(57)【要約】【課題】自己放電検査を精度良く短時間で行うことができる二次電池の検査方法を提供することにある。【解決手段】二次電池を充電する初期充電工程の後、二次電池の自己放電量を検査する自己放電検査工程を備える二次電池の検査方法であって、初期充電工程は、所定の電圧まで二次電池を充電する充電ステップと、充電ステップの後に、二次電池の温度のばらつきを測定する温度測定ステップと、温度測定ステップにおいて測定した温度のばらつきに基づいて、初期充電工程の終止電圧を決定する終止電圧決定ステップと、決定した終止電圧まで再度二次電池を充電する再充電ステップと、から成ることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を充電する初期充電工程の後、二次電池の自己放電量を検査する自己放電検査工程を備える二次電池の検査方法であって、
前記初期充電工程は、
所定の電圧まで二次電池を充電する充電ステップと、
前記充電ステップの後に、二次電池の温度のばらつきを測定する温度測定ステップと、
前記温度測定ステップにおいて測定された温度のばらつきに基づいて、前記初期充電工程の終止電圧を決定する終止電圧決定ステップと、
決定した前記終止電圧まで再度二次電池を充電する再充電ステップと、
から成ることを特徴とする二次電池の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の検査方法、特に二次電池の自己放電検査工程を備える検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護、省エネルギーの観点から、エンジンとモータを動力源として併用したハイブリッド自動車やモータを動力源とした電気自動車が開発、製品化されている。このハイブリッド自動車や電気自動車のエネルギー源として、電気を繰り返し充電放電可能な二次電池は必須の技術である。
一般的にこの二次電池としては、リチウム二次電池、ニッケル二次電池などの二次電池が用いられるが、なかでも、リチウム二次電池は、その動作電圧が高く、高い出力を得やすいので有力な電池であり、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源としてますます重要性が増してきている電池である。
ところで、リチウム二次電池の製造時には、初期不良のリチウム二次電池を除外するために、リチウム二次電池の自己放電量を計測する検査が一般的に行われている。
【０００３】
このような二次電池の検査方法の先行技術として、特許文献１に記載されている二次電池の検査方法、及び二次電池の製造方法が挙げられる。同文献の技術では、リチウムイオン電池に対して初期充放電を行う（ステップＳ１１）。次に、セルに対して高温エージングを行う。例えば、セルを高電圧になるまで充電した後、６０℃の環境下で２０時間保持する。これにより、セルを安定化させるとともに、初期劣化を発生させることができる。また、金属異物が混入した場合、セルを短絡させることができる。
【０００４】
次に、セルの自己放電を行う（ステップＳ１３）。例えば、２０℃の環境下で５日間保持して、セルの自己放電による電圧低下を測定する。そして、測定した電圧低下量に基づいて良否判定を行う。短絡しているセルは、通電しなくても、自己放電量が大きくなるため、電圧が低下する。よって、電圧低下量がしきい値よりも大きいものを短絡セルと判定する。このようにして、二次電池が短絡したか否かを判定していた。（特に、同文献の［００２１］〜［００２２］、図１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−８４５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記した従来の技術には、次のような問題点があった。すなわち、ステップＳ１１における初期充放電後に、セルを高電圧になるまで充電しているが、この際、多数のセルを並べてモジュール化して大電流で高速充電を行うと、モジュール内のセルの位置によってセルの温度にばらつきが生じて充電終了後、所定時間経過後の端子電圧にばらつきが生じ、その結果、後の自己放電による電圧低下量にもばらつきが生じた。
具体的には、図５に示すように、大電流で高速充電を行うとセルの発熱量が増大し、その結果、治具内で放熱しやすい外側に位置するセルと、熱のこもりやすい中央に位置するセルとでは、温度差が生じる。このモジュールを一定の温度下に所定時間放置すると、図６に示すように、治具内の外側に位置するセルに比べて中央に位置するセルの方が充電終了後の端子電圧が低くなり、その結果、図７に示すように、充電終了後の端子電圧のばらつきにより自己放電量ΔＶもばらつくこととなり、したがって、自己放電量検査の判定精度が低下する恐れがあった。また、精度を上げるためには、検査に時間を掛ける必要があり、検査時間が長くなるなどの問題が発生した。
【０００７】
本発明は、前記した従来の技術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、自己放電検査を精度良く短時間で行うことができる二次電池の検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題点を解決するために、本発明の二次電池の検査方法は、次の構成を有している。
（１）二次電池を充電する初期充電工程の後、二次電池の自己放電量を検査する自己放電検査工程を備える二次電池の検査方法であって、前記初期充電工程は、所定の電圧まで二次電池を充電する充電ステップと、前記充電ステップの後に、二次電池の温度のばらつきを測定する温度測定ステップと、前記温度測定ステップにおいて測定された温度のばらつきに基づいて、前記初期充電工程の終止電圧を決定する終止電圧決定ステップと、決定した前記終止電圧まで再度二次電池を充電する再充電ステップと、から成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成を有する本発明の二次電池の検査方法の作用・効果について説明する。
（１）二次電池を充電する初期充電工程の後、二次電池の自己放電量を検査する自己放電検査工程を備える二次電池の検査方法であって、前記初期充電工程は、所定の電圧まで二次電池を充電する充電ステップと、前記充電ステップの後に、二次電池の温度のばらつきを測定する温度測定ステップと、前記温度測定ステップにおいて測定された温度のばらつきに基づいて、前記初期充電工程の終止電圧を決定する終止電圧決定ステップと、決定した前記終止電圧まで再度二次電池を充電する再充電ステップと、から成るので、自己放電検査を精度良く短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の二次電池の検査方法を概略的に示す工程図である。
【図２】初期充電工程の詳細を示す工程図である。
【図３】温度２５℃における端子電圧と、リチウムイオン電池を１０℃〜３５℃の各環境温度下に放置した場合の、温度２５℃における端子電圧からの端子電圧の変化について各環境温度ごとに示す図である。
【図４】温度差ΔＴと許容される終止電圧との関係を示す図である。
【図５】充電前と充電後の各リチウムイオン電池の温度を示す図である。
【図６】所定時間経過後の各リチウムイオン電池の端子電圧す図である。
【図７】充電後の端子電圧と自己放電量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下、本発明の二次電池の検査方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の二次電池の検査方法を概略的に示す工程図である。
図において、二次電池の検査方法を実施する検査工程１０は、初期充電工程１１と、高温エージング工程１２と、自己放電検査工程１３と、電圧調整工程１４と、出荷検査工程１５とから成る。
初期充電工程１１では、リチウムイオン電池（図示せず）に対して初期充電が行われる。前記初期充電工程１１では、複数個のリチウムイオン電池が治具内に並べられて同時に高電流による高速充電が行われる。なお、この初期充電工程１１の詳細は、後述する。
【００１２】
前記高温エージング工程１２では、前記初期充電工程１１において初期充電が完了したリチウムイオン電池を高温の環境下で所定時間保持する。これにより、リチウムイオン電池を安定化させるとともに、初期劣化を発生させることができる。また、金属異物が混入した場合、リチウムイオン電池を短絡させることができる。    
【００１３】
前記自己放電検査工程１３では、前記高温エージング工程１２後のリチウムイオン電池の端子電圧を測定し、そして、測定したリチウムイオン電池の自己放電量ΔＶ（端子電圧の電圧低下量）に基づいてリチウムイオン電池の良否判定が行われる。
【００１４】
前記電圧調整工程１４では、再度リチウムイオン電池の端子電圧が調整され、その後、前記出荷検査工程１５において、各種の検査が実施され、そして、これらの検査に合格したリチウムイオン電池が複数個組み合わされて車両などに搭載され、そのエネルギー源として利用される。
【００１５】
図２は、初期充電工程の詳細を示す工程図である。
すなわち、前記初期充電工程１１は、初期充電ステップ１１１と、温度測定ステップ１１２と、終止電圧決定ステップ１１３と、再充電ステップ１１４とを備えている。
前記初期充電ステップ１１１では、前記リチウムイオン電池に対して初期充電が行われ、複数個のリチウムイオン電池が治具内に並べられて同時に高電流による高速充電が行われる。そして、前記リチウムイオン電池の端子電圧が、例えば、３．７Ｖに達したときに、初期充電ステップ１１１は終了する。なお、本実施形態では、初期充電ステップ１１１が終了する端子電圧を３．７Ｖと設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３．８Ｖ以下の適当な電圧を設定することができる。
【００１６】
前記温度測定ステップ１１２では、治具内に並べられた複数の前記リチウムイオン電池の温度が測定され、そして、測定された前記リチウムイオン電池の内、最も高い温度と最も低い温度との差の温度、温度差ΔＴが複数の前記リチウムイオン電池について求められる。この温度差ΔＴが本発明の温度のばらつきに相当する。
【００１７】
前記終止電圧決定ステップ１１３では、前記温度測定ステップ１１２において求められた前記温度差ΔＴに基づいて、図４を参照して前記初期充電工程１１における前記リチウムイオン電池の終止電圧（最終充電電圧）が複数の前記リチウムイオン電池について決定される。
図３は、温度２５℃における端子電圧と、リチウムイオン電池を１０℃〜３５℃の各環境温度下に放置した場合の、温度２５℃における端子電圧からの端子電圧の変化について各環境温度ごとに示す図である。
図３によれば、温度２５℃におけるリチウムイオン電池の端子電圧が高い程、リチウムイオン電池が環境温度の影響を受けにくい（温度２５℃におけるリチウムイオン電池の端子電圧からの端子電圧の変化が少ない）ことが判り、このことに基づいて、実験的に求めたのが、図４に示す、前記温度差ΔＴと許容される終止電圧との関係である。
【００１８】
すなわち、前記初期充電工程１１では、次の前記高温エージング工程１２において異物を溶解するために３．８Ｖまで終止電圧として充電する必要がある。
この場合、図４に基づけば、前記温度差ΔＴ６℃までは、終止電圧として３．８Ｖ（若しくはそれ以上の電圧）が決定される。また、前記温度測定ステップ１１２において求められた前記温度差ΔＴが例えば８℃の場合には、図４に基づいて、終止電圧として３．９Ｖ（若しくはそれ以上の電圧）が決定される。このようにして、前記温度測定ステップ１１２において求められた前記温度差ΔＴに基づいて、３．８Ｖ以上の前記温度差ΔＴに応じた終止電圧が最終充電電圧として決定される。
【００１９】
前記再充電ステップ１１４では、前記終止電圧決定ステップ１１３において決定された終止電圧に基づいて、複数の前記リチウムイオン電池が前記終止電圧までそれぞれ再充電される。このように本実施形態では、前記温度測定ステップ１１２において求められた前記温度差ΔＴに基づいて決定された終止電圧まで複数の前記リチウムイオン電池がそれぞれ充電されるため、前記リチウムイオン電池の端子電圧のばらつきに起因する自己放電量のばらつきが少なくなり、したがって、前記自己放電検査工程１３において、リチウムイオン電池の良否判定が正確で且つ短時間に行うことができる。
【００２０】
なお、上述した本実施の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、本実施形態では、終止電圧決定ステップ１１３では、図４に基づいて終止電圧が決定されたが、しかしこれに限定されることはなく、例えば図３に示す特性に基づいてリチウムイオン電池の温度感度を計算で求めた後、終止電圧を算出するようにしても良い。また、前記温度測定ステップ１１２において求められた温度差ΔＴが許容範囲外であった場合には、リチウムイオン電池を冷却するファンを設け、温度が高いリチウムイオン電池を冷却するようにしても差し支えない。さらに、本実施形態では、前記温度測定ステップ１１２では、前記リチウムイオン電池の全数の温度を測定して各前記リチウムイオン電池の前記温度差ΔＴを求めたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、前記リチウムイオン電池を複数のエリアに分けてそのエリアごとに１本若しくは複数のリチウムイオン電池の温度を測定して前記温度差ΔＴを求めて終止電圧を決定し、そしてエリアごとに決定された終止電圧に基づいてリチウムイオン電池を再充電するようにしても良い。
【符号の説明】
【００２１】
１０      検査工程
１１      初期充電工程
１１１    初期充電ステップ
１１２    温度測定ステップ
１１３    終止電圧決定ステップ
１１４    再充電ステップ
１２      高温エージング工程
１３      自己放電検査工程
１４      電圧調整工程
１５      出荷検査工程
【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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