KR20220018934A

KR20220018934A - 이차 전지의 절연 검사 방법

Info

Publication number: KR20220018934A
Application number: KR1020210102319A
Authority: KR
Inventors: 도시노리 오쿠라
Original assignee: 프라임 플래닛 에너지 앤드 솔루션즈 가부시키가이샤
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2022-02-15
Also published as: US11609260B2; KR102551798B1; CN114062952A; US20220043047A1; EP3951412A1; JP7146358B2; EP3951412B1; JP2022030740A; CN114062952B

Abstract

검사 시간을 짧게 할 수 있는 이차 전지의 절연 검사 방법을 제공하는 것이다.
초기 전하량(Q0)을 축전한 이차 전지(1)에 외부 직류 전원(EP)을 접속하여, 전원 전류(I)가 수렴하는 상황에 의해 이차 전지(1)의 절연성을 평가하는 이차 전지(1)의 절연 검사 방법은, 이차 전지(1)에 대한 전하량(Q)과 전지 전압(V)의 관계를 나타내는 전하량-전지 전압 커브(CL)에 있어서의 접선의 기울기(α(Q))가 최소가 되는 전하량(Q)을 최소 기울기 전하량(QL)으로 하고, 상기 최소 기울기 전하량(QL)에 있어서의 상기 접선의 기울기(α(QL))를 최소 기울기(αL)로 했을 때, 상기 초기 전하량(Q0)을 상기 기울기(α(Q))가 상기 최소 기울기(αL)의 2배 이상(α(Q)≥2αL)이 되는 전하량(Q)의 범위(QR2) 내로부터 선택한다.

Description

이차 전지의 절연 검사 방법{METHOD FOR INSPECTING INSULATION OF A SECONDARY BATTERY}

본 발명은, 이차 전지의 전지 내부의 절연성을 평가하는 절연 검사 방법에 관한 것이다.

리튬 이온 이차 전지 등의 이차 전지(이하, 단순히 「전지」라고도 말함)의 제조 시에 있어서는, 전극체의 내부에 철이나 구리 등의 작은 금속 이물이 혼입되는 경우가 있고, 혼입된 금속 이물에 기인하여 전지에 미소한 내부 단락이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 전지 내부의 절연성을 검사하는 경우가 있다.

이 절연 검사 방법으로서, 이하의 방법이 알려져 있다. 즉, 미리 충전해 둔 전지에 외부 직류 전원을 접속하여 검사 회로를 구성하고, 외부 직류 전원으로부터 전지에, 이 전지의 검사 직전의 검사 전 전지 전압 V0과 동등한 출력 전압 Vb(Vb=V0)를 계속해서 인가한다. 그리고, 이 검사 회로를 흐르는 전원 전류 I의 전류값 Ib(t)가, 거의 일정한 값에 수렴하면, 이 수렴 전류값 Ibs를 검지한다. 다음에, 검지한 수렴 전류값 Ibs가 미리 정한 기준 전류값 Ibk보다도 큰 경우(Ibs>Ibk)에, 당해 전지를 절연성이 낮은(미소한 내부 단락을 발생하고 있는) 불량품으로 판정한다. 또한, 이와 같은 전지의 절연 검사 방법에 관련된 종래 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1, 2를 들 수 있다.

일본 특허 공개 제2019-016558호 공보 일본 특허 공개 제2019-113450호 공보

그러나, 상술한 절연 검사 방법에서는, 검사 회로를 흐르는 전원 전류 I의 전류값 Ib(t)가 거의 수렴하는 데 시간이 걸리므로, 검사 시간이 길게 걸린다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 현 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 검사 시간을 짧게 할 수 있는 이차 전지의 절연 검사 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는, 미리 정한 초기 전하량을 축전한 이차 전지에 외부 직류 전원을 접속하여 검사 회로를 구성하고, 이 검사 회로를 흐르는 전원 전류가 수렴하는 상황에 의해 상기 이차 전지의 절연성을 평가하는 이차 전지의 절연 검사 방법에 있어서, 상기 이차 전지에 대한 전하량과 전지 전압의 관계를 나타내는 전하량-전지 전압 커브에 있어서의 접선의 기울기가 최소가 되는 전하량을 최소 기울기 전하량으로 하고, 상기 최소 기울기 전하량에 있어서의 상기 접선의 기울기를 최소 기울기로 했을 때, 상기 초기 전하량을, 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 2배 이상이 되는 상기 전하량의 범위 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법이다.

상술한 절연 검사 방법에서는, 절연 검사 시의 초기 전하량을, 상기의 기울기가 최소 기울기의 2배 이상이 되는 전하량의 범위 내로부터 선택한다. 이 때문에, 기울기의 역수인, 전지의 국소적인 전지 용량(국소 전지 용량)에 대해서 생각하면, 절연 검사 시(초기 전하량)에 있어서의 국소 전지 용량은, 최소 기울기 전하량에 있어서의 국소 전지 용량에 비해, 1/2 이하의 크기밖에 없다. 국소 전지 용량이 작으면, 절연 검사 시, 근소한 전하량의 감소로, 전지 전압이 크게 감소함과 함께, 전원 전류가 크게 증가한다. 이 때문에, 초기 전하량을 최소 기울기 전하량으로서 절연 검사를 행하는 경우에 비해, 전원 전류가 수렴할 때까지의 수렴 시간을 대폭으로 단축할 수 있어, 검사 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

또한, 상기의 이차 전지의 절연 검사 방법이며, 상기 초기 전하량을, 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 3배 이상이 되는 상기 전하량의 범위 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법으로 하면 된다.

상술한 절연 검사 방법에서는, 초기 전하량을, 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 3배 이상이 되는 전하량의 범위 내로부터 선택한다. 이에 의해, 절연 검사 시의 국소 전지 용량은, 초기 전하량을 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 2배 이상이 되는 전하량의 범위 내로부터 선택하는 것보다도 더 작아지므로, 전원 전류가 수렴할 때까지의 수렴 시간을 더욱 단축할 수 있어, 검사 시간을 더욱 단축할 수 있다.

또한, 상기의 어느 것에 기재된 이차 전지의 절연 검사 방법이며, 상기 초기 전하량을, 상기 최소 기울기 전하량보다도 큰 상기 전하량의 범위 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법으로 하면 된다.

초기 전하량이 최소 기울기 전하량보다도 작으면, 최소 기울기 전하량보다도 큰 경우에 비해, 전지 온도의 근소한 변동으로, 검사 회로를 흐르는 전원 전류가 크게 변동되는 것을 알아 왔다. 이에 반해, 상술한 절연 검사 방법에서는, 초기 전하량을, 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 2배 이상 또는 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 3배 이상이 되고, 또한 최소 기울기 전하량보다도 큰 전하량의 범위 내로부터 선택한다. 이 때문에, 검사 시간을 단축하면서도, 전지 온도의 근소한 변동으로 전원 전류가 크게 변동되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 관한 전지의 사시도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 절연 검사 방법을 포함하는 전지의 제조 방법의 흐름도이다.
도 3은 실시 형태에 관해, 전지에 축전한 전하량과, 전지 전압 및 전하량-전지 전압 커브에 있어서의 접선의 기울기의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시 형태에 관해, 전지에 외부 직류 전원을 접속한 검사 회로의 회로도이다.
도 5는 양품 및 불량품의 전지에 대해서, 출력 전압의 인가 계속 시간과, 출력 전압, 전지 전압 및 전원 전류의 전류값의 관계를 모식적으로 도시하는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에 본 실시 형태에 관한 이차 전지(1)(이하, 단순히 「전지(1)」라고도 말함)의 사시도를 도시한다. 이 전지(1)는 직육면체 상자 형상의 전지 케이스(10)와, 이 내부에 수용된 편평 형상 권회형의 전극체(20) 및 전해액(15)과, 전지 케이스(10)에 지지된 정극 단자 부재(30) 및 부극 단자 부재(40) 등으로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는 정극 활물질로서, 리튬 전이 금속 복합 산화물, 구체적으로는 리튬 니켈 코발트 망간 산화물을, 부극 활물질로서, 탄소 재료, 구체적으로는 흑연을 사용하고 있다.

이어서, 상기 전지(1)의 전지 내부의 절연성을 평가하는 절연 검사 방법을 포함하는 전지(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다(도 2 내지 도 5 참조). 먼저 「조립 공정 S1」(도 2 참조)에 있어서, 미충전의 전지(1)(도 1 참조)를 조립한다.

다음에, 「첫 충전 공정 S2」(도 2 참조)에 있어서, 조립한 전지(1)를 첫 충전한다. 구체적으로는, 구속 지그(도시하지 않음)를 사용하여, 전지(1)를 전지 두께 방향으로 압축한 상태에서 구속한다. 이 구속 상태에서 첫 충전 공정 S2로부터 후술하는 절연 검사 공정 S6까지 행한다.

그 후, 전지(1)에 충방전 장치(도시하지 않음)를 접속하여, 환경 온도 20℃에 있어서 정전류 정전압(CCCV) 충전에 의해, 전지(1)를 SOC 90%까지 첫 충전한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 전지(1)에 최대 전하량 QF가 축전된 상태를, SOC 100%로 한다. 이 첫 충전을 SOC 100%까지 행하면, 첫 충전 중에 Li 석출이 발생하기 쉽고, 또한 다음의 고온 에이징 공정 S3에 있어서 정극 활물질이 열화되기 쉽기 때문에, 첫 충전은 SOC 90% 정도 이하로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 「고온 에이징 공정 S3」(도 2 참조)에 있어서, 첫 충전한 전지(1)를 환경 온도 63℃의 온도 하에서, 단자 개방된 상태에서 6시간에 걸쳐 방치하여, 고온 에이징한다. 이 고온 에이징을 행하면, 전지(1)의 전지 전압 V는 저하되고, SOC 80% 정도에 상당하는 전지 전압이 된다.

다음에, 「냉각 공정 S4」(도 2 참조)에 있어서, 전지(1)를 환경 온도 20℃로 방치하여, 방치 냉각함으로써, 전지 온도를 20℃로 한다.

다음에, 「전하량 조정 공정 S5」(도 2 참조)에 있어서, 환경 온도 20℃에서, 정전류 정전압(CCCV) 충전에 의해 전지(1)를 충전하여, 전지(1)에 축전된 전하량 Q가 미리 정한 초기 전하량 Q0이 되도록 조정한다.

여기서, 이 초기 전하량 Q0의 선택 방법에 대해서 설명한다. 전지(1)를 콘덴서라고 생각하면, 전지 전압 V와 전지 용량 C와 전지(1)에 축적된 전하량 Q 사이에서, V=Q/C의 관계가 성립되는(전지 전압 V는 전하량 Q에 비례함) 것이다. 그러나 실제로는, 도 3에 실선으로 나타내는 전하량-전지 전압 커브 CL로부터 판단하도록, 전지 전압 V는 전하량 Q에 비례하고 있지 않다. 즉, 도 3에 파선으로 나타낸 바와 같이, 전하량-전지 전압 커브 CL에 있어서의 접선의 기울기 α(Q)=ΔV/ΔQ는, 전하량 Q의 크기에 따라 변화된다. 또한, 도 3에 도시하는 기울기 α(Q)의 그래프는, SOC 1%마다 얻은 전하량 Q과 전지 전압 V로부터, 기울기 α(Q)=ΔV/ΔQ를 계산하여 얻은 그래프이다.

그리고, 전하량 Q의 크기에 따른 국소적인 전지 용량인 국소 전지 용량 Cp(Q)=ΔQ/ΔV를 생각한다. 그러면, 이 국소 전지 용량 Cp(Q)는 상기 기울기 α(Q)의 역수이므로(Cp(Q)=1/α(Q)), 국소 전지 용량 Cp(Q)도 전하량 Q의 크기에 따라 변화되는 것을 알 수 있다.

따라서, 후술하는 절연 검사 공정 S6을, 이 국소 전지 용량 Cp(Q)가 작아지는(역수의 기울기 α(Q)가 커짐) 초기 전하량 Q0으로 행할수록, 근소한 전하량 Q의 감소로, 전지 전압 V가 크게 감소하고, 또한 후술하는 검사 회로(100)(도 4 참조)를 흐르는 전원 전류 I가 크게 증가한다. 이에 의해, 전원 전류 I가 수렴할 때까지의 수렴 시간 ts를 짧게 할 수 있어, 검사 시간을 짧게 할 수 있다. 그래서, 이에 앞서 전하량 조정 공정 S5에서는, 초기 전하량 Q0으로서, 국소 전지 용량 Cp(Q)가 작아지는, 따라서 기울기 α(Q)가 커지는 초기 전하량 Q0을 선택한다.

구체적으로는, 먼저 전하량-전지 전압 커브 CL에 있어서의 접선의 기울기 α(Q)가 최소가 되는 전하량 Q(최소 기울기 전하량 QL) 및 이 최소 기울기 전하량 QL에 있어서의 접선의 기울기 α(QL)(=αL)를 찾아낸다. 본 실시 형태의 전지(1)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 기울기 α(Q)는 W형의 곡선이며, 전하량 0 내지 전하량 Q3(SOC 0% 내지 SOC 17%)의 범위에서는, 전하량 Q가 많을수록 기울기 α(Q)가 작아지고, 전하량 Q3 내지 전하량 Q5(SOC 17% 내지 SOC 28%)의 범위에서는, 전하량 Q가 많을수록 α(Q)가 커지고, 전하량 Q5 내지 전하량 Q7(SOC 28% 내지 SOC 52%)의 범위에서는, 전하량 Q가 많을수록 α(Q)가 작아지고, 전하량 Q7 내지 전하량 QF(SOC 52% 내지 SOC 100%)의 범위에서는, 전하량 Q가 많을수록 α(Q)가 커진다. 또한, 이 전지(1)에서는, 전하량 Q3(SOC 17%)에 있어서 기울기 α(Q)가 최소가 되므로, 최소 기울기 전하량 QL=Q3이다.

다음에, 초기 전하량 Q0을, 기울기 α(Q)가 최소 기울기 αL의 2배 이상(α(Q)≥2αL)이 되는 전하량 Q의 범위 QR2 내로부터 선택한다. 본 실시 형태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 이 전하량 Q의 범위 QR2는, 3개의 범위 QR2a, QR2b, QR2c로 이루어지고, 범위 QR2a는 0≤Q≤Q2(SOC 0% 내지 SOC 13%), 범위 QR2b는 Q4≤Q≤Q6(SOC 23% 내지 SOC 33%), 범위 QR2c는 Q8≤Q≤QF(SOC 65% 내지 SOC 100%)이다. 초기 전하량 Q0을 이 범위 QR2 내로부터 선택하면, 절연 검사 공정 S6에 있어서의 국소 전지 용량 Cp(Q0)를 최소 기울기 전하량 QL에 있어서의 국소 전지 용량 Cp(QL)에 비해, 1/2 이하의 크기로 할 수 있다. 이에 의해, 절연 검사 공정 S6에 있어서, 최소 기울기 전하량 QL을 초기 전하량 Q0으로 한 경우(Q0=QL)에 비해, 전원 전류 I가 수렴할 때까지의 수렴 시간 ts를 1/2 이하로 대폭으로 단축할 수 있어, 검사 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 초기 전하량 Q0을, 기울기 α(Q)가 최소 기울기 αL의 3배 이상(α(Q)≥3αL)이 되는 전하량 Q의 범위 QR3 내로부터 선택해도 된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 이 전하량 Q의 범위 QR3은, 2개의 범위 QR3a, QR3b 로 이루어지고, 범위 QR3a는 0≤Q≤Q1(SOC 0% 내지 SOC 12%), 범위 QR3b는 Q9≤Q≤QF(SOC 78% 내지 SOC 100%)이다. 초기 전하량 Q0을 이 범위 QR3 내로부터 선택하면, 절연 검사 공정 S6에 있어서의 국소 전지 용량 Cp(Q0)를 최소 기울기 전하량 QL에 있어서의 국소 전지 용량 Cp(QL)에 비해, 1/3 이하의 크기로 할 수 있다. 이에 의해, 절연 검사 공정 S6에 있어서, 전원 전류 I가 수렴할 때까지의 수렴 시간 ts를 더욱 단축할 수 있어, 검사 시간을 더욱 단축할 수 있다.

또한, 초기 전하량 Q0을, 전술한 전하량 Q의 범위 QR2 중, 최소 기울기 전하량 QL보다도 큰 전하량 Q의 범위 QR2H(QR2b, QR2c), 구체적으로는, Q4≤Q≤Q6(SOC 23% 내지 SOC 33%), Q8≤Q≤QF(SOC 65% 내지 SOC 100%)로부터 선택해도 된다. 또한, 초기 전하량 Q0을, 전술한 전하량 Q의 범위 QR3 중, 최소 기울기 전하량 QL보다도 큰 전하량 Q의 범위 QR3H(QR3b), 구체적으로는 Q9≤Q≤QF(SOC 78% 내지 SOC 100%)로부터 선택해도 된다. 이에 의해, 절연 검사 공정 S6에 있어서, 전지 온도의 근소한 변동으로 전원 전류 I가 크게 변동되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 모든 조건을 충족하도록, 초기 전하량 Q0을, 전하량 Q의 범위 QR3H(QR3b), 구체적으로는 Q9≤Q≤QF(SOC 78% 내지 SOC 100%)로부터 선택해도 된다. 본 실시 형태에서는, 구체적으로는, 이 전하량 조정 공정 S5에 있어서, 전지(1)를 SOC 90%로 조정하였다.

다음에, 「절연 검사 공정 S6」(도 2 참조)을 행한다. 이 절연 검사 공정 S6은, 환경 온도 20℃에서 행한다. 절연 검사 공정 S6은, 전압 인가 공정 S61, 전류 검지 공정 S62, 평가 공정 S63을 포함한다. 먼저 「전압 인가 공정 S61」에 있어서, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에, 검사 전 전지 전압 V0과 동등한 출력 전압 Vb(Vb=V0)를 계속해서 인가하여, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에 전원 전류 I를 계속해서 흘린다(도 4 참조). 즉, 전지(1)에 외부 직류 전원 EP를 접속하여, 검사 회로(100)를 구성한다. 구체적으로는, 전지(1)의 정극 단자 부재(30) 및 부극 단자 부재(40)에, 외부 직류 전원 EP의 한 쌍의 프로브 P1, P2를 각각 접촉시킨다.

본 실시 형태에서는, 이 검사 회로(100)의 등가 회로로서, 도 4에 도시하는 등가 회로를 상정하고 있다. 전지(1)의 등가 회로로서는, 전지 용량 C와 전지(1)의 자기 방전 저항 Rp의 병렬 회로로, 전지 저항 Rs를 직렬 접속한 것을 상정하고, 이들에 외부 직류 전원 EP의 출력 전압 Vb를 인가한다. 전지 용량 C는, 전지(1)(전지 성분(1C))의 전지 용량이며, 자기 방전 저항 Rp는, 주로 전지(1)의 내부 단락에 의해 발생하는 저항이며, 전지 저항 Rs는, 전지(1)의 직류 저항이다. 또한, 검사 회로(100)에 있어서, 배선 저항 Rw는, 외부 직류 전원 EP 내 및 외부 직류 전원 EP로부터 프로브 P1, P2까지 분포하는 배선 저항이다. 또한, 접촉 저항 R1은, 외부 직류 전원 EP의 한쪽의 프로브 P1과 전지(1)의 정극 단자 부재(30)의 접촉 저항이며, 접촉 저항 R2는, 외부 직류 전원 EP의 다른 쪽의 프로브 P2와 전지(1)의 부극 단자 부재(40)의 접촉 저항이다. 그리고, 배선 저항 Rw와 접촉 저항 R1, R2와 전지 저항 Rs의 합(Re=Rw+R1+R2+Rs)을 이 검사 회로(100)의 직렬 회로 저항 Re로 한다.

또한, 전원 전류 I는, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에 흐르는 전류이며, 자기 방전 전류 Ip는, 자기 방전에 수반하여 전지(1) 내(전지 성분(1C))를 흐르는 자기 방전 전류이다. 또한, 외부 직류 전원 EP는, 자신의 직류 전원 EPE가 발생하는 출력 전압 Vb를 가변 또한 고정밀도로 제어할 수 있는 것 외에, 전압계 EPV를 갖고 있으며, 전지 전압 V(V)를 계측할 수 있다. 또한, 외부 직류 전원 EP는 전류계 EPI를 갖고 있고, 외부 직류 전원 EP(직류 전원 EPE)로부터 전지(1)에 흐르는 전원 전류 I의 전류값 Ib(μA)를 고정밀도로 계측할 수 있다.

전압 인가 공정 S61에서는, 먼저 전류값 Ib=0의 조건 하에서, 외부 직류 전원 EP에 포함되는 전압계 EPV에 의해, 당해 전지(1)의 전지 전압 V(검사 전 전지 전압 V0)를 검지한다. 그 후, 당해 전지(1)에 대해서, 검사 전 전지 전압 V0과 동등한 출력 전압 Vb(Vb=V0)의 인가를 개시한다.

출력 전압 Vb의 인가 개시 후(인가 계속 시간 t=0 이후), 전압 인가 공정 S61과 병행하여, 「전류 검지 공정 S62」를 행한다. 즉, 검사 회로(100)를 흐르는 전원 전류 I의 전류값 Ib(t)를 검지한다. 본 실시 형태에서는, 인가 계속 시간 t가 1sec 경과할 때마다, 외부 직류 전원 EP에 포함되는 전류계 EPI에 의해 전류값 Ib(t)를 검지한다.

여기서, 도 5에, 양품 및 불량품의 각 전지(1)에 대해서, 외부 직류 전원 EP에 의한 출력 전압 Vb의 인가 계속 시간 t와, 출력 전압 Vb, 전지 전압 V(t) 및 전원 전류 I의 전류값 Ib(t)의 관계의 개략을 나타낸다. 도 5에 도시한 바와 같이, 어느 전지에 있어서도, 전지 전압 V(t)는 검사 전 전지 전압 V0으로부터 인가 계속 시간 t의 경과와 함께 점차 저하된 후, 인가 계속 시간 t=수렴 시간 ts 이후는, 거의 일정한 값(수렴 전지 전압 Vs)이 된다. 단, 양품의 전지(1)에 비해 불량품의 전지(1)는 전지 전압 V(t)가 크게 저하되므로, 수렴 전지 전압 Vs도 낮은 값이 된다.

한편, 어느 전지에 있어서도, 전류값 Ib(t)는 0(영)으로부터 인가 계속 시간 t의 경과와 함께 점차 증가한 후, 인가 계속 시간 t=수렴 시간 ts 이후는, 거의 일정한 값(수렴 전류값 Ibs)이 된다. 단, 양품의 전지(1)에 비해 불량품의 전지(1)는 전류값 Ib(t)가 크게 증가하므로, 수렴 전류값 Ibs도 큰 값이 된다.

본 실시 형태에서는, 초기 전하량 Q0을, 전술한 바와 같이, α(Q)≥2αL을 충족하는 전하량 Q의 범위 QR2(QR2a, QR2b, QR2c)로부터 선택하고 있다. 또한, 초기 전하량 Q0을, α(Q)≥3αL을 충족하는 전하량 Q의 범위 QR3(QR3a, QR3b)으로부터 선택해도 된다. 본 실시 형태에서는, 구체적으로는, SOC 90%에 상당하는 초기 전하량 Q0을 선택하고 있다. 이에 의해, 초기 전하량 Q0=QL로 한 경우보다도, 수렴 시간 ts가 대폭으로 짧게 할 수 있다. 상세한 실험 결과는 생략하지만, 초기 전하량 Q0=QL로 한 경우보다도, 수렴 시간 ts를, 1/2 이하, 나아가 1/3 이하, 구체적으로는 대략 1/4 정도로 짧게 할 수 있다. 따라서, 절연 검사 공정 S6(전류 검지 공정 S62)에 요하는 검사 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

덧붙여, 본 실시 형태에서는, 초기 전하량 Q0(SOC 90%에 상당)을 상술한 전하량 Q의 범위 QR2 중, 최소 기울기 전하량 QL보다도 큰 전하량 Q의 범위 QR2H로부터 선택하고 있다. 나아가, 초기 전하량 Q0을, 상술한 전하량 Q의 범위 QR3 중, 최소 기울기 전하량 QL보다도 큰 전하량 Q의 범위 QR3H로부터 선택해도 된다. 이에 의해, 절연 검사 공정 S6(전류 검지 공정 S62)에 있어서, 전지 온도의 근소한 변동으로 전원 전류 I가 크게 변동되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이 전류 검지 공정 S62가 종료되면, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에 대한 전압 인가를 정지하여 전압 인가 공정 S61도 종료한다. 그 후, 외부 직류 전원 EP를 전지(1)로부터 이격하고, 또한 구속 지그(도시 외)에 의한 전지(1)의 압축을 해제한다.

또한 별도, 「평가 공정 S63」에 있어서, 검사 회로(100)를 흐르는 전원 전류 I가 수렴하는 상황에 의해, 즉, 전류 검지 공정 S62에서 검지한 수렴 전류값 Ibs의 크기에 기초하여, 전지(1)의 전지 내부의 절연성을 평가한다. 본 실시 형태에서는, 수렴 전류값 Ibs가 기준 전류값 Ibk보다도 큰 경우(Ibs>Ibk)에, 당해 전지(1)를 절연성이 낮고 내부 단락이 발생하고 있는 불량품으로 판정하고, 당해 전지(1)를 제거한다. 한편, 수렴 전류값 Ibs가 기준 전류값 Ibk 이하인 경우(Ibs≤Ibk)에는, 그 전지(1)를 절연성이 높은 양품으로 판정한다. 그 후는 양품의 전지(1)에 대해서 다른 검사 등을 행한다. 이리하여, 전지(1)가 완성된다.

이상에 있어서, 본 발명을 실시 형태에 입각해서 설명했지만, 본 발명은 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절히 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다.

예를 들어, 실시 형태에서는, 전지(1)의 제조 과정에 있어서 전지(1)의 절연 검사를 행했지만, 이에 한정되지 않는다. 전지(1)의 절연 검사는 자동차 등에 탑재되고, 혹은 단독으로 시장에 놓여진 이후의 사용 완료의 전지(1)에 대해서 행할 수도 있다.

또한, 실시 형태의 전압 인가 공정 S61에서는, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에 인가하는 출력 전압 Vb를, 인가 계속 시간 t의 경과에 무관하게 일정(Vb=V0)하게 하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이 하여, 전압 인가의 개시 시(인가 계속 시간 t=0)에 있어서의 출력 전압 Vb는, 전지(1)의 검사 전 전지 전압 V0과 동등한 크기(Vb=V0)로 하는 한편, 인가 개시 후의 출력 전압 Vb를 점차 또는 계단 형상으로 상승시키는 방법도 들 수 있다.

1 : 이차 전지(전지)
100 : 검사 회로
S5 : 전하량 조정 공정
S6 : 절연 검사 공정
Q : (전지에 축전한) 전하량
Q0 : 초기 전하량
QL : 최소 기울기 전하량
QR2 : (기울기가 최소 기울기의 2배 이상이 되는 전하량의) 범위
QR2H : (전하량의 범위 QR2 중 최소 기울기 전하량보다도 큰) 범위
QR3 : (기울기가 최소 기울기의 3배 이상이 되는 전하량의) 범위
QR3H : (전하량의 범위 QR3 중 최소 기울기 전하량보다도 큰) 범위
C : 전지 용량
Cp(Q) : 국소 전지 용량
CL : 전하량-전지 전압 커브
α(Q) : (접선의) 기울기
αL : 최소 기울기
I : 전원 전류
Ib(t) : 전류값
EP : 외부 직류 전원

Claims

미리 정한 초기 전하량(Q0)을 축전한 이차 전지(1)에 외부 직류 전원(EP)을 접속하여 검사 회로(100)를 구성하고, 이 검사 회로(100)를 흐르는 전원 전류(I)가 수렴하는 상황에 의해 상기 이차 전지(1)의 절연성을 평가하는 이차 전지의 절연 검사 방법에 있어서,
상기 이차 전지(1)에 대한 전하량(Q)과 전지 전압(V)의 관계를 나타내는 전하량-전지 전압 커브(CL)에 있어서의 접선의 기울기(α(Q))가 최소가 되는 전하량(Q)을 최소 기울기 전하량(QL)으로 하고, 상기 최소 기울기 전하량(QL)에 있어서의 상기 접선의 기울기(α(QL))를 최소 기울기(αL)로 했을 때,
상기 초기 전하량(Q0)을 상기 기울기(α(Q))가 상기 최소 기울기(αL)의 2배 이상(α(Q)≥2αL)이 되는 상기 전하량(Q)의 범위(QR2) 내로부터 선택하는
이차 전지의 절연 검사 방법.
제1항에 있어서,
상기 초기 전하량(Q0)을 상기 기울기(α(Q))가 상기 최소 기울기(αL)의 3배 이상(α(Q)≥3αL)이 되는 상기 전하량(Q)의 범위(QR3) 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 초기 전하량(Q0)을 상기 최소 기울기 전하량(QL)보다도 큰 상기 전하량(Q)의 범위(QR2H, QR3H) 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법.