(57)【要約】【課題】  充電容量に基づいて正確に不良品を判別することができるリチウムイオン二次電池の検査方法を提供すること。【解決手段】  本発明のリチウムイオン二次電池の検査方法では，初期充電工程，エージング工程，充電容量測定工程を行うとともに，充電容量測定工程により測定されたリチウムイオン二次電池の充電容量である測定容量に基づいて良否判定を行う。また，充電容量測定工程では，測定容量の測定開始時におけるリチウムイオン二次電池の温度である開始温度を測定する。そして，良否判定では，充電容量測定工程により取得した測定容量を，開始温度が高いときほど低い値となるように補正して補正容量を算出するとともに，補正容量が，予め定めた許容範囲外であるリチウムイオン二次電池を不良品であると判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組み立て後の初期のリチウムイオン二次電池について充電を行う初期充電工程と，
前記初期充電工程後のリチウムイオン二次電池についてエージングを行うエージング工程と，
前記エージング工程後のリチウムイオン二次電池の充電容量を測定する充電容量測定工程とを行うとともに，
前記充電容量測定工程により測定されたリチウムイオン二次電池の充電容量である測定容量に基づいて良否判定を行うリチウムイオン二次電池の検査方法において，
前記充電容量測定工程では，前記測定容量の測定開始時におけるリチウムイオン二次電池の温度である開始温度を測定し，
前記良否判定では，
前記充電容量測定工程により取得した前記測定容量を，前記開始温度が高いときほど低い値となるように補正して補正容量を算出するとともに，
前記補正容量が，予め定めた許容範囲外であるリチウムイオン二次電池を不良品であると判定することを特徴とするリチウムイオン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，リチウムイオン二次電池の検査方法に関する。さらに詳細には，高い精度で検査を行うことができるリチウムイオン二次電池の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は，一般的に，品質等の検査を経て出荷される。すなわち，検査によって不良品を選別し，良品のみが出荷されるようになされている。これにより，不良品が市場に流通してしまうことが抑制されている。
【０００３】
例えば，組み立て後のリチウムイオン二次電池は，良品と不良品とで，放置している間に放電（自己放電）される放電量が異なる。このため，例えば，特許文献１に記載されているように，出荷前に自己放電させ，その自己放電における電池電圧の低下量に基づいて，リチウムイオン二次電池の良否を判定することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−８１７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで，上記の特許文献１では，自己放電の前に，電池の充電容量の測定を行っている。そして，この充電容量についても，良品と不良品とで異なるものである。このため，出荷前にリチウムイオン二次電池について充電容量を測定し，測定された充電容量により，不良品を選別することが可能である。
【０００６】
ここで，上記の特許文献１では，リチウムイオン二次電池の充電容量の測定を，エージング処理の後に行っている。また，エージング処理では，電池温度が常温よりも高い温度に保持されることがある。このため，エージング処理の後に行われる充電容量の測定は，必ずしも，電池温度が一定の条件下において行われるとは限らない。
【０００７】
そして，リチウムイオン二次電池の充電容量の測定値は，電池温度によってバラつきが生じてしまうという問題があった。すなわち，電池温度によってバラつきが生じる充電容量の測定値をそのまま用いて，リチウムイオン二次電池の良否判定を適切に行うことはできないという問題があった。
【０００８】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，充電容量に基づいて正確に不良品を判別することができるリチウムイオン二次電池の検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされた本発明のリチウムイオン二次電池の検査方法は，組み立て後の初期のリチウムイオン二次電池について充電を行う初期充電工程と，初期充電工程後のリチウムイオン二次電池についてエージングを行うエージング工程と，エージング工程後のリチウムイオン二次電池の充電容量を測定する充電容量測定工程とを行うとともに，充電容量測定工程により測定されたリチウムイオン二次電池の充電容量である測定容量に基づいて良否判定を行うリチウムイオン二次電池の検査方法であって，充電容量測定工程では，測定容量の測定開始時におけるリチウムイオン二次電池の温度である開始温度を測定し，良否判定では，充電容量測定工程により取得した測定容量を，開始温度が高いときほど低い値となるように補正して補正容量を算出するとともに，補正容量が，予め定めた許容範囲外であるリチウムイオン二次電池を不良品であると判定することを特徴とするリチウムイオン二次電池の検査方法である。
【００１０】
リチウムイオン二次電池の充電容量は，その測定を開始したときの電池温度である開始温度が高いときほど，低い値として測定される。そこで，本発明に係る二次電池の検査方法では，良否判定において，測定容量を，開始温度が高いときほど低い値となるように補正して補正容量を算出している。よって，開始温度によらず，充電容量に基づいて正確に不良品を判別することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば，充電容量に基づいて正確に不良品を判別することができるリチウムイオン二次電池の検査方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】リチウムイオン二次電池の製造手順を示す図である。
【図２】良品のリチウムイオン二次電池を放電させたときの開放電圧（ＯＣＶ）の推移を，その放電開始時の電池温度ごとに示したグラフ図である。
【図３】良品のリチウムイオン二次電池について測定した充電容量と，充電容量の測定開始時の電池温度との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１４】
本形態では，リチウムイオン二次電池（以下，二次電池と記載していることもある）を，図１に示す手順で製造し，出荷する。なお，本形態では，図１に示すように，複数の二次電池を単電池として製造するとともに，製造した複数の単電池を組み合わせて組電池を構成し，組電池を出荷する場合について説明する。組電池における単電池の個数は，必要とされる出力や総容量等によって定めることができる。また，本形態では，組電池を，複数の単電池の中から不良品のものを排除した良品群のみによって構成する。そのため，不良品の単電池を排除するための検査を行う。以下，図１の手順に沿って詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように，まず，単電池組立工程（Ｓ１０）を行う。単電池組立工程では，単電池を組み立てる。具体的には，電極体と，リチウム塩を含む非水電解液とを電池ケース内に収容することで単電池を組み立てる。電極体は，正負の電極板を，セパレータを介して積層することで構成されたものである。電極体や非水電解液，電池ケース等の単電池の構成部材はそれぞれ，単電池組立工程前に予め製造しておいたものである。
【００１６】
次に，単電池について初期充電工程（Ｓ１１）を行う。初期充電工程は，組み立て後の初期の単電池について充電を行う工程である。つまり，単電池は，初期充電工程において，最初の充電がなされる。
【００１７】
次いで，初期充電工程後の単電池について，エージング工程（Ｓ１２）を行う。エージング工程は，単電池を所定の温度環境下に所定時間，静置する工程である。本形態では，単電池を常温よりも高い温度環境下に静置する高温エージングを行う。具体的には，例えば，５０〜８０℃の温度環境下に単電池を静置する。
【００１８】
続いて，エージング工程後の単電池について，充電容量測定工程（Ｓ１３）を行う。充電容量測定工程は，単電池の充電容量を測定する工程である。本形態では，単電池を放電することで，単電池の充電容量を測定する。また，本形態では，充電容量測定工程において測定された単電池の充電容量を，測定容量とする。さらに，本形態の充電容量測定工程では，充電容量の測定のための放電を開始した時の電池温度である開始温度を測定しておく。
【００１９】
なお，測定容量は，所定のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に調整した二次電池について，ＳＯＣが一定程度，低下するまで放電させ，その間の放電電流を積算することで算出することができる。また，ＳＯＣは，二次電池の電池電圧（開放電圧：ＯＣＶ）と相関のある値である。このため，二次電池のＳＯＣは，電池電圧を測定することによって求めることができる。すなわち，測定容量は，電池電圧を第１電圧に調整した二次電池について，電池電圧が第１電圧よりも低い第２電圧となるまで放電電流を測定しつつ放電させ，その間の放電電流を積算することで算出することができる。また，例えば，第１電圧はＳＯＣ１００％に相当する値とし，第２電圧はＳＯＣ０％に相当する値とすることができる。
【００２０】
次に，充電容量測定工程後の単電池について，自己放電工程（Ｓ１４）を行う。自己放電工程は，所定の電池電圧に調整した単電池を放置し，自己放電させる工程である。自己放電工程における単電池の放置期間は，例えば，数時間〜２０日程度とすることができる。また，自己放電工程では，自己放電の開始時の電池電圧と自己放電の終了時の電池電圧とを測定するとともに，それらの差により，自己放電中における低下電圧を求める。
【００２１】
なお，本形態では，単電池組立工程（Ｓ１０）により組み立てられた複数の単電池のすべてについて，初期充電工程（Ｓ１１），エージング工程（Ｓ１２），充電容量測定工程（Ｓ１３），自己放電工程（Ｓ１４）を行う。また，本形態では，初期充電工程から自己放電工程までの工程を，単電池の電池ケースを電極体における積層方向に拘束し，電池ケース内部の電極体に積層方向の圧迫荷重をかけつつ行う。すなわち，初期充電工程の開始前に単電池を拘束状態とし，自己放電工程後に単電池を拘束状態から解放する。
【００２２】
また，自己放電工程後の単電池について，図１に示すように，不良品選別工程（Ｓ１５）を行う。不良品選別工程では，複数の単電池について良否判定を行い，不良品がある場合には，その不良品を排除する。本形態では，各単電池についての良否判定を，充電容量測定工程（Ｓ１３）で取得した測定容量と，自己放電工程（Ｓ１４）で取得した自己放電前後の低下電圧に基づいて行う。
【００２３】
すなわち，不良品選別工程では，充電容量測定工程で取得した測定容量に基づき，充電容量が，予め定めた許容範囲に収まっていないと判定される単電池を，不良品として選別する。さらに，不良品選別工程では，自己放電工程で取得した自己放電中における低下電圧が，予め定めた許容範囲に収まっていないと判定される単電池についても，不良品として選別する。すなわち，不良品選別工程において良品であると判定される単電池は，充電容量および自己放電中における低下電圧がともに，それぞれの許容範囲内であるものである。なお，不良品については，製造工程から除去するとともに，解体後に再利用されるか，破棄される。
【００２４】
次に不良品選別工程後，組電池構成工程（Ｓ１６）を行う。組電池構成工程では，不良品選別工程において良品であると判定された複数の単電池を組み合わせることで，組電池を構成する。そして，図１に示すように，組電池を出荷する。よって，本形態では，良品の単電池のみによって構成された，良品の組電池のみを出荷することができる。充電容量測定工程，自己放電工程，不良品選別工程により，単電池の検査を行っているからである。これにより，不良品が市場に流通してしまうことが防止されている。
【００２５】
ここで，本形態の不良品選別工程では，前述したように，充電容量測定工程で取得した測定容量に基づいて良否判定を行っている。このことについて詳細に説明する。
【００２６】
図２には，単電池を放電させたときの電池電圧の推移を，その放電開始時の電池温度ごとに示している。図２は，いずれも良品の単電池を用いて取得したものである。図２に示すように，電池電圧は，放電開始時の電池温度が高いほど，短時間で低下している。つまり，同じ良品の単電池であっても，放電開始時の電池温度が高いほど，ＳＯＣは短時間で低下することがわかる。これは，放電時における単電池の内部抵抗値が，開始温度によって異なる値をとることによるものである。
【００２７】
図３は，充電容量測定工程により測定される単電池の測定容量と，充電容量測定工程における放電開始時の電池温度である開始温度との関係を示している。また，図３には，良品の単電池について，放電の開始温度を異なる温度として測定容量を取得した結果をプロットにより示している，図３のプロットの傾向からわかるように，充電容量測定工程により測定される単電池の測定容量は，同じ良品の単電池であっても，放電の開始温度が高いほど，少ない値となっている。これは，図２において前述したように，同じ良品の単電池であっても，放電開始時の電池温度が高いほど，ＳＯＣが短時間で低下するためである。
【００２８】
このため，不良品選別工程では，充電容量測定工程において取得された単電池の測定容量をそのまま用いて良否判定を行うことは好ましくない。良品の単電池であっても，充電容量測定工程における放電の開始温度が異なる場合には，異なる測定容量が取得されてしまうからである。つまり，良品の単電池であっても，放電の開始温度によっては測定容量が許容範囲から外れてしまうため，誤って不良品であると判定されてしまうおそれがあるからである。一方，不良品の単電池であっても，放電開始の温度によっては測定容量が許容範囲内に収まってしまうため，誤って良品であると判定されてしまうおそれがあるからである。すなわち，放電の開始温度によっては，単電池の良否判定の結果が異なるおそれがあるからである。
【００２９】
そこで，本形態の不良品選別工程では，単電池の測定容量に基づく良否判定において，単電池の測定容量を補正した補正容量を算出する。補正容量は，測定容量を，放電における開始温度が高いほど，低い値となるように補正した値である。
【００３０】
図３には，予め良品より得られた開始温度と測定容量との関係がプロットにより示されている。そして，図３に示す一点鎖線は，それらプロットの近似直線である。近似直線は，予め良品より得られた開始温度と測定容量との関係を示すプロットの傾向と，相関が高いことがわかる。このため，本形態では，近似直線に基づいて，容易に測定容量を補正した補正容量を算出することができる。具体的に，本形態においては，補正容量を，近似直線の傾きを係数として開始温度に乗じた値に，測定容量を加えることで算出する。このように算出された補正容量は，充電容量測定工程における放電の開始温度による影響が排除されたものである。
【００３１】
そして，不良品選別工程では，測定容量に基づいて算出された補正容量を用いて，良否判定を行う。すなわち，補正容量が許容範囲内であるか否かを判定し，補正容量が許容範囲外である単電池を不良品として判定する。これにより，本形態では，不良品選別工程において，充電容量測定工程における放電の開始温度による影響を排除しつつ，充電容量測定工程で取得した単電池の測定容量に基づく良否判定を，正確に行うことができる。
【００３２】
なお，充電容量測定工程前に，充電容量測定工程における放電の開始温度が一定となるように，電池温度を調整しておくことも考えられる。充電容量測定工程における放電の開始温度が一定であれば，測定容量の補正を行う必要はないからである。しかし，電池温度を一定に調整するためには，長い時間が必要である。単電池の内部まで均一な温度となるように，電池温度の調整を行わなければならないからである。つまり，本形態では，充電容量測定工程前に，電池温度の調整のような長時間を要する工程を行うことなく，単電池の充電容量についての良否判定を正確に行うことができる。
【００３３】
また，本形態において，充電容量測定工程は，エージング工程の直後に実施されている。エージング工程は，前述したように，単電池を常温よりも高い温度で保持する工程である。このため，エージング工程後の単電池の温度は，常温よりも高い温度である。つまり，充電容量測定工程の開始時における単電池の電池温度は，常温よりも高いものである。
【００３４】
このため，本形態では，充電容量測定工程における放電の開始温度がバラつきやすい。エージング工程後，充電容量測定工程での放電の開始までの間における電池温度に影響する条件を，完全に同じ条件とすることは困難だからである。よって，本形態のように，充電容量測定工程の直前にエージング工程を行うような場合には，不良品選別工程において，測定容量を補正した補正容量により良否判定を行うことが特に好ましい。開始温度がバラつくことで測定容量がバラついてしまった場合にも，その測定容量のバラつきを補正することができるからである。
【００３５】
以上詳細に説明したように，本実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の検査方法では，初期充電工程，エージング工程，充電容量測定工程，不良品選別工程を行う。充電容量測定工程では，放電により充電容量を測定し，その測定値である測定容量を取得する。また，充電容量測定工程では，放電の開始時の電池温度である開始温度についても測定し，取得する。そして，不良品選別工程では，測定容量を，開始温度が高いときほど低い値となるように補正し，補正容量を算出する。そして，不良品選別工程では，補正容量が，その許容範囲外であるリチウムイオン二次電池を不良品であると判定する良否判定を行う。これにより，充電容量に基づいて正確に不良品を判別することができるリチウムイオン二次電池の検査方法が実現されている。
【００３６】
なお，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。従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，本形態では，充電容量測定工程において，リチウムイオン二次電池を放電することで充電容量を測定している。しかし，充電容量は，リチウムイオン二次電池を充電することで測定することもできる。この場合，充電容量の測定開始時の電池温度として，充電の開始時の電池温度を測定しておけばよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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