KR101515955B1 - 분석 장치 및 분석 방법 - Google Patents

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세이지 모리시타
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타쿠미 히라카와
마코토 요네자와
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레자 텍쿠 가부시키가이샤
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Abstract

이차 전지의 내부 구조의 국소적인 상태 변화를 파악할 수 있는 분석 장치 및 분석 방법을 실현한다.
본 발명의 분석 장치는, 이차 전지(1)를 수납하는 관찰용 셀(10)과, 이차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 컨트롤러(11)와, 이차 전지의 컬러 화상을 소정의 시간 간격으로 촬상하는 촬상 장치(20)와, 충방전 중의 이차 전지의 충방전 데이터를 취득하는 충방전 데이터 검출 수단을 구비한다. 촬상 장치(20)로부터 출력되는 컬러 화상 신호 및 충방전 데이터 검출 수단으로부터 출력되는 충방전 데이터 신호는, 신호 처리 장치(12)에 공급된다. 신호 처리 장치는 시계열의 컬러 화상 신호와 시계열의 충방전 데이터 신호를 시간적으로 링크시키는 수단(30) 및 지정된 분석 데이터를 출력한다.

Description

분석 장치 및 분석 방법 {ANALYSIS APPARATUS AND ANALYSIS METHOD}
본 발명은 충방전 중의 이차 전지를 분석하는 분석 장치 및 분석 방법에 관한 것이다.
전기 자동차나 휴대 단말기 등의 전원 장치로서 리튬 이온 이차 전지가 사용되며, 이차 전지의 연구 개발이 급속하게 진전되고 있다. 이차 전지의 제품 개발에 있어서, 전기 자동차 등의 축전 시스템에 응용하기 위해 대용량화나 고속 충방전 등의 성능 개선이 과제로 되어 있다.
이차 전지의 성능 평가로서, 충방전 사이클 중의 전지 전압의 변화를 검출하고, 전지의 축전량을 검출하고, 이들의 특성 곡선으로부터 평가가 이루어지고 있다. 예를 들면, 이차 전지의 축전량(Q)과 전지 전압(V)을 이용하여, 전압값의 변화(dv)와 축전량의 변화(dQ)를 구하고, Q-dV/dQ곡선으로부터 이상 충전 상태를 검출하는 방법이 이미 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
다른 평가 방법으로서, 교류 임피던스로부터 평가하는 방법도 이미 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 이 이미 알려진 평가 방법에서는, 교류 임피던스법에 의해 이차 전지의 내부 임피던스의 주파수 특성을 측정하고 있다. 그리고, 내부 임피던스의 주파수 특성과, 양전극 및 음전극의 전기 화학 임피던스를 나타내는 등가 회로를 갖는 임피던스 모델의 주파수 특성이 일치하도록 각 소자의 파라미터의 최적값이 결정되고 있다
나아가, 다른 평가 방법으로서, X선 회절법을 이용한 평가 방법도 이미 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조). 이 평가 방법에서는, 미충전 상태의 양극 활물질에 대해 분말 X선 회절 측정을 수행하고 있다. 그리고, (003)격자면의 회절 피크 반값폭의 값이 0.095°~0.130°의 범위의 양극 활물질은 양품이라고 판정되고 있다.
일본특허공개공보 제2012-181976호 일본특허공개공보 제2009-97878호 일본특허공개공보 제2001-110419호
전술한 충방전 곡선에 의거한 평가 방법이나 교류 임피던스를 이용한 평가 방법은 전기적인 방법이기 때문에, 출력되는 정보는 전지 전체의 평균적인 특성이다. 따라서, 전지 내부의 전기 화학적 반응의 불균일성이나 국소적인 반응 속도 분포를 평가할 수 없다는 단점이 있다. 또한, X선 회절을 이용한 평가 방법은, 강력한 X선을 생성하는 장치가 필요하여, 평가 장치가 대형화되는 단점이 있었다.
한편, 이차 전지의 개발에 있어서, 전지의 내부 구조의 경시적 변화, 특히 활물질의 경시적 변화가 외부로부터 화상 정보로서 관찰될 수 있다면, 유익한 개발 데이터의 취득이 기대된다. 예를 들면, 양극 및 음극 활물질은 그 충전 상태나 Li 이온의 농도에 따라 색채나 형상이 변화하는 것이 상정된다. 따라서, 활물질의 색채 변화, 형상 변화 및 큰 변화를 외부에서 파악할 수 있다면, 양극 활물질의 Li의 분포 상태 및 음극 활물질 층에서의 Li의 분포 상태를 파악할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 새로운 전지 재료의 개발에 유익한 데이터를 수집하는 것이 기대된다.
또한, 화상 데이터는, 이차 전지의 내부의 화상 분포가 관찰되므로, 넓은 영역에서의 국소적인 변화를 관찰할 수 있는 이점이 있다. 또한, 이차 전지의 충방전 특성과 컬러 화상 특성이 시간적으로 링크된 데이터로서 취득할 수 있다면, 전기적 특성과 화상 특성이 링크된 분석 데이터를 취득하는 것이 가능해진다. 이와 같이 함으로써, 훨씬 유익한 데이터 분석을 수행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 목적은 이차 전지의 다양한 분석 데이터를 출력할 수 있는 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 관찰 장치는, 이차 전지의 충방전(充放電) 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 장치로서, 관찰창을 가지며, 상기 이차 전지를 수납하는 관찰용 셀과, 상기 관찰용 셀 내에 수납된 상기 이차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 컨트롤러와, 상기 이차 전지를 향해 상기 관찰창을 통하여 조명광을 투사하고, 상기 이차 전지의 활물질층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 출력하는 컬러 촬상 장치와, 동영상 형식의 컬러 화상 데이터, 또는 충방전의 경과 시간과 관련된 2차원 컬러 화상 데이터를 분석 데이터로서 출력하는 출력 수단을 갖는 신호 처리 장치를 구비하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 관찰 장치는, 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 장치로서, 관찰창을 가지며, 상기 이차 전지를 수납하는 관찰용 셀과, 상기 관찰용 셀 내에 수납된 상기 이차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 컨트롤러와, 상기 이차 전지를 향해 상기 관찰창을 통하여 조명광을 투사하고, 상기 이차 전지의 활물질 층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 출력하는 컬러 촬상 장치와, 충방전 중의 상기 이차 전지의 충방전 데이터를 취득하고, 시계열의 충방전 데이터를 출력하는 충방전 데이터 검출 수단과, 상기 컬러 촬상 장치로부터 출력되는 컬러 화상 데이터 및 상기 충방전 데이터 검출 수단으로부터 출력되는 충방전 데이터를 받고, 시계열의 상기 컬러 화상 데이터와 시계열의 상기 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키는 수단 및 상기 컬러 화상 데이터와 이차 전지의 전기적 특성이 서로 링크된 분석 데이터를 출력하는 출력 수단을 갖는 신호 처리 장치를 구비하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 관찰 장치는, 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 장치로서, 관찰창을 가지며, 분석될 이차 전지를 수납하는 관찰용 셀과, 상기 이차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 컨트롤러와, 상기 관찰용 셀 내에 배치된 이차 전지를 향해 상기 관찰창을 통하여 조명광을 투사하고, 이차 전지의 활물질 층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 출력하는 컬러 촬상 장치와, 충방전 중의 이차 전지의 충방전 데이터를 취득하고, 시계열의 충방전 데이터를 출력하는 충방전 데이터 검출 수단과, 상기 컬러 촬상 장치로부터 출력되는 컬러 화상 데이터 및 충방전 데이터 검출 수단으로부터 출력되는 충방전 데이터를 받고, 시계열의 컬러 화상 데이터와 시계열의 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키는 수단, 활물질의 색채와 충전 상태와의 대응 관계를 나타내는 기준 데이터를 이용하여, 상기 컬러 화상을 이차 전지의 활물질에 인터컬레이트된 전기량을 지표하는 충전 상태 분포 또는 충전 레벨 분포로 변환하는 변환 수단 및 변환된 충전 상태 분포 또는 충전 레벨 분포를 분석 데이터로서 출력하는 출력 수단을 갖는 신호 처리 장치를 구비하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 관찰 방법은, 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 방법으로서, 충방전 컨트롤러를 이용하여, 분석될 이차 전지를 소정의 조건 하에서 충방전시키는 공정과, 컬러 촬상 장치를 이용하여, 충방전 중의 이차 전지의 활물질층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 형성하는 공정과, 동영상 형식의 컬러 화상 데이터 또는 충방전의 경과 시간과 관련된 2차원 컬러 화상 데이터를 분석 데이터로서 출력하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 관찰 방법은, 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 방법으로서, 충방전 컨트롤러를 이용하여, 분석될 이차 전지를 소정의 조건 하에서 충방전시키는 공정과, 컬러 촬상 장치를 이용하여, 충방전 중의 이차 전지의 활물질 층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 형성하는 공정과, 충방전 데이터 검출 수단을 이용하여, 충방전 중의 이차 전지의 충방전 데이터를 검출하고, 시계열의 충방전 데이터를 형성하는 공정과, 상기 컬러 촬상 장치로부터 출력되는 시계열의 컬러 화상 데이터와, 상기 충방전 데이터 검출 수단으로부터 출력되는 시계열의 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키고, 서로 시간적으로 링크된 컬러 화상 데이터 및 충방전 데이터를 각각 형성하는 공정과, 상기 컬러 화상 데이터와 이차 전지의 전기적 특성이 서로 링크된 분석 데이터를 출력하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 관찰 방법은, 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 방법으로서, 이차 전지를 소정의 조건 하에서 충방전시키는 공정과, 충방전 중의 이차 전지의 활물질층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 형성하는 공정과, 충방전 중의 이차 전지의 충방전 데이터를 검출하고, 시계열의 충방전 데이터를 형성하는 공정과, 상기 시계열의 컬러 화상 데이터와, 상기 시계열의 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키는 공정과, 활물질의 색채와 충전 상태와의 대응 관계를 나타내는 기준 데이터를 이용하여, 상기 컬러 화상을 이차 전지의 활물질에 인터컬레이트된 전기량을 지표하는 충전 상태 분포 또는 충전 레벨 분포로 변환하는 공정과, 변환된 충전 상태 분포 또는 충전 레벨 분포를 분석 데이터로서 출력하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이차 전지의 다양한 분석 데이터를 출력할 수 있다.
본 특허 또는 출원 파일은 색상처리된 적어도 하나의 도면을 포함하고 있다. 색상처리된 도면을 포함하는 본 특허 또는 특허출원 공보 사본은 요청이 있는 경우 필요한 관납료 납부시 특허청으로부터 제공될 것이다.
도 1a는 이차 전지의 일례의 구성을 보인 선 단면도이다.
도 1b는 이차 전지의 일례의 구성을 보인 선 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 분석 장치의 전체 구성을 보인 도면이다.
도 3은 신호 처리 장치의 일례를 보인 도면이다.
도 4는 충전 시작 후의 경과 시간과 충전 상태 및 컬러 화상과의 관계를 보인 도면이다.
도 5는 충전 시작 후의 경과 시간과, 충전 상태, RGB화상 신호의 휘도값, 색상 스케일 및 컬러 화상과의 관계를 보인 도면이다.
도 6은 컬러 화상의 색상과, 충전 상태, 충전 레벨 및 그레이 스케일값과의 관계를 보인 도면이다.
도 7a는 1라인 분석 화상의 일례를 보인 도면이다.
도 7b는 1라인 분석 화상의 일례를 보인 도면이다.
본 발명에 따른 분석 장치는, 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 분석하는 분석 장치로서, 투명창을 가지며, 분석될 이차 전지를 수납하는 관찰용 셀과, 상기 이차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 컨트롤러와, 상기 관찰용 셀 내에 배치된 이차 전지를 향해 대물 렌즈를 통하여 조명광을 투사하고, 이차 전지의 화상을 소정의 시간 간격으로 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 신호를 출력하는 컬러 촬상 장치와, 충방전 중의 이차 전지의 충방전 데이터를 취득하고, 시계열의 충방전 데이터를 출력하는 충방전 데이터 검출 수단과, 상기 촬상 장치로부터 출력되는 화상 신호 및 충방전 데이터 검출 수단으로부터 출력되는 충방전 데이터 신호를 받고, 시계열의 화상 신호와 시계열의 충방전 데이터 신호를 시간적으로 관련짓는 수단 및 서로 시간적으로 링크된 화상 신호와 충방전 데이터 신호에 의거하여 지정된 분석 데이터를 출력하는 출력 수단을 갖는 신호 처리 장치를 구비하고 있다.
본 발명자가 리튬 이온 이차 전지의 음극 활물질인 그라파이트의 충방전 중의 색채 변화에 대해 다양한 실험 및 분석을 하였다. 이 결과, 그라파이트의 색채는, 충전 시간 내지 축전량에 따라, 회색→녹청→청색→적색→금색으로 변화하는 것이 판명되었다. 이 실험 결과에 따르면, 컬러 화상은 넓은 촬상 영역 중의 개개의 영역의 상태를 선명하게 나타낸다. 따라서, 이차 전지의 컬러 화상과 전기적인 특성을 관련지음으로써, 이차 전지에서 발생하는 전기 화학 반응의 속도 분포 등의 전지 내부의 국소적인 변화에 관한 분석 데이터를 취득할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, 컬러 촬상 장치에서 출력되는 컬러 화상 신호와 충방전 데이터 검출 수단에서 출력되는 충방전 데이터 신호(충방전 곡선)를 시간적으로 링크시키고 있다. 그리고, 시간적으로 링크된 컬러 화상과 충방전 데이터를 형성한다. 이와 같이, 화상 데이터와 전기적인 데이터를 시간적으로 링크시킨다. 이와 같이 함으로써, 이차 전지 전체적인 전기적 특성과 화상 데이터로부터 얻어지는 국소적인 화상 특성이 링크된 분석 데이터를 출력할 수 있다. 나아가, 덴드라이트의 생성 및 그 성장과 충전 상태와의 관계나 전기 화학 반응의 반응 속도 분포 등의 각종 분석 데이터를 취득할 수 있다.
본 발명에 의해 분석 장치의 바람직한 실시예는, 신호 처리 장치는, 클록 장치 및 제1 및 제2 메모리를 가지고 있다. 상기 소정의 시간 간격으로 형성된 시계열의 컬러 화상 신호와 상기 클록 장치로부터 출력되는 시간 정보가 쌍으로서 제1 메모리에 기억된다. 상기 시계열의 충방전 데이터와 상기 클록 장치로부터 출력되는 시간 정보가 쌍으로서 제2 메모리에 기억된다. 본 예에서는, 화상 데이터와 충방전 데이터를 링크시키는 수단으로서, 클록 장치로부터 출력되는 클록 신호를 공통의 클록 신호로서 이용하고 있다. 그리고, 공통의 클록 신호와 화상 데이터 및 충방전 데이터를 쌍으로서 메모리에 기억한다.
본 발명에 따른 분석 장치의 바람직한 실시예는, 충방전 데이터 검출 수단은, 충방전에 의해 이차 전지에 생기는 충방전 전압을 검출하는 수단과, 이차 전지를 흐르는 충방전 전류를 검출하는 수단을 포함하고 있다. 신호 처리 장치는, 입력한 충방전 전류에 의거하여 시계열의 충전 상태(S.O.C.: State of Charge)를 산출하는 수단을 가지고 있다. 신호 처리 장치는, 산출된 충전 상태를 제3 메모리에 상기 시간 정보와 함께 쌍으로서 기억한다. 신호 처리 장치는 상기 컬러 화상 신호와 시간적으로 링크된 충전 상태를 출력한다. 이차 전지의 전기적인 특성 데이터로서, 충방전 중에 검출되는 충방전 전압(전지 전압)과 충전 상태가 있다. 충전 상태는, 만(滿)충전을 100%라고 하고, 만충전에 대한 전지에 축적된 전기량의 비율을 나타내는 지표이다. 이 사실에서 보아, 전지의 전기적 특성을 나타내는 지표로서 매우 유익한 정보이다. 한편, 본 발명에서는, 컬러 화상 신호와 충방전 데이터 신호를 시간적으로 링크시키고 있다. 따라서, 이차 전지를 흐르는 전류량으로부터 적산 전류량을 구함으로써, 컬러 화상과 시간적으로 링크된 충전 상태를 산출할 수 있다. 따라서, 서로 시간적으로 링크된 컬러 화상과 충전 상태를 이용함으로써, 컬러 화상 데이터와 전기적인 데이터가 시간적으로 대응된 다양한 분석 데이터를 출력할 수 있다.
나아가, 하프 셀(반전지)의 리튬 이온 전지를 이용하여, 충분히 완만한 레이트로 충전을 수행한다. 이 레이트로의 실험은 충분히 평형 상태라고 간주되는 레이트로 충전한 실험이 된다. 이 실험 결과에 따르면, 음극 활물질인 그라파이트의 색채는 전체적으로 균일하게 변화하고, 활물질의 색상의 변화는 충전 전압의 변곡점에 대응하는 것이 판명되었다. 따라서, 검출한 충방전 전류의 적산 전류량에서 구한 충전 상태는, 활물질의 실제의 축전량을 나타내고 있다고 생각될 수 있다. 또한, 활물질의 색채는 그 축전량 즉 충전 상태에 대응하는 것으로 생각할 수 있다. 나아가, 평형 상태에서의 활물질의 색채와 충전 상태와의 관계는, 비평형 상태에도 적용할 수 있다. 또한, 비평형 상태란, 검출된 충방전 데이터로부터 산출한 충전 상태와 실제의 축전량 사이에 시간차가 생길 수 있는 급속 레이트로 충전이 이루어지는 상태를 의미한다.
본 발명에 따른 분석 장치의 다른 바람직한 실시예는, 컬러 촬상 장치로서, 상기 대물 렌즈와 촬상되는 이차 전지 사이의 상대 거리를 변화시키면서 이차 전지의 컬러 공초점(共焦点) 화상을 촬상하는 컬러 공초점 촬상 장치가 사용된다. 신호 처리 장치는, 입력한 컬러 공초점 화상 신호로부터 촬상 영역의 대략 전체에 걸쳐 초점이 맞은 컬러 전(全)초점 화상을 형성하는 수단을 가지고 있다. 그리고, 신호 처리 장치는, 컬러 전초점 화상을 시간 정보와 함께 쌍으로서 상기 제1 메모리에 차례로 기억한다. 본 발명에서는, 이차 전지의 컬러 화상으로부터 전기 화학 반응의 속도 분포 등의 데이터를 취득한다. 따라서, 촬상 시야의 대략 전체에 걸쳐 초점이 맞은 화상을 촬상할 필요가 있다. 이 경우, 통상의 형미경으로는, 촬상 시야의 일부분에 초점이 맞은 화상이 촬상되기 때문에, 시야 전체에 걸쳐 정확한 분석 데이터를 취득하기는 어렵다. 이에 반해, 공초점 광학계를 이용한 촬상 장치는, 촬상 시야의 대략 전체에 초점이 맞은 화상이 촬상된다. 따라서, 넓은 시야에 대해 정확한 화상 분석을 하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 분석 장치의 다른 바람직한 실시예는, 컬러 공초점 촬상 장치는 대물 렌즈와 이차 전지 사이의 광축 방향의 상대적인 거리를 검출하는 거리 센서를 포함하고 있다. 나아가, 상기 신호 처리 장치는, 입력한 상대 거리 정보와 컬러 공초점 화상 신호를 이용하여 이차 전지의 표면의 3차원 화상을 소정의 시간 간격으로 차례로 형성하는 3차원 화상 형성 수단을 포함하고 있다. 신호 처리 장치는, 제4 메모리를 더 포함하며, 시계열의 3차원 화상과 상기 클록 장치로부터 출력되는 시간 정보를 쌍으로서 제4 메모리에 기억한다. 공초점 촬상 장치는, 촬상 시야 전체에 걸쳐 초점이 맞은 전초점 화상을 형성할 수 있으면서 동시에 3차원 화상을 형성하는 것도 가능하다. 충방전 중의 이차 전지 표면의 3차원 화상을 촬상하면, 전지의 표면에 덴드라이트가 검출된 경우, 생성된 덴드라이트의 크기 등을 검출하는 것이 가능해진다. 나아가, 덴드라이트의 3차원 방향의 성장 상태를 파악하는 것도 가능해진다. 특히, 3차원 화상으로부터 특정한 라인을 따르는 Z축 방향(대물 렌즈의 광축 방향)의 단면 화상을 형성할 수 있다. 따라서, 덴드라이트의 단면적이나 부피 등의 사이즈를 용이하게 계측하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 분석 장치의 다른 바람직한 실시예에서는, 신호 처리 장치는, 생성된 컬러 화상을, 이차 전지의 음극 활물질에 흡장된 전기량을 지표하는 충전 레벨로 변환하는 충전 레벨 변환 수단을 가지고 있다. 그리고, 얻어진 충전 레벨을 시간 정보와 함께 제5 메모리에 기억한다. 이차 전지의 충방전 반응에서는, 충전시에 양극으로부터 Li 이온이 방출되고, 음극으로 전자를 수용하여Li-GIC(리튬-그라파이트 층간 화합물)로서 그라파이트의 층간에 흡장된다. 그라파이트의 층간에 Li 이온이 인터컬레이트하는 정도에 따라, 화합물 구조체의 색채가 변화한다. 또한, Li층과 Li층 사이에 그라펜 층(그라파이트의 1층)이 몇 층 존재하는가에 따라, 스테이지가 달라진다. 예를 들면, 1층의 경우 스테이지 1, 2층의 경우 스테이지 2, n층의 경우 스테이지 n이라고 칭해지고 있다. 또한, 활물질의 색채 내지 색상은 활물질의 충전 상태(축전량)에 대응한다. 따라서, 분석되는 영역의 색채 변화를, 색상 및 충전 상태를 통해 이차 전지의 충전 심도를 지표하는 충전 레벨을 산출한다. 이와 같이 함으로써, 충전 심도를 정량화하는 것이 가능해진다. 또한, 충방전 중의 촬상 시야의 색채 변화 분포로부터 충전 레벨을 산출한다. 이와 같이 함으로써, 충전 레벨을 2차원 화상 정보로서 출력할 수 있다. 또한, 충전 레벨 변환 수단은, 시계열의 컬러 전초점 화상을 화소마다 색상 스케일값으로 변환하는 수단과, 색상 스케일로 변환된 스케일값과 상기 충전 상태를 이용하여 충전 레벨을 산출하는 수단을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 분석 장치의 바람직한 실시예는, 출력 수단에는, 출력할 분석 데이터를 지정하는 지정 정보를 입력하기 위한 입력 장치가 접속되어 있다. 해당 출력 수단은, 조작자에 의해 지정된 분석 데이터를 출력한다.
본 발명에 따른 분석 장치의 바람직한 실시예에서는, 지정 정보로서 동영상 형식의 컬러 화상이 지정된 경우, 출력 수단은, 동영상 형식의 컬러 화상을 표시하는 분석 데이터, 또는 동영상 형식의 컬러 화상과 충전 상태가 시계열로 병렬 표시되는 분석 데이터를 출력한다. 동영상 형식의 컬러 화상을, 검출된 충방전 전류량으로부터 산출한 충전 상태와 함께 출력한다. 이와 같이 함으로써, 충전 상태 내지 충전 심도의 시간적 변화와 음극 활물질 및 양극 활물질의 컬러 화상의 시간적 변화가 동일 화면 상에 병렬 표시된다. 따라서, 충방전 데이터로부터 산출한 충전 상태의 시간 변화와 음극 활물질 및 양극 활물질의 색채 변화를 시각적으로 인지하는 것이 가능해진다.
또한 중요한 것으로서, 동영상을 출력함으로써, 덴드라이트의 발생 및 그 성장 상태도 시각적으로 인지할 수 있다. 덴드라이트는, 백색의 나무형 결정으로서, 활물질의 색채와 다르다. 따라서, 주위의 활물질로부터 구별하여 덴드라이트를 시각적으로 인지하는 것이 가능하다. 여기서, 동영상과 충전 상태를 병렬 표시하면, 덴드라이트의 발생 및 그 성장과 충전 상태를 대응하면서 시각적으로 인지하는 것이 가능해진다. 따라서, 관찰자는, 덴드라이트가 발생한 시점의 충전 상태를 특정하는 것이 가능해지며, 나아가, 덴드라이트의 성장과 축전량과의 관계도 파악하는 것이 가능해진다.
본 발명의 분석 장치의 다른 바람직한 실시예에서는, 지정 정보로서 동영상 형식의 3차원 화상이 지정된 경우, 상기 출력 수단은, 동영상 형식의 3차원 화상을 표시하는 분석 데이터, 또는, 동영상 형식의 3차원 화상과 충전 상태가 시계열로 병렬 표시되는 분석 데이터를 출력한다. 3차원 화상과 충전 상태를 병렬 표시하면, 충전 상태의 변화에 대한 개개의 활물질의 형상 변화나 사이즈 변화를 관측할 수 있다. 또한, 3차원 화상과 충전 상태가 대응하므로, 실제의 축전량(충전 상태)과 활물질의 형상 변화를 대응시키는 것이 가능해진다. 나아가, 덴드라이트가 발생한 경우, 그 성장 속도나 3차원 방향의 성장 상태를 시각적으로 인지할 수 있다. 특히, 3차원 화상으로부터 덴드라이트가 발생한 부위가 특정된다. 따라서, 해당 부위의 단면 형상(고도차 프로파일)을 표시함으로써, 생성한 덴드라이트의 사이즈의 변화를 계측하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 분석 장치의 바람직한 실시예에서는, 지정 정보로서 이차 전지의 일부의 영역의 컬러 화상이 지정된 경우, 상기 출력 수단은, 지정된 영역의 시계열의 컬러 화상을 시간축 상에 시계열로 표시하는 분석 데이터, 또는, 지정된 영역의 컬러 화상과 충전 상태를 동일 시간축 상에 시계열로 병렬 표시하는 분석 데이터를 출력한다. 이 경우, 지정 영역으로서, 예를 들면 1개의 활물질의 일부 부분의 영역을 지정한 경우, 1개의 활물질의 색채가 충전 상태에 따라 어떻게 변화하는지를 시각적으로 인지할 수 있다. 나아가, 색채를 색으로 변환함으로써 정량적인 분석을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 분석 장치의 바람직한 실시예에서는, 지정 정보로서 라인 형태의 영역의 컬러 화상이 지정된 경우, 지정된 라인 형태의 영역의 시계열의 컬러 화상을 시간축 상에 시계열로 표시하는 분석 데이터, 또는, 지정된 라인 형태의 영역의 컬러 화상과 충전 상태를 동일 시간축 상에 시계열로 병렬 표시하는 분석 데이터를 출력한다. 라인 형태의 영역을 지정한 경우, 지정한 라인 상의 위치와 시간축에 의해 규정되는 직교 좌표계를 형성한다. 이와 같이 함으로써, 활물질 층의 색채의 변화를 2차원 화상으로서 표시하는 것이 가능해진다. 이 경우, 색채의 변화의 속도로부터 국소적인 전기 화학 반응의 반응 속도 분포를 형성할 수 있다. 예를 들면, 충전이 시작되고나서부터 특정한 색상까지 변화하는 데 소요되는 시간을 각 화소마다 계산함으로써, 국소적인 반응 속도 분포를 구할 수 있다. 나아가, 라인 형태의 영역으로서, 전극 간 방향을 따라 복수 개의 활물질에 걸친 라인을 지정하면, 양극에서 음극에 이르는 방향의 개개의 활물질의 반응 속도를 파악하는 것도 가능해진다. 즉, 전극 방향으로 배열된 복수 개의 활물질의 색채 변화, 즉 충전 심도의 시간적인 변화를 시각적으로 인지하는 것이 가능해진다. 이 경우, 개개의 활물질을 접속하는 전기적인 네트워크의 형성 상태에 관해 유익한 정보를 얻을 것이 기대된다.
또한, 지정된 라인 형태의 영역의 시계열의 컬러 화상을, 충전 상태를 다른 쪽의 축으로 하는 직교 좌표계로 표시하는 것도 가능하다. 이 경우, 1라인을 배열하는 표시 폭을 신축시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 분석 장치의 바람직한 실시예에서는, 지정 정보로서 충전 상태 또는 충전 시작 후의 경과 시간이 지정된 경우, 상기 출력 수단은, 지정된 충전 상태에 대응하는 2차원 컬러 화상 또는 지정된 경과 시간에 대응하는 2차원 컬러 화상을 출력한다. 본 바람직한 실시예에서는, 시계열의 컬러 화상과 시계열의 충전 상태가 시간적으로 링크되어 있다. 따라서, 지정한 시간 또는 지정한 충전 상태에서의 2차원 컬러 화상을 모니터 상에 표시할 수 있다. 예를 들면, 충전 상태=50%의 컬러 화상을 출력할 것을 지정한 경우, 충전 상태=50%에서의 컬러 전초점 화상을 모니터 상에 표시할 수 있다. 나아가, 복수 개의 충전 상태의 컬러 화상을 출력할 것을 지정한 경우, 각 충전 상태에서의 컬러 화상을 동일 화면상에 병렬 표시하는 것도 가능하다. 이 결과, 전지 전체로서의 전기적 특성과 전지 내부의 화상 특성과의 대응 관계를 파악할 수 있다. 따라서, 다양한 충전 레벨 및 충전 상태에서의 국소적인 상태 변화나 개개의 활물질의 상태 변화를 파악하는 것이 가능해진다. 나아가, 예를 들면 동영상의 출력 중에 덴드라이트가 발생한 것이 시각적으로 인지된 경우, 조작자는 덴드라이트의 발생 시간 또는 충전 상태의 값을 기억하도록 하여도 좋다. 이와 같이 해 두면, 그 시간 또는 충전 상태의 값을 입력하는 것만으로, 덴드라이트가 발생한 시점에서의 양극 활물질층, 세퍼레이터 및 음극 활물질 층의 2차원 컬러 화상을 모니터상에 표시할 수 있다. 이에 따라, 전지 전체의 상세한 양상을 파악하는 것이 가능해진다.
본 발명의 분석 장치의 바람직한 실시예에서는, 지정 정보로서 충전 상태 또는 충전 시작 후의 경과 시간과 충전 레벨과의 관계가 지정된 경우, 상기 출력 수단은, 지정된 충전 상태에 대응하는 충전 레벨 분포를 나타내는 2차원 화상 정보 또는 지정된 경과 시간에 대응하는 충전 레벨 분포를 나타내는 2차원 화상 정보를 출력한다. 충전 레벨은, 그레이 스케일 또는 적당한 컬러 스케일을 이용하여 정량화되고, 2차원 화상으로서 표시할 수 있다. 이에 따라, 국소적인 충전 속도 분포를 정량적으로 파악하는 것이 가능해진다. 따라서, 충전 상태 또는 경과 시간을 지정함으로써, 대응하는 충전 레벨을 2차원 화상으로서 출력할 수 있다.
본 발명에 따른 분석 장치는, 이차 전지의 컬러 화상을 촬상하는 촬상 장치와, 충방전 중의 충방전 데이터(충방전 전압 및 충방전 전류)를 검출하는 수단과, 화상 데이터와 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키는 신호 처리 장치를 가지고 있다. 따라서, 화상 데이터와 전기적 데이터가 링크된 분석 데이터를 출력할 수 있다. 특히, 이차 전지에 축전된 전기량을 지표하는 충전 상태와 컬러 화상이 시간적으로 링크된 분석 데이터를 출력할 수 있다. 이 결과, 서로 시간적으로 링크된 전기적 데이터와 컬러 화상 데이터를 이용하여 다양한 분석 데이터를 출력할 수 있고, 예를 들면 이차 전지의 충방전 시작 후의 충전 상태와 컬러 화상 또는 3차원 화상을 병렬하여 동영상 형식으로 출력하는 것이 가능해진다. 또한, 충전 상태를 지정함으로써, 이차 전지의 축전량에 대응한 컬러 화상이나 3차원 화상을 출력하는 것도 가능하다. 나아가, 동영상 형식의 컬러 화상과 충전 상태가 병렬 출력된다. 따라서, 덴드라이트가 발생하는 시점에서의 축전량이나, 축전량과 덴드라이트의 성장 과정과의 관계도 파악하는 것도 가능해진다.
나아가, 본 발명자에 의한 실험에 따르면, 리튬 이온 이차 전지의 음극 활물질인 그라파이트는, 충전 상태(S.O.C.)에 따라 그 색채가 회색에서, 녹청, 청, 적을 거쳐 금색으로 다단계적으로 변화하는 것이 판명되었다. 따라서, 본 발명에 따른 분석 장치를 이용하여, 평형 상태에 의한 충방전, 즉 충분히 완만한 레이트로 충방전을 수행한다. 이에 따라, 평형 상태에서의 충방전 중의 활물질의 색채와 충전 상태와의 대응 관계를 나타내는 기본 데이터를 취득할 수 있다. 특히, 그라파이트의 회색으로부터, 녹청→청→적→금색으로의 색채 변화는, 먼셀의 색상 스케일 상에 있어서 대략 연속되는 각도값으로 변환하는 것이 가능하다. 따라서, 먼셀의 색상 고리를 이용하여, 활물질의 색채 변화를 색상 변화로 변환하여 수치화할 수 있다. 변환된 색상의 스케일값을 대응하는 충전 상태로 변환함으로써, 활물질의 색채를 수치화하여 정량적인 분석 데이터를 출력하는 것이 가능해진다. 평형 상태에서 측정된 활물질의 색채와 충전 상태와의 기본 데이터를 이용한다. 이와 같이 함으로써, 충방전에서의 이차 전지의 상태 변화를 색채 변화로서 파악할 뿐만 아니라, 정량화된 데이터로서 파악하는 것도 가능해진다. 나아가, 활물질의 색채와 충전 상태의 기본 데이터를 예비적으로 취득하는 것도 가능하다. 이와 같이 함으로써, 급속 충전 등의 각종 조건 하에서 수행되는 충방전 실험에 있어서 활물질의 컬러 화상의 색채 분포로부터 이차 전지의 국소적인 전기 화학 반응의 속도 분포를 정량화된 정보로서 파악하는 것이 가능해진다. 나아가, 활물질의 색채와 충전 상태와의 관계를 나타내는 기본 데이터를 이용한다. 충방전 시험에 의해 검출된 활물질의 색채로부터 그라파이트 중에 인터컬레이트된 Li의 양을 측정하는 것도 가능해진다. 이 결과, 본 발명에 따른 분석 장치를 이용함으로써, 각종 이차 전지의 개발에 유익한 정보의 취득이 가능해진다.
본 발명에서는, 시험용 이차 전지를 작성하고, 관찰용 셀 내에 배치한다. 관찰용 셀의 접속 단자를 통하여 시험용 이차 전지를 충방전 컨트롤러에 접속하여 충방전을 수행하고, 충방전 전압 및 충방전 전류를 포함하는 충방전 데이터를 시계열 데이터로서 측정한다. 나아가, 컬러 공초점 촬상 장치가, 충방전 데이터의 취득과 병행하여 소정의 시간 간격으로 충방전 중의 이차 전지의 내부 구조를 촬상한다. 이에 따라, 시계열 데이터의 컬러 전(全)초점 화상을 형성할 수 있다. 촬상된 이차 전지의 내부 구조의 컬러 화상과 충방전 데이터를 링크시키고, 충방전 데이터와 컬러 화상이 시간적으로 대응한 분석 데이터를 작성한다. 본 발명자의 실험 결과에 따르면, 이차 전지의 음극 활물질인 그라파이트는, 충전 상태 내지 축전량에 따라서, 그 색채가 회색에서, 청, 적을 거쳐 금색으로 변화하는 것이 판명되었다. 충방전 중의 활물질의 컬러 화상을 촬상하고, 얻어진 컬러 화상과 충전 상태를 시간적으로 링크시킨다. 이와 같이 함으로써, 모니터 상에 충방전 중의 활물질의 동영상과 충전 상태를 병행하여 표시할 수 있다. 나아가, 평형 상태에서 충방전을 수행하여 활물질의 색채와 충전 상태와의 관계를 나타내는 기본 데이터를 취득한다. 이와 같이 함으로써, 각종 충방전 실험에 따른 활물질의 색채로부터, 활물질에 인터컬레이트된 Li 이온의 전기량이 구해진다. 따라서, 촬상된 컬러 화상으로부터 이차 전지의 전기 화학 반응의 속도 분포를 분석 데이터로서 출력하는 것도 가능해진다. 각종 화상 분석 데이터를 취득함으로써, 이차 전지의 성능 평가시에 있어서 유익한 정보를 얻을 것이 기대된다.
본 발명에 따르면, 이차 전지의 내부 구조의 국소적인 상태 변화를 파악할 수 있는 분석 장치 및 분석 방법을 실현할 수 있다. 나아가 이차 전지의 내부 구조의 시간 변화와 전지 전체로서의 전기적 특성의 시간 변화가 링크된 개역 데이터를 출력할 수 있는 분석 장치 및 분석 방법을 실현할 수 있다.
도 1a, b는 이차 전지의 일례의 구성을 보인 도면으로서, 도 1a는 양극 및 음극을 모두 갖는 풀 셀 구조를 나타내고, 도 1b는 음극만으로 구성되는 하프 셀 구조를 나타낸다. 본 예에서는, 이차 전지(1)로서 리튬 이온 전지를 이용하여 설명한다. 이차 전지는 양극과, 음극과, 세퍼레이터와의 적층 구조를 갖는다. 세퍼레이터는 양극과 음극 사이에 배치된다.
양극은, 양극 집전판(2)과 그 위에 형성된 양극 활물질층(3)을 갖는다. 양극 집전판(2)으로서, 예를 들면 압연한 알루미늄 호일이 사용되고, 양극 활물질로서 코발트산 리튬(LiCoO2)이 사용된다. 음극은, 음극 집전판(4) 및 그 위에 형성된 음극 활물질층(5)을 갖는다. 음극 집전판으로서, 예를 들면 구리 호일이 사용되고, 음극 활물질로서 그라파이트가 사용된다. 양극과 음극 사이에 세퍼레이터(6)가 배치되고, 양극과 음극이 절연된다. 이들 양극 및 음극에는 전해액이 채워져 있다. 전해액으로서 에틸렌 카보네이트(EC) 등의 유기 용매에 LiPF6 등의 리튬염이 용해된 유기 전해액이 사용된다.
도 1b에 나타낸 하프 셀 구조의 리튬 이온 전지는, 양극 활물질층(3)을 금속 리튬 호일(7)로 치환한 구조로서, 음극 활물질의 상태 변화를 화상 분석하는 데 적합하다.
본 예에서는, 하프 셀 구조의 이차 전지를 이용하여, 충방전 중에서의 음극 활물질층의 컬러 화상을 촬상하고 있다. 이차 전지의 컬러 화상에 의거하여 음극 활물질의 상태 변화를 화상 분석한다. 또한, 컬러 화상의 촬상시에, 도 1a에 도시한 바와 같이, 집전판 및 활물질층의 연장 방향과 평행한 방향에서 관찰창을 통하여 조명광을 투사하고, 양극에서 음극을 향하는 방향의 전지 단면의 컬러 화상을 촬상한다.
도 2는 본 발명에 따른 분석 장치의 전체 구성을 모식적으로 도시한 도면이다. 화상 분석될 시험용 이차 전지(1)는 관찰용 셀(10) 내에 배치한다. 관찰용 셀(10)은 밀봉되고, 그 내부는 예를 들면 아르곤 가스와 같은 불활성 가스로 채워지고, 분석되는 리튬 이온 전지는 불활성 가스의 분위기 중에 유지한다.
관찰용 셀(10)에는, 관찰창인 투명창(19)이 설치되어 있다. 또한, 관찰용 셀(10)에는, 제1 접속 단자(10a) 및 제2 접속 단자(10b)가 설치되어 있다. 이들 접속 단자는 이차 전지(1)의 양극 및 음극의 집전판에 각각 접속한다. 분석 장치는, 이차 전지(1)의 충방전을 제어하는 충방전 컨트롤러(11)를 구비하고 있다. 충방전 컨트롤러(11)는, IO + 단자와, IO - 단자를 구비하고 있다.
제1 접속 단자(10a)는, IO + 단자에 접속하고, 제2 접속 단자(10b)는 IO - 단자에 접속한다. 충방전의 제어 방법으로서, 예를 들면 정전류 정전압 방식(CVCC: Constant Voltage Constant Current)을 이용할 수 있다. 즉, 충전의 시작 시에 이차 전지(1)에 정전류를 공급하여 충전을 수행하고, 만충전에 도달한 후 정전압으로 충전을 수행하는 제어 방식으로 제어한다. 또한, 방전 제어는, 정전류 제어에 의해 수행할 수 있다. 제1 접속 단자(10a) 및 제2 접속 단자(10b)는 충방전 컨트롤러(11)의 V+ 및 V- 단자에 접속되어 있다. 따라서, 충방전 컨트롤러에 설치한 전압 검출 수단은, 충방전 전압(전지 전압)을 시계열의 데이터로서 검출한다. 나아가, 충방전 컨트롤러(11)는, 이차 전지(1)를 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 수단을 가지고 있다. 충방전 컨트롤러(11)의 전류 검출 수단은, 이차 전지(1)를 흐르는 전류값을 시계열의 데이터로서 출력한다. 검출된 충방전 전압 및 충방전 전류는, 충방전 데이터로서 신호 처리 장치(12)에 출력한다.
조작자는, 입력 장치를 통하여 충방전의 조건을 설정함으로써, 각종 조건 하에서 충방전 시험을 수행할 수 있다. 예를 들면, 공급할 전류량을 설정함으로써 고속 충전 및 저속 충전을 수행할 수 있다. 분석 장치는, 설정된 충방전 조건 하에서 컬러 화상을 촬상한다. 특히 중요한 것은, 전류량의 공급 레이트 및 방출 레이트를 저속으로 설정하는 것이다. 이와 같이 함으로써, 평형 상태에서의 충방전을 수행할 수 있으므로, 충방전 중의 활물질의 색채와 축전량(충전 상태)과의 관계를 나타내는 기본 데이터를 취득하는 것이 가능해진다.
이어서, 충방전 중의 이차 전지(1)의 내부 구조, 특히 활물질 층의 컬러 화상을 촬상하는 촬상 장치에 대해 설명한다. 본 예에서는, 촬상 장치로서, 컬러 공초점 촬상 장치(23)를 사용한다. 컬러 공초점 촬상 장치(23)는, 촬상 시야의 대략 전체에 초점이 맞은 전초점 화상을 촬상할 수 있으면서 아울러 시료의 3차원 화상을 형성한다. 즉, 본 발명에서는, 이차 전지의 국소적인 전기 화학 반응을 컬러 화상으로서 관찰하기 때문에, 컬러 공초점 촬상 장치(23)는, 시야 전체에 걸쳐 초점이 맞은 컬러 화상을 촬상한다.
조명광원(13)으로서, 예를 들면 크세논램프나 수은 램프나 백색 레이저와 같은 백색광을 발생하는 백색광원이 사용된다. 조명광원(13)으로부터 출사된 백색의 조명 빔은 빔 스플리터(14)에 입사한다. 빔 스플리터(14)는, 조명광원으로부터 이차 전지(1)를 향하는 조명 빔과 이차 전지에서 반사한 반사빔을 분리하는 기능을 가지고 있다. 빔 스플리터(14)는, 예를 들면, 하프 미러이다. 빔 스플리터(14)를 투과한 조명 빔은, 2차원 스캐너(15)에 입사한다. 2차원 스캐너(15)는, 조명 빔을 X 및 Y 방향으로 2차원 스캔한다. 2차원 스캐너(15)에서 스캔된 조명 빔은, 대물 렌즈(16)에 입사한다. 조명 빔은, 대물 렌즈(16)에 의해 집속 빔으로 변환되어, 관찰용 셀(10)에 입사한다. 대물 렌즈(16)에는, 모터(17)가 연결되고, 컨트롤러의 제어 하에서 광축 방향으로 소정의 속도로 연속적으로 이동할 수 있다. 따라서, 조명 빔의 집속점은, 2차원 주사 중에 광축 방향을 따라 연속적으로 변위한다. 대물 렌즈(16)의 광축 방향의 위치는 거리 센서(18)에 의해 검출된다. 거리 센서(18)는, 검출 결과에 의거하여, 대물 렌즈(16)와 이차 전지(1)의 표면 간의 상대 거리 정보로서 신호 처리 장치(12)에 공급한다. 또한, 대물 렌즈(16)로서, 판두께 보정된 대물 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.
조명 빔은, 관찰용 셀(10)에 설치한 투명창(19)을 거쳐 충방전 중의 이차 전지(1)에 입사한다. 본 예에서는, 음극 활물질층의 화상을 집전판의 연장 방향과 나란한 방향, 즉 이차 전지(1)의 단면 방향에서 촬상한 컬러 화상을 컬러 공초점 촬상 장치(23)가 촬상한다. 따라서, 이차 전지(1)는, 양극과 음극 사이의 단면이 투명창(19)과 대향하도록 배치된다. 조명 빔은, 2차원 스캐너(15)에 의해 2차원 스캔되어 있다. 따라서, 충방전 중의 이차 전지의 활물질층의 표면은 집속된 조명 빔에 의해 2차원 주사된다. 또한, 대물 렌즈가 광축 방향으로 이동하면서 조명 빔이 활물질층의 표면을 2차원 주사한다. 따라서, 시야 전체에 대해 초점이 맞은 2차원 화상(전초점 화상)이 촬상된다. 따라서, 활물질층의 표면에 노출된 개개의 활물질의 요철면에서는, 모든 요철면에 대해 초점이 맞은(合焦) 화상이 촬상된다.
충방전 중의 이차 전지의 활물질층에서 반사된 반사 빔은, 투명창(19)을 거쳐 대물 렌즈(16)에 의해 집광된다. 대물 렌즈(16)로부터의 반사 빔은, 2차원 스캐너(15)를 거쳐 빔 스플리터(14)에 입사한다. 그리고, 반사 빔은, 빔 스플리터(14)에서 반사되고, 컬러 촬상 센서(20)에 입사한다. 컬러 촬상 센서(20)는, 결상 렌즈계, 색 분해 광학계 및 3개의 촬상 소자를 갖는다. 색 분해 광학계는, 입사한 반사 빔을 RGB의 컬러 성분광으로 분리한다. 3개의 촬상 소자는, RGB의 컬러 성분광을 각각 수광한다. 결상 광학계는, 이차 전지(1)의 이미지를 촬상 소자에 결상한다.
또한, 촬상 소자로서 라인 센서가 사용된다. 따라서, 본 예의 촬상 광학계는 컬러 공초점(confocal) 광학계를 구성하고, 고분해능의 컬러 공초점 화상이 촬상된다. 또한, 한 번의 촬상 조작에 있어서, 대물 렌즈(16)를 광축 방향으로 소정의 거리만큼 이동시키면서 복수 개의 컬러 화상을 촬상한다. 한 번의 촬상에 소요되는 시간은, 예를 들면 30초로 하고, 30초 동안에 대물 렌즈를 소정의 거리만큼 이동시키고, 그 동안에 복수 개의 컬러 화상을 촬상한다. 또한, 촬상 조작의 시간 간격은, 예를 들면 1분 간격으로 할 수 있다. 따라서, 1분 간격으로 컬러 화상이 촬상된다. 3개의 촬상 소자로부터 출력되는 RGB의 컬러 화상 신호는 시계열의 데이터로서 신호 처리 장치(12)에 공급된다. 그리고, 신호 처리 장치(12)에서의 신호 처리를 거쳐 이차 전지(1)의 컬러 화상이 형성된다.
신호 처리 장치(12)에는, 키보드와 같은 입력 장치(21) 및 모니터(22)가 접속되어 있다. 조작자는 입력 장치(21)를 통해 출력할 분석 데이터를 지정하는 지정 정보를 입력할 수 있다. 지정된 분석 데이터가 모니터(22) 상에 표시된다.
도 3은 신호 처리 장치(12)의 일례를 보인 블럭도이다. 신호 처리 장치(12)는, 클록 장치(30)를 가지고 있다. 클록 장치(30)는, 화상 데이터와 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키기 위해 사용된다. 따라서, 클록 장치(30)는 클록 신호를 제1 내지 제3 메모리에 출력한다. 신호 처리 장치(12)는, 클록 장치(30)로부터 출력되는 클록 신호를 공통의 클록 신호로서 이용하여, 컬러 화상 데이터와 충방전 데이터를 링크시킨다. 즉, 충방전의 시작 및 충전 시작 후의 경과 시간은 클록 장치(30)로부터 출력되는 클록 신호를 기준으로 계측된다. 따라서, 클록 신호에 의해 시간 정보가 계측된다. 취득된 컬러 화상 및 충방전 데이터는 클록 신호에 의거한 시간 정보와 쌍으로서 메모리에 기억된다. 따라서, 클록 장치(30)와 메모리가 화상 데이터와 충방전 데이터를 링크시키는 링크 수단으로서 기능한다.
RGB의 컬러 화상 신호는 전초점 화상 형성 수단(31)에 공급된다. 전초점 화상 형성 수단(31)은, 대물 렌즈(16)를 광축 방향으로 이동시키면서 촬상된 복수 개의 컬러 공초점 화상에 대해, 화소마다 최대 취도값을 검출한다. 그리고, 전초점 화상 형성 수단(31)은, 최대 휘도값에 의해 구성되는 2차원 화상을 전초점 화상으로서 형성한다. 즉, 대물 렌즈(16)를 광축 방향으로 이동시킴으로써 조명 빔의 집속점은 광축 방향으로 변위한다. 조명 빔의 집속점이 이차 전지의 표면 상에 위치했을 때, 촬상 소자로부터 최대 휘도값이 출력된다. 대물 렌즈(16)를 광축 방향으로 이동시키면서 복수 개의 2차원 화상을 촬상한다. 화소마다 최대 휘도값을 검출한다. 이와 같이 함으로써, 촬상 영역의 전체에 대해 초점이 맞은 전초점 화상을 형성할 수 있다. 따라서, 이차 전지의 활물질층의 단면에 요철이 존재하는 경우, 전초점 화상 형성 수단(31)으로부터, 요철 표면에 초점이 맞은 컬러 화상이 형성된다. 전초점 화상은, 예를 들면 1분의 시간 간격으로 형성된다.
전초점 화상 형성 수단(31)은, 화소마다의 최대 휘도값에 의거한 컬러 전초점 화상 신호를 제1 메모리(32) 및 3차원 화상 형성 수단(33)에 출력한다. 제1 메모리(32)에는 클록 장치(30)로부터 출력되는 클록 신호도 입력한다. 제1 메모리(32)는, 시계열의 컬러 전초점 화상과 클록 신호에 의거한 시간 정보를 쌍으로서 차례로 기억한다.
거리 센서(18)로부터 출력되는 상대 거리 신호(Z축 정보)는 3차원 화상 형성 수단(33)에 공급된다. 상대 거리 신호는, 대물 렌즈(16)와 이차 전지(1)의 표면 간의 상대 거리의 정보를 포함하는 신호이다. 나아가, 3차원 화상 형성 수단(33)에는, 전초점 화상 형성 수단(31)으로부터, 화소마다의 최대 휘도값에 의거한, 컬러 전초점 화상이 공급된다. 따라서, 3차원 화상 형성 수단(33)은, 최대 휘도값을 검출한 시점에서의 상대 거리 정보를 이용하여 이차 전지의 표면의 3차원 화상을 형성한다. 즉, 촬상 소자로부터 최대 휘도값이 출력되었을 때, 조명 빔의 집속점이 이차 전지의 표면 상에 위치한다. 따라서, 최대 휘도값이 출력된 시점에서의 광축 방향의 위치 정보 내지 거리 정보를 이용하여 이차 전지의 활물질층 표면의 3차원 화상을 형성할 수 있다. 3차원 화상은, 전초점 화상의 형성과 동일하게, 1분의 시간 간격으로 연속적으로 형성된다.
3차원 화상 형성 수단(33)은, 3차원 화상의 3차원 화상 신호를, 제2 메모리(34)에 차례로 공급한다. 제2 메모리(34)에는, 클록 장치(30)로부터 공급되는 클록 정보도 공급된다. 제2 메모리(34)는, 입력한 3차원 화상 신호와 클록 신호에 의거한 시간 정보를 쌍으로서 기억한다.
충방전 컨트롤러(11)로부터 출력되는 시계열의 충방전 데이터 신호는, 제3 메모리(35)에 공급된다. 충방전 데이터 신호는, 충방전 전압 및 충방전 전류의 충방전 데이터를 나타내는 신호이다. 제3 메모리(35)에는, 클록 장치(30)로부터 출력되는 클록 신호도 공급된다. 제3 메모리(35)는, 충방전 데이터인 충방전 전압 및 충방전 전류와 시간 정보를 각각 쌍으로서 기억한다. 제3 메모리(35)에 기억된 충방전 데이터는, SOC 연산 수단(36)에 공급된다. SOC 연산 수단(36)은, 충방전 전류로부터 충전 시작 후의 충전 상태(S.O.C.:State of Charge)를 구한다.
충전 상태는, 이차 전지에 축적되어 있는 전기량을 지표하는 데이터이다. 예를 들면, SOC 연산 수단(36)은 충방전 데이터로부터 적산 전기량을 산출한다. SOC 연산 수단(36)은 만충전을 100%라고 하고, 만충전 상태를 기준으로 규정화된 축전량을 충전 상태로서 산출한다. 산출된 충전 상태는, 클록 신호에 의거한 시간 정보와 함께 제4 메모리(37)에 기억된다. 이에 따라, 화상 데이터와 링크된 충전 상태가 제4 메모리(37)에 기억된다.
다음, 컬러 화상 데이터와 충방전 데이터를 이용하여, 컬러 화상으로부터 전기 화학 반응의 반응 속도 분포를 구하는 색채 분석에 대해 설명한다. 먼저, 충방전 중의 활물질의 색채와 충전 상태와의 대응 관계를 나타내는 기본 데이터에 대해 설명한다. 도 4는, 평형 상태에서 충방전을 수행한 경우에 실제로 얻어진 컬러 화상 및 전기적 특성을 나타내고 있다. 또한, 도 4는, 컬러 화상 특성 및 충전 상태와 충방전 시간과의 관계를 나타내고 있다. 공급 전류량 및 방출 전류량의 레이트를 저속으로 설정함으로써, 평형 상태에서의 컬러 화상을 촬상할 수 있다. 또한, 여기서는, 충방전 전압 특성의 변곡점의 발생 상황 및 충방전 중의 활물질의 색채의 균일성에 의거하여, 평형 상태에서의 충방전인지 여부를 판단하고 있다.
도 4의 상단은 충방전 시간과 충방전 전압 및 충전 상태와의 관계를 보인 그래프이다. 도 4의 하단은 충전 상태 곡선의 (a)~(f)에서 나타낸 시간에서의 컬러 전초점 화상을 나타낸다. 본 예에서는, 0.3c의 조건 하에서 충전을 수행하고, 3시간 20분동안 풀 충전을 수행하고 있다. 도 4의 상단의 그래프에 있어서, 횡축은 시간축을 나타내고, 좌측의 종축은 충방전 전압을 나타내고, 우측의 종축은 충전 상태(S.O.C.)를 나타낸다. 실선은 충방전 전압을 나타내고, 파선은 충전 상태를 나타낸다. 충방전 전압은, 충전 시작 후 급속하게 승압되어 있다. 그리고, 충방전 전압은, 약 20분 정도만에 200mV에 도달하고, 약 100분 경과 후에는 포화 상태에 도달했다. 충전 상태는, 충전 후의 경과 시간에 따라 대략 선형으로 증가한다.
충전 상태를 나타내는 파선의 곡선 상에, 충전 상태=0%, 30%, 60%, 75%, 92% 및 100%의 시간을 부호 (a)~(f)로 나타냈다. 그리고, 부호 (a)~(f)의 충전 상태에 있어서 촬상된 컬러 전초점 화상을 도 4의 하단에 배치한다. 컬러 전초점 화상 중에 있어서, 가장 색채 변화가 눈에 띈 활물질에 주목하면, S.O.C.=0의 경우, 활물질의 표면의 색채는 녹청색을 띈 회색(화상 a)이다. 또한, 이 시험에 있어서 사용한 리튬 이온 전지는, 예비적으로 충방전을 수행한 시료이기 때문에, 예비 실험에 의해 소량의 전하가 잔존해 있다. 따라서, 녹청색을 띤 회색의 화상으로서 촬상된 것이라고 풀이된다. 그 후 충전을 시작하면, 녹청을 거쳐 청색으로 변화한다 (S.O.C.=30%의 화상 b). 충전이 더 진행되어 S.O.C.=60%에 도달하면, 청색 부분의 대부분이 사라지고 적색으로 변화한다(화상 c). 충전이 더 진행하여 S.O.C.=75%가 되면, 적색으로 변화한 활물질이 금색으로 빛나기 시작한다(화상 d). 나아가, S.O.C.=92%가 되면, 다수의 활물질이 금색이 된다(화상 e). 충전이 더 진행하여 S.O.C.=100%가 되면, 금색의 빛남이 더 심해진다(화상 f). 이와 같이, 음극 활물질인 그라파이트의 색채는, 충전 상태에 대응하여 회색에서, 녹청, 청 및 적을 거쳐 금색으로 다단계적으로 변화한다.
상기 충방전 실험은, 충분히 평형하다고 간주되는 충방전이다. 따라서, 계측된 충방전 데이터로부터 산출한 충전 상태는, 음극 전체의 특성을 대표하고 있는 것이라고 간주할 수 있다. 따라서, 음극 활물질의 색채와 충방전 데이터로부터 산출된 충전 상태를 대응시킬 수 있고. 활물질의 색채와 충전 상태와의 대응 관계를 나타내는 기준 데이터를 얻을 수 있다.
다음, 충방전 중의 활물질의 색채의 정량화에 대해 설명한다. 전술한 바와 같이, 음극 활물질(그라파이트)의 색채는, 충전 상태에 따라 다단계적으로 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명에서는, 먼셀의 색상 고리와 충전 상태를 이용하여, 활물질의 색채를 축전량에 대응하도록 정량화를 도모한다. 도 5는, 정량화를 도모하기 위한 기준 데이터를 나타내고 있다. 도 5의 최상단은, 충방전 시간에 대한 충전 상태를 나타내는 그래프로서, 도 4와 동일한 그래프이다. 도 5의 중단은, 충방전 시간에 대한, RGB 화상 신호의 휘도값 비, 먼셀의 색상을 나타내고 있다. 도 5의 최하단은, 활물질의 일부분의 컬러 화상의 색채의 변화를 나타낸다. 도 5에 있어서, 횡축은 충전 시작 후의 경과 시간을 나타내고 있다. 따라서, 도 5의 최상단은 충전 상태(S.O.C.) 및 충방전 전압의 시간 변화를 나타내고 있다. 도 5의 중단은 RGB 화상 신호의 휘도값 비(우측의 종축)의 시간 변화 및 먼셀의 색상(H')(좌측의 종축 각도 값 0~360°)의 시간 변화를 나타내고 있다. 도 5의 최하단은 1개의 활물질의 일부의 영역의 색채의 시간 변화를 나타낸다.
본 예에서는, 녹청→청→적→금색에 이르는 색채 전체가 먼셀의 색상 고리에 포함되도록 하기 위해, 먼셀의 색상(H) 대신, 녹청에 대응하는 각도 120° 만큼 시프트시킨 색상 스케일값(H')을 사용한다. 도 5의 중단에 도시한 바와 같이, 120° 만큼 시프트시킨 색상 스케일값(H')을 사용한 경우, 그라파이트의 색상 스케일값은, 충전 시작 후 0°부근부터 색상의 각도가 서서히 증가하고, 금색이 되면 300°에서 포화한다. 따라서, 충방전 시작 후의 활물질의 색채를 색상 스케일값(H')으로 변환함으로써, 활물질의 색채를 수치(각도값)로서 나타낼 수 있다.
본 예에서는, 평형 상태에서 충방전을 수행하여 얻어진 도 5에 나타낸 데이터를 기준 데이터로서 사용하고 있다. 그리고, 신호 처리 장치(12)는, 기준 데이터를 이용하여 활물질의 국소적인 색채를 정량화한다. 또한, 하프 셀을 이용하는 경우, 양극에서의 영향은 없으며, 음극만의 상태 변화를 관측할 수 있는 이점이 있다. 도 5에 도시한 녹청에서 금색으로 변화하는 활물질의 색채와 색상의 스케일값(H')과의 대응 관계를 이용하여, 활물질의 색채를 색상의 스케일값(H')으로 변환하여 수치화한다. 이 변환은, 컬러 화상의 RGB의 휘도값을 색상의 스케일값으로 변환함으로써 수행된다. 다음, 도 5에 도시한 기준 데이터의 색상의 스케일값(H')과 충전 상태(S.O.C.)와의 대응 관계를 이용하여, 색상의 스케일값을 충전 상태로 변환한다. 예를 들면, 도 5에 있어서, 색상의 스케일값=60°는 S.O.C.=60%에 대응하고, 스케일값=260°는 S.O.C.=85%에 대응하고, 스케일값=300°는 S.O.C.=100%에 대응한다.
나아가, 본 예에서는, 축전량에 대응한 지표로서, 충전 상태에 대응하도록 구분한 7단계의 충전 레벨을 설정한다. 이와 같이 함으로써, 충전 상태를 충전 레벨로 변환한다. 도 6은, 7단계로 구분된 충전 레벨과, 충전 상태와, 색상과의 관계를 나타낸 도면이다. 충전 레벨의 스테이지 수는, Li층과 Li층 사이에 존재하는 그라펜층의 수를 나타내고 있다. 스테이지 1은 하나의 그라펜층이 존재하는 상태 즉 충전 상태의 값이 100%인 상태를 나타낸다. 스테이지 2는 두 개의 그라펜층이 존재하는 상태 즉 충전 상태=50%를 나타내고 있다. 스테이지 3은 세 개의 그라펜층이 존재하는 상태 즉 충전 상태=33%를 나타내고 있다. 스테이지 4는 네 개의 그라펜층이 존재하는 상태(충전 상태=25%)를 나타내고 있다. 스테이지 5는 다섯 개의 그라펜층이 존재하는 상태(충전 상태=20%)를 나타내고 있다. 스테이지 6은 여섯 개의 그라펜층이 존재하는 상태(충전 상태=17%)를 나타내고 있다. 스테이지 7은 일곱 개의 그라펜층이 존재하는 상태(충전 상태=14%)를 나타낸다. 이와 같이 구분함으로써, 충전 레벨과 충전 상태(S.O.C. %값)과의 관계가 규정된다. 또한, 각 충전 레벨은, 8비트의 그레이 스케일로 표시할 수 있다. 이와 같이, 충전 레벨을 이용하여 축전량을 지표함으로써, 그라파이트 중에 인터컬레이트된 Li 이온의 전기량을 산출하는 데 유익한 정보가 얻어진다.
전술한 변환 조작에 의해, 촬상된 컬러 화상의 색채는 색상으로 변환된다. 그리고, 색상은 충전 상태로 변환된다. 나아가, 충전 상태는 충전 레벨로 변환된다. 이들 3개의 변환을 거쳐, 축전량 내지 인터컬레이트된 Li 이온의 전기량을 지표하는 7단계의 충전 레벨로 정량화할 수 있다. 충전 레벨은 8비트의 그레이 스케일로 표시할 수 있다. 컬러 화상을 7단계의 그레이 스케일로 표시함으로써, 이차 전지(1)의 국소적인 영역의 축전 상태나 전기 화학 반응에서의 반응 속도 분포를 2차원 화상으로서 표시하는 것이 가능해진다.
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 색채 분석에 대해 설명한다. 색채 분석을 함에 있어서, 기본 데이터를 취득한다. 즉, 평형 상태라고 인정되는 충분히 저속의 레이트로 충방전을 수행하고, 서로 시간적으로 링크된 컬러 화상 및 충방전 데이터를 취득한다. 얻어진 시계열의 컬러 화상은 제1 메모리(32)에 기억되고, 색상 변환 수단(38)에 공급된다. 색상 변환 수단(38)은, 이하의 식에 의거하여, 화소마다 RGB의 컬러 화상 신호의 휘도값(R, B, G)으로부터 먼셀의 색상 스케일값(H)을 생성한다.
tanH= {√3(G-B)/(2R-G-B)}×(180/π)
또한, 충전 시작 직후의 색채인 녹청은 먼셀의 색상 스케일의 120°에 대응한다. 본 예에서는, 먼셀의 색상 스케일(H)로부터 -120° 오프셋시킨 색상 스케일(H')을 사용한다. 또한, 색상 스케일값은 분석될 시료에 따라 설정할 수 있다. 얻어진 색상 스케일값은 충전 레벨 변환 수단(39)에 공급된다. 충전 레벨 변환 수단(39)에는, 시계열의 충전 상태도 입력된다. 또한, 시계열의 충전 상태는, 컬러 화상의 촬상과 병행하여 측정된 충방전 데이터로부터 작성되어 있다. 충전 레벨 변환 수단(39)은, 시간축을 기준으로 하여, 색상값(각도값)과, 충전 상태를 관계지어 제5 메모리(40)에 기억한다. 즉, 제5 메모리에는, 분석될 이차 전지(1)에 대해 기준이 될 색상의 스케일값과 충전 상태와의 관계가 기억된다.
기본 데이터의 취득이 종료한 후, 본격적인 화상 분석이 수행된다. 즉, 동일한 이차 전지(1) 또는 동일 재료계의 이차 전지(1)에 대해 지정한 충방전의 조건이 입력된다. 그리고, 이 충방전의 조건으로, 충방전 시험을 시작한다. 충방전의 시작에 따라, 리튬 이온 전지의 컬러 화상이 촬상됨과 아울러 충방전 데이터도 취득된다. 시계열의 컬러 화상은 제1 메모리에 기억되고, 또한 색상 변환 수단(38)에 공급된다. 색상 변환 수단(38)은, 화소마다 RGB의 휘도값을 색상의 스케일값으로 변환한다. 변환된 스케일값은 충전 레벨 변환 수단(39)에 공급된다. 충전 레벨 변환 수단(39)은, 제5 메모리(40)에 기억되어 있는 기준 데이터를 이용하여, 입력한 스케일값을 충전 상태로 변환한다. 또한, 기준 데이터는, 색상의 스케일값과 충전 상태와의 관계를 규정한 데이터이다. 나아가, 충전 레벨 변환 수단(39)은, 충전 상태를 충전 레벨로 변환한다.
또한, 변환된 충전 레벨은, 그레이 스케일값으로 변환된다. 제6 메모리(41)는 각 화소의 그레이 스케일값을 기억한다. 따라서, 제6 메모리(41)에는, 충전 레벨로 변환된 2차원 화상 정보가 기억된다. 이와 같이, 평형 상태에서 충방전했을 때의 색채와 충전 상태와의 기본 데이터를 형성하고 있다. 이와 같이 함으로써, 리튬 이온 전지의 정량화된 반응 속도 분포를 출력할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 충방전의 진행 정도 내지 축전량을 지표하는 것으로서 충전 레벨을 이용하여 그레이 스케일로 표시하는 구성으로 했으나, 축전량을 지표하는 파라미터로서 충전 상태를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 색상 스케일값으로부터 충전 상태로 변환된 충전 상태에 대해 8비트의 그레이 스케일로 표시한다. 따라서, 컬러 화상은, 충전 상태로 나타내어지는 2차원 화상으로 변환된다.
다음, 컬러 화상의 라인 분석에 대해 설명한다. 제1 메모리(32)에 기억되어 있는 시계열의 2차원 컬러 화상으로부터 , 소정의 방향을 따라 지정한 라인 형태의 영역의 컬러 화상을 추출한다. 그리고, 라인 형태의 영역의 컬러 화상 데이터를 시간축을 따라 배열하고, 1라인 분석 화상을 형성한다. 즉, 시간축과, 1라인을 따라 지정된 영역의 위치를 나타내는 축을 직교 좌표계로 표시한다. 이 경우, 예를 들면 횡축을 시간축으로 하고, 종축을 지정된 라인의 위치를 나타내는 축으로 하여 직교 좌표계를 형성한다. 이와 같이 함으로써, 라인 형태로 지정된 영역의 색채 변화가 2차원 화상으로서 표시된다.
동시에, 동일한 시간축 상에 제4 메모리(37)에 기억되어 있는 시계열의 충전 상태를 병렬 표시한다. 이와 같은 표시를 수행함으로써, 라인 형태의 영역의 색채 변화와 충전 상태의 변화가 동일한 시간축 상에 표시된다. 따라서, 전지로서의 전기적 특성 변화와 국소적인 반응 속도의 변화를 나타내는 분석 데이터를 출력하는 것이 가능해진다. 이 라인 분석에 있어서, 표시되는 라인을 양극과 음극을 연결하는 방향으로 설정하면, 집전판 사이의 1라인 분석 화상이 형성되므로, 전극간 방향의 반응 속도 분포를 검출할 수 있다.
1라인분의 컬러 화상을 시간축을 따라 배열한 1라인 분석 화상을 이용함으로써, 1라인 상의 위치의 반응 속도 분포를 시간차로서 계측하는 것이 가능하다. 즉, 1라인 분석 화상을 모니터 상에 표시하고, 지정한 1라인의 화소의 색채로부터, 예를 들면 스테이지 2에서 스테이지 1로 이행하는 시간을 계측한다. 이와 같이 함으로써 국소적인 인터컬레이션의 시간차를 계측할 수 있고, 반응 속도 분포를 시간의 데이터로서 계측하는 것이 가능해진다.
나아가, 1라인 분석 화상을 이용함으로써, 활물질층의 팽창 및 수축 변화를 측정하는 것이 가능하다. 1라인 분석 화상은, 횡축을 시간축으로 하고, 종축을 지정한 방향의 위치를 나타내는 직교 좌표계로서 표시된다. 따라서, 모니터 상에 있어서 종축 방향의 위치의 변화량을 계측함으로써, 충방전에서의 팽창 및 수축의 변화가 계측된다. 이 경우, 양극 집전판과 음극 집전판 사이의 단면 화상을 촬상하고, 양극 집전판과 음극 집전판 사이에 1라인을 지정하여 1라인 분석 화상을 형성한다. 그리고, 집전판 사이의 거리 변화를 계측함으로써, 충방전 중에서의 활물질층의 팽창 및 수축 변화를 계측할 수 있다. 이 경우, 1라인 분석 화상과 충전 상태를 동일 시간축 상에 표시하면, 전기적 특성 변화와 집전판 사이의 팽창 수축이 관련지어진다. 즉, 충전 상태와 팽창률 및 수축률과의 관계가 구해진다. 나아가, 충전 레벨과 팽창률 및 수축률과의 관계도 구할 수 있다.
1라인 분석 화상의 일례를 도 7에 나타낸다. 도 7에 있어서, (a)는 충방전 중의 음극 집전판과 양극 집전판 사이의 전초점 화상을 나타내고, (b)는 1라인 분석 화상을 나타낸다. 도 7의 (b)에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 음극 집전 호일과 양극 집전 호일 사이의 위치를 나타낸다. 하측에 나타낸 양극 집전 호일을 고정하고, 상측의 음극 집전 호일을 변위 가능하게 지지하여 2차원 컬러 화상을 촬상하고 있다. 1라인 분석 화상을 표시하면, 음극 집전 호일이 충전 시작 후의 경과 시간에 따라 팽창 및 수축되고 있다고 파악할 수 있다. 즉, 1라인 분석 화상을 이용하여 집전 호일 간의 거리 변화를 측정함으로써 팽창량 및 수축량을 측정하는 것이 가능하다. 혹은 1라인 분석 화상을 이용하여 집전 호일과 세퍼레이터 사이의 거리 변화를 측정함에 따라 팽창량 및 수축량을 측정하는 것이 가능하다.
전술한 실시예에서는, 횡축을 시간축으로 하고, 종축을 라인 방향의 위치 좌표로 했으나, 횡축에 충전 상태를 설정하고, 종축에 라인 방향의 위치 좌표를 설정하는 것도 가능하다. 이 경우, 충전 상태의 변화에 대응한 지정 라인 상의 각 위치에서의 색채 변화를 2차원 화상으로서 표시할 수 있다.
본 발명에 의해 형성되는 분석 데이터는, 출력 수단(42)을 통해 출력된다. 출력 수단(42)은, 예를 들면 모니터(22)에 분석 데이터를 출력한다. 또한, 출력 수단(42)은 프린터나 다른 퍼스널 컴퓨터 등에 분석 데이터를 출력해도 좋다. 이에 따라, 모니터(22) 상에 다양한 분석 데이터를 표시할 수 있다. 출력 수단(42)에는, 키보드나 마우스와 같은 입력 장치(21)가 접속되어 있다. 조작자는 입력 장치를 통해 원하는 분석 데이터를 지정할 수 있다. 이하에 있어서 본 발명에 따른 분석 장치로부터 출력되는 분석 데이터에 대해 설명한다.
[충방전 중의 컬러 화상과 전기적 특성의 동영상]
입력 장치(21)를 통해 충방전 중의 컬러 화상의 동영상이 지정된 경우, 출력 수단(42)은, 제1 메모리(32)에 액세스하여 시계열의 컬러 화상을 꺼낸다. 또한, 출력 수단(42)은, 제4 메모리(37)에 액세스하여 충전 상태의 데이터를 꺼낸다. 그리고, 출력 수단(42)은 꺼낸 2개의 데이터에 대해 시간적으로 링크시켜, 모니터(22)에 출력한다. 모니터(22)는, 동영상의 컬러 화상 데이터와 충전 상태의 시계열 데이터를 병렬 표시한다. 예를 들면, 모니터(22) 상의 상측 절반에 컬러 화상의 동영상을 표시하고, 하측 절반에 충전 상태의 시계열 데이터를 표시할 수 있다. 컬러 화상의 동영상을 표시 중에, 덴드라이트가 발생한 경우, 덴드라이트의 발생과 발생 시각 및 충전 상태와의 관련성을 파악할 수 있다. 또한, 컬러 화상의 동영상을 출력함으로써, 국소적인 과충전(충전 집중)의 발생과 전기적 특성과의 관계도 병렬 표시하는 것이 가능하다. 즉, 국소적으로 충전 집중이 발생하여 과충전이 생긴 경우, 컬러 화상 중에 심하게 빛나는 금색의 부위가 발생한다. 동영상을 출력함으로써, 과충전과 전기적 특성과의 관계를 파악하는 것이 가능해진다. 또한, 컬러 화상과 충전 상태뿐만 아니라, 컬러 화상의 동영상과 충전 상태 및 충방전 전압을 포함하는 전기적 특성의 시계열 데이터를 병렬 표시하는 것도 가능하다.
[충방전 중의 3차원 화상과 전기적 특성의 동영상]
입력 장치(21)를 통해 충방전 중의 3차원 화상의 동영상이 지정된 경우, 출력 수단(41)은, 제2 메모리(34)에 액세스하여 시계열의 3차원 화상을 꺼낸다. 또한, 출력 수단(42)은, 제4 메모리(37)에 액세스하여 충전 상태의 데이터를 꺼낸다. 그리고, 꺼내진 2개의 데이터에 대해 시간적으로 링크시켜, 모니터(22)에 출력한다. 모니터(22)는, 동영상의 3차원 화상 데이터와 충전 상태의 데이터를 병렬 표시한다. 예를 들면, 모니터 화면의 상측에 동영상을 표시하고, 하측에 충전 상태의 시계열 변화를 표시할 수 있다. 3차원 화상은, 덴드라이트가 발생한 경우에 유익하다. 3차원 화상의 동영상을 출력함으로써, 발생한 덴드라이트의 3차원 방향의 변화를 전기적 특성 데이터와 함께 병렬 표시할 수 있다. 또한, 3차원 화상의 동영상을 표시 중에, 표면 높이의 국소적인 변화도 검출할 수 있다. 이 경우, 국소적인 변화가 발생한 시점에서의 단면 화상을 표시함으로써, 국소적인 높이 변화를 계측하는 것이 가능하다. 또한, 3차원 화상을 입체 표시(조감도)하여 동영상 표시하는 것도 가능하다.
나아가, 3차원 화상의 동영상으로부터, 국소적인 부피 변화의 발생을 파악할 수 있다. 또한, 국소적인 충전 집중으로 인해 과충전이 발생한 경우, 국소적인 부피 변화가 발생한다. 따라서, 3차원 화상의 동영상으로부터, 국소적인 부피 변화가 검출되므로, 충전 집중에 의한 과충전이 발생한 부위가 파악된다. 이 때, 3차원 화상의 동영상과 전기적인 특성의 시계열 데이터가 병렬 표시되므로, 과충전의 발생과 충전 상태나 충방전 전압과의 관련성을 파악할 수 있는 효과가 달성된다.
[컬러 화상, 3차원 화상 및 전기적 특성의 동영상]
본 실시 형태에 따른 분석 장치에서는, 컬러 화상 및 3차원 화상의 동영상과 전기적 특성의 변화를 병렬하여 출력할 수 있다. 즉, 입력 장치(21)를 통해 충방전 중의 컬러 화상 및 3차원 화상의 동영상이 지정된 경우, 출력 수단(42)은, 제1 메모리(32)에 액세스하여 시계열의 컬러 화상을 꺼낸다. 또한 출력 수단(42)은 제2 메모리(34)에 액세스하여 3차원 화상의 시계열 데이터를 꺼낸다. 또한, 출력 수단(42)은 제3 메모리(35) 및 제4 메모리(37)에 액세스하여 충방전 전압의 시계열 데이터 및 충전 상태의 시계열 데이터를 꺼낸다. 그리고, 출력 수단(42)은 꺼낸 4개의 데이터를 시간적으로 링크시키고, 2개의 화상 데이터와 2개의 전기적 데이터를 모니터(22)에 출력한다. 이 경우, 예를 들면 모니터(22)의 화면을 상하로 3분할하고, 컬러 화상 및 3차원 화상의 동영상을 병렬 표시한다. 동시에, 모니터(22)가 충전 상태 및 충방전 전압의 시간 변화를 표시할 수 있다. 이 경우, 덴드라이트의 발생 및 과충전의 발생을 컬러 화상 및 3차원 화상에 의해 파악할 수 있다. 나아가, 대응하는 전기적 특성도 동시에 파악하는 것이 가능해진다.
[색채 변화]
분석 데이터로서 특정한 영역의 색채 변화가 지정된 경우, 출력 수단(42)은 제1 메모리(32)에 액세스한다. 그리고, 출력 수단(42)은 제1 메모리(32)로부터 시계열의 컬러 화상으로부터 화상 중의 지정된 영역의 컬러 정보를 꺼내 시간축 상에 배열한다. 동시에, 출력 수단(42)은 제4 메모리(37)에 액세스하고, 시계열의 충전 상태를 꺼낸다. 그리고, 출력 수단(42)은 꺼낸 컬러 정보와 충전 상태를 동일한 시간축 상에 링크시켜 모니터(22)에 출력한다. 이 경우, 시간축을 따라 충전 상태의 변화에 대응한 색채 변화가 표시된다. 이 색채 변화는, 충방전 중에서의 1개의 활물질의 색채 변화를 알고자 하는 경우에 유익하다.
[충전 레벨 분포]
지정 정보로서 충전 레벨 분포의 출력이 입력된 경우, 출력 수단(42)은 제6 메모리(41)에 액세스하여, 그레이 스케일로 변환된 충전 레벨 분포를 꺼낸다. 이에 따라, 출력 수단(42)은 지정된 시간 또는 충전 상태에서의 충전 레벨 분포의 2차원 화상을 출력할 수 있다. 제6 메모리(41)는 그레이 스케일로 변환된 충전 레벨 분포를 출력함으로써 다양한 충전 상태에서의 국소적인 반응 속도 분포를 알 수 있다.
[1라인 분석 화상]
1라인 분석 화상의 출력이 지정된 경우, 출력 수단(42)은 제1 메모리(32)에 액세스한다. 그리고, 출력 수단(42)은 시계열의 컬러 화상으로부터 지정된 1라인분의 컬러 화상을 제1 메모리(32)에서 꺼내 시간축 상에 배열한다. 이와 같이 하여, 출력 수단(42)은 1라인 분석 화상을 형성한다. 동시에, 출력 수단(42)은 제4 메모리(37)에 액세스하고, 시계열의 충전 상태의 데이터를 꺼낸다. 출력 수단(42)은 1라인 분석 화상과 충전 상태의 데이터 를 동일한 시간축 상에 배열한다. 그리고, 1라인 분석 화상과 충전 상태를 동일한 시간축 상에 배열한 분석 데이터를 출력한다. 동일한 시간축 상에 배열한 1라인 분석 화상과 충전 상태를 모니터(22) 상에 표시한다. 이와 같이 함으로써, 1개의 라인 상에서의 국소적인 색채 변화를 충전 상태와 대응하여 알 수 있다. 또한, 1라인 분석 화상만을 출력하는 것도 가능하다.
1라인 분석 화상으로부터 반응 속도 분포를 계측하는 것도 가능하다. 이 경우, 색채가 현저하게 변화하는 시간, 예를 들면 적에서 금색으로 변화할 때까지의 경과 시간을 계측한다. 이와 같이 함으로써, 1라인 방향의 반응 속도 분포를 계측할 수 있다.
1라인 분석 화상으로부터 팽창 및 수축의 시간적 변화를 계측하는 경우, 모니터 상에 표시된 1라인 분석 화상에 대해 시간축과 평행한 기준선을 긋는다. 그리고, 기준선으로부터의 변화량을 팽창량 또는 수축량으로서 직접 계측할 수 있다.
[충전 상태와 컬러 화상]
본 발명에서는, 충전 상태와 컬러 화상이 시간적으로 링크되어 있으므로, 충전 상태의 값에 대응하는 컬러 화상을 출력하는 것도 가능하다. 이 경우, 출력 수단(42)은 제4 메모리(37)에 액세스하여 지정된 값의 충전 상태에 도달한 시간을 꺼낸다. 계속해서, 출력 수단(42)은, 제1 메모리(32)에 액세스하고, 꺼내진 시간의 컬러 화상을 꺼내 모니터(22)에 출력한다. 이 결과, 충전 상태에 대응한 컬러 화상을 모니터 상에 표시할 수 있다.
나아가, 충전 상태의 범위를 지정하고, 지정된 충전 상태의 컬러 화상의 동영상을 출력하는 것도 가능하다. 예를 들면, 충전 상태가 50%~100% 사이인 컬러 화상을 관찰하고자 하는 경우, 그 사이의 컬러 화상을 동영상으로서 출력하는 것도 가능하다. 이 경우, 입력 장치를 통해 충전 상태를 50~100%로 지정한다. 그러면, 출력 수단(42)은, 제4 메모리(37)에 액세스하고, 충전 상태가 50% 및 100%에 도달한 시간 정보를 구한다. 계속해서, 출력 수단(42)은, 제1 메모리(32)에 액세스하고, 얻어진 시간 정보의 범위에 대응하는 컬러 화상을 꺼내 모니터(22)에 출력한다.
[충방전 전압과 컬러 화상]
본 발명에서는, 충방전 전압과 컬러 화상이 시간적으로 링크되어 있으므로, 지정된 충방전 전압의 값에 대응하는 컬러 화상을 출력하는 것도 가능하다. 이 경우, 출력 수단(42)은 제3 메모리(35)에 액세스하고, 지정된 충방전 전압에 도달한 시간 정보를 구한다. 계속해서, 출력 수단(42)은 제1 메모리(32)에 액세스하고, 얻어진 시간에서의 컬러 화상을 꺼낸다. 출력 수단(42)은 지정된 충방전 전압의 컬러 화상을 모니터(22)에 출력한다. 따라서, 모니터(22)는 충방전 전압이 계단형태로 변화하는 시점에서의 컬러 화상을 표시할 수 있다. 이 경우에도 2개의 충방전 전압값이 지정된 경우, 그 사이의 컬러 화상을 동영상으로서 출력하는 것도 가능하다.
[충전 시작 후의 경과 시간과 컬러 화상]
충전 시작 후의 경과 시간을 지정함으로써, 해당 시각에서의 컬러 화상을 출력할 수 있다. 이 경우, 출력 수단(42)은 제1 메모리(31)에 액세스하고, 지정된 시간에서의 컬러 화상을 꺼낸다. 또한, 충전 시작 후의 경과 시간과 충전 레벨에 대해서도 마찬가지로, 출력 수단(42)은 지정된 시간에서의 충전 레벨을 꺼낸다. 이 경우, 출력 수단(42)은 제5 메모리(40)에 액세스하고, 지정된 시간에서의 충전 레벨 화상을 출력한다. 또한, 2개의 시각을 지정하고, 해당 시간 기간 중의 충전 레벨 화상을 동영상으로서 출력하는 것도 가능하다.
본 발명은 전술한 실시예에만 한정되지 않으며 다양한 변형이나 변경이 가능하다. 예를 들면, 전술한 실시예에서는, 조명 빔에 의해 이차 전지의 표면을 2차원 주사함으로써 컬러 화상을 촬상하는 구성으로 했으나, 라인 공초점 광학계를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 광원 장치로부터 라인 형태의 조명 빔을 방출하고, 갈바노 미러나 진동 미러에 의해 라인 형태의 조명 빔을 그 연장 방향과 직교하는 방향으로 주기적으로 편향한다. 이와 같이 함으로써 이차 전지의 표면을 주사하는 것도 가능하다. 즉, 예를 들면 수은 램프로부터 출사된 백색광을 실린드리컬 렌즈와 슬릿을 통해 라인 형태의 조명 빔으로 변환한다. 그리고, 갈바노 미러 등이, 라인 형태의 조명 빔을, 그 라인 방향과 직교하는 방향으로 주기적으로 편향한다. 이에 따라, 이차 전지의 표면의 2차원 화상을 형성할 수 있다.
전술한 실시예에서는, 리튬 이온 이차 전지를 예로 들어 설명했으나, 나트륨 이온 이차 전지나 마그네슘 이온 이차 전지 등의 각종 이차 전지의 분석도 적용하는 것이 가능하다. 또한, 전기 화학 반응에 의해 다단계적으로 색채가 변화하는 각종 재료의 화상 분석에도 적용할 수 있다.
나아가, 전술한 실시예에서는, 리튬 이온 전지의 컬러 화상을 촬상하고, 컬러 화상과 충방전 데이터를 링크시켰으나, 흑백 화상을 촬상하도록 해도 좋다. 예를 들면, 컬러 화상 대신 흑백 화상을 촬상한다. 그리고, 이차 전지의 흑백 화상과 충방전 데이터를 링크시키는 경우에 적용할 수 있다. 예를 들면, 이차 전지의 충방전 중에서의 팽창이나 수축을 측정하는 경우, 흑백 화상을 이용해도 이차 전지의 팽창 및 수축량을 측정하는 것이 가능하다.
전술한 분석 데이터는 일례로서, 전술한 분석 데이터에 한정되지 않으며, 컬러 화상과 전기적 특성이 시간적으로 링크된 각종 분석 데이터를 출력하는 것이 가능하다.
또한, 제1 내지 제6 메모리의 전부 또는 일부는 물리적으로 동일한 메모리일 수도 있다. 상기한 분석 방법의 일부 또는 전부의 처리는 컴퓨터 프로그램에 의해 실행되어도 좋다. 전술한 프로그램은 다양한 타입의 비일시적인 컴퓨터로 판독할 수 있는 매체(non-transitory computer readable medium)를 이용하여 저장되고, 컴퓨터에 공급할 수 있다. 비일시적인 컴퓨터로 판독할 수 있는 매체는 다양한 타입의 실체가 있는 기록 매체(tangible storage medium)를 포함한다. 비일시적인 컴퓨터로 판독할 수 있는 매체의 예는 자기 기록 매체(예를 들면 플렉시블 디스크, 자기 테이프, 하드 디스크 드라이브), 광자기 기록 매체(예를 들면 광자기 디스크), CD-ROM(Read Only Memory), CD-R, CD-R/W, 반도체 메모리(예를 들면, 마스크 ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM(Erasable PROM), 플래시 ROM, RAM (Random Access Memory))을 포함한다. 또한, 프로그램은 다양한 타입의 일시적인 컴퓨터로 판독할 수 있는 매체(transitory computerreadable medium)에 의해 컴퓨터에 공급되어도 좋다. 일시적인 컴퓨터로 판독할 수 있는 매체의 예는, 전기 신호, 광신호 및 전자파를 포함한다. 일시적인 컴퓨터로 판독할 수 있는 매체는, 전선 및 광 파이버 등의 유선 통신로, 또는 무선 통신로를 통해 프로그램을 컴퓨터에 공급할 수 있다.
따라서, 전술한 본 발명으로부터, 본 발명의 실시예가 다양한 방식으로 변경가능하다는 것은 자명할 것이다. 이러한 변경은 본 발명의 사상과 범위로부터 이탈되는 것으로 간주되어서는 안 되며, 이러한 모든 변형예는 당업자에게 자명한 바와 같이 하기 특허 청구범위의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (25)

  1. 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 장치로서, 관찰창을 가지며, 상기 이차 전지를 수납하는 관찰용 셀과,
    상기 관찰용 셀 내에 수납된 상기 이차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 컨트롤러와,
    상기 이차 전지를 향해 상기 관찰창을 통하여 조명광을 투사하고, 상기 이차 전지의 활물질층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 출력하는 컬러 촬상 장치와,
    동영상 형식의 컬러 화상 데이터, 또는 충방전의 경과 시간과 관련된 2차원 컬러 화상 데이터를 분석 데이터로서 출력하는 출력 수단을 갖는 신호 처리 장치를 구비하는 분석 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 컬러 촬상 장치로서, 대물 렌즈와 상기 이차 전지 사이의 상대 거리를 변화시키면서 상기 이차 전지의 컬러 공초점 화상을 촬상하는 컬러 공초점 촬상 장치가 사용되고,
    상기 신호 처리 장치는, 컬러 공초점 화상 신호로부터 촬상 영역의 전체에 걸쳐 초점이 맞은 컬러 전초점 화상을 형성하는 수단을 가지며,
    상기 출력 수단은, 상기 컬러 화상 데이터로서 컬러 전초점 화상을 출력하는 분석 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 컬러 촬상 장치로서, 대물 렌즈와 상기 이차 전지 사이의 상대 거리를 변화시키면서 상기 이차 전지의 컬러 공초점 화상을 촬상하는 컬러 공초점 촬상 장치가 사용되고,
    상기 컬러 공초점 촬상 장치는 상기 상대 거리를 검출하여, 거리 정보로서 상기 신호 처리 장치에 출력하는 거리 센서를 포함하고,
    상기 신호 처리 장치는, 추가로 상기 거리 정보와 상기 컬러 공초점 화상 신호를 이용하여 활물질층의 3차원 컬러 화상을 소정의 시간 간격으로 차례로 형성하는 3차원 화상 형성 수단을 가지며,
    상기 출력 수단은, 상기 컬러 화상 데이터로서 3차원 컬러 화상을 출력하는 분석 장치.
  4. 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 장치로서,
    관찰창을 가지며, 상기 이차 전지를 수납하는 관찰용 셀과,
    상기 관찰용 셀 내에 수납된 상기 이차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 컨트롤러와,
    상기 이차 전지를 향해 상기 관찰창을 통하여 조명광을 투사하고, 상기 이차 전지의 활물질층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 출력하는 컬러 촬상 장치와,
    충방전 중의 상기 이차 전지의 충방전 데이터를 취득하고, 시계열의 충방전 데이터를 출력하는 충방전 데이터 검출 수단과,
    상기 컬러 촬상 장치로부터 출력되는 컬러 화상 데이터 및 상기 충방전 데이터 검출 수단으로부터 출력되는 충방전 데이터를 받고, 시계열의 상기 컬러 화상 데이터와 시계열의 상기 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키는 수단 및 상기 컬러 화상 데이터와 이차 전지의 전기적 특성이 서로 링크된 분석 데이터를 출력하는 출력 수단을 갖는 신호 처리 장치를 구비하는 분석 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 신호 처리 장치는, 클록 장치 및 제1 및 제2 메모리를 가지며,
    상기 시계열의 컬러 화상 데이터와 상기 클록 장치로부터 출력되는 시간 정보가 쌍으로 제1 메모리에 기억되고, 상기 시계열의 충방전 데이터와 상기 클록 장치로부터 출력되는 시간 정보가 쌍으로 제2 메모리에 기억되는 분석 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 충방전 데이터 검출 수단은, 충방전에 의해 이차 전지에 생기는 충방전 전압을 검출하는 수단과, 이차 전지를 흐르는 충방전 전류를 검출하는 수단을 포함하고,
    상기 신호 처리 장치는, 입력한 충방전 전류에 의거하여 시계열의 충전 상태(S.O.C.)를 산출하는 수단을 가지며,
    산출된 충전 상태를 제3 메모리에 상기 시간 정보와 함께 쌍으로 기억하고, 상기 컬러 화상 데이터와 시간적으로 링크된 충전 상태가 형성되는 분석 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 신호 처리 장치는, 상기 컬러 화상 데이터를, 상기 이차 전지의 활물질에 인터컬레이트된 전기량을 지표하는 충전 레벨로 변환하는 충전 레벨 변환 수단을 가지며,
    상기 충전 레벨을 상기 시간 정보와 함께 제4 메모리에 기억하는 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 충방전 중에 활물질층에 덴드라이트가 검출된 경우, 덴드라이트가 시각적으로 인지되는 컬러 화상 데이터가 출력되는 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  9. 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 처리 장치에는, 출력할 분석 데이터를 지정하는 지정 정보를 입력하기 위한 입력 장치가 접속되고, 상기 출력 수단은 지정된 분석 데이터를 출력하는 분석 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 지정 정보로서 동영상 형식의 컬러 화상이 지정된 경우, 상기 출력 수단은, 동영상 형식의 컬러 화상과 시계열의 충전 상태 또는 충방전 전압이 병렬 표시되는 분석 데이터를 출력하는 분석 장치.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 지정 정보로서 동영상 형식의 3차원 화상이 지정된 경우, 상기 출력 수단은, 동영상 형식의 3차원 화상과 충전 상태 또는 충방전 전압이 병렬 표시되는 분석 데이터를 출력하는 분석 장치.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 지정 정보로서 활물질 층의 일부의 영역의 컬러 화상이 지정된 경우, 상기 출력 수단은, 지정된 영역의 컬러 화상과 충전 상태 또는 충방전 전압을 병렬 표시하는 분석 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 지정 정보로서 라인 형태의 영역의 컬러 화상이 지정된 경우, 상기 출력 수단은 지정된 라인 형태의 영역의 컬러 화상과 충전 상태 또는 충방전 전압을 동일 시간축 상에 시계열로 병렬 표시하는 분석 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 지정 정보로서 충방전 전압 또는 충전 상태가 지정된 경우, 상기 출력 수단은, 지정된 충방전 전압 또는 충전 상태에 대응하는 2차원 컬러 화상을 출력하는 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  15. 청구항 9에 있어서, 상기 지정 정보로서, 2개의 충전 상태 또는 2개의 충방전 전압 사이의 동영상 또는 지정된 시간 기간의 동영상이 지정된 경우, 지정된 충전 상태 또는 충방전 전압에 대응하는 컬러 화상의 동영상 또는 지정된 시간 기간의 컬러 화상의 동영상을 출력하는 분석 장치.
  16. 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 장치로서,
    관찰창을 가지며, 분석될 이차 전지를 수납하는 관찰용 셀과,
    상기 이차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 컨트롤러와,
    상기 관찰용 셀 내에 배치된 이차 전지를 향해 상기 관찰창을 통하여 조명광을 투사하고,
    이차 전지의 활물질층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 출력하는 컬러 촬상 장치와,
    충방전 중의 이차 전지의 충방전 데이터를 취득하고, 시계열의 충방전 데이터를 출력하는 충방전 데이터 검출 수단과,
    상기 컬러 촬상 장치로부터 출력되는 컬러 화상 데이터 및 충방전 데이터 검출 수단으로부터 출력되는 충방전 데이터를 받고, 시계열의 컬러 화상 데이터와 시계열의 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키는 수단, 활물질의 색채와 충전 상태와의 대응 관계를 나타내는 기준 데이터를 이용하여, 상기 컬러 화상을 이차 전지의 활물질에 인터컬레이트된 전기량을 지표하는 충전 상태 분포 또는 충전 레벨 분포로 변환하는 변환 수단 및 변환된 충전 상태 분포 또는 충전 레벨 분포를 분석 데이터로서 출력하는 출력 수단을 갖는 신호 처리 장치를 구비하는 분석 장치.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 출력 수단에는, 출력할 컬러 화상 데이터를 지정하는 지정 정보를 입력하기 위한 입력 장치가 접속되고, 상기 지정 정보로서 충전 시작 후의 경과 시간과 충전 상태 또는 충전 레벨과의 관계가 지정된 경우, 상기 출력 수단은, 지정된 경과 시간에 대응하는 충전 상태 분포 또는 충전 레벨 분포를 2차원 화상 정보로서 출력하는 분석 장치.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 충전 레벨은 복수 개의 스테이지로 구분되고, 각 스테이지는 비트 레벨의 스케일 값에 의해 표시되고,
    상기 활물질층의 컬러 화상은, 비트 레벨의 스케일값에 의해 나타내어지는 2차원 화상으로 변환되는 분석 장치.
  19. 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 방법으로서,
    충방전 컨트롤러를 이용하여, 분석될 이차 전지를 소정의 조건 하에서 충방전시키는 공정과,
    컬러 촬상 장치를 이용하여, 충방전 중의 이차 전지의 활물질 층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 형성하는 공정과,
    동영상 형식의 컬러 화상 데이터 또는 충방전의 경과 시간과 관련된 2차원 컬러 화상 데이터를 분석 데이터로서 출력하는 공정을 포함하는 분석 방법.
  20. 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 방법으로서,
    충방전 컨트롤러를 이용하여, 분석될 이차 전지를 소정의 조건 하에서 충방전시키는 공정과,
    컬러 촬상 장치를 이용하여, 충방전 중의 이차 전지의 활물질 층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 형성하는 공정과,
    충방전 데이터 검출 수단을 이용하여, 충방전 중의 이차 전지의 충방전 데이터를 검출하고, 시계열의 충방전 데이터를 형성하는 공정과,
    상기 컬러 촬상 장치로부터 출력되는 시계열의 컬러 화상 데이터와, 상기 충방전 데이터 검출 수단으로부터 출력되는 시계열의 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키고, 서로 시간적으로 링크된 컬러 화상 데이터 및 충방전 데이터를 각각 형성하는 공정과,
    상기 컬러 화상 데이터와 이차 전지의 전기적 특성이 서로 링크된 분석 데이터를 출력하는 공정을 포함하는 분석 방법.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 분석 데이터는, 동영상 형식의 컬러 화상과 시계열의 충방전 전압이 병렬 표시되는 화상 데이터로 하고,
    동영상 형식의 컬러 화상과 시계열의 충방전 전압을 병렬 표시하는 분석 방법.
  22. 청구항 20에 있어서, 추가로, 상기 충방전 데이터로부터 이차 전지의 충전 상태를 산출하고, 산출된 시계열의 충전 상태와 상기 시계열의 컬러 화상 데이터를 시간적으로 링크시키고, 컬러 화상 데이터와 시간적으로 링크된 충전 상태를 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 분석 데이터는, 동영상 형식의 컬러 화상 데이터와 시계열의 충전 상태가 병렬 표시되는 컬러 화상 데이터로 하고, 동영상 형식의 컬러 화상과 시계열의 충전 상태를 병렬 표시하는 분석 방법.
  23. 이차 전지의 충방전 중의 상태 변화를 컬러 화상을 이용하여 분석하는 분석 방법으로서,
    이차 전지를 소정의 조건 하에서 충방전시키는 공정과,
    충방전 중의 이차 전지의 활물질 층의 컬러 화상을 촬상하고, 시계열의 컬러 화상 데이터를 형성하는 공정과,
    충방전 중의 이차 전지의 충방전 데이터를 검출하고, 시계열의 충방전 데이터를 형성하는 공정과,
    상기 시계열의 컬러 화상 데이터와, 상기 시계열의 충방전 데이터를 시간적으로 링크시키는 공정과,
    활물질의 색채와 충전 상태와의 대응 관계를 나타내는 기준 데이터를 이용하여, 상기 컬러 화상을 이차 전지의 활물질에 인터컬레이트된 전기량을 지표하는 충전 상태 분포 또는 충전 레벨 분포로 변환하는 공정과,
    변환된 충전 상태 분포 또는 충전 레벨 분포를 분석 데이터로서 출력하는 공정을 포함하는 분석 방법.
  24. 청구항 4에 있어서,
    상기 시계열의 컬러 화상으로부터, 화상 중의 지정된 라인 위의 라인 화상을 추출하고,
    추출된 상기 라인 화상을 시간축 상에 차례로 정렬시켜 1라인 분석 화상을 형성하고,
    상기 1라인 분석 화상은, 시간축과 지정한 라인 방향을 따른 위치 정보에 의해 규정되는 직교 좌표계에 의해 규정되는 2차원 화상으로서 출력되는 분석 장치.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 컬러 화상은, 이차 전지의 양극 집전판과 음극 집전판 사이의 영역의 2차원 컬러 화상을 포함하고,
    상기 1라인 분석 화상은, 양극 집전판과 음극 집전판 사이의 라인 형태의 영역의 1라인 분석 화상을 포함하고,
    상기 1라인 분석 화상의 양극 집전판과 음극 집전판 사이의 충방전 중의 거리 변화를 계측함으로써, 충방전 중의 이차 전지의 팽창 및 수축량이 계측되는 분석 장치.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5669231B2 (ja) * 2013-07-26 2015-02-12 レーザーテック株式会社 観察用セル及びガス採取方法
JP2016051642A (ja) * 2014-09-01 2016-04-11 株式会社コベルコ科研 電池の評価方法及びこれに用いる評価用セル
KR101763853B1 (ko) * 2016-01-05 2017-08-01 세종대학교 산학협력단 전극물질 표면의 방전 전류 모니터링 방법 및 그 장치
JP6668945B2 (ja) * 2016-05-25 2020-03-18 トヨタ自動車株式会社 二次電池の充電率推定装置
CN107785167A (zh) * 2016-08-29 2018-03-09 钰邦电子（无锡）有限公司 电容器封装结构及其电容器壳体结构、及电路板组件
DE102016119268B3 (de) * 2016-10-10 2017-12-21 Leica Microsystems Cms Gmbh Schiefebenenmikroskop
KR102173030B1 (ko) * 2016-12-26 2020-11-02 주식회사 엘지화학 전극 조립체의 얼라인 체크 장치 및 얼라인 체크 방법
US11165106B2 (en) 2017-03-06 2021-11-02 StoreDot Ltd. Optical communication through transparent pouches of lithium ion batteries
US10818883B2 (en) * 2017-03-06 2020-10-27 StoreDot Ltd. Lithium ion batteries having transparent pouches
JP6862229B2 (ja) * 2017-03-15 2021-04-21 キヤノン株式会社 解析装置、撮像装置、解析方法、および、プログラム
US10393821B2 (en) * 2017-03-29 2019-08-27 Amazon Technologies, Inc. Power supply monitoring system using optical estimation
US11750012B2 (en) * 2019-09-29 2023-09-05 Ningde Amperex Technology Limited Electronic device and method for charging a battery
TWI718783B (zh) * 2019-11-28 2021-02-11 新普科技股份有限公司 以視覺化圖像建立電池狀態模型的方法
KR20220033761A (ko) * 2020-09-10 2022-03-17 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 건조 장치 및 전극 건조 방법
CN112083339B (zh) * 2020-09-13 2024-04-30 巨安储能武汉科技有限责任公司 一种电池荷电状态监测方法
KR102223724B1 (ko) * 2020-10-19 2021-03-05 주식회사 엘지화학 전극 조립체의 얼라인 체크 장치
JP7330240B2 (ja) * 2021-08-30 2023-08-21 本田技研工業株式会社 解析装置、解析方法、およびプログラム
CN113655385B (zh) * 2021-10-19 2022-02-08 深圳市德兰明海科技有限公司 锂电池soc估计方法、装置及计算机可读存储介质
JP2023148466A (ja) * 2022-03-30 2023-10-13 株式会社デンソー ２次電池のインピーダンス測定装置
CN116068316B (zh) * 2023-02-03 2023-09-29 济南大学 一种色差技术在检测储能器件状态上的应用

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5132176A (en) * 1990-05-03 1992-07-21 Gnb Industrial Battery Company Battery state of charge indicator
US5756232A (en) * 1996-09-25 1998-05-26 Alliant Techsystems Inc. Lithium metal anodes
KR19980023637U (ko) 1996-10-31 1998-07-25 양재신 자동차의 스페어 타이어 보관구조
JP2001110419A (ja) 1999-10-13 2001-04-20 Nichia Chem Ind Ltd リチウムイオン二次電池用正極活物質の過充電安全性の評価方法
JP3982282B2 (ja) 2002-03-01 2007-09-26 トヨタ自動車株式会社 電池の寿命判定方法および電池
DE602004003638T2 (de) * 2003-07-15 2007-09-27 Yokogawa Electric Corporation, Musashino Konfokales Mikroskop
DE102004014048B4 (de) 2004-03-19 2008-10-30 Sirona Dental Systems Gmbh Vermessungseinrichtung und Verfahren nach dem Grundprinzip der konfokalen Mikroskopie
US7329860B2 (en) 2005-11-23 2008-02-12 Illumina, Inc. Confocal imaging methods and apparatus
JP5088081B2 (ja) 2007-10-12 2012-12-05 富士通株式会社 電池の測定方法及び電池の製造方法
US8188412B2 (en) * 2007-12-27 2012-05-29 Olympus Corporation Confocal microscope which weights and combines signals output from a plurality of photodetectors and calculates omnifocal brightness information for the plurality of signals
JP5206186B2 (ja) 2008-07-14 2013-06-12 日産自動車株式会社 二次電池用活物質の材料を検査する検査システム
JP5315369B2 (ja) 2011-03-01 2013-10-16 株式会社日立製作所 リチウム二次電池の異常充電状態検出装置及び検査方法

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