KR20130142884A

KR20130142884A - 이차전지의 검사 시스템, 충방전기, 및 검사 방법

Info

Publication number: KR20130142884A
Application number: KR1020130001069A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 가츠마타; 지즈 노구치; 도시하루 미와; 다쿠오 다무라
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-12-30
Also published as: JP2014002055A; CN103513183A; US20130335009A1; JP5662968B2

Abstract

본 발명은 이차전지의 제조 단계에 있어서 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 있는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 검사 시스템(이차전지 이상 검지 시스템(1))은, ROM(31)에, 기준이 되는 이차전지의 초회 충전시에 있어서의 V-dQ/dV 곡선의 정보를 포함하는 데이터(72)가 기억된다. 이차전지(10)의 검사시, 전원(60)으로부터 초회 충전이 행해졌을 때, 이상 검지부(30)는, 전류 검지부(50)에서 검지한 전류값(I)으로부터 계산되는 축전량(Q)을 이용하여, 전압 검지부(40)에서 검지한 전압값(V)의 변화량(dV)에 대한 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 실측값을 계산하고, 이 값과 V-dQ/dV 곡선의 정보를 대비하여, 당해 곡선 상의 특징점에 해당하는지를 판정하고, 해당하지 않는 경우는, 당해 이차전지(10)의 이상(장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없다)으로서 검지한다.

Description

이차전지의 검사 시스템, 충방전기, 및 검사 방법{INSPECTION SYSTEM OF SECONDARY BATTERY, CHARGE AND DISCHARGE DEVICE, AND INSPECTION METHOD}

본 발명은 리튬 이온 이차전지 등의 이차전지의 기술에 관한 것이다.

리튬 이온 이차전지는, 충전이나 방전을 반복해서 행함으로써, 정극 측에서의 전해액의 산화·결정 구조의 파괴나, 부극 측에서의 금속 리튬의 석출이 일어나, 전지의 용량이 열화해 가는 특성이 있다. 또한, 일반적으로, 리튬 이온 이차전지의 제조 조건에 따라, 상기 전지의 용량 열화가 빨라질 경우가 있다.

그리고 상기 용량 열화가 빠른 이차전지를 사용할 경우, 용량 열화 후는 그 이차전지를 사용하는 기기에 대하여 필요한 전력을 제공할 수 없게 된다. 그 때문에, 이러한 용량 열화가 빠른 이차전지를 제조시(제조 단계)에 검지해서 배제함으로써, 장기(長期)의 용량을 신뢰할 수 있는(용량 열화가 적은) 이차전지를 제공할 필요가 있다.

상기 이차전지에 관한 선행 기술예로서, 일본국 특개2010-257984호 공보(특허문헌 1), 일본국 특개2003-243046호 공보(특허문헌 2) 등이 있다.

특허문헌 1(「이차전지 시스템」)에는, 「이차전지 시스템의 상태(이차전지의 상태나, 이차전지 시스템의 이상(異常) 등)을 정밀도 좋게 검지할 수 있는 이차전지 시스템을 제공한다」 등의 기재가 있다.

특허문헌 2(「기능 불량인 전지를 결정하기 위한 방법」)에는, 「전지, 특히 리튬/산화은 바나듐 전지에 있어서의 장기의 방전 성능을 결정하기 위한 방법을 제공한다」 등의 기재가 있다.

일본국 특개2010-257984호 공보 일본국 특개2003-243046호 공보

상기 특허문헌 1에는, 이차전지에 대해서, 축전량(Q)의 값과, 축전량(Q)의 변화량(dQ)에 대한 전압(V)의 변화량(dV)의 비율인 dV/dQ의 값의 관계를 나타내는, Q-dV/dQ 곡선 상에 나타나는 특징점을 이용함으로써, 가동중(비제조 단계)의 이차전지의 열화 상황을 검지하는 시스템에 관해서 개시되어 있다. 그러나, 이차전지의 제조 단계에서 장기 용량 신뢰성을 얻기(검지하기) 위한 방법 등에 관한 개시는 없다.

상기 특허문헌 2에는, 초기 펄스 전압의 파형을 분석하고, 특징지음으로써, 장기 용량(장기 방전 성능)을 결정하는 방법(장기 방전 성능을 신뢰할 수 있는 기준)을 제공하는 취지가 기재되어 있다. 그러나 이 방법에서는, 초기 펄스 전압의 검사 공정을 추가하지 않으면 안되고, 추가의 검사 장치, 검사 시간이 필요하게 되어, 비용이 높다.

이상을 감안하여, 본 발명의 주목적은, 이차전지의 제조 단계에 있어서 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 있는 이차전지(용량 열화가 적은 이차전지)를 얻을 수 있는 기술, 바꿔 말하면 장기 용량 신뢰성이 없는(용량 열화가 빠른) 이차전지를 검지해서 배제할 수 있는 기술, 또한 그때에 추가의 검사 공정·검사 장치·검사 시간 등이 필요하지 않고 저비용으로 실현되는 기술을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명 중 대표적인 형태는, 리튬 이온 이차전지 등의 이차전지를 검사(이상 검지)하는 시스템(정보 처리 시스템이나 장치), 방법 등이며, 이하에 나타내는 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 형태의 검사 시스템(대응하는 검사 방법)은, 이차전지의 제조 단계에 있어서, 초회 충전중인 전압(V)과, 전압(V)의 변화량(dV)에 대한, 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 값의 관계를 나타내는 V-dQ/dV 곡선 상에 나타나는 특징점을 이용함으로써, 장기 용량 신뢰성(장기 용량 열화)을 판정해서 이상을 검지하여 배제하는 처리를 행하는 수단(대응하는 검사 공정)을 갖는다.

본 형태의 이차전지의 검사 시스템(이차전지 이상 검지 시스템)은, 전압 검지 수단과, 전류 검지 수단과, 이상 검지 수단과, 기억 수단을 갖고, 검사 대상의 제 1 이차전지가, 상기 전압 검지 수단, 상기 전류 검지 수단, 및 전원에 접속된다. 상기 기억 수단은, 미리, 이상 검지를 위한 기준이 되는 제 2 이차전지의 특성 데이터가 기억된다. 상기 특성 데이터는, 상기 기준이 되는 제 2 이차전지의 초회 충전시에 있어서의, 전압(V)과, 상기 전압(V)의 변화량(dV)에 대한, 전류(I)로부터 계산되는 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 값의 관계를 나타내는 V-dQ/dV 곡선의 정보를 포함한다. 본 검사 시스템은, 상기 제 1 이차전지의 검사시, 상기 전원으로부터 상기 제 1 이차전지에 대하여 초회 충전이 행해졌을 때, 상기 전압 검지 수단은, 상기 이차전지의 전압값(V)을 검지하고, 상기 전류 검지 수단은, 상기 이차전지의 전류값(I)을 검지한다. 그리고, 상기 이상 검지 수단은, 상기 전류값(I)으로부터 계산되는 축전량(Q)을 이용하여, 상기 전압값(V)의 변화량(dV)에 대한 상기 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 실측값을 계산하고, 상기 dQ/dV 실측값과, 상기 V-dQ/dV 곡선의 정보를 대비해서, 당해 곡선 상의 특징점에 해당하는지를 판정하고, 해당하지 않는 경우는, 당해 제 1 이차전지의 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없음을 나타내는 이상으로서 검지한다.

본 발명 중 대표적인 형태에 의하면, 이차전지의 제조 단계에 있어서 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 있는 이차전지(용량 열화가 적은 이차전지)를 얻을 수 있다. 바꿔 말하면 장기 용량 신뢰성이 없는(용량 열화가 빠른) 이차전지를 검지해서 배제할 수 있다. 또한 그때에 추가의 검사 공정·검사 장치·검사 시간 등이 필요하지 않고 저비용으로 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1의 이차전지의 검사 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 실시형태 2의 검사 시스템(이차전지 이상 검지 충방전기를 포함한다)의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 실시형태 3의 검사 시스템의 이차전지 이상 검지부의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 일 실시형태(각 실시형태)에 있어서의, 이차전지의 초회 충전시의 V-dQ/dV 곡선(기준이 되는 특성 데이터예)을 나타내는 도면.
도 5는 일 실시형태에 있어서의, 리튬 이온 이차전지의 구체적인 제조 공정을 모식적으로 나타내는 도면.
도 6은 일 실시형태에 있어서의, 이차전지(검사 대상)의 초회 충전시의 충전 특성(축 Q-V) 데이터예를 나타내는 도면.
도 7은 일 실시형태에 있어서의, 이차전지(검사 대상)의 초회 충전시의 V-dQ /dV 곡선(실측)의 예를 나타내는 도면.
도 8은 일 실시형태에 있어서의, 기준의 특성 데이터를 얻기 위한 사이클 시험의 결과(각 그룹의 이차전지의 용량 유지율)를 나타내는 도면.
도 9는 제 1 그룹의 초회 충전시의 V-dQ/dV 곡선을 나타내는 도면.
도 10은 제 2 그룹의 초회 충전시의 V-dQ/dV 곡선을 나타내는 도면.
도 11은 제 3 그룹의 초회 충전시의 V-dQ/dV 곡선을 나타내는 도면.
도 12는 제 4 그룹의 초회 충전시의 V-dQ/dV 곡선을 나타내는 도면.
도 13은 사이클 시험 후의 V-dQ/dV 곡선(L)을 나타내는 도면.
도 14는 실시형태 4의 검사 시스템(대응하는 검사 방법)에 있어서의, 검사(이상 검지)의 처리 플로(제 1 플로)를 나타내는 도면.
도 15는 실시형태 5의 검사 시스템(대응하는 검사 방법)에 있어서의, 검사(이상 검지)의 처리 플로(제 2 플로)를 나타내는 도면.
도 16은 스텝 S106의 판정의 보충 설명용의 도면.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 한편, 실시형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일부에는 원칙으로서 동일한 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

<실시형태 1>

도 1, 도 4~도 13 등을 이용하여, 실시형태 1의 이차전지의 검사 시스템 및 대응하는 검사 방법에 관하여 설명한다.

[시스템 구성]

도 1은, 실시형태 1의 이차전지의 검사 시스템의 전체 구성을 나타낸다. 본 검사 시스템은, 이상 검지 시스템(이차전지 이상 검지 시스템)(1)과, 이차전지(10)와, 전원(60)이 접속되는 구성이다. 이상 검지 시스템(1)은, 전압 검지부(40)와, 전류 검지부(50)와, 이상 검지부(이차전지 이상 검지부)(30)를 갖는 구성이다. 이차전지(10)는, 검사 대상인 1개의 리튬 이온 이차전지이다. 검사시, 검사 대상의 이차전지(10)가, 전압 검지부(40), 전류 검지부(50), 및 전원(60)에 대하여 접속된다. 전압 검지부(40) 및 전류 검지부(50)와 이차전지 이상 검지부(30)가 접속되어 있다.

전원(60)은 접속되는 이차전지(10)에 대한 충전·방전의 동작이 가능한 전원 장치(공지 기술)이다. 전원(60)에 의한 충방전의 동작은, 유저(검사자)의 조작(혹은 후술의 자동적인 제어)에 의해 가능하다.

이상 검지부(30)는, 실시형태 1에서는 컴퓨터(계산기)로 구성되며, ROM(31), CPU(32), RAM(33) 등의 공지 요소를 갖는 구성이다. ROM(31)(다른 기억 수단이어도 된다)에는, 프로그램(71)(검사 처리를 실행시키는 프로그램) 및 데이터(72)(검사 처리에 관한 각종 데이터 정보)가 저장되어 있다. CPU(32)는, ROM(31)의 프로그램(71) 및 데이터(72)를 독출해서 RAM(33)을 이용하여 프로그램 처리를 실행함으로써, 이차전지(10)의 검사 처리를 행한다.

유저(검사자)는, 본 검사 시스템(이상 검지부(30)를 포함하는 이상 검지 시스템(1))을 조작·이용하여, 이차전지(10)의 검사(이상 검지를 포함한다)를 행한다. 이상 검지부(30)는, 도시하지 않지만, 입력 장치, 출력 장치, 및 유저 인터페이스 기능을 구비한다. 유저 인터페이스 기능은, 예를 들면 디스플레이 화면에서 검사시의 각종 정보(검사의 메뉴나 설정값이나, 이상 신호를 포함하는 검사(이상 검지)의 결과 정보 등)를 표시하고, 유저에 의한 지시 입력 등을 접수하는 기능을 포함한다.

전압 검지부(40)는, 이차전지(10)의 전압(V)(단자간 전압)을 검지하고, 그 전압(V)(값이나 정보)을 이상 검지부(30)에 부여한다.

전류 검지부(50)는, 이차전지(10)에 흐르는 전류(I)를 검지하고, 그 전류(I)(값이나 정보)를 이상 검지부(30)에 부여한다.

이상 검지부(30)는, 전압 검지부(40)로부터 입력되는 전압값(V) 및 전류 검지부(50)로부터 입력되는 전류값(I)을 이용하여, 프로그램 처리에 의해 이차전지(10)의 검사(이상 검지를 포함한다)를 행하고, 결과(이상 검지했을 경우의 이상 신호 등)를 유저에 출력한다.

이상 검지부(30)는, 이차전지(10)의 초회 충전시에, 이차전지(10)의 전압(V)이 변화했을 때의, 전압(V)의 변화량(dV)에 대한 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 값(실측값)을 산출한다. 바꿔 말하면, 이차전지(10)의 축전량(Q)을 이것에 대응하는 전압(V)으로 미분해서 dQ/dV 값을 산출한다. 구체적으로는, 이차전지(10)의 충방전시(특히 초회 방전시)에, 소정 시간마다 전압(V)과 전류(I)(축전량(Q))를 취득하면서, 각 시간마다의 전압(V)의 변화량(dV)과 축전량(Q)의 변화량(dQ)을 산출하고, 이들에 의거하여 소정 시간마다의 dQ/dV 값을 산출한다.

ROM(31)에 기억되는 데이터(72)로서, V-dQ/dV 곡선(K)의 정보(후술 도 4)를 포함한다. 본 검사 시스템에서는, 미리(적어도 검사시보다도 전), 기준(대비용)이 되는 특성 데이터로서, 기준이 되는 장기 용량 신뢰성이 있는 이차전지에 있어서의 초회 충전시의 V-dQ/dV 곡선(K)의 정보(특징점의 범위 등을 포함한다)를 기억시켜 둔다. 이 기준이 되는 이차전지는, 후술(도 8 등)의 사이클 시험의 결과, 용량 유지율이 높고, 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 있었던 이차전지이다.

한편, 도 1의 각 부(30, 40, 50, 60 등)는 각종의 수단으로 실현(실장)해도 된다. 예를 들면, 이상 검지부(30)는, 범용의 컴퓨터의 프로그램 처리에 한하지 않고, 전용의 IC칩의 회로 등으로 실현해도 된다. 40, 50은 기존의 검지 장치로 실현해도 된다. 30은 기존의 충방전기로 실현해도 된다.

이하, 실시형태 1의 상세 처리 내용을 설명하기 전에, 다른 실시형태(2, 3)의 시스템 구성예를 나타낸다. 이들 각 실시형태에서 상세 처리 내용은 대략 공통이다.

<실시형태 2>

도 2는, 실시형태 2의 검사 시스템으로서, 이차전지의 이상 검지 기능을 구비하는 충방전기(21)(이차전지 이상 검지 충방전기)에 의한 구성예를 나타낸다. 충방전기(21)는, 실시형태 1과 마찬가지의 이차전지(10)의 이상 검지 기능(전압 검지부(40), 전류 검지부(50), 이상 검지부(130) 등)을 구비한다. 또한, 충방전기(21)는 이차전지(10)에 대한 충방전의 동작이 가능한 전원(60)을 내장하고, 이상 검지부(130)로부터 전원(60)으로의 제어(충방전 동작의 제어)를 가능하게 한 형태이다. 상술과 마찬가지로 이차전지(10)가 각 부(40, 50, 60)에 접속된다.

실시형태 2의 이상 검지부(130)는, 실시형태 1의 이상 검지부(30)와 마찬가지로, 컴퓨터의 프로그램 처리에 의해 실현한다. 또한, 실시형태 2의 이상 검지부(130)는, 필요에 따라 전원(60)에 제어 신호를 부여함으로써, 전원(50)으로부터 이차전지(10)에 대한 충방전의 동작(예를 들면, 초회방전의 개시 및 종료)을 자동적으로 제어하는 기능을 갖는다. 한편, 이러한 제어의 기능을 구비하지 않는 형태로 하는 경우는, 실시형태 1과 마찬가지로 유저에 의해 전원(60)을 조작하면 된다. 전원(60)은 이상 검지부(130)로부터의 제어 신호에 의거하여, 이차전지(10)에 대하여 전류나 전압을 인가함으로써, 이차전지(10)를 충전한다.

<실시형태 3>

도 3은, 실시형태 3의 검사 시스템으로서, 이상 검지부(30)의 상세 구성예(기능 블록 구성)를 나타낸다. 이 이상 검지부(30)는, 전류 입력부(301), 전압 입력부(302), 충전 전기량 계산부(303), dQ/dV 계산부(304), dQ/dV 특징점 산출부(305), 이상 판정부(306), 이상 신호 출력부(307), 기억부(310) 등을 갖는 구성이다. 이들 각 부위는, 프로그램 모듈로서 구성해도 되고, 회로부 등으로 구성해도 된다. 또한, 각 부(301~305 등)에서 처리하는 데이터 정보를 적절히 기억부(310)에 저장하는 구성이다. 이상 검지부(30)의 처리 개요는 이하와 같다.

이상 검지부(30)는, 검사 대상의 이차전지(10)의 초회 충전시에, 전압 검지부(40)에 의해 검지한 이차전지(10)의 전압(V) 및 전류 검지부(50)에 의해 검지한 이차전지(10)의 전류(I)를 입력한다. 예를 들면 전류 입력부(301)는 소정 시간(T)마다 전류값(I)을 입력(취득)하고, 그것과 동기(同期)시킨 타이밍(혹은 하기 303의 전류 적산 처리와 동기시킨 타이밍)에서, 전압 입력부(302)는 전압값(V)을 입력(취득)한다. T는 디지털 처리상의 단위이다.

충전 전기량 계산부(303)는 전류 입력부(301)로부터의 전류값(I)(T마다)에 의거하여, 당해 전류값(I)을 적산해서, 이차전지(10)의 충전 전기량 또는 방전 전기량으로부터, T마다의 축전량(Q)(축전용량)을 산출한다.

dQ/dV 계산부(304)는 전압 입력부(302)로부터의 전압값(V)(T마다)과, 충전 전기량 계산부(303)로부터의 축전량(Q)(T마다)에 의거하여, dQ/dV 실측값(T마다)을 계산한다. 또한 304는, 필요에 따라, 상기 T마다의 dQ/dV 실측값에 의거하여, 리얼 타임으로 V-dQ/dV 곡선(검사용. K와는 별개)을 작성해도 된다(후술의 실시형태 5와 대응한다).

dQ/dV 특징점 산출부(305)는 상기 전압값(V) 및 dQ/dV 계산부(304)로부터의 dQ/dV 실측값에 의거하여, 특징점(검사용)을 산출한다.

이상 판정부(306)는 dQ/dV 특징점 산출부(305)로부터의 특징점(검사용)과, 기준이 되는 특성에 있어서의 V-dQ/dV 곡선(K)의 정보(특징점의 범위)를 이용하여 대비함으로써, 이상을 판정·검지한다. 즉, 306은, 검사용의 특징점(dQ/dV 실측값)이, V-dQ/dV 곡선(K)의 특징점의 범위에 해당하는지를 판단하고, 해당하는 경우는 정상(장기 용량 신뢰성을 확보할 수 있다), 해당하지 않는 경우에는 이상(장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없다)으로서 판정(검지)한다. 예를 들면 상기 검사용의 특징점의 값이 기준의 범위를 넘어 있던 경우는, 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없다(이상)고 판정된다.

그리고, 상기 이상으로서 판정(검지)한 경우는, 이상 신호 출력부(307)에서, 당해 이차전지(10)의 장기 용량 신뢰성이 확보 가능하지 않음을 나타내는 이상 신호를 유저에 대하여 출력해서, 당해 이차전지(10)의 배제를 재촉한다.

이하, 실시형태 1(각 실시형태에서 마찬가지로 적용 가능)에 있어서의 상세 처리예를 설명한다.

[V-dQ/dV 곡선(K)]

도 4는, 각 실시형태에 있어서의 기준(대비용)이 되는 특성 데이터예로서, 기준이 되는 이차전지의 초회 충전시의 V-dQ/dV 곡선(K)을 나타낸다. 횡축은 전압[V], 종축은 dQ/dV 값[Ah/V]이다. 이 곡선(K)의 정보를 포함하는 데이터(72)가 본 검사 시스템 내(ROM(31))에 미리 저장된다. 기준이 되는 이차전지는, 후술(도 8)의 사이클 시험의 결과, 용량 유지율이 높고, 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 있었던 이차전지를 이용한다.

도 4의 곡선(K)에 있어서, A, B는 2개의 특징점(극대점)을 나타낸다. 또한, 특징점(A)이 나타나는 전압(V)의 범위 VAl~VAu(401), 및 dQ/dV 값의 범위 Al~Au(411)를 나타내고 있다. 또한, 특징점(B)이 나타나는 전압(V)의 범위VBl~VBu(402), 및 dQ/dV 값의 범위B1~Bu(412)를 나타내고 있다. 이들 곡선(K) 상의 특징점(A, B)에 관한 dQ/dV 값 및 전압값(V)의 범위의 정보도 데이터(72) 안에 포함된다. 검사시에는, 이상 검지부(30)는, 대상의 이차전지(10)의 초회 충전시에 얻은 실측값(dQ/dV 값)을, 이 곡선(K)의 특징점(A, B)의 범위(상기)와 대비함으로써, 이상(장기 용량 신뢰성)을 판정·검지한다.

[이차전지의 제조 공정]

도 5는, 종래 일반적인 리튬 이온 이차전지의 구체적인 제조 공정을 나타낸다. 본 실시형태의 검사 대상의 이차전지(10)의 제조 공정에 관해서도 마찬가지로 적용한다. 특히 본 실시형태의 검사 방법에서는, 성능 검사 공정(S4)에 있어서의 충방전 시험(장기 용량 성능·신뢰성의 검사)(S41)에 있어서, 특징적인 처리 스텝(초회 충전시의 특성(곡선)을 이용한 이상 검지의 스텝)을 포함한다.

도 5의 제조 공정은, 크게는, S1: 정극 전극 제조 공정, S2: 부극 전극 제조 공정, S3: 조립 공정(전지 셀 조립 공정), S4: 성능 검사 공정으로 이루어진다. S1 등은 공정(내지는 스텝)을 나타낸다.

S1, S2는 혼련 공정(S11, S211), 도포 공정(S12, S22), 전극 가공 공정(S13, S23)으로 이루어진다. 혼련 공정(S11, S21)에서, 정극 및 부극의 재료가 되는 각종 재료를 각각 혼합한다. 도포 공정(S12, S22)에서, 그 혼련한 재료를 롤 상의 금속박 상에 도포한다. 전극 가공 공정(S13, S23)에서, 도포부에 대하여 압축 등의 가공을 행하여, 정극, 부극 각각의 전극 롤이 만들어진다.

S3의 조립 공정은, 펀칭 공정(S31), 적층 공정(S32), 주액(注液) 공정(S33), 봉구(封口) 공정(S34)을 갖는다. S31에서, 상기의 정극, 부극 롤을 세퍼레이터를 이용하여 소정의 크기의 전극 시트로 잘라내고(펀칭), S32에서 이 정/부극의 전극 시트를 복수매 적층하며, 그 후 S33에서 전기 분해액을 주입(주액)하고, S34에서 이들을 라미네이트 필름으로 밀폐(봉구)한다. 이에 따라 이차전지의 셀을 얻는다.

S4의 성능검사 공정은, S41의 충방전 시험(장기 용량 성능·신뢰성 검사) 공정을 갖는다. 이 S41의 공정에서는, S3의 조립 공정에서 작성된 이차전지의 셀을 반복 충방전(충방전 시험)하고, 이 셀의 성능 및 신뢰성에 관한 검사를 행한다. 예를 들면, 셀의 용량이나 전압, 충전 또는 방전시의 전류나 전압 등을 검사한다.

본 실시형태의 검사 방법에서는, S4의 성능 검사 공정에서, 본 실시형태의 검사 시스템(도 1 등)을 이용하여, S41의 충방전 시험(장기 용량 성능·신뢰성 검사) 공정에 있어서, 그 초회 충전시의 특성(V-dQ/dV 곡선)을 이용하여 검사(이상 검지)를 행한다. 즉, 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없는 셀(이차전지(10))을 이상으로서 검지한다.

[초회 충전]

본 실시형태는, 초회 충전시의 특성(곡선)을 이용하여 이상을 판정(검지)하는 것이 큰 특징이다. 초회 충전이란 이차전지(10)를 제조한 직후의 1회째의 충전을 지칭한다. 도 5의 제조 공정에서 말하자면, 조립 공정(S3)에서 이차전지(10)(셀)를 조립한 후, 성능 검사 공정(S4)에서, 충방전 시험(장기 용량 성능·신뢰성의 검사)(S41)을 행하는데, 그때의 1회째의 충전을 지칭한다.

이 초회 충전시에는, 셀(이차전지(10))의 전극 표면상에 피막이 형성된다. 이 초회 충전에서 발생하는 피막 형성의 정도에 따라, 당해 셀(이차전지(10))의 장기 용량이 변화하는 것이 알려져 있다. 2회째 이후의 충전에서는, 이 피막 형성 반응은 작아진다.

[검사시의 초회 충전시의 특성]

다음으로 도 6, 도 7을 이용하여, 본 검사 방법 및 검사 시스템에 있어서의 이차전지(10)의 검사시에 있어서의 초회 충전시(실측)의 특성 데이터예를 나타낸다.

도 6은, 검사 대상의 이차전지(10)에 대한 초회 충전에서 얻어진 충전 특성 데이터예를 나타낸다. 횡축은 축전량(Q)(전기량[mVh]), 종축은 전압(V)(전압[V])이며, 그들의 관계를 나타내는 함수(곡선)(601)이다.

도 7은 검사 대상의 이차전지(10)에 대한 초회 충전시의, 전압(V)과 dQ/dV 값(실측값)의 관계를 나타내는 V-dQ/dV 곡선(701)을 나타내고 있다(기준의 곡선(K)과는 상이하다). 도 7의 V-dQ/dV 곡선(701)은 도 6의 축전량(Q)과 전압(V)의 함수(601)에 대해서, 축전량(Q)을 이것에 대한 전압(V)으로 미분해서 얻은 것이다. 구체적으로는, 도 6의 곡선(601)을 작성할 때에, 상술한 바와 같이, 소정 시간(T)(예를 들면 1초)마다 취득한 축전량(Q)과 전압(V)에 의거하여, T마다의 전압(V)의 변화량(dV)과 축전량(Q)의 변화량(dQ)으로부터 T마다의 dQ/dV 값을 계산했다. 그리고 이 dQ/dV 값과 전압(V)의 관계를 나타내는 V-dQ/dV 곡선을 도 7(701)과 같이 작성했다.

도 7에서, V-dQ/dV 곡선(701)에는, 도 4의 기준의 곡선(K)과 마찬가지로, 특징점(A, B)(극대점) 등의 복수(2개)의 특징점이 나타난다. 한편, 특징점(A)의 전압값을 VA, 특징점(B)의 전압값을 VB, 특징점(A)의 dQ/dV 값을 dQ/dVA, 특징점(B)의 dQ/dV 값을 dQ/dVB로 나타낸다. 이 특징점은, 상술한 바와 같이, 피막 형성의 정도를 반영하고 있다고 생각되며, 초회 충전에서 발생하는 피막 형성의 정도에 따라, 이차전지(10)의 장기 용량이 변화하는 것이 알려져 있다. 이 초회 충전시의 dQ/dV 값을 이용해서, 도 4의 V-dQ/dV 곡선(K)과 같이, 이차전지(10)의 장기 용량에 관한 신뢰할 수 있는 기준(장기 용량 신뢰성을 확보할 수 있는 기준이 되는 특성, 이상 검지를 할 때의 대비용의 정보)를 얻을 수 있다. 이 기준이 되는 특성 데이터(곡선(K))를 얻기 위한 구체적인 시험 등의 절차에 관해서는 이하와 같다.

[사이클 시험]

본 실시형태의 검사 방법 및 검사 시스템에는, 미리(적어도 검사시보다도 전), 기준이 되는 이차전지를 이용한 사이클 시험(사이클 열화 시험, 반복 충방전 시험 등이라고도 한다)에 의해, 상기 기준이 되는 특성(V-dQ/dV 곡선(K)) 데이터를 취득하고, 상술한 바와 같이 본 검사 시스템(ROM(31)) 내에 기억시켜 둔다.

도 7의 예와 같은 초회 충전시의 특징점(극대점)에 있어서의 dQ/dV 값이 상이한 복수의 이차전지(기준이 되는 이차전지)를 준비해서, 사이클 열화 시험(반복 충방전 시험)을 행했다.

도 8에는, 상기 기준의 특성 데이터를 얻기 위한 이차전지의 사이클 시험의 결과(각 그룹의 이차전지의 용량 유지율)를 나타낸다. 준비한 복수의 이차전지를, 도시하는 바와 같이, 특징점(A, B)의 dQ/dV 값의 크기 등에 따라 4개의 그룹 G1~G4로 나누었다. 이들 그룹 G1~G4는, 도 7과 같은 특징점(A)의 dQ/dV 값(dQ/dVA)의 대/중/소(준비한 전지 중에서의 상대값)의 기준과, 하기의 식 1에서 얻어지는 값(P)의 대/중/소(준비한 전지 중에서의 상대값)의 기준에 의하여, 도시하는 바와 같이 분류했다.

[식 1]

P=a1×(dQ/dVB)+a2×(dQ/dVA)

값 P는, 특징점(A)(극대점)의 dQ/dV 값(dQ/dVA)과, 특징점(B)(극대값)의 dQ/dV 값(dQ/dVB)을 계수(a1, a2)를 이용해서 가산한 값이다.

도 8의 4개의 그룹 중, 제 1 그룹 G1은, 특징점(A)(극대점)의 dQ/dV 값(dQ/dVA)이 대(大)이며, P값이 중(中)인 전지로 하고, 제 2 그룹 G2는, dQ/dVA가 소(小)이며 P가 중인 전지로 하며, 제 3 그룹 G3은, dQ/dVA가 중이며 P가 대인 전지로 하고, 제 4 그룹 G4는 dQ/dVA가 중이고 P가 소인 전지로 했다.

도 9~도 12에, 상기 각 그룹 G1~G4의 초회 충전시의 V-dQ/dV 곡선을 나타내고 있다.

다음으로, 각 그룹 G1~G4에 대해서 사이클 충방전을 행했다. 구체적으로는, 충전 상한 전압값을 4.2V로 하고, 방전 하한 전압값을 3.5V로 해서, 1C의 전류값으로, 300사이클의 충방전을 행했다. 여기서, 1C란 전지의 전체 용량을 1시간으로 (충)방전시키는 만큼의 전류량을 말한다.

도 8에서는, 상기 사이클 충방전 후의 각 그룹 G1~G4에 있어서의 용량 유지율(초기 용량에 대한 사이클 열화 시험 후의 용량의 비율)을 나타내고 있다. 이 용량 유지율은, 이차전지의 장기 용량 신뢰성(그 확보할 수 있는 정도)과 대응하고 있다. 그룹에 따라 용량 유지율이 상이한 것을 알 수 있다. 도 8의 예에서는, 그룹 G1, G3보다도 G2, G4 쪽이 용량 유지율이 높은 것을 알 수 있다.

본 실시형태의 검사 방법 및 검사 시스템에서는, 상기와 같은 시험의 결과, 용량 유지율이 높았던 이차전지(예를 들면 그룹 G2나 G4)의 특성(V-dQ/dV 곡선)을 이용한다. 예를 들면, 용량 유지율이 소정의 임계값보다도 높은 것을 선택해서 이용한다.

미리, 상술의 도 5의 성능 검사 공정(S4)시(충방전 시험(S41)시), 상기 기준이 되는 이차전지를 이용한 사이클 시험을 행하여, 상기 용량 유지율 등을 판정함으로써, 상기 기준이 되는 특성(곡선(K)) 데이터를 얻을 수 있다. 그리고 별도로, 이차전지(10)의 검사시, S4(S41)에서, 검사 대상의 이차전지(10)의 초회 충전시의 실측값을, 상기 기준이 되는 특성(곡선(K))과 대비함으로써, 이상(장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없는 이차전지(10))으로서 검지할 수 있다.

[사이클 시험 후의 특성]

또한 도 13에는, 비교 설명을 위해, 상술한 바와 같은 사이클 시험 후(다수의 충방전을 반복한 후)의 V-dQ/dV 곡선(L)을 나타내고 있다. 이 V-dQ/dV 곡선(L)에 있어서는, 그 특징점(A2, B2)(극대점)에 있어서의 dQ/dV 값이, 상술의 초회 충전시의 것과 비교해서 작아져 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이 V-dQ/dV 곡선(L)의 특징점(A2, B 2)(극대점)에 있어서는, 상술의 제 1~제 4 그룹(장기 용량 신뢰성이 상이한 이차전지)의 차가 보이기 어렵게 되어 있다.

이와 같이, 복수회의 충방전이 반복된 후(가동 중, 실사용시)의 이차전지의 특성 데이터가 아니라, 제조 단계에서의 초회 충전시의 V-dQ/dV 곡선(K)(그 특징점)의 정보를 이용하는 것이 유효한 것을 알 수 있다.

<실시형태 4>

다음으로 도 14를 이용해서 실시형태 4의 검사 방법 및 검사 시스템을 설명한다. 도 14는, 실시형태 4에 있어서의, 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없는 이차전지(10)(이상)를 검지하는 처리 플로(제 1 플로)를 나타낸다. 실시형태 4는, 기본 구성은 실시형태 1 등(도 1 등)과 마찬가지이며, 상이한 구성으로서, 검사시(도 5의 S4), 예를 들면 유저 조작에 의거하여, 이상 검지부(30)의 프로그램 처리에서 도 14의 처리를 실행함으로써, 이차전지(10)의 검사(이상 검지)를 행한다. 한편 이하, 도 3(실시형태 3)의 대응하는 부위에 관해서도 괄호 내에 나타낸다.

(S101) 우선 스텝 S101에서, 전원(60)에 의해 검사 대상의 이차전지(10)에 대한 충전(초회 충전)을 개시한다. 한편 이때, 상술한 바와 같이 유저 수동으로 전원(60)을 조작해도 되고, 실시형태 2와 같이 이상 검지부(130)로부터 전원(60)을 제어해도 된다.

(S102) 다음으로 S102에서, 이상 검지부(30)에서는, 소정 시간(T)마다, 전류 검지부(50)에 의한 이차전지(10)의 전류값(I)을 입력하고(301), 그것과 동기로, 전압 검지부(40)에 의한 이차전지(10)의 전압값(V)을 입력(302)하여, 이들의 값(정보)을 기억한다(310).

(S103) 다음으로 S103에서, 이상 검지부(30)에서는, 상기 전류값(I)(T마다)을 적산해서 이차전지(10)의 충전 전기량(축전량(Q))(T마다)을 계산하고(303), 기억한다.

(S104) 다음으로 S104에서, 이상 검지부(30)는, 상기 축전량(Q)으로 나타내는 충전 전압이 소정의 전압에 도달했는지의 여부를 판정한다. 소정의 전압에 도달했다고 판정했을 경우(Y)는, S111로 진행하고, 충전(초회 충전)을 종료시켜서, 검사를 종료한다. 한편 이때, 상술한 바와 마찬가지로, 유저가 수동으로 전원(60)을 조작해도 되고, 실시형태 2와 같이 이상 검지부(130)로부터 전원(60)을 제어해도 된다.

(S105) 상기 소정의 전압에 도달하고 있지 않다고 판정했을 경우(N)는, S105으로 진행하고, 이상 검지부(30)는, 당해 이차전지(10)에 관한, 전압(V)의 변화량(dV)에 대한 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 실측값(T마다)을 산출한다(304). 바꿔 말하면, 이차전지(10)의 초회 충전시에, 그 축전량(Q)을 이것에 대응하는 전압(V)으로 미분해서 dQ/dV 값을 얻는다.

(S106) 다음으로 S106에서는, 이상 검지부(30)는, 당해 이차전지(10)에 관한 S105의 dQ/dV 실측값을 이용하여, 기준의 V-dQ/dV 곡선(K) 상의 특징점(A, B) 중 어느 하나에 대응하는 상태에 이르렀는지의 여부를 판단한다.

도 16에, 보충으로서 S106의 처리예를 나타낸다. 예를 들면 소정 시간(T)마다의 dQ/dV 값을 산출한 결과, 시점 N-2T(N>2T)로부터 시점 N-T 사이의 시간에 있어서 dQ/dV 값이 상승하고(점 a→b), 시점 N-T로부터 시점 N 사이의 시간에 있어서 dQ/dV 값이 감소하며(점 b→c), 또한 기준의 곡선(K)(도 4)에 있어서의 특징점이 나타나는 전압(V)의 범위(예: VAl~VAu) 내이었을 때, 시점 N-T시의 dQ/dV 값(점 b)이 극대값이 되어, 특징점(예: A)에 이르렀다고 판단한다.

이상 검지부(30)는, 상기 특징점(A, B)(극대점)에 대응하는 상태에 이르렀다고 판단한 경우는, 당해 특징점(A, B)에 대응하는 상태의 dQ/dV 값을 기억한다(310). 상기 S106에서 특징점(A, B) 중 어느 것에도 이르러 있지 않다고 판정한 경우(N)는, S102로 돌아가고, 재차 상기 S102~S106의 처리를 행한다.

(S107) 상기 특징점(A, B) 중 어느 하나에 이르렀다고 판정했을 경우(Y)는, S107로 진행하고, 이상 검지부(30)는, 그 특징점의 상태에 상당하는 dQ/dV 값을 산출한다(305). 예를 들면, 상기 S106의 예를 들면, N-T시의 dQ/dV 값(점b)이 특징점(극대값)에 상당하는 dQ/dV 값이 된다.

(S108) 그 후 S108에서, 이상 검지부(30)는, 상기 S107의 특징점에 상당하는 dQ/dV 값이, 기준의 곡선(K) (도 4)에 있어서의 상술한 특징점의 범위(401, 411 등) 내에 있는지의 여부를 판단한다(306). 범위 내라고 판정했을 경우(Y), S102로 돌아가고, 재차 S102~S108의 처리를 행한다.

(S109, S110) 상기 범위 외(범위를 넘고 있다)라고 판정했을 경우(N)에는, S109로 진행하고, 이상 검지부(30)는, 당해 이차전지(10)는 장기 용량 신뢰성이 낮다(확보할 수 없다)라고 판단해서, 이상으로서 검지한다. 그리고 S110으로 진행하여, 당해 이차전지(10)가 이상이라는 취지의 이상 신호를 유저에 대하여 출력하고, 당해 이차전지(10)의 배제를 재촉한다(307).

<실시형태 5>

다음으로 도 15를 이용해서 실시형태 5의 검사 방법 및 검사 시스템을 설명한다. 도 15는 실시형태 5에 있어서의, 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없는 이차전지(10)(이상)를 검지하는 처리 플로(제 2 플로)를 나타낸다. 실시형태 5는 기본 구성은 실시형태 1 등(도 1 등)과 마찬가지이며, 상이한 구성으로서, 검사시(도 5의 S4), 예를 들면 유저 조작에 의거하여, 이상 검지부(30)의 프로그램 처리에서 도 15의 처리를 실행함으로써, 이차전지(10)의 검사(이상 검지)를 행한다.

실시형태 5에서는, 이상 검지부(30)는, 소정 시간(T)마다의 dQ/dV 실측값에 의거하여 V-dQ/dV 곡선(검사용)을 그리고, 당해 곡선 상의 특징점의 dQ/dV 값(검사용)을 산출하며, 기준의 특성의 곡선(K)의 특징점의 범위와 대비함으로써 이상을 검지한다.

(S201) S201에서, 전원(60)에 의해 검사 대상의 이차전지(10)에 대한 충전(초회 충전)을 개시한다.

(S202) S202에서, 이상 검지부(30)에서는, 소정 시간(T)마다, 전류 검지부(50)에 의한 이차전지(10)의 전류값(I)을 입력하고(301), 그것과 동기로, 전압 검지부(40)에 의한 이차전지(10)의 전압값(V)을 입력해서(302), 이들 값(정보)을 기억한다(310).

(S203) S203에서, 이상 검지부(30)는, 상기 전류값(I)(T마다)을 적산해서 이차전지(10)의 충전 전기량(축전량(Q))(T마다)을 계산하고(303), 기억한다.

(S204) S204에서, 이상 검지부(30)는, 상기 축전량(Q)으로 나타내는 충전 전압이 소정의 전압에 도달했는지의 여부를 판정한다. 도달해 있지 않다고 판정했을 경우(N)는, S202~S204의 처리를 반복한다.

(S205) 이상 검지부(30)는, 상기 소정의 전압에 도달했다고 판정했을 경우(Y)는, S205에서 당해 충전(초회 충전)을 종료하고, S206으로 진행한다.

(S206) S206에서, 이상 검지부(30)는, 당해 이차전지(10)의 초회 충전시의 전압(V)(T마다) 및 축전량(Q)(T마다)에 의거하여, V-dQ/dV 곡선(검사용)을 작성한다. 구체적으로는, T마다의 변화량(dV, dQ)으로부터 T마다의 dQ/dV 실측값을 계산해서(304), 그것에 의거하여 V-dQ/dV 곡선을 작성한다.

(S207) S207에서, 이상 검지부(30)는, 당해 이차전지(10)에 관한 S206에서 작성한 V-dQ/dV 곡선(검사용)을 이용하여, 당해 곡선 상으로부터 (각) 특징점을 산출한다(305). 즉, 기준의 곡선(K)의 특징점(A, B)에 상당(대응)하는 것과 같은 특징점(극대점)을 산출한다(도 16과 마찬가지임).

(S208) S208에서, 이상 검지부(30)는, 상기 (각) 특징점의 dQ/dV 실측값이, 기준의 특성의 곡선(K)(도 4)에 있어서의 특징점(A, B)의 dQ/dV 값의 범위(401, 411 등) 내에 있는지의 여부를 판단한다(306). 상기 범위 외라고 판정했을 경우(N)는, S20으로 진행하고, 모두 범위 내라고 판정했을 경우(Y)는, 이상 없음의 결과로서 검사를 종료한다.

(S209, S210) S209에서 이상 검지부(30)는 상기 범위 외이므로, 당해 이차전지(10)는 이상으로서 검지하고, S210에서 이상 신호를 유저에 대하여 출력해서 배제를 재촉한다(307).

[효과 등]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 검사 방법 및 검사 시스템에 의하면, 이차전지(10)의 제조 단계(도 5)에 있어서, 초회 충전시의 특성(곡선(K))을 이용하여 판정하는 구조에 의해, 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 있는(용량 열화가 적은) 이차전지(10)를 얻을 수 있다. 바꿔 말하면 장기 용량 신뢰성이 낮은(용량 열화가 빠른) 이차전지(10)를 검지·배제할 수 있다. 또한 그때에 추가의 검사 공정·검사 장치·검사 시간 등이 필요하지 않고 저비용으로 실현할 수 있다. 또한 관점을 바꾸면, 본 실시형태는, 제조시에 이차전지(10)의 장기 용량 성능을 결정(예측)할 수 있는 기술이다.

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시형태에 의거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다는 것은 당연하다.

1 : 이상 검지 시스템(이차전지 이상 검지 시스템)
10 : 이차전지
21 : 충방전기 (이차전지 이상 검지 충방전기)
30, 130 : 이상 검지부 (이차전지 이상 검지부)
31 : ROM
32 : CPU
33 : RAM
40 : 전압 검지부
50 : 전류 검지부
60 : 전원
71 : 프로그램
72 : 데이터
K : V-dQ/dV 곡선

Claims

이차전지의 검사 시스템으로서,
전압 검지부와, 전류 검지부와, 이상(異常) 검지부와, 기억부를 갖고,
검사 대상의 제 1 이차전지가, 상기 전압 검지부, 상기 전류 검지부, 및 전원에 접속되고,
상기 기억부는, 기준이 되는 제 2 이차전지의 특성 데이터가 기억되고,
상기 특성 데이터는, 상기 기준이 되는 제 2 이차전지의 초회 충전시에 있어서의, 전압(V)과, 상기 전압(V)의 변화량(dV)에 대한, 전류(I)로부터 계산되는 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 값의 관계를 나타내는 V-dQ/dV 곡선의 정보를 포함하고,
상기 제 1 이차전지의 검사시, 상기 전원으로부터 상기 제 1 이차전지에 대하여 초회 충전이 행해졌을 때,
상기 전압 검지부는, 상기 이차전지의 전압값(V)을 검지하고,
상기 전류 검지부는, 상기 이차전지의 전류값(I)을 검지하고,
상기 이상 검지부는, 상기 전류값(I)으로부터 계산되는 축전량(Q)을 이용하여, 상기 전압값(V)의 변화량(dV)에 대한 상기 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 실측값을 계산하고, 상기 dQ/dV 실측값과, 상기 V-dQ/dV 곡선의 정보를 대비해서, 당해 곡선 상의 특징점에 해당하는지를 판정하고, 해당하지 않는 경우는, 당해 제 1 이차전지의 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없음을 나타내는 이상으로서 검지하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 검사 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이상 검지부는,
상기 전류 검지부에서 검지된 전류값(I)을 입력하는 전류 입력부와,
상기 전압 검지부에서 검지된 전압값(V)을 입력하는 전압 입력부와,
상기 전류값(I)으로부터 축전량(Q)을 계산하는 충전 전기량 계산부와,
상기 전압값(V) 및 축전량(Q)을 이용하여 dQ/dV 실측값을 계산하는 dQ/dV 계산부와,
상기 dQ/dV 실측값에 있어서의 특징점 상당값을 산출하는 dQ/dV 특징점 산출부와,
상기 dQ/dV 실측값에 있어서의 특징점 상당값과, 상기 V-dQ/dV 곡선의 정보를 대비하여, 당해 곡선 상의 특징점에 해당하는지를 판정하고, 해당하지 않는 경우는, 당해 제 1 이차전지의 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없음을 나타내는 이상으로서 검지하는 이상 판정부와,
상기 이상을 검지했을 경우, 이상 신호를 유저에 대하여 출력하는 이상 신호 출력부를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지의 검사 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 기준이 되는 제 2 이차전지로서, 사이클 열화 시험의 결과의 용량 유지율이 높고, 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 있었던 이차전지를 이용하고,
상기 특성 데이터는, 상기 V-dQ/dV 곡선에 있어서의 특징점으로서 1개 이상의 극대점을 갖고, 당해 특징점에 관한 전압값(V)의 범위 및 dQ/dV 값의 범위의 정보를 포함하고,
상기 이상 검지부는, 상기 검사에 있어서의 초회 충전시, 상기 dQ/dV 실측값과, 상기 V-dQ/dV 곡선의 특징점에 관한 범위를 대비하여, 당해 dQ/dV 실측값이, 당해 곡선 상의 특징점 중 어느 하나에 대응하는 상태에 이르렀는지, 및 당해 특징점의 범위를 넘는지를 판단하고, 넘는 경우는 상기 이상으로서 검지하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 검사 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이상 검지부는, 상기 제 1 이차전지의 검사시, 초회 충전을 개시하고,
소정 시간(T)마다 동기(同期)로 상기 전류 검지부에서 검지된 전류값(I) 및 상기 전압 검지부에서 검지된 전압값(V)을 입력하고,
상기 전류값(I)을 적산해서 충전 전기량으로부터 상기 축전량(Q)을 계산하고,
상기 축전량(Q)으로 나타내는 초회 충전의 전압이 소정 전압에 도달한 경우는, 당해 초회 충전을 종료해서, 검사를 종료하고,
상기 도달하지 않은 경우, 상기 소정 시간(T)마다의 전압값(V) 및 축전량(Q)을 이용하여 소정 시간(T)마다의 dQ/dV 실측값을 계산하고,
상기 dQ/dV 실측값이, 상기 V-dQ/dV 곡선 상의 특징점에 이르렀는지를 판단하고,
상기 이르렀을 경우에는, 당해 dQ/dV 실측값의 특징점 상당값을 산출하고,
상기 dQ/dV 실측값의 특징점 상당값이, 당해 곡선의 특징점에 관한 소정의 범위를 넘는지를 판단하고, 넘는 경우는 상기 이상으로서 검지하여, 이상 신호를 유저에 대하여 출력하고, 검사를 종료하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 검사 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이상 검지부는, 상기 제 1 이차전지의 검사시, 초회 충전을 개시하고,
소정 시간(T)마다 동기로 상기 전류 검지부에서 검지된 전류값(I) 및 상기 전압 검지부에서 검지된 전압값(V)을 입력하고,
상기 전류값(I)을 적산해서 충전 전기량으로부터 상기 축전량(Q)을 계산하고,
상기 축전량(Q)으로 나타내는 초회 충전의 전압이 소정 전압에 도달하지 않은 경우는, 상기 소정 시간(T)마다의 검지를 반복하고,
상기 도달한 경우는, 초회 충전을 종료하고,
상기 소정 시간(T)마다의 전압값(V) 및 축전량(Q)을 이용하여 소정 시간(T)마다의 dQ/dV 실측값을 계산해서, 검사용의 V-dQ/dV 곡선을 작성하고,
상기 dQ/dV 실측값의 특징점 상당값을 산출하고,
상기 dQ/dV 실측값의 특징점 상당값이, 상기 기준의 V-dQ/dV 곡선의 특징점에 관한 소정의 범위를 넘는지를 판단해서, 넘는 경우는 상기 이상으로서 검지하고, 이상 신호를 유저에 대하여 출력하고, 검사를 종료하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 검사 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이상 검지부는, 프로그램 처리를 행하는 컴퓨터로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 검사 시스템.
이차전지의 충방전기로서,
전압 검지부와, 전류 검지부와, 이상 검지부와, 기억부와, 전원을 갖고,
검사 대상의 제 1 이차전지가, 상기 전압 검지부, 상기 전류 검지부, 및 상기 전원에 접속되고,
상기 전원을 제어함으로써, 상기 전원으로부터의 상기 이차전지에 대한 충방전의 동작을 제어하고,
상기 기억부는, 기준이 되는 제 2 이차전지의 특성 데이터가 기억되고,
상기 특성 데이터는, 상기 기준이 되는 제 2 이차전지의 초회 충전시에 있어서의, 전압(V)과, 상기 전압(V)의 변화량(dV)에 대한, 전류(I)로부터 계산되는 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 값의 관계를 나타내는 V-dQ/dV 곡선의 정보를 포함하고,
상기 제 1 이차전지의 검사시,
상기 전원으로부터 상기 제 1 이차전지에 대하여 전류 또는 전압을 인가함으로써 초회 충전이 행해졌을 때,
상기 전압 검지부는, 상기 이차전지의 전압값(V)을 검지하고,
상기 전류 검지부는, 상기 이차전지의 전류값(I)을 검지하고,
상기 이상 검지부는, 상기 전류값(I)으로부터 계산되는 축전량(Q)을 이용하여, 상기 전압값(V)의 변화량(dV)에 대한 상기 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 실측값을 계산하고, 상기 dQ/dV 실측값과, 상기 V-dQ/dV 곡선의 정보를 대비하여, 당해 곡선 상의 특징점에 해당하는지를 판정하고, 해당하지 않는 경우는, 당해 제 1 이차전지의 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없음을 나타내는 이상으로서 검지하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 충방전기.
이차전지의 검사 방법으로서,
제 1 이차전지의 제조시에 있어서의 장기 용량 신뢰성을 포함하는 성능을 검사하는 검사 공정에 있어서,
상기 제 1 이차전지가, 전압 검지부, 전류 검지부, 및 전원에 접속되고, 상기 전원으로부터 상기 제 1 이차전지에 대하여 초회 충전이 행하여지고, 상기 전압 검지부가 상기 이차전지의 전압값(V)을 검지하고, 상기 전류 검지부가 상기 이차전지의 전류값(I)을 검지하는 제 1 공정과,
상기 초회 충전시에, 상기 전압값(V) 및 전류값(I)을 이용하여, 상기 제 1 이차전지의 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없음을 나타내는 이상으로서 검지하는 제 2 공정을 갖고,
상기 제 2 공정에서는, 이상 검지를 위해, 기준이 되는 제 2 이차전지의 특성 데이터로서, 제 2 이차전지의 초회 충전시에 있어서의, 전압(V)과, 상기 전압(V)의 변화량(dV)에 대한, 전류(I)로부터 계산되는 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 값의 관계를 나타내는 V-dQ/dV 곡선의 정보를 이용하고,
상기 제 2 공정에서는, 상기 전류값(I)으로부터 계산되는 축전량(Q)을 이용하여, 상기 전압값(V)의 변화량(dV)에 대한 상기 축전량(Q)의 변화량(dQ)의 비율인 dQ/dV 실측값을 계산하고, 상기 dQ/dV 실측값과, 상기 V-dQ/dV 곡선을 대비하여, 당해 곡선 상의 특징점에 해당하는지를 판정하고, 해당하지 않는 경우는, 당해 제 1 이차전지는 장기 용량 신뢰성을 확보할 수 없음을 나타내는 이상으로서 검지하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 검사 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 검사 공정에 있어서,
(1) 전원으로부터 이차전지에 대한 초회 충전을 개시하는 스텝과,
(2) 소정 시간마다 동기로 이차전지의 전압(V) 및 전류값(I)을 검지하는 스텝과,
(3) 상기 전류값(I)을 적산해서 축전량(Q)을 산출하는 스텝과,
(4) 상기 축전량(Q)으로 나타내는 초회 충전의 전압이 소정 전압에 도달했는지를 판단해서, 도달한 경우는 초회 충전을 종료하는 스텝과,
(5) 상기 도달하지 않은 경우는, 상기 dQ/dV 실측값을 산출하는 스텝과,
(6) 상기 dQ/dV 실측값이 상기 기준의 V-dQ/dV 곡선 상의 특징점 중 어느 하나에 대응하는 상태에 이르렀는지를 판단하고, 이르러 있지 않은 경우는, (2)~(5)의 처리를 반복하는 스텝과,
(7) 상기 이르렀을 경우는, 상기 dQ/dV 실측값의 특징점 상당값을 산출하는 스텝과,
(8) 상기 dQ/dV 실측값의 특징점 상당값과, 상기 특성의 V-dQ/dV 곡선 상의 특징점에 관한 범위를 대비해서, 범위 내인지를 판단하고, 범위 내인 경우는, (2)~(7)의 처리를 반복하는 스텝과,
(9) 상기 범위 내가 아닐 경우, 상기 이상으로서 검지하고, 이상 신호를 유저에 대하여 출력하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지의 검사 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 검사 공정에 있어서,
(1) 전원으로부터 이차전지에 대한 초회 충전을 개시하는 스텝과,
(2) 소정 시간마다 동기로 이차전지의 전압(V) 및 전류값(I)을 검지하는 스텝과,
(3) 상기 전류값(I)을 적산해서 축전량(Q)을 산출하는 스텝과,
(4) 상기 축전량(Q)으로 나타내는 초회 충전의 전압이 소정 전압에 도달했는지를 판단하고, 도달해 있지 않은 경우는, (2)~(4)의 처리를 반복하는 스텝과,
(5) 상기 도달한 경우는 초회 충전을 종료하는 스텝과,
(6) 상기 dQ/dV 실측값을 산출해서, 검사용의 V-dQ/dV 곡선을 작성하는 스텝과,
(7) 상기 검사용의 V-dQ/dV 곡선으로부터 dQ/dV 실측값에 관한 1개 이상의 특징점 상당값을 산출하는 스텝과,
(8) 상기 dQ/dV 실측값의 특징점 상당값과, 상기 기준의 V-dQ/dV 곡선 상의 특징점에 관한 범위를 대비해서, 상기 특징점 상당값이 전부 상기 기준의 V-dQ/dV 곡선 상의 특징점에 관한 범위 내인가를 판단하고, 범위 내인 경우는 검사를 종료하는 스텝과,
(9) 상기 범위 내가 아닐 경우, 상기 이상으로서 검지하고, 이상 신호를 유저에 대하여 출력하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지의 검사 방법.