(57)【要約】【課題】熱処理の温度の良否を判定することができる蓄電池の検査方法および蓄電池の製造方法を提供する。【解決手段】第１工程と第２工程とを有し、第１工程では、活物質層の熱処理の前の金属箔３０の一部に示温インキ３２，３３を塗布する。第２工程では、第１工程後に熱処理した後において示温インキ３２，３３の色調変化により熱処理の温度の良否の判定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極用金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する蓄電池の検査方法において、
活物質層の熱処理の前の金属箔の一部に示温インキを塗布する第１工程と、
前記第１工程後に熱処理した後において前記示温インキの色調変化により前記熱処理の温度の良否の判定を行う第２工程と、
を有することを特徴とする蓄電池の検査方法。
【請求項２】
前記示温インキとして、色調変化する温度が異なる複数種のインキを用いることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池の検査方法。
【請求項３】
電極用金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する蓄電池の製造方法において、
請求項１または２に記載の蓄電池の検査方法を含むことを特徴とする蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池の検査方法および蓄電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池等の蓄電池における電極の製造工程では、塗工、乾燥、プレス、またはベーク工程などで、ワークに加熱する熱処理工程を有している（例えば、特許文献１）。加熱の目的には、溶剤の乾燥や有機材料の結晶化、プレス密度向上などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０８８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、熱処理工程において、装置故障、環境の外乱、ないし温度ばらつきにより、温度が所望の値に維持できない場合、品質のばらつきが生じてしまうおそれがある。
本発明の目的は、熱処理の温度の良否を判定することができる蓄電池の検査方法および蓄電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、電極用金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する蓄電池の検査方法において、活物質層の熱処理の前の金属箔の一部に示温インキを塗布する第１工程と、前記第１工程後に熱処理した後において前記示温インキの色調変化により前記熱処理の温度の良否の判定を行う第２工程と、を有することを要旨とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、第１工程において、活物質層の熱処理の前の金属箔の一部に示温インキが塗布される。第２工程において、第１工程後に熱処理した後において示温インキの色調変化により熱処理の温度の良否の判定が行われる。これにより、熱処理の温度の良否を判定することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の蓄電池の検査方法において、前記示温インキとして、色調変化する温度が異なる複数種のインキを用いることを要旨とする。
請求項２に記載の発明によれば、示温インキとして、色調変化する温度が異なる複数種のインキを用いることにより、熱処理の温度の良否をより詳しく判定することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、電極用金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する蓄電池の製造方法において、請求項１または２に記載の蓄電池の検査方法を含むことを要旨とする。
【０００９】
これにより製造された蓄電池は請求項１または２に記載の蓄電池の検査方法による熱処理の温度の良否の判定されたものとなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱処理の温度の良否を示温インキの変化で判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）実施形態における塗工・乾燥装置の概略平面図、（ｂ）は塗工・乾燥装置の概略正面図。
【図２】高温プレス装置の概略正面図。
【図３】リチウムイオン二次電池の製造工程を説明するための概略平面図。
【図４】リチウムイオン二次電池の製造工程を説明するための概略平面図。
【図５】リチウムイオン二次電池の製造工程を説明するための概略平面図。
【図６】別例のリチウムイオン二次電池の製造工程を説明するためのタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、リチウムイオン二次電池に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
蓄電池としてのリチウムイオン二次電池においては、正および負の電極は、電極用金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する。このリチウムイオン二次電池における電極の製造工程では、塗工、乾燥、プレス、またはベーク工程などを有する。図１には、塗工・乾燥装置１０を示す。図２には高温プレス装置２０を示す。
【００１３】
図１に示すように、塗工・乾燥装置１０は、第１ガイドローラ１１と、第２ガイドローラ１２と、乾燥炉１３と、コータ１４と、第１の示温インキ塗布装置１５と、第２の示温インキ塗布装置１６を有する。第１ガイドローラ１１と第２ガイドローラ１２とが離間して配置されている。第１ガイドローラ１１と第２ガイドローラ１２との間に乾燥炉１３が配置されている。第１ガイドローラ１１と第２ガイドローラ１２により帯状の金属箔３０が搬送されて乾燥炉１３を通過する。
【００１４】
第１ガイドローラ１１の近傍にはコータ１４と第１の示温インキ塗布装置１５と第２の示温インキ塗布装置１６が配置されている。コータ１４により、活物質とバインダーと溶剤を含む活物質合剤３１を金属箔３０に塗布することができる。第１の示温インキ塗布装置１５により金属箔３０の一部である製品ではない部分に第１の示温インキ３２を塗布することができるようになっている。また、第２の示温インキ塗布装置１６により金属箔３０の一部である製品ではない部分に第２の示温インキ３３を塗布することができるようになっている。
【００１５】
第１の示温インキ３２および第２の示温インキ３３は、共に色調変化が不可逆性のインキである。
第１の示温インキ３２は、加熱前の室温では青色を呈している。第２の示温インキ３３は、加熱前の室温では赤色を呈している。第１の示温インキ３２は反応温度である第１温度以上では透明になり、第２の示温インキ３３は、反応温度である第２温度以上では透明になる。第１の示温インキ３２と第２の示温インキ３３とは、色調が変化する反応温度が異なっている。詳しくは、第１の示温インキ３２の反応温度である第１温度と第２の示温インキ３３の反応温度である第２温度とは、例えば１０℃の差がある。例えば、第１の示温インキ３２の反応温度である第１温度は７５℃、第２の示温インキ３３の反応温度である第２温度は８５℃である。
【００１６】
図２に示すように、高温プレス装置２０は、第１ガイドローラ２１と、第２ガイドローラ２２と、上側プレスローラ２３と、下側プレスローラ２４と、第１の示温インキ塗布装置２５と第２の示温インキ塗布装置２６を有する。第１ガイドローラ２１と第２ガイドローラ２２とが離間して配置されている。第１ガイドローラ２１と第２ガイドローラ２２との間に、上側プレスローラ２３および下側プレスローラ２４が配置されている。第１ガイドローラ２１と第２ガイドローラ２２により、帯状の金属箔３０に活物質合剤３１が塗布・乾燥された電極材料３５が供給されて上側プレスローラ２３と下側プレスローラ２４との間を通過する。上側プレスローラ２３と下側プレスローラ２４との間を電極材料３５が通過する際に高温プレスが行われる。
【００１７】
第１ガイドローラ２１の近傍には第１の示温インキ塗布装置２５が配置されている。第１の示温インキ塗布装置２５により電極材料３５の一部（金属箔３０の一部）に第１の示温インキを塗布することができるようになっている。また、第１ガイドローラ２１の近傍には第２の示温インキ塗布装置２６が配置されている。第２の示温インキ塗布装置２６により電極材料３５の一部（金属箔３０の一部）に第２の示温インキを塗布することができるようになっている。
【００１８】
次に、作用について説明する。
まず、図１の塗工・乾燥装置１０による塗工・乾燥工程について説明する。
第１ガイドローラ１１および第２ガイドローラ１２の回転により帯状の金属箔３０が第１ガイドローラ１１から第２ガイドローラ１２に向かって搬送される。第１ガイドローラ１１の配置位置、即ち、乾燥炉１３の入口側において、コータ１４により活物質合剤（活物質とバインダーと溶剤を含む）３１が金属箔３０に塗布される。また、第１ガイドローラ１１の配置位置、即ち、乾燥炉１３の入口側において、第１の示温インキ塗布装置１５により金属箔３０の一部である製品でない部分に第１の示温インキ３２が塗布される。同様に、第１ガイドローラ１１の配置位置、即ち、乾燥炉１３の入口側において、第２の示温インキ塗布装置１６により金属箔３０の一部である製品でない部分に第２の示温インキ３３が塗布される。
【００１９】
このように、図３に示すように、活物質層の熱処理としての乾燥の前の帯状の金属箔３０の一部に第１の示温インキ３２と第２の示温インキ３３を塗布する。
このとき、加熱前であり、第１の示温インキ３２は反応温度（例えば７５℃）未満であり、青色を呈している。また、第２の示温インキ３３は反応温度（例えば８５℃）未満であり、赤色を呈している。
【００２０】
金属箔３０に活物質合剤３１と第１の示温インキ３２と第２の示温インキ３３が塗布された電極材料３５は、乾燥炉１３に入り、高温（８０℃）にて乾燥される。この乾燥炉１３を通過させることにより溶媒の乾燥や有機材料の結晶化が行われる。
【００２１】
乾燥炉１３を通過した電極材料３５（金属箔３０、活物質合剤３１、第１の示温インキ３２、第２の示温インキ３３）は第２ガイドローラ１２に向かって搬送される。
そして、乾燥炉１３の出口で電極材料３５（金属箔３０、活物質合剤３１、第１の示温インキ３２、第２の示温インキ３３）を目視により観察する。
【００２２】
例えば、図４に示すように、電極材料３５（金属箔３０、活物質合剤３１、第１の示温インキ３２、第２の示温インキ３３）において、所望の温度による加熱後では第１の示温インキ３２が透明になっている（消えている）とともに第２の示温インキ３３が発色している（消えていない）。即ち、７５℃以上、かつ、８５℃未満の適正な温度で乾燥が行われたことが分る。
【００２３】
これに対し、例えば、図５に示すように、電極材料３５（金属箔３０、活物質合剤３１、第１の示温インキ３２、第２の示温インキ３３）において、第１の示温インキ３２が発色している（消えていない）とともに第２の示温インキ３３が発色している（消えていない）と、適正な温度で乾燥が行われていないと判断する。即ち、乾燥は７５℃未満で行われたことが分る。
【００２４】
また、電極材料３５（金属箔３０、活物質合剤３１、第１の示温インキ３２、第２の示温インキ３３）において、第１の示温インキ３２が透明になっている（消えている）とともに第２の示温インキ３３が透明になっている（消えている）と、適正な温度で乾燥が行われていないと判断する。即ち、乾燥は８５℃以上で行われたことが分る。
【００２５】
このように、乾燥後において示温インキ３２，３３の色調変化により乾燥温度の良否の判定を行う。
次に、図２の高温プレス装置２０による高温プレス工程について説明する。
【００２６】
第１ガイドローラ２１および第２ガイドローラ２２の回転により、帯状の金属箔３０に活物質合剤３１が塗布・乾燥された電極材料３５が第１ガイドローラ２１から第２ガイドローラ２２に向かって搬送される。第１ガイドローラ２１の配置位置、即ち、プレスローラ２３，２４の上流側において、第１の示温インキ塗布装置２５により電極材料３５の一部（金属箔３０の一部）に示温インキが塗布される。同様に、第２の示温インキ塗布装置２６により電極材料３５の一部（金属箔３０の一部）に示温インキが塗布される。
【００２７】
このように、活物質層の熱処理としての高温プレスの前の金属箔３０の一部に示温インキを塗布する。
第１の示温インキ塗布装置２５による示温インキと第２の示温インキ塗布装置２６による示温インキが塗布された電極材料３５は、上側プレスローラ２３と下側プレスローラ２４との間を通過する際に高温プレスが行われる。この高温プレスにより、プレス密度を向上させることができる。
【００２８】
上側プレスローラ２３と下側プレスローラ２４との間を通過した電極材料３５は第２ガイドローラ２２に向かって搬送される。
そして、プレスローラ２３，２４間を通過した後で電極材料３５を目視により観察する。
【００２９】
例えば、図４に示すように、第１の示温インキ塗布装置２５による示温インキ（３２）と第２の示温インキ塗布装置２６による示温インキ（３３）が塗布された電極材料３５において、所望の温度による高温プレスでは第１の示温インキ塗布装置２５による示温インキ（３２）が透明になっている（消えている）とともに第２の示温インキ塗布装置２６による示温インキ（３３）が発色している（消えていない）と、適正な温度で高温プレスが行われたと判断する。
【００３０】
これに対し、例えば、図５に示すように、第１の示温インキ塗布装置２５による示温インキ（３２）と第２の示温インキ塗布装置２６による示温インキ（３３）が塗布された電極材料３５において、第１の示温インキ塗布装置２５による示温インキ（３２）が発色している（消えていない）とともに第２の示温インキ塗布装置２６による示温インキ（３３）が発色している（消えていない）と、適正な温度より低い温度で高温プレスが行われていると判断する。
【００３１】
また、第１の示温インキ塗布装置２５による示温インキ（３２）と第２の示温インキ塗布装置２６による示温インキ（３３）が塗布された電極材料３５において、第１の示温インキ塗布装置２５による示温インキ（３２）が透明になっている（消えている）とともに第２の示温インキ塗布装置２６による示温インキ（３３）が透明になっている（消えている）と、適正な温度より高い温度で高温プレスが行われていると判断する。
【００３２】
このように、高温プレスの後において示温インキの色調変化により高温プレスの温度の良否の判定を行う。
以上のように、リチウムイオン二次電池における電極の製造工程において、活物質層を熱処理する工程を有しており、帯状金属箔（ロール）３０の製品ではない部分に示温インキを塗布して温度の上限・下限を目視で確認できる。例えば、８０℃±３℃まで許容できる工程であれば、７５℃で消える示温インキと８５℃で消える示温インキを配置して、熱処理部を通過した後で目視確認をして、良否（ＯＫ／ＮＧ）の判断を行う。
【００３３】
不良判定されると（ＮＧの場合は）、マーカで後工程に知らせるようにする。他にも、所望温度での熱処理が行われるように熱処理を行う装置を再調整（例えば、設定温度を再設定する）などの設備にフィードバックしてもよい。なお、所望温度での熱処理が行われるように熱処理を行う装置を再調整する代わりに熱処理を停止（機械を止める）してもよい。
【００３４】
このようにして、熱履歴が見えるので、不良品の流出を防ぐことができる。特に、活物質合剤のバインダーの結晶構造の変化や活物質層の厚さ方向における組成の分布など、非破壊でしかわからない不良には有用である。
【００３５】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）蓄電池としてのリチウムイオン二次電池の検査方法として、第１工程と第２工程とを有する。第１工程では、活物質層の熱処理の前の金属箔３０の一部に示温インキ３２，３３を塗布する。第２工程では、第１工程後に熱処理した後において示温インキ３２，３３の色調変化により熱処理の温度の良否の判定を行う。これにより熱処理の温度の良否を判定することができる。
【００３６】
詳しくは、従来、熱処理工程において装置故障、環境の外乱ないし温度ばらつきにより製品の温度が所望の値に維持できない場合には品質のばらつきが生じるとともにワークの目視確認や重量測定などの非破壊検査では引っかからない。本実施形態では、熱処理工程において装置故障、環境の外乱ないし温度ばらつきにより製品の温度が所望の値に維持できない状況下においても塗布した示温インキの色調を観察することにより熱処理の温度の良否を判定することができる。
【００３７】
（２）示温インキとして、色調変化する温度が異なる複数種のインキを用いる。これにより、熱処理の温度の良否をより詳しく判定することができる。
（３）蓄電池としてのリチウムイオン二次電池の製造方法として、上述の（１）または（２）の検査方法を含む。これにより製造されたリチウムイオン二次電池は（１），（２）の検査方法による熱処理の温度の良否の判定されたものとなる。つまり、熱処理工程において装置故障、環境の外乱ないし温度ばらつきが生じ製品の温度が所望の値に維持できない場合であっても、本実施形態では品質のばらつきを抑制できる。
【００３８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・色調変化する温度が異なる示温インキ（例えば反応温度が７５℃の示温インキと反応温度が８５℃の示温インキ）を用いたがこれに限るものでない。例えば、１つの示温インキ（例えば反応温度が７５℃の示温インキ）を用いて下限温度を下回っていないかの良否判定を行ってもよい。
【００３９】
・示温インキとして、色調変化が可逆性のインキを用いてもよい。その一例を、図６を用いて説明する。図６において横軸に時間をとっているとともに縦軸に温度をとっている。
【００４０】
ｔ２〜ｔ３の期間において第１の熱処理が行われる。ｔ４〜ｔ５の期間において第２の熱処理が行われる。ｔ６〜ｔ７の期間において第３の熱処理が行われる。第１の熱処理の温度Ｔｈ１は第２の熱処理の温度Ｔｈ２より高く、第２の熱処理の温度Ｔｈ２は第３の熱処理の温度Ｔｈ３よりも高い。
【００４１】
可逆示温インキとして、第１の示温インキと第２の示温インキと第３の示温インキと第４の示温インキを用いる。第１の示温インキの反応温度Ｔｉ１は、第１の熱処理の温度Ｔｈ１より高い。第２の示温インキの反応温度Ｔｉ２は、第１の熱処理の温度Ｔｈ１より低く、かつ、第２の熱処理の温度Ｔｈ２より高い。第３の示温インキの反応温度Ｔｉ３は、第２の熱処理の温度Ｔｈ２より低く、かつ、第３の熱処理の温度Ｔｈ３より高い。第４の示温インキの反応温度Ｔｉ４は、第３の熱処理の温度Ｔｈ３より低い。
【００４２】
ｔ１のタイミングで第１〜第４の可逆示温インキを塗布する。そして、第１の熱処理の直後の第１の判定タイミングにおいて各示温インキの色調を調べる。このとき、正規温度で第１の熱処理が行われていると、第１の示温インキが発色し（消えていない）、第２の示温インキが透明となり（消えている）、第３の示温インキが透明となり（消えている）、第４の示温インキが透明となる（消えている）。
【００４３】
その後の第２の熱処理の直後の第２の判定タイミングにおいて各示温インキの色調を調べる。このとき、正規温度で第２の熱処理が行われていると、第１の示温インキが発色し（消えていない）、第２の示温インキが発色し（消えていない）、第３の示温インキが透明となり（消えている）、第４の示温インキが透明となる（消えている）。
【００４４】
その後に、第３の熱処理の直後の第３の判定タイミングにおいて各示温インキの色調を調べる。このとき、正規温度で第３の熱処理が行われていると、第１の示温インキが発色し（消えていない）、第２の示温インキが発色し（消えていない）、第３の示温インキが発色し（消えていない）、第４の示温インキが透明となる（消えている）。
【００４５】
第１〜第３の各判定タイミングにおいて、熱処理が正規の温度で行われていないと、上述した各示温インキの色調の結果とは異なる色調結果となる。これにより、熱処理の温度の良否を判定することができる。
【００４６】
この場合、示温インキの塗布はｔ１のタイミングで１回行うだけでよい（熱処理ごとに塗布する必要がなくなる）。
・第１の示温インキ３２は青色を呈するものを用いるとともに第２の示温インキ３３は赤色を呈するものを用いたが、色の種類は問わない。また、反応温度で透明ではなく半透明になってもよい。
【００４７】
・示温インキ３２，３３は加熱前の室温では色を呈しているとともに反応温度以上で透明になるものを用いたが、これに代わり、示温インキは加熱前では透明であるとともに反応温度以上で色を呈するものを用いてもよい。要は、所定温度で色調変化が表れればよい。
【００４８】
・示温インキの色調変化は目視でも画像認識処理技術を用いて判別してもよい。
・蓄電池はリチウムイオン二次電池であったが、これに限定されることなく、他の二次電であっても、また一次電池、キャパシタ等であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
３０…金属箔、３２…第１の示温インキ、３３…第２の示温インキ。
【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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