(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象となる同一の複数の電池が順次設置される試験台と、
前記電池を圧壊する押圧部材と、
前記押圧部材による前記電池への押圧力を制御する加圧手段と、
前記電池の温度および電圧の少なくとも一方を測定する測定手段と、を備え、
前記加圧手段は、前記試験台に順次設置される前記電池を、前記押圧部材によって不完全な部分圧壊とすると共に、前記複数の電池それぞれの部分圧壊の深さが異なるように前記押圧力を制御し、
前記測定手段は、部分圧壊された前記複数の電池それぞれの温度および電圧の少なくとも一方を測定することを特徴とする電池試験装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、前記複数の電池それぞれの部分圧壊による深さＤ、前記試験対象すべての個体数ＮＭ、前記複数の電池それぞれに対応する１からＮＭまでの自然数Ｎａ及び前記試験台に設置された状態での前記電池の上端から下端までの距離Ｌが下記式（１）となるように前記押圧力を制御することを特徴とする請求項１記載の電池試験装置。
Ｄ＝（Ｎａ／ＮＭ）×Ｌ    （１）
【請求項３】
前記複数の電池は、前記自然数Ｎａに従った順番で部分圧壊され、
前記加圧手段は、前記深さＤが段階的に大きくなるように前記押圧力を制御し、
前記測定手段は、部分圧壊された前記複数の電池それぞれの温度および電圧の少なくとも一方を測定すると共に、測定結果が所定の閾値を超える最初の自然数Ｎａを求めることを特徴とする請求項２記載の電池試験装置。
【請求項４】
前記押圧部材は、前記試験台に設置された前記電池に対して所定の高さから落下して前記電池を部分圧壊し、
前記加圧手段は、前記所定の高さを調整して前記押圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の電池試験装置。
【請求項５】
前記電池は角型であり、
前記試験台に設置された前記電池の角部分に立て掛けられる棒状の干渉部材を更に備え、
前記押圧部材は、前記干渉部材に衝突することで間接的に前記電池の角部分を部分圧壊することを特徴とする請求項４記載の電池試験装置。
【請求項６】
前記押圧部材は、試験対象となる同一の複数の電池それぞれを部分圧壊し、
前記加圧手段は、前記複数の電池に対する前記所定の高さが異なるように前記押圧力を制御し、
前記測定手段は、部分圧壊された前記複数の電池それぞれの温度および電圧の少なくとも一方を測定することを特徴とする請求項４または５記載の電池試験装置。
【請求項７】
前記加圧手段は、前記複数の電池それぞれに対する前記所定の高さＨ、基準となる高さＨ０及び前記複数の電池それぞれに対応して１から順番に付される自然数Ｎｂが下記式（２）となるように前記押圧力を制御することを特徴とする請求項６記載の電池試験装置。
Ｈ＝Ｈ０×Ｎｂ    （２）
【請求項８】
前記複数の電池は、前記自然数Ｎｂに従った順番で部分圧壊され、
前記加圧手段は、前記高さＨが段階的に高くなるように前記押圧力を制御し、
前記測定手段は、部分圧壊された前記複数の電池それぞれの温度および電圧の少なくとも一方を測定すると共に、測定結果が所定の閾値を超える最初の自然数Ｎｂを求めることを特徴とする請求項７記載の電池試験装置。
【請求項９】
前記測定手段は、部分圧壊された前記複数の電池それぞれの温度を測定し、
前記所定の閾値は１５０℃から１６０℃の範囲に含まれることを特徴とする請求項３または８記載の電池試験装置。
【請求項１０】
試験台に設置された電池が不完全な部分圧壊となるように前記電池に押圧力をかける部分圧壊ステップと、
部分圧壊した前記電池の温度及び電圧の少なくとも一方を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおける測定結果が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定ステップと、を備え、
試験対象となる同一の複数の電池の中から電池を順番に抽出し、
抽出した電池に対して前記部分圧壊ステップ、前記検出ステップ及び前記判定ステップを行い、
前記部分圧壊ステップにおいて、前記電池にかけられる押圧力を前記順番に従って段階的に大きくし、
前記判定ステップにおいて、前記測定結果が所定の閾値を超えると判定された最初の前記電池の順番を示す値が良否判定の基準値以上の場合に前記電池が良品であると判定することを特徴とする電池試験方法。
【請求項１１】
前記電池は角型であると共に、前記電池の周面には対向する一対の平面部分と前記平面部分よりも面積の小さな側面部分とを有し、
前記複数の電池それぞれに対して前記平面部分に押圧力をかけて部分圧壊する場合における前記良否判定の基準値は、前記複数の電池それぞれに対して前記側面部分に押圧力をかけて部分圧壊する場合に比べて小さいことを特徴とする請求項１０記載の電池試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などの携帯機器に内蔵されているリチウムイオン電池などの電池の性能や安全性などの試験装置及び試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの携帯機器に内蔵されている充電可能な二次電池、例えばリチウムイオン電池は、正極にコバルト酸リチウム化合物、負極にグラファイト、電解液にリチウム塩を含んだ有機電解液からなっている。この二次電池は、薄い薄膜膜からなる正極と負極の間を電気的に絶縁するセパレータを挟んで、その正極、負極およびセパレータを巻いた構造になっている。特に角型のリチウムイオン電池においては、巻いたものを角型に変形させ、角型のアルミ缶などに挿入して、電解液を注入し、密閉することで形成されている。
【０００３】
このリチウムイオン電池は、小型、軽量化および高エネルギー密度化が特徴の電池であり、その目的のために化学的に活性度の高いコバルト酸化合物や有機電解液を用いて、薄い正極や負極の薄膜を使って電池を構成している。さらに電池の小型、軽量化を目指すために軽量なアルミケースに上記の電池材料を格納している。
【０００４】
この種の構造のリチウムイオン電池では、外圧による電池の内部の電極の破損によって、正極や負極の内部短絡等が発生し、電池の異常発熱や発煙などの不具合が生じる虞がある。そこで、従来から、リチウムイオン電池を意図的に破壊し、破壊した状態での安全性を図る安全性試験が行われてきた（特許文献１参照）。例えば、この種の安全性試験では、満充電したリチウムイオン電池を外部から金属の金属棒（丸棒）を押し当てて完全につぶし（全圧壊）、全圧壊後の電池の振る舞い、例えば、約１６０℃以上の異常発熱や発煙などが発生するかどうか確認する。そして、異常発熱や発煙などの異常な状態にならない電池のみを良品電池（ＯＫ電池）と判断することで、電池の安全性を評価していた。
【特許文献１】特開２００５−３２７６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、携帯電話などに入っている一般のリチウムイオン電池が遭遇する外部からの力としては、上記のような電池が全圧壊するような力はまれであり、電池が部分的に破損（部分圧壊）されるような力の方が遭遇しやすい。したがって、携帯電話などで一般に使用されている範囲内において電池の全圧壊試験は極端な試験であるといえ、電池が破損した場合の振る舞いを図る試験としては適切ではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、電池が破損した場合の振る舞いを適切に検証することが可能となる電池試験装置及び電池試験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】
本願の発明者は、電池の安全性を適切に評価するための検討を重ねた結果、リチウムイオン電池などの電池では、全圧壊させると電池系をすべて破壊するので、内部短絡による内部発熱は速やかに収束する可能性があり、その反面、リチウムイオン電池などの電池を部分的に破損させ、内部短絡を発生させた場合、電池系は破損した部分以外動作するので、内部短絡による内部発熱が継続しやすいという知見を得た。その結果として、発明者は、リチウムイオン電池などの電池に外部からの力を加えて破損させる場合、部分圧壊する方が安全性の不安定化（異常発熱や発煙の発生）を招き易いという知見を得た。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
本発明に係る電池試験装置は、試験対象となる同一の複数の電池が順次設置される試験台と、電池を圧壊する押圧部材と、押圧部材による電池への押圧力を制御する加圧手段と、電池の温度および電圧の少なくとも一方を測定する測定手段と、を備え、加圧手段は、試験台に順次設置される電池を、押圧部材によって不完全な部分圧壊とすると共に、複数の電池それぞれの部分圧壊の深さが異なるように押圧力を制御し、測定手段は、部分圧壊された複数の電池それぞれの温度および電圧の少なくとも一方を測定することを特徴とする。
【０００９】
電池の全圧壊状態は、携帯電話などの携帯機器を使用している状況では極めてまれにしか生じない状態であり、さらに、電池の全圧壊状態は内部短絡などに起因する異常判定において最悪条件ではないため、電池が破損した場合の振る舞いを適切に検証できなかった。しなしながら、本発明によれば、電池を部分圧壊させた状態で温度や電圧を測定するので、電池が破損した場合の振る舞いを適切に検証することが可能となる。
【００１０】
さらに、試験対象となる複数の電池それぞれの部分圧壊の深さが異なるため、それぞれの部分圧壊深さで電池が破損した場合の振る舞いを適切に検証することが可能となる。
【００１１】
さらに、加圧手段は、複数の電池それぞれの部分圧壊による深さＤ、試験対象すべての個体数ＮＭ、複数の電池それぞれに対応する１からＮＭまでの自然数Ｎａ及び試験台に設置された状態での電池の上端から下端までの距離Ｌが下記式（１）となるように押圧力を制御すると好適である。
Ｄ＝（Ｎａ／ＮＭ）×Ｌ    （１）
この電池試験装置によれば、式（１）に基づいた定量的な検証が可能になり、他種の電池などとの評価判定を行い易くなる。
【００１２】
さらに、複数の電池は、自然数Ｎａに従った順番で部分圧壊され、加圧手段は、深さＤが段階的に大きくなるように押圧力を制御し、測定手段は、部分圧壊された複数の電池それぞれの温度および電圧の少なくとも一方を測定すると共に、測定結果が所定の閾値を超える最初の自然数Ｎａを求めると好適である。求めたＮａを基準にして電池の良否判定を行うことが可能になる。
【００１３】
さらに、押圧部材は、試験台に設置された電池に対して所定の高さから落下して電池を部分圧壊し、加圧手段は、所定の高さを調整して押圧力を制御すると好適である。本発明によれば、落下衝撃によって部分圧壊した場合の電池の振る舞いを検証することができる。
【００１４】
さらに、電池は角型であり、試験台に設置された電池の角部分に立て掛けられる棒状の干渉部材を更に備え、押圧部材は、干渉部材に衝突することで間接的に電池の角部分を部分圧壊すると好適である。本発明によれば、主として電池の角部分を部分圧壊でき、押圧部材の落下衝撃によって角部分が部分圧壊した電池の振る舞いを検証することができる。
【００１５】
さらに、押圧部材は、試験対象となる同一の複数の電池それぞれを部分圧壊し、加圧手段は、複数の電池に対する所定の高さが異なるように押圧力を制御し、測定手段は、部分圧壊された複数の電池それぞれの温度および電圧の少なくとも一方を測定すると好適である。所定の高さを変更することで、押圧部材の落下衝撃による押圧力を、容易に制御することができる。
【００１６】
さらに、加圧手段は、複数の電池それぞれに対する所定の高さＨ、基準となる高さＨ０及び複数の電池それぞれに対応して１から順番に付される自然数Ｎｂが下記式（２）となるように押圧力を制御すると好適である。
Ｈ＝Ｈ０×Ｎｂ    （２）
この電池試験装置によれば、式（２）に基づいた定量的な検証が可能になり、他種の電池などとの評価判定を行い易くなる。
【００１７】
さらに、複数の電池は、自然数Ｎｂに従った順番で部分圧壊され、加圧手段は、高さＨが段階的に高くなるように押圧力を制御し、測定手段は、部分圧壊された複数の電池それぞれの温度および電圧の少なくとも一方を測定すると共に、測定結果が所定の閾値を超える最初の自然数Ｎｂを求めると好適である。求めたＮｂを基準にして電池の良否判定を行うことが可能になる。
【００１８】
さらに、測定手段は、部分圧壊された複数の電池それぞれの温度を測定し、所定の閾値は１５０℃から１６０℃の範囲に含まれると好適である。電池、特に二次電池を部分圧壊して内部短絡が発生すると、二次電池の温度が短絡電流によるジュール熱によってあがっていき、さらに、二次電池の温度が臨界温度（二次電池２の材料の熱分解が始まる温度：１５０℃〜１６０℃程度）に達すると、二次電池２の電極や電解液の電池材料自体の熱分解が始まり、それにより熱暴走が始まってしまう。したがって、不良電池の判断基準として、二次電池の温度が臨界温度に達するか否かを監視することが最も望ましいため、所定の閾値は１５０℃から１６０℃の範囲に含まれる所定の温度にすると好適である。
【００１９】
また、本発明に係る電池試験方法は、試験台に設置された電池が不完全な部分圧壊となるように電池に押圧力をかける部分圧壊ステップと、部分圧壊した電池の温度及び電圧の少なくとも一方を検出する検出ステップと、検出ステップにおける測定結果が所定の閾値以下であるか否かを判定する判定ステップと、を備え、試験対象となる同一の複数の電池の中から電池を順番に抽出し、抽出した電池に対して部分圧壊ステップ、検出ステップ及び判定ステップを行い、部分圧壊ステップにおいて、電池にかけられる押圧力を順番に従って段階的に大きくし、判定ステップにおいて、測定結果が所定の閾値を超えると判定された最初の電池の順番を示す値が良否判定の基準値以上の場合に電池が良品であると判定すると好適である。
【００２０】
本発明によれば、電池を部分圧壊させた状態で温度や電圧を測定するので、電池が破損した場合の振る舞いを適切に検証することが可能となる。
【００２１】
さらに、測定結果が所定の閾値を超えると判定された最初の電池の順番と良否判定の基準値との対比によって電池の良否判定を簡単に行える。
【００２２】
さらに、電池は角型であると共に、電池の周面には対向する一対の平面部分と平面部分よりも面積の小さな側面部分とを有し、複数の電池それぞれに対して平面部分に押圧力をかけて部分圧壊する場合における良否判定の基準値は、複数の電池それぞれに対して側面部分に押圧力をかけて部分圧壊する場合に比べて小さいと好適である。本発明によれば、電池の薄い側が破損した場合における評価が厳しくなり、より高い安全性を実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電池が破損した場合の振る舞いを適切に図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る電池試験装置の好適な実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、第１実施形態に係る電池試験装置の概略を示す図である。電池試験装置１Ａは、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池などの充電可能な二次電池２が破損した場合の振る舞いを測定する装置である。なお、電池試験装置１Ａによる試験対象は、二次電池に限定されず、一次電池などであってもよい。
【００２６】
電池試験装置１Ａは、試験対象となる二次電池２が設置される試験台３と、二次電池２に当接して二次電池２を圧壊する丸棒（押圧部材）５と、丸棒５を二次電池２に対して昇降させる可動板７に連結され、丸棒５による二次電池２への押圧力を制御する加圧装置（加圧手段）９と、試験台３上に載せられた二次電池２に接する温度センサ１１と、温度センサ１１に接続された測定装置１３とを備えている。なお、本実施形態では、温度センサ１１で検出された温度に基づいて、圧壊された二次電池２の振る舞いを検証するが、温度の代わりに二次電池２の電圧を測定したり、温度と電圧の両方を測定したりする検出手段を設け、その測定結果に基づいて圧壊された二次電池２の振る舞いを検証するようにしてもよい。
【００２７】
試験台３には、二次電池２が設置される所定部位を挟むようにして一対のガイドバー３ａが立設されており、可動板７はガイドバー３ａに案内されながら所定の軌道に沿って昇降する。可動板７の下面には丸棒固定棒７ａが突出しており、丸棒固定棒７ａの下端には、丸棒５が水平（丸棒固定棒７ａに対して垂直）になるように固定されている。
【００２８】
加圧装置９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどからなる制御回路９ａ、可動板７を昇降させる駆動モータ９ｂ及び試験実施者の操作入力を受け付ける操作部９ｃなどを備えている。制御回路９ａは、例えば、操作部９ｃを介して二次電池２の型式などを受け付けると、二次電池２に見合った段階的な押圧力の付与が可能となるように駆動モータ９ｂを制御し、丸棒５によって二次電池２を部分圧壊する。
【００２９】
測定装置１３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどからなる測定回路１３ａ及び測定結果などを出力するディスプレイなどの出力部１３ｂを備えている。測定装置１３は、温度センサ１１に有線または無線によって接続されており、温度センサ１１による測定結果を出力部１３ｂから出力する。さらに、測定装置１３は、測定結果が所定の閾値、例えば１６０℃以下であるか否かを判断する。
【００３０】
また、測定装置１３と加圧装置９とは、信号を送受信可能に接続されている。加圧装置９は、二次電池２を部分圧壊させる規定の押圧力で押圧し、その押圧力に係るデータを測定装置１３に通知する。測定装置１３は、押圧力に係るデータを受け付けると共に、二次電池２の良否判定に必要となる情報を出力部１３ｂから出力する。
【００３１】
次に、図４を参照して、電池試験方法について説明する。図４は、電池試験方法の手順を示すフローチャートである。
【００３２】
電池試験方法を開始する際に、試験実施者は、まず試験対象となるリチウムイオン電池などの二次電池２を選択し、同型式の複数（例えば８個）の二次電池２を満充電状態で準備し、さらに、二次電池２の圧壊方向を決定する（ステップＳ１）。
【００３３】
図２及び図３に示されるように、二次電池２は六面体からなる角型であり、二次電池２の周面は、一対の平面部分２ａと、平面部分２ａ以外の側面部分２ｂとを有している。平面部分２ａは各面の中で面積が最大になる領域であり、側面部分２ｂは平面部分２ａ同士を連絡するように取り巻く領域であり、平面部分２ａに比べて極めて狭くなっている。また、二次電池２の平面部分２ｂは矩形であり、図２及び図３では、横方向（長辺側）の寸法は“Ａ”、縦方向（短辺側）の寸法は“Ｂ”で示してあり、さらに一対の平面部分２ａ同士の間の距離（高さ寸法）は“Ｃ”で示している。さらに、圧壊する深さは“Ｄ”で示してあり、深さＤを変化させて圧壊試験を実施することにより、二次電池２を部分的に破損（部分圧壊）させる。なお、図２に示す状態では、深さＤが電池高さＣと同じとなる時に全圧壊となり、図３に示す状態では、深さＤが電池高さＡと同じとなる時に全圧壊となる。
【００３４】
次に、圧壊方向の決定について説明する。図２及び図３は、圧壊する面が上側になるように試験台３に二次電池２を取り付けた場合を示している。圧壊方向の決定とは、丸棒５が当接して圧壊する面を決定することを意味し、圧壊方向を平面部分２ａに決定した場合（図２参照）には、平面部分２ａを上側に向けて試験台３に設置する。その結果、丸棒５は平面部分２ａに当接し、主として平面部分２ａを潰すことになる。また、側面部分２ｂに決定した場合（図３参照）には、側面部分２ｂを上側に向けて試験台３に設置する。その結果、丸棒５は側面部分２ｂに当接し、主として側面部分２ｂを潰すことになる。
【００３５】
図４に示されるように、二次電池２の選択が終わり、圧壊方向が決まると、試験実施者は、８個の二次電池２のいずれか一つを任意に抽出し、“Ｎａ＝１”となるようにデータ設定を行う（ステップＳ２）。この最初に抽出した二次電池２は“Ｎａ＝１”に対応した二次電池２となる。さらに、試験実施者は、抽出した二次電池２を試験台３に取り付ける（ステップＳ３）。なお、二次電池２は順番に抽出されて以下の処理が行われ、その都度、“Ｎａ＝２〜８”の順番でデータ設定される。
【００３６】
次に、試験実施者は、加圧装置９の開始操作を行う。加圧装置９の制御回路９ａは駆動モータ９ｂを制御し、丸棒５を降下させて二次電池２を押圧し、部分圧壊を実施する。この場合に、加圧装置９は、部分圧壊の深さＤが以下の式（１）となるように丸棒５による二次電池２への押圧力を制御する（ステップＳ４）。
【００３７】
Ｄ＝（Ｎａ／ＮＭ）×Ｌ  …（１）
式（１）中の“Ｌ”は、試験台３に設置された状態での二次電池２の上端から下端までの長さであり、“Ｄ”は丸棒５による二次電池２の部分圧壊による深さである。また、“ＮＭ”は試験対象すべての個体数を意味し、本実施の形態では“８”となる。なお、“Ｌ”は、平面方向と側面方向とでは異なり、平面方向の場合には寸法“Ｃ”（図２参照）となり、側面方向の場合には寸法“Ａ”（図３参照）または寸法“Ｂ”となる。
【００３８】
加圧装置９は、試験実施者の操作入力によって“Ｎａ＝１”に設定されているため、深さＤが“（１／８）×Ｌ”となるような押圧力で二次電池２を部分圧壊する。
【００３９】
次に、測定装置１３の測定回路１３ａは、部分圧壊された二次電池２の電池温度Ｔを温度センサ１１での検出値に基づいて測定する。さらに、測定回路１３ａは、測定結果が所定の閾値、例えば、１６０℃を超えているか否かを判断する（ステップＳ５）。測定回路１３ａは、測定結果が１６０℃を超えていないと判断する場合には、１６０℃未達を示すデータを加圧装置９に通知し、加圧装置９は丸棒５を上昇させて二次電池２への押圧を解く。試験実施者は、丸棒５による押圧が解かれると試験台３に設置された二次電池２を取り外す（ステップＳ６）。
【００４０】
次に、試験実施者は、新たな二次電池２を抽出し、加圧装置９の操作部９ｃを操作して“Ｎａ＝Ｎａ＋１”、すなわちＮａ＝２を設定し（ステップＳ７）、ステップＳ３〜ステップＳ５までの処理を再度実行する。試験実施者は、試験対象として準備した複数の二次電池２を順番に抽出しながら上記のステップＳ３〜ステップＳ５を繰り返し実行する。上記の式（１）によれば、Ｎａの値が大きくなる程、部分圧壊の深さＤは深くなるために、各二次電池２に対してステップＳ４でかけられる押圧力は、Ｎａが大きくなるに従って段階的に大きくなる。その結果として、部分圧壊の深さＤが異なる数段階の圧壊試験を実施したことになる。
【００４１】
電池試験装置１Ａの測定回路１３ａは、Ｎａ＝１の二次電池２から順番に電池温度Ｔを測定し、その都度、測定結果が所定の閾値（１６０℃）を超えるか否かの判定を行うが（ステップＳ５）、１６０℃を超える最初の二次電池２を発見した場合には、電池温度Ｔが１６０℃を超えた最初の二次電池２のＮａの値を求めて出力部１３ｂから出力させ、後続の処理を中止する。例えば、三番目の二次電池２の電池温度Ｔが１６０℃を超えた場合には、Ｎａ＝３を出力部１３ｂから出力させ、最後に抽出した二次電池２の電池温度Ｔが１６０℃を超えた場合には、Ｎａ＝８を出力部から出力させる。また、８個すべての二次電池２の電池温度Ｔが１６０℃を超えなかった場合には、異常なしを示す終了メッセージを出力部１３ｂから出力させる。なお、Ｎａ＝１で測定結果が１６０℃を超えてしまった場合には、後述の良否判定を行うことなく、Ｎａ＝２となるように新たな二次電池２を試験台３に設置して繰り返し圧壊試験を実施する。また、Ｎａ＝８の場合には、“Ｄ＝（８／８）×Ｌ”となり、全圧壊となる。
【００４２】
出力部１３ｂからＮａの値または終了メッセージが出力させると、試験実施者は、出力された内容に基づいて電池の良否判定を行う（ステップＳ８）。例えば、圧壊方向が平面部分２ａのときの良否判定の基準値を“２”として規定していた場合には、終了メッセージまたはＮａ≦２となる値、例えばＮａ＝１や２が出力された場合には、不良電池と判定し（ステップＳ９）、Ｎａ＞２となる値、例えば３が出力された場合には良品電池と判定する（ステップＳ１０）。また、圧壊方向が側面部分２ｂのときの良否判定の基準値を“１”として規定していた場合には、終了メッセージまたはＮａ≦１となる値が出力された場合には、不良電池と判定し、Ｎａ＞１となる値、例えば２が出力された場合には良品電池と判定する。
【００４３】
ここで、良否判定の基準値の決定について説明する。図５は、二次電池２の圧壊時の印加押圧力（ｋｇｆ）と圧壊時の変形量（深さ）を示している。携帯電話などのモバイル機器を日常使用している範囲内で、遭遇する圧力としては、人体の体重、鞄、アイロン、ノートＰＣなどの日用品が想定され、おおよそ１００（ｋｇ）以下と規定できる。このために１００（ｋｇ）の静加重で押した場合の押圧力１００（ｋｇｆ）で二次電池２を破損した場合の変形量に基づいて良否判定の基準値を決定している。例えば、本実施形態に係る二次電池２では、平面部分２ａに１００（ｋｇｆ）の押圧力を加えると、深さ方向の全体厚に対して１／８程度変形する。したがって、圧壊方向に平面部分２ａを選択する場合には、Ｎａ＝１（上述の式（１）より）が良品電池の判定基準のＮａとなる。一方、圧壊方向に側面部分２ｂを選択する場合には、１００ｋｇｆの圧力を加えた場合、深さ方向の全体厚に対して２／８程度変形する。したがって、圧壊方向に側面部分２ｂを選択する場合には、Ｎａ＝２（上述の式（２）より）が良品電池の判定基準のＮａとなる。
【００４４】
次に、部分圧壊された二次電池２の異常の有無を判断する基準となる所定の閾値（１６０℃）の決定について説明する。図６は、圧壊後の二次電池２の温度変化を示している。図６に示されるように、二次電池２を圧壊した場合には、パターン１〜３までの三態様の温度変化（振る舞い）があることが確認された。
【００４５】
パターン１は、二次電池２を圧壊した場合でも、二次電池２の内部の正極、負極間の短絡が発生せず、温度変化が無いパターンである。また、パターン２は、二次電池２の内部の正極、負極間の短絡が発生し、二次電池２の電池温度Ｔが短絡電流によるジュール熱によってあがっていくが、臨界温度（二次電池２の材料の熱分解が始まる温度：１５０℃〜１６０℃程度）に達せずに、かつ短絡電流自体が収束することによって、電池温度Ｔがピークに達した後に低下するパターンである。また、パターン３は、二次電池２の内部の正極、負極間の短絡が発生し、二次電池２の温度が短絡電流によるジュール熱によってあがっていき、さらに、二次電池２の温度が臨界温度（二次電池２の材料の熱分解が始まる温度：１５０℃〜１６０℃程度）に達して、二次電池２の電極や電解液の電池材料自体の熱分解が始まり、それにより熱暴走が始まるパターンである。
【００４６】
パターン３の熱暴走により、二次電池２自体が５００℃前後の異常発熱や発煙などを引き起こすことになる。本実施形態では、二次電池２を部分圧壊してパターン１またはパターン２の振る舞いをする場合には、良品電池の範疇であると判断することにし、パターン３の振る舞いをする場合には、不良電池であると定義することにした。その結果、不良電池の判断基準として、二次電池２の電池温度Ｔが臨界温度に達するか否かを監視することが最も望ましいため、異常の有無を判断する基準となる電池温度Ｔは１５０℃〜１６０℃であることが望ましく、特に、その上限値である１６０℃に決定することで熱暴走の発生をより確実に確認できる。
【００４７】
なお、本実施形態では、試験実施者が出力部１３ｂから出力されたＮａの値に基づいて電池の良否判定を行っていたが、安全基準を満たすＮａの値を測定装置１３に予め設定しておき、測定回路１３ａがステップ５で求めたＮａの値と安全基準を満たすＮａの値とを対比して電池の良否判定を行い、良品電池と判定する場合には「良品」を示すメッセージを出力部１３ｂから出力させ、不良電池と判定する場合には「不良」を示すメッセージを出力部１３ｂから出力させるようにしてもよい。また、本実施形態では、試験実施者が二次電池２の設置及び二次電池２の交換を行っていたが、これらを自動化して行えるようにしてもよい。例えば、二次電池２の投入ホッパや貯留部を加圧装置に設け、試験実施者が試験対象となる同型式の複数の二次電池を投入ホッパから投入すると、任意に二次電池が順番に抽出され、部分圧壊されると共に適宜に交換されるようにしてもよい。
【００４８】
本実施形態に係る電池試験装置１Ａ及び電池試験方法では、二次電池２を一方向から完全に圧壊（全圧壊）して温度や電圧を測定するのではなく、不完全な部分圧壊の状態で温度や電圧を測定する。二次電池２の圧壊に関して言えば、携帯電話などの使用中に遭遇する力に近い状況（携帯電話の使用者が落下や破損などで遭遇しやすい状況）では、全圧壊よりも部分圧壊の方が生じ易い。さらに、主としてリチウムイオン電池などでは、電池の全圧壊状態は内部短絡などに起因する異常判定において最悪条件ではなく、電池が破損した場合の振る舞いを適切に検証できなかった。すなわち、全圧壊試験よりも部分圧壊試験の方が二次電池２を厳しく試験をして安全性を確認する方法として有利である。そして、電池試験装置１Ａ及び電池試験方法では、部分圧壊試験によって二次電池２を評価するので二次電池２が破損した場合の振る舞いを適切に検証することが可能となる。
【００４９】
さらに、加圧装置９は、複数の二次電池２それぞれの部分圧壊の深さＤが異なるように丸棒５による押圧力を制御し、測定装置１３は、部分圧壊された複数の二次電池２それぞれの温度を測定している。そして、試験対象となる複数の二次電池２それぞれの部分圧壊の深さが異なるため、それぞれの部分圧壊深さＤで二次電池２が破損した場合の振る舞いを適切に検証することが可能となる。
【００５０】
さらに、加圧装置９は、前述の式（１）となるように押圧力を制御するため、式（１）に基づいた定量的な検証が可能になり、他種の電池などとの評価判定を行い。
【００５１】
さらに、複数の二次電池２は、Ｎａに従った順番で部分圧壊され、加圧装置９は、式（１）のＤが段階的に大きくなるように押圧力を制御し、測定装置１３は、部分圧壊された複数の二次電池２それぞれの温度を測定すると共に、測定結果が所定の閾値（１６０℃）を超える最初の値Ｎａを求めるため、求めたＮａを基準にして電池の良否判定を行うことが可能である。
【００５２】
さらに、二次電池２は角型であると共に、一対の平面部分２ａと側面部分２ｂとを有し、複数の二次電池２それぞれに対して平面部分２ａに押圧力をかけて部分圧壊する場合における良否判定の基準値“１”は、複数の二次電池２それぞれに対して側面部分２ｂに押圧力をかけて部分圧壊する場合の基準値“２”に比べて小さいため、電池の薄い側が破損した場合における評価が厳しくなり、より高い安全性を実現できる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、図７〜図１１を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態に係る電池試験装置１Ｂについて、第１実施形態に係る電池試験装置１Ａと同一または同等の要素には図中で同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５４】
図７は、第２実施形態に係る電池試験装置１Ｂの概略を示す図である。電池試験装置１Ｂは、試験台３と、試験台３に立設されたガイドロッド３ｂと、ガイドロッド３ｂに案内されて昇降する落下台２０と、落下台２０に連結され、落下台２０を所定の高さに保持すると共に、落下台２０を昇降させて落下台２０の高さを制御する落下台制御装置（加圧手段）２１と、試験台３に設置された二次電池２の角部分２ｃに斜めに立て掛けられる丸棒（干渉部材）２３と、可動板７から落下して丸棒２３に衝突し、衝撃力で間接的に二次電池２を押圧して部分圧壊する球状の錘２５と、試験台３上に載せられた二次電池２に接する温度センサ１１と、温度センサ１１に接続された測定装置１３と、を備えている。なお、本実施形態では、温度センサ１１で検出された温度に基づいて、圧壊された二次電池２の振る舞いを検証するが、温度の代わりに二次電池２の電圧を測定したり、温度と電圧の両方を測定したりする検出手段を設け、その測定結果に基づいて圧壊された二次電池２の振る舞いを検証するようにしてもよい。
【００５５】
落下台制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどからなる制御回路２１ａ、落下台２０を昇降させる駆動モータ２１ｂ及び試験実施者の操作入力を受け付ける操作部２１ｃなどを備えている。制御回路２１ａは、例えば、操作部２１ｃを介して二次電池２の型式などを受け付けると、二次電池２に見合った段階的な押圧力、すなわち錘２５の衝撃力で二次電池２を部分圧壊するように、駆動モータ２１ｂを制御し、落下台２０の高さを調節する。なお、落下台制御装置２１と測定装置１３とは、信号を送受信可能に接続されている。落下台制御装置２１は、二次電池２を部分圧壊させる規定の押圧力（衝撃力）で押圧し、その押圧力に係るデータを測定装置１３に通知する。測定装置１３は、押圧力に係るデータを受け付けると共に、二次電池２の良否判定に必要となる情報を出力部１３ｂから出力する。
【００５６】
次に、図９を参照して、第２実施形態に係る電池試験方法について説明する。図９は、第２実施形態に電池試験方法の手順を示すフローチャートである。
【００５７】
電池試験方法を開始する際に、試験実施者は、まず試験対象となるリチウムイオン電池などの二次電池２を選択し、同型式の複数（例えば６個）の二次電池２を満充電状態で準備し、さらに、錘２５の重さＭを選定する（ステップＳ１１）。本実施形態では、Ｍ＝２（ｋｇ）を選定している。
【００５８】
次に、試験実施者は、落下台制御装置２１の操作部２１ｃを操作し、落下台２０の高さを決めるための以下の式（２）を設定する。
Ｈ＝Ｈ０×Ｎｂ  …（２）
式（２）中の“Ｈ”は、落下台２０の高さであり、Ｈ０は基準となる高さ、Ｎｂは複数の二次電池２それぞれに対応して１から順番に付される自然数である。なお、本実施形態では、Ｈ０＝５（ｃｍ）とした。
【００５９】
次に、試験実施者は、６個の二次電池２のいずれか一つを任意に抽出すると共に、操作部２１ｃを操作し、“Ｎｂ＝１”となるようにデータ設定を行う。この最初に抽出した二次電池２はＮｂ＝１に対応した二次電池２となる。さらに、試験実施者は、抽出した二次電池２を試験台３に取り付け（図７参照）、二次電池２を衝撃圧壊する角部分に斜めに丸棒２３を立て掛ける（ステップＳ１４）。
【００６０】
次に、試験実施者は、落下台制御装置２１の開始操作を行う。落下台制御装置２１は、式（２）で導かれる所定の高さＨとなるように、落下台２０を上昇させ、その状態で落下台２０に設けられた錘ストッパなどを解除するなどして錘２５を丸棒２３に落下させ、衝撃力で二次電池２を間接的に部分圧壊させる（ステップＳ１５）。二次電池２（図８参照）は、錘２５の落下衝撃を受け、角部分（丸棒２３が立て掛けられた側面部分２ｂの上端部分）は深さＧ（図８参照）だけ潰れる。すなわち、錘２５を所定の高さＨから落下させることで、深さＧ分を変化させる部分圧壊が実施される。
【００６１】
次に、測定装置１３の測定回路１３ａは、部分圧壊された二次電池２の電池温度Ｔを温度センサ１１での検出値に基づいて測定する。さらに、測定回路１３ａは、測定結果が所定の閾値（１６０℃）を超えているか否かを判断する（ステップＳ１６）。測定回路１３ａは、測定結果が１６０℃を超えていないと判断する場合には、１６０℃未達を示すデータを落下台制御装置２１に通知し、出力部１３ｂから異常無しというメッセージを出力する。
【００６２】
試験実施者は、出力部１３ｂから出力された異常無しというメッセージを確認すると、新たな二次電池２を抽出し、落下台制御装置２１の操作部２１ｃを操作して“Ｎｂ＝Ｎｂ＋１”、すなわちＮｂ＝２を設定し（ステップＳ１７）、ステップＳ１３〜ステップＳ１５までの処理を再度実行する。試験実施者は、試験対象として準備した複数の二次電池２を順番に抽出しながら上記のステップＳ１３〜ステップＳ１５を繰り返し実行する。上記の式（２）によれば、Ｎｂの値が大きくなる程、落下台２０の高さＨは高くなるために、各二次電池２に対してステップＳ１４でかけられる押圧力（衝撃力）は、Ｎｂが大きくなるに従って段階的に大きくなる。その結果として、衝撃力が異なる数段階の圧壊試験を実施したことになる。
【００６３】
電池試験装置１Ｂの測定回路１３ａは、Ｎｂ＝１の二次電池２から順番に電池温度Ｔを測定し、その都度、測定結果が１６０℃を超えるか否かの判定を行うが（ステップＳ１６）、１６０℃を超える最初の二次電池２を発見した場合には、電池温度Ｔが１６０℃を超えた最初の二次電池２のＮｂの値を求めて出力部１３ｂから出力させ、後続の処理を中止する。また、６個すべての二次電池２の電池温度Ｔが１６０℃を超えなかった場合には、異常なしを示す終了メッセージを出力部１３ｂから出力させる。なお、Ｎｂ＝１で測定結果が１６０℃を超えてしまった場合には、良否判定を行うことなく、Ｎｂ＝２となるように新たな二次電池２を試験台３に設置して繰り返し圧壊試験を実施する。
【００６４】
出力部１３ｂからＮｂの値または終了メッセージが出力させると、試験実施者は、出力された内容に基づいて電池の良否判定を行う（ステップＳ１８）。本実施形態では、良否判定の基準値を“１”として規定し、終了メッセージまたはＮｂ≦１となる場合には不良電池と判定し（ステップＳ１９）、Ｎｂ＞１となる場合には良品電池と判定する（ステップＳ２０）。
【００６５】
ここで、良否判定の基準値の決定について説明する。図１０は、錘２５を落下させる高さ（ｃｍ）、すなわち落下量と落下衝撃による二次電池２の衝撃変形量を示している。基本的に二次電池２を深さ方向で半分程度圧壊するケースが日常起こり得る一般的に生じ得るケースと判断できる。そこで、２ｋｇの錘を落下させた場合、二次電池２の角部分が半分まで損傷する落下距離、すなわち５ｃｍのときのＮｂの値（Ｎｂ＝１）を良品電池の判定基準のＮｂとした。
【００６６】
本実施形態に係る電池試験装置１Ｂ及び電池試験方法では、二次電池２を一方向から完全に圧壊（全圧壊）して温度や電圧を測定するのではなく、不完全な部分圧壊の状態で温度や電圧を測定するので、二次電池２が破損した場合の振る舞いを適切に検証することが可能となる。
【００６７】
さらに、落下台制御装置２１は、複数の二次電池２に対する所定の高さＨが異なるように押圧力（衝撃力）を制御し、測定装置１３は、部分圧壊された複数の二次電池２それぞれの温度を測定するため、所定の高さＨを変更することで、押圧部材の落下衝撃による押圧力を、容易に制御することができる。
【００６８】
さらに、落下台制御装置２１は、所定の高さＨが前述の式（２）となるように押圧力を制御するため、式（２）に基づいた定量的な検証が可能になり、他種の電池などとの評価判定を行い易くなる。
【００６９】
さらに、複数の二次電池２は、Ｎｂに従った順番で部分圧壊され、落下台制御装置２１は、Ｈが段階的に高くなるように押圧力を制御し、測定装置１３は、部分圧壊された複数の二次電池２それぞれの温度および電圧の少なくとも一方を測定すると共に、測定結果が所定の閾値“１６０℃”を超える最初の値Ｎｂを求めるため、求めたＮｂを基準にして電池の良否判定を行うことが可能になる。
【００７０】
なお、本発明は、上記の実施形態のみに限定されない。例えば、上記の実施形態では、複数の電池に対して、抽出した順番に段階的に押圧力（第２実施形態に係る衝撃力含む）が大きくなるような実験を実施したが、逆に、小さくなるような実験を行うことも可能である。さらに、部分圧壊された電池の振る舞いを検証するのに、電池温度を測定していたが電圧、電流値及びそれらの組み合わせを測定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池試験装置の概略を示す図である。
【図２】二次電池の平面部を部分圧壊した状態を示す斜視図である。
【図３】二次電池の側面部を部分圧壊した状態を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る電池試験方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】試験押圧力と圧壊変形量との関係を示すグラフである。
【図６】丸棒を押し付けて部分圧壊した後の時間（試験時間）の経過と電池温度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電池試験装置の概略を示す図である。
【図８】二次電池の角部分を部分圧壊した状態を示す斜視図である。
【図９】第２実施形態に係る電池試験方法の手順を示すフローチャートである。
【図１０】落下量と衝撃変形量との関係を示すグラフである。
【図１１】錘を落下させて部分圧壊した後の時間（試験時間）の経過と電池温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ，１Ｂ…電池試験装置、２…二次電池、２ａ…平面部分、２ｂ…側面部分、２ｃ…角部分、３…試験台、５…丸棒（押圧部材）、９…加圧装置（加圧手段）、１３…測定装置（測定装置）、２１…落下台制御装置（加圧手段）、２３…丸棒（干渉部材）。
【図１】
0005346208.tif 000002
【図２】
0005346208.tif 000003
【図３】
0005346208.tif 000004
【図４】
0005346208.tif 000005
【図５】
0005346208.tif 000006
【図６】
0005346208.tif 000007
【図７】
0005346208.tif 000008
【図８】
0005346208.tif 000009
【図９】
0005346208.tif 000010
【図１０】
0005346208.tif 000011
【図１１】
0005346208.tif 000012