JP6248751B2 - Power storage device inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、正極と負極及びセパレータを有する電極組立体を備える蓄電装置を製造する過程において電極組立体に対して短絡検査を行う蓄電装置の検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection method for a power storage device that performs a short circuit inspection on an electrode assembly in the process of manufacturing a power storage device including an electrode assembly having a positive electrode, a negative electrode, and a separator.
蓄電装置は、正極と負極とがセパレータを介して積層された電極組立体等がケースに収容されて構成される。この電極組立体の正極とセパレータとの間又は負極とセパレータとの間に異物が入った場合、異物によってセパレータが伸び、破断する可能性がある。セパレータが破断すると、電極組立体で内部短絡する。そこで、ケースに収容する前に電極組立体(積層体)に対して短絡検査を行い、内部短絡(ひいては、異物)を検出している。特許文献1には、正極板と負極板をセパレータを介して積層した極板群を電槽に挿入する前に、極板群を加圧しながら短絡検査を行う電池の短絡検査方法について開示されている。 The power storage device is configured such that an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are stacked via a separator is accommodated in a case. If foreign matter enters between the positive electrode and the separator of this electrode assembly or between the negative electrode and the separator, the separator may be stretched and broken by the foreign matter. When the separator breaks, an internal short circuit occurs in the electrode assembly. Therefore, a short circuit inspection is performed on the electrode assembly (laminated body) before being housed in the case, and an internal short circuit (and hence a foreign object) is detected. Patent Document 1 discloses a battery short-circuit inspection method for performing a short-circuit inspection while pressurizing an electrode plate group before inserting the electrode plate group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a separator into a battery case. Yes.
蓄電装置には、電極とセパレータとの間に異物が入ってもセパレータが破断し難くなるように、伸びの許容量が大きいセパレータを用いる場合がある。このようなセパレータを用いると、ある程度のサイズの異物が入っていても、セパレータが破断しない。この場合、電極組立体では内部短絡せず、短絡検査で短絡(ひいては、異物)を検出できない。また、伸びの許容量が大きいセパレータを用いない場合でも、小さいサイズの異物が入ると、セパレータが破断しない可能性がある。この場合も、電極組立体では内部短絡せず、短絡検査で短絡を検出できない。上記の特許文献1に開示の短絡検査方法でも、このような場合には短絡を検出できない。 In some cases, a power storage device uses a separator having a large allowable amount of elongation so that the separator is not easily broken even if foreign matter enters between the electrode and the separator. When such a separator is used, the separator does not break even if foreign matter of a certain size is contained. In this case, the electrode assembly does not cause an internal short circuit, and a short circuit (and hence a foreign object) cannot be detected by a short circuit inspection. Even when a separator having a large allowable amount of elongation is not used, the separator may not be broken if a foreign substance having a small size enters. Also in this case, the electrode assembly does not cause an internal short circuit, and a short circuit cannot be detected by a short circuit inspection. Even in the short circuit inspection method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, a short circuit cannot be detected in such a case.
そこで、本技術分野においては、電極とセパレータとの間に入った異物の検出精度を向上させることができる蓄電装置の検査方法が要請されている。 Therefore, in this technical field, there is a demand for a method for inspecting a power storage device that can improve the detection accuracy of foreign matter that has entered between an electrode and a separator.
本発明の一側面に係る蓄電装置の検査方法は、正極と負極及び正極と負極との間にセパレータを有する電極組立体を備える蓄電装置を製造する過程において電極組立体に対して短絡検査を行う検査方法であって、電極組立体の温度を所定温度以下に温度調整する温度調整工程と、温度調整工程での温度調整中に、電極組立体の短絡検査を行う短絡検査工程とを含む。 An inspection method for a power storage device according to an aspect of the present invention performs a short circuit inspection on an electrode assembly in a process of manufacturing a power storage device including an electrode assembly having a positive electrode, a negative electrode, and a separator between the positive electrode and the negative electrode. The inspection method includes a temperature adjustment step of adjusting the temperature of the electrode assembly to a predetermined temperature or less, and a short-circuit inspection step of performing a short-circuit inspection of the electrode assembly during the temperature adjustment in the temperature adjustment step.
この蓄電装置の電極組立体は、電極としての正極と負極を備えており、正極と負極との間にセパレータが配置されている。セパレータは、用いられる材料によってガラス転移温度が決まっており、ガラス転移温度以下になるとガラス状態になる。そこで、電極組立体に対して短絡検査を行う場合、電極組立体の温度を所定温度以下に温度調整して、短絡検査を行う。この所定温度は、電極組立体のセパレータのガラス転移温度よりも低い温度とする。電極組立体(ひいては、セパレータ)の温度を所定温度以下に温度調整することにより、セパレータがガラス状態に変わり、セパレータの伸びが抑えられる(セパレータの伸びの許容量が小さくなる)。そのため、正極又は負極とセパレータとの間に小さいサイズの異物が入っている場合でも、その異物によってセパレータが破断し易くなる。セパレータが破断すると、正極と負極とが直接又は導電性の異物を介して短絡し、短絡検査によって短絡(ひいては、異物)を検出できる。このように、この蓄電装置の検査方法は、電極組立体(ひいては、セパレータ)の温度を所定温度以下に温度調整して短絡検査を行うことにより、電極とセパレータとの間に入った異物の検出精度を向上させることができる。 The electrode assembly of this power storage device includes a positive electrode and a negative electrode as electrodes, and a separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode. The glass transition temperature of the separator is determined by the material used, and when the separator is below the glass transition temperature, it enters a glass state. Therefore, when performing a short circuit inspection on the electrode assembly, the temperature of the electrode assembly is adjusted to a predetermined temperature or lower to perform a short circuit inspection. The predetermined temperature is lower than the glass transition temperature of the separator of the electrode assembly. By adjusting the temperature of the electrode assembly (and hence the separator) to a predetermined temperature or lower, the separator changes to a glass state, and the separator is prevented from being stretched (the allowable elongation of the separator is reduced). For this reason, even when a small-sized foreign substance is present between the positive electrode or the negative electrode and the separator, the separator is easily broken by the foreign substance. When the separator breaks, the positive electrode and the negative electrode are short-circuited directly or via conductive foreign matter, and a short-circuit (and hence foreign matter) can be detected by a short-circuit inspection. As described above, this power storage device inspection method detects a foreign matter that has entered between the electrode and the separator by adjusting the temperature of the electrode assembly (and thus the separator) to a predetermined temperature or less and performing a short circuit inspection. Accuracy can be improved.
なお、検査対象の電極組立体は、各電極のタブ同士が溶接されていない状態でもよいし、あるいは、各電極のタブ同士が溶接されている状態でもよい。また、検査対象の電極組立体は、積層体でもよいし、あるいは、捲回体でもよい。 Note that the electrode assembly to be inspected may be in a state where the tabs of the electrodes are not welded, or may be in a state where the tabs of the electrodes are welded. Further, the electrode assembly to be inspected may be a laminated body or a wound body.
一実施形態の蓄電装置の検査方法では、所定温度はセパレータのガラス転移温度に基づいて設定されるとよい。セパレータのガラス転移温度に基づいて所定温度を設定することにより、その所定温度以下に温度調整したときにセパレータをガラス状態に確実に転移させることができかつ必要以上に温度を下げなくてもよいので、最適な所定温度を設定できる。 In the power storage device inspection method according to the embodiment, the predetermined temperature may be set based on the glass transition temperature of the separator. By setting a predetermined temperature based on the glass transition temperature of the separator, when the temperature is adjusted to the predetermined temperature or lower, the separator can be reliably transferred to the glass state and the temperature does not have to be lowered more than necessary. The optimum predetermined temperature can be set.
本発明によれば、電極とセパレータとの間に入った異物の検出精度を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the detection precision of the foreign material which entered between the electrode and the separator can be improved.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る蓄電装置の検査方法を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, an inspection method for a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element which is the same or it corresponds in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
一実施形態に係る蓄電装置の検査方法は、蓄電装置を製造する過程において積層工程で積層された電極組立体(積層体)に対して短絡検査を行う検査工程に適用される。この検査工程では、短絡検査システムが用いられる。蓄電装置は、二次電池又は電気二重層キャパシタ等の蓄電装置である。二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。本実施の形態では、蓄電装置としてリチウムイオン二次電池に適用した場合とする。 A power storage device inspection method according to an embodiment is applied to an inspection step of performing a short circuit inspection on an electrode assembly (laminated body) stacked in a stacking step in the process of manufacturing a power storage device. In this inspection process, a short circuit inspection system is used. The power storage device is a power storage device such as a secondary battery or an electric double layer capacitor. The secondary battery is, for example, a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. In this embodiment, the power storage device is applied to a lithium ion secondary battery.
図1を参照して、一実施形態に係る蓄電装置の検査方法(検査工程)について説明する。図1は、一実施形態に係る蓄電装置の検査方法に用いられる短絡検査システムの構成を模式的に示す図である。 With reference to FIG. 1, a power storage device inspection method (inspection process) according to an embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a short circuit inspection system used in a method for inspecting a power storage device according to an embodiment.
検査工程について説明する前に、蓄電装置の構成について説明しておく。蓄電装置は、角型の蓄電装置である。蓄電装置は、電極組立体及び電解液等がケースに収容されている。ここでは、検査対象となる電極組立体についてのみ詳細に説明する。電極組立体は、正極、負極及びセパレータを備えており、正極と負極とがセパレータを介して積層されている積層体である。 Before describing the inspection process, the configuration of the power storage device will be described. The power storage device is a rectangular power storage device. In the power storage device, an electrode assembly, an electrolytic solution, and the like are accommodated in a case. Here, only the electrode assembly to be inspected will be described in detail. The electrode assembly includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and is a laminate in which the positive electrode and the negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween.
正極は、金属箔と、金属箔の少なくとも一面に形成された正極活物質層からなる。正極は、金属箔の端部に正極活物質層が形成されていないタブを有する。タブは、正極の上縁部に延び、導電部材を介して正極端子に接続されている。金属箔は、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔である。正極活物質層は、正極活物質、バインダを含んでいる。正極活物質層は、導電助剤を含んでいてもよい。正極活物質は、例えば、複合酸化物、金属リチウム、硫黄である。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも1つとリチウムとを含む。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリノレ基含有樹脂などである。導電助剤は、例えば、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)である。 The positive electrode includes a metal foil and a positive electrode active material layer formed on at least one surface of the metal foil. The positive electrode has a tab on which the positive electrode active material layer is not formed at the end of the metal foil. The tab extends to the upper edge of the positive electrode and is connected to the positive terminal via a conductive member. The metal foil is, for example, an aluminum foil or an aluminum alloy foil. The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and a binder. The positive electrode active material layer may contain a conductive additive. The positive electrode active material is, for example, a composite oxide, metallic lithium, or sulfur. The composite oxide includes at least one of manganese, nickel, cobalt, and aluminum and lithium. The binder is, for example, a fluorine-containing resin such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or fluororubber, a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene, an imide resin such as polyimide or polyamideimide, or an alkoxysilanol group-containing resin. . Examples of the conductive auxiliary agent include carbon black, graphite, acetylene black, and ketjen black (registered trademark).
負極は、金属箔と、金属箔の少なくとも一面に形成された負極活物質層からなる。負極は、金属箔の端部に負極活物質層が形成されていないタブを有する。タブは、負極の上縁部に延び、導電部材を介して負極端子に接続されている。金属箔は、例えば、銅箔、銅合金箔である。負極活物質層は、負極活物質、バインダを含んでいる。負極活物質層は、導電助剤を含んでいてもよい。負極活物質は、例えば、黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、SiOx(0.5≦x≦1.5)等の金属酸化物、ホウ素添加炭素である。バインダ、導電助剤は、例えば、正極で例示した同様のバインダ、導電助剤の中のものを適用できる。なお、バインダは正極での例示に加え、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、アルコキシシリル基含有樹脂なども適用できる。 The negative electrode includes a metal foil and a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the metal foil. The negative electrode has a tab on which the negative electrode active material layer is not formed at the end of the metal foil. The tab extends to the upper edge of the negative electrode and is connected to the negative electrode terminal via a conductive member. The metal foil is, for example, a copper foil or a copper alloy foil. The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and a binder. The negative electrode active material layer may contain a conductive additive. Examples of the negative electrode active material include graphite, highly oriented graphite, carbon such as mesocarbon microbeads, hard carbon, and soft carbon, alkali metals such as lithium and sodium, metal compounds, and SiOx (0.5 ≦ x ≦ 1.5). ) And the like, and boron-added carbon. As the binder and the conductive additive, for example, the same binder and conductive additive exemplified in the positive electrode can be applied. As the binder, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, styrene butadiene rubber, alkoxysilyl group-containing resin, and the like can be applied in addition to the positive electrode examples.
セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータは、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、メチルセルロース等からなる織布又は不織布である。セパレータは、これらの用いられる材料によってガラス転移温度が決まっており、ガラス転移温度以下になるとガラス状態になる。 The separator separates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. The separator is, for example, a porous film made of a polyolefin resin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), a woven fabric or a nonwoven fabric made of polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), methylcellulose or the like. The separator has a glass transition temperature determined by the materials used, and enters a glass state when the temperature falls below the glass transition temperature.
積層工程では、所定枚数のシート状の正極とシート状の負極とをセパレータを介して積層する。特に、セパレータの積層については、シート状のセパレータを1枚ずつ積層してもよいし、あるいは、2枚のシート状を溶着した袋状のセパレータによって一方の電極(例えば、正極)のタブ以外の部分を包んだ状態で積層してもよい。この積層工程の後に、積層工程で積層された電極組立体(積層体)に対する検査工程が行われる。なお、検査工程では、各電極のタブ同士が溶接されていない状態の電極組立体に対して行う。 In the laminating step, a predetermined number of sheet-like positive electrodes and sheet-like negative electrodes are laminated via a separator. In particular, as for the lamination of the separators, sheet-like separators may be laminated one by one, or a bag-like separator in which two sheets are welded, other than a tab of one electrode (for example, positive electrode). You may laminate | stack in the state which wrapped the part. After this lamination process, an inspection process is performed on the electrode assembly (laminated body) laminated in the lamination process. The inspection process is performed on the electrode assembly in which the tabs of the electrodes are not welded to each other.
それでは、検査工程について説明する。検査工程では、図1に示す短絡検査システム1を用いて、電極組立体(積層体)Sを加圧(荷重を付加)して短絡検査を行う。この加圧状態の短絡検査は、従来の周知の短絡検査と同様のものである。特に、検査工程では、異物が入っているかを高精度に検出するために(異物によってセパレータを破断し易くするために)、電極組立体Sを所定温度以下まで温度調整して短絡検査を行う。そのために、短絡検査システム1は、テスタ2、加圧部材3、荷重発生装置4、恒温槽5を備えている。
Now, the inspection process will be described. In the inspection process, the short-circuit inspection is performed by pressurizing (adding a load) the electrode assembly (laminated body) S using the short-circuit inspection system 1 shown in FIG. This short circuit inspection in the pressurized state is the same as the conventional well-known short circuit inspection. In particular, in the inspection process, in order to detect whether a foreign substance is contained with high accuracy (in order to easily break the separator due to the foreign substance), the temperature of the electrode assembly S is adjusted to a predetermined temperature or less to perform a short circuit inspection. For this purpose, the short-circuit inspection system 1 includes a
テスタ2は、抵抗値を測定するテスタである。テスタ2は、従来の周知の短絡検査に用いられるテスタが適用される。テスタ2では、正極の測定用端子2aに電極組立体Sの正極のタブTpが接続され、負極の測定用端子2bに電極組立体Sの負極のタブTnが接続されると、正極のタブTpと負極のタブTn間に所定の電圧(例えば、数V)を印加し、正極のタブTpと負極のタブTn間の抵抗値を測定する。正極と負極とが短絡していない場合、測定される抵抗値は無限大の抵抗値になる。一方、内部短絡している場合、測定される抵抗値が非常に低い値(例えば、数kΩ)になる。そこで、この抵抗値の差を検出可能な抵抗値(例えば、数10MΩ、数MΩ、数1000kΩ、数100kΩ)を閾値として予め設定しておく。テスタ2では、測定した抵抗値が閾値以下か否かを判定し、閾値以下の場合には内部短絡を示す情報を提供(例えば、ランプ点灯)する。なお、テスタ2は、閾値以下か否かの判定まで行うものでなく、抵抗値の測定までを行うものでもよい。この場合、テスタ2で測定された抵抗値から、人が判定する。
The
加圧部材3は、電極組立体Sに対して荷重発生装置4で発生させた荷重を付加(加圧)する部材である。加圧部材3は、従来の周知の短絡検査に用いられる加圧部材が適用される。加圧部材3は、例えば、所定の厚さを有する平板状であり、電極組立体Sの積層方向の側面に対して荷重を付加できる十分な大きさを有している。加圧部材3は、電極組立体Sの積層方向の各側面に接するように配置される。なお、図1に示すように加圧部材3を電極組立体Sの積層方向の対向する両側面にそれぞれ配置してもよい、あるいは、電極組立体Sの積層方向の一方の側面側を台に載置し、加圧部材3を他方の側面にのみ配置してもよい。
The
荷重発生装置4は、加圧用の荷重を発生させる装置である。荷重発生装置4は、従来の周知の短絡検査に用いられる荷重発生装置が適用される。荷重発生装置4には、加圧部材3が取り付けられている。荷重発生装置4では、短絡検査中、所定の加重(例えば、数kN、数10kN)を発生する。この荷重は、加圧部材3を介して電極組立体Sに付加される。なお、図1に示すように荷重発生装置4を電極組立体Sの積層方向の対向する両側面にそれぞれ設け、両側面から荷重を付加するようにしてもよい、あるいは、荷重発生装置4を電極組立体Sの積層方向の一方の側面にのみ設けて、一方の側面からのみ荷重を付加するようにしてもよい。
The
なお、電極組立体Sに加圧(荷重を付加)しながら短絡検査を行うのは、例えば、出荷後に蓄電装置にかかる可能性のある最大の荷重を出荷前に付加しておくため、電極組立体の層間の空気を抜いて電極組立体をケースに収納可能とするためである。荷重発生装置4で発生させる所定の荷重は、この最大の荷重等に基づいて設定される。
Note that the short-circuit inspection is performed while applying pressure (adding a load) to the electrode assembly S because, for example, the maximum load that may be applied to the power storage device after shipment is applied before shipment. This is because the air between the three-dimensional layers is removed so that the electrode assembly can be stored in the case. The predetermined load generated by the
恒温槽5は、槽内を一定の温度に維持することができる槽である。恒温槽5は、従来の周知の恒温槽を適用する。恒温槽5は、略矩形状であり、内部が空間となっている。恒温槽5は、加圧部材3と荷重発生装置4によって加圧される電極組立体Sが十分に収容可能な大きさを有している。恒温槽5では、短絡検査中、槽内の温度を設定温度に温度調整する。以下に、この短絡検査を行う際の設定温度について説明する。
The
上記したようにセパレータにはガラス転移温度があり、ガラス転移温度以下になるとガラス状態になる。恒温槽5の槽内の温度(ひいては、電極組立体Sの温度)を温度調整することによって、セパレータをガラス転移温度以下になると、セパレータがガラス状態になる。ガラス状態になると、セパレータの伸びが抑えられる(セパレータの伸びの許容量が小さくなる)。セパレータの伸びが抑えられると、正極又は負極とセパレータとの間に異物が入っている場合に、小さいサイズの異物でもセパレータが破断し易くなる。セパレータが破断すると、正極と負極とが直接又は異物を介して短絡し、テスタ2による測定で短絡を検出できる。そこで、恒温槽5の設定温度を、電極組立体Sで用いられているセパレータのガラス転移温度に基づいて設定する。特に、セパレータの温度をガラス転移温度以下まで確実に低下させるために、ガラス転移温度よりも一定温度低い温度を設定温度とする。例えば、ポリプロピレン(PP)の場合、ガラス転移温度が0℃近辺であるので、設定温度を−20℃程度とする。この設定温度に恒温槽5の槽内の温度を調整することによって、電極組立体Sの温度(ひいては、セパレータの温度)がガラス転移温度以下まで低下する。
As described above, the separator has a glass transition temperature, and when the temperature falls below the glass transition temperature, the separator enters a glass state. When the temperature in the bath of the thermostatic bath 5 (and hence the temperature of the electrode assembly S) is adjusted to bring the separator to a glass transition temperature or lower, the separator enters a glass state. When the glass state is reached, the elongation of the separator is suppressed (the allowable amount of elongation of the separator is reduced). When the elongation of the separator is suppressed, even when a foreign matter is present between the positive electrode or the negative electrode and the separator, the separator is easily broken even with a small foreign matter. When the separator breaks, the positive electrode and the negative electrode are short-circuited directly or through a foreign substance, and the short-circuit can be detected by measurement using the
この短絡検査システム1を用いた検査工程について説明する。積層工程が終了すると、恒温槽5内に電極組立体Sが入れられ、電極組立体Sの積層方向の各側面に加圧部材3を配置させる。そして、テスタ2の正極の測定用端子2aが電極組立体Sの正極のタブTpに接続され、負極の測定用端子2bが電極組立体Sの負極のタブTnに接続される。
The inspection process using this short circuit inspection system 1 will be described. When the laminating process is completed, the electrode assembly S is placed in the
荷重発生装置4では、所定の荷重を発生する。すると、その荷重が加圧部材3を介して電極組立体Sの側面から付加され、電極組立体Sが加圧された状態になる。恒温槽5では、槽内の温度を設定温度に温度調整し、その温度を維持する(温度調整工程)。これによって、電極組立体Sの温度が低下し、セパレータの温度が低下する。セパレータの温度がガラス転移温度以下になると、セパレータはガラス状態になり、セパレータの伸びの許容量が小さくなる。常温での伸びの許容量が大きいセパレータが用いられている場合でも、セパレータはガラス状態になっているので、セパレータの伸びの許容量は小さい。
The
加圧中かつ低温中に、テスタ2では、測定用端子2a,2b間(すなわち、正極のタブTpと負極のタブTnとの間)に所定の電圧を印加し、正極のタブTpと負極のタブTnとの間の抵抗値を測定し、短絡しているか否かを判定する(短絡検査工程)。テスタ2で測定された抵抗値が閾値以上の場合には短絡していないと判定され、テスタ2で測定された抵抗値が閾値未満の場合には短絡している(ひいては、正極又は負極とセパレータとの間に異物が入っている)と判定される。
During pressurization and low temperature, the
正極又は負極とセパレータとの間に小さいサイズの異物が入っており、その異物によってセパレータの伸び量が少ない場合でも、セパレータがガラス状態となっているので(セパレータの伸びの許容量が小さいので)、セパレータが破断する可能性が高い。セパレータが破断すると、正極と負極とが短絡するので、小さいサイズの異物でも検出できる。この検査工程で検出可能な異物の最小サイズとしては、例えば、100〜数100μmである。 Even if there is a small size foreign material between the positive electrode or negative electrode and the separator, and the amount of elongation of the separator is small due to the foreign material, the separator is in a glass state (because the allowable amount of elongation of the separator is small). The separator is likely to break. When the separator breaks, the positive electrode and the negative electrode are short-circuited, so that even a small foreign object can be detected. The minimum size of foreign matter that can be detected in this inspection process is, for example, 100 to several hundreds of micrometers.
なお、正極と負極との活物質層の硬さが異なっていると、異物が入った場合にセパレータの伸びが大きくなって破断する可能性がある。例えば、正極のほうが負極よりも活物質層が硬い蓄電装置の場合、活物質層が硬いほうの正極とセパレータとの間に異物が入ると、正極側の硬い活物質層は異物によって凹み難いので、負極側の軟らかい活物質層が異物によって大きく凹み、セパレータの伸び量が大きくなる。一方、活物質層が軟らかいほうの負極とセパレータとの間に異物が入ると、負極側の軟らかい活物質層は異物によって凹み易いので、正極側の硬い活物質層が異物によって殆ど凹まず、セパレータの伸び量が小さい。つまり、活物質層が硬いほうの正極とセパレータとの間に異物が入った場合よりも、活物質層が軟らかいほうの負極とセパレータとの間に異物が入った場合のほうが、セパレータの伸び量が小さい。このように、活物質層が軟らかいほうの電極とセパレータとの間に異物が入り、セパレータの伸び量が小さくなる場合でも、セパレータをガラス状態にして短絡検査を行うので、異物を検出できる。 In addition, when the hardness of the active material layer of a positive electrode and a negative electrode differs, when a foreign material enters, there exists a possibility that the elongation of a separator may become large and it may fracture | rupture. For example, in the case of a power storage device in which the active material layer of the positive electrode is harder than that of the negative electrode, if a foreign object enters between the positive electrode and the separator having the hard active material layer, the hard active material layer on the positive electrode side is hard to be dented by the foreign object. The soft active material layer on the negative electrode side is greatly dented by foreign matter, and the amount of elongation of the separator increases. On the other hand, if a foreign substance enters between the negative electrode and the separator having the softer active material layer, the soft active material layer on the negative electrode side tends to be dented by the foreign substance. The amount of elongation is small. In other words, the amount of elongation of the separator is greater when the foreign material enters between the negative electrode and the separator with the softer active material layer than when the foreign material enters between the positive electrode and the separator with the harder active material layer. Is small. In this way, even when foreign matter enters between the electrode having the softer active material layer and the separator and the amount of elongation of the separator becomes small, the short circuit inspection is performed with the separator in the glass state, so that the foreign matter can be detected.
この短絡検査システム1を用いた検査工程(検査方法)によれば、電極組立体(ひいては、セパレータ)の温度を所定温度以下に温度調整(低温化)して短絡検査を行うことにより、セパレータをガラス状態にして短絡検査でき、電極とセパレータとの間に入った異物の検出精度を向上させることができる。特に、従来の短絡検査で検出不能な小さいサイズの異物が入っている場合でも、その小さいサイズの異物でもセパレータが破断し、異物を検出可能である。また、常温での伸びの許容量が大きいセパレータを用いている場合でも、ガラス状態で伸びの許容量が小さくなるので、異物を検出可能である。 According to the inspection process (inspection method) using the short-circuit inspection system 1, the temperature of the electrode assembly (and thus the separator) is adjusted to a predetermined temperature or lower (low temperature) and the short-circuit inspection is performed. A short circuit can be inspected in a glass state, and the detection accuracy of foreign matter that has entered between the electrode and the separator can be improved. In particular, even when a small-sized foreign object that cannot be detected by a conventional short-circuit inspection is contained, the separator is broken even by the small-sized foreign object, and the foreign object can be detected. Even when a separator having a large allowable elongation at room temperature is used, the allowable amount of elongation in the glass state is small, so that foreign matter can be detected.
また、この検査工程(検査方法)によれば、セパレータのガラス転移温度に基づいて恒温槽5の設定温度を決めることにより、その設定温度以下に温度調整するとセパレータをガラス状態に確実に転移させることができかつ必要以上に温度を下げなくてもよいので、最適な設定温度を設定できる。
Moreover, according to this inspection process (inspection method), by determining the set temperature of the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, it is implemented with various forms, without being limited to the said embodiment.
例えば、上記実施形態では角型の蓄電装置(リチウムイオン二次電池)に適用したが、円筒型(捲回体)等の他の形状の蓄電装置にも適用可能である。また、リチウムイオン二次電池以外の蓄電装置にも適用可能である。 For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a rectangular power storage device (lithium ion secondary battery), but the present invention can also be applied to a power storage device having another shape such as a cylindrical (winding body). Moreover, it is applicable also to electrical storage apparatuses other than a lithium ion secondary battery.
また、上記実施形態では加圧部材と荷重発生装置を用いて電極組立体を加圧(荷重を付加)しながら短絡検査を行う構成としたが、電極組立体を加圧しない状態で短絡検査を行ってもよい。 In the above embodiment, the short circuit inspection is performed while the electrode assembly is pressurized (applied with a load) using the pressure member and the load generator. However, the short circuit inspection is performed without pressing the electrode assembly. You may go.
また、上記実施形態では電極組立体(特に、セパレータ)の温度を所定温度以下に温度調整するために恒温槽を利用する構成としたが、他の温度調整手段を用いて電極組立体(セパレータ)の温度を所定温度以下に温度調整してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which utilizes a thermostat in order to adjust the temperature of an electrode assembly (especially separator) below to predetermined temperature, it is an electrode assembly (separator) using another temperature adjustment means. The temperature may be adjusted to a predetermined temperature or lower.
また、上記実施形態では各電極のタブ同士が溶接されていない状態の電極組立体(積層体)に対して短絡検査を行う構成としたが、各電極のタブ同士が溶接されている状態の電極組立体に対して短絡検査を行ってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which performs a short circuit inspection with respect to the electrode assembly (laminated body) in the state where the tabs of each electrode are not welded, the electrode of the state in which the tabs of each electrode are welded A short circuit inspection may be performed on the assembly.
1…短絡検査システム、2…テスタ、2a,2b…測定用端子、3…加圧部材、4…荷重発生装置、5…恒温槽。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Short-circuit inspection system, 2 ... Tester, 2a, 2b ... Measurement terminal, 3 ... Pressure member, 4 ... Load generator, 5 ... Constant temperature bath.
Claims (1)
前記電極組立体の温度を前記セパレータのガラス転移温度以下に温度調整する温度調整工程と、
前記温度調整工程での温度調整中に、前記電極組立体の短絡検査を行う短絡検査工程と、
を含む、蓄電装置の検査方法。 An inspection method for performing a short circuit inspection on the electrode assembly in a process of manufacturing a power storage device including a positive electrode and a negative electrode and an electrode assembly having a separator between the positive electrode and the negative electrode,
A temperature adjustment step of adjusting the temperature of the electrode assembly to be equal to or lower than the glass transition temperature of the separator ;
During temperature adjustment in the temperature adjustment step, a short-circuit inspection step for performing a short-circuit inspection of the electrode assembly,
A method for inspecting a power storage device.
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