(57)【要約】【課題】使用済みリチウムイオン電池を顕微鏡観察に用いられるリチウムイオン電池に変換するリチウムイオン電池の作成方法を実現する。【解決手段】リチウムイオン電池は、冷却及び昇温のサイクルに対して可逆性を有する。すなわち、電池を電解液の凝固点以下の温度まで冷却すると不活性状態に遷移する。続いて、常温に昇温させると元の活性状態に戻る。よって、冷却しても昇温させることにより、冷却前のイオン伝導状態が再現される。この解析結果に基づき、本発明では、寒剤を用いて使用済みのリチウムイオン電池を冷却し、活性状態から不活性状態に遷移させる。続いて、不活性状態のリチウムイオン電池について正極及び負極と直交する観察断面を形成する。次に、観察断面が形成された不活性状態のリチウムイオン電池を昇温させて活性化したリチウムイオン電池に戻す。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電が行われた使用済みのリチウムイオン電池又は量産工程で製造され製品化されたリチウムイオン電池を内部顕微鏡観察が行われるリチウムイオン電池に変換するリチウムイオン電池の作成方法であって、
処理すべきリチウムイオン電池を密閉容器内に配置する工程と、
密閉容器内において、前記リチウムイオン電池を冷却して活性状態から不活性状態に遷移させる冷却工程と、
不活性状態のリチウムイオン電池に正極及び負極と直交する観察断面を形成する工程と、
観察断面が形成された不活性状態のリチウムイオン電池を昇温させて活性化したリチウムイオン電池に戻す工程とを有することを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン電池の作成方法において、前記処理すべきリチウムイオン電池は、前記冷却工程において、当該電池に含まれる電解液の凝固点以下の温度に冷却されて不活性化されることを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池の作成方法において、前記リチウムイオン電池は、前記冷却工程において、内部抵抗が数オームの活性状態から数１００オーム又はそれ以上の不活性状態に遷移することを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載のリチウムイオン電池の作成方法において、前記電解液は、前記冷却処理によりゲル化又は硬化していることを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載のリチウムイオン電池の作成方法において、前記リチウムイオン電池は、液体窒素又は液体ヘリウムの寒剤を用いて冷却されることを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の作成方法において、前記密閉容器として、作業用の手袋を有し外気にさらすることなく作業することができると共に、光学的に透明な材料で構成され、内部の状態を外部から観察できるグローブバックを用いることを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項７】
請求項６に記載のリチウムイオン電池の作成方法において、前記グローブバックは、弾性変形可能な材料で構成され、形状が自在に変形する変形可能なグローブバックであることを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のリチウムイオン電池の作成方法において、前記グローブバックは、第１の封止弁を介して真空手段に接続される第１のアウトレット、及び、第２の封止弁を介して大気又はガス回収装置に接続される第２のアウトレットを有し、
当該グローブバックは、前記第２の封止弁を封止すると共に第１の封止弁を開放し、真空手段を作動させることにより真空引きされることを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項９】
請求項６から８までのいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の作成方法において、前記密閉容器内には、処理すべきリチウムイオン電池を冷却するための液体窒素又は液体ヘリウムの寒剤が配置され、
グローブバックが真空引きされた後に第１の封止弁を閉止して、グローブバックの内部を寒剤から発生する寒剤ガスにより充填し、不活性ガスである寒剤ガスの雰囲気下で作業が行われることを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の作成方法において、
前記密閉容器内において、処理すべきリチウムイオン電池を挟み込み、正極から負極又はその逆の方向に締め付ける固定治具を装着する工程をさらに有し、
切断手段として刃物を用い、前記固定治具に形成された基準面に沿って刃物を移動させることにより観察断面が切断形成されることを特徴とするリチウムイオン電池の作成方法。
【請求項１１】
内部顕微鏡観察が行われる全固体電池を作成する全固体電池の作成方法であって、
正極層、固体電解質層及び負極層を含む積層体と、この積層体を包囲する絶縁シートとを有する電池構造体を密閉容器内に配置する工程と、
前記密閉容器内において、前記電池構造体を冷却して不活性化する冷却工程と、
不活性状態の電池構造体を正極及び負極と直交する方向に沿って切断して観察断面を形成する工程と、
観察断面が形成された不活性状態の電池構造体を昇温させて、活性化した電池構造体に戻す工程とを有することを特徴とする全固体電池の作成方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の全固体電池の作成方法において、前記電池構造体は、液体窒素又は液体ヘリウムの寒剤を用いて冷却されることにより活性状態から不活性状態に遷移することを特徴とする全固体電池の作成方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の全固体電池の作成方法において、前記電池構造体は、前記冷却工程において、内部抵抗が数オームの活性状態から数１００オーム又はそれ以上の不活性状態に遷移することを特徴とする全固体電池の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済みのリチウムイオン電池又は量産工程で製造され製品化されたリチウムイオン電池を内部顕微鏡観察が行われるリチウムイオン電池に変換するリチウムイオン電池の作成方法に関するものである。
また、本発明は、正極、固体電解質、及び負極を有する電池構造体を内部顕微鏡観察に利用される全固体電池に変換する全固体電池の作成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車や携帯端末等の電源装置としてリチウムイオン電池が用いられている。リチウムイオン電池の性能評価方法として、正極板、セパレータ及び負極板を含む試験用の電池構造体を気密性の観察容器内に収納し、観察容器に設けた透明窓を介して電池構造体の内部画像を撮像する評価方法が既知である（例えば、特許文献１参照）。この評価方法では、顕微鏡を用い、電池構造体に形成した正極及び負極と直交する観察断面（切断面）を介して電池の内部構造を直接観察するため、充放電中の活物質の色彩変化や充電状態の変化をリアルタイムで検出できる利点がある。特に、電池内部の状態変化を時系列で観察できるので、活物質の充電状態の変化に基づく活物質の色彩変化やデンドライトの生成及びその成長状態の変化等について様々な情報を取得できる利点がある。
【０００３】
このリチウムイオン電池の評価方法では、正極及び負極と直交する観察断面を形成し、観察断面を介して電池の内部構造を観察する。そのため、観察断面の形成方法が極めて重要である。顕微鏡観察に供される試験用のリチウムイオン電池を作成する場合、初めに正極層、負極層及びセパレータを含み絶縁シートにより包囲された試験用の電池構造体を用意する。この試験用の電池構造体は電解液が充填されていないため、イオン伝導が生じない不活性な状態にある。この不活性な電池構造体に厚さ方向に締め付ける固定治具が装着され、固定治具に設けた基準面に沿って刃物を移動することにより、電池構造体が切断され、観察断面が形成される（例えば、特許文献２参照）。続いて、観察断面が形成された電池構造体は、透明窓を有する観察用の密封容器内に収納される。続いて、電解液が充填されて活性化され、観察用のリチウムイオン電池が完成する。
【０００４】
電池材料や電池構造によっては、電解液を充填するだけでイオン伝導が発生し、充電状態となる場合がある。このような場合、電解液が充填されて充電状態となった電池構造体を刃物で切断しようとすると、刃物が正極及び負極と電気的に接触し、刃物を介して正極と負極とが短絡し、発熱事故を発生する危険性がある。このため、電解液を充填して活性化する前に切断作業を行って断面を形成し、観察断面形成後に電解液を充填して活性化させる方法が採用されている。  
【特許文献１】特開２０１４−９９３３０号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３９２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、リチウムイオン電池の内部を顕微鏡観察する場合、電解液を充填して活性化する前に観察断面を形成する必要があった。よって、量産ラインで製造され製品化されたリチウムイオン電池は既に電解液が充填されて活性化しているため、観察断面が形成できず、電池内部を顕微鏡観察することができなかった。さらに、使用済みリチウムイオン電池の場合、電池内部が既に活性化しているだけでなく、電池自身に相当量の電荷がインタカレートされているため、刃物で切断観察断面を形成すると、刃物が正極及び負極と電気的に接触し、刃物を介して正極と負極とが短絡してしまう。正極と負極とがショートすると、小さい領域に大電流が流れ込み、発火事故や爆発事故に至る危険性がある。また、ショートにより大電流が流れると、電池内部に構造的な変化が生じ、電池の内部状況を正確に再現できない問題も指摘されている。このような理由により、量産ラインで製造されたリチウムイオン電池及び使用済みリチウムイオン電池については、電池内部を顕微鏡観察することはできなかった。
【０００６】
一方、リチウムイオン電池の製造業界においては、使用済みリチウムイオン電池や量産工程で生産された製品についても顕微鏡観察できる新たな観察方法の開発が強く要請された。すなわち、ユーザにより実際に使用された使用済みリチウムイオン電池の内部の状態が直接観察できれば、実際の使用状況と電池内部の様々な状態変化との関係が把握でき、有益な情報の取得が期待される。さらに、発火事故や暴発事故の原因究明についても有益な情報が期待される。また、量産ラインで生産された市販の製品についても顕微鏡観察できれば、品質管理工程において抜き取り検査することができ、生産性の向上に寄与することが期待される。
【０００７】
全固体型のリチウムイオン電池（全固体電池）の場合、電解液を用いず固体電解質が用いられるため、正極、固体電界質及び負極を含む電池構造体を組み立てた時点において電池構造体が活性化してしまう。このため、観察断面を形成するため、刃物を用いて切断しようとすると正極と負極とが短絡し、事故が発生する危険性があった。このような理由により、全固体型のリチウムイオン電池においても、電池内部を顕微鏡観察することについて問題があった。一方、電池の製造業界において、全固体型のリチウムイオン電池についても、内部観察できる電池構造体の作成方法が強く要請されている。
【０００８】
本発明の目的は、使用済みリチウムイオン電池又は量産ラインで製造され活性化しているリチウムイオン電池を顕微鏡観察に用いられるリチウムイオン電池に変換するリチウムイオン電池の作成方法を実現することにある。
また、本発明の別の目的は、全固体型のリチウムイオン電池（全固体電池）について、顕微鏡観察に利用される全固体電池構造体を作成する全固体電池の作成方法を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるリチウムイオン電池の作成方法は、充放電が行われた使用済みのリチウムイオン電池又は量産工程で製造されたリチウムイオン電池を内部顕微鏡観察が行われるリチウムイオン電池に変換するリチウムイオン電池の作成方法であって、
処理すべきリチウムイオン電池を密閉容器内に配置する工程と、
密閉容器内において、前記リチウムイオン電池を冷却して活性状態から不活性状態に遷移させる冷却工程と、
不活性状態のリチウムイオン電池に正極及び負極と直交する観察断面を形成する工程と、
観察断面が形成されたリチウムイオン電池を昇温させて活性化したリチウムイオン電池に戻す工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明者がリチウムイオン電池について環境温度と出力特性との関係について各種実験を行った結果、温度が低下するにしたがって出力特性も低下することが判明した。特に、電池の温度が電解液の凝固点温度以下の温度になると、活物質層がゲル化ないし硬化した状態となり、イオン伝導が急激に低下し不活性な状態に遷移することが確認された。また、内部抵抗に関して、市販のリチウムイオン電池の内部抵抗値は、常温（２５°C ）において高々数オーム程度である。これに対して、電池の温度が電解液の凝固点温度以下の温度になると、その内部抵抗は数１００オーム又はそれ以上に増大し、流れる電流も１／数１００又はそれ以下に減少することが判明した。
【００１１】
すなわち、リチウムイオン電池は、その温度が電解液の凝固点温度以下の温度に低下すると、イオン伝導が大幅に低下し活性状態から不活性状態に遷移する。従って、電池が不活性状態に遷移した場合、切断処理を行って正極と負極とがショートしても電流はほとんど流れず、ショートによる不具合は発生しない。
【００１２】
さらに、本発明者がリチウムイオン電池について常温と凝固点以下の温度との間で冷却と昇温とのサイクルを繰り返した結果、可逆性があることが判明した。すなわち、活性状態のリチウムイオン電池を冷却して不活性状態に遷移させ、その後昇温させて常温に戻す。この場合、常温に戻ると再び活性化し、冷却前と同様な出力特性が得られ、元のイオン伝導状態に戻ることが確認された。従って、冷却状態において断面形成しても、昇温させて常温に戻すことにより冷却前の活性状態に戻り、冷却前のイオン伝導状態が再現される。
【００１３】
上述した解析結果に基づき、本発明では、処理すべき使用済みリチウムイオン電池を電解液の凝固点以下の温度まで冷却して不活性状態に遷移させる。続いて、不活性状態のリチウムイオン電池について切断処理を行って正極及び負極と直交する観察断面を形成する。その後、観察断面が形成されたリチウムイオン電池を観察容器内に収納し、昇温させて再び活性状態に戻す。そして、活性状態に戻ったリチウムイオン電池を顕微鏡に装着し、観察断面を介して電池の内部を顕微鏡観察する。すなわち、リチウムイオン電池は温度変化に対して可逆性を有するので、電解液の凝固点以下の温度に冷却しても、昇温させることにより元の活性状態に復元され、冷却前のイオン伝導状態が再現される。
【００１４】
本発明によるリチウムイオン電池の作成方法は、使用済みリチウムイオン電池だけでなく、リチウムイオン電池を量産する製造ラインで製造され製品化されたリチウムイオン電池にも適用することができる。前述したように、量産ラインで製造されたリチウムイオン電池は、製造工程において活性化されるため、切断面が形成できず、内部観察できない問題があった。これに対して、本発明では、活性化したリチウムイオン電池を冷却処理により不活性状態に遷移させ、不活性状態で切断作業を行っているため、市販のリチウムイオン電池についても安全に断面形成することができ、内部顕微鏡観察することが可能になる。この結果、量産ラインにおける品質管理を一層向上させることができる。
【００１５】
本発明によるリチウムイオン電池の作成方法の好適実施例は、前記密閉容器として、作業用の手袋を有し外気にさらすることなく作業することができると共に、光学的に透明な材料で構成され、内部の状態を外部から観察できるグローブバックを用いることを特徴とする。密閉容器として、グローブボックスやグローブバック等の各種密閉容器を用い、不活性ガス雰囲気下で各種作業が行われる。
【００１６】
一方、グローブボックスは価格が高価な欠点がある。また、多くの市販のグローブボックスは不活性ガスとしてアルゴンガスが充填されている。このため、使用済み電池を冷却する手段として液体窒素や液体ヘリウム等の寒剤を用いる場合、作業中に発生する寒剤ガスとアルゴンガスとが混合した状態となる不具合が発生する。よって、市販の多くのグローブボックスを使用する場合、使用済みを冷却する寒剤が制限される問題があった。特に、寒剤として液体窒素や液体ヘリウムを用いることができないことは致命的な問題である。
【００１７】
上記問題を解決するため、本発明の好適実施例では、密閉容器としてグローブバックを用いる。グローブバックには不活性ガスは充填されていない。しかし、グローブバックに設けたアウトレットを介して真空手段に接続すれば、グローブバックの内部を真空に設定することができる。さらに、寒剤として液体窒素又は液体ヘリウムを用いてグローブバック内に配置すれば、グローブバックの内部でチッソガスやヘリウムガスが発生し、グローブバックの内部を不活性ガスで充填することが可能である。すなわち、室温の環境条件下において、ステージ上にグローブバックを配置し、その内部に寒剤等を配置して寒剤の容器を開放すれば、寒剤容器から不活性な寒剤ガスが発生し、グローブバック内を不活性ガスで充填することができ、不活性雰囲気下で切断作業を行うことができる。さらに、グローブバックは光学的に透明な材料で作られているので、グローブバックの内部の状態を外部から容易に観察することができる。このように、切断作業を行う密閉容器としてグローブバックを用いれば、アルゴン等の不活性ガスを循環させる必要がないため、 グローブボックスよりも価格が安価な密閉容器を利用することができる。この結果、簡素化された設備で実施することが可能である。尚、グローブバックとして、弾性変形可能な材料で構成され、形状が自在に変形する変形可能なグローブバックを用いることが有益である。
【００１８】
グローブバックの構成に関して、第１の封止弁を介して真空手段に接続される第１のアウトレット、及び、第２の封止弁を介して大気又はガス回収装置に接続される第２のアウトレットを有するグローブバックを用い、第２の封止弁を封止すると共に第１の封止弁を開放し、真空手段を作動させることにより真空引きすることができる。真空引きの後、第１及び第２の封止弁を閉止し、グローブバック内に配置した寒剤容器から寒剤ガスを発生させることにより、グローブバック内を不活性ガスで充満させることができる。
【００１９】
本発明による全固体電池の作成方法は、内部顕微鏡観察に用いられる全固体電池構造体を作成する全固体電池の作成方法であって、
正極層、固体電解質層、及び負極層を含む積層体を有する電池構造体を密閉容器内に配置する工程と、
前記密閉容器内において、前記電池構造体を冷却して不活性状態に遷移させる冷却工程と、
不活性状態の電池構造体を正極及び負極と直交する方向に沿って切断して観察断面を形成する工程と、
観察断面が形成された不活性状態の電池構造体を昇温させて、活性化した電池構造体に戻す工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、活性状態にあるリチウムイオン電池を冷却処理により不活性な状態に遷移させ、不活性状態において正極及び負極と直交する切断面を形成しているので、切断処理中に正極と負極とがショートしても電流はほとんど流れず、ショートによる不具合は発生しない。従って、観察断面を安全に形成することができる。この結果、使用済みリチウムイオン電池及び量産工程で製造されたリチウムイオン電池についても安全に観察断面を形成することができ、電池内部を顕微鏡観察することが可能になる。この結果として、例えば、量産ラインで製造され使用される前の新品のリチウムイオン電池の内部観察データと、苛酷な状態で実際に使用された使用済み電池の内部観察データとを比較することができるので、リチウムイオン電池の開発に一層有益な情報を取得することが可能になる。
さらに、活性化した全固体電池についても、冷却処理により不活性状態に遷移させ、続いて正極及び負極と直交する切断面を形成しているので、活性化した全固体電池を内部顕微鏡観察に利用される全固体電池に変換することができる。この結果、全固体電池についても電池内部を顕微鏡観察することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるリチウムイオン電池の作成方法の一連の工程を示すフローチャートである。
【図２】グローブバック内に種々の作業具が配置された状態を線図的に示す図である。
【図３】リチウムイオン電池に固定治具が装着された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は本発明によるリチウムイオン電池の作成方法の一連の工程を示すフローチャートである。初めに、常温環境下おいて、作業空間を形成する密閉容器を用意する（ステップ１）。密閉容器としてグローブボックス、グローブバック、恒温槽等の種々の容器や装置を用いることができる。本例では、密閉容器として、グローブバックを用いる。グローブバックは、光学的に透明な弾性変形可能な材料で構成される。よって、グローブバック内部の状態を外部から観察しながら作業することができる。また、グローブバックは簡易な密閉容器であり、不活性ガスが循環する装置が設置されていなくても、液体窒素等の寒剤を内部に配置し、寒剤ガスを発生させることにより内部空間を不活性ガスで充満することができる。さらに、弾性変形可能な材料で構成され形状が自在に変化するので、真空装置に接続して作動させることによりペチャンコな形状となって空気が排出されほぼ真空な内部空間が形成され、これとは逆に、寒剤ガスを充満させることにより内部空間が膨らみ、不活性ガス雰囲気の作業空間を形成することができる。
【００２３】
次に、グローブバック内に、観察断面が形成されるリチウムイオン電池、切断手段、寒剤、及び固定治具を含む必要な器具類を配置する（ステップ２）。図２は、常温環境下において、テーブル１上にグローブバック２が配置され、その中に種々の作業具が配置された状態を線図的に示す。グローブバック２は、取り出し口（図示せず）を有し、取り出し口を介してリチウムイオン電池や寒剤等を配置することができる。また、グローブバックは、２つの手袋３ａ及び３ｂを有し、オペレーターは、これら手袋を介して作業を行うことができる。さらに、グローブバック２は２つのアウトレット４ａ及び４ｂを有する。第１のアウトレット４ａは第１の封止弁５ａを介して真空装置６に接続する。第２のアウトレット４ｂは第２の封止弁５ｂを介して回収装置７に接続する。
【００２４】
本例では、ユーザによって長期間にわたって実際に使用された使用済みリチウムイオン電池の内部（例えば、活物質層）を顕微鏡により観察するものとし（「内部顕微鏡観察」と称する）、使用済みのリチウムイオン電池について観察断面を形成する。従って、断面形成されるリチウムイオン電池は活性化した電池である。また、リチウムイオン電池を冷却する寒剤として液体窒素や液体ヘリウムを用いることができ、本例では、液体窒素を用いる。液体窒素の沸点は−１９６°C であるので、常温環境下において液体窒素は気化し、不活性な寒剤ガスが発生する。従って、グローブバック２の内部を不活性ガス雰囲気の作業空間にすることができる。尚、観察断面が形成される試料として電解液を含むリチウムイオン電池だけでなく、正極層、固体電解質層及び負極層を有する積層体を含む全固体電池用の電池構造体を用いることもできる。この場合、積層体を絶縁シートで包囲したものを使用してもよく、絶縁シートを用いない電池構造体を用いることもできる。
【００２５】
処理すべきリチウムイオン電池や必要な器具類をグローブバック２内に配置した後、第１の封止弁５ａを開放して第１のアウトレット４ａを真空装置６に接続し、第２の封止弁５ｂを閉止する。この状態で真空装置を駆動してグローブバックの内部について真空引きを行う（ステップ３）。真空引きにより、グローブバック２はペチャンコな形状に変形する。
【００２６】
次に、グローブバックの内部空間がほぼ真空状態に近い状態になった時点において、寒剤容器の栓を開け、寒剤ガスを発生させる。発生した寒剤ガス（窒素ガス）は、グローブバック内に充満し、グローブバック内に窒素ガスが充満した作業空間が形成される（ステップ４）。ここで、第２の封止弁を開け、寒剤ガスの発生量を考慮してその開度を調整する。これにより、窒素ガスの一部は回収装置に回収され、グローブバック内を一定の陽圧に維持することができる。尚、寒剤として液体窒素を用いる場合、回収装置に接続せず、発生した窒素ガスを大気に放出することも可能である。
【００２７】
次に、リチウムイオン電池に固定治具を装着する（ステップ５）。図３は使用済みリチウムイオン電池に固定治具を装着した状態を示し、図３（Ａ）は線図的斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のII線断面図である。リチウムイオン電池１０は固定治具２０により固定する。使用済みリチウムイオン電池１０は、例えばスマートフォンに搭載された薄い直方体の市販品とする。固定治具２０は、プレート状の第１及び第２のクランプ部材２１及び２２を有し、これらクランプ部材によりリチウムイオン電池１０を挟み込む。第１及び第２のクランプ部材には、２つの貫通孔がそれぞれ形成され、これら貫通孔に第１及び第２のボルト２３及び２４をそれぞれ挿入する。第１のボルト２３には、ボルトの頭２３ａと第１のクランプ部材２１との間に弾性スプリング２５を装着し、第２のボルト２４にはボルトの頭２４ａと第２のクランプ部材２２との間に弾性スプリング２６を装着する。これらのスプリングは弾性変形可能なコイルスプリングにより構成され、コイル長が短縮するにしたがって弾性反発力を発生する。各ボルトの端部にはそれぞれナット２７及び２８を螺合する。
【００２８】
第１のボルト２３は、その内部がくり抜かれて孔が形成され、孔の内部に歪みゲージ２９を装着する。歪みゲージは、ボルトの長手方向に作用する引っ張り応力（歪み力）を検出する。歪みゲージ２９は、接続ライン３０を介し信号処理装置に接続され、歪みゲージの出力信号は時系列データとして信号処理装置に供給される。ボルト２３及び２４、ナット２７及び２８、及びスプリング２５及び２６は締結手段を構成し、第１及び第２のクランプ部材並びにリチウムイオン電池１０を厚さ方向に締結する。
【００２９】
次に、冷却用バットに液体窒素を注入し液体窒素で満たす。続いて、冷却用バット中にリチウムイオン電池を配置する。リチウムイオン電池は、液体窒素の環境下に晒され、液体窒素の沸点(−１９６°C )付近まで冷却され、活性状態から不活性状態に遷移する（ステップ６）。すなわち、電池に含まれる電解液であるジエチルカーボネートの凝固点は−４３°C であり、またプロピレンカーボネートの凝固点は−４９°C である。よって、リチウムイオン電池は、電解液の凝固点以下の温度に低下するので、リチウムイオン電池は不活性状態に遷移する。
【００３０】
次に、冷却されたリチウムイオン電池を切断装置に取り付け、正極及び負極と直交する観察断面を形成する（ステップ７）。この際、図３に示すように、固定治具の２つのクランプ部材２１及び２２が形成する面３１を基準面とし、この基準面にそって刃物を移動させることにより、平滑な観察断面を形成することができる。尚、電池に含まれる電解液は凍結状態にあるため、切断しても電解液が飛散する不具合は生じない。また、電池材料として用いられるLi金属やその他の合金は常温時において低硬度であり、粘りけがあるため刃物に付着する不具合がある。これに対して、電池の冷却時において、金属材料はその硬度が高くなり、且つ粘りけがなくなるため、刃物に付着せず、周囲を汚染する不都合もない。尚、切断により残さが生じる場合があるため、専用のクリーニング装置を用いて残さを取り除くことができる。また、絶縁チェック計を用いて電極間のショートを確認することもできる。
【００３１】
次に、観察断面が形成されたリチウムイオン電池を観察容器内に収納する（ステップ８）。観察容器は、透明な観察窓を有する密閉容器であり、観察断面が観察窓と対向するようにリチウムイオン電池を観察容器内に収納する。
【００３２】
観察断面が形成された電池を収納した観察容器をグローブバックから取り出し、室温状態に放置して昇温させる。観察容器内のリチウムイオン電池は常温に戻ることにより、活性状態に遷移する。すなわち、常温に戻すことにより、冷却前のイオン伝導状態が再現される。
【００３３】
観察容器を顕微鏡装置に搭載し、観察断面を介して電池の内部を顕微鏡観察する（ステップ１０）。この顕微鏡観察では、冷却前の元のイオン伝導状態が観察される。
【００３４】
本発明は上述した実施例に限定されず、種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では寒剤として液体窒素を用いたが、その他の種々の寒剤を用いることができる。例えば、電池材料としてリチウム金属を含む場合、金属リチウムと窒素ガスとが反応するため、寒剤として液体ヘリウムを用いることが望ましい。  
【００３５】
さらに、上述した実施例では、電解液を含むリチウムイオン電池について説明したが、全固体電池に観察断面を形成する場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  テーブル
２  グローブバック
３ａ，３ｂ  手袋
４ａ，４ｂ  アウトレット
５ａ，５ｂ  封止弁  
６  真空装置
７  回収装置
１０  リチウムイオン電池
２０  固定治具
２１，２２  クランプ部材
２３，２４  ボルト
２５，２６  スプリング
２７，２８  ナット
３１  基準面
【図１】
2020113493.tif 000003
【図２】
2020113493.tif 000004
【図３】
2020113493.tif 000005