(57)【要約】      （修正有）【課題】評価数および評価環境の制約を受けない二次電池セル、二次電池セル評価装置および二次電池セル評価方法を提供する。【解決手段】底壁と底壁と対向した開口と、底壁と開口との間において互いに対向した一対の主壁と、一対の主壁間に延びた一対の側壁とを備えた容器本体１２ａと、容器本体１２ａの開口を閉じた蓋体と、を含む外装容器１２と、外装容器１２に収容された正極および負極と、を備え、蓋体は、正極端子２０ａと、負極端子２０ｂと、を備え、容器本体１２ａは、蓋体と対向した底壁と、底壁と蓋体との間において互いに対向した一対の主壁と、一対の主壁間に延びた一対の側壁と、を備え、一対の主壁の少なくとも一方には壁面の重心と一致する重心Ｇを有する柄が描かれ、柄は重心Ｇを通る第１方向Ｘに延びた軸に対して線対称であって、重心Ｇを通る第２方向Ｙに延びた軸に対して線対称である二次電池セル。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁と前記底壁と対向した開口と、前記底壁と開口との間において互いに対向した一対の主壁と、前記一対の主壁間に延びた一対の側壁とを備えた容器本体と、前記容器本体の開口を閉じた蓋体と、を含む外装容器と、
前記外装容器に収容された正極および負極と、を備え、
前記蓋体は、前記正極と電気的に接続した正極端子と、前記負極と電気的に接続した負極端子と、を備え、
前記容器本体は、前記蓋体と対向した底壁と、前記底壁と蓋体との間において互いに対向した一対の主壁と、前記一対の主壁間に延びた一対の側壁と、を備え、
前記一対の主壁の少なくとも一方には壁面の重心と一致する重心を有する柄が描かれ、前記柄は前記重心を通る第１方向に延びた軸に対して線対称であって、前記重心を通る前記第１方向と略直交した第２方向に延びた軸に対して線対称であることを特徴とする二次電池セル。
【請求項２】
前記柄は、前記主壁の壁面の重心で交差するラインを含む格子柄であることを特徴とする請求項１記載の二次電池セル。
【請求項３】
底壁と前記底壁と対向した開口と、前記底壁と開口との間において互いに対向した一対の主壁と、前記一対の主壁間に延びた一対の側壁とを備えた容器本体と、前記容器本体の開口を閉じた蓋体と、を含む外装容器を備え、前記一対の主壁の少なくとも一方には壁面の重心と一致する重心を有する柄が描かれ、前記柄は前記重心を通る第１方向に延びた軸に対して線対称であって、前記重心を通る前記第１方向と略直交した第２方向に延びた軸に対して線対称である二次電池セルを評価する装置であって、
前記主壁とレンズが対向するように配置されるカメラと、
前記カメラで撮影された前記二次電池セルの画像から、前記主壁に描かれた柄を認識し、初期の前記柄と前記カメラで撮影された前記柄との距離の最大値を用いて前記二次電池セルの膨れ量を演算して、演算した前記二次電池セルの膨れ量がしきい値より大きいか否か判断する演算部と、
前記演算部での判断結果を受信して、演算した前記二次電池セルの膨れ量がしきい値より大きい場合にアラートを表示する表示部と、を備えた二次電池セルの評価装置。
【請求項４】
前記二次電池セルの膨れ量は、前記二次電池セルの主壁に描かれた柄の、前記重心を通る前記第１方向に延びた軸の一方側と他方側とのそれぞれにおける初期の前記柄と前記カメラで撮影された前記柄との距離の最大値の和と、前記重心を通る前記第２方向に延びた軸の一方側と他方側とのそれぞれにおける初期の前記柄と前記カメラで撮影された前記柄との距離の最大値の和との積であることを特徴とする請求項３記載の二次電池セルの評価装置。
【請求項５】
底壁と前記底壁と対向した開口と、前記底壁と開口との間において互いに対向した一対の主壁と、前記一対の主壁間に延びた一対の側壁とを備えた容器本体と、前記容器本体の開口を閉じた蓋体と、を含む外装容器を備え、前記一対の主壁の少なくとも一方には壁面の重心と一致する重心を有する柄が描かれ、前記柄は前記重心を通る第１方向に延びた軸に対して線対称であって、前記重心を通る前記第１方向と略直交した第２方向に延びた軸に対して線対称である二次電池セルを評価する方法であって、
前記主壁とレンズとが対向するように前記二次電池セルとカメラとを位置合わせし、
前記カメラで撮影された前記二次電池セルの画像から、前記主壁に描かれた柄を認識し、初期の前記柄と前記カメラで撮影された前記柄との距離の最大値を用いて前記二次電池セルの膨れ量を演算して、演算した前記二次電池セルの膨れ量がしきい値より大きいか否か判断し、
判断結果を受信して、演算した前記二次電池セルの膨れ量がしきい値より大きい場合にアラートを表示することを特徴とする二次電池セルの評価方法。
【請求項６】
前記二次電池セルの主壁に描かれた柄の、前記重心を通る前記第１方向に延びた軸の一方側と他方側とのそれぞれにおける初期の前記柄と前記カメラで撮影された前記柄との距離の最大値の和と、前記重心を通る前記第２方向に延びた軸の一方側と他方側とのそれぞれにおける初期の前記柄と前記カメラで撮影された前記柄との距離の最大値の和との積を前記二次電池セルの膨れ量として演算することを特徴とする請求項５記載の二次電池セルの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二次電池セル、二次電池セル評価装置および二次電池セル評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池は様々な電子機器の電源として採用されている。二次電池は、鉛蓄電池や、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の種類が用いられている。二次電池は出力電流や容量に応じた数の複数の二次電池セルを有している。
【０００３】
二次電池セルは、正極と、負極と、正極と負極とを絶縁するセパレータと、電解液と、これらの構成を収容した容器と、を有している。二次電池セルの容器は、例えば金属材料により形成された略直方体形状のものや、金属フィルムやプラスチックフィルムによりラミネートしたもの等が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−４７２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池セルは、例えば、電池内部での短絡等により温度が上昇すると、二次電池内部の化学反応によりガスが発生し、容器の外形が変形することがある。二次電池の充電および放電を繰り返すことにより容器外形の変形が大きくなると、二次電池セルが破裂する等、危険な状態になることがある。
【０００６】
本発明の実施形態は、評価数および評価環境の制約を受けない二次電池セル、二次電池セル評価装置および二次電池セル評価方法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】
【０００７】
実施形態によれば、底壁と前記底壁と対向した開口と、前記底壁と開口との間において互いに対向した一対の主壁と、前記一対の主壁間に延びた一対の側壁とを備えた容器本体と、前記容器本体の開口を閉じた蓋体と、を含む外装容器と、前記外装容器に収容された正極および負極と、を備え、前記蓋体は、前記正極と電気的に接続した正極端子と、前記負極と電気的に接続した負極端子と、を備え、前記容器本体は、前記蓋体と対向した底壁と、前記底壁と蓋体との間において互いに対向した一対の主壁と、前記一対の主壁間に延びた一対の側壁と、を備え、前記一対の主壁の少なくとも一方には壁面の重心と一致する重心を有する柄が描かれ、前記柄は前記重心を通る第１方向に延びた軸に対して線対称であって、前記重心を通る前記第１方向と略直交した第２方向に延びた軸に対して線対称であることを特徴とする二次電池セルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態の二次電池セルの外観の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態の二次電池セルの外観の一例を示す平面図である。
【図３】図３は、実施形態の二次電池セルの評価装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図４】図４は、実施形態の二次電池セルの評価方法における二次電池セルの膨れ量の一例を説明するための図である。
【図５】図５は、実施形態の二次電池セルの評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の二次電池セル、二次電池セルの評価装置、および、二次電池セルの評価方法について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態の二次電池セルの外観の一例を示す斜視図である。本実施形態の二次電池セルは密閉型二次電池である。二次電池セルは、例えば、リチウムイオン電池等の薄型の非水系二次電池として構成されている。二次電池セルは、アルミニウム等により形成された偏平な矩形箱状の外装容器１２と、外装容器１２内に非水電解液１４と共に収納された電極体１６と、を備えている。
【００１１】
外装容器１２は、上端が開口した容器本体１２ａと、容器本体１２ａに溶接され容器本体１２ａの開口を閉塞した矩形板状の蓋体１２ｂとを有し、気密に形成されている。容器本体１２ａは、開口に対向する底壁と、開口と底壁との間に延びるとともに互いに対向する２つの主壁と、２つの主壁間に延びる２つの側壁とを備える。電極体１６は、例えば、正極板および負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、偏平な矩形状に形成されている。
【００１２】
正極端子２０ａおよび負極端子２０ｂが蓋体１２ｂの長手方向両端部にそれぞれ設けられ、蓋体１２ｂから突出している。正極端子２０ａおよび負極端子２０ｂは、電極体１６の正極および負極にそれぞれ電気的に接続されている。
【００１３】
負極端子２０ｂは、図２に示すように、蓋体１２ｂを貫通して延びている。負極端子２０ｂと蓋体１２ｂとの間には、合成樹脂、ガラス等の絶縁体からなるシール材、例えば、ガスケット（図示せず）が設けられ、負極端子２０ｂと外装容器１２との間を気密にシールしているとともに、電気的に絶縁している。
【００１４】
正極端子２０ａと負極端子２０ｂとは、蓋体１２ｂの表面から外装容器１２の外側に向かって突出している。
【００１５】
蓋体１２ｂには、外装容器１２内へ非水電解液１４を注入するための注液孔３４が形成され、外装容器内に連通している。注液孔３４は、例えば、円形に形成されている。注液孔３４は、蓋体１２ｂに固定された封止栓（図示せず）により封止されている。蓋体１２ｂの中央部には、圧力開放弁３２が配置されている。なお、圧力開放弁３２は、蓋体１２ｂの板厚を部分的に薄くした薄肉部により構成してもよい。外装容器１２の内圧がある一定以上に高まると、圧力開放弁３２が開放され、内圧を下げて外装容器の破裂等の不具合を防止する。
【００１６】
図２は、本実施形態の二次電池セルの外観の一例を概略的に示す平面図である。図２は、外装容器１２の主壁を正面から見た平面図である。
【００１７】
本実施形態では、二次電池セルの外装容器１２の主壁に格子柄が描かれている。この例では、主壁の長手方向（第１方向Ｘ）の幅は略１５０ｍｍであって、高さ方向（第２方向Ｙ）の幅は略１００ｍｍである。主壁に描かれた格子柄は、少なくとも主壁の壁面の重心で交差するラインを含んでいる。格子柄は第１方向Ｘに延びたラインと第２方向Ｙに延びたラインとを含み、互いに平行に延びたライン同士の間隔は、ラインが並ぶ幅の１／４以上１／１２以下である。図２に示す例では、格子柄の互いに平行に延びたラインの間隔は略２ｃｍである。主壁に描かれた柄は主壁と異なる色で描かれている。背景となる主壁に対して柄を認識しやすくするために、主壁と柄とはコントラストが大きいことが望ましい。
【００１８】
なお、外装容器１２の主壁に描く柄は格子柄に限定されるものではなく、主壁の壁面の重心に対して回転対象の柄、あるいは、主壁の壁面の重心を通る第１方向Ｘと略平行な軸および第２方向Ｙと略平行な軸に対して線対称の柄であれば構わない。また、主壁の全体に柄を描く必要はなく、少なくとも主壁の壁面の重心を含む領域に描かれた柄であって、重心に対して回転対象の柄であれば構わない。さらに、主壁に描く柄は必ずしも壁面の重心を通る線を有する必要はなく、例えば壁面の重心を中心とした円やマトリクス状に並んだドット等、主壁の壁面の重心を通る第１方向Ｘと略平行な軸および第２方向Ｙと略平行な軸に対して線対称の柄であれば構わない。
【００１９】
柄は外装容器１２の２つの主壁の両方に描かれる必要はなく、少なくとも一方の主壁に描かれていればよい。柄は外装容器１２の面積の大きな壁面に描かれることが望ましいが、外装容器１２の側壁や底壁に描かれてもよく、外装容器１２の複数の壁面に柄が描かれても構わない。
【００２０】
図３は、本実施形態の二次電池セルの評価装置の一構成例を概略的に示す図である。本実施形態の二次電池セルの評価装置は、カメラ１０と、演算部２０と、表示部３０と、を備えている。
【００２１】
カメラ１０は、少なくとも静止画像を撮影することが可能である。カメラ１０は、後述する演算部２０と通信可能に接続され、撮影した画像を演算部２０へ送信する。カメラ１０は、カメラ１０のレンズが二次電池セルの主壁と対向するように配置される。このとき、複数の二次電池セルを同時にカメラ１０のレンズと対向するように配置してもよい。カメラ１０と二次電池セルとは、カメラ１０が撮影する画像の重心と二次電池セルの主壁の壁面の重心とが一致するように位置合わせされる。カメラ１０で撮影する画像は、少なくとも、二次電池セルの主壁に描かれた柄の変化を認識可能な解像度であって、主壁に描かれた柄全体を含んでいることが望ましい。
【００２２】
演算部２０はカメラ１０から画像を受信し、受信した二次電池セルの画像から、主壁に描かれた柄を認識する。演算部２０は、認識した主壁の柄と、例えば予め記憶した初期の主壁の柄とを比較して、二次電池セルの膨れ量を演算する。演算部２０が用いる初期の主壁の柄は、二次電池セルの膨れ量のモニタリングを開始した直後に取得した画像から認識された柄であってもよく、モニタリング開始前に予め記憶された柄であってもよい。
【００２３】
すなわち、演算部２０は、認識した主壁の柄を、主壁の壁面の重心を通って第１方向Ｘに延びたライン或いは第２方向Ｙに延びたラインとで区切られる４つの領域のそれぞれにおいて、初期の柄との差の最大値を演算する。なお、ここで演算する差は実物の長さであってもよく、例えば基準とした部分に対する比であってもよい。
【００２４】
図４は、実施形態の二次電池セルの評価方法における二次電池セルの膨れ量の一例を説明するための図である。
【００２５】
演算部２０は、主壁の壁面の重心Ｇを通って第１方向Ｘに延びたラインの一方側、例えば上側（二次電池セルの蓋体１２ｂ側）において、認識した主壁の柄と初期の柄（破線で示す）とを比較して、それらの第２方向Ｙにおける差の最大値δｙ１を演算する。同様に、主壁の壁面の重心Ｇを通って第１方向Ｘに延びたラインの他方側、例えば下側（二次電池セルの底壁側）において、認識した主壁の柄と初期の柄とを比較して、それらの第２方向Ｙにおける差の最大値δｙ２を演算する。
【００２６】
同様に、演算部２０は、主壁の壁面の重心Ｇを通って第２方向Ｙに延びたラインの一方側、例えば右側において、認識した主壁の柄と初期の柄（破線で示す）とを比較して、それらの第１方向Ｘにおける差の最大値δｘ１を演算する。同様に、主壁の壁面の重心Ｇを通って第１方向Ｘに延びたラインの他方側、例えば左側において、認識した主壁の柄と初期の柄とを比較して、それらの第１方向Ｘにおける差の最大値δｘ２を演算する。
【００２７】
演算部２０は、上記のように演算した値を用いて、下記式により二次電池セルの膨れ量を演算する。  
膨れ量＝（δｘ１＋δｘ２）×（δｙ１＋δｙ２）
演算部２０は、演算した膨れ量が予め設定したしきい値以上か否かを判断し、判断結果に応じた表示が成されるように表示部３０へ通知する。
【００２８】
表示部３０は、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの平面表示装置である。表示部３０は、演算部２０から受信した判断結果を表示してユーザへ提示する。表示部３０は平面表示装置に限定されるものではなく、例えば警告ランプでユーザへ判定結果を提示するものでもよい。さらに、表示部３０は視覚的にユーザへ判断結果を提示するものに限定されず、例えばブザー等の音や音声でユーザへ判断結果を通知してもよい。
【００２９】
次に、上記の二次電池セルの評価装置を用いた二次電池セルの評価方法の一例について説明する。
【００３０】
図５は、本実施形態の二次電池セルの評価方法の一例を説明するフローチャートである。
【００３１】
まず、二次電池セルの外装容器１２に柄を描く。このとき、外装容器１２の主壁の壁面の重心と、柄の重心とが一致するように描く。外装容器１２の柄は、上述したように主壁の壁面の重心を通る第１方向Ｘと略平行な軸および第２方向Ｙと略平行な軸に対して線対称の柄であれば構わない。（ステップＳＴ１）
続いて、柄を描いた二次電池セルとカメラ１０とを位置合わせする。このとき、二次電池セルの柄を描いた主壁がカメラ１０のレンズと対向し、カメラ１０で撮影する画像の重心と主壁の壁面の重心とが一致し、かつ、主壁の評価範囲がカメラ１０で撮影可能となるように位置決めする。（ステップＳＴ２）
演算部２０は、カメラから送信された画像の重心と、画像に描かれた柄の重心（あるいは主壁の壁面の重心）とが一致するか否か判断する。なお、演算部は、予め柄のパタンと重心の位置とを記憶して、画像の重心と柄の重心とが一致するか否か判断してもよい。柄の重心と画像の重心とが一致しない場合には、ステップＳＴ２に戻ってカメラ１０と二次電池セルとを再び位置合わせする。（ステップＳＴ３）
柄の重心と画像の重心とが一致したら、演算部２０は、カメラ１０で撮影した画像から柄が主壁の壁面の重心を通る第１方向Ｘと略平行な軸および第２方向Ｙと略平行な軸に対して線対称であるか否かを判断する。柄が主壁の壁面の重心を通る第１方向Ｘと略平行な軸および第２方向Ｙと略平行な軸に対して線対称となっていないときには、演算部２０はステップＳＴ１に戻って二次電池セルの主壁の柄を描きなおす。（ステップＳＴ４）
柄が主壁の壁面の重心を通る第１方向Ｘと略平行な軸および第２方向Ｙと略平行な軸に対して線対称である場合、演算部２０は評価条件を決定するとともに、膨れ量のしきい値を設定する。ここで用いる評価条件および膨れ量のしきい値は、例えばユーザがキーボード等の入力手段を用いて入力する値としてもよく、予め演算部２０に設定された値を用いてもよい。評価条件は、二次電池セルの評価範囲、評価の際の充電電流および放電電流、評価を行うタイミング、評価を終了するタイミング等である。二次電池セルの評価範囲は主壁の全体でなくてもよく、主壁の壁面の重心と同じ重心となる領域であればよい。（ステップＳＴ５）
続いて、演算部２０は、二次電池セルの膨れ量のモニタリングを開始するとともに、二次電池セルの充電および放電を開始する。演算部２０は、モニタリングを開始すると所定の周期で二次電池の膨れ量を演算する。（ステップＳＴ６）
なお、演算部２０は、モニタリングを開始した直後に、二次電池セルの主壁に描かれた初期の柄を取得してもよく、二次電池セルの評価条件を設定する際に初期の柄を合わせて設定してもよい。
【００３２】
続いて、演算部２０は、演算した二次電池セルの膨れ量がしきい値よりも大きいか否か判断する。この判断タイミングは、ステップＳＴ５において評価条件の１つとして予め設定してもよい。（ステップＳＴ７）
演算した二次電池セルの膨れ量がしきい値よりも大きい場合、演算部２０は判断結果を表示部３０へ送信し、表示部３０にアラートが表示される。（ステップＳＴ８）
演算した二次電池セルの膨れ量がしきい値以下であった場合、および、表示部３０へ判断結果を送信した後、演算部２０は評価を終了するか否か判断する。ここでは、予め設定された評価条件により演算部２０が自動的に判断をしてもよく、ユーザによる評価を継続するか否かの入力値に基づいて判断をしてもよい。（ステップＳＴ９）
評価を終了しない場合には、ステップＳＴ５の処理を行い、評価条件および膨れ量のしきい値を設定した後に、再度二次電池セルの膨れ量の演算値としきい値とを比較する。
【００３３】
評価を終了する場合には、二次電池セルの充電および放電を終了するとともに（ステップＳＴ１０）、二次電池セルの膨れ量のモニタリングを終了する（ステップＳＴ１１）。
【００３４】
例えば、二次電池セルを個々に計測すると、二次電池セル毎に長さを計測する機器が必要となり、一定容量の恒温槽内で試験を行った場合、計測機器の占有領域が多くなり、同時に評価を行う二次電池セルの数を減らさなければならなかった。また、レーザー光により膨れ量を測定する場合、使用可能温度域が０〜５０℃と限られており、評価温度の調整が困難であった。
【００３５】
これに対し、上記の二次電池セル、二次電池セルの評価装置、および、二次電池セルの評価方法によれば、同時に評価する二次電池セルの数は減らさず、かつ、二次電池セルの評価温度の制約を受けずに非接触で二次電池セルの膨れ量を算出可能となる。したがって、本実施形態によれば、評価数および評価環境の制約を受けない二次電池セル、二次電池セル評価装置および二次電池セル評価方法を提供することができる。
【００３６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、Ｇ…重心、１０…カメラ、１２…外装容器、１２ａ…容器本体、１２ｂ…蓋体、１４…非水電解液、１６…電極体、２０ａ…正極端子、２０ｂ…負極端子、２０…演算部、３０…表示部、３２…圧力開放弁、３４…注液孔。
【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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