(57)【要約】【課題】観察断面が機械的な切断処理により形成されても、正確な顕微鏡観察が可能なリチウムイオン電池の観察方法を提供する。【解決手段】正極板、負極板、及びセパレータを有する試験用のリチウムイオン電池を保持する保持工具（４２）を収納するセル本体（３０）と、透明板（３６）を含む観察窓が形成され、前記セル本体と密封係合するフランジ（３１）とを有する観察用セルを用意する。続いて、試験用のリチウムイオン電池を保持工具に設けた基準面にそって切断し、正極板及び負極板と直交する観察断面（４２ａ）を形成する。さらに、切断処理により電池のネットワークから外れた活物質を除去し、透明板と観察断面との間に変形可能な透明充填剤を充填する。観察に際し、リチウムイオン電池構造体の観察断面に向けて透明板及び透明充填剤を介して照明光を投射し、リチウムイオン電池構造体の観察断面の画像を撮像する。【選択図】図９
2015216042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板、負極板、及びセパレータを有する試験用のリチウムイオン電池の正極板及び負極板と直交する観察断面を顕微鏡観察するリチウムイオン電池の観察方法であって、
試験用リチウムイオン電池を保持する保持工具を収納するセル本体と、透明板を含む観察窓が形成され、前記セル本体と密封係合するフランジとを有する観察用セルを用意する工程と、
試験用のリチウムイオン電池を保持工具に設けた基準面にそって切断し、正極板及び負極板と直交する観察断面を形成する観察断面形成工程と、
前記切断処理により電池のネットワークから外れた活物質を除去する工程と、
前記試験用のリチウムイオン電池を、その観察断面が前記透明板と対向するようにセル本体内に収納する工程と、
前記観察断面と透明板との間に光学的に透明で変形可能な充填剤を充填する工程と、
前記リチウムイオン電池構造体の観察断面に向けて、観察窓を構成する透明板及び充填剤を介して照明光を投射し、リチウムイオン電池構造体の観察断面の画像を撮像する工程とを含むことを特徴とするリチウムイオン電池の観察方法。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン電池の観察方法において、前記試験用のリチウムイオン電池の正極板及び負極板は充放電コントローラに接続され、充放電中の観察断面の画像が撮像されることを特徴とするリチウムイオン電池の観察方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池の観察方法において、前記充填剤は光学的に透明な熱可塑性樹脂により構成され、
さらに、前記透明板と観察断面との間に介在する充填剤を予熱する工程を含み、
予熱処理により充填剤が変形し、前記観察断面の活物質が除去された凹状空間が充填剤により充填されることを特徴とするリチウムイオン電池の観察方法。
【請求項４】
請求項３に記載のリチウムイオン電池の観察方法において、前記セル本体内には、前記保持工具をフランジに設けた観察窓に近づくように押圧するバネが配置され、バネの押圧力により前記予熱された充填剤が活物質の除去された空間内に充填されることを特徴とするリチウムイオン電池の観察方法。
【請求項５】
請求項４に記載のリチウムイオン電池の観察方法において、前記予熱された充填剤の観察断面と対向する表面は、観察断面の活物質層の端面形状にそって変形し、観察断面に余分な電解液が存在しないことを特徴とするリチウムイオン電池の観察方法。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載のリチウムイオン電池の観察方法の実施に用いられる顕微鏡。
【請求項７】
性能試験に用いられる試験用のリチウムイオン電池であって、
正極活物質層が形成されている正極板、負極活物質層が形成されている負極板、及び正極板と負極板との間に位置するセパレータを含むリチウムイオン電池構造体と、
リチウムイオン電池構造体を収納する絶縁ケースと、
前記正極板及び負極板にそれぞれ電気的に接続され、絶縁ケースの外部に位置する端子と、
前記絶縁ケース及び絶縁ケース内に収納されたリチウムイオン電池構造体を固定する固定治具と、
前記固定治具の基準面に結合され、観察窓を構成する透明板とを有し、
前記リチウムイオン電池構造体は、前記透明板に対して対向するように位置決めされると共に顕微鏡観察用の照明光が入射する観察断面を有し、
前記透明板とリチウムイオン電池構造体の観察断面との間に、光学的に透明で変形可能な充填剤が充填されていることを特徴とする試験用のリチウムイオン電池。
【請求項８】
請求項７に記載の試験用のリチウムイオン電池において、前記充填剤として、光学的に透明であって、予熱処理により変形可能な熱可塑性樹脂が用いられることを特徴とする試験用のリチウムイオン電池。
【請求項９】
請求項８に記載の試験用のリチウムイオン電池において、前記充填剤として、ポリオレフィン系の熱可塑性樹脂が用いられることを特徴とする試験用のリチウムイオン電池。
【請求項１０】
請求項９に記載のリチウムイオン電池において、前記充填剤は、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、又は超低密度ポリエチレンから選択したことを特徴とする試験用のリチウムイオン電池。
【請求項１１】
性能試験に用いられる試験用リチウムイオン電池の製造方法であって、
正極活物質層が形成されている正極板と、負極活物質層が形成されている負極板と、正極板と負極板との間に配置されたセパレータと、前記正極板及び負極板にそれぞれ接続された接続端子とを有するリチウムイオン電池構造体を用意する工程と、
前記リチウムイオン電池構造体の周囲を絶縁フィルムにより包囲し、固定治具を用いてリチウムイオン電池構造体と絶縁フィルムとを固定する工程と、
前記固定治具の基準面を利用してリチウムイオン電池構造体を切断し、顕微鏡観察用の観察断面を形成する観察断面形成工程と、
前記観察断面形成処理により電池のネットワークから外れた活物質を除去する工程と、
前記固定治具の基準面に、観察窓を構成する透明板を結合する観察窓形成工程と、
前記絶縁フィルムの内部空間に電解液を封入し、観察窓が形成されると共に充放電可能な密封された状態のリチウムイオン電池を形成する電池形成工程とを含み、
前記観察窓形成工程において、前記透明板とリチウムイオン電池構造体の観察断面との間に光学的に透明な充填剤を介在させることを特徴とする試験用リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の試験用のリチウムイオン電池の製造方法において、前記充填剤として、熱可塑性樹脂が用いられ、前記観察窓形成工程において前記充填剤を余熱する工程を含み、余熱処理により前記充填剤が軟化し、前記観察断面の活物質が除去された凹状空間が充填剤により充填されることを特徴とする試験用リチウムイオン電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、性能試験に用いられる試験用のリチウムイオン電池を顕微鏡観察するリチウムイオン電池の観察方法並びに試験用のリチウムイオン電池及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車や携帯端末の電源装置としてリチウムイオン二次電池が用いられ、リチウムイオン二次電池の研究開発が進展している。リチウムイオン電池の研究開発においては、充放電中に電池内部において起きる現象を電池の外部から観察することにより重要なデータを収集することが可能である。充放電中における正極及び負極活物質の状態変化を外部から観察する方法として、試験用のリチウムイオン電池の観察断面を共焦点顕微鏡で観察する方法が既知である（例えば、特許文献１参照）。この観察方法によれば、負極活物質であるグラファイトの色彩が充電状態に応じて灰色→青→赤→金色に変化することが明瞭に観測され、リチウムイオン電池の材料選択に有益な情報を得ることが可能になった。特に、充電中の活物質の色彩の変化から活物質にインターカレートされたＬｉイオンの量である充電状態が把握することが可能であり、研究開発に有益な情報を得ることができる。
【０００３】
性能試験に用いられる試験用のリチウムイオン電池の観察方法として、正極板、負極板及びセパレータを含む電池構造体と絶縁ケースを構成する絶縁フィルムとを固定治具により固定し、固定治具の基準面に沿って電池構造体を切断して観察断面を形成する方法が既知である（例えば、特許文献２参照）。この既知の観察方法では、観察断面を形成した後、固定治具の基準面に透明板を固定し、絶縁ケース内に電解液を封入し、その後透明板を介して観察断面が観察されている。
【０００４】
別の試験用のリチウムイオン電池の観察方法として、ポット型の観察用セルを利用した観察方法も既知である（例えば、特許文献３参照）。この既知の試験用のリチウムイオン電池の観察方法では、正極板、負極板及びセパレータを保持工具により保持してリチウムイオン電池構造体を作成する。続いて、保持工具の基準面にそって電池構造体を切断して観察断面を形成する。観察断面が形成された後保持工具をセル本体内に収納し、観察窓が形成されているフランジをセル本体に密封結合し、フランジの観察窓を介して観察断面が顕微鏡観察されている。
【特許文献１】特許第５３８８０７８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３９２６３号公報
【特許文献３】特開２０１４−３２７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したリチウムイオン電池の観察方法では、観察窓を構成する透明板に対して電池構造体の観察断面が正確に位置決めされているため、透明板及び観察断面を介して電池構造体の内部を顕微鏡観察することができ、充放電中の活物質の状態変化を外部観察することが可能である。しかしながら、正極板、セパレータ及び負極板を重ね合わせて機械的に切断することにより観察断面を形成しているため、観察断面には、切断の際に生ずる応力により隣接する活物質との電気的な接続が外れた活物質が生じ、このような活物質が照明光に対して遮蔽物となり、内部観察を阻害する要因であることが判明した。すなわち、正極及び負極の活物質は、結着剤及び導電助剤を介して隣接する活物質と電気的に接続され、負極集電体と正極集電体との間に伝導路（ネットワーク）を形成する。そして、電子は、活物質が形成する伝導路を介して負極集電体と正極集電体との間を流通し、Ｌｉイオンは活物質間の隙間を介して流通する。一方、正極板、セパレータ及び負極板を重ね合わせた電池構造体を機械的に切断して観察断面を形成すると、切断面に存在する活物質には切断応力が作用するため、隣接する活物質との電気的な接続が外れた活物質が形成されてしまう。このような活物質は、集電体間の伝導路に接続されていないため、充放電には寄与しない。よって、このような活物質が存在すると、顕微鏡から出射した照明光に対して遮蔽物となり、顕微鏡観察の妨げとなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、観察断面が機械的な切断処理により形成されても、正確な顕微鏡観察が可能なリチウムイオン電池の観察方法を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、リチウムイオン電池構造体を機械的に切断して観察断面を形成しても、充放電中の活物質の状態変化を正確に観察できる試験用のリチウムイオン電池及びその製造方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるリチウムイオン電池の観察方法は、正極板、負極板、及びセパレータを有するリチウムイオン構造体の正極板及び負極板と直交する観察断面を顕微鏡観察するリチウムイオン電池の観察方法であって、
リチウムイオン電池構造体を保持する保持工具を収納するセル本体と、透明板を含む観察窓が形成され、前記セル本体と密封係合するフランジとを有する観察用セルを用意する工程と、
前記リチウムイオン電池構造体を保持工具に設けた基準面にそって切断し、正極板及び負極板と直交する観察断面を形成する観察断面形成工程と、
前記切断処理により電池のネットワークから外れた活物質を除去する工程と、
前記試験用のリチウムイオン電池を、その観察断面が前記透明板と対向するようにセル本体内に収納する工程と、
前記観察断面に光学的に透明で変形可能な充填剤を充填する工程と、
前記リチウムイオン電池構造体の観察断面に向けて、観察窓を構成する透明板及び充填剤を介して照明光を投射し、リチウムイオン電池構造体の観察断面の画像を撮像する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明者がリチウムイオン電池構造体を切断して観察断面を形成し、外部から顕微鏡すると、観察断面には充放電に寄与しない活物質が存在することが判明した。すなわち、負極及び正極の個々の活物質は結着剤及び導電助剤を介して隣接する活物質と結合されて伝導路（ネットワーク）を形成する。そして、活物質により形成されるネットワークを介して電子が流通し、活物質間の隙間を介してＬｉイオンが流通する。一方、機械的な切断処理により観察断面を形成すると、切断処理により結着剤との結合が破壊され、隣接する活物質との電気的な接続が外れた活物質が生じてしまう。このような活物質は、充放電を行わないため、充放電動作を行わない活物質を観察する不具合が発生し、顕微鏡観察の妨げとなってしまう。この課題を解決するため、本発明では、切断処理を行った後、隣接する活物質及び結着剤との結合が外れ、ネットワークから外れた活物質を除去する工程を実行する。切断面から活物質を除去することにより、観察断面の表面にはネットワークに接続された活物質（所謂「生きた活物質」）が主体的に存在するため、観察断面の表面に焦点を合わせて顕微鏡観察することにより、実際に充放電している活物質の状態変化を観測することができる。この際、結着剤との結合が外れた活物質は、隣接する活物質との間に結合力が存在しないため、比較的弱い粘着性のシート部材を切断面に押し当てるだけで結着剤の結合力から外れた活物質を除去することが可能である。本発明者が実際に活物質除去処理を行って顕微鏡観察した場合、観察断面のほぼ全域にわたって充放電中の活物質の色彩変化を明瞭に観察することができることが確認された。
【０００９】
しかしながら、観察断面には、活物質が除去されることによってセパレータと集電箔との間に微小な凹状の空間が形成され、その状態で電解液を封入すると、凹状空間には、すなわち観察断面の表面と観察窓を構成する透明板との間に電解液溜まりが形成されてしまう。一方、充電中には、正極からセパレータを介して負極にＬｉイオンが供給されるため、電解液溜まりには過剰なＬｉイオンが蓄積され、周囲にＬｉイオンが過剰に存在する活物質の充放電中の状態変化を観察することになる。この場合、Ｌｉイオンが過剰に存在する異常な環境下の活物質の状態変化を観察することになり、実際の電池動作と正確に整合した解析データが得られない事態が発生する。
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明では、観察窓を構成する透明板と電池構造体の観察断面との間に光学的に透明な変形可能な充填剤を充填する。透明板と観察断面との間に変形可能な透明充填剤を介在させれば、活物質を除去することにより形成される凹部が透明な充填剤により充填されるため、電解液溜まりが形成される不具合が解消され、周囲が正常なＬｉイオン濃度の活物質の状態変化を観測することが可能になる。
【００１１】
透明充填剤を介在させて充電を行った場合の実際の実験結果は以下の通りである。すなわち、Ｌｉイオンが吸蔵されていない状態から充電を開始する。充電開始直後の短い時間中はセパレータと集電箔との間の全域の負極活物質の色彩が一律に変化し、一律にＬｉイオンがインターカレートされた。その後、セパレータに一番近い負極活物質の色彩変化が進行し、Ｌｉイオンのインターカレートが進行するのが確認された。続いて、順次隣接する活物質の色彩が変化しＬｉイオンがインターカレートされ、充電時間に応じて、順次集電箔に近い側に位置する活物質にＬｉイオンがインターカレートされることが確認された。一方、透明板と観察断面との間に電解液溜まりが存在する場合、全域にわたって活物質の色彩がほぼ同時に一律に変化した。従って、透明充填剤を介在させた場合、実際の充放電における状態変化にほぼ対応する状態変化が観測されることが確認された。
【００１２】
尚、本明細書において、「変形可能な充填剤」とは、常温で変形可能な透明充填剤だけでなく、軟化点を超える温度まで予熱することにより変形する充填剤も含まれる。また、「光学的に透明」とは、観測波長域において特有の吸収等の作用が生じないことを意味し、紫外域から赤外域の波長域にて特有の吸収作用を生じないこと、好適には４００ｎｍ〜近赤外域の波長域において光学的に透明であることを意味する。
【００１３】
本発明によるリチウムイオン電池の観察方法の好適実施例は、前記充填剤は光学的に透明な熱可塑性樹脂により構成され、
さらに、前記透明板と観察断面との間に介在する充填剤を予熱する工程を含み、
予熱処理により充填剤が変形し、前記観察断面の活物質が除去された凹状空間が充填剤により充填されることを特徴とする。熱可塑性樹脂は、変形を起こす軟化温度が電池材料の使用限界温度である８０°Ｃ以下の材料が存在するので、観察窓を構成する透明板に数μｍ〜数１０μｍ程度の厚さの熱可塑性樹脂フィルムを貼付し、ホットプレートのような加熱手段を用いて予熱することにより容易に変形し、セパレータと集電箔との間に形成された凹状空間内に透明樹脂層を介在させることが可能である。また、熱可塑性樹脂は、常温に戻すことにより硬化するため、観察断面の表面の形状に維持された状態で顕微鏡観察することができる。
【００１４】
透明充填剤として、ポリオレフィン系の熱可塑性樹脂を用いることができ、具体例としてエチレンエチルアクリレート共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体又は超低密度ポリエチレンを用いることができる。
【００１５】
本発明による試験用のリチウムイオン電池は、性能試験に用いられる試験用のリチウムイオン電池であって、
正極活物質層が形成されている正極板、負極活物質層が形成されている負極板、及び正極板と負極板との間に位置するセパレータを含むリチウムイオン電池構造体と、
リチウムイオン電池構造体を収納する絶縁ケースと、
前記正極板及び負極板にそれぞれ電気的に接続され、絶縁ケースの外部に位置する端子と、
前記絶縁ケース及び絶縁ケース内に収納されたリチウムイオン電池構造体を固定する固定治具と、
前記固定治具の基準面に結合され、観察窓を構成する透明板とを有し、
前記リチウムイオン電池構造体は、前記透明板に対して対向するように位置決めされると共に顕微鏡観察用の照明光が入射する観察断面を有し、
前記透明板とリチウムイオン電池構造体の観察断面との間に、光学的に透明で変形可能な充填剤が充填されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明による試験用リチウムイオン電池の製造方法は、性能試験に用いられる試験用リチウムイオン電池の製造方法であって、
正極活物質層が形成されている正極板と、負極活物質層が形成されている負極板と、正極板と負極板との間に配置されたセパレータと、前記正極板及び負極板にそれぞれ接続された接続端子とを有するリチウムイオン電池構造体を用意する工程と、
前記リチウムイオン電池構造体の周囲を絶縁フィルムにより包囲し、固定治具を用いてリチウムイオン電池構造体と絶縁フィルムとを固定する工程と、
前記固定治具の基準面を利用してリチウムイオン電池構造体を切断し、顕微鏡観察用の観察断面を形成する観察断面形成工程と、
前記観察断面形成処理により電池のネットワークから外れた活物質を除去する工程と、
前記固定治具の基準面に、観察窓を構成する透明板を結合する観察窓形成工程と、
前記絶縁フィルムの内部空間に電解液を封入し、観察窓が形成されると共に充放電可能な密封された状態のリチウムイオン電池を形成する電池形成工程とを含み、
前記観察窓形成工程において、前記透明板とリチウムイオン電池構造体の観察断面との間に変形可能な光学的に透明な充填剤を介在させることを特徴とする。  
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、切断処理により電池のネットワークから外れた活物質を観察断面から除去すると共に、観察断面に形成された凹部に変形可能な透明充填剤を充填しているので、観察断面に電解液溜まりが形成される不具合が解消され、実際のリチウムイオン電池に対応する充放電動作中の活物質の状態変化を観測することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による試験用のリチウムイオン電池の一連の製造工程を示す図である。
【図２】本発明による試験用のリチウムイオン電池の一連の製造工程を示す図である。
【図３】観察窓付近の構造を示す線図的断面図である。
【図４】本発明によるリチウムイオン電池の観察方法を実施する観察システムを示す図である。
【図５】フランジの一例を示す図である。
【図６】セル本体の一例を示す図である。
【図７】保持工具の構造を示す図である。
【図８】試験用のリチウムイオン電池の作成工程を示す図である。
【図９】観察断面付近の状態を示す線図的断面図である。
【発明の実施するための形態】
【００１９】
本発明によるリチウムイオン電池の観察方法は、市場において実際に製造及び販売されているリチウムイオン電池とほぼ同様な構造を有する試験用のリチウムイオン電池を作成し、充放電が繰り返される動作中における内部構造の変化を正極板及び負極板の延在方向と平行な方向から観察する。観察手段として、白色光源を有する共焦点顕微鏡を用い、電気化学反応が進行する動作中における正極板と負極板との間の観察エリアのカラー画像を時間的に連続して又は間断的に複数回撮像する。そして、撮像された複数のカラー画像から、活物質層層の色彩の変化や活物質の粒径の変化並びにデンドライトの生成及びその成長状態を経時的に観察する。
【００２０】
初めに、リチウムイオン電池の性能評価に用いられる試験用のリチウムイオン電池及びその製造方法について説明する。図１及び図２は本発明による試験用のリチウムイオン電池の一連の製造工程を示す図である。図１（Ａ）を参照するに、リチウムイオン電池の基本構成部材を有するリチウムイオン電池構造体１を用意する。リチウムイオン電池構造体１は、集電体上に正極活物質層が形成されている正極板２と、集電体上に負極活物質層が形成されている負極板３と、正極板と負極板との間に配置したセパレータ４と、正極板及び負極板に接続されている接続用の端子５ａ及び５ｂとを有する。正極板及び負極板は、正極活物質層及び負極活物質層がセパレータと直接対向するように配置する。
【００２１】
正極板２の集電体として例えばアルミニウムの箔が用いられ、負極板３の集電体として銅箔が用いられる。正極活物質として、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、又はこれらの複合体が用いられる。負極活物質として、グラファイト、チタン酸リチウム、Si化合物等が用いられる。また、セパレータ４として、ポリエチレン系化合物やポリプロピレン系化合物の多孔質体が用いられる。本発明はリチウムイオン電池の性能評価を行うための試験用のリチウムイオン電池であり、電池材料として上述した材料以外の種々の材料が用いられ、各種性能評価が行われる。
【００２２】
図１（Ｂ）に示すように、リチウムイオン電池構造体１の周囲は絶縁ケースを構成する絶縁フィルム６により包囲する。絶縁フィルムは、例えば熱融着可能なラミネートフィルムで構成することができる。絶縁フィルム６の一方の側端６ａは熱融着によりシールされ、他方の側端６ｂは２つの接続端子５ａ及び５ｂが外側に位置するようにシールする。よって、リチウムイオン電池構造体１は絶縁フィルムのケース内に、上端６ｃ及び下端６ｄが開放した状態で包囲される。
【００２３】
図１（Ｃ）に示すように、絶縁フィルム６により包囲されたリチウムイオン電池構造体１の上側端部を絶縁フィルム６と共に固定治具１０により固定する。固定治具１０は、互いに係合する第１及び第２の締結部材１１及び１２と、これら締結部材１１及び１２を締結固定する２本の締結ネジ１３ａ及び１３ｂにより構成される。２つの締結部材１１及び１２には、係合した際、絶縁フィルムで覆われたリチウムイオン電池構造体１を挟み込むスペースを形成する。また、第１の締結部材１１には貫通孔が形成され、第２の締結部材１２にはネジ溝を形成する。２つの締結部材１１と１２との間にリチウムイオン電池構造体１及び絶縁フィルム６の一部を挟み込み、締結ネジ１３ａ及び１３ｂを貫通孔に差し込み、ネジ溝に螺合してリチウムイオン電池構造体の上側端部分を絶縁フィルムと共に固定する。この際、リチウムイオン電池１及び絶縁フィルム６の上側部分は上方に突出させる。
【００２４】
２つの締結部材１１及び１２の上側面１１ａ及び１２ａは、互いに係合した際、表面の高さレベルが同一レベルとなるように位置決めされ、これら上側面１１ａ及び１２ａは一緒になって位置決め用の基準面１４を形成する。この位置決め用の基準面１４に観察窓を形成するガラス板を固定すると共に、基準面１４を利用してリチウムイオン電池構造体及び絶縁フィルムのエッジの表面高さ方向の位置を規定する。第１及び第２の締結部材の上側面１１ａ及び１２ａには、ガラス板を接合するための接着剤を溜めるための溝１１ｂ及び１２ｂをそれぞれ形成する。溝１１ｂ及び１２ｂは、リチウムイオン電池の上側端部において全周を包囲するように形成する。尚、固定治具の２つの締結部材を係合固定した際、リチウムイオン電池構造体１と絶縁フィルム６との間に隙間が形成されないように密封固定する。
【００２５】
２つの締結部材１１及び１２の上側面１１ａ及び１２ａにより構成される基準面１４は、観察断面を形成する際の切断用の基準面として利用する。そして、例えばカミソリやミクロトームのような切断工具（図示せず）を用い、切断工具を基準面１４にそって矢印ａ又はｂ方向に移動して、基準面１４から上方に突出したリチウムイオン電池構造体及び絶縁フィルムの端部部分を切断する切断工程を実施する。このように、基準面１４にそって切断することにより、顕微鏡観察用の観察断面（端縁）が形成され、観察断面は基準面１４に対して同一のレベルに位置決めされる。尚、切断した後の状態を図１（Ｄ）に示す。
【００２６】
切断工程の後、観察断面に存在する活物質を部分的に除去する活物質除去工程及び観察断面に充填剤を充填する充填工程を実施し、その後観察窓を形成する。活物質除去工程及び充填工程については後述する。観察窓を形成するに当たり、接着剤を溜める溝７ｂ及び８ｂ内に接着剤を導入する。接着剤として、透明な紫外線硬化性の接着剤を用いることができる。その後、ガラス板１５（透明板）を基準面１４上に配置し、紫外線を照射して接着剤を硬化させ、固定工具１０の基準面１４に対してガラス板１５を位置決め固定する。この状態を図１（Ｅ）に示す。尚、接着剤として、紫外線硬化性接着剤以外の種々の接着剤を用いることができ、例えば透明な熱可塑性樹脂や２液タイプの接着剤若しくは熱可塑性接着剤を用いることも可能である。
【００２７】
本発明では、リチウムイオン電池及び絶縁フィルムの上側部分を基準面１４にそって切断して観察断面を形成した後、隣接する活物質との電気的な接続が外れた活物質を除去する活物質除去工程を実施する。本発明者がリチウムイオン電池構造体を機械的に切断した後の切断面を顕微鏡観察すると、切断面には電池のネットワークから外れた活物質が生じることが判明した。すなわち、各活物質は隣接する活物質と結着剤を介して結合されてネットワークを構成する。一方、ナイフ等の切断手段を用いて機械的に切断すると、切断面の表面には結着剤との結合が破壊され隣接する活物質と結合せず、ネットワークから外れた活物質が発生する。このような活物質は充放電作用を行わないため、顕微鏡観察する際、顕微鏡から出射する照明光に対して遮蔽体となり、顕微鏡観察の妨げとなってしまう。この実験結果に基づき、本例では、切断面に粘着シートを押し当てて電気的に接続が外れた活物質を除去する工程を実施する。この活物質除去処理工程を行うことにより、観察断面の表面には、所謂生きた活物質（電池のネットワークに接続された活物質）が主体的に存在し、充放電を行う個々の活物質の状態変化を撮像することが可能になる。
【００２８】
一方、切断面に存在する活物質が部分的除去されると、切断面には凹状の空間が形成される。よって、その後電解液を封入した際、ガラス板と観察断面との間に電解液が過剰に存在する空間が形成される。一方、活物質の周囲に電解液が過剰に存在すると、充放電中の活物質に対してＬｉイオンが過剰に供給され、正常なリチウムイオン電池とは異なる電池形態となってしまう。このような不具合を解消するため、本発明では、ネットワークから外れた活物質を除去した後、観察断面に形成される凹状空間に光学的に透明な充填剤を充填し、その後ガラス板１５を固定する。
【００２９】
充填剤として、光学特性、機械的特性、化学的特性、及び電気的特性に基づき最適な材料を選択する。光学特性として、観察波長域において透明であること、すなわち観察波長域において特有の吸収作用を有しないことが必要であり、４００ｎｍ〜近赤外域の波長域で吸収作用を有しないことが望ましい。また、充填剤の屈折率については、電解液の屈折率とほぼ同等な材料を用いることが望ましい。すなわち、透明充填剤を充填した際、充填剤は電解液と接触して界面を形成する。この場合、透明充填剤と電解液との屈折率の差異が大きい場合、その界面で反射光が発生し、撮像される画像中に界面の像が重畳され、撮像される観察断面の画像が不鮮明になる不具合が発生する。機械的特性として、変形可能な特性を有することが要求される。すなわち、セパレータと集電箔との間の微小な空間内に進入できるだけの変形性能が必要である。この場合、常温において変形可能な材料と共に予熱条件下において変形可能な材料を用いることができる。例えば常温又は予熱下において変形可能なフィルム状の透明充填剤やゲル状の透明充填剤を用いることができる。特に、軟化点以上の温度に予熱することにより変形する熱可塑性樹脂を用いることができ、例えばポリオレフィン系の熱可塑性樹脂が用いられる。常温において変形可能な材料として、その粘土が高すぎると凹状空間内に進入せず、粘土が低すぎると活物質層の内部に進入するため、適切な粘土の材料を用いる必要がある。充填剤としての適切な粘土の範囲は、１０Pas 〜１０００Pasの範囲が好適である。また、化学的特性として、化学的に不活性な材料である必要があり、電解液と反応しない材料が選択される。また、電気的として、高い絶縁性を有することが必要である。
【００３０】
上述した条件を満たす材料として、一例としてエチレンエチルアクリレート共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、又は超低密度ポリエチレンを用いることができる。特に、エチレンエチルアクリレート共重合体及びエチレン酢酸ビニル共重合体の屈折率は、電解液の屈折率との差異が小さいため、撮像される画像が不鮮明になる不具合が防止され、且つ４００ｎｍ〜近赤外域において吸収作用を有しないため、極めて有効である。
【００３１】
本例では、充填剤として、予熱することにより変形する熱可塑性樹脂を用いて観察断面に形成された凹状の空間内に充填剤を充填する。すなわち、切断工程において観察断面を形成した後、充填剤として厚さが数１０〜数１００μｍ程度の熱可塑性のフィルムを用い、熱可塑性樹脂フィルムをガラス板に装着し、ガラス板をホットプレートに接触させて熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に予熱する。予熱により熱可塑性樹脂フィルムが軟化し、変形自在な状態に変化する。続いて、ガラス板１５と観察断面との間に変形可能な熱可塑性の樹脂フィルムが介在するようにガラス板を基準面に固定する。この際、軟化した熱可塑性樹脂が観察断面の凹状空間内に進入し、凹状空間を透明な充填剤により充填することができる。別の方法として、熱可塑性フィルム及びガラス板を基準面に固定した後、予熱することも可能である。
【００３２】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、観察窓が形成された後の製造工程を示す。観察窓が形成された後、必要に応じて乾燥工程を実施する。図２（Ａ）は、リチウムイオン電池構造体１及び絶縁フィルムに対して固定工具１０が密封固定され、固定工具にガラス板１５が接合された後に、当該構造体を上下反対向きに配置した状態を示す。この状態において、絶縁フィルム６の両側端６ａ及び６ｂはシールされており、上側端６ｃは固定工具１０及びガラス板１５によりシールされており、下端６ｄだけが開放された状態になる。この構造体をパスボックス内に配置し、真空乾燥が行われる。この真空乾燥により、リチウムイオン電池構造体中に含まれる水分は下端６ｄの開放部を介して絶縁フィルムの外部に放出される。
【００３３】
真空乾燥処理が終了した後、パスボックスの内部に例えばアルゴンガスのような否活性ガスを封入して否活性雰囲気に設定する。この状態において、ディスペンサを用いて絶縁フィルムの内部に電解液を封入する。
【００３４】
電解液を封入した後、必要に応じて１回充放電を行い、脱泡処理を行う。脱泡処理として、例えばパスボックスの内部空間を真空雰囲気に設定し、真空雰囲気下で発生したガスを除去することができる。尚、脱泡処理は、必要に応じて行われる。
【００３５】
脱泡処理が終了した後、絶縁フィルムの下端６ｄについて熱融着処理を行い、密封シールする。この状態を図２（Ｂ）に示す。このようにして、観察窓を構成するガラス板と、固定工具と、絶縁フィルムにより構成される絶縁ケースとにより密封され、接続端子が絶縁ケースの外部に位置する試験用のリチウムイオン電池が完成する。尚、上述した一連の製造工程は、実際のリチウムイオン電池の製造工程とほぼ同様であるので、市販される実際の製品とほぼ同様な構造の試験用のリチウムイオン電池が得られる。
【００３６】
図３は試験用のリチウムイオン電池の観察窓付近の状態を示し、図２（Ｂ）のII線断面図である。図３（Ａ）は電池のネットワークから外れた活物質を除去した後に電解液を封入した試験用の電池を示し、図３（Ｂ）は活物質を除去した後透明板と観察断面との間に光学的に透明な充填剤を充填し、その後電解液を封入した電池を示す。尚、図１及び図２で用いた構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。図３（Ａ）に示すように、電池のネットワークから外れた活物質を除去すると、リチウムイオン電池構造体の観察断面２０と透明板１５との間に、活物質が部分的に存在しない凹状の空間が形成される。この状態において電解液を封入すると、観察断面２０の表面とガラス板１５との間に電解液溜まり２１が形成される。この電解液溜まり２１は、Ｌｉイオンが過剰にリッチな状態である。すなわち、正常な電池の場合、電解液は活物質間の隙間に存在し、個々の活物質の周囲に存在する電解液の量は微量である。これに対して、ガラス板１５と観察断面２１との間に電解液溜まりが形成された場合、観察断面の表面に存在する活物質の周囲には大量の電解液が存在し、活物質の周囲には過剰なＬｉイオンが存在する。さらに、充電中に正極側からセパレータ４を介してＬｉイオンが供給されるので、観察断面２０の表面領域に存在する活物質は、正常な状態とは異なる状態に維持されてしまう。このような状態で観察断面を観察した場合、実際の活物質とは異なる状態の活物質を観察する不具合が発生する。
【００３７】
これに対して、図３（Ｂ）に示すように、電池構造体の切断面とガラス板１５との間に形成される凹状空間内に透明充填剤２２を充填し、その後電解液を封入した場合、凹状空間には透明充填が充填されるため、電解液溜まりは形成されず、観察断面の表面領域の活物質の周囲は正常な電池とほぼ同等な量の電解液で覆われる。さらに、重要なことは、充電中に正極側からセパレータ４を介して過剰量のＬｉイオンが供給される不具合も解消される。
【００３８】
次に、充放電中の試験用のリチウムイオン電池の活物質の状態変化を観察する観察方法について説明する。図４は本発明によるリチウムイオン電池の観察方法を実施する観察システムを示す。本例では、ポット型の観察セルを用い、観察セル内に試験用のリチウムイオン電池を収納し、正極板及び負極板と直交する観察断面に位置する活物質の状態変化を観察する。初めに、不活性雰囲気中において、正極板、負極板及びセパレータを保持工具により積層保持してリチウムイオン電池構造体を形成する。続いて、保持工具に形成した基準面にそってリチウムイオン電池構造体を切断して切断面を形成し、さらに、切断面に存在するネットワークから外れた活物質を除去する。その後、リチウムイオン電池構造体を保持工具と共に電解液に浸漬し、保持工具を観察用セル内に配置し、密封された試験用のリチウムイオン電池を作成する。そして、試験用のリチウムイオン電池が収納された観察用セルを顕微鏡のステージ上に配置すると共に、観察用セルに設けた接続端子を介して充放電コントローラに接続して充放電を繰り返し、充放電中のリチウムイオン電池の内部状態の変化を正極板及び負極板の延在方向と平行な方向から顕微鏡観察する。顕微鏡観察には、共焦点顕微鏡を用いる。そして、共焦点顕微鏡によりリチウムイオン電池の内部状態の画像を経時的に撮像し、撮像画像をメモリに記憶することにより、活物質の形状変化及び色彩変化、並びにデンドライトの生成状態を経時的に記録することができる。
【００３９】
図４を参照するに、観察用セルは、観察されるべき試験用のリチウムイオン電池が収納されるセル本体３０と、セル本体と密封係合するフランジ３１とを有する。フランジ３１には、透明板を含む観察窓３２が形成され、観察窓３２を介して観察用セル内に配置された試験用のリチウムイオン電池の観察断面を顕微鏡観察する。すなわち、顕微鏡の対物レンズ３３から出射した照明光は、観察窓３２に設けた透明板を介して観察用セルの内部に進入し、リチウムイオン電池の観察される観察断面（端面エリア）を照明する。また、観察断面から出射した反射光は、観察窓を介して顕微鏡の対物レンズ３３により集光される。顕微鏡として、共焦点顕微鏡を用いることが好ましい。共焦点顕微鏡は、対物レンズをその光軸方向にそって移動させながら複数の２次元画像を撮像することにより、光軸方向にそって相当広い範囲にわたって合焦した全焦点画像を形成することができる。よって、観察断面の光軸方向にそって積層された数個の活物質について焦点が合った２次元画像及び３次元画像を撮像することが可能であり、充放電による個々の活物質の色彩変化や形状変化をリアルタイムで観察することができる。特に、活物質に含有されるＬｉイオン濃度に応じて、個々の活物質の色彩が変化するため、Ｌｉイオンの分布状態やデンドライトの生成状態を外部から観察することができる。
【００４０】
セル本体３０には、互いに対向するように第１及び第２の接続端子３４ａ及び３４ｂを周囲部材から電気的に絶縁された状態で設ける。これら接続端子は充放電コントローラ３５に接続する。また、接続端子は、セル本体の内部において、セル本体内に配置されたリチウムイオン電池の正極板及び負極板にも電気的に接続する。そして、リチウムイオン電池の試験中に、観察用セルの外部に設けた充放電コントローラ３５の制御のもとで、充放電試験が行われ、充放電中のリチウムイオン電池の内部状態が観察窓を介して顕微鏡観察される。
【００４１】
図５はフランジの一例を示す図であり、図５（Ａ）は平面図、及び図５（Ｂ）は図５（Ａ）のII−II線断面図である。フランジ３１の中央に観察窓３２を形成する。観察窓には、厚さが１ｍｍ程度の光学的に透明なガラス板３６を接着剤を介して取り付ける。ガラス板３６には、変形可能な透明充填剤層３７を形成する。或いは、変形可能な透明フィルムを装着する。顕微鏡の対物レンズから出射した照明光は、ガラス板３６及び透明充填剤３７を介してリチウムイオン電池の観察断面エリアに入射し、観察断面から出射した反射光は透明充填剤３７及びガラス板３６を経て対物レンズにより集光される。
【００４２】
図６は、試験用のリチウムイオン電池が収納されたセル本体の一例を示す図であり、図６（Ａ）はフランジ側から見た線図的平面図、及び図６（Ｂ）は図６（Ａ）のII−II線断面図である。図６（Ａ）に示すように、セル本体３０には、フランジ３１を取り付けるためのネジが螺着されるネジ穴３８ａ及び３８ｂを設けると共に、位置決めピン３９ａ及び３９ｂを設ける。この２つの位置決めピンにより、セル本体とフランジとの相対的な位置関係が規定される。また、セル本体には、リング状の溝が形成され、このリング状の溝内にＯリング４０が配置され、このＯリング４０によりセル本体とフランジとの間に密封係合が形成される。
【００４３】
セル本体には、円形の凹部４１が形成される。この凹部４１内に、正極板、負極板及びセパレータから成る試験用のリチウムイオン電池４２を保持する保持工具４３が配置される。凹部４１の下方には、第２の凹部４４が形成され、この第２の凹部内にスプリング４５を配置する。スプリング４５は、保持工具４３を観察窓方向に押圧するように作用する。従って、リチウムイオン電池４２の顕微鏡観察される観察断面は、スプリング４５により観察窓方向に押圧される。この押圧力により、試験用のリチウムイオン電池の観察断面を充填剤３７に押し当てる。
【００４４】
次に、試験用のリチウムイオン電池を保持する保持工具の作用について説明する。図７は保持工具４３の開いた状態を示す線図である。保持工具４３は、ヒンジ４６と、ヒンジを中心にして回転可能な第１及び第２の保持部材４７及び４８とを有する。第１及び第２の保持部材４７及び４８は、電気的に絶縁性の合成樹脂材料により構成する。ヒンジ４６には、捩じりバネ４９を装着する。この捩じりバネ４９は、第１及び第２の保持部材を互いに押し付け合うように作用する。そして、この押し付け力を利用して正極板、負極板及びセパレータを整列把持し、試験用のリチウムイオン電池を形成する。
【００４５】
第１及び第２の保持部材４７及び４８の互いに対向する面に第１及び第２の電極プレート５０及び５１をそれぞれ設ける。これら電極プレートは、図７の右側に示す形状を有し、電極板５０ａ（５１ａ）と引き出し部５０ｂ（５１ｂ）とを有する。電極板５０ａ及び５１ａは保持部材４７及び４８の表面にそれぞれ固定し、引き出し部５０ｂ及び５１ｂは保持部材の内部（貫通穴）を経て反対側の表面に位置する第１及び第２の中間接続端子５２及び５３にそれぞれスポット溶接する。従って、リチウムイオン電池が保持工具の電極プレート間に保持された状態において、リチウムイオン電池の正極板の集電箔及び負極板の集電箔は、保持工具の電極プレート４９及び５０を介して中間接続端子５１及び５２にそれぞれ電気的に接続される。中間接続端子は、図６（Ｂ）に示すように、第１及び第２の接続端子３４ａ及び３４ｂにそれぞれ接続する。従って、試験用のリチウムイオン電池の正極及び負極の集電箔は、それぞれ電極プレート及び中間接続端子を介して充放電コントローラに接続される。
【００４６】
次に、試験用のリチウムイオン電池を作成する工程について説明する。正極板、負極板及びセパレータを重ねて保持工具４３の第１の保持部材４７と第２の保持部材４８との間に挟み込み、リチウムイオン電池構造体を形成する。図８（Ａ）はリチウムイオン電池構造体４２を挟み込んだ状態を示す。第１の保持部材４７の面４７ａと第２の保持部材４８の面４８ａは同一の高さレベルの面に設定し、これらの面は、リチウムイオン電池構造体の切断面を形成するための基準面とする。次に、ナイフ等の切断手段を基準面に沿って移動することにより電池構造体を切断し、正極板及び負極板と直交する切断面を形成する。続いて、切断面に粘着シートを押し当て、切断処理により発生しネットワークから外れた活物質を除去する。これにより、観察断面４２ａが形成される。図８（Ｂ）は切断処理後の状態を示す。
【００４７】
その後、保持工具を電解液中に浸漬し、リチウムイオン電池構造体に電解液を含浸してからセル本体内に収納する。保持工具をセル本体内に収納し、続いてフランジをセル本体に結合する。この状態を図９に示す。図６に示すように、保持工具４３は、スプリング４５により観察窓に近づく方向の押圧力を受けるため、ガラス板３６に装着したフィルム状の変形可能な充填剤３７が観察断面の凹部内に進入する。この結果、観察断面の活物質が除去された凹状空間に透明充填剤３７が充填される。これにより、層電解液溜まりが形成される不具合が解消される。尚、本例では、変形可能な透明充填剤のフィルムをガラス板３６に装着したが、活物質を除去した後に観察断面の凹状空間に比較的粘度の高い液状の充填剤を塗布し、その後フランジを結合してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  リチウムイオン電池構造体
２  正極板
３  負極板
４  セパレータ
５ａ，５ｂ  端子  
６  絶縁フィルム  
１０  固定治具
１１，１２  締結部材
１４  基準面
１５  ガラス板
２０  観察断面
２１  電解液溜まり
２２  透明充填剤
３０  セル本体
３１  フランジ
３２  観察窓
３３  対物レンズ
３４ａ，３４ｂ  接続端子
３５  充放電コントローラ
３６  ガラス板
３７  透明充填剤
【図１】
2015216042.tif 000003
【図２】
2015216042.tif 000004
【図３】
2015216042.tif 000005
【図４】
2015216042.tif 000006
【図５】
2015216042.tif 000007
【図６】
2015216042.tif 000008
【図７】
2015216042.tif 000009
【図８】
2015216042.tif 000010
【図９】
2015216042.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月11日(2014.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板、負極板、及びセパレータを有する試験用のリチウムイオン電池の正極板及び負極板と直交する観察断面を顕微鏡観察するリチウムイオン電池の観察方法であって、
試験用リチウムイオン電池を保持する保持工具を収納するセル本体と、透明板を含む観察窓が形成され、前記セル本体と密封係合するフランジとを有する観察用セルを用意する工程と、
試験用のリチウムイオン電池を保持工具に設けた基準面にそって切断し、正極板及び負極板と直交する観察断面を形成する観察断面形成工程と、
前記切断処理により電池のネットワークから外れた活物質を除去する工程と、
前記試験用のリチウムイオン電池に電解液を含浸させ、その観察断面が前記透明板と対向するようにセル本体内に収納する工程と、
前記観察断面と透明板との間に光学的に透明で変形可能な熱可塑性樹脂の充填剤を介在させる工程と、
予熱処理により前記充填剤を軟化させ、前記観察断面の活物質が除去された凹状空間を軟化した充填剤により充填する工程と、 
前記リチウムイオン電池構造体の観察断面に向けて、観察窓を構成する透明板及び充填剤を介して照明光を投射し、リチウムイオン電池構造体の観察断面の画像を撮像する工程とを含み、
前記充填剤の観察断面と対向する表面は、観察断面の活物質層の端面形状にそって変形し、前記観察断面に余分な電解液が存在しないことを特徴とするリチウムイオン電池の観察方法。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン電池の観察方法において、前記試験用のリチウムイオン電池の正極板及び負極板は充放電コントローラに接続され、充放電中の観察断面の画像が撮像されることを特徴とするリチウムイオン電池の観察方法。
【請求項３】
請求項２に記載のリチウムイオン電池の観察方法において、前記セル本体内には、前記保持工具をフランジに設けた観察窓に近づくように押圧するバネが配置され、バネの押圧力により前記軟化した充填剤が活物質の除去された凹状空間内に充填されることを特徴とするリチウムイオン電池の観察方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載のリチウムイオン電池の観察方法において、前記充填剤は、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、又は超低密度ポリエチレンから選択したことを特徴とするリチウムイオン電池の観察方法。
【請求項５】
性能試験に用いられる試験用リチウムイオン電池の製造方法であって、
正極活物質層が形成されている正極板と、負極活物質層が形成されている負極板と、正極板と負極板との間に配置されたセパレータと、前記正極板及び負極板にそれぞれ接続された接続端子とを有するリチウムイオン電池構造体を用意する工程と、
前記リチウムイオン電池構造体の周囲を絶縁フィルムにより包囲し、固定治具を用いてリチウムイオン電池構造体と絶縁フィルムとを固定する工程と、
前記固定治具の基準面を利用してリチウムイオン電池構造体を切断し、顕微鏡観察用の観察断面を形成する観察断面形成工程と、
前記切断処理により電池のネットワークから外れた活物質を除去する工程と、
前記固定治具の基準面に、観察窓を構成する透明板を結合する観察窓形成工程と、
前記絶縁フィルムの内部空間に電解液を封入し、充放電可能な密封された状態のリチウムイオン電池を形成する電池形成工程とを含み、
前記観察窓形成工程は、前記透明板とリチウムイオン電池構造体の観察断面との間に光学的に透明な熱可塑性の樹脂の充填剤を介在させ、予熱処理により充填剤を軟化させる工程を含み、
前記観察断面の活物質が除去された凹状空間は、軟化した充填剤により充填されることを特徴とする試験用リチウムイオン電池の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明によるリチウムイオン電池の観察方法は、正極板、負極板、及びセパレータを有する試験用のリチウムイオン電池の正極板及び負極板と直交する観察断面を顕微鏡観察するリチウムイオン電池の観察方法であって、
試験用リチウムイオン電池を保持する保持工具を収納するセル本体と、透明板を含む観察窓が形成され、前記セル本体と密封係合するフランジとを有する観察用セルを用意する工程と、
試験用のリチウムイオン電池を保持工具に設けた基準面にそって切断し、正極板及び負極板と直交する観察断面を形成する観察断面形成工程と、
前記切断処理により電池のネットワークから外れた活物質を除去する工程と、
前記試験用のリチウムイオン電池に電解液を含浸させ、その観察断面が前記透明板と対向するようにセル本体内に収納する工程と、
前記観察断面と透明板との間に光学的に透明で変形可能な熱可塑性樹脂の充填剤を介在させる工程と、
予熱処理により前記充填剤を軟化させ、前記観察断面の活物質が除去された凹状空間を軟化した充填剤により充填する工程と、 
前記リチウムイオン電池構造体の観察断面に向けて、観察窓を構成する透明板及び充填剤を介して照明光を投射し、リチウムイオン電池構造体の観察断面の画像を撮像する工程とを含み、
前記充填剤の観察断面と対向する表面は、観察断面の活物質層の端面形状にそって変形し、前記観察断面に余分な電解液が存在しないことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明による試験用リチウムイオン電池の製造方法は、性能試験に用いられる試験用リチウムイオン電池の製造方法であって、
正極活物質層が形成されている正極板と、負極活物質層が形成されている負極板と、正極板と負極板との間に配置されたセパレータと、前記正極板及び負極板にそれぞれ接続された接続端子とを有するリチウムイオン電池構造体を用意する工程と、
前記リチウムイオン電池構造体の周囲を絶縁フィルムにより包囲し、固定治具を用いてリチウムイオン電池構造体と絶縁フィルムとを固定する工程と、
前記固定治具の基準面を利用してリチウムイオン電池構造体を切断し、顕微鏡観察用の観察断面を形成する観察断面形成工程と、
前記切断処理により電池のネットワークから外れた活物質を除去する工程と、
前記固定治具の基準面に、観察窓を構成する透明板を結合する観察窓形成工程と、
前記絶縁フィルムの内部空間に電解液を封入し、充放電可能な密封された状態のリチウムイオン電池を形成する電池形成工程とを含み、
前記観察窓形成工程は、前記透明板とリチウムイオン電池構造体の観察断面との間に光学的に透明な熱可塑性の樹脂の充填剤を介在させ、予熱処理により充填剤を軟化させる工程を含み、
前記観察断面の活物質が除去された凹状空間は、軟化した充填剤により充填されることを特徴とする。