(57)【要約】【課題】短絡発生の原因となる電極板のバリを検出する。【解決手段】切断端面にバリＳが形成されそのバリＳが上面２１ａよりさらに上方に所定量を超えて突出している電極板２１である場合には、電極板２１と上側の導電性ローラ４との間に介在する絶縁層７をバリＳが貫通するので、上側の導電性ローラ４と下側の導電性ローラ５とが電気的に接続され、電気回路（バリ検出手段９）に電流が流れる。通電検知手段１０は、電流の流れを検知して、バリがある電極板であり、不良品であると判定し、作業者が取り除く。【選択図】  図６
2010114012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負の電極板が、セパレータを介して所定の方向に交互に積層されて対向する積層構造の電池に用いられる、電極板のバリの検出装置であって、
上側及び下側の導電性ローラを有し前記両導電性ローラの少なくとも一方のローラ外周面が絶縁層にて覆われ、前記両導電性ローラの間を、所定の形状に切断された前記電極板が通過可能であるローラ手段と、
前記両導電性ローラの間を前記電極板が通過する際に、前記バリが前記絶縁層を貫通して前記両導電性ローラが前記電極板を通じて短絡することにより、前記電極板のバリの有無を検出するバリ検出手段とを備えるものであり、
前記絶縁層は、前記セパレータに相当する厚さよりも薄く、前記両導電性ローラの外周面の間隔が前記電池の１枚の電極板とセパレータとの厚さの和に相当する長さよりも短くされていることを特徴とする電極板のバリの検出装置。
【請求項２】
所定の形状に切断された前記電極板を下側から支持しつつ搬送する第１及び第２の搬送手段を備え、
前記第１及び第２の搬送手段の間に、前記両導電性ローラの間を前記電極板が通過するように前記ローラ手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電極板のバリの検出装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の搬送手段は、それぞれ複数の搬送ローラを備え、前記各搬送手段の搬送ローラの間に、前記各搬送ローラと同一間隔でもって前記下側の導電性ローラが設けられていることを特徴とする請求項２記載の電極板のバリの検出装置。
【請求項４】
前記バリ検出手段は、電流の流れを検知する通電検知手段及び直流電源を有し前記上側導電性ローラと下側の導電性ローラとの間に設けられる電気回路によって構成されることを特徴とする請求項３記載の電極板のバリの検出装置。
【請求項５】
前記絶縁層は、前記セパレータと同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電極板のバリの検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池（例えば、アルカリ二次電池）に用いる電極板のバリ（尖状突起物）の検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば家電部品やコンピュータの分野は、全体に低価格化の傾向にあるため、これに対応して生産設備の低価格化、リードタイムの短縮化などが積極的に進められている。その一方で、部品及び製品の高機能化も進められているため、それらの商品には、高機能化と低コスト化といった厳しい状況のなかで今まで以上に品質の維持・向上が求められている。こうした状況から、特に商品の機能・構造上、使用中の安全性が高い商品が求められている。
【０００３】
このような背景から、例えば、近年普及しつつある水系電解液二次電池においても、電池内部で正の電極板と負の電極板とをショート（短絡）させないための技術を確立することが重要な課題となっている。ここで、水系電解液二次電池の代表的なものとしてニッケル水素二次電池が知られている。
【０００４】
このニッケル水素二次電池は、導電性基材に活物質を担持してなる正負各々の電極板を、多孔質シートからなるセパレータを介して積層あるいは巻回することにより、１つの電池素子（セル）を構成している。
【０００５】
ところで、自動車や電車などの車両用の電池として使用する大型電池の場合には、電池の性能や生産性の点から、円筒形の電池に用いられる巻き取り式の構造よりも、正の電極板と負の電極板とを交互に積層する構造の方が適していること、及び、電池が設置されるスペースを効率よく利用する必要性が大きいことから、円筒形よりも角形の電池を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
そのような角形の電池の場合には、前記各電極板は、シート状材料を、カッター等により所定形状の大きさに切断することにより製造されるので、電極板の切断端面に、高さが高く強度が強いバリが形成される場合があり、そのようなバリは概ね微小であるが、そのようなバリが積層方向において突出するように形成されると、隣のセパレータを貫通し正の電極板と対向する負の電極板とを電気的に接続して、電池の短絡不良を惹起することになる。
【０００７】
特に、前記電極板の、活物質を担持する基材が、フォームあるいはパンチングメタルで構成される場合には、前記切断により、切断端面が凹凸面となるため、バリ（長さ０．１ｍｍ）が形成されやすい。また、車両用の電池とするために、高容量化を目的として積層する電極板の数を増やす場合には、前述したようなバリによる短絡が発生しやすくなる。
【０００８】
ここで、バリの大きさは、電極板の寸法や切断寸法により種々の寸法が考えられるが、多くは０．１〜０．５ｍｍの範囲であって、ときには０．１ｍｍ以下の範囲となることもある。
【０００９】
このような短絡の問題を回避するために、セパレータの厚みを厚くし、正の電極板と負の電極板との距離を大きくすることによって、電極板のバリによる短絡を防止することも考えられるが、このようにすると、電池自体の大きさが大きくなる原因となり、積層する電極板の数を増やして高容量化を図る場合に不利となる。また、セパレータの厚みを厚くすることは、多孔度の低下によりイオン透過に対する抵抗が増加し，高出力化を図る上でも不利である。
【００１０】
ところで、アルカリ二次電池の短絡検査方法として、正極と負極との間に電気絶縁性のセパレータを介在させて形成した極板群を、負極端子を兼ねる有底の外装缶に収容して電池前駆体形成したのち、電池前駆体の正極および負極へ外部電源を接続して回路を構成し、外部電源により電池前駆体の正極と負極との間に１００〜５００Ｖの電圧を印加し、そのときの外部電源の電圧値を電圧監視装置により監視し外部電源の電圧降下を検出することが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
また、長尺材の表面突起欠陥検出装置において、長尺材である被検査物の表面に沿う先端形状を持つ薄板に金属抵抗素子内蔵のひずみゲージを貼り付けてなるセンサと、このセンサの先端が被検査物の表面に軽く突き当たるように保持するセンサ保持手段と、前記ひずみゲージの抵抗値の変化を検出するひずみ測定器とを備え、連続的に送られてくる被検査物の表面突起欠陥に前記センサの先端が当たると、当該センサが曲がり前記ひずみゲージの抵抗値が変化し、これをひずみ測定器が検出して、表面突起欠陥を検出するものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７２５９３号公報（段落０００９，００２６，００２７及び図２）
【特許文献２】特開平１１−４０２１０号公報（段落００２４〜００２６及び図１）
【特許文献３】特開２００１−３３３８０号公報（段落００１３〜００１７、及び図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記特許文献２に記載のものでは、正極と負極との間に電気絶縁性のセパレータを介在させて、極板群を形成し、その後、短絡を検出して不良品であると判定するので、再利用が困難である。つまり、極板群を形成して、ある程度電池として組立加工が進んでから検査測定するので、短絡の原因となるバリを有する電極板を、組み立て前に取り除くことができない。正極と負極との間に電気絶縁性のセパレータを介在させて、極板群を形成するまえに、短絡の原因となるバリを有する電極板を検出したいという要求がある。
【００１３】
前記特許文献３に記載のものでは、被検査材が長尺材であるので、短尺材である電極板のバリ（表面突起欠陥）の検出にそのまま適用することができない。つまり、電極板は短尺材であるので、ひずみ測定器を通過させるのに、電極板を支持しつつ移動させる搬送手段が必要となる。また、前記特許文献３に記載のものでは、検出する表面突起欠陥は、０．４〜１．０ｍｍと比較的大きく，微小突起の検出には不向きである。
【００１４】
本発明は、短絡発生の原因となる電極板のバリを、電池の組立て前の部品レベルにおいて、簡単に検出することができる電極板のバリの検出装置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】
【００１５】
請求項１の発明は、正負の電極板が、セパレータを介して所定の方向に交互に積層されて対向する積層構造の電池に用いられる、電極板のバリの検出装置であって、上側及び下側の導電性ローラを有し前記両導電性ローラの少なくとも一方のローラ外周面が絶縁層にて覆われ、前記両導電性ローラの間を、所定の形状に切断された前記電極板が通過可能であるローラ手段と、前記両導電性ローラの間を前記電極板が通過する際に、前記バリが前記絶縁層を貫通して前記両導電性ローラが前記電極板を通じて短絡することにより、前記電極板のバリの有無を検出するバリ検出手段とを備えるものであり、前記絶縁層は、前記セパレータに相当する厚さよりも薄く、前記両導電性ローラの外周面の間隔が前記電池の１枚の電極板とセパレータとの厚さの和に相当する長さよりも短くされていることを特徴とする。ここで、搬送手段による搬送は、電極板１枚ずつの搬送であってもよいし、複数の電極板が所定の間隔でもって間欠的に搬送される場合でもよい。ここにいうバリ（尖状突起物）は前述した寸法を想定しており、いわゆる微少バリに属するが、バリの寸法は必ずしも微小なものでなくてもよい。
【００１６】
このようにすれば、上側の導電性ローラと下側の導電性ローラとの間を電極板が通過する際に、前記電極板が、バリ（電池の短絡不良を引き起こすバリ）を有する場合には、バリが絶縁層を貫通して前記両導電性ローラが前記電極板を通じて短絡する。この短絡をバリ検出手段によって検出することによって、前記電極板にバリがあることが検出される。このように、短絡の有無を監視することで、電極板に、短絡の原因となるバリが発生しているかどうかを簡単に検出することができる。
【００１７】
請求項２に記載のように、所定の形状に切断された前記電極板を下側から支持しつつ搬送する第１及び第２の搬送手段を備え、前記第１及び第２の搬送手段の間に、前記両導電性ローラの間を前記電極板が通過するように前記ローラ手段が設けられていることが望ましい。
【００１８】
このようにすれば、前記第１及び第２の搬送手段で前記電極板を搬送しつつ、電極板に、短絡の原因となるバリが発生しているかどうかを検出することができる。
【００１９】
請求項２に記載のように、前記第１及び第２の搬送手段は、それぞれ複数の搬送ローラを備え、前記各搬送手段の搬送ローラの間に、前記各搬送ローラと同一間隔でもって前記下側の導電性ローラが設けられていることが望ましい。
【００２０】
このようにすれば、第１及び第２の搬送手段を、それぞれ、複数の搬送ローラでもって搬送する構成としているので、両搬送手段の間に下側の導電性ローラを無理なく配置することができる。
【００２１】
請求項３に記載のように、前記バリ検出手段は、電流の流れを検知する通電検知手段及び直流電源を有し前記上側の導電性ローラと下側の導電性ローラとの間に設けられる電気回路によって構成される構成とすることができる。
【００２２】
このようにすれば、電流の流れを検知する通電検知手段及び直流電源を有し前記上側の導電性ローラと下側の導電性ローラとの間に設けられる電気回路によって、バリ検出手段が簡単に構成される。
【００２３】
請求項４に記載のように、前記絶縁層は、前記セパレータと同じ材料で形成されていることが望ましい。
【００２４】
このようにすれば、実際の電池での状態を再現して、バリを有する電極板を精度よく検出することができる。
【００２５】
本発明によるバリ検出は特にバリ寸法を限定するものではないが、バリが微小であれば、一般に検出が困難となる傾向があるが、本発明によれば、バリは微小であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明は、上側の導電性ローラと下側の導電性ローラとの間を、バリを有する電極板が通過する際に、そのバリが絶縁層を貫通して、前記上側及び下側の導電性ローラが前記電極板を通じて短絡することになるので、その短絡の有無を監視することで、電極板に、短絡の原因となるバリが発生しているかどうかを簡単に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明するが、それに先だって、まず、本発明の前提となる単位電池を用いる電池モジュールの一例について説明する。
【００２８】
図１は本発明の前提となる単位電池を用いる電池モジュールの一例の構造を、一部を切除して示す側面図である。
【００２９】
この電池モジュール５１は、例えば電車に搭載されるものであって、密閉式の角形電池である単位電池５２を、単位電池５２の厚み方向に複数個（例えば、３０個）積層した電池積層体５３を備える。電池積層体５３は、絶縁素材からなるケーシング５４によって覆われ、このケーシング５４は、左右の側面板、上下面板、及び前後の圧縮板がボルトなどにて結合されてなる（一方の側面板５５，上面板５６及び一方の圧縮板５７のみ図示）。
【００３０】
単位電池５２は、図２に示すように、アルカリ系電解液中で腐食など変質せず、電気的絶縁が可能で、イオンが通過するものからなるセパレータ６１（例えばポリプロピレンからなる不織布）、正極活物質（例えば水酸化ニッケル）を担持する基材（例えばニッケルフォーム）からなる正の電極板６２（正極）、および、負極活物質（例えば、水素吸蔵合金）を担持する基材（例えばニッケルフォーム）からなる負の電極板６３（負極）を含む電極体６４と、電極体６４を電解液とともに収容する空間を形成する矩形の枠形部材６５、第１蓋部材６６、および第２蓋部材６７を備え、繰り返し充放電が可能なニッケル水素二次電池として構成されている。ここで、セパレータ６１としては、厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、目付量８ｇ／ｍ2〜４０ｇ／ｍ2の不織布が用いられている。なお、実際に微小バリが出る電極板の切り落とし部（セパレータのコーナ部）では、引張られるためその半分くらいの厚さまで薄くなる可能性があり、また微小バリによる短絡は、微小バリが隣の電極板に直接触れないと発生しないので、検出する必要がある微小バリの長さは０．１ｍｍ以上であると考えられる。
【００３１】
第１蓋部材６６は、図３に示すように、枠形部材６５の一方の開口６５ａを覆う平板状の本体部６６ａを有しており、本体部６６ａの４つの各辺において一体に形成された縁部が、枠形部材６５の４つの各辺６５ｂにほぼ沿うように折り曲げられて、枠形部材６５の外周面の一部を覆う側部６６ｂを形成している。第２蓋部材６７も、第１蓋部材６６と同様に、本体部６７ａおよび側部６７ｂを有しており、枠形部材６５の他方の開口６５ｃを覆っている。なお、第１および第２蓋部材６６，６７において、各側部６６ｂ同士、および６７ｂ同士は互いに接合していないが、溶接等により接合することもできる。
【００３２】
電極体６４は、図２に示すように、正の電極板６２と負の電極板６３とが、セパレータ６１を介して所定の方向に交互に積層されて対向する積層構造を有する。また、電極体６４は、枠形部材６５の、図３の左右方向に向い合う一組の辺６５ｂ，６５ｂの一方から他方に向かう方向Ｙに積層されている。枠形部材６５の上側の１辺６５ｂに、単位電池５２の内部ガスを排出するガス排出口６８が設けられている。ガス排出口６８は、ガス排出口６８が設けられている辺６５ｂにほぼ平行に、枠形部材６５の中央に向かって突出する二又の排出部６８ａを有し、電池積層体５３の内圧（単位電池５２の内圧の総和）が所定の値を超えると、電池内のガスを外部に排出する電池モジュール５１の圧力調整機構の一部を構成するようになっている。
【００３３】
第１蓋部材６６および第２蓋部材６７は、ニッケルめっきを施した鋼板で形成されており、第１および第２の蓋部材６６，６７がそれぞれ正の電極板６２および負の電極板６３に接続されている。つまり、第１および第２の蓋部材６６，６７は、それぞれ、単位電池５２の正極側端子および負極側端子を兼ねている。枠形部材６５は、第１蓋部材６６と第２蓋部材６７との絶縁を図るために、絶縁素材（例えば、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ樹脂））で形成されている。
【００３４】
このような単位電池５２と、放熱板５８とを積層して、電池モジュール５１の電池積層体５３が形成される（図１参照）。単位電池５２は、隣接する単位電池５２の一方の第１蓋部材６６と、他方の第２蓋部材６７とが互いに対向する方向に積層されており、さらに、２つの単位電池５２に１つの割合で、放熱板５８が介在している。
【００３５】
続いて、単位電池５２に用いられる電極板６２，６３は、電極用板材を、所定形状に切断して製造されるので、その切断の際に電極板６２，６３の切断端面に微小バリＳが発生する場合がある。この微小バリＳは、前述したようにセパレータ６１を貫通して、正負の電極板６２，６３を電気的に接続して、短絡不良を発生する。この短絡不良が発生するおそれがある電極板を予め取り除くために、単位電池の組み立てに先立って、電極板の微小バリを検出する装置が、本発明である。
【００３６】
具体的には、図４及び図５に示すように、検出装置１は、所定の形状に切断された電極板２１（正の電極板６２あるいは負の電極板６３）を下側から支持しつつ搬送する第１及び第２の搬送ローラコンベヤ２，３（第１及び第２の搬送手段）と、上側及び下側の導電性ローラ４，５を有し第１及び第２の搬送ローラコンベヤ２，３の間に、両導電性ローラ４，５の間を電極板２１が通過するように設けられるローラ手段８、導電性ローラ４の外周面を覆う絶縁層７を微小バリＳが突き破って貫通し、両導電性ローラ４，５が電極板２１を通じて短絡することにより、電極板２１のバリＳの有無を検出するバリ検出手段９とを備える。第１及び第２の搬送ローラコンベヤ２，３は、それぞれ、一定間隔でもって配置される複数の搬送ローラ２ａ，３ａを備える。
【００３７】
上側の導電性ローラ４は、それの外周面が絶縁層７にて覆われ、絶縁層７にて覆われた状態では絶縁性ローラ６となっている。ここで、絶縁層７は、セパレータ６１と同じ材料の不織布で形成され、セパレータ６１の厚さより薄く、その厚さの半分程度が望ましい。この実施の形態の場合は、セパレータ６１と同じ材料の不織布（厚さ０．２５ｍｍ、目付量２０ｇ／ｍ2の不織布）を引張った状態で取り付けられ、取付状態で厚さが０．１ｍｍ程度となっている。
【００３８】
下側の導電性ローラ５は、それの外周面と上側の導電性ローラ４の外周面との間隔が電極板２１とセパレータ６１との厚さの和に相当する長さより短くとされる。この下側の導電性ローラ５は、第１の搬送ローラコンベヤ２の搬送ローラ２ａと、第２の搬送ローラコンベヤ３の搬送ローラ３ａとの間に配置され、隣り合う搬送ローラ２ａ，３ａとの間隔は、各搬送ローラコンベヤ２，３において搬送ローラ２ａ，３ａが配置される間隔と同一間隔とされ、ローラ手段８を設けることによって、第１及び第２の搬送ローラコンベヤ２，３による円滑な搬送が妨げられないようになっている。
【００３９】
バリ検出手段９は、上側及び下側の導電性ローラ４，５を、電流の流れを検知する通電検知手段１０及び直流電源１１を有する電気回路として構成される。ここで、通電検知手段１０としては電流計であってもよく、またオームメータであってもよい。
【００４０】
上記のように構成すれば、上面２１ａよりさらに上方に突出している微小バリＳを有するがその突出量が所定量以下である電極板、あるいは微小バリを有しない電極板である場合には、図６（ａ）に示すように、電極板２１と上側の導電性ローラ４との間に絶縁層７が介在しているので、上側の導電性ローラ４と下側の導電性ローラ５との電気的接続が遮断され、電気回路（バリ検出手段９）には電流が流れない。電流計であれば０を指示し、オームメータであれば無限大を指示する。
【００４１】
よって、通電検知手段１０は、電流計であれオームメータであれ、電流の流れを検知しないので、微小バリＳがなかったものと判定され、搬送ローラコンベヤ２，３による搬送は継続される。
【００４２】
一方、切断端面に微小バリＳが形成されその微小バリＳが上面２１ａよりさらに上方に所定量（例えば０．１ｍｍ程度）を超えて突出している電極板２１である場合には、図６（ｂ）に示すように、電極板２１と上側の導電性ローラ４との間に介在する絶縁層７を微小バリＳが貫通するので、上側の導電性ローラ４と下側の導電性ローラ５とが電気的に接続され、電気回路（バリ検出手段９）に電流が流れる。
【００４３】
よって、通電検知手段１０は、電流の流れを検知して、微小バリがある電極板２１であり、不良品であると判定して、作業者によって取り除かれる。なお、この微小バリＳのある電極板２１は、図示しないプッシャー（押し出し部材）などにより搬送途中にコンベヤ３上から取り除かれ、微小バリＳがない電極板２１のみが搬送されるようにすることも可能である。
【００４４】
また、上面２１ａに微小バリＳがない場合には、下面２１ｂについても、同様にして微小バリＳの有無が検査される。
【００４５】
これにより、電池モジュールを製造する際に、微小バリを有する電極板２１が混入することがなくなり、短絡不良となる電池が誤って製造されるのが回避される。なお、不良品となる、微小バリがある電極板２１は、自動的に除去するようにすることも可能である。
【００４６】
前記実施の形態では、搬送手段は、ローラコンベヤとされているが、本発明はそれに限定することなく、ベルトコンベヤなどの他の搬送手段を用いることもできる。
【００４７】
また、第１及び第２の搬送ローラコンベヤ２，３の間にローラ手段８を設けるようにしているが、本発明はそれに限定することなく、第１及び第２の搬送ローラコンベヤ２，３（搬送手段）を省略し、導電性ローラ４，５の間に電極板２１を、作業者などによる手差しや産業用ロボットによる差し込みで、挿入することで、微小バリを検出することも可能である。
【００４８】
前記バリ検出手段は、通電検知手段及び直流電源を有し上側導電性ローラと下側の導電性ローラとの間に設けられる電気回路によって構成しているが、それに代えて、例えば交流電源を使用して、電気コイルの試験に用いられる周知のレアショート試験機を採用することも可能である。そうすれば、短絡寸前の状態も検知することができるので、更に精度が高い検出が可能となる。
【００４９】
さらに、単位電池Ｃをニッケル水素二次電池として構成しているが、各種一次電池および二次電池、例えば、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池などに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の前提となる電池モジュールの一例の構造を、一部を切除して示す側面図である。
【図２】図１の電池モジュールに使用される密閉式角形電池の断面図である。
【図３】図２の密閉式角形電池の蓋部材および枠形部材を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態にかかる電極板の微小バリの検出装置の概略構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示す検出装置を搬送手段に設けた状態を示す説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同装置の検出原理の説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    検出装置
２，３    搬送ローラコンベヤ（搬送手段）
４，５    導電性ローラ
６    絶縁性ローラ
７    絶縁層
８    ローラ手段
９    バリ検出手段
１０    通電検知手段
１１    直流電源
２１    電極板
２１ａ    上面
２１ｂ    下面
５２    単位電池
６１    セパレータ
６２    正の電極板
６３    負の電極板
【図１】
2010114012.tif 000003
【図２】
2010114012.tif 000004
【図３】
2010114012.tif 000005
【図４】
2010114012.tif 000006
【図５】
2010114012.tif 000007
【図６】
2010114012.tif 000008