(57)【要約】【課題】電極板の検査方法に関し、検査の作業性と検査精度とをともに向上させる。【解決手段】電極材料層９に対して近接離間方向に移動可能に設けられたプレス型５を用いて、電極材料層９に対する垂直方向に第一所定値Ｐ1′の荷重Ｐを作用させる。また、その荷重Ｐを第一所定値Ｐ1′から増加させる。プレス型５による荷重Ｐが第一所定値Ｐ1′から第二所定値Ｐ2まで増加したときにプレス型５が移動した移動量Ｓ2−Ｓ1′に基づき、電極板７の良否を検査する。【選択図】図４
2012243511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電箔上に電極材料層が形成された電極板の良否を検査するための検査方法であって、
前記電極材料層に対して近接離間方向に移動可能に設けられたプレス型を用いて、前記電極材料層に対する垂直方向に第一所定値の荷重を作用させ、
前記荷重を前記第一所定値から増加させ、
前記プレス型による前記荷重が前記第一所定値から第二所定値まで増加したときに前記プレス型が移動した移動量に基づき、前記電極板の良否を検査する
ことを特徴とする、電極板の検査方法。
【請求項２】
前記プレス型の前記電極材料層との対向面に、前記電極材料層に付着する粘着材層を設け、
前記プレス型を前記電極材料層に近接する方向へ押し付けるときの前記第一所定値を少なくとも前記電極材料層が圧縮変形を開始する荷重以上の大きさに設定する
【請求項３】
前記プレス型を前記電極材料層から離間する方向へ引っ張るときの前記第一所定値を０に設定するとともに、前記第二所定値を前記電極材料層の引張強度が最大となる大きさに設定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の電極板の検査方法。
【請求項４】
前記プレス型が、前記電極材料層に圧力を付与する押圧面と前記押圧面の面内で前記押圧面に囲まれた形状の空洞として形成された空洞部とを有し、
前記電極材料層の表面に押圧した前記プレス型を前記電極材料層の表面から離間させて前記電極材料層を前記集電体上から剥離し、
剥離した前記電極材料層の形状に基づき、前記電極板の良否を検査する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の電極板の検査方法。
【請求項５】
前記押圧面の面内における前記空洞部の輪郭形状を円形とし、前記押圧面の形状をドーナツ状とする
ことを特徴とする、請求項４記載の電極板の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電体上に電極材料層が形成された電極板の良否を検査するための検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池や金属リチウム電池，ニッケル水素電池といった各種の二次電池が自動車，コンピュータ，携帯型電子機器類のバッテリーとして利用されている。特にエネルギー密度の高いリチウムイオン電池は、バッテリー容量に比して小型軽量化が図りやすく、大電力が要求される電気自動車やプラグインハイブリッド車両の走行用バッテリーとしての需要の増大が見込まれている。
【０００３】
ところで、二次電池の電極構造として、金属板等の集電体の表面に電極材料（活物質）を固定したものが知られている。例えば、典型的なリチウムイオン電池の正極板には、アルミ箔等の表面にリチウム複合酸化物からなる電極材料をバインダー樹脂で結着したものが使用される。また、ニッケル水素電池の負極板としては、水素吸蔵合金の微粉末に導電剤や結着剤を添加してペースト状にし、これを多孔金属板の表面に塗着して乾燥させたものがある。これらのような電極材料と集電体との密着性は、電極の導電性や耐久性を大きく左右する要素であり、品質管理上の検査項目の一つとして重要視されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、リチウムイオン電池の負極板に使用される銅箔とカーボン膜（電極材料の膜）との密着強度を測定することでカーボン粒の固定効果を確認する、という検査手法が記載されている。この技術では、完成した負極板の表面に粘着テープを貼り付けて所定速度で引っ張り、カーボン膜が銅箔から剥離したときの最大強度を測定することにより、負極板の品質を評価している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７３９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の剥離強度検査では、電極材料と集電体との間の接着性と、電極材料内部の接着性とを区別して評価することができない。例えば、リチウムイオン電池の正極の電極材料に含まれるバインダー樹脂は、電極材料と集電体との間を接着するだけでなく電極材料同士を接着するように作用し、それぞれの接着力の大きさは電極材料，集電体及びバインダー樹脂の材料組成や製造条件等に応じて変化する。
【０００７】
一方、剥離強度検査で得られる最大強度とは、これらの両方の接着力を含む全体の接着力の反力に由来する強度であり、すなわち、個々の接着力に由来する強度が包含されることになる。そのため、仮に集電体と電極材料との密着強度が不十分であった場合に、電極材料と集電体との接着力の寄与分と電極材料間の接着力の寄与分とを識別することが難しい。つまり、密着強度の不足の原因が電極材料にあるのか、それとも集電体及び電極材料の両方にあるのかを判断できない。したがって、検査精度を向上させることができず、評価結果を材料組成や製造条件にフィードバックすることが困難であるという課題がある。
【０００８】
また、従来の一般的な剥離強度検査では、引張荷重の大きさや移動速度といった検査条件を一定にする必要があることから、検査条件が変化しない安定した環境で検査を実施することが望まれる。そのため、電極板の製造ライン上で検査を実施することが難しく、検査の作業性と検査精度（検査結果の信頼性）とをともに向上させることが難しいという課題もある。
【０００９】
本件の目的の一つは、これらのような課題に鑑み、信頼性が高く簡便に実施することのできる電極板の検査方法を提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）ここで開示する電極板の検査方法は、集電箔上に電極材料層が形成された電極板の良否を検査するための検査方法である。まず、前記電極材料層に対して近接離間方向に移動可能に設けられたプレス型を用いて、前記電極材料層に対する垂直方向に第一所定値の荷重を作用させる。その後、前記荷重を前記第一所定値から増加させ、前記プレス型による前記荷重が前記第一所定値から第二所定値まで増加したときに前記プレス型が移動した移動量に基づき、前記電極板の良否を検査する。
前記プレス型の移動方向が前記電極材料層への近接方向である場合、前記荷重は押し付け荷重となる。一方、前記プレス型の移動方向が前記電極材料層からの離間方向である場合、前記荷重は引張荷重となる。
【００１１】
（２）また、前記プレス型の前記電極材料層との対向面に、前記電極材料層に付着する粘着材層を設けることが好ましい。この場合、前記プレス型を前記電極材料層に近接する方向へ押し付けるときの前記第一所定値を、少なくとも前記電極材料層が圧縮変形を開始する荷重以上の大きさに設定することが好ましい。
（３）また、前記プレス型を前記電極材料層から離間する方向へ引っ張るときの前記第一所定値を０に設定するとともに、前記第二所定値を前記電極材料層の引張強度が最大となる大きさに設定することが好ましい。
【００１２】
（４）また、前記プレス型が、前記電極材料層に圧力を付与する押圧面と前記押圧面の面内で前記押圧面に囲まれた形状の空洞として形成された空洞部とを有し、前記電極材料層の表面に押圧した前記プレス型を前記電極材料層の表面から離間させて前記電極材料層を前記集電体上から剥離し、剥離した前記電極材料層の形状に基づき、前記電極板の良否を検査することが好ましい。
（５）また、前記押圧面の面内における前記空洞部の輪郭形状を円形とし、前記押圧面の形状をドーナツ状とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
開示の電極板の検査方法によれば、荷重の変化に対する変形量に基づく検査により、電極材料層の密度を簡便かつ正確に判定することができる。これにより、集電体と電極材料との密着強度が不十分であった場合にその原因が電極材料にあるか否かを識別することができ、検査精度及び検査の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】検査対象となる電極板を有するリチウムイオン二次電池の断面構造を例示する模式図である。
【図２】（ａ）は実施形態に係る検査装置の全体構成を例示する斜視図であり、（ｂ）はそのプレス型を例示する分解斜視図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はいずれも図２の検査装置での制御内容を説明するためのグラフである。
【図４】図２の検査装置で実施される制御手順を例示するフローチャートである。
【図５】（ａ）は第二実施形態に係る検査装置の全体構成を例示する斜視図であり、（ｂ）はそのプレス型を例示する分解斜視図である。
【図６】（ａ）は電極板の押圧時に作用する圧縮力を示す模式図であり、（ｂ）は電極板の引張時に作用する引張力を示す模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）はいずれも電極板の検査結果とその評価を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照して本実施形態の電極板の検査方法について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。また、以下の実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよく、実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００１６】
［１．検査対象］
検査対象である電極板７を正極電極板として持ったリチウムイオン二次電池２１の構造を図１に模式的に示す。このリチウムイオン二次電池２１は、非水系電解液を介して正極電極板７と負極電極板１７との間でリチウムイオンを移動させることで充放電を行う二次電池である。
【００１７】
正極電極板７は、集電箔８の表面に電極材料層９が形成されたものである。集電箔８は導線に接続される部位であり、板状又は箔状の金属（銅やアルミニウム等）で形成される。また、電極材料層９は正極活物質９ａであるリチウム複合酸化物を含む層状の部位である。また、負極電極板１７は、炭素材等の負極活物質を含む電極材料層１９を集電箔１８の表面に形成したものである。正極電極板７と負極電極板１７との間にはセパレータ２０が介装される。
本実施形態に係る検査装置は、これらの正極電極板７，負極電極板１７における電極材料層９，１９の接着性を検査するのに用いて好適である。以下、正極電極板７を取り上げて説明し、またこれを単に電極板７と呼ぶ。
【００１８】
電極板７の電極材料層９には、正極活物質９ａのほか、バインダー樹脂９ｂである結着材（フッ素系樹脂等）や導電材（アセチレンブラック，カーボンブラック等）が添加されている。バインダー樹脂９ｂは、電極材料層９と集電箔８とを結着させて電極材料層９を集電箔８の表面に固定する機能と、電極材料層９を構成する正極活物質９ａ同士を結着させて電極材料層９の内部構造を維持する機能とを併せ持つ。正極活物質９ａの具体例としては、コバルト酸リチウム（LiCoO2）やマンガンスピネル（LiMn2O4）等が挙げられる。
【００１９】
［２．第一実施形態］
［２−１．装置構成］
本実施形態の検査装置１０は、電極板７の電極材料層９を集電箔８の表面から引き剥がす操作を行うための装置であり、電気や油圧等を動力源として、あるいはマニュアル操作で作動する。図２（ａ）は、試料の圧縮強度，引張強度を計測するための汎用強度測定装置を用いて検査装置１０を構築した例を示すものである。電極板７の品質はこの検査装置１０で検査される。
【００２０】
検査装置１０には、基台部１，スタンド部２，計測部３，駆動部４（駆動手段），プレス型５及び固定板６が設けられる。基台部１はその上面１ａが平面状に形成された定盤であり、この上に検査対象の電極板７が固定される。固定板６は基台部１の上面１ａに載置された電極板７を上方から押さえ付けて固定するための平板状の部材である。
【００２１】
固定板６にはプレス型５の輪郭に対応する形状の開口部６ａが穿孔されている。電極板７の固定時には、この開口部６ａの内側でプレス型５が電極板７の表面に押し当てられ、測定が実施される。また、基台部１の前面には、三種の表示ランプ１４〜１６が設けられる。これらの表示ランプ１４〜１６は、後述する制御装置１３での判定結果を表示するための灯火装置である。
【００２２】
スタンド部２は、基台部１から鉛直上方に立設した部位であり、その前面２ａには上下方向に摺動自在に設けられた計測部３が設けられる。計測部３の下端には荷重センサを介してプレス型５が固定され、計測部３の前面には荷重センサで検出された情報を表示するための表示装置３ａや入力装置３ｂ（入力ボタン）等が設けられる。
【００２３】
計測部３の内部には、計測部３のストローク（移動量）Ｓを検出するストロークセンサ１１（移動量検出手段）、プレス型５に作用した圧力を検出する圧力センサ１２（荷重検出手段）、制御装置１３が内蔵されている。ストロークセンサ１１及び圧力センサ１２での検出情報は、制御装置１３に入力される。なお、圧力センサ１２が検出する圧力のうち、圧縮力のことを記号Ｐで表し、引張力のことを記号Ｔで表す。これらは何れもプレス型５の下端面５ｄに対して垂直な方向に作用する圧力（応力）であって逆符号を持つものとする。また、ストロークセンサ１１で検出されるストロークＳは、プレス型５の下端面５ｄが基台部１に近接する方向への移動量を正とする。
【００２４】
制御装置１３は、周知のマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイス又は組み込み電子デバイスであり、ストロークセンサ１１及び圧力センサ１２で検出された情報に基づき、電極板７の品質の良否を判定し、電極板７が良品でないと判定された場合に表示ランプ１４〜１６を点灯させるものである。制御装置１３は、上記の押圧工程及び剥離工程のそれぞれで異なる判定条件に基づき、品質の良否判定を実施する。また、各表示ランプ１４〜１６はそれぞれ、電極板７が良品でないと判定された理由に対応して点灯制御される。
【００２５】
プレス型５は、基台部１に固定された電極板７の表面に圧縮力や引張力を作用させるための部位であり、基台部１の上面１ａに向かって垂直に延設された延設部５ａと、その先端に固定された押圧部５ｂとを有する。図２（ｂ）に示すように、押圧部５ｂの形状は円筒形状であり、その下端面５ｄは円形面状に形成される。前述の圧力センサ１２は、この押圧部５ｂの下端面５ｄに作用した圧縮力や引張力を検出する。また、下端面５ｄには略均一な厚みの粘着テープ５ｅ（粘着材層）が貼着される。粘着テープ５ｅの形状は、押圧部５ｂの外形に対応する円形状とされ、下端面５ｄの全体を覆うように設けられる。
【００２６】
また、スタンド部２には電力供給を受けて計測部３を上下に駆動する駆動部４が内蔵される。計測部３が駆動部４に駆動されて基台部１の上面１ａに対して近接，離間方向に移動すると、プレス型５と基台部１の上面１ａとの間に固定された電極板７に圧縮方向，引張方向の力が作用することになる。本検査装置１０はこれらの力の大きさや計測部３の移動量（ストローク）等を計測し、これらの情報を表示装置に表示する。なお、電気や油圧等を動力源とする場合には、電動モーターや油圧モーターとして機能する装置，機構等が駆動部４に含まれる。また、手動で計測部３を移動させるものの場合には、ギヤやハンドル，動力伝達機構等が駆動部４に含まれる。
【００２７】
［２−２．検査手順］
上記の検査装置１０を用いた電極板７の検査では、各工程の進行順に、準備工程，押圧工程，剥離工程及び形状判定工程が実施される。電極板７の品質に関する判定は、押圧工程，剥離行程及び形状判定行程の各々の行程で実施される。
【００２８】
準備工程は、電極材料層９が集電箔８の表面に固定された電極板７を基台部１に固定する工程である。この工程では、電極板７が基台部１の上面１ａに載置され、その上から固定板６が宛がわれる。電極板７の検査位置（電極材料層９を引き剥がす位置）が予め設定されている場合には、その検査位置と開口部６ａの位置とが一致するように固定板６の水平方向の位置が調整される。
【００２９】
ここで固定される電極板７は、例えば電池セル内に挿入される直前の完成品であってもよいし、電極板７の製造過程で得られる未完成のものであってもよい。例えば、帯状の集電箔８の表面に正極活物質を含有するペーストを塗工して電極板７を製造するものにあっては、ペーストが乾燥定着した段階で検査してもよいし、その乾燥定着したペーストをロールプレスで圧密したものを検査対象としてもよい。
【００３０】
押圧工程は、上記のプレス型５を用いて、電極板７の電極材料層９の表面を押圧する工程である。この工程では、開口部６ａの内側で電極材料層９の表面にプレス型５の下端面５ｄが面接触し、圧縮力が伝達される。プレス型５による圧縮力の大きさは任意であり、例えば電極材料層９と粘着テープ５ｅとの密着性を考慮して、押圧面に一気圧〜二気圧程度の圧力を作用させることが考えられる。また、電極材料層９に含まれるバインダー樹脂や粘着テープ５ｅの接着力に応じて圧縮力を設定してもよい。
なお、粘着テープ５ｅは比較的小さい力を受けている間は弾性的に圧縮変形するが、ある程度潰れると変形量が極端に減少し、それ以上潰れにくくなる。
【００３１】
剥離工程は、押圧工程とは逆方向に力を作用させ、プレス型５を電極材料層９の表面から鉛直に離間させて電極材料層９を集電箔８上から引き剥がす工程である。この工程では、固定板６の開口部６ａの位置で電極板７の電極材料層９が集電箔８から引き剥がされる。固定板６は電極板７を上方から押さえ付けた状態のままとされる。
ここで、プレス型５と電極板７の集電箔８との間に作用する引張力には、電極材料層９と集電箔８との接着を引き剥がす引張力と、電極材料層９の内部の接着を引き剥がす引張力とが含まれる。
【００３２】
形状判定工程は、剥離した電極材料層９の形状に基づいて電極板７の良否を検査する工程である。この工程では、プレス型５に付着した電極材料層９の形状（例えば、平面形状や立体形状）、又は、集電箔８の表面に残留した電極材料層９の形状に基づいて、電極材料層９の内部の接着力や電極材料層９と集電箔８との接着力が確認される。簡便な判定手法としては、目視により電極材料層９の形状が円形であることを観察することが考えられる。あるいは、プレス型５の下端面５ｄや検査後の電極板７の上面の画像をカメラで撮影し、撮影画像を画像解析することによって電極材料層９の形状を観察してもよい。
【００３３】
［２−３．押圧工程での判定］
押圧工程における荷重変位曲線を、図３（ａ）に示す。ここでは、プレス型５の下端面５ｄが電極材料層９の表面に接触した位置がストロークＳの原点に設定されたものを例示する。ストロークＳがＳ0〜Ｓ1の範囲は、下端面５ｄに貼り付けられた粘着テープ５ｅが圧縮され変形している領域である。粘着テープ５ｅは電極材料層９と比較して柔軟な材料であり、ごく小さな圧縮力Ｐ0（例えば数[N/cm2]）で大きく変形する。このとき、電極板７の電極材料層９にはまだ十分な圧縮力が伝達されていない。一方、粘着テープ５ｅがつぶれてストロークＳがＳ1を超えると、電極材料層９及び集電箔８に圧縮力が伝達され、電極材料層９が圧縮変形を開始する。
【００３４】
ここで、電極板７が正しく製造されている場合には、圧縮力Ｐの増大に伴ってストロークＳの増加量が小さくなり、電極材料層９の密度が高密度となる。例えば、図３（ａ）中に実線で示すように、ストロークＳがＳ1であるときの圧縮力ＰはＰ1となり、ストロークＳがＳ2まで増加したときの圧縮力ＰはＰ2となる。圧縮力Ｐ1は、電極材料層９が圧縮変形を開始する荷重に対応する大きさの力である。
【００３５】
これに対して、電極板７の製造工程でペースト材料の粘度が不足していた場合やロールプレスによる電極材料層９の圧密が不十分であった場合、電極材料層９が低密度（別言すればフワッとした状態）に形成されるため、同一の圧縮力Ｐに対するストロークＳが大きくなる。例えば、図３（ａ）中に破線で示すように、ストロークＳがＳ1を超えてからの増加量（すなわち密度の上昇量）が増大し、圧縮力ＰがＰ2となったときのストロークＳがＳ2よりも大きいＳ3となる。
【００３６】
そこで制御装置１３では、圧縮力Ｐ1以上の大きさの所定値Ｐ1′を設定し、圧縮力ＰがＰ1′からＰ2まで増加したときのストロークＳの変化量を演算し、この変化量が所定値Ｇ以上である場合に電極板７が良品であるものと判定する。圧縮力ＰがＰ1′であるときのストロークＳをＳ1′とおくと、Ｓ2−Ｓ1′≦Ｇのときに電極板７が良品であると判定される。一方、Ｓ2−Ｓ1′＞Ｇである場合には、電極材料層９が低密度であるものとみなして電極板７が良品でないと判定し、第一表示ランプ１４を点灯させる。
【００３７】
ここで判定されるストロークＳの変化量Ｓ2−Ｓ1′は、図３（ａ）に示すように、圧縮力ＰがＰ1′からＰ2まで増加する範囲のグラフ勾配の分母に対応し、変化量が大きいほど電極材料層９が低密度であることを意味する。所定値Ｐ1′，Ｐ2の具体的な設定値は任意であるが、例えば圧縮力Ｐが10[N/cm2]（ほぼ一気圧）から20[N/cm2]（ほぼ二気圧）まで増加したときのストロークＳの変化量Ｓ2−Ｓ1′が50〜70[μm]程度であるときに、電極板７が良品であるものと判定することが考えられる。
【００３８】
［２−４．剥離工程での判定］
剥離工程における荷重変位曲線を、図３（ｂ）に示す。このグラフは、上記の押圧工程でプレス型５の下端面５ｄが電極材料層９の表面に接触した位置がストロークＳの原点に設定されたものである。引張力Ｔは、押圧工程で押し潰された粘着テープ５ｅの塑性変形量（残留ひずみ）の分だけストロークＳが正の位置（Ｓ4）から作用する。ストロークＳがＳ4よりも負の方向に増大すると、電極材料層９が伸張するに連れて引張力Ｔも増大し、ストロークＳがＳ5に達した時点で電極材料層９が集電箔８から剥離する。この剥離時の最大の引張力が剥離強度Ｔ5である。
【００３９】
このような剥離工程の過程で、制御装置１３は二通りの判定を実施する。第一の判定は、剥離強度Ｔ5が予め設定された所定範囲内にある場合に電極板７が良品であるものと判定するものであり、第二の判定は、電極材料層９が引っ張られ始めてから剥離するまでのストロークＳの幅、すなわちＳ5−Ｓ4が所定範囲内にある場合に電極板７が良品であるものと判定するものである。
【００４０】
前者の判定は、電極板７の製造工程におけるバインダー樹脂の接着力を判定するものである。例えば、電極板７の製造工程で添加されたバインダー量が過剰であった場合やロールプレスによる電極材料層９の圧密が強すぎた場合には、剥離強度Ｔ5が過剰に大きくなる。逆に、バインダー量が足りなかった場合や圧密が弱かった場合には、剥離強度Ｔ5が過剰に小さくなる。
【００４１】
そこで制御装置１３では、剥離強度Ｔ5の上限基準値ＴA及び下限基準値ＴBを設定し、ＴB≦Ｔ5≦ＴAが成立する場合に電極板７が良品であるものと判定する。また、ＴB≦Ｔ5≦ＴAが成立しない場合には、電極板７が良品でないと判定し、第二表示ランプ１５を点灯させる。なお、上限基準値ＰA及び下限基準値ＰBの具体的な設定は任意であるが、例えば、剥離強度Ｔ5が10[N/cm2]から20[N/cm2]までの間であれば、電極板７が良品であると判断することとしてもよい。
【００４２】
後者の判定は、集電箔８の品質を判定するものである。一般に、集電箔８は剥離工程でプレス型５から与えられる引張力に応じて伸張する。一方、その伸張量は電極板７の集電箔８の厚みや厚みのばらつきによって大きく変化する。そこで制御装置１３では、電極材料層９が引っ張られ始めた時点から剥離するまでのストローク幅Ｓ5−Ｓ4について上限基準量ＳA及び下限基準量ＳBを設定し、ＳB≦Ｓ5−Ｓ4≦ＳAが成立する場合に電極板７が良品であるものと判定する。
【００４３】
また、ＳB≦Ｓ5−Ｓ4≦ＳAが成立しない場合には、電極板７が良品でないと判定し、第三表示ランプ１６を点灯させる。なお、上限基準量ＳA及び下限基準量ＳBの具体的な設定は任意であるが、例えば、ストローク幅Ｓ5−Ｓ4が1[mm]から3[mm]までの間であれば、電極板７が良品であると判断することとしてもよい。
【００４４】
［２−５．フローチャート］
図４は、上記の制御装置１３で実行されるフローチャートの例である。このフローは、制御装置１３の内部において繰り返し実施される。
【００４５】
ステップＡ１０では、押圧工程が開始されたか否かが判定される。この判定は、検査装置１０を操作する検査者による計測部３への任意の入力操作に基づいて実行してもよいし、圧力センサ１２で何らかの圧力が検出されたことを以て押圧工程が開始されたと判断してもよい。ここで押圧工程が開始されたと判定された場合にはステップＡ２０へ進み、それ以外の場合にはそのままこのフローを終了する。
【００４６】
ステップＡ２０では、圧力センサ１２で検出された圧縮力ＰがＰ1′以上になったか否かが判定される。ここでＰ≧Ｐ1′である場合にはステップＡ３０へ進み、その時点でのストロークＳ1′が記憶されるとともに、ステップＡ４０へ進む。ステップＡ２０は、圧縮力ＰがＰ1′以上となるまで繰り返される。
同様に、ステップＡ４０では、圧力センサ１２で検出された圧縮力ＰがＰ2以上になったか否かが判定される。ここでＰ≧Ｐ2である場合にはステップＡ５０へ進み、その時点でのストロークＳ2が記憶されるとともに、ステップＡ６０へ進む。ステップＡ４０も、圧縮力ＰがＰ2以上となるまで繰り返される。
【００４７】
ステップＡ６０では、記憶された二つのストロークの変化量Ｓ2−Ｓ1′が所定値Ｇ以下であるか否かが判定される。ここで、Ｓ2−Ｓ1′≦Ｇである場合には電極板７が良品であると判断され、制御がステップＡ８０へ進む。一方、Ｓ2−Ｓ1′＞Ｇである場合にはステップＡ７０へ進み、第一表示ランプ１４が点灯制御された後、ステップＡ８０へ進む。第一表示ランプ１４が点灯した時点で、電極材料層９の密度が適正でないことが検査者に報知されることになる。
【００４８】
ステップＡ８０では、剥離工程が開始されたか否かが判定される。この判定も、ステップＡ１０と同様に、検査者による計測部３への任意の入力操作に基づいて実行してもよいし、圧力センサ１２で検出される圧縮力Ｐが減少したことを以て剥離工程が開始されたと判断してもよい。ここで剥離工程が開始されたと判定された場合にはステップＡ９０へ進む。ステップＡ８０は、剥離工程が開始されるまで繰り返される。
【００４９】
ステップＡ９０では、圧力センサ１２で検出された引張力Ｔが０以上（すなわち、圧縮力Ｐが０以下）になったか否かが判定される。ここでＴ≧０である場合にはステップＡ１００へ進み、その時点でのストロークＳ4が記憶されるとともに、ステップＡ１１０へ進む。ステップＡ９０は、引張力Ｔが０以上になるまで繰り返される。
【００５０】
ステップＡ１１０では、電極材料層９が集電箔８から剥離したか否かが判定される。ここで剥離が検出された場合にはステップＡ１２０へ進み、その時点での引張力Ｔが剥離強度Ｔ5として記憶されるとともに、その時点でのストロークＳ5が記憶され、ステップＡ１３０へ進む。ステップＡ１１０は、剥離が検出されるまで繰り返される。
【００５１】
ステップＡ１３０では、記憶された剥離強度Ｔ5が上限基準値ＴA以下かつ下限基準値ＴB以上であるか否かが判定される。ここで、ＴB≦Ｔ5≦ＴAである場合には電極板７が良品であると判断され、制御がステップＡ１５０へ進む。一方、Ｔ5＜ＴB又はＴA＜Ｔ5である場合にはステップＡ１４０へ進み、第二表示ランプ１５が点灯制御された後、ステップＡ１５０へ進む。この第二表示ランプ１５が点灯した時点で、バインダー樹脂の接着力が適正でないことが検査者に報知されることになる。
【００５２】
また、ステップＡ１５０では、記憶された二つのストロークの差として与えられるストローク幅Ｓ5−Ｓ4が上限基準量ＳA以下かつ下限基準量ＳB以上であるか否かが判定される。ここで、ＳB≦Ｓ5−Ｓ4≦ＳAである場合には電極板７が良品であるものと判断され、本フローを終了する。一方、Ｓ5−Ｓ4＜ＳB又はＳA＜Ｓ5−Ｓ4である場合にはステップＡ１６０へ進み、第三表示ランプ１６が点灯制御され、本フローを終了する。第三表示ランプ１６は、集電箔８の品質が適正であるか否かを検査者に報知するように機能する。
【００５３】
［２−６．作用，効果］
上記の電極板７の検査装置１０及び検査方法では、剥離形状を観察することだけでなく、押圧工程及び剥離工程のそれぞれで検査装置１０のプレス型５に作用する圧縮力Ｐ，引張力ＴとストロークＳとを用いることにより、より正確に電極板７の品質を確認することができる。
例えば、押圧工程では、電極板７に与えられる荷重変化に対する変形量に基づいて、電極材料層９の密度が適正であることを正確に判定することができる。これにより、集電体と電極材料との密着強度が不十分であった場合にその原因が電極材料にあるか否かを識別することができ、電極板７の検査精度を向上させることができる。
【００５４】
また、本制御装置１３及びこれによる制御手法では、圧縮行程で電極材料層９の密度を確認するに際し、電極材料層９が圧縮変形を開始する圧縮力Ｐ1以上の所定値Ｐ1′を設定し、実際の圧縮力Ｐがこの所定値Ｐ1′からＰ2まで増加するときのストロークＳの変化量を演算している。このように、電極材料層９が圧縮変形を開始する荷重以上の値を基準としてプレス型５の移動量を測定することで、粘着テープ５ｅの潰れの影響を排して、電極材料層９の潰れ度合いのみを正確に検査することが可能となる。これにより、電極板７の検査精度を向上させることができる。
【００５５】
また、剥離工程では、剥離強度Ｔ5を用いて電極板７の品質を確認するだけでなく、電極材料層９を引っ張り始めてから引張強度が最大となるまでのプレス型５の移動量を測定している。これにより、電極材料層９の下面の集電箔８の伸張量（すなわち集電箔８の強度，剛性）を確認することが可能となり、電極板７の変形の有無を正確に判定することができる。したがって、電極板７の検査精度を向上させることができる。
【００５６】
［３．第二実施形態］
［３−１．装置構成］
本実施形態の検査装置１０は、押圧工程及び剥離工程の過程で電極板７の品質を検査する、形状判定行程で剥離した電極材料層の形状をより正確に判定するものである。以下、第一実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５７】
図５に示すように、本実施形態の検査装置１０の押圧部５ｂは中空の円筒状に形成される。中空の空洞部５ｃの輪郭形状は筒型であり、その内径中心の位置は押圧部５ｂの外径中心の位置に一致する形状とされる。
押圧部５ｂの下端面５ｄ（押圧面）は、いわゆるドーナツ状の平面をなしており、その表面には略均一な厚みの粘着テープ５ｅ（粘着材層）が貼着される。粘着テープ５ｅの形状は、押圧部５ｂの外形に対応する円形状とされ、下端面５ｄの面内で空洞部５ｃを覆うように設けられる。
【００５８】
［３−２．検査手順］
このような押圧部５ｂを持ったプレス型５を用いて、第一実施形態と同様の手順で電極板７の検査を行う。まず、準備工程では電極板７が基台部１に配置され、その上から固定板６で押さえ付けられて固定される。
【００５９】
押圧工程では、上記のプレス型５を用いて、電極板７の電極材料層９の表面が押圧される。この工程では、開口部６ａの内側で電極材料層９の表面にプレス型５の下端面５ｄが面接触し、圧縮力が伝達される。圧縮力は電極材料層９の内部全体に均一に作用するわけではなく、図６（ａ）に示すように、おもに下端面５ｄの下方に伝達され、空洞部５ｃの下方に伝達される圧縮力は僅かである。
【００６０】
剥離工程では、押圧工程とは逆方向に力が作用し、電極材料層９が集電箔８上から引き剥がされる。この工程では、固定板６の開口部６ａの位置で電極板７の電極材料層９が集電箔８から引き剥がされる。固定板６は電極板７を上方から押さえ付けた状態のままとされる。
ここで、プレス型５と電極板７の集電箔８との間に作用する引張力には、電極材料層９と集電箔８との接着を引き剥がす引張力と、電極材料層９の内部の接着を引き剥がす引張力とが含まれる。これらの引張力は、図６（ｂ）に示すように、おもにプレス型５の下端面５ｄとその下方に作用する。また、空洞部５ｃの下方も粘着テープ５ｅによって引き上げられるが、空洞部５ｃの下方に作用する引張力は小さい。
その後の形状判定行程では、剥離した電極材料層９の形状に基づいて電極板７の良否が判定される。
【００６１】
［３−３．判定基準］
形状判定工程における電極板７の良否判定の基準について説明する。図７（ａ）は、良品であると判断される電極板７の剥離形状の典型例を示す上面図及びその中央の断面を模式的に示す図である。
【００６２】
電極板７が良品であれば、電極材料層９の内部の接着力，電極材料層９と集電箔８との接着力がともに十分であると考えられるため、剥離工程で電極材料層９の内部にプレス型５の引張力が作用したとしても内部破断は生じない。また、プレス型５の引張力が作用している部位の電極材料層９に引き摺られて、他の部位の電極材料層９が剥離するようなこともない。したがって、剥離した電極材料層９の形状が、プレス型５の下端面５ｄの形状と同様に、平面視で同心円状の輪郭を持つドーナツ形である場合には、電極板７は良品であると判断できる。
【００６３】
これに対し、図７（ｂ）〜（ｄ）は、良品でないと判断される電極板７の剥離形状の典型例である。
図７（ｂ）は、電極材料層９の厚み寸法が不均一であるものに対応する。電極材料層９の厚み寸法が不均一の場合、押圧工程でプレス型５と集電箔８との間に存在する電極材料層９の密度の分布が不均一になる。これにより、粘着テープ５ｅと電極材料層９の表面との間に作用する圧縮力が場所によってばらつくことになり、剥離工程で引き剥がされない部分が発生しうる。
【００６４】
したがって、プレス型５の下端面５ｄの形状を基準にして、剥離した電極材料層９のドーナツ形が欠けている場合には、電極材料層９の厚み寸法が不均一であると判断できる。またこの原因としては、電極板７の製造工程で電極材料層９のペースト塗工量が不足していたことやペースト塗工量の分布が均一でなかったこと、ロールプレスによる圧密時のプレス圧，プレス寸法が均一でなかったこと等が考えられる。
【００６５】
図７（ｃ）は、電極材料層９の内部の接着力が十分でないものに対応する。この場合、プレス型５の引張力が作用する範囲内の電極材料層９が内部破断を起こして剥がれるため、集電箔８の表面に電極材料層９の一部が残留する。したがって、電極材料層９の表層側のみが剥離した場合には、電極材料層９の内部の接着力が十分でないと判断できる。またこの原因としては、電極板７の製造工程で電極材料層９のペースト中に含ませるバインダー樹脂が少なかったこと等が考えられる。
【００６６】
図７（ｄ）は電極材料層９と集電箔８との接着力が十分でないものに対応する。この場合、プレス型５の引張力が作用する範囲内の電極材料層９が集電箔８から剥離するだけでなく、この剥離に伴ってプレス型５の引張力が作用していない部位の電極材料層９も集電箔８から剥離する。つまり、電極材料層９の内部の接着力により、剥離工程で空洞部５ｃの下方に位置する電極材料層９がその周囲の部分と一緒に剥離する。
【００６７】
したがって、剥離した電極材料層９の形状が、プレス型５の外形と同様の円形である場合には、電極材料層９と集電箔８との接着力が十分でないと判断できる。またこの原因としては、電極板７の製造工程で電極材料層９のペースト乾燥が不十分だったことやロールプレスによる圧密時のプレス圧が不足していたこと等が考えられる。
【００６８】
［３−４．作用，効果］
上記の電極板７の検査装置１０及び検査方法では、検査対象である電極板７の電極材料層９のうち、プレス型５の下端面５ｄに囲まれた空洞部５ｃに対応する部分の剥離形状が観察される。つまり、プレス型５から圧縮力，引張力を受けにくい部分がこれらの力を受ける部分に囲まれるように形成され、それぞれの部分の剥離の度合いが同時に観察される。
【００６９】
これにより、電極材料層９の接着強度のうち集電箔８に対する接着力と電極材料層９の内部の接着力とを識別することが可能となり、電極板７の品質の良否だけでなく、不良の種類を判断することができる。したがって、電極板７の良否を精度よく正確に判定することができる。特に、集電箔８に対する電極材料層９の接着性に関する検査精度を向上させることができる。また、空洞部５ｃに対応する部分の電極材料層９が剥離したか否かを観察するというシンプルな手法で、電極材料層９と集電箔８との接着力を評価することができ、検査の作業性を向上させることができる。
【００７０】
また、上記の検査装置１０及び検査方法では、プレス型５の下端面５ｄに粘着テープ５ｅを貼着し、剥離工程で集電箔８から剥離した電極材料層９を粘着テープ５ｅ側に付着させている。これにより、剥離した部分の形状を容易に視認することができ、検査精度を向上させることができる。
【００７１】
特に、上記の検査装置１０及び検査方法では、粘着テープ５ｅの形状が押圧部５ｂの外形に対応する円形状とされ、空洞部５ｃを含むプレス型５の下端面５ｄの全体を覆うように貼着されている。これにより、空洞部５ｃに対応する位置で剥離した電極材料層９の形状を容易に視認することができ、検査精度を向上させることができる。
【００７２】
また、上記の検査装置１０及び検査方法では、下端面５ｄがドーナツ状に形成されたプレス型５を用いて検査が実施される。つまり、電極材料層９のうちプレス型５から圧縮力，引張力を受ける部分の形状が、上面視で二つの同心円に囲まれた形状となる。これにより、電極材料層９の剥離境界面における応力の局所的な集中が抑制され、圧縮力，引張力が均一化されやすくなるため、検査精度をさらに向上させることができる。
【００７３】
また、上記の検査装置１０及び検査方法では、固定板６で電極板７を上方から押さえ付けた状態で剥離工程が実施される。これにより、引き剥がし時に集電箔８や電極材料層９の伸び変形を確実に抑制することができる。また、引き剥がされる電極材料層９の輪郭が乱れにくくなるため、剥離形状を目視で確認しやすくすることができ、検査の作業性や検査精度をさらに向上させることができる。
【００７４】
このように、押圧された部位のみの剥離状態を観察するのではなく、押圧された部位に囲まれた「押圧されていない部位」の剥離状態を併せて観察することにより、簡素な構成で検査の作業性を向上させながら、バインダー樹脂による接着力の種類を識別することが可能となる。したがって、電極板７の剥離に対する品質を高精度かつ手軽に確認することができ、検査の信頼性を向上させることができる。
【００７５】
［４．変形例］
上述の第二実施形態では、第一実施形態の検査装置１０のプレス型５の形状を変更して、形状判定行程での判定条件を付加したものを例示したが、形状判定行程で剥離形状を判定する上では押圧工程及び剥離行程での具体的な判定手法は任意であり、これらの押圧工程，剥離行程での判定制御を省略してもよい。少なくとも、押圧部５ｂに中空の空洞部５ｃが形成されたプレス型５を用いて剥離形状を判定することにより、電極板７の剥離に対する品質を高精度かつ手軽に確認することができる。
【００７６】
また、上述の第二実施形態では、図５に示すように、プレス型５の下端面５ｄの形状がドーナツ形のものを例示したが、下端面５ｄの具体的な形状はこれに限定されない。例えば、空洞部５ｃの内径中心の位置を押圧部５ｂの外形中心の位置からずらしてもよく、空洞部５ｃを複数個設けてもよいし、下端面５ｄや押圧面内での空洞部５ｃの輪郭形状を円形ではなく多角形状としてもよい。押圧面内での空洞部５ｃの面積に応じてその空洞部５ｃの下部における電極材料層９が集電箔８からの剥離しにくさが変化するため、電極材料層９の接着力に応じて空洞部５ｃの数や形状，面積等を変更すればよい。
【００７７】
また、下端面５ｄの形状をドーナツの環を部分的に切断したようなＣ型形状やＵ型形状としてもよい。少なくとも、電極材料層に圧力を付与する面に囲まれた空洞部５ｃが形成されたプレス型５を用いれば、押圧された部位のみの剥離状態と押圧された部位に囲まれた「押圧されていない部位」の剥離状態とを同時に観察することができ、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。
【００７８】
また、上述の第二実施形態では、粘着テープ５ｅの形状が押圧部５ｂの外形に対応する円形状とされたものを例示したが、粘着テープ５ｅの形状に関してもこれに限定されない。例えば、プレス型５の下端面５ｄの形状と同一形状のドーナツ形としてもよい。この場合、空洞部５ｃの下面が粘着テープ５ｅに覆われないことになる。一方、電極材料層９と集電箔８との接着力が十分でない場合には、電極材料層９の内部の接着力によって空洞部５ｃの下方に位置する電極材料層９がその周囲の部分と一緒に剥離する。したがって、粘着テープ５ｅが空洞部５ｃの下面を覆っていなくても、図７（ｄ）に示すような剥離形状を観察することができる。
【００７９】
また、上述の実施形態では、リチウムイオン二次電池の正極板として機能する電極板７を取り上げて説明したが、本検査方法及び本検査装置の適用対象はこれに限定されない。例えば、リチウムイオン電池や金属リチウム電池，ニッケル水素電池といった各種の二次電池の正極板，負極板であって、集電体の表面に電極材料層を形成したものであれば、本検査方法及び本検査装置を適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
４  駆動部（駆動手段）
５  プレス型
５ｃ  空洞部
５ｄ  下端面（押圧面）
５ｅ  粘着テープ（粘着材層）
６  固定板
７  電極板
８  集電箔（集電体）
９  電極材料層
１０  検査装置
【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】
2012243511.tif 000008
【図７】
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