TWI660536B - 電極積層體中電極板之位置偏移檢測方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種電極積層體中電極板之位置偏移檢測方法，其能夠縮短正負電極板的偏移量之檢查的節拍時間。
本發明之位置偏移檢測方法係對電極積層體I的一端面側之指定區域照射X光而拍攝X光圖像，其中該電極積層體I係包含鋁箔的正極側連接部7，而該正極側連接部7係從於絕緣體的隔離膜9交替積層有正電極板1與負電極板2的電極積層體I的隔離膜9之寬度方向的一端面突出的未塗布有正極活性物質5的部分，該方法並以使前述鋁箔不被攝入前述X光圖像之方式調整X光的強度，特定出屬於前述X光圖像中正極活性物質5與正極側連接部7的交界之正極活性物質5的塗布末端的位置、及一端面側的負電極板2的端面位置，根據前述塗布末端的位置、及負電極板2的端面位置，檢測正電極板1與負電極板2的位置偏移。

Description

電極積層體中電極板之位置偏移檢測方法及裝置
本發明係有關電極積層體中電極板之位置偏移檢測方法及其裝置，特別適用於堆疊(stack)型的鋰離子(lithium ion)電池的製造工程且有用者。
作為鋰離子二次電池之一種，係隔著絕緣體的隔離膜(separator)交替積層有正電極板與負電極板之堆疊結構的電極積層體。
第4圖係顯示堆疊結構的鋰離子二次電池的正電極板之圖，其中(a)為其俯視圖、(b)為其側視圖；第5圖係顯示負電極板之圖，其中(a)為其俯視圖、(b)為其側視圖。如第4圖所示，正電極板1係在正電極片(sheet)3的兩面上分別塗布正極活性物質5而形成者，其端部(在第4圖中為左端部)係形成有用於連接正極連接端子(未圖示)的正極側連接部7。正極側連接部7係成為未塗布有正極活性物質5的突片(tab)。正電極片3係只要可於具有導電性之表面上塗布正極活性物質5者，則無特別限定，其中 鋁箔被廣為使用。
另一方面，如第5圖所示，負電極板2係在負電極片4的兩面上分別塗布負極活性物質6而形成者，其端部(在第5圖中為右端部)係形成有用於連接負極連接端子(未圖示)的負極側連接部8。負極側連接部8係成為未塗布有負極活性物質6的突片。負電極片4係只要可於具有導電性之表面上塗布負極活性物質6者，則無特別限定，其中銅箔被廣為使用。
如第6圖所示，所述之正、負電極板1、2係例如隔著經折疊成鋸齒狀(zigzag)的絕緣體的隔離膜9以相對向之方式插入在隔離膜9的各谷溝9A之後從上下方向進行擠壓，而成型成第7圖所示之堆疊狀的電極積層體I。
在所述之電極積層體I中，從隔離膜9的寬度方向之一端部突出的複數個正極側連接部7及從隔離膜9的另一端部突出的複數個負極側連接部8，係在下一製造步驟中與未圖示的正極連接端子及負極連接端子連接。
此外，電極積層體I的正電極板1與負電極板2間的積層狀態之偏移，係成為產生例如電極間的短路等各種問題的原因。因此，有必要以使各正電極板1與負電極板2間的偏移量控制在規定值內之方式進行品質管理。
鑒於此點，進行了習知的位置偏移檢測，其係利用X光以非破壞性檢查來檢測電極積層體I的電極 板(正電極板1與負電極板2)之位置偏移。
第8圖係概念性顯示習知技術中利用X光進行的位置偏移檢測之態樣圖，其中(a)為平面俯視示意圖、(b)為從端面側側視示意圖。如第8圖的(a)、(b)兩圖所示，對隔離膜9的一端面側的指定之A區域(包含有正極側連接部7與正極活性物質5的交界部分之區域)，朝電極積層體I的寬度方向(圖中的Y軸方向)照射X光，根據所得的X光圖像，檢測負電極板2的正極側之端部位置(負極側連接部8相反側的負極電極端位置(負極活性物質6的塗布末端))。同時，對隔離膜9的另一端面側的指定之B區域(包含有負極側連接部8與負極活性物質6的交界部分之區域)，同樣朝電極積層體I的寬度方向(圖中的Y軸方向)照射X光，根據所得的X光圖像，檢測正電極板1的負極側之端部位置(正極側連接部7相反側的正極電極端位置(正極活性物質5的塗布末端))。根據如上述方式求得的負電極板2的正極側連接部7側之端部位置、正電極板1的負極側連接部8側之端部位置、正極側連接部7的端部位置、負極側連接部8的端部位置等資訊，藉由演算求取所積層的正電極板1間的距離、所積層的負電極板2間的距離、所積層的正電極板1與負電極板2的距離，將該等與作為設計值而給定的基準值進行比較來檢測正電極板1與負電極板2之位置偏移。
另外，作為揭示利用X光來檢測電極板的位置此觀點的公知文獻，有專利文獻1。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2011-039014號公報
然而，在如上述的習知技術的檢查方法中，係必須在正、負電極板1、2的兩端部進行同樣的兩次檢查，理所當然地，存在有檢查的節拍時間(takt time)拉長的問題。因此，發明人嘗試藉由X光對正、負電極板1、2其中任一者的端部進行檢查以獲得必要的位置資訊。具體而言，係調查是否能夠藉由對A區域(正極側連接部7側)進行X光照射，檢測正極側的突片之正極側連接部7的前端與負電極板2的負極側突片相反側之端部的距離來進行位置偏移的檢測，或是否能夠藉由對B區域(負極側連接部8側)進行X光照射，檢測負極側的突片之負極側連接部8的前端與正電極板1的正極側突片相反側之端部的距離來進行位置偏移的檢測。結果，由於正極側連接部7為鋁箔、負極側連接部8為銅箔，皆因缺少剛性導致前端部下垂。由此結果明白欲達到期望之準確性的距離檢測是困難的。此外，即使欲檢測其中之一電極板中之活性物質層與突片部的交界位置與另一電極板的與突片為相反側之端部間的距離，然而檢測出X光圖像中突片部與活性物質層的分界亦為困難。不過，在錯誤嘗試的過程中獲得一新知識，當使檢查用的X光的強度增大時，以鋁箔形成的正極側連接 部7的X光圖像係可從指定之A區域的全體X光圖像中去除(不以X光圖像殘留)。
因此，發想出藉由使X光的強度增加而去除以鋁箔形成的正極側連接部7的X光圖像，僅以指定之A區域的X光圖像來檢測位置偏移。
本發明係根據上述知識，目的為提供一種電極積層體中電極板之位置偏移檢測方法及其裝置，係僅以電極板的一端部的X光圖像資訊來適當且高準確性地檢測電極板之位置偏移，藉此而能夠縮短該檢查的節拍時間。
達成上述目的的之本發明的第1態樣係電極積層體中電極板之位置偏移檢測方法，其係對電極積層體的一端面側的指定區域照射X光而拍攝X光圖像，其中該電極積層體係隔著屬於絕緣體的隔離膜交替積層有在以鋁箔形成的正電極片的兩面上分別塗布正極活性物質而形成的正電極板與在以其他金屬箔形成的負電極片的兩面上分別塗布負極活性物質而形成的負電極板，該電極積層體係包含有屬於從前述電極積層體的前述隔離膜的寬度方向的一端面突出的未塗布有前述正極活性物質的部分之前述鋁箔的正極側連接部，該位置偏移檢測方法並且以使前述鋁箔不被攝入前述X光圖像之方式調整前述X光的強度；該位置偏移檢測方法係特定出屬於前述X光圖像中正極活性物質與前述正極側連接部的交界之正極活性物質的塗布末端的位置、及前述一端面側的負電極板的端面位置，根 據前述塗布末端的位置、及前述一端面側的負電極板的端面位置，檢測前述正電極板與前述負電極板的位置偏移。
依據本態樣，係在電極積層體的寬度方向的一端側即正極側的單一處獲得X光圖像，因此能夠較習知技術縮短電極板的位置偏移檢查的節拍時間。此處，於檢查時作為基準的位置係包括正極活性物質與正極側連接部的交界即正極活性物質的塗布末端、及負電極板的正極側連接部側之端面。意即，藉由不只將所有剛性(rigid)部位之位置，亦將有可能成為上述位置檢測的雜訊之鋁箔的正極側連接部從X光圖像去除，由於能夠在X光圖像上明確地特定出作為檢測基準的位置，因此亦能夠正確地檢測位置偏移。
本發明的第2態樣係在前述第1態樣所述之電極板之位置偏移檢測方法中，前述X光係可將X光管的管電壓設為70kV以上、管電流設為280μA以上之強度。
依據本態樣，能夠確實地從指定之X光圖像去除鋁箔之正極側連接部。
本發明的第3態樣係電極積層體中電極板之位置偏移檢測裝置，其中，電極積層體係隔著屬於絕緣體的隔離膜交替積層有在以鋁箔形成的正電極片的兩面上分別塗布正極活性物質而形成的正電極板與在以其他金屬箔形成的負電極片的兩面上分別塗布負極活性物質而形成的負電極板；前述位置偏移檢測裝置係具有屬於以包夾之方式配設從前述電極積層體的前述隔離膜的寬度方向之一 端面突出的未塗布前述正極活性物質的部分之前述鋁箔的X光照射部及X光檢測部、以及演算處理部；並且，前述X光照射部係對前述電極積層體的一端面側的指定區域照射穿透前述鋁箔之強度的X光，前述位置偏移檢測裝置係包含有屬於從前述電極積層體的前述隔離膜的寬度方向的一端面突出的未塗布前述正極活性物質的部分之前述鋁箔的正極側連接部；前述X光檢測部係入射所照射的前述X光而產生表示前述指定區域的圖像之X光圖像信號；前述演算處理部係內建有演算處理部，該演算處理部係根據前述X光圖像信號，特定出前述正極活性物質與前述正極側連接部的交界即前述正極活性物質的塗布末端的位置、及前述一端面側的負電極板的端面位置，且根據前述一端面側的塗布末端的位置、及前述負電極板的端面位置，檢測正電極板、負電極板於前述電極積層體的位置偏移。
依據本態樣，係以相對向配設在電極積層體的寬度方向的一端側即正極側的單一處之X光照射部及X光檢測部獲得指定之X光圖像，因此能夠較習知技術縮短電極板的位置偏移檢查的節拍時間。此處，於檢查時作為X光檢測部的演算處理部中的偏移量之基準的位置係包括正極活性物質與正極側連接部的交界即正極活性物質的塗布末端、及負電極板的正極側之端面。亦即，藉由不只將所有剛性之位置，亦將有可能成為上述位置檢測的雜訊之鋁箔的正極側連接部從X光圖像去除，由於能夠在X光圖像上明確地特定出作為檢測基準之位置，因此亦能夠正 確地檢測偏移量。
本發明的第4態樣係在第3態樣所述之電極積層體中電極板之位置偏移檢測裝置中，在前述X光照射部中照射X光的X光管係管電壓設為70kV以上、管電流設為280μA以上。
依據本態樣，能夠確實地從指定之X光圖像去除鋁箔之正極側連接部。
依據本發明，係在電極積層體的寬度方向的一端側即正極側的單一處獲得X光圖像，因此能夠較習知技術縮短電極板的位置偏移檢查的節拍時間。
1‧‧‧正電極板
2‧‧‧負電極板
3‧‧‧正電極片
4‧‧‧負電極片
5‧‧‧正極活性物質
6‧‧‧負極活性物質
7‧‧‧正極側連接部
8‧‧‧負極側連接部
9‧‧‧隔離膜
9A‧‧‧谷溝
10‧‧‧X光檢查裝置
11‧‧‧X光照射部
12‧‧‧X光檢測部
12A‧‧‧演算處理部
A、B‧‧‧指定區域
I‧‧‧電極積層體
P1‧‧‧正極活性物質的塗布末端的位置
P2‧‧‧負電極板的端面位置
第1圖係概念性顯示本發明實施形態的X光檢查裝置及其檢查態樣之說明圖。
第2圖係藉由本形態所述之位置偏移檢測方法獲得的正極側連接部側的X光圖像的說明圖。
第3圖係顯示第2圖之情形的實際X光圖像之照片。
第4圖係顯示堆疊結構的鋰離子二次電池的正電極板之圖，其中(a)為俯視圖、(b)為側視圖。
第5圖係顯示堆疊結構的鋰離子二次電池的負電極板之圖，其中(a)為俯視圖、(b)為側視圖。
第6圖係顯示在折疊成鋸齒狀的隔離膜的各谷溝插入電極板時的態樣之說明圖。
第7圖係顯示堆疊結構的電極積層體之立體圖。
第8圖係概念性顯示習知技術中利用X光進行的偏移量檢測的態樣之圖，其中(a)為平面俯視示意圖、(b)為端面側側視示意圖。
以下，根據圖式詳細說明本發明的實施形態。另外，與第4圖至第8圖中相同的部分係標記相同的元件編號並省略重複的說明。
第1圖係概念性顯示本發明實施形態的X光檢查裝置及其檢查態樣之說明圖。如第1圖所示，本形態的X光檢查裝置10係具有：X光照射部11，係朝圖中的Y軸方向照射X光；及X光檢測部12，係入射有X光照射部11所照射的X光。此處，X光照射部11、X光檢測部12係以包夾之方式配設在電極積層體I的隔離膜9的寬度方向(X軸方向)的一端面突出的未塗布正極活性物質5(參照例如第4圖，以下相同)的部分即正極側連接部7之一方側與相反側。本形態中的正極側連接部7係以鋁箔形成。
因此，X光照射部11係對電極積層體I的一端面側的指定區域A(參照第8圖，以下相同)，朝電極板的寬度方向(圖中的Y軸方向)照射穿透鋁箔之強度的X光，其中該電極積層體I係包含有屬於從電極積層體I的隔離膜9的寬度方向的一端面突出的未塗布正極活性物質5的部分之鋁箔的正極側連接部7。具體而言，係將X光 照射部11的X光管的管電壓設為70kV以上、管電流設為280μA以上。之所以採用如上數值，係若為該強度的X光，便能夠確實地從指定之X光圖像去除鋁箔之正極側連接部7。
另一方面，X光檢測部12係入射所照射的X光而產生表示指定區域A的圖像之X光圖像信號，並且在內建的演算處理部12A進行指定之演算，演算正、負電極板1、2的相對偏移量等，進行有關電極板的位置偏移檢測。
關於上述位置偏移的檢測，追加第2圖進行具體說明。第2圖係藉由X光檢測部12所獲得的正極側連接部側的指定區域A的X光圖像的說明圖。如第2圖所示，在該X光圖像中，鋁箔之正極側連接部7的圖像完全被去除。由於X光完全穿透鋁箔。另外，在第2圖中係以虛線表示正極側連接部7。再者，正電極板1與負電極板2間雖存在隔離膜9，但隔離膜未被攝入第2圖所示的X光圖像。此係由於隔離膜9薄，且構成隔離膜的材料之聚丙烯(polypropylene)等不易被攝入X光圖像。在第3圖顯示表示此情形的實際X光圖像的照片。
在X光檢測部12，係根據基於入射的X光而產生的X光圖像信號，特定出正極活性物質5與正極側連接部7的交界即正極活性物質5的塗布末端的位置P1、及一端面側的負電極板2之端面位置P2。然後，根據位置P1、P2之差，演算正電極板1與負電極板2於電極積層體 I的相對偏移量。此處，在演算處理部12A係預先記憶有基於設計值的位置P1、P2之容許誤差，因此亦進行正電極板1與負電極板2間的偏移量是否控制在容許值內之判定。
依據本形態，係以相對向配設在電極積層體I的寬度方向的一端側即正極側的單一處之X光照射部11及X光檢測部12獲得指定之X光圖像，因此能夠較習知技術縮短正、負電極板1、2的位置偏移檢查的節拍時間。此處，於檢查時作為X光檢測部的演算處理部中的偏移量之基準的位置係正極活性物質5與正極側連接部7的交界即正極活性物質5的塗布末端、及負電極板2的正極側之端面。意即，不只將所有剛性之位置，亦將有可能成為上述位置檢測的雜訊之鋁箔的正極側連接部7從X光圖像去除，因此能夠在X光圖像上明確地特定出作為檢測基準的位置P1、P2。結果，亦能夠正確地檢測位置偏移。此外，算出所積層的各負電極板2的端面位置P2並且算出各負電極板2的位置P2間的偏移量的最大值，判斷是否在指定之基準值內，亦能夠進行負電極板2間的位置偏移檢測。此外，算出所積層的各正電極板1的正極活性物質5與正極側連接部7的交界即正極活性物質5的塗布末端的位置P1，算出各正電極板1的位置P1間的偏移量的最大值，判斷是否在指定之基準值內，亦能夠進行正電極板1間的位置偏移檢測。
(產業上的利用可能性)
本發明係能夠有效地利用在製造二次電 池、特別是具有堆疊結構的鋰離子電池之產業領域。

Claims (2)

  1. 一種電極積層體中電極板之位置偏移檢測方法，係對電極積層體的一端面側的指定區域照射X光而拍攝X光圖像，其中該電極積層體係隔著屬於絕緣體的隔離膜交替積層有在以鋁箔形成的正電極片的兩面上分別塗布正極活性物質而形成的正電極板與在以其他金屬箔形成的負電極片的兩面上分別塗布負極活性物質而形成的負電極板，該電極積層體係包含有屬於從前述電極積層體的前述隔離膜的寬度方向的一端面突出的未塗布前述正極活性物質的部分之前述鋁箔的正極側連接部，該位置偏移檢測方法並且以使前述鋁箔不被攝入前述X光圖像之方式調整前述X光的強度；該位置偏移檢測方法係特定出屬於前述X光圖像中正極活性物質與前述正極側連接部的交界之正極活性物質的塗布末端的位置、及前述一端面側的負電極板的端面位置，根據前述塗布末端的位置、及前述一端面側的負電極板的端面位置，檢測前述正電極板與前述負電極板的位置偏移，前述X光係可將X光管的管電壓設為70kV以上、管電流設為280μA以上之強度。
  2. 一種電極積層體中電極板之位置偏移檢測裝置，其中，電極積層體係隔著屬於絕緣體的隔離膜交替積層有在以鋁箔形成的正電極片的兩面上分別塗布正極活性物質而形成的正電極板與在以其他金屬箔形成的負電極片的兩面上分別塗布負極活性物質而形成的負電極板；前述位置偏移檢測裝置係具有屬於以包夾之方式配設從前述電極積層體的前述隔離膜的寬度方向的一端面突出的未塗布前述正極活性物質的部分之前述鋁箔的X光照射部及X光檢測部、以及演算處理部；並且，前述X光照射部係對前述電極積層體的一端面側的指定區域照射穿透前述鋁箔之強度的X光，前述電極積層體係包含有屬於從前述電極積層體的前述隔離膜的寬度方向的一端面突出的未塗布前述正極活性物質的部分之前述鋁箔的正極側連接部；前述X光檢測部係入射所照射的前述X光而產生表示前述指定區域的圖像之X光圖像信號；前述演算處理部係內建有演算處理部，該演算處理部係根據前述X光圖像信號，特定出前述正極活性物質與前述正極側連接部的交界即前述正極活性物質的塗布末端的位置、及前述一端面側的負電極板的端面位置，且根據前述一端面側的塗布末端的位置、及前述負電極板的端面位置，檢測正電極板、負電極板於前述電極積層體的位置偏移，在前述X光照射部中照射X光的X光管係管電壓設為70kV以上、管電流設為280μA以上。
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