KR20190077231A

KR20190077231A - 축전 디바이스의 검사 방법 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20190077231A
Application number: KR1020180166038A
Authority: KR
Inventors: 기와무 고바야시; 다케시 고토
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2019-07-03
Also published as: US20190198942A1; RU2692159C1; JP7000847B2; EP3517986A2; BR102018073927A2; US11193980B2; CN109962299B; EP3517986B1; JP2019113450A; KR102113722B1; CN109962299A; EP3517986A3

Abstract

본 축전 디바이스(1)의 검사 방법에서는, 충전 완료된 축전 디바이스(1)와 전원(4)에 의하여 회로(3)를 구성하고, 상기 전원(4)에 의하여 상기 회로(3)에, 상기 축전 디바이스(1)를 충전 또는 방전하는 방향의 전류(IB)를 흐르게 하는 것과, 상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것에 있어서, 흐르는 상기 전류(IB)의 수렴 상황에 따라 축전 디바이스(1)의 양부를 판정하는 것을 포함하고, 상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것에 있어서, 상기 전원(4)의 출력 전압(VS)을 초기값으로부터 시간의 경과와 함께 변화시켜 간다.

Description

축전 디바이스의 검사 방법 및 제조 방법{INSPECTION METHOD AND MANUFACTURING METHOD OF ELECTRICAL STORAGE DEVICE}

본 발명은, 축전 디바이스의 양부를 판정하는 검사 방법에 관한 것이다. 또한 그 축전 디바이스의 검사 방법을 공정의 일환으로서 포함하는, 축전 디바이스의 제조 방법도 대상으로 한다.

종래부터 이차 전지 및 그 외의 축전 디바이스의 양부를 판정하는 검사 방법이 다양하게 제안되어 있다. 예를 들어 일본 특허 공개 제2010-153275호에서는, 판정 대상으로 하는 이차 전지를 가압 상태에서 방치하는 방치 공정을 행함과 함께, 그 방치 공정의 전후로 전지 전압을 측정하는 것으로 하고 있다. 방치 공정의 전후에서의 전지 전압의 차가, 즉, 방치에 수반하는 전압 저하량이다. 전압 저하량이 큰 전지는 자기 방전량이 많다는 것이다. 그 때문에, 전압 저하량의 대소에 의하여 이차 전지의 양부를 판정할 수 있다는 것이다. 이러한 검사 방법은 제조 방법 중의 일 공정으로서 행해지는 경우도 있다.

그러나 상기한 종래의 이차 전지의 양부 판정에는 다음과 같은 문제점이 있었다. 양부 판정에 시간이 걸리는 것이다. 양부 판정에 시간이 걸리는 이유는, 방치 공정의 방치 시간을 길게 취하지 않으면, 유의성이 있다고 할 수 있을 만큼의 전압 저하량으로 되지 않기 때문이다. 그 원인으로서 전압 측정 시의 접촉 저항이 있다. 전압 측정은 이차 전지의 양 단자 사이에 측정 계기를 접속함으로써 측정된다. 그때, 불가피하게 이차 전지측의 단자와 측정 계기측의 단자 사이에 접촉 저항이 존재하여, 측정 결과는 접촉 저항의 영향을 받은 것으로 된다. 그리고 접촉 저항은 이차 전지측의 단자와 측정 계기측의 단자를 접속시킬 때마다 상이하다. 이 때문에, 전압 저하량 그 자체가 어느 정도 크지 않으면, 접촉 저항의 측정 시마다의 변동을 무시할 수 없는 것이다.

또한 전압 측정의 정밀도 자체도 그다지 좋지 않다. 전압 측정은 측정 시의 통전 경로에서의 전압 강하의 영향을 어떻게 하든 받아버리기 때문이다. 그리고 이차 전지측의 단자와 측정 계기측의 단자의 접촉 개소가 접속 시마다 다소 상이하기 때문에 전압 강하의 정도도 측정 시마다 변동되어 버리기 때문이다. 그래서, 전압 측정 대신 전류 측정을 이용함으로써 자기 방전량의 측정 시간을 단축하여 측정 정밀도를 높이는 것을 생각할 수 있다. 전류는 회로 내의 어느 곳에서도 일정하기 때문에 전압 측정과 달리 접촉 개소의 영향을 거의 받지 않기 때문이다. 그러나, 그렇더라도 단순히 전압 측정을 전류 측정으로 치환하는 것만으로 양호한 판정을 할 수 있다는 것도 아니다. 측정 결과는 이차 전지의 충전 전압이나 측정 환경 등의 여러 조건의 변동에 좌우되기 때문이다.

본 발명은 축전 디바이스의 양부 판정을 여러 조건의 변동과 무관하게 신속히 행할 수 있는, 축전 디바이스의 검사 방법 및 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 양태에 있어서의 축전 디바이스의 검사 방법은, 충전 완료된 축전 디바이스와 전원에 의하여 회로를 구성하고, 상기 전원에 의하여 상기 회로에, 상기 축전 디바이스를 충전하는 방향 또는 방전하는 방향의 전류를 흐르게 하는 것과, 전류를 흐르게 하는 것에 있어서, 상기 전원의 출력 전압을 초기값으로부터 시간의 경과와 함께 변화시켜 가고, 상기 전류를 흐르게 하는 것에 있어서, 상기 회로에 흐르는 상기 전류의 수렴 상황에 따라 상기 축전 디바이스의 양부를 판정하는 것을 포함한다

상기 양태에 있어서의 축전 디바이스의 검사 방법에서는, 축전 디바이스와 전원으로 구성된 회로에 흐르는 전류를 측정함으로써 축전 디바이스의 양부를 판정한다. 즉, 축전 디바이스의 자기 방전에 기초하는 전압 저하에 의하여 나타나는 회로 전류의 변화를 판정 재료로 한다. 전류 측정은 전압 측정보다 고정밀도로 할 수 있으므로, 더 단시간에 적절한 판정을 할 수 있다. 여기서, 전원의 출력 전압을 초기값으로부터 시간의 경과와 함께 변화시켜 감으로써 회로 전류의 수렴 시기를 앞당겨, 추가적인 판정 시간의 단축을 도모하고 있다.

상기 제1 양태는, 상기 초기값을, 상기 축전 디바이스의 충전 후 검사 개시 전에 있어서의 전압값으로 설정하는 것을 포함하고, 상기 전류를 흐르게 하는 것에 있어서, 검사 개시 후에 있어서의 상기 출력 전압을 상승하도록 변화시키고, 검사 개시 후에 있어서의 전류의 상승이 클수록 상기 출력 전압의 상승 폭을 크게 하고, 상기 축전 디바이스의 양부를 판정하는 것에 있어서, 전류가 수렴할 때까지의 소요 시간에 의하여 축전 디바이스의 양부를 판정해도 된다. 이와 같이 회로 전류를 전원의 출력 전압의 상승 폭에 피드백함으로써 회로 전류의 수렴 시기를 더 앞당길 수 있다.

회로 전류를 전원의 출력 전압에 피드백하는 상기 제1 양태에서는, 상기 출력 전압을, 회로의 기생 저항값과 미리 정한 1 미만의 정의 계수의 곱인 상수를 이용하여, 축전 디바이스의 전압에 회로의 전류값과 상수의 곱을 더한 합으로서 산출해도 된다. 이와 같이 함으로써, 기지값을 이용하여 간단히 전원의 출력 전압의 상승 폭을 산출하고 전원의 출력 전압을 상승시켜 갈 수 있다.

회로 전류를 전원의 출력 전압에 피드백하는 상기 제1 양태에서는, 상기 전류를 흐르게 하는 것에서의 상기 출력 전압을, 상기 출력 전압의 상승을, 상기 출력 전압이 일정하게 되는 대신에 부 또는 0의 저항값을 갖는 가상적인 저항인 가상 저항의 절댓값이 상승해 가는 모델로 치환한 때의 가상 저항값을 이용하여, 축전 디바이스의 전압에, 회로의 전류값과, 회로의 기생 저항값과 가상 저항값의 합과의 곱을 더한 합으로서 산출해도 된다. 이와 같이 하는 것에 의해서도, 전원의 출력 전압의 상승 폭을 적절히 산출하고 전원의 출력 전압을 상승시켜 갈 수 있다.

또한 상기 제1 양태에서는, 상기 축전 디바이스의 충전 후 검사 개시 전에 있어서의 전압값을, 상기 회로를 구성하기 전에 취득하는 것과, 상기 전류를 흐르게 하는 것 전에 상기 출력 전압을 상기 전압값에 일치시키는 것과, 상기 전압값에 일치시키는 것 후의 상태에서 상기 회로에 흐르는 전류가 없어지게 하도록 상기 출력 전압을 조정함으로써, 상기 전류를 흐르게 하는 것에 있어서의 상기 전원의 초기 출력 전압을 결정하는 것을 포함하고 있어도 된다.

검사 개시 후의 회로 전류의 변화의 상황은, 검사 개시 시점에서의 전원의 출력 전압의 설정 정밀도에 의한 영향을 크게 받는다. 전원의 초기의 출력 전압이 축전 디바이스의 초기 전압보다 높으면, 회로 전류가 수렴값을 뛰어넘어 버리는 오버슈트가 생기는 경우가 있다. 한편, 전원의 초기의 출력 전압이 축전 디바이스의 초기 전압보다 낮으면, 전류의 방향이 역방향으로 되는 기간을 일단 거치고 나서 수렴값을 향하게 된다. 어느 경우에도 전류의 수렴 시기를 상당히 지연시켜 버린다. 그래서, 본 양태와 같이 전원의 초기의 출력 전압을 정밀하게 설정함으로써 회로 전류를 확실히 조기에 수렴시킬 수 있다.

상기 제1 양태에서는, 상기 전류를 흐르게 하는 것에서는, 검사 개시 시의 전원의 전압을, 상기 축전 디바이스의 전압에 양품의 축전 디바이스의 초기의 자기 방전 전류와 회로의 기생 저항의 곱을 더한 값으로 하고, 상기 축전 디바이스의 양부를 판정하는 것에 있어서, 검사 개시 후에 있어서의 전류의 증가가 미리 정한 정도 이내인지의 여부에 의하여 축전 디바이스의 양부를 판정해도 된다.

이와 같이 전원의 초기의 출력 전압을 축전 디바이스의 초기 전압보다 높은 전압으로 함으로써, 회로 전류를, 양품의 경우의 자기 방전 전류가 없어지게 하도록 정할 수 있다. 이 때문에, 검사 개시 후에 있어서의 축전 디바이스의 자기 방전을 거의 0으로 할 수 있다. 따라서 검사 개시 후에 있어서의 회로 전류의 유의미한 증가가 있는지의 여부만으로 검사를 할 수 있다. 따라서 더 단시간에 축전 디바이스의 검사를 할 수 있다.

회로 전류의 수렴 시간에 의하여 판정하는 양태의 축전 디바이스의 검사 방법에서도, 전류를 흐르게 하는 것에서는, 검사 개시 시의 전원의 전압을, 설정 내지 결정된 상기 전압값에 양품의 축전 디바이스의 초기의 자기 방전 전류와 회로의 기생 저항의 곱을 더한 값으로 해도 된다. 전원의 초기의 출력 전압을 축전 디바이스의 초기 전압보다 높게 설정하는 것은, 회로 전류의 수렴 시간을 더 짧게 하는 것으로도 되기 때문이다.

상기 제1 양태에서는, 축전 디바이스의 충전 후 검사 개시 전에 있어서의 전압값을 측정하는 것을 포함하고, 상기 전압값을 측정하는 것 및 전류(IB)를 흐르게 하는 것을, 축전 디바이스의 온도가 일정한 조건 하에서 행해도 된다. 축전 디바이스의 온도가 검사 도중에 변화되면, 축전 디바이스의 전압이나 회로 전류도 그 변화의 영향을 받는다. 이 때문에 회로 전류의 수렴이나 증가의 판정에도 영향을 미치는 경우가 있다. 본 양태에서는, 축전 디바이스의 온도를 일정하게 함으로써 그와 같은 영향을 배제하여 적절히 수렴이나 증가의 판정을 할 수 있도록 하고 있다.

전압 측정 공정을 행하는 상기 제1 양태에서는, 또한, 상기 전압값을 측정하는 것 전에, 그리고 상기 전압값을 측정하는 것 및 상기 전류를 흐르게 하는 것의 도중에 상기 전압값을 측정하는 것 및 상기 전류를 흐르게 하는 것과 병행하여, 상기 온도를 반복하여 취득하는 것을 포함하고, 취득한 상기 온도의 변동이 미리 정한 허용 변동 범위 내인 경우에 상기 전압값을 측정하는 것 및 상기 전류를 흐르게 하는 것을 계속해도 된다. 이와 같이 함으로써, 축전 디바이스의 온도의 변동이 허용 변동 범위 내인 경우에만 전압값을 측정하는 것 및 전류를 흐르게 하는 것을 계속할 수 있다.

상기 제1 양태에서는, 축전 디바이스의 충전 후 검사 개시 전에 있어서의 전압값을 측정하는 것을 포함하고, 축전 디바이스가 편평각형의 외관 형상을 갖고, 상기 전압값을 측정하는 것 및 상기 전류를 흐르게 하는 것을, 축전 디바이스가 그 두께 방향으로 가압되는 조건 하에서 행해도 된다. 이와 같이 가압한 상태에서는, 축전 디바이스의 전극판 사이에 끼어 들어가 있는 경우가 있는 금속 이물의 영향이 강조되게 된다. 따라서, 이와 같은 상황에서 검사를 행함으로써 더 적절히 축전 디바이스의 검사를 행할 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 있어서의 축전 디바이스의 제조 방법은, 조립한 미충전된 축전 디바이스를 미리 정한 충전 상태까지 첫 충전하여 충전 완료된 축전 디바이스로 하는 것과, 상기 제1 양태의 어느 축전 디바이스의 검사 방법으로, 충전 완료된 축전 디바이스를 검사하는 것을 행하는 것을 포함한다. 이것에 의하여, 제조 방법의 일 과정인 검사 공정의 요구 처리 시간을 단축할 수 있다.

본 구성에 의하면, 축전 디바이스의 양부 판정을 여러 조건의 변동과 무관하게 신속히 행할 수 있는, 축전 디바이스의 검사 방법 및 제조 방법이 제공되고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는, 유사 요소들을 유사 도면 부호들로 나타낸 첨부 도면을 참조하여 후술될 것이다.
도 1은 실시 형태에 있어서의 이차 전지의 검사 방법을 실시하기 위하여 편성한 회로의 구성을 도시하는 회로도이다.
도 2는 실시 형태에 있어서의 검사 대상인 이차 전지의 예를 도시하는 외관도이다.
도 3은 검사의 기본 원리에 관한 전압 및 전류의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 출력 전압을 일정하게 한 경우의 회로 전류의 추이의 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 출력 전압을 증가시켜 간 경우의 회로 전류의 추이의 예를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시 형태에 있어서, 검사 대상인 복수의 이차 전지를 스페이서와 함께 결속 부재로 결속하여 결속 형태를 이루게 한 상황을 도시하는 모식도이다.
도 7은 가상 저항을 도입한 회로도이다.
도 8은 초기 출력 전압의 고저에 따른 회로 전류의 수렴 상황의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 9는 초기 출력 전압을 초기 전지 전압보다 높게 설정한 경우의 회로 전류의 추이의 예를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 구체화한 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 본 형태의 축전 디바이스의 검사 방법은, 도 1에 도시한 바와 같이, 검사 대상으로 하는 축전 디바이스인 이차 전지(1)에 계측 장치(2)를 접속하여 회로(3)를 편성한 상태에서 실시된다. 먼저, 계측 장치(2)에 의한 이차 전지(1)의 검사 방법의 기본 원리를 설명한다.

[기본 원리]

이차 전지(1)는, 도 1 중에서는 모식적으로 도시하고 있지만, 실제로는, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같은 편평각형의 외관을 갖는 것이다. 도 2의 이차 전지(1)는, 외장체(10)에 전극 적층체(20)를 내장하여 이루어지는 것이다. 전극 적층체(20)는, 정극판과 부극판을 세퍼레이터를 개재시켜 적층한 것이다. 외장체(10)의 내부에는 전극 적층체(20) 외에 전해액도 수용되어 있다. 또한 이차 전지(1)의 외면 상에는 정부의 단자(50, 60)가 마련되어 있다. 또한 이차 전지(1)는 도 2와 같은 편평각형의 것에 한정되지 않으며, 원통형 등 다른 형상의 것이더라도 상관없다.

도 1에 대하여 더 설명한다. 도 1 중에서는, 이차 전지(1)를 모식적으로 도시하고 있다. 도 1 중의 이차 전지(1)는, 기전 요소 E와 내부 저항 Rs와 단락 저항 Rp에 의하여 구성되는 모델로서 도시되어 있다. 내부 저항 Rs는, 기전 요소 E에 직렬로 배치된 형태로 되어 있다. 단락 저항 Rp는, 전극 적층체(20) 중에 침입하고 있는 경우가 있는 미소 금속 이물에 의한 도전 경로를 모델화한 것이며, 기전 요소 E에 병렬로 배치된 형태로 되어 있다.

또한 계측 장치(2)는 직류 전원(4)과 전류계(5)와 전압계(6)와 프로브(7, 8)를 갖고 있다. 직류 전원(4)에 대하여 전류계(5)는 직렬로 배치되고 전압계(6)는 병렬로 배치되어 있다. 직류 전원(4)의 출력 전압 VS는 가변이다. 직류 전원(4)은, 이차 전지(1)에, 후술하는 바와 같이 출력 전압 VS를 인가하기 위하여 사용된다. 전류계(5)는 회로(3)에 흐르는 전류를 계측하는 것이다. 전압계(6)는 프로브(7, 8) 사이의 전압을 계측하는 것이다. 도 1에서는, 계측 장치(2)의 프로브(7, 8)를 이차 전지(1)의 단자(50, 60)에 결합시켜 회로(3)를 구성시키고 있다.

또한 도 1 중의 회로(3)에는 기생 저항 Rx가 존재한다. 기생 저항 Rx에는 계측 장치(2)의 각 부의 도선 저항 외에, 프로브(7, 8)와 단자(50, 60) 사이의 접촉 저항이 포함된다. 또한 도 1에서는 기생 저항 Rx를 마치 프로브(7)측의 도선에만 존재하는 것처럼 그리고 있지만, 이는 단순한 묘화의 편의상에 의한 것이다. 실제로는 기생 저항 Rx는 회로(3)의 전체에 걸쳐 존재하고 있다.

계측 장치(2)에 의한 검사 방법에서는, 이차 전지(1)의 자기 방전량의 다과를 검사한다. 자기 방전량이 많으면 불량하고 적으면 양호하다. 그 때문에, 먼저 이차 전지(1)를, 회로(3)에 연결하기 전에 충전한다. 그리고 충전 후의 이차 전지(1)를 회로(3)에 연결하고, 그 상태에서 계측 장치(2)에 의하여 이차 전지(1)의 자기 방전량을 산출한다. 그리고 그 산출 결과에 기초하여 이차 전지(1)의 양부를 판정하는 것이다.

구체적으로는 충전 후의 이차 전지(1)를 회로(3)에 연결한다. 이때, 회로(3)에 연결하는 충전 후의 이차 전지(1)는, 충전 후에 통상 행해지는 고온 에이징까지 종료하여 전지 전압이 안정화된 후의 것으로 한다. 단, 본 형태의 검사 그 자체는 상온에서 행한다. 그리고 충전 및 고온 에이징 후의 이차 전지(1)의 전지 전압 VB를 측정한다. 이 값이 초기 전지 전압 VB1이다. 다음으로, 계측 장치(2)의 출력 전압 VS를 조절하여 초기 전지 전압 VB1에 일치시킨다. 그리고 이차 전지(1)를 회로(3)에 연결한다. 이때의 출력 전압 VS는 이차 전지(1)의 초기 전지 전압 VB1과 일치하고 있다.

이 상태에서는, 출력 전압 VS가 초기 전지 전압 VB1에 일치하고 있음과 함께, 출력 전압 VS와 이차 전지(1)의 전지 전압 VB가 역방향으로 되어 있다. 이 때문에, 양 전압이 서로 없어지게 하여 회로(3)의 회로 전류 IB는 0으로 된다. 그리고, 그대로 계측 장치(2)의 출력 전압 VS를 초기 전지 전압 VB1로 일정하게 유지한 채 그대로 방치한다.

그 후의 회로(3)의 상황을 도 3에 나타낸다. 도 3에서는, 횡축을 시간으로 하고 종축을 전압(좌측) 및 전류(우측)로 하고 있다. 횡축의 시간에 대하여, 도 3 중의 좌단인 시각 T1이, 상기에 의하여 초기 전지 전압 VB1과 동등한 출력 전압 VS의 인가를 개시한 타이밍이다. 시각 T1 후, 이차 전지(1)의 자기 방전에 의하여 전지 전압 VB는 초기 전지 전압 VB1로부터 서서히 저하되어 간다. 그 때문에, 출력 전압 VS와 전지 전압 VB의 균형이 무너져 회로(3)에 회로 전류 IB가 흐르게 된다. 회로 전류 IB는 0으로부터 서서히 상승해 간다. 회로 전류 IB는 전류계(5)에 의하여 직접 측정된다. 그리고 시각 T1보다 나중의 시각 T2에 이르면, 전지 전압 VB의 저하도 회로 전류 IB의 상승도 포화되고, 이후, 전지 전압 VB, 회로 전류 IB 둘 다 일정(VB2, IBs)해진다.

또한 도 3으로부터 명확한 바와 같이, 불량품의 이차 전지(1)에서는 양품의 이차 전지(1)와 비교하여 회로 전류 IB의 상승, 전지 전압 VB의 저하 둘 다 급준하다. 그 때문에, 불량품의 이차 전지(1)의 경우의 수렴 후의 회로 전류 IBs는 양품의 이차 전지(1)의 경우의 수렴 후의 회로 전류 IBs보다 크다. 또한 불량품의 이차 전지(1)의 수렴 후의 전지 전압 VB2는 양품의 이차 전지(1)의 수렴 후의 전지 전압 VB2보다 낮다.

시각 T1 후의 회로(3)의 상황이 도 3처럼 되는 이유를 설명한다. 먼저, 전지 전압 VB가 저하되는 이유는, 전술한 바와 같이 이차 전지(1)의 자기 방전이다. 자기 방전에 의하여 이차 전지(1)의 기전 요소 E에는 자기 방전 전류 ID가 흐르고 있게 된다. 자기 방전 전류 ID는, 이차 전지(1)의 자기 방전량이 많으면 크고 자기 방전량이 적으면 작다. 전술한 단락 저항 Rp의 값이 작은 이차 전지(1)에서는 자기 방전 전류 ID가 큰 경향이 있다.

한편, 시각 T1 후에 전지 전압 VB의 저하에 의하여 흐르는 회로 전류 IB는, 이차 전지(1)를 충전하는 방향의 전류이다. 즉, 회로 전류 IB는 이차 전지(1)의 자기 방전을 억제하는 방향으로 작용하여, 이차 전지(1)의 내부에서는 자기 방전 전류 ID와 역방향이다. 그리고 회로 전류 IB가 상승하여 자기 방전 전류 ID와 동일한 크기로 되면, 실질적으로 자기 방전이 정지한다. 이것이 시각 T2이다. 따라서 그 이후에는 전지 전압 VB도 회로 전류 IB도 일정(VB2, IBs)해지는 것이다. 또한 회로 전류 IB가 수렴하였는지의 여부에 대해서는 기지의 방법으로 판정하면 된다. 예를 들어 회로 전류 IB의 값을 적당한 빈도로 샘플링하여, 값의 변화가 미리 정한 기준보다 작아진 때 수렴하였다고 판정하면 된다.

여기서 전술한 바와 같이 회로 전류 IB는 전류계(5)의 판독값으로서 직접 파악할 수 있다. 그래서, 수렴 후의 회로 전류 IBs에 대하여 기준값 IK를 설정해 둠으로써 이차 전지(1)의 양부 판정을 할 수 있게 된다. 수렴 후의 회로 전류 IBs가 기준값 IK보다 큰 경우에는 그 이차 전지(1)는 자기 방전량이 많은 불량품이고, 회로 전류 IBs가 기준값 IK보다 작은 경우에는 그 이차 전지(1)는 자기 방전량이 적은 양품이라는 것이다.

이와 같은 검사 방법에서의 요구 처리 시간(시각 T1→시각 T2)은 배경기술란에서 설명한 방법에서의 방치 시간보다 짧다. 또한 전류 측정이기 때문에 판정 정밀도가 높다. 또한 도 3 중에 있어서의 수렴 후의 전지 전압 VB2에 의한 양부 판정은 그다지 좋은 수단은 아니다. 전지 전압 VB는, 반드시 전압계(6)의 판독값으로서 정확히 나타나는 것은 아니기 때문이다. 이상이 계측 장치(2)에 의한 이차 전지(1)의 검사 방법의 기본 원리이다. 또한 이차 전지(1)를 제조할 시에, 조립한 미충전된 이차 전지(1)를 미리 정한 충전 상태까지 첫 충전하여 충전 완료된 이차 전지(1)로 하는 첫 충전 공정과, 충전 완료된 이차 전지(1)를 검사하는 검사 공정을 행할 수 있다. 그 검사 공정에서는 상기 검사 방법을 행하면 된다.

[본 형태로서의 특징점 1, 출력 전압 VS를 상승시켜 가는 것]

여기까지의 설명에서는 계측 장치(2)의 출력 전압 VS를 일정하게 하였다. 그러나 출력 전압 VS는 일정해야만 한다는 것은 아니다. 오히려 출력 전압 VS를 적절히 변화시킴으로써 판정의 요구 처리 시간을 더 단축할 수 있다. 이하, 이에 대하여 설명한다.

도 4 및 도 5에 의하여, 출력 전압 VS를 변화시켜 가는 것에 의한 이점을 나타낸다. 도 4는, 전술한 바와 같이 출력 전압 VS를 일정하게 한 경우의 실제의 회로 전류 IB의 추이의 일례이다. 도 4의 예에서는, 출력 전압 VS가 초기에 정한 값인 채 그대로 일정하게 되어 있으며, 회로 전류 IB의 수렴(시각 T2)에는 약 1.5일을 요하고 있다. 또한 도 4의 예는, 도 6과 같이 다수의 이차 전지(1)를 스페이서(160)와 함께 결속 부재(130)에 의하여 구속하여 결속체(100)를 이루게 한 상태에 있어서의, 다음의 조건 하에서의 측정예이다. 이 결속체(100)에 있어서의 각 이차 전지(1)는, 그 두께 방향으로 가압되어 있는 상태에 있다.

·전지 용량: 4Ah

·정극 활물질: 3원계 리튬 화합물

·부극 활물질: 흑연

·환경 온도: 25℃

·구속 하중: 1㎫

도 4의 1.5일이더라도 전압 측정에 의한 판정의 경우에 비하면 충분히 짧은 것이지만, 출력 전압 VS를 변화시켜 감으로써 요구 처리 시간을 더 단축할 수 있다. 도 5가 그 예이다. 도 5의 예에서는 출력 전압 VS를 상승시켜 가고 있으며, 불과 0.1일만에 회로 전류 IB의 수렴에 이르고 있다. 또한 도 5의 예에서도 전술한 측정 조건 자체는 도 4의 경우와 동일하지만, 측정 대상의 이차 전지(1)의 개체 차에 의하여 출력 전압 VS의 초기값이나 수렴 후의 회로 전류 IB(IBs)는 도 4의 것과 일치하고 있지 않다. 또한 도 5의 측정예는 양품의 이차 전지(1)에 관한 것이며, 불량품의 이차 전지(1)이면 수렴 후의 회로 전류 IB(IBs)는 더욱 큰 값으로 된다.

도 5와 같이 출력 전압 VS를 상승시켜 가는 경우에 대하여 더 설명한다. 먼저, 도 1의 회로(3)에 있어서의 회로 전류 IB는, 계측 장치(2)의 출력 전압 VS와 전지 전압 VB와 기생 저항 Rx에 의하여 다음의 (1) 식에서 주어진다.

IB=(VS-VB)/Rx …… (1)

여기서 출력 전압 VS를 일정하게 하면, 전술한 바와 같이, 이차 전지(1)의 자기 방전에 수반하는 전지 전압 VB의 저하에 의하여 회로 전류 IB가 증가해 간다. 회로 전류 IB가 증가하여 자기 방전 전류 ID와 동등한 크기로 되면, 이차 전지(1)의 방전이 실질적으로 정지한다. 이것에 의하여 전술한 바와 같이, 전지 전압 VB, 회로 전류 IB 둘 다, 이후 일정(VB2, IBs)해진다. 즉, 수렴 후의 회로 전류 IBs가 이차 전지(1)의 기전 요소 E의 자기 방전 전류 ID를 나타내고 있다.

출력 전압 VS를 상승시켜 가는 경우에도 (1) 식이 성립하는 것 자체는 동일하다. 단, 출력 전압 VS가 상승하는 만큼, 출력 전압 VS가 일정한 경우보다도 회로 전류 IB의 증가가 빠른 것으로 된다. 이 때문에, 회로 전류 IB가 자기 방전 전류 ID와 동일해질 때까지의 소요 시간이 짧은 것으로 된다. 이것이, 전술한 바와 같이 회로 전류 IB가 조기에 수렴하는 이유이다. 단, 함부로 출력 전압 VS를 상승시켜서는, 상승이 지나치게 되어 버릴 우려가 있다. 이래서는 회로 전류 IB가 적절히 수렴하지 않아 판정을 할 수 없게 된다. 그 때문에, 출력 전압 VS의 상승의 정도를 규제할 필요가 있다. 본 형태에서는, 구체적으로는 (1) 식에 있어서 마치 기생 저항 Rx가 작아진 것처럼 보이는 범위 내에서 출력 전압 VS를 상승시킨다. 기생 저항 Rx가 작아지면 그만큼 회로 전류 IB가 커지기 때문이다.

그래서 본 상태에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 가상 저항 Rim이라는 개념을 도입한다. 가상 저항 Rim은, 부 또는 0의 저항값을 갖는 가상적인 저항이다. 도 7의 회로도에서는 가상 저항 Rim이 기생 저항 Rx와 직렬로 삽입되어 있다. 실제로 이와 같은 저항이 존재하는 것은 아니지만, 출력 전압 VS가 상승해 가는 상황을, 출력 전압 VS는 일정하게 되는 대신에 가상 저항 Rim의 저항값의 절댓값이 상승해 가는 모델로 치환하여 고찰하는 것이다. 단, 기생 저항 Rx와 가상 저항 Rim의 합계는 줄어들어 가기는 하지만 정이어야만 한다. 이하, 기생 저항 Rx와 가상 저항 Rim의 합계를 의사 기생 저항 Ry라 한다. 이 의사 기생 저항 Ry를 도입한 모델에 있어서의 회로 전류는 다음의 (2) 식과 같이 표시된다.

IB=(VS-VB)/(Rx+Rim) …… (2)

여기서, 기생 저항 Rx가 5Ω였다고 한다. 그러면, 가상 저항 Rim이 0Ω인 경우와 -4Ω인 경우는 회로 전류 IB가 상이하다. 즉, 0Ω인 경우(측정 개시 시에 상당)의 회로 전류 IB에 대하여, -4Ω인 경우(측정 개시 후에 상당)의 회로 전류 IB는 (2) 식보다 5배로 된다. 의사 기생 저항 Ry(=Rx+Rim)가 5분의 1로 되어 있기 때문이다.

상기 (2) 식을 변형하면 다음의 (3) 식이 얻어진다.

VS=VB+(Rx+Rim)*IB …… (3)

(3) 식은, 의사 기생 저항 Ry와 회로 전류 IB의 곱을 전지 전압 VB에 더하면 출력 전압 VS로 되는 것을 나타내고 있다. 의사 기생 저항 Ry 중 가상 저항 Rim은, 전술한 바와 같이 실제로는 존재하지 않으므로, 출력 전압 VS를, 전지 전압 VB에 기생 저항 Rx와 회로 전류 IB의 곱을 더한 전압까지 높임으로써, (3) 식을 성립시키게 된다. 즉, 출력 전압 VS를 상승시킨 만큼을 회로 전류 IB로 나눈 값이 가상 저항 Rim의 절댓값에 상당한다.

전술한 바와 같이 출력 전압 VS를 초기 전지 전압 VB1에 일치시키고 측정을 개시한 경우에는, 적당한 빈도로 그 시점에서의 회로 전류 IB에 맞추어 (3) 식에 의하여 출력 전압 VS를 상승시켜 가게 된다. 출력 전압 VS를 상승시키는 빈도는, 예를 들어 1초당 1회 정도이다. 또한 빈도가 일정할 필요는 없다. 이와 같이 함으로써, 검사 개시 후에 있어서의 회로 전류 IB의 상승이 클수록 출력 전압 VS의 상승 폭도 큰 것으로 된다. 또한 회로 전류 IB의 증가가 수렴하면 출력 전압 VS의 상승도 수렴하게 된다. 이것에 의하여 도 5와 같은 측정을 실현할 수 있다.

또한 회로 전류 IB의 증가 분에 대한 출력 전압 VS의 상승 폭은, 상기에서 본다면 기생 저항 Rx와 회로 전류 IB의 곱이다. 즉, 출력 전압 VS의 상승 폭을 ΔVS로 표시하면, 상승 폭 ΔVS는 다음의 (4) 식에서 주어진다.

ΔVS=Rx*IB …… (4)

그러나 이에 한정되지 않으며, (4) 식의 곱에 대하여 1 미만의 정의 계수 K를 곱한 값으로 해도 된다. 계수 K의 구체적인 값은 상기의 범위 내에서 임의이며, 미리 정해 두면 된다. 즉, 상승 폭 ΔVS를 다음의 (5) 식에서 계산해도 된다.

ΔVS=K*Rx*IB …… (5)

또한 이 계수 K와 기생 저항 Rx의 곱을 미리 상수 M으로서 구해 두고, 이 상수 M을 회로 전류 IB에 곱함으로써 출력 전압 VS의 상승 폭 ΔVS를 계산해도 된다. 이와 같이 하는 경우에는, 검사의 도중에서의 출력 전압 VS는 다음의 (6) 식에서 산출되게 된다.

VS=VB+M*IB …… (6)

회로 전류 IB의 증가를 조기에 수렴시킨다는 관점에서 본다면, (4) 식의 곱을 그대로 출력 전압 VS의 상승 폭으로 하는 것이 가장 효과적이다. 그러나, 그래서는 기생 저항 Rx의 값의 정밀도 및 그 외의 이유에 의하여, 전술한 의사 기생 저항 Ry가 마이너스로 되어 버리는 사태도 있을 수 있다. 이래서는 회로 전류 IB의 변화가 발산해 버려, 필요한 측정을 할 수 없게 된다. 그래서, 상기와 같이 계수를 곱함으로써 발산의 위험성을 피할 수 있다.

여기서, 실제로 이 제어에서의 측정을 행하기 위해서는 기생 저항 Rx의 값을 알아 둘 필요가 있다. 기생 저항 Rx 중 전술한 프로브(7, 8)와 단자(50, 60) 사이의 접촉 저항의 부분은 회로(3)를 편성할 때마다 상이한 것이다. 그러나 예를 들어 다음과 같이 하여, 접촉 저항을 포함한 기생 저항 Rx를 측정할 수 있다. 즉, 도 1 중에서, 직류 전원(4)의 출력 전압 VS를 오프로 하고 계측 장치(2)의 양 단자 사이를 적당한 저항을 통해 접속한 상태와, 그 접속을 끊은 상태의 2가지 상태에서의 전압계(6)의 판독값을 측정한다. 그러면, 당해 적당한 저항의 저항값과 전압계(6)의 2가지 판독값에 기초하여 기생 저항 Rx를 산출할 수 있다. 또한 필요로 하는 측정 정밀도에 따라서는, 접촉 저항의 그때마다의 차이를 고려에 넣지 않아도 되는 경우가 있다. 그 경우에는, 기생 저항 Rx로서 미리 정한 고정값을 이용해도 된다.

상기와 같이 하여 회로 전류 IB의 값을 출력 전압 VS에 피드백하면서 출력 전압 VS를 상승시켜 가는 것이다. 이것에 의하여 회로 전류 IB의 증가를 조기에 수렴시킬 수 있다. 이리하여 판정의 요구 처리 시간을 더 단축할 수 있다.

[본 형태로서의 특징점 2, 초기 출력 전압 VSI의 정밀 설정]

계속해서, 출력 전압의 초기값(초기 출력 전압) VSI를 정밀하게 설정하는 것에 대하여 설명한다. 전술한 설명에서는, 이차 전지(1)를 회로(3)에 연결하면, 출력 전압 VS를 조절하여 이차 전지(1)의 초기 전지 전압 VB1과 일치시키는 것으로 하였다. 이 초기 출력 전압 VSI의 설정 정밀도가 나쁘면, 회로 전류 IB의 수렴에 시간이 걸려 버리는 경우가 있다. 먼저 이 점에 대하여 설명한다.

도 8은, 검사 개시 후에 있어서의 회로 전류 IB의 상승의 3가지 패턴을 나타내고 있다. 이와 같이 회로 전류 IB가 수렴에 이르는 것까지의 상승 패턴이 나뉘는 것은 초기 출력 전압 VSI의 설정 정밀도에 의한다. 도 8 중의 A, B, C의 각 패턴은 각각 이하와 같은 경우에 나타난다.

A 패턴: 초기 출력 전압 VSI가 초기 전지 전압 VB1보다 약간 높았다.

B 패턴: 초기 출력 전압 VSI가 초기 전지 전압 VB1과 잘 일치하고 있었다.

C 패턴: 초기 출력 전압 VSI가 초기 전지 전압 VB1보다 약간 낮았다.

도 8에 있어서의 회로 전류 IB의 최종적인 수렴값은 약 20㎂인데, 그에 이르는 것까지의 도중의 과정에 있어서 이들 3개의 패턴은 각각 다음과 같은 특징을 갖고 있다.

A 패턴: 일단 수렴값을 초과하고(약 2000 내지 3000초), 그로부터 감소하여 수렴값을 향하고 있다(오버슈트).

B 패턴: 전류값이 마이너스로 되는 경우도 오버슈트도 없이 단순 증가하여 수렴값을 향하고 있다.

C 패턴: 개시 직후에 전류값이 일단 마이너스로 되고(내지 2000초), 그 후 플러스로 돌아서서 수렴값을 향하고 있다.

결과로서 도 8에서는, B 패턴에 있어서 가장 빨리 회로 전류 IB가 수렴하고 있다. 즉, B 패턴에서는, 개시 후 약 1만초 정도만에 회로 전류 IB가 수렴값에 근접하고 있다. 그에 대하여 A 패턴, C 패턴에서는 모두, 개시 후 약 1만 4000초 정도에 이르더라도 수렴값에 대하여 여전히 차가 있다. 이와 같이 회로 전류 IB의 수렴 시간에는 초기 출력 전압 VSI의 설정 정밀도가 영향을 미치는 것이다. 그 때문에 초기 출력 전압 VSI의 설정은 높은 정밀도로 행해지는 것이 바람직하다.

그러기 위한 초기 출력 전압 VSI의 정밀 설정의 수순을 설명한다. 본 형태에서는 다음의 수순을 밟음으로써 초기 출력 전압 VSI를 설정한다.

1. 초기 전지 전압 VB1의 측정

2. 초기 출력 전압 VSI의 가설정

3. 회로 전류 IB의 측정

4. 초기 출력 전압 VSI의 미조정

5. 초기 출력 전압 VSI의 본 결정

이하, 이 수순을 순차 설명한다. 먼저 「1.」인데, 이는, 이차 전지(1)의 검사 전의 시점에서의 전지 전압 VB, 즉, 초기 전지 전압 VB1을 측정하는 것이다. 이 측정은 통상, 전압계를 사용하여 행하면 된다. 도 1 중의 전압계(6)를 직류 전원(4)으로부터 분리하여 측정에 사용해도 되고, 다른 전압계로 측정해도 된다.

다음의 「2.」는, 도 1 중의 직류 전원(4)의 출력 전압 VS를 조정하는 것이다. 조정은, 출력 전압 VS를 「1.」에서 측정한 초기 전지 전압 VB1에 일치시키도록 행한다. 이것이 초기 출력 전압 VSI의 설정인데, 이 시점에서의 조정은 가설정이다. 「1.」에서 측정한 초기 전지 전압 VB1의 측정 정밀도가 그다지 높지 않기 때문이다.

계속해서, 「3.」의 전류 측정을 행한다. 즉, 초기 출력 전압 VSI가 「2.」에서 가설정되어 있는 상태에서 이차 전지(1)를 도 1의 회로(3)에 접속한다. 그리고 그때의 전류계(5)의 판독값, 즉, 회로 전류 IB를 측정한다. 여기서, 「2.」에서 가설정한 초기 출력 전압 VSI가 이차 전지(1)의 참된 초기 전지 전압 VB1에 일치하고 있으면, 회로(3)에 전류는 흐르지 않을 터이다. 즉, 측정되는 회로 전류 IB의 값은 0으로 될 터이다. 그러나 실제로는 「1.」의 측정 정밀도의 문제에 의하여, 어느 정도의 회로 전류 IB가 관측되는 경우가 있다. 가설정한 초기 출력 전압 VSI가 참된 초기 전지 전압 VB1에 대하여 지나치게 높은 경우에는 회로 전류 IB로서 플러스의 측정값이 얻어진다. 지나치게 낮은 경우에는 반대로 마이너스의 측정값이 얻어진다.

다음으로, 초기 출력 전압 VSI의 미조정을 행한다. 이것이 「4.」이다. 이 조정은, 전류계(5)의 판독값을 보면서 직류 전원(4)의 출력 전압 VS를 미조정함으로써 행한다. 전류 측정은 전압 측정보다 고정밀도로 할 수 있으므로, 이 미조정에 의하여 초기 출력 전압 VSI의 정밀도를 높일 수 있다. 물론 조정의 목표는 전류계(5)의 판독값이 0으로 되도록 하는 것이다. 「3.」에서 플러스의 측정값이 나와 있은 경우에는 출력 전압 VS를 낮추는 방향으로 미조정한다. 마이너스의 측정값이 나와 있은 경우에는 출력 전압 VS를 높이는 방향으로 미조정한다. 「3.」의 시점에서 0의 측정값이 얻어져 있은 경우에는 그대로여도 된다.

이리하여 미조정된 후의 출력 전압 VS가, 확정된 초기 출력 전압 VSI로서 본 결정된다(5.). 그 후, 계측 장치(2)에 의한 검사를 개시한다. 이와 같이 하여 검사를 행함으로써, 도 8에 B 패턴으로서 나타낸, 조기에 회로 전류 IB가 수렴하는 패턴에서의 검사를 행할 수 있다.

한편, 「3.」에서 플러스의 측정값이 나와 있은 경우에 그대로 검사를 개시하면, 도 8에 A 패턴으로서 나타낸, 오버슈트를 수반하는 패턴에서의 검사로 되어 버린다. 마이너스의 측정값의 상태로부터 그대로 검사를 개시하면, 도 8에 C 패턴으로서 나타낸, 역류 기간을 수반하는 패턴에서의 검사로 되어 버린다. 특히 전술한 「특징점 1」과 같이 검사 개시 후에 출력 전압 VS를 상승시켜 가는 경우에는, 초기 출력 전압 VSI의 정밀도가 나쁘면 회로 전류 IB에 발산이나 진동이 발생하는 경우도 있다. 「4.」의 미조정을 거침으로써 이와 같은 사태를 방지하고 단시간에의 양부 검사를 행할 수 있는 것이다.

[본 형태로서의 특징점 3, 초기 출력 전압 VSI를 높게 설정]

계속해서, 초기 출력 전압 VSI를 높은 전압값으로 설정하는 것에 대하여 설명한다. 여기까지의 설명에서는, 출력 전압의 초기값은, 전류계(5)의 판독값이 0으로 되도록, 즉, 초기 전지 전압 VB1과 일치시키도록 정하는 것으로 하였다. 그러나 초기 출력 전압 VSI를 초기 전지 전압 VB1과는 상이한 값으로 정할 수도 있다. 더 상세하게는, 초기 출력 전압 VSI를 초기 전지 전압 VB1보다 높은 값으로 정하는 것이다. 이 점도 판정의 요구 처리 시간의 단축에 공헌한다. 이하, 이에 대하여 설명한다.

거기서 먼저, 도 1에 도시한 이차 전지(1)의 단락 저항 Rp에 대하여 고찰한다. 전술한 바와 같이 단락 저항 Rp의 모델은 전극 적층체(20) 중의 미소 금속 이물인데, 미소 금속 이물이 전혀 존재하지 않는 양품의 이차 전지(1)이더라도 약간이나마 어느 정도의 자기 방전이 있다. 이차 전지(1)의 실제의 자기 방전은, 이 양품의 경우에도 존재하는 자기 방전과, 미소 금속 이물에 의한 자기 방전의 합계이다. 즉, 양품의 경우에도 존재하는 자기 방전 경로의 저항을 자연 단락 저항 Rp0이라 하고, 미소 금속 이물에 의한 도전 경로의 저항을 이물 단락 저항 Rp1이라 하면, 전술한 단락 저항 Rp는, 실제로는 자연 단락 저항 Rp0과 이물 단락 저항 Rp1의 병렬 합성이다. 이로부터 이차 전지(1)에서는, 전지 전압 VB와 자연 단락 저항 Rp0에 의하여 정해지는 만큼의 자기 방전 전류가 양품의 경우에도 존재한다. 불량품의 이차 전지(1)의 경우에는 이물 단락 저항 Rp1만큼 더 많은 자기 방전 전류가 존재한다.

따라서 도 1의 회로에서 직류 전원(4)의 출력 전압 VS를, 자연 단락 저항 Rp0만큼의 자기 방전 전류가 없어지게 하도록 정하면, 양품에서는 자기 방전 전류가 흐르지 않아 전지 전압 VB가 일정한 채 그대로로 된다. 이 경우에는 회로 전류 IB가 변화되지 않고 일정해진다. 한편, 출력 전압 VS를 그와 같이 정한 경우에도, 이차 전지(1)가 불량품이면 이물 단락 저항 Rp1만큼의 자기 방전 전류가 흘러 전지 전압 VB가 저하되어 간다. 이 때문에 자기 방전 전류는 증가해 간다. 따라서 전술한 바와 같이 출력 전압 VS를 초기 전지 전압 VB1에 일치시키는 경우와 비교하여 단시간에 양부 판정을 할 수 있다.

그러기 위한 계측 장치(2)에 의한 검사에서의 초기 출력 전압 VSI를 정하는 방법을 설명한다. 먼저, 양품의 경우의 자기 방전 전류 ID0인데, 다음의 (7) 식에서 주어진다.

ID0=VB/Rp0 …… (7)

이것이 없어지게 하기 위해서는, 전술한 (1) 식에서 주어지는 회로 전류 IB가 (7) 식의 자기 방전 전류 ID0과 일치하면 된다. 따라서 다음 식이 성립된다.

(VS-VB)/Rx=VB/Rp0

이를 변형하여 출력 전압 VS에 대하여 푼 형태로 하면 초기 출력 전압 VSI가 얻어진다. 그때 전지 전압 VB로서는 전술한 초기 전지 전압 VB1을 이용한다. 따라서 초기 출력 전압 VSI는 다음의 (8) 식에서 주어진다.

VSI=VB1*{1+(Rx/Rp0)} …… (8)

여기서 자연 단락 저항 Rp0은 이차 전지(1)의 설계에 의하여 거의 결정된다. 따라서 자연 단락 저항 Rp0은 이차 전지(1)의 사양에 의한 기지값으로서 취급할 수 있다. 기생 저항 Rx의 측정 방법은 전술한 바와 같다. 따라서 (8) 식의 우변은 기지값만으로 구성되어 있기 때문에, 초기 출력 전압 VSI를 결정할 수 있다. 이와 같이 하여 정한 초기 출력 전압 VSI는 초기 전지 전압 VB1보다도 「VB1*(Rx/Rp0)」만큼 높은 전압이다. 이와 같이 높은 초기 출력 전압 VSI에서 검사를 개시함으로써 회로 전류 IB를 조기에 수렴시킬 수 있다.

또한 상기 (7) 식에서 전지 전압 VB를 초기 전지 전압 VB1로 한 경우의 자기 방전 전류 ID0은, 양품의 이차 전지(1)에 있어서의 초기의 자기 방전 전류이다. 이를 표준 자기 방전 전류 IDI로 하면, 이를 이용하여 (8) 식을 다음의 (9) 식과 같이 나타낼 수 있다. 표준 자기 방전 전류 IDI는, 설계값인 자연 단락 저항 Rp0과 측정값인 초기 전지 전압 VB1, 기생 저항 Rx로 정해지므로, (9) 식에 의하여 초기 출력 전압 VSI를 산출할 수 있다.

VSI=VB1+(IDI*Rx) …… (9)

이 경우에, 만약 검사 개시 후에도 회로 전류 IB가 상승하지 않고 일정한 채 그대로 추이한 것으로 하면, 그때의 이차 전지(1)는 전술한 점에서 양품이라 할 수 있다. 검사 개시 후에 회로 전류 IB가 상승한 경우에는, 그때의 이차 전지(1)는 불량품이다. 이 회로 전류 IB의 추이의 상태를 도 9에 나타낸다. 따라서 회로 전류 IB의 수렴을 기다릴 것까지도 없이 양부의 판정을 할 수 있다. 즉, 회로 전류 IB의 상승 폭에 대하여 3 내지 5㎂ 정도의 판정값을 설정해 두고, 검사 개시 후에 있어서의 회로 전류 IB의 상승 폭이 판정값 이상으로 될지의 여부로 판정하면 된다. 판정 시점으로서는, 검사 개시 후 20 내지 30분 정도를 설정해 두면 된다.

또한 본 형태에 있어서는, 회로 전류 IB의 측정을, 이차 전지(1)의 온도가 초기 전지 전압 VB1을 측정한 시점에서의 온도에 대하여 일정한 조건 하에서 행하는 것이 바람직하다. 이차 전지(1)의 온도가 검사의 도중에 변화되면, 전지 전압 VB나 회로 전류 IB도 그 변화의 영향을 받는다. 이 때문에, 회로 전류 IB의 수렴이나 증가의 판정에도 영향을 미치는 경우가 있으므로, 그와 같은 영향을 배제하기 위함이다.

그 때문에, 초기 전지 전압 VB1의 측정 전 및 그 측정의 도중에, 그리고 그 후의 회로 전류 IB의 측정의 도중에 그것들의 공정과 병행하여 이차 전지(1)의 온도를 반복하여 취득하는 것이 바람직하다. 그리고 취득한 온도의 변동이 미리 정한 허용 변동 범위 내인 경우에 한하여 검사를 계속하는 것이다. 이와 같이 함으로써, 이차 전지(1)의 온도의 변동이 허용 변동 범위 내에 그치고 있는 경우에만 검사를 계속할 수 있다.

이상, 상세히 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 의하면, 전압 측정 대신 전류 측정에 의하여 이차 전지(1)의 내부 단락의 유무의 검사를 행하는 것으로 하고 있다. 여기에 있어서, 검사 개시 후에 전원의 출력 전압 VS를 상승시켜 감으로써 더 조기에 이차 전지(1)를 검사할 수 있도록 하고 있다. 또한 초기의 전원 출력 전압 VSI를 정밀하게 초기 전지 전압 VB1과 일치시킴으로써 회로 전류 IB의 오버슈트나 역방향 기간의 발생을 방지하고 있다. 또한 초기의 전원 출력 전압 VSI를 굳이 초기 전지 전압 VB1보다 높게 하여 이차 전지(1)의 양품의 경우의 자기 방전 전류 ID0가 없어지게 함으로써 회로 전류 IB의 증가의 유무만으로 검사를 할 수 있도록 하고 있다. 이와 같이 하여 본 형태에서는, 이차 전지(1)의 양부 판정을 여러 조건의 변동과 무관하게 신속히 행할 수 있는, 이차 전지(1)의 검사 방법이 실현되어 있다. 또한 이와 같은 검사를 일 과정으로서 행하면서 이차 전지(1)를 제조하는, 이차 전지(1)의 제조 방법도 실현되어 있다.

또한 본 실시 형태는 단순한 예시에 불과하며, 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 당연히 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다. 예를 들어 상기 형태의 설명 중에서 출력 전압 VS를, 초기 전지 전압 VB1과 일치하는 전압으로부터 상승시켜 가는 양태를 설명하였다. 또한 출력 전압 VS의 초기값 VSI를 초기 전지 전압 VB1보다 굳이 높게 설정하는 양태도 설명하였다. 이로부터 본 발명의 일 변형예로서, 출력 전압 VS의 초기값 VSI를, 회로 전류 IB의 수렴 후에 있어서의 출력 전압 VS보다 더욱 높은 값으로 설정하고, 그로부터 시간의 경과와 함께 출력 전압 VS를 저하시켜 가면서 회로 전류 IB의 수렴 시간을 취득하는 것에 의한 검사 방법도 가능하다. 즉, 전류 인가 공정에서 회로(3)에 흐르게 하는 회로 전류 IB는, 이차 전지(1)를 충전하는 방향에 한정되지 않으며, 방전하는 방향이어도 되는 것이다.

또한 출력 전압 VS의 초기값 VSI를 초기 전지 전압 VB1보다 굳이 높게 설정하는 경우에도, 그러기 위한 기본으로 되는 출력 전압 VS를 초기 전지 전압 VB1과 일치시킨 단계에 있어서, 출력 전압 VS의 정밀 설정을 하는 것이 바람직하다. 또한 본 형태의 검사 방법은, 신품으로서 제조된 직후의 이차 전지에 한정되지 않으며, 예를 들어 사용 완료된 조전지의 재제조 처리를 위해서 등, 중고품의 이차 전지를 대상으로 하여 행할 수도 있다. 또한 판정 대상으로 하는 축전 디바이스는 이차 전지에 한정되지 않으며, 전기 이중층 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등의 커패시터여도 된다.

Claims

축전 디바이스(1)의 검사 방법이며,
충전 완료된 축전 디바이스(1)와 전원(4)에 의하여 회로를 구성하고, 상기 전원(4)에 의하여 상기 회로(3)에, 상기 축전 디바이스(1)를 충전하는 방향 또는 방전하는 방향의 전류(IB)를 흐르게 하는 것과,
상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것에 있어서, 상기 회로(3)에 흐르는 상기 전류(IB)의 수렴 상황에 따라 상기 축전 디바이스(1)의 양부를 판정하는 것을
포함하고,
상기 전원(4)의 출력 전압(VS)을 초기값으로부터 시간의 경과와 함께 변화시켜 가는,
축전 디바이스의 검사 방법.
제1항에 있어서,
상기 초기값을, 충전 완료된 상기 축전 디바이스(1)의 검사 개시 전에 있어서의 전압값(VB1)으로 설정하는 것을 더 포함하고,
상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것에 있어서, 검사 개시 후에 있어서의 상기 출력 전압(VS)을 상승시키도록 변화시키고, 검사 개시 후에 있어서의 상기 전류(IB)의 상승이 클수록 상기 출력 전압(VS)의 상승 폭을 크게 하고,
상기 축전 디바이스(1)의 양부를 판정하는 것에 있어서, 상기 전류(IB)가 수렴할 때까지의 소요 시간(T2)에 의하여 상기 축전 디바이스(1)의 양부를 판정하는,
축전 디바이스의 검사 방법.
제2항에 있어서,
상기 출력 전압(VS)을, 상기 회로(3)의 기생 저항값(Rx)과 미리 정한 1 미만의 정의 계수(K)의 곱인 상수(M)를 이용하여, 상기 축전 디바이스(1)의 전압(VB)에 상기 회로(3)의 전류값(IB)과 상기 상수(M)의 곱을 더한 합으로서 산출하는,
축전 디바이스의 검사 방법.
제2항에 있어서,
상기 출력 전압(VS)을, 상기 출력 전압(VS)의 상승을, 상기 출력 전압(VS)이 일정하게 되는 대신에 부 또는 0의 저항값을 갖는 가상적인 저항인 가상 저항(Rim)의 절댓값이 상승해 가는 모델로 치환한 때의 가상 저항값(Rim)을 이용하여, 상기 축전 디바이스(1)의 전압(VB)에, 상기 회로(3)의 전류값(IB)과, 상기 회로(3)의 기생 저항값(Rx)과 상기 가상 저항값(Rim)의 합과의 곱을 더한 합으로서 산출하는,
축전 디바이스의 검사 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축전 디바이스(1)의 충전 후 검사 개시 전에 있어서의 전압값(VB1)을, 상기 회로(3)를 구성하기 전에 취득하는 것과,
상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것 전에 상기 출력 전압(VS)을 상기 전압값(VB1)에 일치시키는 것과,
상기 전압값(VB1)에 일치시키는 것 후의 상태에서 상기 회로(3)에 흐르는 상기 전류(IB)가 없어지게 하도록 상기 출력 전압(VS)을 조정함으로써, 상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것에 있어서의 상기 전원(4)의 초기 출력 전압(VSI)을 결정하는 것을 더 포함하는,
축전 디바이스의 검사 방법.
제1항에 있어서,
상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것에 있어서, 검사 개시 시의 상기 전원(4)의 전압(VS)을, 상기 축전 디바이스(1)의 전압(VB)에 양품의 축전 디바이스(1)의 초기의 자기 방전 전류(IDI)와 상기 회로의 기생 저항(Rx)의 곱을 더한 값으로 하고,
상기 축전 디바이스(1)의 양부를 판정하는 것에 있어서, 검사 개시 후에 있어서의 상기 전류(IB)의 증가가 미리 정한 정도 이내인지의 여부에 의하여 상기 축전 디바이스(1)의 양부를 판정하는,
축전 디바이스의 검사 방법.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것에서는, 검사 개시 시의 상기 전원(4)의 전압(VS)을, 설정 내지 결정된 상기 전압값(VB1)에 양품의 축전 디바이스(1)의 초기의 자기 방전 전류(IDI)와 상기 회로의 기생 저항(Rx)의 곱을 더한 값으로 하는,
축전 디바이스의 검사 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축전 디바이스(1)의 충전 후 검사 개시 전에 있어서의 전압값(VB1)을 측정하는 것을 더 포함하고,
상기 전압값(VB1)을 측정하는 것 및 상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것을, 상기 축전 디바이스(1)의 온도가 일정한 조건 하에서 행하는,
축전 디바이스의 검사 방법.
제8항에 있어서,
상기 전압값(VB1)을 측정하는 것 전에, 그리고 상기 전압값(VB1)을 측정하는 것 및 상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것의 도중에, 상기 전압값(VB1)을 측정하는 것 및 상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것과 병행하여, 상기 온도를 반복하여 취득하는 것, 취득한 상기 온도의 변동이 미리 정한 허용 변동 범위 내인 경우에 상기 전압값(VB1)을 측정하는 것 및 상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것을 계속하는 것을 더 포함하는,
축전 디바이스의 검사 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축전 디바이스(1)의 충전 후 검사 개시 전에 있어서의 전압값(VB1)을 측정하는 것을 더 포함하고,
상기 축전 디바이스(1)가 편평각형의 외관 형상을 갖고, 상기 전압값(VB1)을 측정하는 것 및 상기 전류(IB)를 흐르게 하는 것을, 상기 축전 디바이스(1)가 상기 축전 디바이스(1)의 두께 방향으로 가압되는 조건 하에서 행하는,
축전 디바이스의 검사 방법.
축전 디바이스(1)의 제조 방법이며,
조립한 미충전된 축전 디바이스(1)를 미리 정한 충전 상태까지 첫 충전하여 충전 완료된 축전 디바이스(1)로 하는 것과,
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 상기 충전 완료된 축전 디바이스(1)를 검사하는 것을 포함하는,
축전 디바이스의 제조 방법.