JP7278312B2 - SELF-DISCHARGE INSPECTION METHOD FOR ELECTRICITY STORAGE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRICITY STORAGE DEVICE - Google Patents
SELF-DISCHARGE INSPECTION METHOD FOR ELECTRICITY STORAGE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRICITY STORAGE DEVICE Download PDFInfo
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Description
本発明は、蓄電デバイスの自己放電状態を判定する蓄電デバイスの自己放電検査方法、及び、この自己放電検査方法を含む蓄電デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to an electricity storage device self-discharge inspection method for determining a self-discharge state of an electricity storage device, and an electricity storage device manufacturing method including the self-discharge inspection method.
リチウムイオン二次電池などの蓄電デバイスの製造に当たっては、電極体等の内部に鉄や銅などの金属異物が混入する場合があり、混入した金属異物に起因して蓄電デバイスに内部短絡に起因する自己放電が生じることがある。このため、蓄電デバイスの製造過程において、蓄電デバイスにおける内部短絡の有無や自己放電状態の大きさや適否を判定したい場合がある。 In the production of electricity storage devices such as lithium ion secondary batteries, metal foreign matter such as iron and copper may be mixed inside the electrode body, etc., and the mixed metal foreign matter may cause an internal short circuit in the electricity storage device. Self-discharge may occur. Therefore, in the manufacturing process of an electricity storage device, it may be desired to determine the presence or absence of an internal short circuit in the electricity storage device, the magnitude of the self-discharge state, and the appropriateness of the self-discharge state.
この蓄電デバイスの内部短絡の検査手法としては、例えば、以下が知られている。即ち、予め充電された蓄電デバイスの検知前デバイス電圧を測定しておき、外部電源から、検知前デバイス電圧に等しい出力電圧を蓄電デバイスに印加し続けて、外部電源から蓄電デバイスに流れる電源電流を検知する。そして、検知した電源電流に基づいて、蓄電デバイスの内部短絡を判定する。なお、関連する従来技術として、特許文献1(特許文献1の特許請求の範囲等を参照)が挙げられる。
For example, the following methods are known for inspecting internal short circuits in electric storage devices. That is, the pre-detection device voltage of a pre-charged electricity storage device is measured, an output voltage equal to the pre-detection device voltage is continuously applied to the electricity storage device from the external power source, and the power supply current flowing from the external power source to the electricity storage device is measured. detect. Then, based on the detected power supply current, an internal short circuit of the power storage device is determined. Incidentally, as a related prior art, there is Patent Document 1 (see the claims of
しかしながら、上述の内部短絡の検査方法でも、電源電流の大きさがほぼ安定するまでに時間が掛かるため、さらに検査時間を短縮化したいという要望があった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、蓄電デバイスの自己放電の検査時間を短くできる蓄電デバイスの自己放電検査方法、及び、この自己放電検査方法を含む蓄電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
However, even with the internal short-circuit inspection method described above, it takes time for the magnitude of the power supply current to stabilize, so there has been a demand to further shorten the inspection time.
The present invention has been made in view of the current situation, and provides a self-discharge inspection method for an electricity storage device that can shorten the self-discharge inspection time of an electricity storage device, and a method for manufacturing an electricity storage device including this self-discharge inspection method. intended to provide
(1)上記課題を解決するための本発明の一態様は、蓄電デバイスの自己放電を検査する蓄電デバイスの自己放電検査方法であって、上記蓄電デバイスは、第1デバイス温度下の開路電圧が第1デバイス電圧である上記蓄電デバイスのデバイス温度を、上記第1デバイス温度から第2デバイス温度に変化させた場合に、上記蓄電デバイスの開路電圧が、上記第1デバイス電圧からこれよりも低い第2デバイス電圧に降圧する特性を有しており、予め充電された上記蓄電デバイスのデバイス温度が上記第1デバイス温度であるときに、上記蓄電デバイスの上記第1デバイス電圧を測定する第1デバイス電圧測定工程と、外部電源から、上記第1デバイス電圧に等しい電源電圧を、上記蓄電デバイスに印加し続ける電圧継続印加工程と、上記電圧継続印加工程に並行して、上記蓄電デバイスのデバイス温度を、上記第1デバイス温度から上記第2デバイス温度に向けて変化させるデバイス温度変化工程と、上記外部電源から上記蓄電デバイスに流れる電源電流を検知する電流検知工程と、検知した上記電源電流に基づいて、上記蓄電デバイスの自己放電状態を判定する判定工程と、を備える蓄電デバイスの自己放電検査方法である。 (1) One aspect of the present invention for solving the above problems is a self-discharge inspection method for an electricity storage device for inspecting self-discharge of an electricity storage device, wherein the electricity storage device has an open circuit voltage at a first device temperature of When the device temperature of the electricity storage device, which is the first device voltage, is changed from the first device temperature to the second device temperature, the open circuit voltage of the electricity storage device changes from the first device voltage to the lower second device temperature. 2 device voltage, and a first device voltage for measuring the first device voltage of the electricity storage device when the device temperature of the precharged electricity storage device is the first device temperature. a measuring step, a continuous voltage applying step of continuously applying a power supply voltage equal to the first device voltage from an external power source to the electric storage device, and a device temperature of the electric storage device in parallel with the continuous voltage applying step, A device temperature changing step of changing the device temperature from the first device temperature to the second device temperature, a current detecting step of detecting a power current flowing from the external power source to the power storage device, and based on the detected power current, and a determination step of determining a self-discharge state of the electricity storage device.
上述の蓄電デバイスの自己放電検査方法では、第1デバイス電圧測定工程、電圧継続印加工程、電流検知工程、及び、蓄電デバイスの自己放電状態を判定する判定工程を行う。これにより、外部電源から蓄電デバイスに流れる電源電流を用いて、蓄電デバイスの自己放電状態について判定することができる。 In the self-discharge inspection method for an electric storage device described above, the first device voltage measurement step, the continuous voltage application step, the current detection step, and the judgment step for judging the self-discharge state of the electric storage device are performed. This makes it possible to determine the self-discharge state of the power storage device using the power supply current that flows from the external power source to the power storage device.
しかも、この検査方法の対象である蓄電デバイスは、第1デバイス温度下において開路電圧が第1デバイス電圧である蓄電デバイスのデバイス温度を、第1デバイス温度から第2デバイス温度に変化させた場合に、蓄電デバイスの開路電圧が、第1デバイス電圧からこれよりも低い第2デバイス電圧に降圧する特性を有している。そして、この検査方法は、電圧継続印加工程に並行して、蓄電デバイスのデバイス温度を、第1デバイス温度から第2デバイス温度に向けて変化させるデバイス温度変化工程を有している。このため、電圧継続印加工程では、自己放電の進行によるデバイス電圧の低下に加え、デバイス温度を第1デバイス温度から第2デバイス温度に向けて変化させることによる電池電圧の低下をも生じさせることができ、この電圧継続印加工程におけるデバイス電圧の低下を早めて、より早期に電源電流を増加させたり、電源電流をより早期に安定化させることができる。かくして、より早期に判定工程における蓄電デバイスの自己放電状態の判定を行えるようにできる。 Moreover, when the device temperature of the electricity storage device, which is the object of this inspection method and whose open circuit voltage is the first device voltage under the first device temperature, is changed from the first device temperature to the second device temperature, , the open circuit voltage of the electric storage device is stepped down from the first device voltage to a lower second device voltage. This inspection method has a device temperature changing step of changing the device temperature of the electric storage device from the first device temperature toward the second device temperature in parallel with the continuous voltage application step. Therefore, in the continuous voltage application step, in addition to the device voltage drop due to the progress of self-discharge, the device temperature is changed from the first device temperature to the second device temperature, which may cause the battery voltage to drop. It is possible to hasten the drop in the device voltage in this continuous voltage application step, thereby increasing the power supply current more quickly and stabilizing the power supply current more quickly. Thus, it is possible to determine the self-discharge state of the electricity storage device in the determination step earlier.
なお、上述の蓄電デバイスの自己放電検査方法は、後述するように、蓄電デバイスの製造過程において行うことができるほか、自動車等に搭載された或いは単独で市場に置かれた以降の、使用中、使用済の蓄電デバイスに対して行うこともできる。
また、「蓄電デバイス」としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタが挙げられる。
開路電圧は、外部から蓄電デバイスに流れる電流をゼロとした場合に、蓄電デバイスの端子間に生じる電圧であり、必ずしも蓄電デバイスの端子を回路から切断(開路)して測定する必要はない。
The self-discharge inspection method of the electricity storage device described above can be performed in the manufacturing process of the electricity storage device, as will be described later. It can also be carried out for used electricity storage devices.
Examples of the "electricity storage device" include secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, and capacitors such as lithium ion capacitors.
The open-circuit voltage is the voltage that occurs between the terminals of the electricity storage device when the current flowing from the outside to the electricity storage device is zero, and it is not necessary to disconnect (open) the terminals of the electricity storage device from the circuit for measurement.
第1デバイス温度は、デバイス温度変化工程に先だって、蓄電デバイスを保持しておくデバイス温度である。第1デバイス温度としては、蓄電デバイスの使用可能温度範囲内から適宜選択すれば良いが、例えば、20℃などの常温(15~25℃)を採用することができる。 The first device temperature is the device temperature at which the power storage device is held prior to the device temperature changing step. The first device temperature may be appropriately selected from within the usable temperature range of the electric storage device, and for example, normal temperature (15 to 25°C) such as 20°C may be employed.
また、第2デバイス温度は、第1デバイス温度を定めた場合に定め得る温度であり、第1デバイス温度下の開路電圧が第1デバイス電圧である蓄電デバイスのデバイス温度を、第1デバイス温度から変化させた場合に、蓄電デバイスの開路電圧が、第1デバイス電圧よりも低いデバイス電圧(第2デバイス電圧)に変化する範囲から選択したデバイス温度をいう。従って、第2デバイス温度は、蓄電デバイスの種類、電極材料等により、第1デバイス温度よりも低い温度となる場合も、高い温度となる場合もあり得る。 Further, the second device temperature is a temperature that can be determined when the first device temperature is determined, and the device temperature of the electricity storage device whose open circuit voltage under the first device temperature is the first device voltage is calculated from the first device temperature. It refers to a device temperature selected from a range in which the open circuit voltage of the storage device changes to a device voltage (second device voltage) lower than the first device voltage when changed. Therefore, the second device temperature may be lower or higher than the first device temperature depending on the type of power storage device, electrode material, and the like.
デバイス温度変化工程は、蓄電デバイスのデバイス温度を変化させる工程であり、採用しうる具体的手法としては、例えば、室内温度を変化させうる恒温室を用意しておき、予め、室内温度を第1環境温度とした恒温室内に蓄電デバイスを放置し、蓄電デバイスのデバイス温度を第1環境温度に等しい第1デバイス温度としておく。その後、デバイス温度変化工程において、蓄電デバイスを外部電源に接続したまま、この恒温室の室内温度を第2環境温度まで変化させて、蓄電デバイスのデバイス温度を第2環境温度に等しい第2デバイス温度に向けて変化させる手法や、この第2デバイス温度まで変化させる手法が挙げられる。また、室内温度を第1環境温度とした第1室と、室内温度を第2環境温度とした第2室を用意しておき、予め、第1室内に蓄電デバイスを放置し、蓄電デバイスのデバイス温度を第1環境温度に等しい第1デバイス温度としておく。その後、デバイス温度変化工程において、蓄電デバイスを外部電源に接続したまま、第1室から第2室内に移送し、蓄電デバイスのデバイス温度を第2環境温度に等しい第2デバイス温度に向けて変化させる手法や、この第2デバイス温度まで変化させる手法も挙げられる。 The device temperature changing step is a step of changing the device temperature of the electricity storage device. The power storage device is left in a temperature-controlled room having an environmental temperature, and the device temperature of the power storage device is set to a first device temperature equal to the first environmental temperature. Thereafter, in the device temperature changing step, the room temperature of the thermostatic chamber is changed to the second environmental temperature while the electric storage device is connected to the external power supply, and the device temperature of the electric storage device is set to the second device temperature equal to the second environmental temperature. and a method of changing up to this second device temperature. In addition, a first room having an indoor temperature as a first environmental temperature and a second room having an indoor temperature as a second environmental temperature are prepared, and the power storage device is left in the first room in advance. Let the temperature be a first device temperature equal to the first ambient temperature. Thereafter, in the device temperature changing step, the electricity storage device is transferred from the first chamber into the second chamber while being connected to the external power supply, and the device temperature of the electricity storage device is changed toward the second device temperature equal to the second environmental temperature. A method and a method of changing up to this second device temperature are also available.
判定工程では、電源電流に基づいて自己放電状態を判定する。具体的には、電源電流の経時変化や電源電流が安定した時点で流れる安定時電源電流を用いて、自己放電状態を判定する手法が挙げられる。電源電流の経時変化から自己放電状態を判定する手法としては、例えば、先ず電源電流の経時変化から、蓄電デバイスが第2デバイス温度になり電源電流が安定した時点で得られる推定安定時電源電流の値を推定する。その上で、この推定安定時電源電流の値としきい電流値との大小から、自己放電状態の良否(OK/NG)を判定する手法、推定安定時電源電流の大きさに応じたA/B/C…などの複数ランクにランク分けする手法などの判定手法が挙げられる。また、電源電流の単位時間あたりの変化量から、直接、蓄電デバイスの自己放電状態の良否判定やランク分けを行う判定手法も挙げられる。 In the determining step, the self-discharge state is determined based on the power supply current. Specifically, there is a method of determining the self-discharge state by using a power supply current that changes with time or a stable power supply current that flows when the power supply current is stabilized. As a method for determining the self-discharge state from the change in the power supply current over time, for example, first, from the change in the power supply current over time, the estimated stable power supply current obtained when the power storage device reaches the second device temperature and the power supply current stabilizes. Estimate a value. In addition, a method of judging whether the self-discharge state is good or bad (OK/NG) from the magnitude of the estimated stable power supply current value and the threshold current value, and A/B according to the magnitude of the estimated stable power supply current A determination method such as a method of classifying into a plurality of ranks, such as /C, etc., can be used. Also, there is a determination method that directly determines whether the self-discharge state of the power storage device is good or bad or ranks it based on the amount of change in the power supply current per unit time.
一方、電源電流が安定した時点で流れる安定時電源電流を用いて自己放電状態を判定する手法としては、例えば、蓄電デバイスが第2デバイス温度となり電源電流が安定した時点で流れる安定時電源電流の値を得る。その上で、この安定時電源電流の値としきい電流値との大小から、自己放電状態の良否(OK/NG)を判定する手法、安定時電源電流の大きさに応じたA/B/C…などの複数ランクにランク分けする手法などの判定手法が挙げられる。 On the other hand, as a method of determining the self-discharge state using the stable power supply current that flows when the power supply current stabilizes, for example, the power storage device reaches the second device temperature and the power supply current stabilizes when the power supply current stabilizes. get the value. In addition, a method for judging whether the self-discharge state is good or bad (OK/NG) from the magnitude of the stable power supply current value and the threshold current value, and A/B/C according to the magnitude of the stable power supply current .
なお、検知した電源電流の経時変化とは、電圧継続印加工程の開始以降、蓄電デバイスを流れる電源電流の値が安定するまでの期間に生じる、電源電流の時間的な変化をいい、例えば、予め定めた期間に生じる電源電流の増加量や増加の傾きなどで示すことができる。また、電圧継続印加工程において十分な時間が経過した時点では、蓄電デバイス内を流れる自己放電電流の大きさに対応する安定な電源電流が流れる、この安定した電源電流を安定時電源電流とする。 Note that the detected change over time in the power supply current refers to a temporal change in the power supply current that occurs during the period from the start of the continuous voltage application step until the value of the power supply current flowing through the power storage device stabilizes. It can be indicated by the amount of increase in the power supply current that occurs during a specified period, the slope of the increase, and the like. In addition, when a sufficient time has passed in the continuous voltage application step, a stable power supply current corresponding to the magnitude of the self-discharge current flowing in the power storage device flows. This stable power supply current is defined as a stable power supply current.
電圧継続印加工程の開始後、並行して行うデバイス温度変化工程を開始するタイミングとしては、電圧継続印加工程の開始の直後にデバイス温度変化工程も開始するのが好ましい。但し、電圧継続印加工程の開始から、30秒後、1分後、5分後など、予め定めた時間経過後に、デバイス温度変化工程を開始しても良い。 As for the timing of starting the device temperature changing process, which is performed in parallel after the continuous voltage applying process is started, it is preferable to start the device temperature changing process immediately after the continuous voltage applying process is started. However, the device temperature change step may be started after a predetermined time such as 30 seconds, 1 minute, or 5 minutes has elapsed since the start of the continuous voltage application step.
(2)(1)の蓄電デバイスの自己放電検査方法であって、前記第1デバイス電圧測定工程に先立ち、前記蓄電デバイスを、第1環境温度とした保持室内に放置して、上記蓄電デバイスのデバイス温度を、上記第1環境温度に等しい前記第1デバイス温度とする放置工程を備える蓄電デバイスの自己放電検査方法とすると良い。 (2) In the self-discharge inspection method for an electricity storage device of (1), prior to the first device voltage measuring step, the electricity storage device is left in a holding chamber at a first environmental temperature, and the electricity storage device The self-discharge inspection method for an electricity storage device may include a step of leaving the device temperature to the first device temperature equal to the first environmental temperature.
この検査方法では、放置工程により、蓄電デバイスのデバイス温度を、確実に第1環境温度に等しい第1デバイス温度とすることができ、続く第1デバイス電圧測定工程に第1デバイス温度となった蓄電デバイスを供することができるので、温度変動の影響を受けずに、適切に第1デバイス電圧を測定できる。 In this inspection method, the device temperature of the electric storage device can be reliably set to the first device temperature equal to the first environmental temperature by the standing step, and the electric storage device having the first device temperature in the subsequent first device voltage measurement step. Since the device can be provided, the first device voltage can be properly measured without being affected by temperature fluctuations.
(3)(1)又は(2)の蓄電デバイスの自己放電検査方法であって、前記デバイス温度変化工程を、前記電圧継続印加工程の開始の後に開始する蓄電デバイスの自己放電検査方法とすると良い。 (3) The self-discharge inspection method for an electricity storage device according to (1) or (2), wherein the device temperature changing step is preferably started after the continuous voltage application step is started. .
この検査方法では、デバイス温度変化工程を、電圧継続印加工程の開始の後に開始するので、デバイス温度の変化によってデバイス電圧が第1デバイス電圧から変化し、電圧継続印加工程の開始の際に、外部電源の出力電圧とデバイス電圧との間に相違が生じるのを防止できる。 In this testing method, the device temperature change step is started after the continuous voltage application step is started. A difference between the output voltage of the power supply and the device voltage can be prevented.
なお、電圧継続印加工程の開始の後、速やかに、デバイス温度変化工程の開始させるのが望ましく、電圧継続印加工程の開始直後に、デバイス温度変化工程の開始させるのが望ましい。デバイス温度変化による蓄電デバイスのデバイス電圧変化をより速やかに生じさえることができ、電源電流の増加や飽和までの時間をより短くできるからである。 It is preferable to start the device temperature change step immediately after the start of the continuous voltage application step, and it is desirable to start the device temperature change step immediately after the start of the continuous voltage application step. This is because the device voltage change of the electricity storage device due to the device temperature change can be caused more quickly, and the time until the power supply current increases and saturation can be shortened.
(4)さらに他の解決手段は、組み立てた未充電の蓄電デバイスを予め定めた充電状態まで初充電して、予め充電された蓄電デバイスとする初充電工程と、上述の(1)~(3)のいずれかに記載の蓄電デバイスの自己放電検査方法により、初充電された上記蓄電デバイスの自己放電状態を検査する検査工程と、を備える蓄電デバイスの製造方法である。 (4) Still another solution includes an initial charging step of initially charging an assembled uncharged electricity storage device to a predetermined charge state to obtain a precharged electricity storage device, and the above-mentioned (1) to (3). and an inspection step of inspecting the self-discharge state of the initially charged energy storage device by the self-discharge inspection method for an energy storage device according to any one of 1.).
上述の蓄電デバイスの製造方法では、初充電工程の後に、電圧継続印加工程に並行してデバイス温度変化工程を行い、電圧測定工程及び判定工程を行う上述の自己放電検査方法による検査工程を行う。このため、蓄電デバイスの初期段階における短絡の有無や程度を、短時間で適切に検査して蓄電デバイスを製造できる。 In the above-described method for manufacturing an electricity storage device, after the initial charging step, the device temperature changing step is performed in parallel with the continuous voltage application step, and the inspection step is performed by the above-described self-discharge inspection method in which the voltage measurement step and the judgment step are performed. Therefore, the existence and degree of short circuit in the initial stage of the electricity storage device can be appropriately inspected in a short time to manufacture the electricity storage device.
なお、初充電工程と検査工程との間には、蓄電デバイスを開放状態で高温下に放置する高温エージング工程や、その後の冷却工程を設けると、蓄電デバイスの電圧が安定になり易くさらに好ましい。 It is more preferable to provide a high-temperature aging step in which the electric storage device is left in an open state at a high temperature and a subsequent cooling step between the initial charging step and the inspection step, since the voltage of the electric storage device is easily stabilized.
(実施形態)
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に本実施形態に係るリチウムイオン二次電池(以下、単に「電池」ともいう)1の縦断面図を示す。この電池1は、直方体箱状の電池ケース10と、この内部に収容された扁平状捲回型の電極体20及び電解液15と、電池ケース10に支持された正極端子部材30及び負極端子部材40等から構成されている。本実施形態では、正極活物質として、リチウム遷移金属複合酸化物、具体的にはリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物を、負極活物質として、炭素材料、具体的には黒鉛を用いている。
(embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view of a lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as "battery") 1 according to this embodiment. The
次いで、上記電池1の電池内部の絶縁性を判定する自己放電検査方法を含む電池1の製造方法について説明する(図2参照)。まず「組立工程S1」において、未充電の電池1(図1参照)を組み立てる。
Next, a method for manufacturing the
次に、「初充電工程S2」において、組み立てた電池1を初充電する。具体的には、拘束治具(不図示)を用いて、電池厚み方向(図1において紙面に垂直な方向)に列置された10個の電池1をそれぞれ電池厚み方向に圧縮した状態で拘束する。この拘束状態で、各電池1について初充電工程S2から後述する継続判断工程S9及び電池温度変化工程S10までを行う。各工程において、各電池1の電池温度TBは、電池ケース10の所定位置に接触させた温度センサSTを有する温度検知装置STSでそれぞれ検知する(図3参照)。
Next, in the "initial charging step S2", the assembled
各電池1を拘束治具で拘束した後、初充電温度FT(FT=20℃)下で、各電池1の両端子部材30,40に充放電装置(不図示)を接続して、定電流定電圧(CCCV)充電により、各電池1の電池電圧VBが予め定めた値(本実施形態ではVB=4.0V)になるまで、各電池1を初充電する。
After constraining each
次に、「高温エージング工程S3」において、初充電した各電池1をエージング温度ET(ET=63℃)の温度下、両端子部材30,40を開放した状態でエージング期間EK(EK=20時間)にわたり放置して、高温エージングを行う。この高温エージングを行うと、各電池1の電池電圧VBは低下し、SOC80%程度に相当する電池電圧となる。
Next, in the "high temperature aging step S3", each
次に、「冷却工程S4」において、冷却温度CT(CT=20℃)下の冷却室CR内に電池1を20分間配置し、ファンで強制冷却することにより、電池温度TBを概ね20℃(TB≒20℃)とする(図2参照)。
Next, in the “cooling step S4”, the
さらに「放置工程S5」において、環境温度TKを第1環境温度TK1(TK1=20.0℃)とした第1室KR1内に電池1を移送し、放置期間HP(例えばHP=30分間)にわたり放置して、電池1の電池温度TBを第1環境温度TK1と同じ第1電池温度TB1(TB1=20.0℃)とする(図2参照)。
Further, in the "leaving step S5", the
続く「第1電池電圧測定工程」S6では、第1電池温度TB1(TB1=20.0℃)下における電池1の開放電圧(OCV)である第1電池電圧VB1を測定する。具体的には、図3に示すように、電池1に外部電源EPを接続し、外部電源EPから電池1に流れる電源電流IBをIB=0としたときの、電池1の第1電池電圧VB1を測定する。さらに具体的には、外部電源EPの一対のプローブP1,P2を電池1の正極端子部材30及び負極端子部材40にそれぞれ接触させて、電池1の第1電池電圧VB1を測定する(図3参照)。
In the following "first battery voltage measurement step" S6, the first battery voltage VB1, which is the open circuit voltage (OCV) of the
なお、(一対のプローブP1,P2を端子部材30,40に接続し直すことなく)プローブP1と正極端子部材30との接続状態及びプローブP2と負極端子部材40との接触状態を維持して、この第1電池電圧測定工程S6から後述する継続判断工程S9までを行う。プローブP1,P2の端子部材30,40に対する接触状態が接触の度に変化して、プローブP1と正極端子部材30との間及びプローブP2と負極端子部材40との間にそれぞれ生じる接触抵抗R1,R2の大きさが変動するのを避けるためである。
The connection state between the probe P1 and the
図3において、配線抵抗Rwは、外部電源EP内、及び、外部電源EPからプローブP1,P2までに分布する配線抵抗を示す。また、接触抵抗R1は、外部電源EPの一方のプローブP1と電池1の正極端子部材30との間に生じる接触抵抗を示し、接触抵抗R2は、外部電源EPの他方のプローブP2と電池1の負極端子部材40との間に生じる接触抵抗を示す。
In FIG. 3, the wiring resistance Rw indicates the wiring resistance distributed within the external power supply EP and from the external power supply EP to the probes P1 and P2. Further, the contact resistance R1 indicates the contact resistance generated between one probe P1 of the external power supply EP and the positive
また図3には、電池成分1B、直列抵抗Rs及び短絡抵抗Rpを含む電池1の等価回路も示してある。このうち電池成分1Bは、電池1がなす容量成分である。直列抵抗Rsは、電池1の両端子部材30,40間において、電池成分1Bに直列に存在して見える電池抵抗である。一方、短絡抵抗Rpは、電池1の内部短絡によって生じる自己放電の大きさを示す抵抗である。破線矢印で示す自己放電電流IDは、電池成分1Bから短絡抵抗Rpに流れる自己放電の電流を示す。
Also shown in FIG. 3 is an equivalent circuit of
外部電源EPは、自身の直流電源EPEが発生する出力電圧VSを可変かつ高精度に制御できるほか、直流電源EPEから外部に流れ出る電源電流IBを高精度に計測可能に構成された精密直流電源である。この外部電源EPは、電池電圧VBを測定可能な電圧計EPVのほか、外部電源EPから電池1に流れる電源電流IBを精密測定可能な電流計EPIも有している。電池1の周囲の環境温度TKは、サーミスタからなる温度センサKTを有する温度検知装置KTSを用いて検知する(図3参照)。
The external power supply EP is a precision DC power supply that can variably and accurately control the output voltage VS generated by its own DC power supply EPE, as well as measure the power supply current IB that flows out from the DC power supply EPE with high accuracy. be. The external power supply EP has a voltmeter EPV capable of measuring the battery voltage VB and an ammeter EPI capable of precisely measuring the power supply current IB flowing from the external power supply EP to the
前述したように、本実施形態では、第1電池電圧測定工程S6において、第1環境温度TK1下で、第1電池温度TB1が第1環境温度TK1に等しくなった状態(TB1=TK1=20.0℃)の電池1に外部電源EPを接続した後、電源電流IB=0の条件下で、外部電源EPに含まれる電圧計EPVにより、電池1の第1電池電圧VB1(開放電圧)を測定する。本実施形態では、第1電池電圧VB1として、通常、SOC80%程度に相当する概ね3.9V近傍の値が計測される。
As described above, in the present embodiment, in the first battery voltage measurement step S6, under the first environmental temperature TK1, the first battery temperature TB1 is equal to the first environmental temperature TK1 (TB1=TK1=20. After connecting the external power supply EP to the
「電圧継続印加工程」S7では、第1環境温度TK1下、電池電圧VBが第1電池電圧VB1の状態(VB=VB1)で、外部電源EPの直流電源EPEに、前述の第1電池電圧測定工程S6で測定した第1電池電圧VB1に等しい出力電圧VS(VS=VB1)を発生させて電池1に印加開始し(電圧印加時間t=0)、これ以降、第1電池電圧VB1に等しい出力電圧VS(VS=VB1)の印加を継続する。即ち、外部電源EPで発生する出力電圧VSを、当初に得た第1電池電圧VB1に等しい大きさとしたまま維持する。 In the "continuous voltage application step" S7, under the first environmental temperature TK1, the battery voltage VB is in the state of the first battery voltage VB1 (VB=VB1), and the DC power supply EPE of the external power supply EP is applied to the above-described first battery voltage measurement. An output voltage VS (VS=VB1) equal to the first battery voltage VB1 measured in step S6 is generated and applied to the battery 1 (voltage application time t=0), after which an output equal to the first battery voltage VB1 Application of the voltage VS (VS=VB1) is continued. In other words, the output voltage VS generated by the external power supply EP is maintained at a magnitude equal to the initially obtained first battery voltage VB1.
そして続く「電流検知工程」S8では、電源電流IBを検知する。即ち、外部電源EPから電池1に流れる電源電流値IB(n)(nは取得順を示す0以上の整数)を所定の時間経過毎(本実施形態では10秒間経過毎)に取得する。なお、出力電圧VSを印加した当初(電圧印加時間t=0)のタイミングでは、VS=VB1であるので、電源電流IBは流れない(IB(0)=0)。しかし、後述するように、電源電流IB(電源電流値IB(n))は徐々に増加し、その後安定する。
In the following "current detection step" S8, the power supply current IB is detected. That is, the power supply current value IB(n) (n is an integer greater than or equal to 0 indicating the order of acquisition) flowing from the external power supply EP to the
「継続判断工程」S9では、電圧継続印加工程S7及び電流検知工程S8を再度繰り返すか否かを判断する。本実施形態では、電池1が良品(短絡抵抗Rpが大きく、自己放電電流IDが小さい電池)であった場合に、電池1に出力電圧VSを印加開始して以降、得られる電源電流IB(具体的には電源電流値IB(n))が安定した安定時電源電流IBsになるのに足りる待機継続時間TTsが経過したか否かを判断する。ここで、No即ち電圧印加時間tが待機継続時間TTsを経過していない(電圧印加時間t<TTs)場合には、電圧継続印加工程S7に戻り、電池1に出力電圧VSを印加するのを継続し(S7)、電源電流IBを検知する(S8)。一方、Yes即ち電圧印加時間tが待機継続時間TTsを経過している(電圧印加時間t≧TTs)場合には、「判定工程」S11に進む。
In the "continuation determination step" S9, it is determined whether or not to repeat the voltage continuation application step S7 and the current detection step S8 again. In the present embodiment, when the
ここで、環境温度TKを第1環境温度TK1に維持したまま、外部電源EPから電池1に第1電池電圧VB1に等しい出力電圧VS(VS=VB1)を印加し続けた場合の、電源電流IBの変化について、図4を参照して検討する。
前提として、図4の中段に示すように、外部電源EPから電池1に印加する出力電圧VSは、電圧印加開始(t=0)以降、電圧印加時間tの経過に拘わらず、第1電池電圧測定工程S6で測定した第1電池電圧VB1に等しい大きさを維持しているとする。
また、図4の上段に細い実線で示すように、環境温度TKは第1環境温度TK1に維持され、電池1の電池温度TBは第1環境温度TK1と同じ第1電池温度TB1(TB1=TK1=20.0℃)に維持されているとする。
Here, the power supply current IB when the output voltage VS (VS=VB1) equal to the first battery voltage VB1 is continuously applied to the
As a premise, as shown in the middle part of FIG. 4, the output voltage VS applied to the
4, the environmental temperature TK is maintained at the first environmental temperature TK1, and the battery temperature TB of the
外部電源EPから電池1に出力電圧VSを印加した後、電圧印加時間tの経過と共に、電池電圧VBは、電圧継続印加工程S7の開始時(電圧印加時間t=0時点)の第1電池電圧VB1から徐々に低下する。電池成分1Bに蓄えられていた電荷が、短絡抵抗Rpを通じて自己放電電流IDにより徐々に放電されるので、電池成分1Bで生じる電池成分電圧VBBが徐々に小さくなるためである。なお、電池成分電圧VBBは、電源電流IBがゼロ(IB=0)の場合には、電池1の開放電圧である電池電圧VBに一致する。従って、電池1への出力電圧VSの印加開始時点(電圧印加時間t=0時点)では、電池成分電圧VBBは第1電池電圧VB1に等しい(VBB=VB1=VS:t=0)。
After the output voltage VS is applied to the
ところで、電池1には、外部電源EPが接続され、第1電池電圧VB1に等しい出力電圧VS(VS=VB1)が印加され続けている。このため、電池成分1Bで生じる電池成分電圧VBBが小さくなると、図3から容易に理解できるように、直列抵抗Rsの両端に電位差(VB1-VBB)が生じ、これに応じた電源電流IBが二点鎖線の矢印で示すような経路で電池1に流れる(IB>0、VB1=VBB+Rs・IB)。
そして、図4の下段に細い実線或いは細い破線で示すように、この電源電流IBの大きさは、電池成分1Bの電池成分電圧VBBが低下するに従って、徐々に大きくなる。但し、図3から理解できるように、電池成分電圧VBBの低下に伴って電源電流IBが増加して、短絡抵抗Rpを流れる電源電流IBによって、この短絡抵抗Rpに生じる逆起電力Vp(Vp=Rp・IB)が、電池成分1Bに生じる電池成分電圧VBBに等しくなると、もはや、電池成分1Bから自己放電電流IDが流れ出すことが無くなる。これにより、電池成分1Bにおける電池成分電圧VBBの低下も止まって、電源電流IBは、自己放電電流IDに等しい値の安定した安定時電源電流IBsとなる。
By the way, an external power supply EP is connected to the
As indicated by the thin solid line or thin broken line in the lower part of FIG. 4, the magnitude of this power supply current IB gradually increases as the battery component voltage VBB of the
従って、もし供試される電池1が、良品(短絡抵抗Rpが大きく、自己放電電流IDが小さい電池)である場合には、電池成分1Bの電池成分電圧VBBはゆっくり低下するので、電源電流IBもゆっくり増加する(図4の下段の細い実線参照)。また、この良品の安定時電源電流値IBsgは小さい。
Therefore, if the
これに対し、供試される電池1が不良品(良品の電池に比して短絡抵抗Rpが小さく、自己放電電流IDが相対的に大きい電池)である場合には、良品の電池に比して、電池成分1Bの電池成分電圧VBBは相対的に速く低下するので、電源電流IBも相対的に速く増加する(図4の下段の細い破線参照)。この不良品の安定時電源電流値IBsnも、良品の安定時電源電流値IBsgに比して大きくなる。
On the other hand, when the
このように、安定時電源電流IBsの値の大きさによって、あるいは電源電流IBの増加の速度(電源電流IBの経時変化)の大きさや変化の様子によって、供試された電池1の良否を判定することができることになる(特許文献1参照)。例えば、図4の下段のグラフにおいて、しきい電流値IBthを図4に示すように、良品の安定時電源電流値IBsgと不良品の安定時電源電流値IBsnの中間の値となるように定める。これにより、得られた安定時電源電流IBsの値IBsg,IBsnとしきい電流値IBthと比較し、当該電池1が良品であるか否かを判定することができる。また、良品と不良品では、電源電流IBの経時変化の速度(電源電流IBが安定時電源電流値IBsg,IBsnに至るまでの、電源電流IBの変化の傾き)が異なることから、電源電流IBの変化の傾き値が、しきい値よりも大きいか小さいかを判別することで、電池1の良否を判定するなど、電源電流IBの経時変化から電池1の良否を判定することも出来る。
In this way, the quality of the tested
しかし、電池1に第1電池電圧VB1の印加を開始してから、電池1の良否判定が可能になるまでには時間が掛かる。例えば、安定時電源電流IBsの値を得て判定する場合には、安定時電源電流IBsの値が得られるまで待つ必要がある。例えば、図4の下段のグラフのうち、細い実線及び破線で示す上述の例では、安定時電源電流IBsの値を得るのに、電圧印加時間tが55分以上経過するのを待つ(継続判断工程S9における待機継続時間TTsを、図4の下段のグラフにおいて破線の矢印で示すように、TTs=55分以上の値にする)必要があることが判る。
However, it takes time from when the application of the first battery voltage VB1 to the
電源電流IBの経時変化から電池1の良否を判定する場合には、上述のように安定時電源電流IBsの値を得て判定する場合よりも短時間で判断できる。しかしこの場合でも、電源電流IBの増加が十分進行していない時点では、適切に判定することが難しい場合があるため、極端に早期に電池1の良否判定をすることは難しく、電池1に第1電池電圧VB1の印加を開始してから、例えば30分以上程度待つ(継続判断工程S9における待機継続時間TTsを、TTs=30分以上の値にする)必要がある。
Determining whether the
そこで本実施形態では、図3に示すように、電圧継続印加工程S7と並行して、さらに詳細には、電圧継続印加工程S7、電流検知工程S8、及び継続判断工程S9と並行して、電池1の電池温度TBを、第1電池温度TB1から第2電池温度TB2に向けて変化させる「電池温度変化工程」S10を行う。具体的には、第1電池温度TB1(具体的には、TB1=20.0℃)から、これより0.2℃高い第2電池温度TB2(TB2=20.2℃)に向けて変化させる。更に具体的には、図4上段のグラフにおいて太い破線で示すように、電圧継続印加工程S7の開始(電圧印加時間t=0)の直後に、電池温度変化工程S10を開始し、第1環境温度TK1(TK1=20.0℃)とした第1室KR1内の電池1を、第2環境温度TK2(TK2=20.2℃)とした第2室KR2に移動させる(図2参照)。かくして、電池1の周囲の環境温度TKを、温度変化時間tm=0を境界として、ステップ関数状に、第1環境温度TK1から第2環境温度TK2に変化させる。これにより、図4上段のグラフにおいて太い実線で示すように、温度変化時間tm=0以前は、第1環境温度TK1に等しい第1電池温度TB1(TK1=TB1=20.0℃)であった電池1の電池温度TBを、第2環境温度TK2に等しい第2電池温度TB2(TK2=TB2=20.2℃)に向けて変化させる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the battery is A "battery temperature changing step" S10 is performed to change the battery temperature TB of No. 1 from the first battery temperature TB1 toward the second battery temperature TB2. Specifically, the first battery temperature TB1 (specifically, TB1 = 20.0°C) is changed to a second battery temperature TB2 (TB2 = 20.2°C) that is 0.2°C higher. . More specifically, as indicated by the thick dashed line in the upper graph of FIG. The
このようにする理由は、本実施形態の電池1は、第1電池温度TB1下の開路電圧が第1電池電圧である電池1の電池温度TBを、第1電池温度TB1から第2電池温度TB2に変化させた場合に、電池1の開路電圧が、第1電池電圧VB1からこれよりも低い第2電池電圧VB2に降圧する特性を有しているからである。そして本実施形態では、電池温度変化工程S10を、電圧継続印加工程S7の開始の後に開始するので、環境温度TKの変換に伴う電池温度TBの変化によって電池1の開路電圧が第1電池電圧VB1から変化し、電圧継続印加工程S7の開始の際に、外部電源EPの出力電圧VSと第1電池電圧VB1との間に相違が生じるのを防止できる。
The reason for this is that the
なお実施形態では、電圧継続印加工程S7の開始、即ち、外部電源EPの出力電圧VSを電池1に印加開始(電圧印加時間t=0)した直後に、電池温度変化工程S10を開始、即ち、電池温度TBを第1電池温度TB1から第2電池温度TB2に向かう変化を開始(温度変化時間tm=0)させた。このため、電池温度TBを早期に第2電池温度TB2に到達させ安定させることができ、電池電圧VBを早期に上昇させ第2電池電圧VB2に到達させ安定にすることができる。但し、電圧継続印加工程S10の開始(電圧印加時間t=0)から、30秒後(t=30秒)、5分後(t=5分)など、予め定めた時間経過後にデバイス温度変化工程を開始しても良い。 In the embodiment, the battery temperature changing step S10 is started immediately after the continuous voltage application step S7 is started, that is, the output voltage VS of the external power supply EP is started to be applied to the battery 1 (voltage application time t=0). The battery temperature TB is started to change from the first battery temperature TB1 to the second battery temperature TB2 (temperature change time tm=0). Therefore, the battery temperature TB can be quickly reached and stabilized at the second battery temperature TB2, and the battery voltage VB can be quickly raised to reach the second battery voltage VB2 and be stabilized. However, the device temperature change step is performed after a predetermined time such as 30 seconds (t=30 seconds) or 5 minutes (t=5 minutes) from the start of the continuous voltage application step S10 (voltage application time t=0). may be started.
また、本実施形態では、第1電池温度TB1(TB1=20.0℃)の電池1の電池温度TBを、第2電池温度TB2(TB2=20.2℃)に向けて昇温させた。しかし、電池温度TBの範囲や電池電圧の範囲(SOC)の範囲)、電池に用いる各材料など電池の種類によっては、第1電池温度TB1よりも低温の第2電池温度TB2に降温させることで、第1電池電圧VB1から第2電池電圧VB2に降圧させ得る場合も有る。容易に理解できるように、この場合には、「電池温度変化工程」S10において、電池1の電池温度TBを、第1電池温度TB1からこれよりも低温の第2電池温度TB2に降温させる。
Further, in this embodiment, the battery temperature TB of the
本実施形態では、電池1が前述の温度特性を有していることを利用し、上述のように、電圧継続印加工程S7と並行して、電池温度変化工程S10において、電池1の電池温度TBを第1電池温度TB1から第2電池温度TB2に向けて変化(昇温)させる。本実施形態では、図4上段のグラフにおいて太い実線で示すように、電池1の電池温度TBは、温度変化時間tm=0の時点で、第1環境温度TK1の第1室内の電池1を第2環境温度TK2の第2室に移動させてから、概ね15分以内(温度変化時間tm≦15分)に第2電池温度TB2(TK2=TB2=20.2℃)に到達して安定する。
In the present embodiment, by utilizing the fact that the
すると、電圧継続印加工程S7では、供試している電池1において、自己放電の進行による電池電圧VBの低下に加え、電池温度TBを第1電池温度TB1から第2電池温度TB2に向けて変化させることによる電池電圧VBの低下をも生じさせることができる。このため、この電圧継続印加工程S7における電池電圧VBの低下を早めて、より速く電源電流IBを増加させたり、より早期に電源電流IBを安定した安定時電源電流IBsにすることができる。かくして、より早期に判定工程S11における電池1の自己放電状態の判定を行えるようにできる。
Then, in the continuous voltage application step S7, in the
具体的には、電池温度変化工程S10を並行して設けない場合に比して、「継続判断工程」S9で経過したか否かを判断する待機継続時間TTsを短くできる。例えば、電池温度変化工程S10を並行して設けない場合(図4下段のグラフにおいて細線の実線及び破線参照)には、安定時電源電流値IBsg,IBsnを得るのに待つ待機継続時間TTsをTTs=55分以上とする必要があった。これに対し、電池温度変化工程S10を並行して設ける本実施形態では、図4下段のグラフにおいて太線の実線及び破線で示すように、電圧印加時間t=17分程度で安定時電源電流値IBsg,IBsnが得られるので、実線の矢印で示すように、待機継続時間TTsを例えばTTs=18分に設定することができ、より早期に判定工程S11に移行して、判定をより早期に行うことが出来る。 Specifically, compared to the case where the battery temperature change step S10 is not provided in parallel, the standby duration TTs for determining whether or not the continuation determination step S9 has elapsed can be shortened. For example, when the battery temperature change step S10 is not provided in parallel (see the thin solid line and the broken line in the lower graph of FIG. 4), the standby duration TTs for obtaining the stable power supply current values IBsg and IBsn is set to TTs = 55 minutes or longer. On the other hand, in the present embodiment in which the battery temperature changing step S10 is provided in parallel, as indicated by the thick solid line and the broken line in the lower graph of FIG. , IBsn can be obtained, the standby duration TTs can be set to, for example, TTs=18 minutes, as indicated by the solid-line arrow, so that the judgment step S11 can be started earlier and the judgment can be made earlier. can be done.
「判定工程」S11では、得られた電源電流IBに基づいて、具体的には、電圧継続印加工程S7の開始(電圧印加時間t=0)以降、待機継続時間TTsが経過するまでに得られた電源電流値IB(0),IB(1),…,IB(n)の列を用いて、電池1の自己放電状態を判定する。
In the “determining step” S11, based on the obtained power supply current IB, specifically, after the start of the continuous voltage application step S7 (voltage application time t=0), the current obtained until the standby duration time TTs elapses. The self-discharge state of the
本実施形態では、具体的には、所定の時間間隔(本実施形態では10秒毎)で取得された一連の電源電流値IB(0),IB(1),…,IB(n)のうち、待機継続時間TTsの終期(本実施形態では最後の60秒間)に得られた7個の電源電流値IB(n-6)~IB(n)を用い、これらを平均して平均終期電源電流値IBE(IBE=(IB(n-6)+…+IB(n))/7)を算出する。平均終期電源電流値IBEは、待機継続時間TTsの終期に得られる安定時電源電流IBsの大きさを示している。これをしきい電流値IBthと比較して、平均終期電源電流値IBEがしきい電流値IBthよりも小さい(IBE<IBth)電池1を良品と判定する。かくして、充電され、自己放電状態を検査された電池1が製造できる。
Specifically, in this embodiment, among a series of power supply current values IB(0), IB(1), . , seven power supply current values IB(n−6) to IB(n) obtained at the end of the standby duration TTs (last 60 seconds in this embodiment) are averaged to obtain the average final power supply current Calculate the value IBE (IBE=(IB(n-6)+...+IB(n))/7). The average final power supply current value IBE indicates the magnitude of the stable power supply current IBs obtained at the end of the standby duration time TTs. This is compared with the threshold current value IBth, and the
一方、平均終期電源電流値IBEがしきい電流値IBth以上(IBE≧IRth)の電池1を不良品と判定する。不良品と判定された電池1は除外し廃棄する。或いは、分解等して再利用する。
On the other hand, the
上述の実施形態では、判定工程S11において、終期に得られた複数個の電源電流値IB(n)等を平均して、安定時電源電流IBsの値に相当する平均終期電源電流値IBEを算出し、これをしきい電流値IBthと比較して電池1の良否を判定した。
しかし、電流検知工程S8で電源電流値IB(n)を得た各時点で、直近に得た複数個(例えば7個)の電源電流値IB(n-6)~IB(n)の移動平均値MIB(n)を逐次算出するようにし、最後に得た移動平均値MIB(n)を用いて、判定工程S11で電池1の自己放電状態を判定してもよい。即ち、判定工程S11で、安定時電源電流IBsに相当する最後に得た移動平均値MIB(n)と、しきい電流値IBthと比較して、電池1の良否を判定しても良い。
In the above-described embodiment, in the determination step S11, a plurality of power supply current values IB(n) obtained at the final stage are averaged to calculate the average final power supply current value IBE corresponding to the value of the stable power supply current IBs. Then, this was compared with the threshold current value IBth to determine whether the
However, at each point in time when the power supply current value IB(n) is obtained in the current detection step S8, a moving average of a plurality of (for example, seven) power supply current values IB(n−6) to IB(n) obtained most recently The self-discharge state of the
また、上述の実施形態では、第1室KR1と第2室KR2とを用意し、電池1を第1室KR1から第2室KR2に移動させて電池温度TBを変化させた。しかし、第2室を用いず、電池温度TBを第1環境温度TK1に等しい第1電池温度TB1とした上で、第1室KR1の環境温度TKを第2環境温度TK2まで昇温させて、電池温度TBを第1電池温度TB1から第2電池温度TB2に向けて変化させることもできる。
Further, in the above embodiment, the first chamber KR1 and the second chamber KR2 are provided, and the battery temperature TB is changed by moving the
(変形形態)
上述の実施形態では、継続判断工程S9において、出力電圧VSを電池1に印加した当初(電圧印加時間t=0)から、電源電流IBの値が安定した安定時電源電流値IBs(IBsg,IBsn)となるまでの待機継続時間TTs(実施形態ではTTs=18分)の経過を待ち、判定工程S11において、待機継続時間TTsの終期に得られた複数個の電源電流値IB(n)の平均終期電源電流値IBEを算出し、これを用いて電池1の自己放電状態を判定した例を示した。
(deformed form)
In the above-described embodiment, in the continuation determination step S9, the stable power supply current value IBs (IBsg, IBsn ) until the standby duration TTs (TTs=18 minutes in the embodiment) elapses, and in the determination step S11, the average of a plurality of power supply current values IB(n) obtained at the end of the standby duration TTs An example in which the final power supply current value IBE is calculated and used to determine the self-discharge state of the
これに対し本変形形態では、本変形形態1では、外部電源EPから電池1に流れる電源電流IBの経時変化に基づいて、電池1の内部短絡を判定する。これにより、具体的には、図2に示す電池1の製造の流れにおいて、実施形態より早期に判定工程S11での判定を行うべく、継続判断工程S9における待機継続時間TTtを安定時電源電流IBsが得られる時間(実施形態における待機継続時間TTs)の1/3まで短くする(本変形形態では、TTt=6分)ことができる。
On the other hand, in the present modification, in the
その上で、本変形形態では、判定工程S11において、待機継続時間TTt内(本変形形態では6分間)に、所定の時間間隔ごと(本変形形態でも10秒毎)に取得された一連の電源電流値IB(0),IB(1),…,IB(n)のうち、待機継続時間TTtの後半(本変形形態では、3分間=180秒間)に得られた複数(本変形形態では19個)の電源電流値IB(n)等を用い、平均変化率HA、即ち、単位時間当たりの平均変化量HA(本変形形態では、1分間当たりの平均変化量HA:HA=(IB(n)-IB(n-18))/3)を算出する。平均変化率HAは、待機継続時間TTtの後半に得られる電源電流IBの増加の傾きを示している。 On top of that, in this modification, in the determination step S11, a series of power sources acquired at predetermined time intervals (every 10 seconds in this modification) within the standby duration time TTt (6 minutes in this modification) Among the current values IB(0), IB(1), . . . , IB(n), a plurality (19 ) power supply current values IB(n) and the like are used to determine the average rate of change HA, that is, the average amount of change HA per unit time (in this modification, the average amount of change HA per minute: HA=(IB(n) )-IB(n-18))/3). The average change rate HA indicates the slope of increase in the power supply current IB obtained in the latter half of the standby duration TTt.
この平均変化率HAをしきい変化率HAthと比較して、平均変化率HAがしきい変化率HAthよりも小さい(HA<HAth)電池1を良品と判定する。このようにしても、充電され、自己放電状態を検査された電池1が製造できる。しかも、継続判断工程S9における待機継続時間TTtを、実施形態における待機継続時間TTsに比して短くしているので、判定工程S11に至るまでの時間を短くでき、より早期に電池1の自己放電検査を行うことができる。また、より早期に自己放電状態の検査まで終えた電池1を製造できる。
This average rate of change HA is compared with a threshold rate of change HAth, and
なお、平均変化率HAがしきい変化率HAth以上(HA≧HAth)の電池1を不良品と判定する。不良品と判定された電池1は,実施形態と同様、除外し廃棄、或いは、分解等して再利用する。
A
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。 In the above, the present invention has been described in accordance with the embodiments and modifications, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、実施形態及び変形形態では、電池1の製造過程において、第1電池電圧測定工程S6~判定工程S11で示す、電池1の自己放電検査の検査工程を行った。これに対し、既に市場に置かれて使用された使用済の電池1について、自己放電検査を行うこともできる。この場合には、組立工程S1のほか、初充電工程S2、高温エージング工程S3、冷却工程S4は行わず、所定の充電状態に充電された使用済みの電池1について、放置工程S5以降の各工程を行う。即ち、使用済みの電池1を実施形態と同様に拘束した後、実施形態1の初充電工程S2と同様に、電池1に充放電装置(不図示)を接続して、環境温度TK=20℃下において、定電流定電圧(CCCV)充電により、SOC80%に相当する電池電圧VB=3.9Vまで充電しておく。
For example, in the embodiment and the modification, in the manufacturing process of the
この充電された使用済みの電池1について、放置工程S5において、第1環境温度TK1(TK1=20.0℃)下で放置し、電池1の電池温度TBを第1電池温度TB1(TB1=20.0℃)にする。以降は、実施形態或いは変形形態と同様、第1電池電圧測定工程S6~判定工程S11をそれぞれ行う。かくして、使用済みの電池1の自己放電検査が終了する。このようにすることで、従来よりもより短時間で、使用済みの電池1の自己放電検査を行うことができる。
In the leaving step S5, this charged and used
また実施形態及び変形形態では、しきい電流値IBthやしきい変化率HAthとの比較により、電池1の良否を判定した。しかし、例えば、3つの異なるしきい電流値IBth1,IBTh2,IBth3を設定し、各電池1の安定時電源電流IBsの値と比較して、電池1を安定時電源電流IBsの値に応じた、A~Dの4ランクに分類するなど、複数の異なるしきい値を用いて、電池1を3つ以上のランクに分類するようにしても良い。
Moreover, in the embodiment and the modification, the quality of the
実施形態では、予め定めた待機継続時間TTs(例えばTTs=18分)まで電圧印加時間tが経過すれば電源電流Ibは安定していると考えて、継続判断工程S9では、待機継続時間TTsが経過したか否かを判断した。しかし、継続判断工程S9において、電源電流値IB(n)が安定したか否かを判断し、安定した場合(Yes)に判定工程S11に移行するようにしても良い。具体的には例えば、継続判断工程S9で、電源電流値IB(n)の移動平均値(例えば60秒間分の7個の電源電流値IB(n-6)~IB(n)の移動平均値)を逐次算出し、その値の推移(例えば移動平均値の微分値の大小)から、電源電流値IB(n)が安定したか否かを判断するようにしても良い。 In the embodiment, it is considered that the power supply current Ib is stable when the voltage application time t elapses up to a predetermined standby duration TTs (for example, TTs=18 minutes), and in the continuation determination step S9, the standby duration TTs is Determine if it has passed. However, in the continuation determination step S9, it may be determined whether or not the power supply current value IB(n) has stabilized, and if it has stabilized (Yes), the process may proceed to the determination step S11. Specifically, for example, in the continuation determination step S9, the moving average value of the power supply current value IB(n) (for example, the moving average value of seven power supply current values IB(n−6) to IB(n) for 60 seconds ) is sequentially calculated, and whether or not the power supply current value IB(n) has stabilized may be determined from the transition of the value (for example, the magnitude of the differential value of the moving average value).
また、実施形態等では、検査対象の電池1として、扁平状捲回型の電極体20を備える電池1(図1参照)を例示したが、これに限られない。例えば、積層型の電極体を備える電池の製造や検査において、本技術を適用することもできる。積層型の電極体の場合、正極板、セパレータ及び負極板を圧縮する際には、電池を正極板、セパレータ及び負極板の積層方向に圧縮する。また、円筒状に捲回した電極体を内部に収容した円筒型の電池のも適用できる。その他、多様な形態の二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタなどの蓄電デバイスの自己放電検査や製造に適用することができる。
In the embodiments and the like, the battery 1 (see FIG. 1) including the flat
1 (充電済みの)電池(蓄電デバイス)
30 正極端子部材
40 負極端子部材
S2 初充電工程
S5 放置工程
KR1 第1室(保持室)
S6 第1電池電圧測定工程(第1デバイス電圧測定工程、検査工程)
S7 電圧継続印加工程(検査工程)
S8 電流検知工程(検査工程)
S9 継続判断工程(検査工程)
TTs,TTt 待機継続時間
S10 電池温度変化工程(デバイス温度変化工程、検査工程)
S11 判定工程(検査工程)
TB 電池温度(デバイス温度)
TB1 第1電池温度(第1デバイス温度)
TB2 第2電池温度(第2デバイス温度)
TK 環境温度
TK1 第1環境温度(第1環境温度)
TK2 第2環境温度(第2環境温度)
HP 放置期間
VB 電池電圧(デバイス電圧)
VB1 第1電池電圧(第1デバイス電圧)
VBS 安定時電池電圧
EP 外部電源
VS (外部電源の)出力電圧
t 電圧印加時間
tm 温度変更時間
IB 電源電流
IB(n) (取得された)電源電流値
1 (charged) battery (storage device)
30 Positive
S6 first battery voltage measurement step (first device voltage measurement step, inspection step)
S7 voltage continuous application step (inspection step)
S8 current detection step (inspection step)
S9 Continuation judgment step (inspection step)
TTs, TTt Standby duration time S10 Battery temperature change process (device temperature change process, inspection process)
S11 judgment step (inspection step)
TB Battery temperature (device temperature)
TB1 First battery temperature (first device temperature)
TB2 Second battery temperature (second device temperature)
TK Environmental temperature TK1 First environmental temperature (first environmental temperature)
TK2 Second environmental temperature (second environmental temperature)
HP Leaving period VB Battery voltage (device voltage)
VB1 First battery voltage (first device voltage)
VBS Stabilized battery voltage EP External power supply VS (External power supply) output voltage t Voltage application time tm Temperature change time IB Power supply current IB (n) (Acquired) power supply current value
Claims (4)
上記蓄電デバイスは、
第1デバイス温度下の開路電圧が第1デバイス電圧である上記蓄電デバイスのデバイス温度を、上記第1デバイス温度から第2デバイス温度に変化させた場合に、上記蓄電デバイスの開路電圧が、上記第1デバイス電圧からこれよりも低い第2デバイス電圧に降圧する特性を有しており、
予め充電された上記蓄電デバイスのデバイス温度が上記第1デバイス温度であるときに、上記蓄電デバイスの上記第1デバイス電圧を測定する第1デバイス電圧測定工程と、
外部電源から、上記第1デバイス電圧に等しい電源電圧を、上記蓄電デバイスに印加し続ける電圧継続印加工程と、
上記電圧継続印加工程に並行して、上記蓄電デバイスのデバイス温度を、上記第1デバイス温度から上記第2デバイス温度に向けて変化させるデバイス温度変化工程と、
上記外部電源から上記蓄電デバイスに流れる電源電流を検知する電流検知工程と、
検知した上記電源電流に基づいて、上記蓄電デバイスの自己放電状態を判定する判定工程と、を備える
蓄電デバイスの自己放電検査方法。 A self-discharge inspection method for an electricity storage device for inspecting self-discharge of an electricity storage device, comprising:
The electricity storage device
When the device temperature of the electricity storage device whose open circuit voltage at the first device temperature is the first device voltage is changed from the first device temperature to the second device temperature, the open circuit voltage of the electricity storage device It has the characteristic of stepping down from the 1st device voltage to a lower 2nd device voltage,
a first device voltage measuring step of measuring the first device voltage of the electricity storage device when the device temperature of the electricity storage device that has been charged in advance is the first device temperature;
a voltage continuous application step of continuously applying a power supply voltage equal to the first device voltage from an external power supply to the electricity storage device;
A device temperature changing step of changing the device temperature of the electricity storage device from the first device temperature toward the second device temperature in parallel with the continuous voltage application step;
a current detection step of detecting a power supply current flowing from the external power supply to the power storage device;
and a determination step of determining a self-discharge state of the storage device based on the sensed power supply current.
前記第1デバイス電圧測定工程に先立ち、
前記蓄電デバイスを、第1環境温度とした保持室内に放置して、上記蓄電デバイスのデバイス温度を、上記第1環境温度に等しい前記第1デバイス温度とする放置工程を備える
蓄電デバイスの自己放電検査方法。 A self-discharge inspection method for an electricity storage device according to claim 1,
Prior to the first device voltage measurement step,
A self-discharge inspection of an electricity storage device, comprising a leaving step of leaving the electricity storage device in a holding chamber having a first environmental temperature to set the device temperature of the electricity storage device to the first device temperature equal to the first environmental temperature. Method.
前記デバイス温度変化工程を、前記電圧継続印加工程の開始の後に開始する
蓄電デバイスの自己放電検査方法。 A self-discharge inspection method for an electricity storage device according to claim 1 or 2,
A self-discharge inspection method for an electric storage device, wherein the device temperature changing step is started after the continuous voltage application step is started.
請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の蓄電デバイスの自己放電検査方法により、初充電された上記蓄電デバイスの自己放電状態を検査する検査工程と、を備える
蓄電デバイスの製造方法。 an initial charging step of initially charging the assembled uncharged power storage device to a predetermined charge state to obtain a precharged power storage device;
A method for manufacturing an electricity storage device, comprising: an inspection step of inspecting the self-discharge state of the electricity storage device that has been charged for the first time by the self-discharge inspection method for an electricity storage device according to any one of claims 1 to 3.
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