JPH07333303A - 電池素子の短絡検査装置及び検査方法 - Google Patents

電池素子の短絡検査装置及び検査方法

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JPH07333303A
JPH07333303A JP6148709A JP14870994A JPH07333303A JP H07333303 A JPH07333303 A JP H07333303A JP 6148709 A JP6148709 A JP 6148709A JP 14870994 A JP14870994 A JP 14870994A JP H07333303 A JPH07333303 A JP H07333303A
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JP
Japan
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battery element
electrodes
capacitance
short circuit
measurement
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Application number
JP6148709A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kano
浩志 加納
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で短絡検査の作業能率が高く、し
かも検査の信頼性が高い、電池素子の短絡検査装置及び
短絡検査方法を提供する。 【構成】 電池素子の本発明に係る短絡検査装置10
は、電池素子の電極間の静電容量と損失係数とを同時に
測定するCD測定装置12と、電池素子の正負極の電極
リードF、Gとそれぞれ電気的に接触できるようにされ
た正極、負極測定端子14、16とを備えている。CD
測定装置により電池素子の電極間に交流測定信号を印加
して静電容量Cと損失係数Dとを測定する。損失係数が
規定値以上の場合には、電極間が短絡していると見な
し、検査した電池素子を不良品として排除する。静電容
量の測定値が規定した範囲外にある場合には、検査した
電池素子を不良品として排除する。静電容量の測定値が
規定した範囲内にあり、測定損失係数Dの測定値が規定
値以下である時、検査した電池素子を合格品として、次
の工程に送る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池素子の短絡検査装
置及び検査方法に関し、更に詳細には電池素子の短絡を
簡便かつ高い信頼性で検査できる装置及び方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】電池にも種々の種類があるが、コンパク
トな薄型電池として、近年、図2に示すような正負の薄
い電極板と電極板同士を相互に隔離するセパレータとを
渦巻き状に巻いた筒形の二次電池が実用化されている。
電極板としては、銅箔、アルミニウム箔等の導体箔にリ
チウム化合物等の電極活物質を被着させたものが使用さ
れている。このような二次電池を組み立てるには、先
ず、リールにそれぞれ巻回されている正負の電極板と2
枚のセパレータとをリールから巻き戻しつつ、巻き取り
機によりセパレータ、負電極板、セパレータ、正電極板
の順序で渦巻き状に積層し、正負の電極板にそれぞれ正
極リード及び負極リードを電気的に接合し、円筒形の電
池素子を形成する。次いで、電池素子について短絡検査
を施し、合格品のみ次の工程に送って缶詰めし、電解液
を注入している。
【0003】従来、このような半完成品の電池素子の短
絡検査を行う装置は、図3に示すように、正極側接触部
Aと、負極側接触部Bと、抵抗値測定器(テスタ)C
と、電池素子の正極リードFを正極側接触部Aに、負極
リードGを負極側接触部Bに押圧するリード押さえD、
Eとから構成されている。接触部A、Bは、それぞれ電
池素子の正極リードF及び負極リードGに対して電気的
に接触する離隔した2個の測定端子A1 2 及びB1
2 とからなる。測定端子A1 は、Ry (リレー)を介し
て測定端子B1 に接続し、測定端子A2 及びB2 はそれ
ぞれ抵抗値測定器(テスタ)の+端子及び−端子に接続
されている。
【0004】電池素子の従来の短絡検査方法は、上述し
た短絡検査装置を使用して、次のような方法で行われて
いた。ステップ1 電池素子の正極リードF及び負極リードGをそれぞれ短
絡検査装置の正極側接触部A及び負極側接触部Bに載せ
て位置決めし、リード押さえD、Eで押圧する。続い
て、Ry (リレー)の接点を開いた状態でテスタCによ
り導通が無いことを確認する。ステップ2 ステップ1の確認で抵抗値が規定値以下であれば、電極
同士が短絡していると見なし、測定した電池素子を不良
品として排除する。ステップ3 Ry の接点を閉じた状態で、テスタで導通を確認する。ステップ4 ステップ3で導通していない場合には、電池素子の正極
及び負極リードの少なくとも一方が接触部の測定端子に
電気的に接触していないことになるので、再度、電池素
子のリードを位置決めしてステップ1からステップ3を
繰り返す。ステップ1及び3の結果が双方ともOKであ
る場合のみ、検査した電池素子を合格品とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の短絡検査方法は、次のような問題を有する。第1に
は、検査する電池素子が電極板とセパレータとからなる
コンデンサを構成しているため、ステップ1で導通試験
の開始直後に、電流がテスタの直流電源から流れる。従
って、定常状態になるのを待って、導通試験の判定を行
う必要があるので、導通試験に数秒を要する。そのた
め、短絡検査の能率を向上させるのが難しい。第2に
は、電池素子の電極リードが測定端子に電気的に接触し
ているかどうかステップ3により確認する必要がある
が、電極リードを測定端子に接触させるに当たり、多数
の電池素子の全てについて、1本の電極リードを2個の
測定端子に同時に電気的に接触させることは、実際の作
業としてかなり難しく、そのため、短絡検査の作業効率
及び信頼性の向上が難しい。また、短絡検査装置の接触
部の構造が複雑であるから、故障の頻度も高い。
【0006】そこで、本発明の目的は、構造が簡単で検
査の作業能率が高く、しかも検査の信頼性が高い、電池
素子の短絡検査装置及び検査方法を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、電池素子の本発明に係る短絡検査装置は、正負の両
電極と、電極同士を相互に隔離するように電極間に介装
されたセパレータとからなる電池素子の電極間の短絡を
検査する装置であって、正負の両電極とそれぞれ電気的
に接触できるようにされた第1及び第2の測定端子と、
第1及び第2の測定端子を介して電極間の静電容量及び
損失係数を測定する測定装置とを備え、第1及び第2の
測定端子間に交流測定信号を印加して電極間の静電容量
と損失係数とを求めることにより電池素子の短絡を検査
することを特徴としている。
【0008】本発明で使用する測定装置は、電極間に交
流信号を印加して、電極間に流れる電流、電極間の電圧
及び位相差を測定し、電極間の静電容量Cと損失係数D
とを同時に算出できる、いわゆるLCRテスタと称され
る既知の測定装置の一種であって、例えば日置電機
(株)製のモデル3502Cハイテスタを使用できる。
ここで、損失係数Dは、周波数fの交流信号を電極間に
印加した場合に、D=1/(2πf・C・R)で表され
る数値であって、静電容量の品位、即ち電気的にどのく
らい純粋な静電容量であるか判断できる数値である。本
発明装置は、電気的に接続された電極リードをそれぞれ
有する正負の両電極と、電極間に在って電極同士を相互
に隔離するセパレータとからなる電解液注入前の電池素
子である限り、一次電池、二次電池に限らず適用でき、
例えばリチウムイオン二次電池、ニッケル・カドミウム
二次電池、ニッケル・水素二次電池等に好適に適用で
き、また同様な構成を有する電解液注入前の電解コンデ
ンサ素子にも適用できる。
【0009】また、本発明に係る電池素子の短絡検査方
法は、正負の両電極と、電極同士を相互に隔離するよう
に電極間に介装されたセパレータとからなる電池素子の
電極間の短絡を検査するに際し、電極間に交流信号を印
加して電極間の静電容量と損失係数とを求め、損失係数
の測定値が規定値以下であり、静電容量の測定値が規定
した範囲内にある時に電極間で短絡が生じていないと判
定することを特徴としている。
【0010】
【作用】電極間が短絡していない電池素子では、理論的
には実効抵抗R(直流成分による電気抵抗)は無限大に
なり、損失係数Dは限りなく零に近くなる。逆に、電極
間が短絡していると、実効抵抗Rが小さな値になり、損
失係数Dは大きな値となる。請求項1及び2に記載の本
発明装置及び方法では、このことに基づき、損失係数を
測定し、また、損失係数の測定値は、静電容量によって
も変化する値であるから、同時に静電容量を測定し、損
失係数の測定値が規定値以下であり、しかも静電容量の
測定値が規定した範囲内にある時にのみ、電極間で短絡
が無いと判定して、検査した電池素子を合格品として次
の工程に送る。尚、損失係数の規定値及び静電容量の範
囲は、既知の計算式による計算又は実物を使用した実験
により求められる値である。
【0011】
【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図1は、電池素子の本発
明に係る短絡検査装置の一実施例の構成を示す模式図で
ある。本実施例の電池素子の短絡検査装置(以下、簡単
に検査装置と略称する)10は、電極間の静電容量Cと
損失係数Dとを同時に測定するCD測定装置12と、電
池素子の正極リードFと電気的に接触できるようにされ
た正極測定端子14と、電池素子の負極リードGと電気
的に接触できるようにされた負極測定端子16と、正極
リードF及び負極リードGをそれぞれ押圧するリード押
さえ18、20とを備えている。
【0012】本実施例では、CD測定装置12として日
置電機(株)製のモデル3502Cハイテスタが使用さ
れている。CD測定装置12は、HC 、LC 、HP 、L
Pの端子を有し、正極測定端子14は2本のリード線2
2、24によりそれぞれHC 端子及びHP に接続され、
一方、負極測定端子16は同様に2本のリード線26、
28によりLC 端子及びLP 端子に接続されている。
【0013】以上の構成により、CD測定装置12のH
C 端子とLC 端子間に周波数fの交流測定信号を印加す
ると、HC 端子とLC 端子間を介して電極間で流れる電
流の強さと、HP 端子とLP 端子間の電圧及び位相差を
測定し、これによって電池素子の正負電極板間の静電容
量Cと損失係数Dとを同時に算出することができる。こ
こで、損失係数Dは、1/(2πf・C・R)で表され
る数値である。
【0014】以下に、上述の検査装置10を使用して電
池素子の短絡検査を行う方法を説明する。本実施例装置
で検査する電池素子は、銅箔又はアルミニウム箔にリチ
ウム化合物を塗布してなる正負の電極板を有する、缶詰
め及び電解液注入前のリチウムイオン二次電池の半完成
品である。電池素子は、正負2枚の電極板と2枚のセパ
レータとをそれぞれのリールから巻き取り機により巻き
取り、セパレータ、負極電極板、セパレータ、正極電極
板の順序で渦巻き状に巻回して積層したロール状の構造
を有し、正極の電極板に溶接された正極リードと、負極
の電極板に溶接された負極リードとをロールから外方に
突出させている。
【0015】ステップ1 正極リードFを正極測定端子14上に、負極リードGを
負極測定端子16上にそれぞれ位置決めして、上述の電
池素子Sを検査装置10に配置し、更にリード押さえ1
8、20を作動させて、各リードを測定端子に接触させ
る。ステップ2 CD測定装置12のHC 端子とLC 端子間に交流測定信
号を印加して、電池素子Sの正負電極間の静電容量Cと
損失係数Dとを測定する。ステップ3 損失係数Dの測定値が規定値以上の場合には、電極間が
短絡していると見なし、検査した電池素子を不良品とし
て排除する。ステップ4 静電容量Cの測定値が規定した範囲外にある場合には、
検査した電池素子を不良品として排除する。ステップ5 静電容量Cの測定値が規定した範囲内にあり、損失係数
Dの測定値が規定値以下である時、検査した電池素子を
合格品として、次の工程に送る。
【0016】本実施例装置及び方法は、従来の方法に比
べて次のような利点を有している。第1には、電池素子
に従来の直流測定信号に代えて交流測定信号を印加して
いるので、印加後、直ちに定常状態になり、直ぐに短絡
検査を行うことができる。本実施例装置及び方法では、
測定時間は約80msであった。第2には、正負の電極リ
ードの各々はそれぞれ1個の測定端子に接触しておれば
よいので、リードと測定端子との接触構造が簡単にな
る。従って、電極リードが測定端子に電気的に接触して
いないような場合は、極めて稀で、その結果、信頼性が
増す。第3には、電極リードが測定端子に接触していな
いと、静電容量が極端に小さくなるためステップ4でO
Kにならない。よって、従来方法のように、測定端子が
電極リードに接触しているかどうかチェックする必要が
無い。また、第2の利点で説明したように、電極リード
が測定端子に接触しないことは極めて稀であるから、静
電容量が極端に小さい場合は、電池素子内部に原因があ
ると推測できるので、直ちに不良品と判断できる。
【0017】
【発明の効果】本発明装置及び方法によれば、電極間に
交流測定信号を印加し、電極間の静電容量及び損失係数
を測定して、損失係数が規定値以下であり、静電容量が
規定した範囲内にある時に、電極間で短絡していないと
判定することにより、検査に要する時間が従来に比べて
極めて短くなる。また、測定端子の構造が簡単であるか
ら、電極リードが電気的に測定端子に接触しないような
場合は、極めて稀になり、よって検査の信頼性が増す。
更には、従来方法のように、電極リードが測定端子に接
触しているかどうかチェックする必要が無いので、検査
手順が簡単になり、検査能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】電池素子の本発明に係る短絡検査装置の一実施
例の構成を示す模式図である。
【図2】電池素子の構成を説明するための電池の部分分
解断面図である。
【図3】電池素子の従来の短絡検査装置の構成を示す模
式図である。
【符号の説明】
10 電池素子の本発明に係る短絡検査装置の一実施例 12 電極間の静電容量Cと損失係数Dとを同時に測定
するCD測定装置 14 正極測定端子 16 負極測定端子 18、20 リード押さえ 22、24、26、28 リード線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正負の両電極と、電極同士を相互に隔離
    するように電極間に介装されたセパレータとからなる電
    池素子の電極間の短絡を検査する装置であって、 正負の両電極とそれぞれ電気的に接触できるようにされ
    た第1及び第2の測定端子と、 第1及び第2の測定端子を介して電極間の静電容量及び
    損失係数を測定する測定装置とを備え、 第1及び第2の測定端子間に交流測定信号を印加して電
    極間の静電容量と損失係数とを求めることにより電池素
    子の短絡を検査することを特徴とする電池素子の短絡検
    査装置。
  2. 【請求項2】 正負の両電極と、電極同士を相互に隔離
    するように電極間に介装されたセパレータとからなる電
    池素子の電極間の短絡を検査するに際し、 電極間に交流信号を印加して電極間の静電容量と損失係
    数とを求め、損失係数の測定値が規定値以下であり、静
    電容量の測定値が規定した範囲内にある時に電極間で短
    絡が生じていないと判定することを特徴とする電池素子
    の短絡検査方法。
  3. 【請求項3】 前記電池素子がリチウムイオン2次電池
    であることを特徴とする請求項2に記載の電池素子の短
    絡検査方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105911410A (zh) * 2016-04-14 2016-08-31 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种电池正负极之间微短路的检测方法

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Effective date: 20030430