(57)【要約】【課題】生産性を高めつつも、金属箔に凹凸が生じているか否かを容易に判定する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】検査装置２０は、金属箔１２に形成される磁界を検出するとともに磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を用いる複数の磁気センサ２２と、磁気センサ２２の磁気インピーダンス効果に基づいて、金属箔１２と磁気センサ２２との距離が予め定められた規定範囲内であるか否かを判定する制御装置２１とを備えた。【選択図】図２
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【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を有する電極の良否を判定する電極の検査装置であって、
前記金属箔に形成される磁界を検出するとともに前記磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を用いる検出部と、
前記検出部の前記磁気インピーダンス効果に基づいて、前記金属箔と前記検出部との距離が予め定められた規定範囲内であるか否かを判定する判定部とを備えたことを特徴とする電極の検査装置。
【請求項２】
前記電極及び前記検出部は、互いに相対移動可能であり、
前記検出部は、前記金属箔における前記活物質層に覆われている部位であって、且つ前記電極の面方向に沿うとともに前記相対移動の方向と直交する方向に沿った領域に形成される磁界を検出可能であることを特徴とする請求項１に記載の電極の検査装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記電極の面方向に沿うとともに前記相対移動の方向と直交する方向に沿って並設される複数の磁気センサにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電極の検査装置。
【請求項４】
前記金属箔を磁化させる磁化部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電極の検査装置。
【請求項５】
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を有する電極の良否を判定する電極の検査方法であって、
前記金属箔と、前記金属箔に形成される磁界を検出するとともに前記磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を用いる検出部との距離が、予め定められた規定範囲内であるか否かを、前記検出部の前記磁気インピーダンス効果に基づいて判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】
本発明は、電極の良否を判定する電極の検査装置、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。二次電池は、金属箔と、金属箔を覆う活物質層とを有する電極を備える。
【０００３】
ところで、電極の良否を判定する電極の検査装置が、例えば特許文献１に知られている。特許文献１の検査装置は、活物質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、活物質層に対する垂直方向に第１所定値の荷重を作用させ、当該荷重を第１所定値から増加させて第２所定値まで増加したときのプレス型の移動量に基づいて、電極の良否を判定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４３５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、金属箔にシワ等の凹凸が生じていると、例えば、電極において充電され易い場所と充電され難い場所ができてしまう等の不具合が生じてしまう。金属箔における活物質層に覆われていない部位に凹凸が生じている場合、電極の製造過程において凹凸を視認した時点で、電極の不良を発見することができるが、金属箔における活物質層に覆われている部位に凹凸が生じている場合、凹凸を視認することができないため、電極の不良を発見することができない。
【０００６】
特許文献１の検査装置では、活物質層に対するプレス型の荷重が、第１所定値から第２所定値まで増加したときのプレス型の移動量に基づいて、電極の良否を判定することができるが、プレス型の荷重が加わることにより活物質層が損傷してしまうため、検査後に電極を再利用することが難しく、生産性が低い。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、生産性を高めつつも、金属箔に凹凸が生じているか否かを容易に判定する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】
【０００８】
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を有する電極の良否を判定する電極の検査装置であって、前記金属箔に形成される磁界を検出するとともに前記磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を用いる検出部と、前記検出部の前記磁気インピーダンス効果に基づいて、前記金属箔と前記検出部との距離が予め定められた規定範囲内であるか否かを判定する判定部とを備えた。
【０００９】
検出部は、金属箔に形成される磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果（ＭＩ（magneto-impedance）効果）を用いるため感度が高い。よって、この検出部によって、金属箔に形成された磁界を感度良く検出することができる。そして、判定部は、検出部の磁気インピーダンス効果に基づいて、金属箔と検出部との距離が予め定められた規定範囲内であるか否かを判定するため、従来技術のように、電極に荷重が加えられてしまうことが無く、活物質層が損傷してしまうことが無い。よって、検査後に電極を再利用することができるため、生産性を高めつつも、金属箔に凹凸が生じているか否かを容易に判定することができる。
【００１０】
上記電極の検査装置において、前記電極及び前記検出部は、互いに相対移動可能であり、前記検出部は、前記金属箔における前記活物質層に覆われている部位であって、且つ前記電極の面方向に沿うとともに前記相対移動の方向と直交する方向に沿った領域に形成される磁界を検出可能であることが好ましい。
【００１１】
これによれば、検出部によって、金属箔における活物質層に覆われている部位の磁界を、電極及び検出部における相対移動に伴って連続的に検出することができる。よって、例えば、検出部によって、金属箔における活物質層に覆われている部位の一部分のみの磁界を検出する場合に比べると、金属箔に凹凸が生じているか否かを効率良く判定することができる。
【００１２】
上記電極の検査装置において、前記検出部は、前記電極の面方向に沿うとともに前記相対移動の方向と直交する方向に沿って並設される複数の磁気センサにより構成されていることが好ましい。複数の磁気センサは、金属箔における活物質層に覆われている部位の磁界を、電極及び検出部における相対移動に伴って連続的に検出する構成として好適である。
【００１３】
上記電極の検査装置において、前記金属箔を磁化させる磁化部を備えることが好ましい。
これによれば、金属箔を磁化部により磁化させることができるため、金属箔が磁性材料により形成されていなくても、金属箔に磁界を形成することができる。その結果、磁性材料により形成されていない金属箔を用いた電極であっても、金属箔に凹凸が生じているか否かを、検査装置によって判定することができる。
【００１４】
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を有する電極の良否を判定する電極の検査方法であって、前記金属箔と、前記金属箔に形成される磁界を検出するとともに前記磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を用いる検出部との距離が、予め定められた規定範囲内であるか否かを、前記検出部の前記磁気インピーダンス効果に基づいて判定する。
【００１５】
これによれば、活物質層が損傷すること無く、電極の良否の判定を行うことができる。よって、検査後に電極を再利用することができるため、生産性を高めつつも、金属箔に凹凸が生じているか否かを容易に判定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、生産性を高めつつも、金属箔に凹凸が生じているか否かを容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態における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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、電極の良否を判定する電極の検査装置、及び電極の検査方法を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
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。
【００１９】
図１に示すように、電極１１は、長尺シート状（帯状）である。電極１１は、帯状の金属箔１２と、金属箔１２の両面の一部を覆う活物質層１３とを有する。金属箔１２における短手方向の一側縁寄りには、活物質層１３が形成されていない未塗工部１４が形成されている。なお、図１では、説明の便宜上、金属箔１２及び活物質層１３を、実際の厚さとは異なる厚さで図示している。
【００２０】
金属箔１２及び活物質層１３は、電極１１が用いられる蓄電装置の種類に適した材料で形成されている。例えば、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池に用いられる電極１１の場合、正極用の金属箔１２はアルミニウム箔であり、負極用の金属箔１２は銅箔である。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は正極用の活物質を含み、負極用の活物質層１３は負極用の活物質を含む。
【００２１】
次に、電極１１の検査装置２０について説明する。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、検査装置２０は、制御装置２１と、複数（本実施形態では１４個）の磁気センサ２２とを有する。複数の磁気センサ２２は、電極１１の表面側に配置されている。電極１１は、図示しない搬送装置によって、電極１１の長手方向が搬送方向（図２に示す矢印Ｄ１の方向）と一致するように連続的に搬送される。よって、電極１１は、搬送装置による搬送によって複数の磁気センサ２２に対して相対移動可能である。
【００２２】
複数の磁気センサ２２は、電極１１の面方向に沿うとともに電極１１及び複数の磁気センサ２２の相対移動の方向（搬送方向）と直交する方向に沿って並設されている。複数の磁気センサ２２は、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位であって、且つ電極１１の短手方向（図２（ａ）に示す矢印Ｄ２の方向）に沿った領域に亘って配置されている。各磁気センサ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区間２６毎に対応して配置されている。
【００２３】
複数の磁気センサ２２よりも搬送方向の上流には、第１の磁石２３の一方の極（例えばＮ極）と、第２の磁石２４の他方の極（例えばＳ極）とが互いに対向配置されている。第１の磁石２３は、電極１１の表面側に配置されるとともに、第２の磁石２４は、電極１１の裏面側に配置されている。そして、第１の磁石２３と第２の磁石２４との間では、第１の磁石２３から第２の磁石２４に向かう磁束が発生する。金属箔１２は、第１の磁石２３と第２の磁石２４との間を通過すると、第１の磁石２３と第２の磁石２４との間の磁束を横切ることで、金属箔１２に渦電流が生じる。これにより、金属箔１２が磁化され、金属箔１２に磁界が形成される。よって、第１の磁石２３及び第２の磁石２４は、金属箔１２を磁化させる磁化部として機能する。
【００２４】
磁気センサ２２は、第１の磁石２３及び第２の磁石２４によって磁化されることにより形成される金属箔１２の磁界を検出する磁気インピーダンス素子を有する。磁気インピーダンス素子は、コイルとアモルファスワイヤとを備えており、磁界が変動したときにアモルファスワイヤのインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果（ＭＩ（magneto-impedance）効果）を用いる。よって、磁気センサ２２は、例えば電磁誘導式のセンサに比べて感度が高い。
【００２５】
各磁気センサ２２は、搬送装置によって電極１１が搬送されているときに、金属箔１２に形成される磁界を検出可能である位置に配置されている。よって、複数の磁気センサ２２は、金属箔１２に形成される磁界を検出するとともに磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を用いる検出部を構成している。
【００２６】
各磁気センサ２２は、制御装置２１と電気的に接続されている。そして、各磁気センサ２２によって検出された磁界に関する情報が制御装置２１に送られる。制御装置２１には、各磁気センサ２２の磁気インピーダンス効果に基づいて、金属箔１２と各磁気センサ２２との距離が予め定められた規定範囲内であるか否かを判定するプログラムが組み込まれており、制御装置２１は、金属箔１２と各磁気センサ２２との距離が予め定められた規定範囲内であるか否かを判定する判定部として機能する。
【００２７】
制御装置２１には、磁気センサ２２の磁気インピーダンス効果に比例した電圧値の変動と、金属箔１２と磁気センサ２２との距離との関係が、実験やシミュレーションによって予め定められている。なお、電圧値は、磁気センサ２２によって検出された磁界に関する情報である。そして、金属箔１２と磁気センサ２２との距離が規定範囲内であると判定可能な電圧値の変動の許容範囲が、実験やシミュレーションによって予め定められている。また、金属箔１２と磁気センサ２２との距離が規定範囲外であると判定可能な電圧値の変動の許容範囲外の領域が、実験やシミュレーションによって予め定められている。
【００２８】
次に、本実施形態の作用を、検査装置２０を用いた電極１１の検査方法を含む電極１１の製造方法の説明とともに説明する。
帯状の金属箔１２を、金属箔１２の長手方向に沿って搬送しながら、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。このとき、金属箔１２における短手方向の両側縁寄りには、活物質合剤が塗布されず金属箔１２が露出する未塗工部１４が形成されている。
【００２９】
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。
【００３０】
次に、検査装置２０を用いて電極１１の検査工程を行う。この検査工程は、電極１１を、搬送装置によって電極１１の長手方向に沿って連続的に搬送することで行われる。そして、金属箔１２は、第１の磁石２３と第２の磁石２４との間を通過する際に、第１の磁石２３と第２の磁石２４との間で発生する磁束を横切ることで金属箔１２に渦電流が発生する。これにより、金属箔１２が磁化され、金属箔１２に磁界が形成される。各磁気センサ２２は、電極１１の短手方向に沿って並ぶように区分した区間２６毎に、金属箔１２に形成される磁界を検出する。
【００３１】
制御装置２１は、各磁気センサ２２の磁気インピーダンス効果に比例した電圧値の変動に基づいて、金属箔１２と各磁気センサ２２との距離が予め定められた規定範囲内であるか否かを判定する。この判定は、各磁気センサ２２による磁界の検出と並行して連続的に行われる。
【００３２】
制御装置２１は、各磁気センサ２２の磁気インピーダンス効果に比例した電圧値の変動が、予め定められた許容範囲外である場合には、金属箔１２と磁気センサ２２との距離が規定範囲外であると判定する。この判定結果により、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位にシワ等の凹凸が生じていることが分かり、検査工程において電極１１の不良が発見される。そして、制御装置２１は、図示しない報知部を制御して、電極１１の不良が発見されたことを報知する。
【００３３】
一方、制御装置２１は、各磁気センサ２２の磁気インピーダンス効果に比例した電圧値の変動が、予め定められた許容範囲内である場合には、金属箔１２と磁気センサ２２との距離が規定範囲内であると判定する。この判定結果により、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位にシワ等の凹凸が生じていないことが分かる。さらに、金属箔１２における活物質層１３に覆われていない部位である未塗工部１４にもシワ等の凹凸が生じていないことを視認することにより、検査工程において電極１１の不良が発見されなかった電極１１は、所定の長さ及び幅に切断された後、電極組立体として成形されるとともに、電極組立体がケースに収容されて蓄電装置が完成される。
【００３４】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）検査装置２０は、金属箔１２に形成される磁界を検出するとともに磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を用いる複数の磁気センサ２２と、磁気センサ２２の磁気インピーダンス効果に基づいて、金属箔１２と磁気センサ２２との距離が予め定められた規定範囲内であるか否かを判定する制御装置２１とを備えた。これによれば、磁気センサ２２によって、金属箔１２に形成された磁界を感度良く検出することができる。そして、従来技術のように、電極１１に荷重が加えられてしまうことが無く、活物質層１３が損傷してしまうことが無い。よって、検査後に電極１１を再利用することができるため、生産性を高めつつも、金属箔１２に凹凸が生じているか否かを容易に判定することができる。
【００３５】
（２）複数の磁気センサ２２によって、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位であって、且つ電極１１の面方向に沿うとともに搬送方向と直交する方向に沿った領域に形成される磁界を検出可能である。これによれば、複数の磁気センサ２２によって、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位の磁界を、電極１１における磁気センサ２２に対する搬送方向への相対移動に伴って連続的に検出することができる。よって、例えば、磁気センサ２２によって、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位の一部分のみの磁界を検出する場合に比べると、金属箔１２に凹凸が生じているか否かを効率良く判定することができる。
【００３６】
（３）電極１１の面方向に沿うとともに搬送方向と直交する方向に沿って複数の磁気センサ２２が並設されている。複数の磁気センサ２２は、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位の磁界を、電極１１における磁気センサ２２に対する搬送方向への相対移動に伴って連続的に検出する構成として好適である。
【００３７】
（４）検査装置２０は、金属箔１２を磁化させる第１の磁石２３及び第２の磁石２４を備える。これによれば、金属箔１２を第１の磁石２３及び第２の磁石２４により磁化させることができるため、金属箔１２が磁性材料により形成されていなくても、金属箔１２に磁界を形成することができる。その結果、磁性材料により形成されていない金属箔１２を用いた電極１１であっても、金属箔１２に凹凸が生じているか否かを、検査装置２０によって判定することができる。
【００３８】
（５）本実施形態の電極１１の検査方法を用いれば、活物質層１３が損傷すること無く、電極１１の良否の判定を行うことができる。よって、検査後に電極１１を再利用することができるため、生産性を高めつつも、金属箔１２に凹凸が生じているか否かを容易に判定することができる。
【００３９】
（６）検査工程のときに、例えば、金属箔１２における短手方向の側縁に未塗工部１４が形成されていないと、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位であって、且つ金属箔１２の短手方向の縁寄りで、磁界が形成され難くなる虞がある。しかし、本実施形態では、検査工程のときに、金属箔１２における短手方向の側縁に未塗工部１４が形成されているため、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位であって、且つ金属箔１２の短手方向の活物質層１３に覆われている部位に生じる渦電流の流れが均一になり易い。よって、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位であって、且つ金属箔１２の短手方向の磁界のばらつきが少ない。その結果、金属箔１２に凹凸が生じているか否かを判定し易くすることができる。
【００４０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、検査装置２０に、金属箔１２に電流を流して磁界を形成する装置を、磁化部として別途設けてもよい。この場合、第１の磁石２３及び第２の磁石２４を省略してもよい。
【００４１】
○  実施形態において、金属箔１２における活物質層１３に覆われている部位であって、且つ電極１１の面方向に沿うとともに搬送方向と直交する方向に沿った領域に亘って延びる磁気センサを、検出部として一つ設けるようにしてもよい。
【００４２】
○  実施形態において、複数の磁気センサ２２が、電極１１に対して相対移動可能な構成としてもよい。この場合、第１の磁石２３及び第２の磁石２４も、相対移動の方向において磁気センサ２２よりも下流側で電極１１に対して相対移動可能である必要がある。
【００４３】
○  実施形態において、複数の磁気センサ２２を、電極１１の短手方向に沿って揺動させるようにしてもよい。この場合、磁気センサ２２を、電極１１の搬送方向と直交する方向に沿って並ぶ複数の区間２６毎に対応して配置する必要が無く、磁気センサ２２の数を減らしてもよい。
【００４４】
○  実施形態において、磁気センサ２２の数を適宜変更してもよい。
○  実施形態において、複数の磁気センサ２２を、例えば千鳥配置してもよく、複数の磁気センサ２２の配置位置は、適宜変更してもよい。
【００４５】
○  実施形態において、金属箔１２が磁性材料により形成されていてもよい。この場合、第１の磁石２３及び第２の磁石２４を削除してもよい。
○  実施形態において、検査工程のときに、金属箔１２における短手方向の両側縁寄りの一方のみに未塗工部１４が形成されていてもよく、あるいは、金属箔１２の短手方向に未塗工部１４を備えず、金属箔１２の長手方向の一端に未塗工部を設けてもよい。
【００４６】
○  実施形態において、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。
【００４７】
○  実施形態において、活物質層１３の表面に対して、光学的検査を併用してもよい。
○  実施形態において、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。
【００４８】
○  実施形態において、二次電池用の電極１１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もよい。
【符号の説明】
【００４９】
１１…電極、１２…金属箔、１３…活物質層、２０…検査装置、２１…判定部として機能する制御装置、２２…検出部を構成する磁気センサ、２３…磁化部として機能する第１の磁石、２４…磁化部として機能する第２の磁石。
【図１】
2016025052.tif 000003
【図２】
2016025052.tif 000004