JPWO2011040446A1 - 絶縁性不良検査装置、及びそれを用いた絶縁性不良検査方法、電気化学セルの製造方法 - Google Patents

絶縁性不良検査装置、及びそれを用いた絶縁性不良検査方法、電気化学セルの製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、精度良く絶縁不良品を排除可能であって、絶縁不良検査後、再度使用可能な電気化学セルの製造方法を提供するため、金属端子２１の先端を外装体１０外部に突出するように電気化学セル本体２０を密封収納して構成される電気化学セル１の製造方法において、金属端子２１と金属箔層１２との間にインパルス電圧を印加し、金属端子２１と金属箔層１２間の静電容量に印加された電圧の波形を測定して絶縁不良検査工程をおこなう。

Description

本発明は、絶縁性不良検査装置、及びそれを用いた絶縁性不良検査方法、電気化学セルの製造方法に関するものであり、特に精度良く絶縁不良品を排除可能であって、絶縁不良検査後、再度使用可能な電気化学セルの製造方法である。
リチウムイオン電池とは、リチウム二次電池ともいわれ、液状、ゲル状又は高分子ポリマー状の電解質を持ち、正極・負極活物質が高分子ポリマーからなるものを含むものである。リチウムイオン電池の構成は、正極集電材／正極活性物質層／電解質層／負極活性物質層／負極集電材及び、これらを包装する外装体からなり、外装体を形成する包装材料として多層フィルムが用いられる。
図１０は従来のリチウムイオン電池の斜視図であり、図１１は図１０に示すリチウムイオン電池のＡ−Ａ’線における断面図である。図１０、図１１に示すように、リチウムイオン電池１０１は少なくとも基材層１１１、金属箔層１１２、熱接着性樹脂層１１３で構成される外装体１１０内部にリチウムイオン電池本体１２０を密封収納して構成される。
なお、リチウムイオン電池本体１２０は、正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、正極及び負極間に充填される電解質と（いずれも図示せず）を含むセル（蓄電部）と、セル内の正極及び負極に連結されるとともに先端が外装体１１０の外部に突出する金属端子１２１から構成されている。
ここで、リチウムイオン電池１０１の製造工程において、外装体１１０の熱接着性樹脂層１１３を重ね合わせその周縁部をヒートシールしてリチウムイオン電池本体１２０を密封収納するが、ヒートシール時の熱と押圧で熱接着性樹脂層１１３が肉薄し、金属端子１２１と金属箔層１１２とが短絡することがあった。また、ヒートシール後、外装体１１０を折り曲げた際に熱接着性樹脂層１１３でクラックが発生し、外装体１１０内部に充填された電解質が熱接着性樹脂１１３の一部から金属箔層１１２に浸透して短絡したり、金属端子１２１と金属箔層１１２とが短絡していない場合でも、将来短絡の原因となる微小なクラックが熱接着性樹脂層１１３に発生する場合があった。
従来、この問題に対して、完成したリチウムイオン電池の中から所定の頻度で検査用リチウムイオン電池を抜き出し、金属端子１２１と金属箔層１１２間に所定の高電圧を印加して、熱接着性樹脂層１１３が絶縁破壊されたリチウムイオン電池１０１を、短絡の原因となるクラックを有する不良品であるとして、一律に生産ラインから排除していた。しかしこの検査方法では抜き出したリチウムイオン電池しか検査できないとともに、検査精度が低く、短絡の原因とならない微小なクラックを見分けることが困難であった。また、高電圧を印加するため不良品でないリチウムイオン電池１０１も新たたに絶縁破壊が発生している可能性が高く、検査後使用することはできなかった。
また、特許文献１では、めっき法により外装体を構成する金属箔層に金属を析出させ、この金属析出物の形成の有無を目視等で確認して絶縁性低下部位を特定する方法が記載されている。しかし、特許文献１に記載の検査方法では、リチウムイオン電池をメッキ浴に浸す必要があり、この方法においても検査の結果にかかわらず、検査後のリチウムイオン電池を使用することができなかった。
特開２００７−２５７９７４号公報
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、精度良く絶縁不良品を排除可能な絶縁不良検査装置及びそれを用いた絶縁性不良検査方法、電気化学セルの製造方法であって、絶縁不良検査後、再度使用可能な電気化学セルの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、金属箔層と、熱接着性樹脂層とを、少なくとも順次積層して構成される外装体内部に、正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、正極及び負極間に充填される電解質とを含む電気化学セル本体とを、正極および負極の各々に連結される金属端子の先端が外部に突出するように密封収納して構成される電気化学セルの製造方法であって、金属端子と金属箔層との間にインパルス電圧を印加し、金属端子と金属箔層間の静電容量に印加された電圧の波形を測定する絶縁不良検査工程を含むことを特徴とする。
この構成によると、金属端子と金属箔層間は所定の静電容量を有し、金属端子と金属箔層間に絶縁不良がある場合、金属端子と金属箔層間の静電容量が著しく低下することを利用して、金属端子と金属箔層間に電圧を印加した後、金属端子と金属箔層間の静電容量に印加された電圧の波形を測定することにより、金属端子と金属箔層間の絶縁不良を検出することができる。また、印加する電圧をインパルス電圧とすることにより、金属端子と金属箔層間に電圧を長時間印加する必要がなく、熱接着性樹脂層の一部が溶融して絶縁破壊し、新たな短絡が発生することを防ぐことができる。また、電圧波形を測定することにより、わずかな電圧波形の差異から、将来短絡の原因となるクラックの発生を検出することができる。このように、絶縁不良検査の精度を高めるとともに、絶縁不良検査工程における電気化学セルの破壊を回避することができる。
また、本発明は、上記電気化学セルの製造方法において、絶縁不良検査工程が、金属端子を外装体で挟持して、挟持部分をヒートシールした後であって、電解質を外装体内部に充填する前におこなわれることを特徴とする。
この構成によると、電気化学セルの製造工程において、金属端子を外装体で挟持して、挟持部分をヒートシールしたときに、ヒートシールの熱と押圧により熱接着性樹脂が肉薄して金属端子と金属箔層とが短絡することがあるが、上記絶縁不良検査工程により、金属端子近傍の短絡及びクラックを検出することができる。
また、本発明は、上記電気化学セルの製造方法において、前記絶縁不良検査工程が、前記電解質を前記外装体内部に充填した後におこなわれることを特徴とする。
この構成によると、外装体内部に電解質を充填した後、ヒートシールされた外装体周縁部に発生する短絡及びクラックを、上記絶縁不良検査工程により検出することができる。
また、本発明は、上記電気化学セルの製造方法において、絶縁不良検査工程は、電圧印加停止直後の、金属端子と金属箔層間の静電容量が保持する保持電圧と、電圧印加停止から所定時間経過後の、金属端子と金属箔層間の静電容量が保持する保持電圧と、を測定しておこなうことを特徴とする。
この構成によると、インパルス電圧を印加直後、金属端子と金属箔層間の静電容量に電荷がチャージアップされ、この静電容量が保持する保持電圧が最大になる。しかし、金属端子と金属箔層間に絶縁不良があると、所望の最大値近傍まで電圧が立ち上がらない。また、金属端子と金属箔層間の静電容量に印加された電圧は絶縁不良がなければ、緩やかに減少するが、絶縁不良がある場合、電荷を保持できないため、電圧が急激に減少する。このように、電圧印加停止直後の保持電圧と、電圧印加停止直後から所定時間経過後の保持電圧を測定することにより、精度よく絶縁不良を検出することができる。
また、本発明は、上記電気化学セルの製造方法において、金属端子と金属箔層間に印加する電圧が１０Ｖ以下であることを特徴とする。
この構成によると、外装体内部に密封収納される電気化学セル本体と連結する金属端子と、外装体の金属箔層と、を絶縁するものは外装体最内層の熱接着性樹脂層であり、金属端子と金属箔層間に高電圧を印加すると、熱接着性樹脂層が溶融し、外装体内部に充填した電解質と金属箔層とが導通して絶縁破壊を起こす可能性があるが、絶縁不良検査工程において、印加するインパルス電圧を１０Ｖ以下とすることにより、新たな絶縁破壊の発生を防ぐことができる。
また、本発明は、上記電気化学セルの製造方法において、外装体の周縁部をヒートシールして熱接着性樹脂層を接着するヒートシール工程において、ヒートシール領域より外周側にヒートシールされない余白領域を残し、絶縁不良検査工程において、余白領域の金属箔層と金属端子間にインパルス電圧を印加することを特徴とする。
この構成によると、ヒートシール領域より外周側に余白領域を形成して、この余白領域の金属箔層に接続端子を接続すれば、余白領域の外装体表面にキズが発生しても、絶縁性不良検査工程後、余白領域を裁断して取り除くことにより、外装体表面のキズを取り除くことができる。
また、本発明は、絶縁性不良検査装置であって、被測定物にインパルス電圧を印加する電圧発生手段と、被測定物が保持する電圧の経時的変化を測定する電圧測定手段と、を有することを特徴とする。
この構成によると、被測定物にインパルス電圧を印加した後、被測定物が保持する電圧の変化を測定することにより、被測定物が有する絶縁不良の有無を精度よく検出することができる。
また、本発明は、上記構成の絶縁性不良検査装置であって、電圧発生手段の印加電圧が１０Ｖ以下であることを特徴とする。
この構成によると、印加電圧を１０Ｖ以下とすることにより、熱接着性樹脂層の溶融発生を防ぎ、絶縁不良検査工程における電気化学セルの絶縁不良発生を防ぐことができる。
また、本発明は、上記構成の絶縁性不良検査装置であって、絶縁性不良検査装置と被測定物とを接続する接続端子は被測定物を挟持するための挟持部を有し、挟持部は被測定物表面に形成された基材層を貫通して噛み込む鋭形部を有することを特徴とする。
この構成によると、最外層に基材層を有する外装体を挟持部で挟持することにより、鋭形部が基材層を貫通して金属箔層に噛み込むため、接続端子から金属箔層に容易に電圧を印加することができる。
また、本発明は、上記構成の絶縁性不良検査装置を用いる絶縁不良検査方法であって、金属箔層と、熱接着性樹脂層とを、少なくとも順次積層して構成される外装体内部に、正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、正極及び負極間に充填される電解質とを含む電気化学セル本体とを、正極および負極の各々に連結される金属端子の先端が外部に突出するように密封収納して構成される電気化学セルの金属端子と金属箔層との間にインパルス電圧を印加し、電圧印加停止直後の、金属端子と金属箔層間の静電容量が保持する保持電圧と、電圧印加停止から所定時間経過後の、金属端子と金属箔層間の静電容量が保持する保持電圧と、を測定しておこなうことを特徴とする。
この構成によると、インパルス電圧の印加による電気化学セルの新たな絶縁不良の発生を防ぎながら、検査後、被測定物である電気化学セルを使用することができる絶縁不良検査方法を提供することができる。
本発明のリチウムイオン電池の製造工程の一部を模式的に示す平面図 本発明のリチウムイオン電池の製造工程の一部を模式的に示す平面図 本発明のリチウムイオン電池の製造工程の一部を模式的に示す平面図 本発明のリチウムイオン電池の製造工程の一部を模式的に示す平面図 本発明にかかるリチウムイオン電池の斜視図 図２に示すリチウムイオン電池のＢ−Ｂ’線における断面図 本発明の絶縁不良検査工程で用いる絶縁不良検査装置の構成を模式的に示す図 絶縁不良検査装置の動作説明図 絶縁不良検査工程で測定された電圧波形の一例を示す図 本発明のリチウムイオン電池の製造工程の一部を模式的に示す平面図 本発明のリチウムイオン電池の製造工程の一部を模式的に示す平面図 本発明のリチウムイオン電池の製造工程の一部を模式的に示す平面図 本発明のリチウムイオン電池の製造工程の一部を模式的に示す平面図 図７Ｃに示す絶縁不良検査工程におけるリチウムイオン電池の断面図 本発明のリチウムイオン電池の製造工程の変形例を模式的に示す平面図 従来のリチウムイオン電池の斜視図 図１０に示すリチウムイオン電池のＡ−Ａ’線における断面図
本発明は、電気化学セルの絶縁不良品を排除し、絶縁不良検査後、再度使用可能な電気化学セルの製造方法である。本発明の電気化学セルの製造方法の一実施形態について図等を利用してさらに詳細に説明する。なお、従来例の図１０、図１１と共通する部分は説明を省略する。
図１Ａ〜図１Ｄは本実施形態のリチウムイオン電池の製造工程を模式的に示す平面図であり、図２はリチウムイオン電池の斜視図であり、図３は図２に示すリチウムイオン電池のＢ−Ｂ’線断面図である。リチウムイオン電池１は本発明の「電気化学セル」の一例である。本実施形態のリチウムイオン電池１の製造工程は、図１Ａに示すように、まず、フィルムをカットした包装材料をプレス成形し、リチウムイオン電池本体２０の収納空間１０ａを確保した外装体１０を形成する。次に、図１Ｂに示すように、外装体１０を半折りに折り返して収納空間１０ａにリチウムイオン電池本体２０を収納して閉蓋する。このとき、図１Ｃに示すように、金属端子２１を外部に突出するよう外装体１０で挟持し、金属端子挟持部分１０ｂをヒートシールする。そして、絶縁不良検査装置３０により金属端子２１（負極）と外装体１０を構成する金属箔層１２（金属端子挟持部分１０ｂにおいて、
金属端子２１を挟持する領域上の金属箔層１２）間にインパルス電圧を印加するとともに、印加した電圧波形を絶縁不良検査装置３０で測定して、金属端子挟持部分１０ｂにおける第１の絶縁不良検査を行なう。次に、図１Ｄに示すように、外装体１０内部に電解質を充填し金属端子挟持部１０ｂ以外の各辺を全てヒートシールして外装体１０内部にリチウムイオン電池本体２０を密封封止してリチウムイオン電池１が完成する。そして最後に、絶縁不良検査装置３０により金属端子２１（負極）と金属箔層１２間にインパルス電圧を印加するとともに、印加した電圧波形を絶縁不良検査装置３０で測定して、第２の絶縁不良検査を行なう。
このとき、第１の絶縁不良検査工程において、金属端子２１と金属箔層１２間には電解質が充填されておらず、金属端子２１と金属箔層１２間の静電容量は小さい。このため、第１の絶縁不良検査工程において印加するインパルス電圧は高電圧であることが好ましく、具体的には約１０００Ｖの電圧を９０ｍＳｅｃ印加して絶縁不良を検出することができる。なお、印圧する電圧はインパルス電圧であるため、金属端子２１と金属箔層１２間に長時間電圧を印加する必要がない。このため、熱接着性樹脂層１３の一部が溶融して絶縁破壊し、新たな短絡が発生することを防ぐことができる。また、第２の絶縁不良検査工程において、金属端子２１と金属箔層１２間には電解質が充填されており、金属端子２１と金属箔層１２間の静電容量が大きい。このため、第２の絶縁不良検査工程において印加するインパルス電圧を低電圧にすることが可能であり、具体的には約１０Ｖの電圧を９０ｍＳｅｃ印加して絶縁不良を検出することができる。このとき、金属端子２１と金属箔層１２間の静電容量に印加された電圧波形を測定することにより、わずかな電圧波形の差異から、絶縁不良を検出することができる。このため、低電圧のインパルス電圧により絶縁不良を検査し、絶縁不良検査工程における電気化学セル１の破壊を回避することができる。
次に第１及び第２の絶縁不良検査工程についてより詳細に説明する。図４は絶縁不良検査工程で用いる絶縁不良検査装置の構成を模式的に示す図であり、図５は絶縁不良検査装置の動作説明図であり、図６は絶縁不良検査工程で測定された電圧波形の一例を示す図である。絶縁不良検査装置３０は電圧発生手段３１と被測定物の静電容量に印加した電圧波形を測定することができる電圧測定手段３２とを備える。また、被測定物であるリチウムイオン電池１は金属端子２１と金属箔層１２間に静電容量Ｃを有する。この構成により、ＳＴＥＰ１（Ｔ0〜Ｔ1）において、金属端子２１と金属箔層１２間に電圧発生手段３１からインパルス電圧を印加したとき、静電容量Ｃに電荷がチャージされ、所定の形で電圧が立ち上がる。この電圧波形は電圧測定手段３２において観測される。その後、ＳＴＥＰ２（Ｔ1〜Ｔ2）において、電圧印加を停止後、静電容量Ｃにチャージされた電圧が徐々に降下し、ＳＴＥＰ３（Ｔ2〜Ｔ3）において、抵抗Ｒを介して完全に放電される。このときの波形をＯＫ波形とすると、金属端子２１と金属箔層１２間が短絡している場合、ＳＴＥＰ１において、電圧が急降下し、所定の形で電圧が立ち上がらない（ＮＧ波形１）。また、インパルス電圧を印加後、絶縁破壊が生じた場合、ＳＴＥＰ２において、電圧が急降下する（ＮＧ波形２）。
このように、本実施形態の絶縁不良検査工程では金属端子２１と金属箔層１２間が有する静電容量を利用して、その静電容量に印加された電圧の波形の差異を観測することにより、製造工程においてすでに短絡が発生しているリチウムイオン電池１だけでなく、将来短絡の原因となるクラックを有するリチウムイオン電池１を精度よく検出することができる。
次に、絶縁不良検査装置３０について説明する。絶縁不良検査装置３０は電圧発生手段３１と電圧測定手段３２とを有し、電圧発生手段３１において、インパルス電圧を接続端子３５を介して被測定物であるリチウムイオン電池１の金属端子２１と金属箔層１２間に印加し、電圧測定手段３２により、リチウムイオン電池１の静電容量に保持された電圧の経時的変化を測定する。具体的には、図４に示すように、インパルス電圧はコイル３３に所定電流を供給した後、その供給を停止することにより、コイル３３に所定電圧が誘起される。そして、この電圧がインパルス電圧となり、ダイオード３４、接続端子３５を介して金属端子２１と金属箔層１２間に電流Ｉが印加され、リチウムイオン電池１の静電容量Ｃに電荷がチャージアップされる。このとき、リチウムイオン電池１が絶縁不良を有していない正常な状態であれば、チャージアップされる保持電圧の最大値は一定の値に達する（図６のＯＫ波長を参照）が、リチウムイオン電池１が絶縁不良を有する場合、チャージアップされる保持電圧は所望の最大値にまで立ち上がらない。
また、電圧測定手段３２は正常なリチウムイオン電池１にチャージアップされた保持電圧が最大値Ｖ1となるタイミングＴ1で、リチウムイオン電池１の保持電圧を読取り、タイミングＴ1から所定時間経過後のタイミングＴ2で、もう一度保持電圧を読取る。しかし、リチウムイオン電池１の静電容量に保持される保持電圧は絶縁不良がなければ、緩やかに減少するが、絶縁不良がある場合、電荷を保持できないため保持電圧が急激に減少する（図６のＮＧ波長２を参照）。これにより、電圧測定手段３２は保持電圧が最大となるタイミングＴ1と所定時間経過後のタイミングＴ2とで、リチウムイオン電池１の保持電圧Ｖ1、Ｖ2を読取り、タイミングＴ1、Ｔ2における保持電圧Ｖ1、Ｖ2に基づいてリチウムイオン電池１の絶縁不良を評価することができる。
つまり、絶縁不良を有するリチウムイオン電池１はタイミングＴ1における電圧Ｖ1が所望の最大値付近にまで立ち上がらないか、タイミングＴ2における電圧Ｖ2が顕著に電圧降下を起こす。なお、リチウムイオン電池１は金属端子２１と金属箔層１２との間の静電容量は非常に小さく、図３に示すように、電解質及び電池セルと接続される金属端子２１と金属箔層１２との間は熱接着性樹脂層１３のみを介して絶縁されている。熱接着性樹脂層１３は、例えばポリプロピレンが好適に用いられ、熱接着性樹脂層１３の厚さは１０μｍ〜１００μｍであるため、金属端子２１と金属箔層１２との間に高電圧を印加すると熱接着性樹脂層１３が容易に溶融し、新たな絶縁不良が発生するおそれがある。このため、印加する電圧は１０Ｖ以下であることが好ましい。なお、金属箔層１２と熱接着性樹脂層１３との間に酸変性ポリオレフィン樹脂層を介在させる場合においても、印加する電圧は１０Ｖ以下であることが好ましい。
次に、本実施形態のリチウムイオン電池の製造工程の変形例について説明する。図７Ａ〜図７Ｄはこの変形例に係るリチウムイオン電池の製造工程を模式的に示す平面図である。本実施形態のリチウムイオン電池１の製造工程は、図７Ａに示すように、まず、余白領域１０ｅを設けてフィルムを大きめにカットした外装体１０をプレス成形し、半折りに折り返して収納空間１０ａにリチウムイオン電池本体２０を収納し、図７Ｂに示すように、金属端子挟持部分１０ｂを含む２辺をヒートシールし、余白領域１０ｅ側に開口部を設けた後、外装体１０内部に電解質を充填する。次に、図７Ｃに示すように、余白領域１０ｅを外周側に残して外装体１０の開口部をヒートシールしてヒートシール部１０ｃを形成し、外装体１０内部に電解質を含むリチウムイオン電池本体２０を密封封止する。次に、絶縁不良検査装置３０の接続端子３５を余白領域１０ｅの金属箔層１２に噛み込ませ、もう一方の接続端子３５を金属端子２１（負極）に接続し、絶縁不良検査装置３０を用いて絶縁不良検査を行なった後、図７Ｄに示すように、ヒートシール部１０ｃの外周側を切断して余白領域１０ｅを切り離してリチウムイオン電池１が完成する。
なお、図８は図７Ｃに示す絶縁不良検査工程におけるリチウムイオン電池の断面図であり、図８に示すように、余白領域１０ｅはヒートシール部１０ｃより外周側に形成されているが、金属箔層１２はヒートシール部１０ｃより内周側の金属箔層１２と導通しているため、余白領域１０ｅにおいて、接続端子３５から印加されたインパルス電圧はヒートシール内周側の金属箔層１２と金属端子２１間の静電容量にチャージされる。また、接続端子３５は被測定物を挟持するための挟持部３６を有し、挟持部３６は被測定物表面に形成された基材層１１を貫通して噛み込む鋭形部３６ａを有する。これにより、接続端子３５は外装体１０を挟持部３６で挟持して、鋭形部３６ａを金属箔層１２に噛み込ませることにより、接続端子３５と金属箔層１２とを容易に接続することができる。なお、このとき、基材層１１の一部が鋭形部３６ａにより破損して外装体１０表面のキズとなるが、検査後、余白領域１０ｅを除去することにより、リチウムイオン電池１の完成品には基材層１１の損傷が残らない。なお、接続端子３５は二つの挟示部３６を用いて外装体１０を挟持する場合に限定されず、鋭形部３６ａを有する挟持部３６のみで外装体１０を押さえつけ、鋭形部３６ａを金属箔層１２に導通させてもよい。
また、リチウムイオン電池の製造方法は、上記製造工程に限定されず、次に示す工程により行なうこともできる。図９に示すように、まず、外装体１０内部に電解質を充填した後、余白領域１０ｅの外周側にある開口部をヒートシールし、絶縁不良検査工程を行い、フォーメーションを行った後（フォーメーション条件：６０℃、５ｈ）、再び絶縁不良検査工程を行う。次に、余白領域１０ｅの内周側のヒートシール部１０ｃをヒートシールし、絶縁不良検査工程を行い、余白領域１０ｃを切り離してリチウムイオン電池１が完成する。また、完成したリチウムイオン電池１のヒートシール部１０ｃ、１０ｄはリチウムイオン電池１を収納ケースに収納する際、折り曲げることがあるが、ヒートシール部１０ｃ、１０ｄを折り曲げる際、熱接着性樹脂層１３にクラックが発生する場合があるので、ヒートシール部１０ｃ、１０ｄを折り曲げるヒートシール部折り曲げ工程の後、絶縁不良検査を最後に行なってもよい。なお、上述したように、絶縁性不良検査工程は、リチウムイオン電池の製造工程において、各ヒートシール工程の後又はヒートシール部の折り曲げ工程の後など、絶縁不良が発生する可能性がある工程の後、逐一行なうことができ、リチウムイオン電池の製造工程において、少なくとも一度の絶縁性不良検査工程を含む場合、この製造方法は本発明の技術範囲に含まれる。なお、絶縁不良検査工程において、外装体内部に電解質を充填した後は１０Ｖ以下のインパルス電圧を金属端子２１と金属箔層１２間に印加することが好ましく、外装体内部に電解質を充填する前は１０００Ｖ以下のインパルス電圧を金属端子２１と金属箔層１２間に印加することが好ましい。また、外装体内部に電解質を充填する前の絶縁不良検査工程は、接続端子３５の一方を金属端子２１を挟持する領域上の金属箔層１２に接続することが好ましい。
次に、本発明の作用及び効果について、実施例を用いて具体的に説明する。本実施例は、リチウムイオン電池にインパルス電圧を印加した場合に新たに発生する絶縁不良について評価したものである。
［外装体の作製］
基材層となる延伸ナイロンフィルム（厚さ２５μｍ）が積層されていないアルミニウム箔（厚さ４０μｍ）の上面に酸変性ポリプロピレン（厚さ２０μｍ）を溶融押出するとともにその上からポリプロピレン（厚さ１５μｍ）を貼り合わせて、延伸ナイロンフィルム／アルミニウム箔／酸変性ポリプロピレン／ポリプロピレンで構成される外装体を得た。
次に、上記外装体を６０ｍｍ（ＭＤ方向）×６０ｍｍ（ＴＤ方向）のシート片に裁断し、このシート片をＭＤ方向に２つ折りし、対向する２辺を７ｍｍ巾でヒートシールして一方に開口を有するパウチタイプの外装体を作成し、開口する１辺より金属端子が外部に延出するようにセルを含むリチウムイオン電池本体を封入し、電解液を入れ金属端子を挟持しながら、開口部を３ｍｍ巾で密封シールして、リチウムイオン電池を作製した。このとき、ヒートシールは、面圧２．０ＭＰａ、シール温度１７０℃、シール時間５．０秒の条件で行なった。
次に、上記リチウムイオン電池を１００個用意して、各リチウムイオン電池の負極端子とアルミニウム箔との間に印加電圧１０Ｖのインパルス電圧を９０ｍｓｅｃ印加して絶縁不良検査を行った。同様の方法により印加電圧３００Ｖ及び５００Ｖのインパルス電圧でそれぞれ１００個のリチウムイオン電池について絶縁不良検査を行なった。その後、これら３００個の絶縁不良検査後のリチウムイオン電池にもう一度、印加電圧１０Ｖのインパルス電圧を印加して改めて絶縁不良検査をおこなった。この方法により、１回目の絶縁不良検査工程において発生する絶縁不良の頻度を評価し、その結果を表１に示す。
Figure 2011040446
表１に示すように、５００Ｖの電圧を印加した場合、試料全体の１０％で絶縁不良が発見され（×）、３００Ｖの電圧を印加した場合、試料全体の３％で絶縁不良が発見されたが（△）、１０Ｖの電圧を印加した場合、絶縁不良は発見されなかった（○）。この結果より、絶縁不良検査で印加するインパルス電圧を約１０Ｖにすることで検査不良工程における新たな絶縁破壊の発生を防ぐことができることが確認された。
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、リチウムイオン電池以外にも外装体にキャパシタ、電気二重層キャパシタ等の電気化学セル本体を収納した電気化学セルに対しても本実施形態の電気化学セルの製造方法、絶縁不良検査方法、及び絶縁不良検査装置を用いることができる。
１ リチウムイオン電池
１０ 外装体
１０ａ 収納空間
１０ｂ 金属端子挟持部分
１１ 基材層
１２ 金属箔層
１３ 熱接着性樹脂層
２０ リチウムイオン電池本体
２１ 金属端子
３０ 絶縁不良検査装置
３１ 電圧発生手段
３２ 電圧測定手段
３３ コイル
３４ ダイオード
３５ 接続端子
３６ 挟持部
３６ａ 鋭形部

Claims (10)

  1. 金属箔層と、熱接着性樹脂層とを、少なくとも順次積層して構成される外装体内部に、
    正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、前記正極及び前記負極間に充填される電解質とを含む電気化学セル本体とを、
    前記正極および前記負極の各々に連結される金属端子の先端が外部に突出するように密封収納して構成される電気化学セルの製造方法であって、
    前記金属端子と前記金属箔層との間にインパルス電圧を印加し、
    前記金属端子と前記金属箔層間の静電容量に印加された電圧の波形を測定する絶縁不良検査工程を含むことを特徴とする電気化学セルの製造方法。
  2. 前記絶縁不良検査工程が、前記金属端子を外装体で挟持して、前記挟持部分をヒートシールした後であって、前記電解質を前記外装体内部に充填する前におこなわれることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セルの製造方法。
  3. 前記絶縁不良検査工程が、前記電解質を前記外装体内部に充填した後におこなわれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気化学セルの製造方法。
  4. 前記絶縁不良検査工程は、
    電圧印加停止直後の、前記金属端子と前記金属箔層間の静電容量が保持する保持電圧と、電圧印加停止から所定時間経過後の、前記金属端子と前記金属箔層間の静電容量が保持する保持電圧と、を測定しておこなうことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気化学セルの製造方法。
  5. 前記金属端子と前記金属箔層間に印加する電圧が１０Ｖ以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電気化学セルの製造方法。
  6. 前記外装体の周縁部をヒートシールして前記熱接着性樹脂層を接着するヒートシール工程において、ヒートシール領域より外周側にヒートシールされない余白領域を残し、
    前記絶縁不良検査工程において、前記余白領域の金属箔層と前記金属端子間にインパルス電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電気化学セルの製造方法。
  7. 被測定物にインパルス電圧を印加する電圧発生手段と、前記被測定物が保持する電圧の経時的変化を測定する電圧測定手段と、を有することを特徴とする絶縁性不良検査装置。
  8. 前記電圧発生手段の印加電圧が１０Ｖ以下であることを特徴とする請求項７に記載の絶縁性不良検査装置。
  9. 前記絶縁性不良検査装置と被測定物とを接続する接続端子は被測定物を挟持するための挟持部を有し、
    前記挟持部は前記被測定物表面に形成された基材層を貫通して噛み込む鋭形部を有することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の絶縁性不良検査装置。
  10. 請求項８又は請求項９に記載の絶縁性不良検査装置を用いて、
    金属箔層と、熱接着性樹脂層とを、少なくとも順次積層して構成される外装体内部に、
    正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、前記正極及び前記負極間に充填される電解質とを含む電気化学セル本体とを、
    前記正極および前記負極の各々に連結される金属端子の先端が外部に突出するように密封収納して構成される電気化学セルの前記金属端子と前記金属箔層との間にインパルス電圧を印加し、電圧印加停止直後の、前記金属端子と前記金属箔層間の静電容量が保持する保持電圧と、電圧印加停止から所定時間経過後の、前記金属端子と前記金属箔層間の静電容量が保持する保持電圧と、を測定しておこなうことを特徴とする絶縁不良検査方法。
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