(57)【要約】【課題】電極シートの電極層のバインダ比率を高速かつ精度良く計測することができるようにする。【解決手段】一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、加熱部１１０が、第１面及び第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された電極シートの第１面を加熱し、温度測定部１２０が、第２面の温度を測定し、バインダ比率推定部１５０が、熱拡散率算出部１３０により第１面を加熱する前後の第２面の温度変化に基づいて算出した熱拡散率に基づいて、電極層における結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された前記電極シートの前記第１面を加熱する加熱部と、
前記第２面の温度を測定する温度測定部と、
前記加熱部により前記第１面を加熱する前後の前記第２面の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出する熱拡散率算出部と、
前記熱拡散率に基づいて、前記電極層における前記結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定するバインダ比率推定部と、
を含むバインダ比率計測装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記第１面を加熱する時間を、１ナノ秒以上１０ミリ秒以内とする
請求項１記載のバインダ比率計測装置。
【請求項３】
前記温度測定部は、前記加熱部により前記第１面を加熱する前後の前記第２面の温度変化を、少なくとも１ミリ秒の時間間隔によりサンプリングする
請求項２記載のバインダ比率計測装置。
【請求項４】
前記バインダ比率推定部は、予め計測された、電極層における前記結着剤のバインダ比率と前記熱拡散率との相関関係と、前記熱拡散率算出部により算出された前記熱拡散率とに基づいて、前記バインダ比率を推定する
請求項１乃至３の何れか１項記載のバインダ比率計測装置。
【請求項５】
前記加熱部は、放射により、前記第１面の所定範囲を加熱し、
前記温度測定部は、更に、サーモグラフィ機能を有する
請求項１乃至４の何れか１項記載のバインダ比率計測装置。
【請求項６】
前記加熱部は、前記第１面上の複数の範囲を加熱し、
前記温度測定部は、前記第１面上の複数の範囲に対応する前記第２面上の複数の範囲の温度を測定し、
熱拡散率算出部は、前記加熱部により前記第１面上の複数の範囲を加熱する前後の前記第２面上の複数の範囲の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出する
請求項１乃至４の何れか１項記載のバインダ比率計測装置。
【請求項７】
加熱部が、一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された前記電極シートの前記第１面を加熱し、
温度測定部が、第２面の温度を測定し、
熱拡散率算出部が、前記加熱部により前記第１面を加熱する前後の前記第２面の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出し、
バインダ比率推定部が、前記熱拡散率に基づいて、前記電極層における前記結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定する
バインダ比率計測方法。
【請求項８】
コンピュータを、
一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された電極シートの第１面を加熱する加熱部、
第２面の温度を測定する温度測定部、
前記加熱部により前記第１面を加熱する前後の前記第２面の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出する熱拡散率算出部、及び
前記熱拡散率に基づいて、前記電極層における前記結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定するバインダ比率推定部
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バインダ比率計測装置、バインダ比率計測方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、リチウムイオン電池の電極シートの良否を検査する方法として、リチウムイオン電池の電極層に特定の波長の光を照射し、光の照射された電極層を構成する活物質とバインダとから反射したラマン散乱光の強度比を用いる技術がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１００５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の手法は、電極シートの電極層（分散層）の表面に特定の波長の光（波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ）を照射し、当該表面から反射されるラマン散乱光の強度比を計測するが、レーザの照射時間が１秒であり、１か所の計測に最低１秒かかる。
【０００５】
また、特許文献１の手法では、特定の波長の光が電極層の表面で反射するため、電極層の表面のバインダ比率を推測できるのみであり、電極層の厚さ方向の平均比率の計測はできない。
【０００６】
このため、製造ラインでのインライン全面計測を行う際に、計測に時間がかかってしまい、また、電極層の厚さ方向の平均比率の計測はできないことから計測精度が悪い、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、電極シートの電極層のバインダ比率を高速かつ精度良く計測することができるバインダ比率計測装置、バインダ比率計測方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明のバインダ比率計測装置は、一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された前記電極シートの前記第１面を加熱する加熱部と、前記第２面の温度を測定する温度測定部と、前記加熱部により前記第１面を加熱する前後の前記第２面の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出する熱拡散率算出部と、前記熱拡散率に基づいて、前記電極層における前記結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定するバインダ比率推定部と、を含んで構成されている。
【０００９】
また、本発明のバインダ比率計測方法は、加熱部が、一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された前記電極シートの前記第１面を加熱し、温度測定部が、第２面の温度を測定し、熱拡散率算出部が、前記加熱部により前記第１面を加熱する前後の前記第２面の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出し、バインダ比率推定部が、前記熱拡散率に基づいて、前記電極層における前記結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定する。
【００１０】
また、本発明のプログラムは、コンピュータを、一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された電極シートの第１面を加熱する加熱部、第２面の温度を測定する温度測定部、前記加熱部により前記第１面を加熱する前後の前記第２面の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出する熱拡散率算出部、及び前記熱拡散率に基づいて、前記電極層における前記結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定するバインダ比率推定部として機能させるためのプログラムである。
【００１１】
本発明のバインダ比率計測装置、バインダ比率計測方法、及びプログラムによれば、加熱部が、一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、第１面及び第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された電極シートの第１面を加熱し、温度測定部が、第２面の温度を測定する。
【００１２】
そして、熱拡散率算出部が、加熱部により第１面を加熱する前後の第２面の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出し、バインダ比率推定部が、当該熱拡散率に基づいて、電極層における結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定する。
【００１３】
このように、一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、第１面及び第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された電極シートの第１面を加熱し、第２面の温度を測定し、第１面を加熱する前後の第２面の温度変化に基づいて算出した熱拡散率に基づいて、電極層における結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定することにより、電極シートの電極層のバインダ比率を高速かつ精度良く計測することができる。
【００１４】
また、本発明のバインダ比率計測装置の前記加熱部は、前記第１面を加熱する時間を、１ナノ秒以上１０ミリ秒以内とすることができる。
【００１５】
また、本発明のバインダ比率計測装置の前記温度測定部は、前記加熱部により前記第１面を加熱する前後の前記第２面の温度変化を、少なくとも１ミリ秒の時間間隔によりサンプリングすることができる。
【００１６】
また、本発明のバインダ比率計測装置の前記バインダ比率推定部は、予め計測された、電極層における前記結着剤のバインダ比率と前記熱拡散率との相関関係に基づいて、前記バインダ比率を推定することができる。
【００１７】
また、本発明のバインダ比率計測装置の前記加熱部は、放射により、前記第１面の所定範囲を加熱し、前記温度測定部は、更に、サーモグラフィ機能を有することができる。
【００１８】
また、本発明のバインダ比率計測装置の前記加熱部は、前記第１面上の複数の範囲を加熱し、前記温度測定部は、前記第１面上の複数の範囲に対応する前記第２面上の複数の範囲の温度を測定し、熱拡散率算出部は、前記加熱部により前記第１面上の複数の範囲を加熱する前後の前記第２面上の複数の範囲の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明のバインダ比率計測装置、バインダ比率計測方法、及びプログラムによれば、一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、第１面及び第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された電極シートの第１面を加熱し、第２面の温度を測定し、第１面を加熱する前後の第２面の温度変化に基づいて算出した熱拡散率に基づいて、電極層における結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定することにより、電極シートの電極層のバインダ比率を高速かつ精度良く計測することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態におけるバインダ比率計測システムの構成を示す図である。
【図２】電極シートの構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における概略構成を示すブロック図である。
【図４】バインダ比率毎の電極シートの温度の継時変化を示す図である。
【図５】バインダ比率毎の電極シートの熱拡散率を示す表である。
【図６】熱拡散率とバインダ比率との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるバインダ比率計測処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
＜バインダ比率計測システムのシステム構成＞
図１に示すように、本発明の実施の形態に係るバインダ比率計測システム１０は、バインダ比率計測装置１００と、加熱装置２００と、温度測定装置３００とを備えて構成され、電極シート５０のバインダ比率を計測する。
【００２３】
図２に示すように、電極シート５０は、例えば、リチウムイオン電池の電極シートのように、相互に表裏の関係にある一対の第１面５１及び第２面５２を有する電極シートであって、当該第１面５１及び当該第２面５２の少なくとも一方に結着剤（以下、バインダ）を含む電極層５３が形成されている。
【００２４】
具体的には、電極シート５０は、電極層５３がシート状の集電箔５４上に塗工されたリチウムイオン電池の電極シートである。電極シート５０の厚さは、集電箔５４を含めて１０μｍ（マイクロメートル）〜５ｍｍ（ミリメートル）の範囲である。
【００２５】
集電箔５４としては、負極の場合には銅等、正極の場合にはアルミ等を採用することができる。
【００２６】
また、電極層５３は、活物質、導電助剤、及びこれらを集電箔５４上に固定するためのバインダが分散されている。活物質は、負極の場合には、黒鉛やシリコン系等の負極活物質である。また、活物質は、正極の場合には、リチウム酸化物等の正極活物質である。
バインダは、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の電極層５３として固定するための物質である。導電助剤は、カーボンブラック等の電気を通す物質である。
【００２７】
バインダ比率計測装置１００は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する状態推定処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したＲＯＭとを備え、機能的には次に示すように構成されている。
【００２８】
バインダ比率計測装置１００は、加熱部１１０と、温度測定部１２０と、熱拡散率算出部１３０と、バインダ比率記憶部１４０と、バインダ比率推定部１５０と、出力部１６０とを備えて構成される。
【００２９】
加熱部１１０は、電極シート５０の第１面５１を加熱する。具体的には、加熱部１１０は、電極シート５０の集電箔５４の面、又は電極層５３の面の何れか一方である第１面５１を加熱するように、加熱装置２００に命令を出す。
このとき、加熱部１１０は、第１面５１を加熱する時間を、１ｎｓ（ナノ秒）以上１０ｍｓ（ミリ秒）以内として、加熱装置２００に命令する。
【００３０】
温度測定部１２０は、電極シート５０の第１面５１でない方の面である第２面５２の温度を測定する。具体的には、温度測定部１２０は、温度測定装置３００が測定した、加熱装置２００により第１面５１を加熱する前後の第２面５２の温度を取得する。
この時、温度測定部１２０は、温度測定装置３００が少なくとも１ミリ秒の時間間隔によりサンプリングして測定した温度を取得する。
【００３１】
そして、温度測定部１２０は、取得した第１面５１を加熱する前後の第２面５２の温度に関する情報を、熱拡散率算出部１３０に渡す。
【００３２】
熱拡散率算出部１３０は、第１面５１を加熱する前後の第２面５２の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出する。
【００３３】
具体的には、熱拡散率算出部１３０は、温度測定部１２０が取得した電極シート５０の第１面５１を加熱する前後の第２面５２の温度測定結果に基づき、瞬間的に加熱して熱拡散率を計測するフラッシュ法及びハーフタイム法を用いて、熱拡散率を計算する。
【００３４】
フラッシュ法は、平板又は薄膜状のサンプルの表面に瞬間的に熱を与え、加熱面とは反対側の表面の温度変化を計測することで、サンプルの厚さ方向の熱拡散率を求める手法である（参考文献１）。
[参考文献１]  W. J. Parker, R. J. JENKINS, C. P. BUTLER, and G. L. ABBOTT, “Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity and Thermal Conductivity”, Journal of Applied Physics, Vol.32(1961), pp.1679-1684.
【００３５】
ハーフタイム法を用いる際の解析モデルは、熱の損失が発生しない理想状態である断熱モデル、熱輻射の影響を考慮したＣｏｗａｎモデル（参考文献２）やＣａｐｅ＆Ｌｅｈｍａｎモデル（参考文献３）等がある。
[参考文献２]  Robert D. Cowan, “Pulse Method of Measuring Thermal Diffusivity at High Temperatures”, Journal of Applied Physics, Vol.34(1963), pp.926-927.
[参考文献３]  J. A. Cape, and G. W. Lehman, “Temperature and Finite Pulse-Time Effects in the Flash Method for Measuring Thermal Diffusivity” Journal of Applied Physics,  Vol.34(1963),pp.1909-1913.
【００３６】
熱拡散率算出部１３０は、対象となる電極シート５０に適する解析モデルを使用する。このとき、入射光のパルス幅を補正する必要がある場合、熱拡散率算出部１３０は、入射光のパルス幅を補正する。そして、熱拡散率算出部１３０は、算出した熱拡散率を、バインダ比率推定部１５０に渡す。
【００３７】
バインダ比率記憶部１４０には、予め計測された、バインダ比率と熱拡散率との相関関係が格納されている。具体的には、バインダ比率記憶部１４０には、バインダ比率と熱拡散率との相関関係として、バインダの種類毎に、当該バインダの電極層５３における複数のバインダ比率と、当該複数のバインダ比率の各々における電極シート５０の熱拡散率とが紐付けて格納されている。
【００３８】
なお、バインダ比率記憶部１４０には、その他の電極シート５０の材質（集電箔５４や電極層５３の他の材質）の各々について当該相関関係を予め計測し、材質の各々について、当該材質と、当該相関関係とが紐づけて格納されてもよい。
【００３９】
バインダ比率推定部１５０は、予め計測された、電極層５３におけるバインダの構成比率であるバインダ比率と熱拡散率との相関関係と、熱拡散率算出部１３０により算出された熱拡散率とに基づいて、バインダ比率を推定する。
具体的には、バインダ比率推定部１５０は、まず、バインダ比率記憶部１４０に格納されている、予め計測された、バインダ比率と熱拡散率との相関関係を取得する。次に、バインダ比率推定部１５０は、熱拡散率と、相関関係とに基づいて、バインダ比率を推定する。そして、バインダ比率推定部１５０は、推定したバインダ比率を、出力部１６０に渡す。
【００４０】
出力部１６０は、バインダ比率を出力する。出力部１６０は、例えば、画像を表示可能なディスプレイであり、バインダ比率の値を画面に表示する。或いは、出力部１６０は、外部の装置にバインダ比率に関する情報を出力するインタフェースであっても良い。
【００４１】
加熱装置２００は、電極シート５０を加熱することができる装置である。具体的には、加熱装置２００は、電極シート５０に対して、フラッシュランプやパルスレーザ等の放射による熱付与を行うことができる。加熱装置２００は、加熱時間を１ｎｓ（ナノ秒）〜１０ｍｓ（ミリ秒）として、電極シート５０を瞬間的に加熱する。
【００４２】
ここで、加熱装置２００は、温度測定装置３００がサーモグラフィ機能を有していない場合、温度測定装置３００の計測範囲よりも広い第１面５１上の範囲を加熱する。
【００４３】
温度測定装置３００は、加熱装置２００により第１面５１を加熱する前後の第２面５２の温度変化を、少なくとも１ｍｓ（ミリ秒）の時間間隔によりサンプリングする。
【００４４】
具体的には、温度測定装置３００は、加熱装置２００により加熱された第１面５１の加熱範囲に対応する第２面５２の範囲を、所定の時間間隔によりサンプリングして、温度変化を測定する。サンプリングの時間間隔は、少なくとも１ｍｓ間隔である。したがって、１ｍｓ間隔のサンプリングが行われる限り、１ｍｓ間隔の間にもサンプリングが行われ、すなわち、より高い応答性によりサンプリングされても良い。例えば、サンプリング間隔を０．３ｍｓとすることができる。また、サンプリング間隔が均一となっていない場合であっても、少なくとも１ｍｓの時間間隔でサンプリングが行われればよい。なお、温度測定装置３００は、加熱装置２００により加熱した第１面５１の範囲に対応する第２面５２の範囲の情報を保持している。
【００４５】
温度測定装置３００は、面分布を計測する場合は上記の性能を満たし、かつ、サーモグラフィ機能を有する放射温度計（サーモグラフィカメラ）を使用することができる。この場合、温度測定装置３００は、サーモグラフィ機能を有する放射温度計（サーモグラフィカメラ）により、加熱装置２００により加熱された第２面５２の範囲の温度分布の変化を抽出することができる。
【００４６】
温度測定装置３００は、サーモグラフィ機能の無い放射温度計を使用する場合、放射温度計１つにつき計測できる箇所は１点であるが、それを複数配置すれば多点計測を行うことが可能である。
【００４７】
なお、放射温度計を使用した場合の温度計測の空間分解能は、電極シート５０が静止した状態であれば放射温度計の計測範囲となる。
【００４８】
また、温度測定装置３００には、時間分解能（応答性）の観点から、ＩｎＳｂ、ＰｔＳｉ、ＧｅＳｉ、Ｓｉ、ＩｎＧａＡｓ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＩｎＡｓ、ＨｇＣｄＴｅ、又はＧｅ等の量子型赤外線検出器等が適している。
【００４９】
そして、温度測定装置３００は、測定した加熱装置２００により第１面５１を加熱する前後の第２面５２の温度変化に関する情報を、温度測定部１２０に渡す。
【００５０】
＜バインダ比率推定部１５０の原理＞
ここで、バインダ比率推定部１５０が、熱拡散率に基づいて、電極層５３における結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定することができる原理を、実験を踏まえて説明する。
【００５１】
＜＜実験内容＞＞
＜＜＜実験サンプル＞＞＞
ここでは、リチウムイオン電池の負極電極シートを対象として実験を行う。集電箔５４は銅箔とし、電極層５３は黒鉛とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の分散層として、黒鉛とＣＭＣとの比率（バインダ比率）を変えて当該実験のサンプルとする電極シート５０を作製した。
【００５２】
ＣＭＣの比率を変化させた電極シート５０のサンプルは４種類であり、ＣＭＣは１％、２％、３％、５％とした。作製した電極シート５０の厚さは、ＣＭＣ１％が０．１１４ｍｍ、ＣＭＣ２％が０．１１６ｍｍ、ＣＭＣ３％が０．１２３ｍｍ、ＣＭＣ５％が０．１１５ｍｍである。
【００５３】
＜＜＜計測方法＞＞＞
計測装置として、「ＬＦＡ  ４４７  Ｎａｎｏｆｌａｓｈ（ＮＥＴＺＳＣＨ社製）」を使用した。
【００５４】
当該計測装置により、キセノンフラッシュランプにパルス幅０．１ｍｓの信号を入力して光を照射してサンプルの第１面５１（裏面、集電箔５４側）を加熱し、サンプルの第２面５２（表面、電極層５３側）の加熱温度の経時変化をＩｎＳｂ検出器で０．００７ｍｓ〜０．０１２ｍｓの間隔で計測して、その温度変化を入射光のパルス幅を補正する方式のＣｏｗａｎモデルで解析することで、熱拡散率を求めた。
【００５５】
測定時間は、Ｃｏｗａｎモデルの解析に最適な条件とし、計測間隔は、計測点が２０００点となるように設定した。
【００５６】
＜＜実験結果＞＞
図４にＩｎＳｂ検出器の出力電圧と時刻の関係を示す。図４（Ａ）がＣＭＣ１％、図４（Ｂ）がＣＭＣ２％、図４（Ｃ）がＣＭＣ３％、図４（Ｄ）がＣＭＣ５％である場合の結果である。
【００５７】
図４の縦軸のＩｎＳｂ検出器の出力電圧は、温度と相関のある値である。また、図４の横軸の時刻は、加熱の瞬間を０秒としている。
【００５８】
ここで、加熱の瞬間に高い電圧が検出されているのは、キセノンフラッシュランプの照射の影響である。
【００５９】
図４に示すように、キセノンフラッシュランプの照射の影響による高電圧が計測された後では、電圧は５〜１０ｍｓ程度の時間を経て最高値となる。そして、電圧が最高値となる時刻は、ＣＭＣが多いほど早い。
【００６０】
図４の結果を用いて、入射光のパルス幅を補正する方式のＣｏｗａｎモデルで解析して得られた熱拡散率の一覧を図５に、熱拡散率と電極層５３のＣＭＣの比率の関係を図６に示す。
【００６１】
図５及び図６から読み取れるように、ＣＭＣの比率が高いほど、熱拡散率は大きくなる結果となっている。したがって、本実験によりバインダ比率と熱拡散率とに相関関係があることが分かった。
【００６２】
この結果より、ＣＭＣの比率が既知である電極シート５０の熱拡散率を、予め計測しておくことで、ＣＭＣの比率が未知である電極シート５０の熱拡散率から、ＣＭＣの比率を推定することが可能であることがわかる。
【００６３】
同様に、他のバインダについても、バインダ比率が既知である電極シート５０の熱拡散率を予め計測しておくことで、バインダ比率が未知である電極シート５０の熱拡散率から、バインダ比率を推定することができる。
【００６４】
このように、バインダ比率推定部１５０が、予め計測されたバインダ比率が既知である電極シート５０の熱拡散率に基づいて、電極層５３における結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定することができる。
【００６５】
このように出力されたバインダ比率を、電極シート５０の良否を検査することに用いることが可能である。
【００６６】
例えば、良品のバインダ比率の範囲と、そのときの熱拡散率の範囲を予め調べておくことで、出力部１６０により出力されたバインダ比率から、電極シート５０の良否を検査することが可能である。
【００６７】
また、温度測定装置３００として、サーモグラフィカメラを用いれば、熱拡散率の分布を解析してバインダ比率の分布を推定し、良否を検査することができる。不良であった場合は、その位置を分かるようにして、後工程で取り除く、ということが可能になる。
【００６８】
例えば、バインダがＣＭＣである場合、良品となるＣＭＣの比率の範囲を予め設定しておき、ＣＭＣの比率の上限および下限時の熱拡散率を予め明らかにしておくことで、電極シート５０の製造時に計測した熱拡散率から良否を検査することができる。
【００６９】
良品のＣＭＣ比率の範囲を３〜５％とした場合には、熱拡散率は１．４５〜１．６３ｍｍ２／ｓの範囲内の値であれば良品、それを超える範囲であれば不良品となる。
【００７０】
なお、良品の範囲を設定する場合には、良否の境界のサンプルの実測値、又は複数のサンプルの計測値から推定した値の何れを用いても良い。
【００７１】
＜バインダ比率計測装置１００の動作＞
次に、図７を参照して、本実施形態のバインダ比率計測装置１００のバインダ比率計測処理ルーチンについて説明する。
【００７２】
まず、ステップＳ１００において、温度測定部１２０は、温度測定装置３００に対し、第２面５２の温度の測定を開始する命令を出す。
【００７３】
ステップＳ１１０において、加熱部１１０は、電極シート５０の集電箔５４の面、又は電極層５３の面の何れか一方である第１面５１を加熱するように、加熱装置２００に命令を出す。
【００７４】
ステップＳ１２０において、バインダ比率計測装置１００は、所定の加熱時間（例えば１０ｍｓ）の経過を待つ。
【００７５】
ステップＳ１３０において、加熱部１１０は、加熱装置２００に対し、加熱を終了する指示を出す。
【００７６】
ステップＳ１４０において、温度測定部１２０は、温度測定装置３００に対し、第２面５２の温度の測定を終了する命令を出すと共に、温度測定装置３００から、温度測定装置３００が測定した、加熱装置２００により第１面５１を加熱する前後の第２面５２の温度を取得する。
【００７７】
ステップＳ１５０において、熱拡散率算出部１３０は、第１面５１を加熱する前後の第２面５２の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出する。
【００７８】
ステップＳ１６０において、バインダ比率推定部１５０は、バインダ比率記憶部１４０に格納されている、予め計測された、バインダ比率と熱拡散率との相関関係を取得する。
【００７９】
ステップＳ１７０において、バインダ比率推定部１５０は、上記ステップＳ１５０により算出した熱拡散率と、上記ステップＳ１６０により取得した相関関係とに基づいて、バインダ比率を推定する。
【００８０】
ステップＳ１８０において、出力部１６０は、上記ステップＳ１７０により得られたバインダ比率を出力する。
【００８１】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係るバインダ比率計測装置によれば、一対の第１面及び第２面を有する電極シートであって、第１面及び第２面の少なくとも一方に結着剤を含む電極層が形成された電極シートの第１面を加熱し、第２面の温度を測定し、第１面を加熱する前後の第２面の温度変化に基づいて算出した熱拡散率に基づいて、電極層における結着剤の構成比率であるバインダ比率を推定することにより、電極シートの電極層のバインダ比率を高速かつ精度良く計測することができる。
【００８２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００８３】
例えば、上述の実施の形態では、電極シート５０は、リチウムイオン電池の電極シートとして説明したが、これに限定されるものではなく、金属箔上に分極性電極及び助剤がバインダで結合された電極層５３を有するキャパシタの電極等であってもよい。
【００８４】
また、電極シート５０は、片面に電極層５３が形成されたものである場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、両面に電極層５３が形成されてもよい。この場合、加熱する面（第１面５１）と、温度を計測する面（第２面５２）とが異なる面であればよい。また、電極シート５０の第２面５２側から加熱する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、電極シート５０の第１面５１側から加熱して、第２面５２側から温度測定装置により温度変化を測定しても良い。
【００８５】
また、上述の実施の形態では、バインダ比率計測装置１００と、加熱装置２００と、温度測定装置３００とを異なる装置として説明したが、１つの装置として構成してもよい。
【００８６】
また、上述の実施の形態では、バインダ比率記憶部１４０が、バインダ比率計測装置１００に構成されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、バインダ比率記憶部１４０は、バインダ比率計測装置１００に接続され、又はネットワークに接続された外部装置として構成してもよい。
【００８７】
また、上述の実施の形態では、電極シート５０を動かさずに計測したが、これに限定されるものではない。実際に検査で使用する場合には、電極シート５０を動かしてもよい。
【００８８】
電極シート５０が既定の長さに切断されている場合、ベルトコンベア等で電極シート５０を移動させる。ロール巻の集電箔５４に塗工、乾燥、プレスなどを行って連続的に電極層５３を作製する場合は、電極層５３の作製で電極シート５０が移動するので、それを活用することができる。この場合、加熱装置２００は、電極シート５０が移動し続けるため、電極シート５０の移動量を考慮した範囲を加熱するようにすればよい。
【００８９】
電極シート５０が移動した状態の温度の測定であれば、温度測定中に電極シート５０が移動して放射温度計の計測範囲に入った領域が、空間分解能である。
【００９０】
温度測定装置３００にサーモグラフィカメラを使用した場合は、温度を抽出するサイズ及びその抽出間隔を解析者が自由に決めることができるため、電極シート５０の移動速度を考慮して温度を抽出すれば、空間分解能は温度を抽出するサイズと同じである。
【００９１】
また、バインダ比率の計測のタイミングは、任意のタイミングとすることができる。例えば、集電箔５４に電極層５３が塗工された後で乾燥前の場合、溶剤の影響を含んだ状態で良品となる熱拡散率の範囲を予め決定しておくことで、バインダ比率の計測が可能である。
【００９２】
同様に、乾燥工程などで溶剤が蒸発した後、又はプレス後の場合は、各々の状態で良品となる熱拡散率の範囲を予め決定しておくことで、バインダ比率の計測が可能となる。
【００９３】
また、加熱部１１０は、放射により、第１面５１の所定範囲を加熱したり、第１面５１上の複数の範囲を加熱したりするように加熱装置２００に命令してもよい。この場合、温度測定装置３００は、第１面５１上の複数の範囲に対応する第２面５２上の複数の範囲の温度を測定する。
【００９４】
この場合、熱拡散率算出部１３０は、加熱装置２００により第１面５１上の複数の範囲を加熱する前後の第２面５２上の複数の範囲の温度変化に基づいて、熱拡散率を算出すればよい。
【００９５】
また、上述の実施の形態では、熱拡散率算出部１３０は、熱拡散率を算出するために温度測定装置３００により得られた温度を用いたが、これに限定されるものではない。温度測定装置３００は、測定した加熱装置２００により第１面５１を加熱する前後の第２面５２の温度変化を示す信号を、温度に換算せずに、温度測定部１２０に渡し、熱拡散率算出部１３０は、当該信号を用いて熱拡散率を算出してもよい。
【００９６】
また、上述の実施の形態では、工場等の室温環境で計測を行う場合を想定しているが、熱拡散率を計測できる環境であれば、環境温度に制限はない。
【００９７】
また、本願明細書中において、プログラムが予めインストールされている実施形態として説明したが、当該プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０   バインダ比率計測システム
５０   電極シート
５１   第１面
５２   第２面
５３   電極層
５４   集電箔
１００ バインダ比率計測装置
１１０ 加熱部
１２０ 温度測定部
１３０ 熱拡散率算出部
１４０ バインダ比率記憶部
１５０ バインダ比率推定部
１６０ 出力部
２００ 加熱装置
３００ 温度測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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