(57)【要約】【課題】電極の検査を迅速に行うことができる電極の検査装置、及び電極の検査方法を提供すること。【解決手段】金属箔１２と、金属箔１２の少なくとも片面において金属箔１２を覆う活物質層１３と、活物質層１３を覆う絶縁層１４とを有する電極１１の検査装置２１であって、電極１１の面方向のうち電極１１の搬送方向（長手方向Ｄ１）と直交する方向（幅方向Ｄ２）に沿って並ぶ測定区２６毎に対応して配置され、絶縁層１４の静電容量Ｃを各別に測定するための複数の検査電極２２を備えた。【選択図】図２
2015185343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔と、前記金属箔の少なくとも片面において前記金属箔を覆う活物質層と、前記活物質層を覆う絶縁層とを有する電極の検査装置であって、
前記電極の面方向のうち電極の搬送方向と直交する方向に沿って並ぶ複数の測定区毎に対応して配置され、前記絶縁層の静電容量を各別に測定するための複数の測定部を備えたことを特徴とする電極の検査装置。
【請求項２】
各測定部によって測定された静電容量に基づいて、測定部毎に前記絶縁層の厚さを判定する判定装置をさらに備えた請求項１に記載の電極の検査装置。
【請求項３】
前記電極の搬送方向における前記複数の測定部の下流側に配設され、前記電極に絶縁層を形成可能に構成された絶縁層形成装置をさらに備え、
前記絶縁層形成装置は、前記絶縁層の厚さが規定値未満であると判定された場合に、該判定された測定部に対応する部分に対して絶縁層を形成する請求項２に記載の電極の検査装置。
【請求項４】
金属箔と、前記金属箔の少なくとも片面において前記金属箔を覆う活物質層と、前記活物質層を覆う絶縁層とを有する電極の検査方法であって、
前記電極を所定の搬送方向に沿って搬送するとともに、前記電極の面方向のうち電極の搬送方向と直交する方向に沿って並ぶように区分した複数の測定区毎に前記絶縁層の静電容量を各別に測定することを特徴とする電極の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電極の検査装置、及び電極の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、電動機などへの供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが搭載されている。
【０００３】
このような二次電池には、例えば特許文献１に示されるように、金属箔と、金属箔を覆う活物質層と、活物質層を覆う絶縁層とを有する電極が用いられている。特許文献１では、電極を複数の測定領域に分割するとともに、分割領域毎に絶縁層の静電容量を測定することで、絶縁層の良否を判定可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６０３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、矩形シート状の電極ごとに静電容量の測定を行うことから、静電容量の測定の迅速化には限界がある。
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、電極の検査を迅速に行うことができる電極の検査装置、及び電極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】
【０００６】
上記課題を解決する電極の検査装置は、金属箔と、前記金属箔の少なくとも片面において前記金属箔を覆う活物質層と、前記活物質層を覆う絶縁層とを有する電極の検査装置であって、前記電極の面方向のうち電極の搬送方向と直交する方向に沿って並ぶ複数の測定区毎に対応して配置され、前記絶縁層の静電容量を各別に測定するための複数の測定部を備えたことを要旨とする。
【０００７】
この構成によれば、電極を搬送方向に沿って連続的に搬送するとともに、搬送方向と直交する方向に沿って並ぶ複数の測定区毎に対応して配置された複数の測定部毎に絶縁層の静電容量を各別に測定できる。したがって、静電容量の測定を連続的に行うことが可能となり、シート状の電極毎に静電容量を測定する従来の検査装置と比較して、電極の検査を迅速に行うことができる。
【０００８】
上記電極の検査装置について、各測定部において測定された静電容量に基づいて、測定部毎に前記絶縁層の厚さを判定する判定装置をさらに備えたことが好ましい。この構成によれば、連続的に測定される絶縁層の静電容量に基づいて、同じく連続的に絶縁層の厚さを判定できる。したがって、電極の検査をさらに迅速に行うことができる。
【０００９】
上記電極の検査装置について、前記電極の搬送方向における前記複数の測定部の下流側に配設され、前記電極に絶縁層を形成可能に構成された絶縁層形成装置をさらに備え、前記絶縁層形成装置は、前記絶縁層の厚さが規定値未満であると判定された場合に、該判定された測定部に対応する部分に対して絶縁層を形成することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、絶縁層の厚さが規定値未満であると判定された場合に、該判定された測定部に対応する部分に対して絶縁層を形成できることから、絶縁層の検査と補修を連続的に行うことができる。
【００１１】
上記課題を解決する電極の検査方法は、金属箔と、前記金属箔の少なくとも片面において前記金属箔を覆う活物質層と、前記活物質層を覆う絶縁層とを有する電極の検査方法であって、前記電極を所定の搬送方向に沿って搬送するとともに、前記電極の面方向のうち電極の搬送方向と直交する方向に沿って並ぶように区分した複数の測定区毎に前記絶縁層の静電容量を各別に測定することを要旨とする。
【００１２】
この構成によれば、電極を所定の搬送方向に沿って連続的に搬送するとともに、搬送方向と直交する方向に沿って並ぶように区分した測定区毎に絶縁層の静電容量を各別に測定する。したがって、静電容量の測定を連続的に行うことが可能となり、従来の検査方法と比較して、電極の検査を迅速に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電極の検査を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電極を部分的に破断した模式図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、電極の検査装置を示す模式図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、別の実施形態における電極の検査装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、電極の検査装置及び電極の検査方法の一実施形態について説明する。
まず、本実施形態において、検査対象となる電極１１について説明する。
図１に示すように、電極１１は、長尺シート状（帯状）の電極である。電極１１は、帯状の金属箔１２と、電極１１の両面において金属箔１２の一部を覆う活物質層１３と、電極１１の両面において活物質層１３の全体を覆う絶縁層１４とを有する。なお、図１では、説明の便宜のため、金属箔１２、活物質層１３、及び絶縁層１４を実際の厚さとは異なる厚さで図示している。
【００１６】
金属箔１２及び活物質層１３には、電極１１が用いられる蓄電装置の種類に適した材料を採用できる。リチウムイオン二次電池に用いる電極１１の場合、正極用の金属箔１２は、例えばアルミニウム箔であり、負極用の金属箔１２は、例えば銅箔である。また、活物質層１３は、活物質、導電助剤、及びバインダを含んでいる。正極用の活物質層１３には、正極用の活物質を含み、負極用の活物質層１３には、負極用の活物質を含む。絶縁層１４は、例えば酸化アルミニウム（アルミナ）や窒化ケイ素などのセラミック層であり、絶縁性を有する。
【００１７】
次に、電極１１の検査装置２１について説明する。検査装置２１は、絶縁層１４の静電容量を測定するとともに、測定結果から絶縁層１４の良否を判定するための装置である。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態の電極１１は、図示しない搬送装置によって、長手方向Ｄ１（搬送方向）に沿って連続的に搬送される。検査装置２１は、装置本体２３と、複数（本実施形態では１４個）の測定部としての検査電極２２とを有する。検査電極２２は、電極１１の幅方向Ｄ２（電極１１の面方向のうち搬送方向と直交する方向）に沿って、並ぶように配置されている。
【００１８】
各検査電極２２は、弾性を有する金属製（例えば銅）の板状部材であり、各検査電極２２の先端部が電極１１の絶縁層１４に倣うように接触可能な位置に支持されている。各検査電極２２は、それぞれ装置本体２３の図示しない接続端子と電気的に接続されている。
【００１９】
また、装置本体２３は、電極１１の金属箔１２と電気的に接続するための接続線２４を有する。接続線２４の先端には、金属製のブラシやローラなどの接触部２４ａが設けられている。装置本体２３と金属箔１２とは、接触部２４ａを介して電気的に接続される。また、装置本体２３は、マイクロプロセッサなどの制御部２３ａを備えている。
【００２０】
次に、検査装置２１を用いた電極１１の検査方法を含む電極１１の製造方法について、その作用とともに説明する。
帯状の金属箔１２を長手方向Ｄ１に沿って搬送しながら、該金属箔１２の両面に対して活物質を含むペースト状の活物質合剤を塗布して活物質層１３を形成する形成工程を行う。次に、活物質層１３を形成した金属箔１２を乾燥炉に通過させて活物質層１３を乾燥させる乾燥工程を行う。次に、活物質層１３を形成した金属箔１２を一対のプレスロールの間に通過させて活物質層１３を圧縮する圧縮工程を行う。
【００２１】
次に、活物質層１３の全体を覆うように絶縁層１４を形成する絶縁工程を行う。絶縁工程において、絶縁層１４は、絶縁材料の微粒子を含むペースト状の絶縁合剤を活物質層１３の全面にわたって塗布や噴霧することにより形成される。
【００２２】
次に、検査装置２１を用いて電極１１の検査工程を行う。検査工程では、電極１１を長手方向Ｄ１に沿って連続的に搬送することで、検査装置２１に通過させる。そして、検査装置２１の制御部２３ａは、金属箔１２と各検査電極２２とを介して、金属箔１２と各検査電極２２の組み合わせ毎に、個別に絶縁層１４の静電容量Ｃを測定する。前述のように、各検査電極２２は、電極１１の幅方向Ｄ２に沿って並ぶように配置されている。したがって、検査工程では、電極１１を長手方向Ｄ１に沿って搬送するとともに、電極１１の幅方向Ｄ２に沿って並ぶように区分した複数の測定区２６毎に、絶縁層１４の静電容量Ｃを連続的に測定する。即ち、各検査電極２２は、電極１１の搬送方向と直交する方向に沿って並ぶ複数の測定区２６毎に対応して配置されている。
【００２３】
また、検査工程において、制御部２３ａは、測定された測定区２６毎の静電容量Ｃに基づいて、測定区２６毎に絶縁層１４の厚さｄを判定する。即ち、制御部２３ａは、判定装置として機能する。絶縁層１４の厚さｄの判定は、静電容量Ｃの測定と並行して連続的に行われる。
【００２４】
詳しく説明すると、制御部２３ａは、測定した各静電容量Ｃに基づいて、測定区２６毎に絶縁層１４の厚さｄを算出するとともに、該算出した厚さｄが規定値以上であるか否かを判定する。ここで、静電容量Ｃ、絶縁層１４の誘電率ε、金属箔１２と検査電極２２とが対向する面積Ｓ、及び絶縁層１４の厚さｄの間には、「Ｃ＝εＳ／ｄ」の関係式（１）が成立する。即ち、測定した静電容量Ｃと関係式（１）とをもとに、絶縁層１４の厚さｄを算出することができる。厚さｄの規定値には、予め実験やシミュレーションによって決定された値が設定されており、絶縁層１４の絶縁性を確保するのに十分な値（厚さ）である。
【００２５】
そして、検査工程において、制御部２３ａは、絶縁層１４の厚さｄが規定値未満である場合には、絶縁層１４に不良が発生したことに基づく各種処理を実行する。例えば、制御部２３ａは、図示しない報知手段を制御して絶縁層１４に不良が発生していることを報知する。このとき、制御部２３ａは、絶縁層１４の不良が発生している測定区２６を併せて報知することもできる。このため、絶縁層１４において、厚さｄが不足している部分に絶縁合剤を塗布するなどして絶縁層１４を補修することができる。
【００２６】
その一方で、制御部２３ａは、絶縁層１４の厚さｄが規定値以上である場合には、絶縁層１４に不良が発生していないことから、静電容量Ｃの測定及び厚さｄの判定を継続する。その後、検査工程で絶縁層１４に不良が発見されなかった電極１１は、電極組立体に成形されるとともに、ケースに収容されて蓄電装置が完成される。
【００２７】
上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）電極１１を長手方向Ｄ１に沿って連続的に搬送するとともに、電極１１の幅方向Ｄ２に沿って並ぶ複数の測定区２６毎に対応して配置された複数の検査電極２２毎に静電容量Ｃを各別に測定することができる。したがって、静電容量Ｃの測定を連続的に行うことが可能となり、シート状の電極毎に静電容量Ｃを測定するバッチ型の従来の検査装置と比較して、電極１１の検査を迅速に行うことができる。
【００２８】
（２）そして、本実施形態では、電極１１の検査工程で蓄電装置の製造が律速されてしまうことを抑制できる。
（３）連続的に測定される絶縁層１４の静電容量Ｃに基づいて、同じく連続的に絶縁層１４の厚さｄを判定できる。したがって、電極１１の検査をさらに迅速に行うことができる。
【００２９】
（４）電極１１を長手方向Ｄ１に沿って連続的に搬送するとともに、電極１１の幅方向Ｄ２に沿って並ぶように区分した測定区２６毎に絶縁層１４の静電容量Ｃを各別に測定する。したがって、静電容量Ｃの測定を連続的に行うことが可能となり、従来の検査方法と比較して、電極１１の検査を迅速に行うことができる。
【００３０】
（５）検査装置２１では、金属箔１２を検査電極として兼用し、該金属箔１２と検査電極２２との間で絶縁層１４の静電容量Ｃを測定する。したがって、金属箔１２とは別に検査電極を用意する構成と比較して検査装置２１の構成を簡略化できる。
【００３１】
上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
○  図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、検査装置２１は、電極１１の搬送方向（長手方向Ｄ１）における複数の検査電極２２よりも下流側に配設され、電極１１に絶縁層１４を形成可能に構成された絶縁層形成装置２８をさらに備えていてもよい。制御部２３ａは、絶縁層形成装置２８を制御し、絶縁層１４の厚さｄが規定値未満であると判定された場合に、該判定された検査電極２２（測定区２６）に対応する部分に対してのみ、絶縁合剤２９を塗布又は噴霧するとよい。この構成によれば、絶縁層１４の厚さｄが規定値未満である部分２６ａに対して絶縁層１４を形成できることから、絶縁層１４の検査と補修とを連続的に行うことができる。
【００３２】
○  検査装置２１は、電極１１の幅方向Ｄ２に沿って揺動させてもよい。この場合、電極１１の幅よりも狭い範囲に検査電極２２を配置すればよい。
○  検査電極２２は、絶縁層１４から離間していてもよい。この場合、検査電極２２と絶縁層１４とを非接触で静電容量を測定できる。また、検査電極２２は、絶縁層１４と接触した状態で回転する金属製のロール状であってもよく、絶縁層１４に接触する金属製のブラシ状であってもよい。
【００３３】
○  検査工程では、矩形シート状（枚葉状）に成形した複数の電極１１を一列又は複数列に整列させた状態で、連続的に所定の搬送方向に沿って搬送するとともに、該搬送される各電極１１を検査対象として静電容量Ｃの測定を行ってもよい。本明細書において、「連続的に搬送する」とは、帯状の電極１１を長手方向に沿って連続的に搬送することのほか、本別例のように、枚葉状の電極１１を僅かな間をあけて連続的に搬送することを含むものとする。
【００３４】
○  検査装置２１が有する検査電極２２の個数、即ち測定区２６の区分数を変更してもよい。
○  制御部２３ａは、静電容量Ｃと所定の規定値とを比較することにより、絶縁層１４の厚さｄを判定してもよい。この場合、厚さｄの算出処理を省略できる。
【００３５】
○  金属箔１２と検査電極２２とを介して測定する静電容量Ｃには、活物質層１３の静電容量を含んでいてもよい。この場合、活物質層１３の静電容量成分を加味したマップなどを用意しておき、該マップを参照して絶縁層１４の厚さｄを算出できる。
【００３６】
○  活物質層１３は、金属箔１２の片面にのみ形成されていてもよい。また、活物質層１３は、金属箔１２の片面又は両面において、金属箔１２の全面を覆っていてもよい。
○  絶縁層１４は、片面の活物質層１３にのみ形成されていてもよい。また、絶縁層１４は、活物質層１３の一部のみを覆っていてもよい。
【００３７】
○  電極１１は、リチウムイオン二次電池用の電極に限らず、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等の他の二次電池用の電極であってもよい。
○  二次電池に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタ用の電極として具体化してもよい。
【００３８】
上記実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）前記絶縁層の電気容量を測定する測定装置をさらに備え、前記複数の測定部は、前記絶縁層と対向する複数の測定電極であり、前記測定装置は、前記電極の金属箔と前記測定電極との間で前記絶縁層の静電容量を測定することが好ましい。
【符号の説明】
【００３９】
Ｄ１…長手方向（搬送方向）、Ｄ２…幅方向（直交する方向）、１１…電極、１２…金属箔、１３…活物質層、１４…絶縁層、２１…検査装置、２２…検査電極（測定部）、２３…装置本体（測定装置）、２３ａ…制御部（判定装置）、２８…絶縁層形成装置。
【図１】
2015185343.tif 000003
【図２】
2015185343.tif 000004
【図３】
2015185343.tif 000005