JP7193500B2 - リチウムイオン二次電池の検査方法及びリチウムイオン二次電池の検査プログラム - Google Patents
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Description
上記リチウムイオン二次電池の検査方法について、前記電極体及び前記電解液を有するリチウムイオン二次電池を充放電させ、充放電後の前記リチウムイオン二次電池の前記負極シートを取り出す分解工程をさらに含んでもよい。
図1~図10を参照して、リチウムイオン二次電池の検査方法及び検査プログラムの第1実施形態について説明する。
分解工程では、リチウムイオン二次電池11をSOC(State of Charge;充電状態)100%まで充電した後、SOC20%まで放電させる。これを1サイクル以上繰り返した後、リチウムイオン二次電池11を解体して、電極体16を取り出す。さらに、電極体16から負極シート30を取り出す。さらに負極シート30を、適当な溶媒(例えばエチルメチルカーボネート(EMC))で洗浄する。なお、充放電のSOCは特に限定されるものではない。
測定工程では、負極シート30Aの一方の側面の負極活物質層32について、幅方向、及び幅方向に直交する高さ方向に沿って等間隔で抵抗値を測定する。測定点の各々は、仮想的に負極活物質層32を格子状に分割した領域35に対応する。本実施形態では、領域35は正方形であって、領域群の端に位置する領域35を除いて、一つの領域35に8つの領域が隣接している。一方の側面の負極活物質層32について抵抗値の測定を終了した後、他方の側面の負極活物質層32についても抵抗値の測定を行う。
図6を参照して、抵抗差算出工程について説明する。抵抗差算出工程は、抵抗差の算出対象の領域35を囲む他の領域35との抵抗差を算出する工程と、抵抗差が所定値以上となる他の領域の数を求める工程とを含む。これらの工程は、制御部58が実行する。
次に、判定工程について説明する。判定工程では、抵抗差領域数が所定数以上である領域35について、リチウムの析出傾向が高い領域であると判定する。また、抵抗差領域数が所定数未満である領域35について、リチウムの析出傾向が低い領域であると判定する。所定値は特に限定されないが、例えば「3」である。
図8(b)に示すように、抵抗値が高い領域35が局所的に存在する場合、リチウム核101の発生後における充電により、正極シート20から抵抗の低い領域35に向かうべきリチウムイオンが、リチウム核101に集中する。つまり、抵抗差領域数が多いほど、多くのリチウムイオンが、その領域35に発生したリチウム核101に集中することとなる。9つの領域35のうち中央の領域35の抵抗差領域数は例えば「3」となる。所定数が「3」である場合は、この領域35について、リチウムの析出傾向が高いと判定する。しかし、図8(b)に示すように抵抗値が高い領域35が連続して線状をなす場合、高抵抗の領域35同士の抵抗差が小さくなりやすい。このため、抵抗差領域数は、最大値の「8」にはなりにくく、あまり大きくならない。
(1)発明者らにより、負極活物質層32のうち周囲に比べて局所的に抵抗値が高い部分には、正極及び負極の間を移動するリチウムイオンが集中してリチウムが析出しやすいことが見出された。上記実施形態によれば、負極活物質層32を複数に分割し、対象とする領域35とその領域に隣接する他の領域35との抵抗差を算出し、抵抗差が所定値以上であるか否かを判定する。さらに、抵抗差が所定値以上となる他の領域35の数である抵抗差領域数を求める。領域35の間の抵抗差の有無のみを判定する場合にはリチウムが析出しにくい領域35までもリチウムの析出傾向が高いと判定する可能性があるが、このように抵抗差領域数に基づき判定を行うことで、リチウムが析出しやすい領域35を適切に判定することが可能となる。また、負極活物質層32の全体について、抵抗差領域数が所定数以上である領域の分布を確認することにより、充放電を長期間繰り返したリチウムイオン二次電池を分解してリチウムが析出したか否かを観察しなくても、リチウムの析出傾向を早期に判定することができる。
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態の判定工程においてリチウムの析出傾向を段階的に判定する点で第1実施形態と異なる。以下、主に第1実施形態と相違する構成について詳細に説明することとし、説明の便宜上、同様の構成については詳細な説明を割愛する。
(3)抵抗差領域数に応じてリチウムの析出傾向が段階的に判定されるので、リチウムの析出傾向の蓋然性や度合いも含めた検出結果が得られる。
・上記各実施形態では、測定装置50は一つの領域35内の一点を測定するようにした。これに代えて、一つの領域35の異なる複数の位置について抵抗値を測定するようにしてもよい。そして、これらの抵抗値の平均等を領域35の抵抗値としてもよい。
16…電極体
20…正極シート
21…正極集電体
22…正極活物質層
23,33…未塗工部
30,30A…負極シート
31…負極集電体
32…負極活物質層
35…領域
40…セパレータ
50…測定装置
Claims (4)
- 正極集電体上に正極活物質層が形成された正極シート及び負極集電体上に負極活物質層が形成された負極シートがセパレータを介して重ねられた電極体と電解液とを備えたリチウムイオン二次電池の検査方法であって、
前記負極活物質層を格子状に分割した領域の各々について抵抗値を測定する測定工程と、
判定対象の前記領域の抵抗値Rから、当該領域に隣接する他の前記領域の抵抗値Rnを差し引いた値である抵抗差R-Rnを他の前記領域毎に算出し、前記領域の各々を順次判定対象として前記抵抗差R-Rnを算出する抵抗差算出工程と、
判定対象の前記領域に隣接する複数の他の前記領域のうち、前記抵抗差R-Rnが所定値以上である他の前記領域の数である抵抗差領域数が所定数以上である場合に、判定対象の前記領域をリチウムの析出傾向が高い領域と判定し、前記領域の各々を順次判定対象としてリチウムの析出傾向を判定する判定工程と、を含む
リチウムイオン二次電池の検査方法。 - 前記判定工程では、判定対象の前記領域について求められた前記抵抗差領域数に応じてリチウムの析出傾向を段階的に判定する
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法。 - 前記電極体及び前記電解液を有するリチウムイオン二次電池を充放電させ、充放電後の前記リチウムイオン二次電池の前記負極シートを取り出す分解工程をさらに含む
請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法。 - 正極集電体上に正極活物質層が形成された正極シート及び負極集電体上に負極活物質層が形成された負極シートがセパレータを介して重ねられた電極体と電解液とを備えたリチウムイオン二次電池の検査プログラムであって、
コンピュータに、
前記負極活物質層を格子状に分割した領域の各々について抵抗値を測定する測定工程と、
判定対象の前記領域の抵抗値Rから、当該領域に隣接する他の前記領域の抵抗値Rnを差し引いた値である抵抗差R-Rnを他の前記領域毎に算出し、前記領域の各々を順次判定対象として前記抵抗差R-Rnを算出する抵抗差算出工程と、
判定対象の前記領域に隣接する複数の他の前記領域のうち、前記抵抗差R-Rnが所定値以上である他の前記領域の数である抵抗差領域数が所定数以上である場合に、判定対象の前記領域をリチウムの析出傾向が高い領域と判定し、前記領域の各々を順次判定対象としてリチウムの析出傾向を判定する判定工程とを実行させる
リチウムイオン二次電池の検査プログラム。
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