例えば図６ではｘｚ平面）における幾何中心を示す。例えば幾何中心が中心点であり、所定の半径を有する円領域７０内に評価治具５が刺し込まれてもよい。円領域７０の半径は、第１電極体１５１の大きさ等に応じて適宜変更されてもよい。

（刺し込む速度）
刺し込む速度は、例えば第２電位差（ΔＶ２）の変化（増加または減少）が検出されてから、管状部材１または針状部材２が停止するまでに、管状部材１または針状部材２が移動する距離が、正極１０の厚さ未満または負極２０の厚さ未満となるように設定されてもよい。これにより、例えば短絡層数の制御精度が向上することが期待される。

刺し込む速度は例えば１０ｍｍ／秒以下であってもよい。刺し込む速度は例えば１ｍｍ／秒以下であってもよい。刺し込む速度は例えば０．１ｍｍ／秒以下であってもよい。刺し込む速度は例えば０．０１ｍｍ／秒以下であってもよい。刺し込む速度は例えば０．００１ｍｍ／秒以上であってもよい。刺し込む速度は例えば０．００１ｍｍ／秒以上０．１ｍｍ／秒以下であってもよい。

《（ｆ）管状部材の停止》
本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は、積層部５０において、針状部材２の先端が基準電極と異なる電極と接触したときに、管状部材１が停止するように刺し込む動作を制御することを含む。ここでは評価治具５全体が一旦停止されてもよい。管状部材１のみが停止されてもよい。針状部材２の先端が基準電極と異なる電極と最初に接触したときに、管状部材１が停止するように刺し込む動作が制御されてもよい。２回目以降の接触のときに、管状部材１が停止するように刺し込む動作が制御されてもよい。

基準電極と異なる電極と、針状部材２の先端との接触は、第２電位差（ΔＶ２）の変化により検出される。例えば基準電極が正極１０である場合、基準電極と異なる電極は負極２０である。この場合、第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極と負極２０との接触が検出される（図１を参照のこと）。接触が検出されたとき、管状部材１が停止するように刺し込む動作が制御される。例えば管状部材１が駆動装置５０１の第１装着部５１１から解放される（図１３を参照のこと）。

第２電位差（ΔＶ２）の測定間隔は例えば１００ポイント／秒以上とされてもよい。例えば作業者が電圧測定装置５０２の表示部（モニター）において第２電位差（ΔＶ２）の推移を確認してもよい。作業者が第２電位差（ΔＶ２）の変化（増加または減少）を検出し、管状部材１が停止するように駆動装置（釘刺し試験装置等）を操作してもよい。

図１４は本実施形態の試験システムの一例を示すブロック図である。
試験システム５００は、本実施形態の蓄電デバイスの評価方法を実施するための評価システムである。

試験システム５００は、駆動装置５０１、電圧測定装置５０２および制御装置５０３を少なくとも備える。駆動装置５０１は、正極１０および負極２０の積層方向に沿って、積層部５０に評価治具５を刺し込む動作を行うように構成されている。

例えば電圧測定装置５０２が、第２電位差（ΔＶ２）の閾値を超える変化（増加または減少）を検出してもよい。電圧測定装置５０２が変化の検出と同時に検出信号を制御装置５０３に送信してもよい。制御装置５０３が検出信号に応答して、管状部材１が停止するように、駆動装置５０１に停止信号を送信してもよい。第２電位差（ΔＶ２）の変化の検出と、管状部材１の停止とは実質的に同時であってもよい。第２電位差（ΔＶ２）の変化の検出と、管状部材１の停止との間に、多少の遅れ時間があってもよい。遅れ時間は例えば１０秒以上５０秒以下であってもよい。遅れ時間は例えば１０秒未満であってもよい。

閾値（停止のトリガー）は例えば１０ｍＶであってもよい。すなわち第２電位差（ΔＶ２）が１０ｍＶ以上変化（増加または減少）したことが検出された時点で、管状部材１が停止するように、刺し込む動作が制御されてもよい。閾値は例えば５０ｍＶであってもよい。閾値は例えば１００ｍＶであってもよい。閾値は例えば５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下であってもよい。

《（ｇ）針状部材による短絡》
本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は、管状部材１の停止後、針状部材２を管状部材１から独立して動かすことにより、針状部材２を経由する短絡を発生させることを含む。

管状部材１の停止後、針状部材２の刺し込みは継続される。針状部材２を経由する短絡の発生は第２電位差（ΔＶ２）の変化（例えば減少）により検出される。

本実施形態では、少なくとも下記表１に示される各評価形態において、単層間短絡の発生およびその検出が可能であると考えられる。すなわち各評価形態において短絡層数の制御が可能であると考えられる。

上記表１中の「筐体の電位」の欄における「正極」は、筐体９０が正極１０と電気的に接続されていることを示す。「筐体の電位」の欄における「負極」は、筐体９０が負極２０と電気的に接続されていることを示す。「筐体の電位」の欄における「独立」は、筐体９０が正極１０および負極２０と電気的に接続されていないことを示す。すなわち筐体９０が正極１０および負極２０から独立した電位を有することを示す。「最外層電極」は積層部５０において、最も外側に位置する電極を示す。ここでは各例における短絡の検出パターンが説明される。

（第１評価形態）
第１評価形態における第２電位差（ΔＶ２）の推移は図１に示される。
前述のように第１評価形態では、時点ｔ３における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（正極１０）と異なる電極（負極２０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ３において管状部材１が停止される。時点ｔ３以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ４における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

本実施形態では、単層間短絡を複数回発生させてもよい。すなわち針状部材２によって、１層の正極１０と１層の負極２０との間での短絡を複数回発生させてもよい。時点ｔ５では、溶断により第２電位差（ΔＶ２）が増加する。その後、針状部材２がさらに深く刺し込まれることにより、時点ｔ６において第２電位差（ΔＶ２）が減少する。時点ｔ６における第２電位差（ΔＶ２）の減少は、２回目の単層間短絡によるものと考えられる。同様にして３回目の単層間短絡、４回目の単層間短絡をさらに発生させることもできると考えられる。

（第２評価形態）
図１５は第２評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第２評価形態では、時点ｔ２において第２電位差（ΔＶ２）が一旦増加する。時点ｔ２では筐体９０および針状部材２を経由して、基準電極（負極２０）と正極１０との電位差が検出されていると考えられる。時点ｔ３において、評価治具５が筐体９０を貫通することにより、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖまで減少すると考えられる。

時点ｔ４において、針状部材２の先端が負極２０（最外層電極）に接触する。時点ｔ４において第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖのままであると考えられる。

時点ｔ５において、針状部材２の先端が正極１０に接触する。これにより第２電位差（ΔＶ２）が増加すると考えられる。すなわち時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（負極２０）と異なる電極（正極１０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ５において管状部材１が停止される。時点ｔ５以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ６における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

（第３評価形態）
図１６は第３評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第３評価形態では時点ｔ１から時点ｔ４までの間、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖであると考えられる。時点ｔ４における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（正極１０）と異なる電極（負極２０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ４において管状部材１が停止される。時点ｔ４以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

（第４評価形態）
図１７は第４評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第４評価形態では、時点ｔ２において第２電位差（ΔＶ２）が一旦増加する。時点ｔ２では筐体９０および針状部材２を経由して、基準電極（負極２０）と正極１０との電位差が検出されていると考えられる。時点ｔ３において、評価治具５が筐体９０を貫通することにより、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖまで減少すると考えられる。

その後、時点ｔ４における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（負極２０）と異なる電極（正極１０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ４において管状部材１が停止される。時点ｔ４以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

（第５評価形態）
図１８は第５評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第５評価形態では、時点ｔ２において、針状部材２の先端が筐体９０に接触することにより、第２電位差（ΔＶ２）が増加する。時点ｔ３において、評価治具５が筐体９０を貫通することにより、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖまで減少すると考えられる。

その後、時点ｔ４における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（正極１０）と異なる電極（負極２０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ４において管状部材１が停止される。時点ｔ４以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

（第６評価形態）
図１９は第６評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第６評価形態では、時点ｔ１から時点ｔ４までの間、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖであると考えられる。時点ｔ４における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（負極２０）と異なる電極（正極１０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ４において管状部材１が停止される。時点ｔ４以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡が検出され得る。

（第７評価形態）
図２０は第７評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第７評価形態では、時点ｔ２において針状部材２の先端が筐体９０に接触することにより、第２電位差（ΔＶ２）が一旦増加する。時点ｔ３において評価治具５が筐体９０を貫通することにより、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖまで減少すると考えられる。

時点ｔ４において針状部材２の先端が正極１０（最外層電極）に接触する。時点ｔ４において第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖのままであると考えられる。

その後、時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（正極１０）と異なる電極（負極２０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ５において管状部材１が停止される。時点ｔ５以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ６における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

（第８評価形態）
図２１は第８評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第８評価形態では時点ｔ１から時点ｔ３までの間、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖであると考えられる。時点ｔ３における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（負極２０）と異なる電極（正極１０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ３において管状部材１が停止される。時点ｔ３以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ４における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

（第９評価形態）
図２２は第９評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第９評価形態では、時点ｔ２において針状部材２の先端が筐体９０に接触することにより、第２電位差（ΔＶ２）が一旦増加する。第９評価形態では、筐体９０が正極１０および負極２０と電気的に接続されていない。そのため時点ｔ２では筐体９０と基準電極（負極２０）との電位差が検出されると考えられる。時点ｔ３において評価治具５が筐体９０を貫通することにより、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖまで減少すると考えられる。

その後、時点ｔ４における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（負極２０）と異なる電極（正極１０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ４において管状部材１が停止される。時点ｔ４以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

（第１０評価形態）
図２３は第１０評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第１０評価形態も、筐体９０が正極１０および負極２０と電気的に接続されていない。そのため時点ｔ２において、筐体９０と基準電極（正極１０）との電位差が検出されると考えられる。時点ｔ３において評価治具５が筐体９０を貫通することにより、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖまで減少すると考えられる。時点ｔ４では、針状部材２の先端が最外層電極（正極１０）と接触する。時点ｔ４では、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖであると考えられる。

その後、時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（正極１０）と異なる電極（負極２０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ５において管状部材１が停止される。時点ｔ５以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされる。時点ｔ６における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡が検出され得る。

（第１１評価形態）
図２４は第１１評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第１１評価形態も、筐体９０が正極１０および負極２０と電気的に接続されていない。そのため時点ｔ２において、筐体９０と基準電極（正極１０）との電位差が検出されると考えられる。時点ｔ３において評価治具５が筐体９０を貫通することにより、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖまで減少すると考えられる。

その後、時点ｔ４における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（正極１０）と異なる電極（負極２０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

（第１２評価形態）
図２５は第１２評価形態における第２電位差の推移を示す概念図である。
第１２評価形態も、筐体９０が正極１０および負極２０と電気的に接続されていない。そのため時点ｔ２において、筐体９０と基準電極（負極２０）との電位差が検出されると考えられる。時点ｔ３において評価治具５が筐体９０を貫通することにより、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖまで減少すると考えられる。時点ｔ４では、針状部材２の先端が最外層電極（負極２０）と接触する。時点ｔ４では、第２電位差（ΔＶ２）は実質的に０Ｖであると考えられる。

その後、時点ｔ５における第２電位差（ΔＶ２）の増加により、基準電極（負極２０）と異なる電極（正極１０）と、針状部材２の先端との接触が検出され得る。時点ｔ６における第２電位差（ΔＶ２）の減少により、単層間短絡の発生が検出され得る。

（付記）
第１評価形態〜第１２評価形態の第２電位差（ΔＶ２）の推移はあくまで例示である。第２電位差（ΔＶ２）の変化により、基準電極と異なる電極と、針状部材２の先端との接触が検出され、かつ第２電位差（ΔＶ２）の変化により、短絡の発生が検出され得る限り、第２電位差（ΔＶ２）はここに例示された推移以外の推移を示してもよい。

《（ｈ）評価》
本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は、短絡中の蓄電デバイスの状態により、蓄電デバイスを評価することを含む。

例えば図１において、時点ｔ４から時点ｔ５までの間、単層間短絡中の第１蓄電デバイス１０１の状態が確認される。

例えば第１蓄電デバイス１０１の外観、第１蓄電デバイス１０１の表面温度、および第１蓄電デバイス１０１の電圧からなる群より選択される少なくとも１つが確認されてもよい。外観は目視により確認されてもよい。外観は例えば映像および画像等に記録されてもよい。外観には例えば変形、変色、割れ、漏液、発煙等が生じる可能性がある。温度は温度測定装置により測定される。例えばサーモグラフィにより熱分布が測定されてもよい。電圧（正極１０と負極２０との電位差）は電圧計により測定される。

時点ｔ５以降も状態の確認が行われてもよい。例えば短絡の発生後、１０秒以上１時間以下の間、第１蓄電デバイス１０１の状態が確認されてもよい。例えば短絡の発生後、１分以上３０分以下の間、第１蓄電デバイス１０１の状態が確認されてもよい。

状態の確認結果に基づき、第１蓄電デバイス１０１が評価される。複数個の第１蓄電デバイス１０１における確認結果に基づき、第１蓄電デバイス１０１が評価されてもよい。

単層間短絡中の状態によっては第１蓄電デバイス１０１の評価に優劣がつけられない場合も考えられる。この場合、単層間短絡を複数回発生させ、その都度、第１蓄電デバイス１０１の状態を評価することにより、第１蓄電デバイス１０１の評価に優劣をつけることも考えられる。

＜蓄電デバイスの製造方法＞
図２６は本実施形態の蓄電デバイスの製造方法の概略を示すフローチャートである。
本実施形態の蓄電デバイスの製造方法は「（ｉ）蓄電デバイスの製造」および「（ｊ）蓄電デバイスの評価」を少なくとも含む。

《（ｉ）蓄電デバイスの製造》
本実施形態の蓄電デバイスの製造方法は、複数個の第１蓄電デバイス１０１を製造することを含む。

第１蓄電デバイス１０１の製造方法は特に限定されるべきではない。第１蓄電デバイス１０１はその仕様に合わせて適宜製造され得る。同一仕様の第１蓄電デバイス１０１が複数個製造されてもよい。仕様が互いに異なる第１蓄電デバイス１０１がそれぞれ複数個製造されてもよい。

《（ｊ）蓄電デバイスの評価》
本実施形態の蓄電デバイスの製造方法は、前述された本実施形態の蓄電デバイスの評価方法によって、複数個の第１蓄電デバイス１０１のうち１個以上の第１蓄電デバイス１０１を評価することを含む。

本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は例えば製造時の抜き取り検査等に利用されてもよい。例えば或る製造ロットから、１個以上の第１蓄電デバイス１０１が抜き取られてもよい。１個以上の第１蓄電デバイス１０１の評価結果に基づき、当該製造ロットの良否が判定されてもよい。本実施形態の蓄電デバイスの製造方法によれば、内部短絡時に所定の性能を有し得る第１蓄電デバイス１０１が製造され得る。

本実施形態の蓄電デバイスの評価方法は例えば開発時の仕様検討等に利用されてもよい。例えば或る仕様の第１蓄電デバイス１０１が複数個製造されてもよい。１個以上の第１蓄電デバイス１０１の評価結果に基づき、当該仕様の採否が決定されてもよい。本実施形態の蓄電デバイスの製造方法によれば、内部短絡時に所定の性能を有し得る第１蓄電デバイス１０１が提供され得る。

以下本開示の実施例が説明される。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。

＜蓄電デバイスの仕様＞
複数個の第１蓄電デバイス１０１（角形リチウムイオン電池）が準備された。第１蓄電デバイス１０１の仕様は以下のとおりである。

定格容量：２５Ａｈ
充電上限電圧：４．１Ｖ
放電下限電圧：３Ｖ
第１筐体：Ａｌ合金製（第１筐体９１は正極１０と電気的に接続されている）
電極体：巻回電極体（最外層電極は負極２０である。）
正極活物質：リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物
負極活物質：黒鉛
セパレータ：樹脂製の多孔質フィルム（３層構造）

＜比較例１＞
比較例１では特許文献１に準拠した評価方法により、第１蓄電デバイス１０１が評価された。評価治具はセラミック釘である。セラミック釘は絶縁性の棒と、導電性部材とを含む。絶縁性の棒はセラミック材料製である。導電性部材は絶縁性の棒の先端に設けられている。導電性部材は絶縁性の棒から独立して動かすことができるように構成されていない。導電性部材の先端角は４５度である。絶縁性の棒の直径は３ｍｍである。

評価治具が第１蓄電デバイス１０１に刺し込まれた。２ｍＶの電圧降下が検出されたときに、評価治具が停止された。評価治具の停止後、第１蓄電デバイス１０１が解体され、短絡層数が確認された。比較例１において、短絡層数は４〜６層であった。比較例１では短絡層数が制御不可であると考えられる。

＜実施例１＞
実施例１は目的の短絡層数を１層として実施された。短絡層数が１層であるとは、１層の正極１０と１層の負極２０との間で短絡が発生すること、すなわち単層間短絡が発生することを示す。

実施例１では本実施形態の評価治具５が使用された。評価治具５の仕様は下記表２に示される。図１に示されるように、時点ｔ３において、第２電位差（ΔＶ２）の増加が検出された。時点ｔ３において管状部材１が停止された。時点ｔ３以降、針状部材２が管状部材１から独立して動かされた。針状部材２が積層部５０に刺し込まれることにより、時点ｔ４において第２電位差（ΔＶ２）の減少が検出された。時点ｔ４において針状部材２が停止された。

針状部材２の停止後、第１蓄電デバイス１０１が解体され、短絡層数が確認された。実施例１において短絡層数は１層であった。実施例１では短絡層数の制御が可能であると考えられる。

＜実施例２＞
実施例２は目的の短絡層数を２層として実施された。短絡層数が２層であるとは、単層間短絡が２回発生することを示す。下記表２に示されるように実施例２では、９０度の先端角（θ１）を有する管状部材１が使用された。

図１の時点ｔ４まで実施例１と同様の操作が行われた。時点ｔ５から針状部材２がさらに深く刺し込まれた。時点ｔ６において第２電位差（ΔＶ２）の減少が検出された。これにより針状部材２が停止された。

針状部材２の停止後、第１蓄電デバイス１０１が解体され、短絡層数が確認された。実施例２において短絡層数は２層であった。実施例２でも短絡層数の制御が可能であると考えられる。

＜実施例３および４＞
実施例３および４は目的の短絡層数を１層として実施された。下記表１に示される評価治具５が使用されることを除いては、実施例１と同様の操作が行われた。針状部材２の停止後、第１蓄電デバイス１０１が解体され、短絡層数が確認された。実施例３および４において短絡層数は１層であった。実施例３および４でも短絡層数の制御が可能であると考えられる。

＜実施例５＞
実施例５は目的の短絡層数を２層として実施された。下記表２に示される評価治具５が使用されることを除いては、実施例２と同様の操作が行われた。針状部材２の停止後、第１蓄電デバイス１０１が解体され、短絡層数が確認された。実施例５において短絡層数は２層であった。実施例５でも短絡層数の制御が可能であると考えられる。

＜比較例２＞
比較例２は目的の短絡層数を１層として実施された。比較例２では下記表２に示される評価治具５が使用された。比較例２では、図２に示される第２電位差（ΔＶ２）の推移と同様に、第２電位差（ΔＶ）の変化が検出されなかった。比較例２では比率（φ２／φ１）が６０％を超えている。評価治具５が第１筐体９１を貫通する際に管状部材１が欠けることにより、針状部材２および第１筐体９１を経由する短絡が発生していると考えられる。すなわち比較例２では、針状部材２の先端以外の部分と、第１筐体９１とが管状部材１によって隔てられるように、評価治具５を第１蓄電デバイス１０１に刺し込む動作が行われていないと考えられる。比較例２では短絡層数が制御不可であると考えられる。

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。特許請求の範囲の記載によって確定される技術的範囲は特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。

１ 管状部材、２ 針状部材、５ 評価治具、１０ 正極、１１ 正極集電体、１２ 正極活物質部、２０ 負極、２１ 負極集電体、２２ 負極活物質部、３０ セパレータ、５０ 積層部、７０ 円領域、７１ キャップ、７２ 缶、８１ 正極端子、８２ 負極端子、９０ 筐体、９１ 第１筐体、９２ 第２筐体、９３ 第３筐体、１０１ 第１蓄電デバイス、１０２ 第２蓄電デバイス、１０３ 第３蓄電デバイス、１５１ 第１電極体、１５２ 第２電極体、１５３ 第３電極体、１５８ 巻回電極体、１５９ 積層電極体、５００ 試験システム、５０１ 駆動装置、５０２ 電圧測定装置、５０３ 制御装置、５１０ 装着部、５１１ 第１装着部、５１２ 第２装着部。

Claims (5)

1. 筐体および電極体を少なくとも含み、前記電極体は前記筐体の内部に収納されており、前記電極体は正極および負極を含み、前記電極体において前記正極および前記負極が交互にそれぞれ１層以上積層されることにより積層部が形成されている、蓄電デバイスを準備すること、
   絶縁性の管状部材および導電性の針状部材を含み、前記針状部材は前記管状部材に挿し通されており、かつ前記針状部材は前記管状部材から独立して動かすことができるように構成されている、評価治具を準備すること、
   前記正極および前記負極の間に第１電位差が生じるように、前記蓄電デバイスの充電レベルを調整すること、
   前記正極または前記負極を基準電極として選択すること、
   前記針状部材の先端以外の部分と、前記筐体とが前記管状部材によって隔てられるように、前記評価治具を前記蓄電デバイスに刺し込む動作を行うこと、
   前記積層部において、前記基準電極と異なる電極に前記針状部材の前記先端が接触したときに、前記管状部材が停止するように前記刺し込む動作を制御すること、
   前記管状部材の停止後、前記針状部材を前記管状部材から独立して動かすことにより、前記針状部材を経由する短絡を発生させること、および
   短絡中の前記蓄電デバイスの状態により、前記蓄電デバイスを評価すること、
   を少なくとも含み、
   前記基準電極と前記針状部材との間の第２電位差の変化により、前記基準電極と異なる前記電極と、前記針状部材の前記先端との接触が検出され、
   前記第２電位差の変化により、前記針状部材を経由する短絡の発生が検出される、
   蓄電デバイスの評価方法。
2. 前記針状部材を経由する短絡は、１層の前記正極と１層の前記負極との間での短絡である、
   請求項１に記載の蓄電デバイスの評価方法。
3. 前記針状部材によって、１層の前記正極と１層の前記負極との間での短絡を複数回発生させる、
   請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイスの評価方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の前記蓄電デバイスの評価方法において使用される、前記評価治具であって、
   絶縁性の前記管状部材および導電性の前記針状部材を含み、
   前記針状部材は前記管状部材に挿し通されており、かつ
   前記針状部材は前記管状部材から独立して動かすことができるように構成されており、
   前記評価治具の軸方向と直交する断面において、前記管状部材の外径に対する、前記針状部材の直径の比率は６０％以下である、
   評価治具。
5. 複数個の前記蓄電デバイスを製造すること、
   および
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の前記蓄電デバイスの評価方法によって、複数個の前記蓄電デバイスのうち１個以上の前記蓄電デバイスを評価すること、
   を少なくとも含む、
   蓄電デバイスの製造方法。

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