(57)【要約】【課題】扁平型の２次電池において，微小な短絡箇所の有無を確実に検出するための２次電池の良否判定方法および製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の２次電池の良否判定方法は，扁平型のケースに平板状の電極体が封入された２次電池の良否を判定するために，２次電池を充電する充電工程と，充電後の２次電池の開路電圧を測定する放置前電圧測定工程と，充電された２次電池を，ケース外部から電極体に交わる方向に加圧しつつ，予め決めた期間にわたり放置する放置工程と，放置後の２次電池の開路電圧を測定する放置後電圧測定工程と，放置前電圧測定工程で測定された電圧から放置後電圧測定工程において測定された電圧までの電圧降下量が予め決めた値より大きい場合に不良品であると判定し，それ以外である場合に良品であると判定する判定工程とを含むものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平型のケースに平板状の電極体が封入された２次電池の良否を判定するための２次電池の良否判定方法において，
２次電池を充電する充電工程と，
充電後の２次電池の開路電圧を測定する放置前電圧測定工程と，
充電された２次電池を，ケース外部から電極体に交わる方向に加圧しつつ，予め決めた期間にわたり放置する放置工程と，
放置後の２次電池の開路電圧を測定する放置後電圧測定工程と，
前記放置前電圧測定工程で測定された電圧から前記放置後電圧測定工程において測定された電圧までの電圧降下量が予め決めた値より大きい場合に不良品であると判定し，それ以外である場合に良品であると判定する判定工程とを含むことを特徴とする２次電池の良否判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の２次電池の良否判定方法において，
前記測定工程を，０℃以下の低温環境下において行うことを特徴とする２次電池の良否判定方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の２次電池の良否判定方法において，
前記放置工程を，４５℃以上７０℃以下の高温環境下において行うことを特徴とする２次電池の良否判定方法。
【請求項４】
扁平型のケースに平板状の電極体が封入された２次電池を製造するための２次電池の製造方法において，
扁平型のケースに平板状の電極体を封入する２次電池の組み立て工程と，
２次電池を充電する充電工程と，
充電後の２次電池の開路電圧を測定する放置前電圧測定工程と，
充電された２次電池を，ケース外部から電極体に交わる方向に加圧しつつ，予め決めた期間にわたり放置する放置工程と，
放置後の２次電池の開路電圧を測定する放置後電圧測定工程と，
前記放置前電圧測定工程で測定された電圧から前記放置後電圧測定工程において測定された電圧までの電圧降下量が予め決めた値より大きい場合に不良品であると判定し，それ以外である場合に良品であると判定する判定工程とを含むことを特徴とする２次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，平板状の電極体を有する２次電池の良否を判定する良否判定方法およびその良否判定方法を含んだ製造方法に関する。さらに詳細には，２次電池の内部での微小短絡箇所の有無を判定するための２次電池の良否判定方法およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば，リチウムイオン２次電池には，扁平型の電池ケースに発電要素が収納されて密閉されているものがある。通常，製造した２次電池には，まず，初期充放電処理を施す。それから，短絡検査等の各種の検査を行っている。例えば，特許文献１には，２次電池を初期充放電電流より大きな電流値の充放電電流で充電して短絡検査を行う検査方法が開示されている。この方法によれば，微小な短絡箇所を強制的に短絡させることができるとされている。従って，短時間で検査を行うことができるとされている。
【特許文献１】特開２００２−３５２８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，前記した従来の検査方法では，まだ十分とは言えなかった。例えば，正負の電極板を捲回して電池ケースに収納した２次電池では，電極板同士の物理的な距離も，短絡の起きやすさと密接な関係がある。例えば，ごく小さい異物が電池内に混入している場合，そのままではたとえ特許文献１のように大きい電流を流したとしても，短絡は発生しない。しかし，扁平型の２次電池では，使用時に複数個のものを並べて拘束した電池パックとされるものがある。
【０００４】
この拘束によって，電極板同士の物理的な距離が，拘束前と変化した場合には，上記のような箇所が短絡してしまうおそれがある。そのため，市場において短絡箇所が次第に増加する懸念があった。この点は，捲回タイプのものに限らず，電極板同士を積層して収納されている積層タイプの２次電池についても同様であった。
【０００５】
本発明は，前記した従来の検査方法が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，扁平型の２次電池において，微小な短絡箇所の有無を確実に検出するための２次電池の良否判定方法および製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の２次電池の良否判定方法は，扁平型のケースに平板状の電極体が封入された２次電池の良否を判定するための２次電池の良否判定方法であって，２次電池を充電する充電工程と，充電後の２次電池の開路電圧を測定する放置前電圧測定工程と，充電された２次電池を，ケース外部から電極体に交わる方向に加圧しつつ，予め決めた期間にわたり放置する放置工程と，放置後の２次電池の開路電圧を測定する放置後電圧測定工程と，放置前電圧測定工程で測定された電圧から放置後電圧測定工程において測定された電圧までの電圧降下量が予め決めた値より大きい場合に不良品であると判定し，それ以外である場合に良品であると判定する判定工程とを含むものである。
【０００７】
本発明の２次電池の良否判定方法によれば，放置工程を間にはさんで２回の電圧測定工程が含まれる。そして，放置工程では，２次電池は電極体に交わる方向に加圧される。扁平型の２次電池では，扁平箇所がさらに扁平になる向きに圧迫する。すなわち，正負の平板状の電極体の面と交わる方向に加圧されることにより，正負の電極体間の距離がより近づけられる。従って，もしも電極体間に微小な金属片などが混入していれば，加圧されることによって確実に短絡される。これにより，微小な短絡箇所の有無を確実に検出するための２次電池の良否判定方法となっている。
【０００８】
さらに本発明では，測定工程を，０℃以下の低温環境下において行うことが望ましい。このようにすれば，低温においては，良品と不良品との電圧の変化程度の差がより顕著に表れるため，判定はより容易になる。
【０００９】
さらに本発明では，放置工程を，４５℃以上７０℃以下の高温環境下において行うことが望ましい。このようにすれば，２次電池中の微小な金属異物等の溶解や析出がより速く進行するため，より短時間での判定が可能となる。
【００１０】
また本発明は，扁平型のケースに平板状の電極体が封入された２次電池を製造するための２次電池の製造方法であって，扁平型のケースに平板状の電極体を封入する２次電池の組み立て工程と，２次電池を充電する充電工程と，充電後の２次電池の開路電圧を測定する放置前電圧測定工程と，充電された２次電池を，ケース外部から電極体に交わる方向に加圧しつつ，予め決めた期間にわたり放置する放置工程と，放置後の２次電池の開路電圧を測定する放置後電圧測定工程と，放置前電圧測定工程で測定された電圧から放置後電圧測定工程において測定された電圧までの電圧降下量が予め決めた値より大きい場合に不良品であると判定し，それ以外である場合に良品であると判定する判定工程とを含む２次電池の製造方法にも及ぶ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の次電池の良否判定方法および製造方法によれば，扁平型の２次電池において，微小な短絡箇所の有無を確実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】
【００１２】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，扁平型２次電池の良否を判定する判定方法，及び判定方法を含む製造方法に，本発明を適用したものである。
【００１３】
本形態の対象としている２次電池１０は，図１にその断面を示すように，正負の電極板が捲回された捲回タイプである。２次電池１０は，扁平な箱形状の電池ケース１１に，電極板部１２と電解液１３とが封入されている。電池ケース１１は，金属製のケース本体１１ａに蓋１１ｂが接合されているものである。また，電極板部１２は，帯状の正負の電極板同士の間にセパレータをはさみ，これらがまとめて扁平形状に捲回されたものである。図１では，捲回の断面が見えている。
【００１４】
次に，本形態の２次電池１０の組み立て工程を説明する。まず，正負の電極板をそれぞれ適切な長さに作成し，セパレータとともに捲回して電極板部１２とする。また，ケース本体１１ａと蓋１１ｂを用意する。また，蓋１１ｂに設けられた電極端子を，電極板部１２と接続する。さらに，電極板部１２をケース本体１１ａに収納し，蓋１１ｂを取り付ける。そして，蓋１１ｂに設けられた注液口から電解液を注入する。注液口を封じ，初期充放電処理を行う。これで，２次電池１０の組み立て工程が終了した。
【００１５】
次に，組み立てた２次電池１０の良否を判定する，本形態の良否判定方法の流れについて説明する。上記のように組み立てられた２次電池１０に対して，まず，予め決めた電圧値となるまで充電し（充電工程），開路電圧を測定する。これが１回目の電圧測定（放置前電圧測定工程）である。この測定は充電と並行して行い，充電終了時の電圧値を１回目の開路電圧の測定値としてもよい。あるいは，充電終了後に，改めて電圧測定を行ってもよい。
【００１６】
次に，図２に示すように，拘束器具２０によって複数個の２次電池１０を拘束する。さらに押圧力を加えて，各２次電池１０において，その電池ケース１１の内部で正負の電極板の面同士が互いに近づく方向へ押圧されている状態とする。個々の２次電池１０の電極端子は，いずれもオープンのままとする。この状態で１０〜２０日にわたり放置する（放置工程）。
【００１７】
その後，個々の２次電池１０に対して，２回目の開路電圧の測定を行う（放置後電圧測定工程）。１回目の電圧測定と２回目の電圧測定とはそれぞれ，拘束器具２０によって拘束されたまま行ってもよいし，拘束を解いて行ってもよい。そして，放置前と放置後における２回の開路電圧の測定値の差に基づいて，その２次電池１０の良否を判定する（判定工程）。
【００１８】
ここで用いた拘束器具２０は，図２に示すように，複数個の２次電池１０をまとめて加圧するためのものである。これを使用することによって，複数個の２次電池１０の良否判定を並行して行うことができる。このときの押圧力は，この２次電池１０が複数個組み合わされて，電池パックとして使用される場合の押圧力以上のものとすることが望ましい。例えば，各２次電池１０に対して７００〜８００ｋＰａ程度以上の圧力を加えることが望ましい。
【００１９】
拘束器具２０に拘束する際には，各２次電池１０をその大側面１５（電極板の面に対応する側面）が向き合うように並べ，その間にそれぞれ加圧板２１を挟む。さらにその外側を，拘束板２２によって挟む。そして，図中に矢印で示すように，両拘束板２２を互いに近づける向きに加圧する。これにより，挟まれたすべての２次電池１０が，同時に加圧される。
【００２０】
ここで，加圧板２１の側面は，２次電池１０の大側面１５よりやや小さく形成されている。すなわち，２次電池１０の大側面１５のうち縁辺を除いた部分のみを加圧する。電池ケース１１の大側面１５の内，底部１６などとの境目や蓋１１ｂ近傍では，加圧しても内部の電極板部１２にその圧力が伝わりにくいからである。これにより，電池ケース１１に無理な力を加えることなく，内部の電極板部１２を適度に押圧することができる。
【００２１】
なお本形態では，２次電池１０の正負の電極板としてそれぞれ，帯状の基材に活物質が塗布されたものを用いている。この活物質は通常，基材の側端までは塗布されていない。そのため，電極板の両側端部には基材が露出している部分がある。本形態の加圧板２１は，図２中の奥行き方向には，少なくともこの活物質が塗布された範囲の全体を押圧することが望ましい。
【００２２】
このように押圧することにより，２次電池１０の内部で電極板同士の距離を小さくすることができる。従って，電極板の間にごく小さい金属片等が混入していた場合には，その箇所で強制的に短絡させることができる。短絡が全くなければ，加圧状態で放置しても電圧はほとんど降下しない。すなわち，放置の前後における２回の開路電圧の測定値は，ほとんど差の無いものとなる。
【００２３】
しかし，たとえ微小なものであっても短絡箇所があると，内部で少しずつ放電するため，測定される電圧値が降下する。短絡がひどいものほど大きく降下する。そこで本形態では，放置前後での開路電圧の降下の幅が，予め決めた値より大きいものは，短絡箇所があると判断する。このように，拘束器具２０によって加圧することにより，微小な短絡箇所でも確実に検出することができる。
【００２４】
すなわち，２回の開路電圧の測定値の差に基づいて，不良箇所の有無を判定することができる。不良箇所があると判断されたものは排除され，次工程には流れない。良品であると判断されたもののみを次工程に流すことにより，良好な２次電池のみを製造する製造方法とすることができる。
【００２５】
［実験１］
さらに，本発明者は加圧することにより，従来は検出が難しかった微小な短絡箇所を短絡させることができることを実験１により確かめた。そのために，電解液中に０．５ｍｍ程度の金属片を故意に混入させて，微小短絡状態の２次電池を組み立てた。そして，初期充放電を行った後，拘束器具２０に拘束した。この実験１では，開路電圧をモニタしながら常温（２０℃前後）で放置した。実施例１は，１日目から１９日目まで加圧状態とした。実施例２は，１日目から９日目までは加圧せず，１０日目から１９日目まで加圧状態とした。比較例１は，１日目から１９日目まで加圧しなかった。
【００２６】
この実験１の結果を，図３に示す。実施例１は実線Ｌ１に示すように，１日目から開路電圧が下降した。実施例２は，破線Ｌ２に示すように，押圧を開始した１０日目から大きく下降した。比較例１は，一点鎖線Ｌ３に示すように，あまり大きく下降しなかった。従って，加圧することにより電圧の降下量が大きくなり，短期間で確実に不良品を判定できることが確認できた。なお，この実験１では効果の検証のため，放置中も電圧の測定を適宜行ったが，本発明としては本来は，放置中の電圧の測定を行う必要があるわけではない。この点については，以下に述べる実験２も同様である。
［実験１終わり］
【００２７】
なお本形態では，放置後の開路電圧の測定の工程を低温で行うとさらに望ましい。例えば，０℃以下で行うとよい。微小短絡品では，微弱ながら電流が流れている状態にある。すなわち，電気的に無負荷ではない。これを低温状態におくことにより，電圧ドロップがより大きくなる。一方，短絡箇所のない良品では，電流が流れていないため無負荷である。そのため，低温で測定しても状態は変わらない。すなわち，低温においては，良品と不良品との電圧の変化程度の差がより顕著に表れる。従って，低温で測定することにより，判定のためのＳ／Ｎ比が向上するので，判定はより容易となる。
【００２８】
［実験２］
本発明者は，この点を確認するための実験２をさらに行った。この実験２では，実験１と同様に製造した微小短絡品（実施例４）と，金属片を混入させていない良品（比較例２）とを比較した。いずれも，初期充放電を行った後，拘束器具２０に拘束した。開路電圧をモニタしながら，１〜１０日目までは常温（２３℃）で，１１日目からは低温（０℃）で放置および測定した。
【００２９】
この実験２の結果を図４に示す。この図では，実施例４の結果を実線Ｌ４で，比較例２の結果を一点鎖線Ｌ５で示した。常温で測定している１０日目までは，実施例４と比較例２との差はさほど大きくなかった。しかし，１０日目から低温での測定とすることにより，明らかな差となった。従って，低温で測定することにより，より短期間で確実に不良品を判定できることが確認できた。
［実験２終わり］
【００３０】
さらに，放置の工程を高温とすると，さらに短時間で不良品の判定を行うことができる。例えば，上記のように拘束した状態で，４５〜７０℃程度の環境中に放置する。高温状態では，２次電池中の微小な金属異物等の溶解や析出がより速く進行することが分かっている。従って，これにより放置期間をより短くできる。すなわち，放置工程は高温，測定工程は低温とすることがより望ましい。
【００３１】
以上詳細に説明したように，本形態の良否判定方法によれば，充電した状態で放置し，その前後に開路電圧の測定を行う。ただし，充電時に適切に測定できるのであれば，放置前の測定は不要である。また，放置時には，２次電池１０の中央部を加圧しているので，微小な短絡箇所をより確実に短絡させることができる。また，高温環境で放置すれば，さらに確実に微小短絡の有無を判定できる。さらに，放置後の測定を低温環境で行えば，さらに判定が容易である。これにより，扁平型の２次電池において，微小な短絡箇所の有無を確実に検出するための良否判定方法となっている。
【００３２】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，本発明の対象となる電池の平板状の電極体は，捲回タイプに限らず，複数の電極板を正負交互に積層してケースに収納した積層タイプにも適用可能である。また，拘束治具として，拘束したすべての２次電池１０がいずれも良品であると判断された場合には，そのまま電池パックとして使用できるものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】判定対象の２次電池を示す断面図である。
【図２】本形態の押圧装置を示す説明図である。
【図３】実験１の結果を示すグラフ図である。
【図４】実験２の結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ２次電池
１１  電池ケース
１２  電極板部
２０  拘束治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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