(57)【要約】【課題】抵抗値を直接測定することなく、不良品を検出可能な非水電解質二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】非水電解質二次電池の製造工程Ｓ１であって、１．４ｍＡ／ｃｍ２以上かつ４．２ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度で定電流定電圧充電を行う第二充電工程Ｓ１３を含み、第二充電工程Ｓ１３の定電流定電圧充電における、定電流時の前記非水電解質二次電池の充電容量Ｃ１と、定電圧時の前記非水電解質二次電池の充電容量Ｃ２との比に基づいて、前記非水電解質二次電池の良否を判定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水電解質二次電池の製造方法であって、
１．４ｍＡ／ｃｍ２以上かつ４．２ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度で定電流定電圧充電を行う工程を含み、
前記工程の定電流定電圧充電における、定電流時の前記非水電解質二次電池の充電容量と、定電圧時の前記非水電解質二次電池の充電容量との比に基づいて、前記非水電解質二次電池の良否を判定する、
ことを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池の製造方法に関し、特に不良を有する非水電解質二次電池を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、充放電可能に構成された非水電解質二次電池は、初期充電およびエージング等の所定の工程を経て製造される。
【０００３】
一般的に、上記のような非水電解質二次電池の製造工程においては、非水電解質二次電池の抵抗値を出荷の直前に測定し、当該抵抗値に基づいて、非水電解質二次電池の品質の良否を判定する検査が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、非水電解質二次電池の抵抗値を正確に測定するためには、当該抵抗値の測定前に変動した、非水電解質二次電池の電圧および温度を所望の値に調整する工程を別途行う必要がある。そのため、非水電解質二次電池の製造に要する時間およびコストが増加する点で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８９７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、抵抗値を直接測定することなく、不良品を検出可能な非水電解質二次電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法は、１．４ｍＡ／ｃｍ２以上かつ４．２ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度で定電流定電圧充電を行う工程を含み、前記工程の定電流定電圧充電における、定電流時の前記非水電解質二次電池の充電容量と、定電圧時の前記非水電解質二次電池の充電容量との比に基づいて、前記非水電解質二次電池の良否を判定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法によれば、抵抗値を直接測定することなく、不良品を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る非水電解質二次電池の製造工程を示すフローチャート。
【図２】初期充電工程を示すフローチャート。
【図３】初期充電工程における非水電解質二次電池の電圧の変動を示す図。
【図４】定電流定電圧充電における、電流および電圧の変動、ならびに定電流時の非水電解質二次電池の充電容量と、定電圧時の非水電解質二次電池の充電容量とを示す図。
【図５】定電流定電圧充電における、定電流時の非水電解質二次電池の充電容量と定電圧時の非水電解質二次電池の充電容量との比と、非水電解質二次電池の抵抗値との関係を示す図。
【図６】定電流定電圧充電における、定電流時の非水電解質二次電池の充電容量と定電圧時の非水電解質二次電池の充電容量との比と、非水電解質二次電池の抵抗値との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、図１を参照して、本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法の一実施形態である製造工程Ｓ１について説明する。
製造工程Ｓ１は、非水電解質二次電池（以下、単に「電池」と記す）を製造するための工程である。
【００１１】
電池は、電解液が含浸された電極体と、当該電極体を収納するケースとを具備し、充放電可能に構成される。
前記電極体は、一対の電極（正極および負極）がセパレータを介して積層され、それらが捲回されることによって作製される。前記電極体は、前記電解液が含浸されることにより発電要素として機能する。
前記ケースは、前記電極体を収納するための容器であり、アルミニウム合金等から成る。
【００１２】
図１に示すように、製造工程Ｓ１は、初期充電工程Ｓ１０と、エージング工程Ｓ２０と、自己放電検査工程Ｓ３０と、放電容量検査工程Ｓ４０と、電圧調整工程Ｓ５０とを含む。
【００１３】
初期充電工程Ｓ１０は、電池の初期充電を行う工程である。
初期充電工程Ｓ１０の詳細については後述する。
【００１４】
エージング工程Ｓ２０は、初期充電工程Ｓ１０を経た電池を、所定温度（例えば、６０℃）の雰囲気にて放置する工程である。
自己放電検査工程Ｓ３０は、エージング工程Ｓ２０を経た電池を、常温の雰囲気にて放置する工程である。
放電容量検査工程Ｓ４０は、自己放電検査工程Ｓ３０を経た電池を放電させることによって、当該電池の放電容量を測定する工程である。
電圧調整工程Ｓ５０は、放電容量検査工程Ｓ４０を経た電池を、製品として必要とされる電圧に調整する工程である。
【００１５】
以上のように、製造工程Ｓ１においては、初期充電工程Ｓ１０、エージング工程Ｓ２０、自己放電検査工程Ｓ３０、放電容量検査工程Ｓ４０、および電圧調整工程Ｓ５０が順に行われる。
電圧調整工程Ｓ５０を経て、所定の電圧に調整された電池は、製品として出荷されることとなる。
【００１６】
以下では、図２〜図４を参照して、初期充電工程Ｓ１０について詳細に説明する。
図２に示すように、初期充電工程Ｓ１０は、第一充電工程Ｓ１１と、放電工程Ｓ１２と、第二充電工程Ｓ１３とを含む。
【００１７】
第一充電工程Ｓ１１は、電池が所定の電圧値に到達するまで、充電を行う工程である。
図３に示すように、第一充電工程Ｓ１１においては、電池に対して、定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ充電）を行う。
ここで、ＣＣＣＶ充電とは、一定の電流値での充電（ＣＣ充電）を所定の電圧値に到達するまで行った後、当該電圧値を維持した状態での充電（ＣＶ充電）を更に行う方法である（図４参照）。
なお、第一充電工程Ｓ１１においては、０．２ｍＡ／ｃｍ２以上かつ２．５ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度でＣＣＣＶ充電を行うことが好ましい。これは、負極において電位が局所的に低下することに起因する、デンドライトの生成を抑制するためである。
【００１８】
放電工程Ｓ１２は、第一充電工程Ｓ１１を経た電池を放電させる工程である。
放電工程Ｓ１２においては、電池が所定の電圧値に到達するまで、一定の電流値での放電（ＣＣ放電）を行う。
なお、放電工程Ｓ１２においては、０．２ｍＡ／ｃｍ２以上かつ１．７５ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度でＣＣ放電を行うことが好ましい。これは、短時間で放電工程Ｓ１２が終了する電圧値に達することによって、次工程（第二充電工程Ｓ１３）において、ＣＣ充電を行う時間が短くなる等の悪影響を抑制するためである。
【００１９】
第二充電工程Ｓ１３は、放電工程Ｓ１２を経た電池を所定の電圧値に調整する工程である。
第二充電工程Ｓ１３においては、電池が所定の電圧値となるように、ＣＣＣＶ充電を行う。
なお、第二充電工程Ｓ１３においては、電池の電圧値が最終的に３．６Ｖ以上となるようにＣＣＣＶ充電を行うことが好ましい。これは、電池の正極上の金属異物を溶解させるためである。
【００２０】
また、第二充電工程Ｓ１３においては、定電流時（ＣＣ充電中）の電池の充電容量Ｃ１と、定電圧時（ＣＶ充電中）の電池の充電容量Ｃ２との比に基づいて、電池の良否を判定する。
詳細には、図４に示すように、まず、ＣＣ充電中における電池の充電容量Ｃ１（図４におけるＣ１で示された部分の面積）と、ＣＶ充電中における電池の充電容量Ｃ２（図４におけるＣ２で示された部分の面積）とを算出する。
次に、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比（Ｃ１／Ｃ２）を算出する。
最後に、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比が、所定の閾値よりも小さい場合には、対象の電池を不良品と判定し、当該閾値以上の場合には、対象の電池を良品と判定する。
なお、第二充電工程Ｓ１３においては、１．４ｍＡ／ｃｍ２以上の電流密度でＣＣＣＶ充電を行うことが好ましい。これは、比較的高い電圧で放電工程Ｓ１２が終了した場合、第二充電工程Ｓ１３において、早期にＣＶ充電に移行し、充電容量Ｃ１と充電容量Ｃ２との比の感度が悪化することを抑制するためである。
更に、第二充電工程Ｓ１３においては、４．２ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度でＣＣＣＶ充電を行うことが好ましい。これは、デンドライトの生成を抑制するためである。
なお、電流密度が高い方が充電時の電圧上昇が早く、電池の抵抗値の差が表れやすいため、デンドライトの生成を抑制できる範囲で、可能な限り高い電流密度に設定することが好ましい。
【００２１】
このように、第二充電工程Ｓ１３においては、ＣＣ充電中における電池の充電容量Ｃ１と、ＣＶ充電中における電池の充電容量Ｃ２との比に基づいて、電池の良否を判定する。
これは、抵抗値に異常がある（抵抗値が所定の閾値よりも高い）電池は、ＣＣＣＶ充電において、ＣＣ充電が終了する電圧に早期に到達する、という知見に基づくものである。
つまり、ＣＣ充電中における電池の充電容量Ｃ１と、ＣＶ充電中における電池の充電容量Ｃ２との比、および電池の抵抗値は、互いに相関しており、例えば、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比（Ｃ１／Ｃ２）が所定の閾値よりも小さい場合、抵抗値に異常があるとみなせるのである。
したがって、ＣＣ充電中における電池の充電容量Ｃ１と、ＣＶ充電中における電池の充電容量Ｃ２との比を用いることで、電池の抵抗値を直接測定することなく、抵抗値に異常がある電池、つまり不良を有する電池を検出することができるのである。
これに伴い、電池の出荷の直前（例えば、放電容量検査工程Ｓ４０と電圧調整工程Ｓ５０との間）に、その抵抗値を測定する必要がなくなり、電池の製造に要する時間およびコストを低減することができる。
なお、充電容量Ｃ１と充電容量Ｃ２との比の閾値は、ＣＣＣＶ充電の条件に応じて変化する。したがって、適宜、抵抗値に異常がある多数の電池における、充電容量Ｃ１と充電容量Ｃ２との比、および抵抗値が正常な多数の電池における、充電容量Ｃ１と充電容量Ｃ２との比等に基づいて設定すればよい。
【００２２】
なお、本実施形態においては、初期充電工程Ｓ１０の第二充電工程Ｓ１３にて、電池の良否を判定する際、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比（Ｃ１／Ｃ２）を用いているが、充電容量Ｃ２の充電容量Ｃ１に対する比（Ｃ２／Ｃ１）を用いてもよい。つまり、充電容量Ｃ１と充電容量Ｃ２との比に基づいて、電池の良否を判定すればよい。
また、本実施形態においては、初期充電工程Ｓ１０の第二充電工程Ｓ１３にて、電池の良否を判定しているが、初期充電工程Ｓ１０の第一充電工程Ｓ１１にて、ＣＣ充電中における電池の充電容量Ｃ１と、ＣＶ充電中における電池の充電容量Ｃ２との比を算出し、当該算出された比に基づいて、電池の良否を判定することも可能である。つまり、第一充電工程Ｓ１１および第二充電工程Ｓ１３は、それぞれ、本発明に係る「定電流定電圧充電を行う工程」に相当する。斯かる場合、１．４ｍＡ／ｃｍ２以上かつ２．５ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度でＣＣＣＶ充電を行うことが好ましい。
【００２３】
以下では、図５および図６を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００２４】
［実施例１］
まず、複数の電池に対して、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が１００％となるように、１．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で、ＣＣＣＶ充電を行った（初期充電工程Ｓ１０の第一充電工程Ｓ１１に相当）。
次に、前記複数の電池において、ＳＯＣが７３％となるように、１．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で、ＣＣ放電を行った（初期充電工程Ｓ１０の放電工程Ｓ１２に相当）。
最後に、前記複数の電池に対して、ＳＯＣが８７％となるように、１．４ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で、ＣＣＣＶ充電を行うと共に、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比（Ｃ１／Ｃ２）を、電池ごとに算出した（初期充電工程Ｓ１０の第二充電工程Ｓ１３に相当）。
【００２５】
［実施例２］
ＣＣ放電後のＣＣＣＶ充電を４．２ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で行う以外は、実施例１と同様の作業を行った。
【００２６】
実施例１における各電池の抵抗値を測定し、当該各電池における、抵抗値と充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比との関係を図５に示した。
なお、実施例１において、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比の閾値は、１００％とした。
また、抵抗値の閾値は、２．５ｍΩとした。
【００２７】
実施例２における各電池の抵抗値を測定し、当該各電池における、抵抗値と充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比との関係を図６に示した。
なお、実施例２において、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比の閾値は、８０％とした。
【００２８】
図５および図６に示すように、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比がその閾値よりも小さい電池は、抵抗値がその閾値よりも大きいという結果となった。つまり、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比を用いた判定と、抵抗値を用いた判定とが一致した。
したがって、充電容量Ｃ１と充電容量Ｃ２との比、および抵抗値は、互いに相関し、充電容量Ｃ１と充電容量Ｃ２との比を用いることで、抵抗値に異常がある電池、つまり不良を有する電池を検出できることが明らかとなった。
【００２９】
このように、実施例１および実施例２においては、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比と抵抗値との間に、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比が大きくなるに従って抵抗値が低下するといった相関を見出すことができた。
そして、ＣＣ放電後のＣＣＣＶ充電を、１．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で行った実施例１においては、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比の閾値を１００％に設定することで、抵抗値に異常がある不良の電池を検出することができ、ＣＣ放電後のＣＣＣＶ充電を４．２ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で行った実施例２においては、充電容量Ｃ１の充電容量Ｃ２に対する比の閾値を８０％に設定することで、抵抗値に異常がある不良の電池を検出することができた。
【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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