JP7425812B2 - Evaluation method for energy storage devices - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電デバイスの電極体のうち電極板が平坦に積み重なった平坦積層部における箔間距離の評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating the distance between foils in a flat laminated portion of an electrode body of an electricity storage device in which electrode plates are stacked flatly.
リチウムイオン二次電池に代表される蓄電デバイスの内部構造を非破壊で解析したり検査したい場合がある。このような場合に、X線を用いたコンピュータ断層撮影装置(X線CT装置)によるX線CT解析が用いられる。例えば、特許文献1では、X線CT解析により、二次電池についてラインプロファイルを取得し、この二次電池の複数の正極板及び負極板について、それらの正極箔および負極箔の箔位置を特定できる例が示されている。
There are cases where it is desired to non-destructively analyze or inspect the internal structure of a power storage device such as a lithium ion secondary battery. In such cases, X-ray CT analysis using a computed tomography apparatus (X-ray CT apparatus) using X-rays is used. For example, in
また、特許文献2では、X線CT解析で得た各部位のX線吸収量から、正極合材層や負極合材層、二次電池の劣化状態を評価する手法、X線CT解析で得た断層写真から二次電池の積層状態を評価する手法が示されている。 In addition, Patent Document 2 describes a method for evaluating the deterioration state of a positive electrode composite layer, a negative electrode composite material layer, and a secondary battery from the X-ray absorption amount of each part obtained by X-ray CT analysis. A method for evaluating the stacking state of secondary batteries using tomographic photographs is presented.
一方、蓄電デバイスの電極体のうち平坦積層部において、積み重なった電極板間の間隔を測定し、これを評価したい場合がある。例えば、正極層と負極層との間に、電解液の浸透が不十分で空気層が残留した部分や、電解液が分解して発生したガスが電極体外に排出されずに溜まったガス層が存在する部分が生じることがある。また、このような部分では、空気層やガス層が障害となり、電解液と正極層或いは負極層との間で適切な反応が生じ難くなるので、次第に、電荷担体の金属イオンが金属化し析出(例えば、Liイオン二次電池では金属Liが析出)した金属層が存在する場合もある。なお、このような空気層やガス層、析出金属層が存在する部位は、これらが存在しない部位に比して、正極板と負極板(正極層と負極層)との間隔が僅かに大きくなっていると推測される。 On the other hand, there are cases where it is desired to measure and evaluate the distance between stacked electrode plates in a flat stacked portion of an electrode body of an electricity storage device. For example, there may be areas where an air layer remains between the positive electrode layer and the negative electrode layer due to insufficient penetration of the electrolyte, or a gas layer where gas generated by decomposition of the electrolyte is not discharged outside the electrode body and accumulates. Some existing parts may occur. In addition, in such areas, the air layer or gas layer becomes an obstacle, making it difficult for an appropriate reaction to occur between the electrolyte and the positive or negative electrode layer, so that the metal ions of the charge carrier gradually become metallized and precipitate ( For example, in Li-ion secondary batteries, there may be a metal layer in which metallic Li is precipitated. In addition, in areas where such air layers, gas layers, and precipitated metal layers exist, the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate (positive electrode layer and negative electrode layer) is slightly larger than in areas where these do not exist. It is assumed that
そこで、正極板と負極板との間隔、負極板を介した正極板同士の間隔、あるいは、正極板を介した負極板同士の間隔を測定し評価することで、上述のようなガス層などが存在する部位を検知したり、平坦積層部における各電極板の積層状態の良否を判定することができると考えられる。 Therefore, by measuring and evaluating the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate, the distance between the positive electrode plates with the negative electrode plate in between, or the distance between the negative electrode plates with the positive electrode plate in between, it is possible to eliminate the gas layer as described above. It is thought that it is possible to detect the existing portion and to judge whether the lamination state of each electrode plate in the flat laminated portion is good or bad.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、蓄電デバイスの電極体のうち平坦積層部において、積み重なった電極板間の間隔を測定し、これを評価する蓄電デバイスの評価方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the current situation, and provides an evaluation method for an electricity storage device that measures and evaluates the interval between stacked electrode plates in a flat laminated portion of an electrode body of an electricity storage device. It is something to do.
上記課題を解決するための本発明の一態様は、(1)蓄電デバイスの電極体のうち電極板が平坦に積み重なった平坦積層部に対してX線CT解析を行って、上記平坦積層部のうち複数の上記電極板を含む評価部位について、隣り合う異極の又は異極を介して隣り合う同極の電極板が含む電極箔同士の箔間距離を10以上取得する箔間距離取得ステップと、取得した上記箔間距離の平均値及び標準偏差を算出する平均偏差算出ステップと、上記平均値に3倍の上記標準偏差を加えた評価基準距離を取得する基準距離取得ステップと、取得した上記箔間距離に、上記評価基準距離よりも大きい基準超え箔間距離が存在するか否かを評価する評価ステップと、を備える蓄電デバイスの評価方法である。 One aspect of the present invention for solving the above problems is (1) performing an X-ray CT analysis on a flat laminated portion in which electrode plates are flatly stacked among the electrode bodies of a power storage device, and an inter-foil distance obtaining step of obtaining an inter-foil distance of 10 or more between electrode foils included in adjacent electrode plates of different polarities or adjacent same-polarity electrode plates with different polarities interposed therebetween, for the evaluation part including a plurality of the electrode plates; , an average deviation calculating step of calculating the average value and standard deviation of the obtained inter-foil distance; a reference distance obtaining step of obtaining an evaluation reference distance obtained by adding three times the standard deviation to the average value; This is a method for evaluating an electricity storage device, comprising: an evaluation step of evaluating whether or not there is a distance between foils that exceeds the standard, which is larger than the evaluation standard distance, in the distance between the foils.
一般に、蓄電デバイスの電極体のうち電極板が平坦に積み重なった平坦積層部では、隣り合う異極の又は異極を介して隣り合う同極の電極板が含む電極箔同士の箔間距離の大きさの分布は、概ね平均値を中心とした正規分布関数(ガウス関数)に近似した釣鐘形の分布になると考えられる。 Generally, in a flat laminated part where electrode plates are flatly stacked in the electrode body of a power storage device, the distance between the electrode foils included in adjacent electrode plates of different polarities or of the same polarity adjacent to each other via a different pole is large. It is thought that the distribution of the values is a bell-shaped distribution that approximates a normal distribution function (Gaussian function) centered around the average value.
ところで、前述したように、蓄電デバイスにおいては、製造の段階で或いは使用の途中において、蓄電デバイスの電極体のうち、多数の互いに積み重なった正極板と負極板との間のうち、一部の正極板と負極板の間で、空気層やガス層、析出金属層が存在する異常が生じている場合がある。特に、蓄電デバイスのうち電極板が平坦に積み重なった平坦積層部の評価部位おいて、一部の正極板と負極板の間で、空気層やガス層、析出金属層が存在する異常が生じている場合には、当該異常の発生部位で、隣り合う異極の電極板が含む電極箔同士(正極箔と負極箔)の箔間距離、あるいは、異極を介して隣り合う同極の電極板が含む電極箔同士(正極箔同士,負極箔同士)の箔間距離が、異常が生じていない部位(周囲の部位など)或いは,ガス層や析出金属層が生じる前(例えば初期状態)よりも大きくなると考えられる。なお、異常の生じていない、残りの大多数の電極板同士の箔間距離は、全数異常が生じていない場合と同じく、概ね平均値を中心とした正規分布関数に近似した釣鐘形の分布になると考えられる。 By the way, as mentioned above, in a power storage device, during the manufacturing stage or during use, some of the positive electrodes of the electrode body of the power storage device are removed between the many positive electrode plates and negative electrode plates that are stacked on top of each other. There may be an abnormality in which an air layer, gas layer, or deposited metal layer exists between the plate and the negative electrode plate. In particular, in the evaluation part of the flat stacked part of the electricity storage device where the electrode plates are stacked flat, if there is an abnormality where an air layer, gas layer, or precipitated metal layer exists between some of the positive and negative electrode plates. includes the distance between the electrode foils (positive electrode foil and negative electrode foil) included in adjacent electrode plates of different polarity at the location where the abnormality occurs, or the distance between electrode plates of the same polarity adjacent to each other via different electrodes. If the distance between the electrode foils (positive electrode foils, negative electrode foils) is larger than the area where no abnormality has occurred (surrounding areas, etc.) or before the formation of a gas layer or precipitated metal layer (for example, the initial state). Conceivable. In addition, the distance between the foils between the remaining majority of electrode plates where no abnormality has occurred has a bell-shaped distribution that approximates a normal distribution function centered on the average value, as in the case where no abnormality has occurred on all of the electrode plates. It is considered to be.
そこで、上述の蓄電デバイスの評価方法では、X線CT解析を用いて蓄電デバイスの評価部位について、10以上の箔間距離DPのデータを取得し、箔間距離DPの平均値M及び標準偏差σを算出し、評価基準距離DPB(=M+3σ)を取得する。その上で、評価ステップにおいて、評価基準距離DPBよりも大きい箔間距離DPを有する基準超え箔間距離DPSが存在するか否かを評価する。即ち評価ステップでは、異常発生していない通常の状態であれば、殆ど生じ得ない評価基準距離DPBよりも大きい値を有する基準超え箔間距離DPSの存否を評価する。 Therefore, in the above-mentioned evaluation method for an electricity storage device, data of 10 or more inter-foil distances DP is acquired for the evaluation part of the electricity storage device using X-ray CT analysis, and the average value M and standard deviation σ of the inter-foil distances DP are obtained. is calculated, and the evaluation reference distance DPB (=M+3σ) is obtained. Then, in the evaluation step, it is evaluated whether there is a reference-exceeding inter-foil distance DPS having a larger inter-foil distance DP than the evaluation reference distance DPB. That is, in the evaluation step, the presence or absence of the inter-foil distance DPS exceeding the standard, which has a value larger than the evaluation standard distance DPB, which almost never occurs under normal conditions without any abnormality, is evaluated.
かくして、蓄電デバイスの電極体のうち平坦積層部において、積み重なった電極板間の間隔を評価することができる。 In this way, it is possible to evaluate the spacing between the stacked electrode plates in the flat stacked portion of the electrode body of the power storage device.
ここで、平均値M及び標準偏差σの正規分布関数において、確率変数がM+3σよりも大きい値となる確率は、0.135%である。つまりもし、取得された箔間距離DPが正規分布関数に従う分布をするならば、取得した箔間距離の中に、評価基準距離DPB(=M+3σ)よりも大きい基準超え箔間距離DPSが存在している確率は0.135%である。即ち、発生確率が僅か0.135%である箔間距離DPの値が検知されたこととなる。このように、確率的に考えると実際には生じ難い評価基準距離DPB(=M+3σ)よりも大きい値の範囲に、実際に箔間距離DPのデータが存在している場合には、評価部位のうち、その大きな箔間距離DPを生じている部分で、箔間距離DPを大きくするような、何らか異常が発生している可能性が高いと推測できる。かくして、X線CT解析を用いて、蓄電デバイスの評価部位における空気層、ガス層、析出金属層などの異常発生の可能性を適切に評価することができる。 Here, in the normal distribution function of mean value M and standard deviation σ, the probability that the random variable will have a value larger than M+3σ is 0.135%. In other words, if the obtained inter-foil distance DP is distributed according to a normal distribution function, there exists a standard-exceeding inter-foil distance DPS greater than the evaluation reference distance DPB (=M+3σ) among the obtained inter-foil distances. The probability is 0.135%. In other words, a value of the inter-foil distance DP with an occurrence probability of only 0.135% has been detected. In this way, if data of the inter-foil distance DP actually exists in the range of values larger than the evaluation reference distance DPB (=M + 3σ), which is unlikely to occur in reality considering the probability, the evaluation part It can be inferred that there is a high possibility that some kind of abnormality that increases the inter-foil distance DP is occurring in the portion where the large inter-foil distance DP occurs. Thus, using X-ray CT analysis, it is possible to appropriately evaluate the possibility of abnormalities occurring in the air layer, gas layer, deposited metal layer, etc. at the evaluation site of the electricity storage device.
X線CT解析を行う蓄電デバイスとしては、リチウムイオン二次電池などの二次電池、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタが例示される。蓄電デバイスが含む電極体としては、電極板が平坦に積み重なった平坦積層部を有する電極体であれば良く、積層型電極体、扁平捲回型電極体のいずれも許容される。検査対象となる「電極板」としては、例えば、正極板及び負極板のほか、バイポーラ電極板も含まれる。 Examples of power storage devices that perform X-ray CT analysis include secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, and capacitors such as lithium ion capacitors. The electrode body included in the electricity storage device may be any electrode body having a flat laminated portion in which electrode plates are flatly stacked, and both a laminated type electrode body and a flat wound type electrode body are acceptable. The "electrode plates" to be inspected include, for example, not only positive electrode plates and negative electrode plates, but also bipolar electrode plates.
「隣り合う異極の電極板が含む電極箔同士」としては、正極板の正極箔と負極板の負極箔とが挙げられる。また、正極層と負極層とが対向するように配置された2つのバイポーラ電極板の電極箔同士も挙げられる。一方、「異極を介して隣り合う同極の電極板が含む電極箔同士」としては、負極板を介して隣り合う正極板が含む正極箔同士、正極板を介して隣り合う負極板が含む負極箔同士が挙げられる。 Examples of "electrode foils included in adjacent electrode plates of different polarities" include the positive electrode foil of the positive electrode plate and the negative electrode foil of the negative electrode plate. Another example is electrode foils of two bipolar electrode plates in which a positive electrode layer and a negative electrode layer are arranged to face each other. On the other hand, "electrode foils included in electrode plates of the same polarity that are adjacent to each other through different electrodes" includes positive electrode foils that are included in positive electrode plates that are adjacent to each other with a negative electrode plate in between, and negative electrode plates that are adjacent to each other with a positive electrode plate in between. Examples include negative electrode foils.
箔間距離の取得手法としては、蓄電デバイスの平坦積層部に対するX線CT解析結果から、箔間距離を取得できるいずれの手法も採用できる。例えば、特許文献1に記載されているように、解析結果からX線吸収量のラインプロファイルを得て、このラインプロファイルに現れる、各々の負極箔の位置を示す急峻なピークから直接に各負極箔の箔位置を特定し、負極箔同士の箔間距離を算出する手法が挙げられる。一方、解析結果から得たラインプロファイルに、電極箔の位置を示す急峻なピークが現れないが、なだらかなピークは発生する場合には、ラインプロファイルに生じるなだらかなピーク毎に、カーブフィッティングにより近似した変化を示す曲線を想定し、そのピーク位置によって、箔位置を特定し、特定した各箔位置から箔間距離を算出するようにしても良い。
As the method for obtaining the distance between foils, any method that can obtain the distance between foils from the X-ray CT analysis results for the flat stacked portion of the electricity storage device can be adopted. For example, as described in
(2)更に上述の(1)の蓄電デバイスの評価方法であって、前記評価ステップは、予め定めた距離階級毎に得られた前記箔間距離の度数を示す度数分布において、上記評価基準距離よりも大きい上記箔間距離で、且つ、上記箔間距離の度数が1以上の上記距離階級を有するか否かにより、前記基準超え箔間距離が存在するか否かを評価する階級評価ステップである蓄電デバイスの評価方法とすると良い。 (2) Furthermore, in the method for evaluating an electricity storage device according to (1) above, the evaluation step includes determining the evaluation reference distance in a frequency distribution indicating the frequency of the distance between the foils obtained for each predetermined distance class. A class evaluation step of evaluating whether or not the inter-foil distance exceeding the reference exists based on whether the distance class is such that the inter-foil distance is greater than , and the frequency of the inter-foil distance is 1 or more. It is good to use this as an evaluation method for a certain electricity storage device.
上述の評価方法では、取得した箔間距離DPの度数分布を得ておき、前述の評価ステップとして、この度数分布において、評価基準距離DPBよりも大きい箔間距離DPで、且つ、箔間距離DPの度数が1以上の距離階級を有するか否かによって、基準超え箔間距離が存在するか否かを評価する階級評価ステップを行うので、容易に評価を行うことができる。 In the above-mentioned evaluation method, a frequency distribution of the obtained inter-foil distance DP is obtained, and as the above-mentioned evaluation step, in this frequency distribution, the inter-foil distance DP is larger than the evaluation reference distance DPB, and the inter-foil distance DP is Since the class evaluation step is performed to evaluate whether or not there is a distance between foils exceeding the standard based on whether or not the frequency has a distance class of 1 or more, the evaluation can be easily performed.
なお、箔間距離の度数分布を得る際に設定する階級幅及び距離階級の範囲は、得られる箔間距離のサンプル数、精度、得られる箔間距離の範囲などを考慮して設定すれば良い。例えば、階級幅として1μm幅などを採用することができる。 Note that the class width and distance class range to be set when obtaining the frequency distribution of inter-foil distances may be set in consideration of the number of samples of inter-foil distances to be obtained, accuracy, range of inter-foil distances to be obtained, etc. . For example, a width of 1 μm can be adopted as the class width.
(3)上述の(1)又は(2)の蓄電デバイスの評価方法であって、前記評価ステップで、前記評価部位に、前記基準超え箔間距離が存在すると評価された前記蓄電デバイスについて、劣化の程度を評価する劣化評価ステップを更に備える蓄電デバイスの評価方法とすると良い。 (3) The method for evaluating an electricity storage device according to (1) or (2) above, wherein the electricity storage device is evaluated to have a distance between foils that exceeds the standard in the evaluation part in the evaluation step, and It is preferable that the method for evaluating an electricity storage device further includes a deterioration evaluation step of evaluating the degree of deterioration.
この評価方法では、劣化評価ステップを有しているので、蓄電デバイスの劣化の程度から、蓄電デバイスの評価部位のうち、箔間距離が基準超え箔間距離を示す部位で、析出金属層の発生による蓄電デバイスの劣化が既に或る程度生じているのか、空気層やガス層は生じているが劣化は未だ進行していないのかを、適切に評価することができる。 This evaluation method includes a deterioration evaluation step, so it is determined that a precipitated metal layer will occur in the evaluation parts of the power storage device, where the distance between the foils exceeds the standard and the distance between the foils exceeds the standard, based on the degree of deterioration of the power storage device. It is possible to appropriately evaluate whether the deterioration of the power storage device due to the above has already occurred to some extent, or whether the deterioration has not progressed yet although an air layer or a gas layer has been formed.
以下、本技術の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に本実施形態に係るリチウムイオン二次電池10(以下、単に電池ともいう。)の評価方法の各ステップのフローチャートを示す。電池10の箔位置特定および極間距離算出に用いるX線CT解析装置XCTは、図2に示すように、X線焦点SXOからX線を円錐状に放射するX線源SX、X線源SXから放射されたX線を検出するX線検出器DX、被検査物(本例では電池10)を載置しつつ回転軸線AXの周りに回転させる回転台RBを有している。さらには、これらを制御すると共に、X線検出器DXで検出した各部のX線の強度データを基に、電池10の各位置P(r,θ,z)におけるX線吸収量AB(r,θ,z)、任意の仮想断面におけるX線吸収量ABの分布を示す断面画像、任意の特定仮想軌跡HTに沿ったX線吸収量ABの変化を示すグラフ(吸収量プロファイル)などを算出する処理コンピュータCMP、及び、得られた各データ、断面画像、吸収量プロファイル等を表示するモニタMNを有している。
Embodiments of the present technology will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a flowchart of each step of a method for evaluating a lithium ion secondary battery 10 (hereinafter also simply referred to as a battery) according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the X-ray CT analyzer XCT used to identify the foil position of the
本実施形態では、先ず解析ステップS1において、X線CT解析装置XCTを用いて被検査物である電池10のX線CT解析を行い、処理コンピュータCMPにおいて、電池10のうち、破線で示すX線が照射される円柱状の被検査領域10S1,10S2内の各位置P(r,θ,z)(但し、(r,θ,z)は円柱座標系における座標を示す)におけるX線吸収量AB(r,θ,z)を取得する。
In this embodiment, first, in an analysis step S1, an X-ray CT analysis of the
本実施形態では、電池10のうちほぼ中央部分の被検査領域10S1と、図2において、この被検査領域10S2から回転軸線AXに沿う方向に50mm離れた被検査領域10S2の2箇所について、X線CT解析を行った例を示す。なお、被検査領域10S2のX線CT解析に当たっては、回転台RBの高さを50mm下げて、被検査領域10S1と同様に解析ステップS1等を行う。
In the present embodiment, X-rays are applied to two locations: an area to be inspected 10S1 located approximately at the center of the
電池10の積層型の電極体20のうち、積層方向SHに正極板21と負極板25とがセパレータ29を介して交互に平坦に積層されている平坦積層部20H内で、かつ被検査領域10S1(図3参照)について、X線CT解析を行う。この場合に、例えば、図4に示す、電池10の電極体20の断面画像例が得られることがある。被検査領域10S2についての断面画像例も同様である。
In the
なお、図3に示すように、電池10に用いている正極板21は、アルミニウムからなる正極箔22と、この両側にそれぞれ形成された互いに同厚みの正極層23a,23bからなる。正極層23a,23bは、例えば、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2など遷移金属元素を含む正極活物質を多く含んでおり、正極箔22に比して高いX線吸収係数を有する。一方、負極板25は、銅からなる負極箔26と、この両側にそれぞれ形成された互いに同厚みの負極層27a,27bからなる。負極層27a,27bは、例えば、黒鉛などの炭素系物質からなる負極活物質を多く含んでおり、負極箔26、正極箔22、正極層23a,23bに比して相対的に低いX線吸収係数を有する。ポリエチレンなどの樹脂からなるセパレータ29も、同様に低いX線吸収係数を有する。
As shown in FIG. 3, the positive electrode plate 21 used in the
このため、図4では、断面上の各位置P(r,θ,z)のうち、X線吸収量が大きい正極層23a,23bを有する正極板21が存在する部位は相対的に白く示され、X線吸収量が小さい負極層27a,27bを有する負極板25及びセパレータ29が存在する部位は相対的に黒く示される。なお、正極箔22、負極箔26及びセパレータ29は、正極層23a,23b及び負極層27a,27bに比して厚みが薄い(概ね1/10以下の厚み)。このため、図4の断面画像からは、正極箔22や負極箔26を明確に識別してその位置を特定することが困難である。なお、特許文献1の図7,図8に示されたラインプロファイル(吸収量プロファイル)のように、負極箔の位置を明確に特定でき、これらの箔間距離等を容易に算出できる場合もある。しかし、X線CT解析を行う電池の大きさ(体格)や照射するX線のエネルギーなどによっては、特許文献1の場合とは異なり、図4及び後述する図5に例示するように、断面画像や吸収量プロファイルから負極箔などの位置を直ちに特定できず、箔間距離を算出できない場合もあり得る。
Therefore, in FIG. 4, among the positions P (r, θ, z) on the cross section, the portion where the positive electrode plate 21 having the positive electrode layers 23a and 23b with a large amount of X-ray absorption exists is shown relatively white. , the region where the
そこで、本実施形態の箔間距離取得ステップS2では、以下のようにして、評価部位20HH1或いは20HH2における各々の正極箔22の位置を特定し、正極箔22同士の箔間距離DPを算出をする。 Therefore, in the inter-foil distance acquisition step S2 of the present embodiment, the position of each positive electrode foil 22 in the evaluation region 20HH1 or 20HH2 is specified and the inter-foil distance DP between the positive electrode foils 22 is calculated as follows. .
まず、吸収量取得ステップS21で、処理コンピュータCMPにより、図3、図4において左右方向に延びる直線状の一点鎖線で示す特定仮想軌跡HT、具体的には、電池10の電極板である複数の正極板21及び複数の負極板25をそれぞれ垂直に貫通する特定仮想軌跡HTを想定し、その各軌跡上位置dにおけるX線吸収量AB(r,θ,z)である軌跡上X線吸収量AB(d)を取得する。軌跡上位置dは、特定仮想軌跡HT上の任意の位置を原点とし、この原点から特定仮想軌跡HTに沿って測定した距離である。図3において、この特定仮想軌跡HTが正極箔22と交わる点の軌跡上位置dを、それぞれ正極箔22の箔位置dpfとし、特定仮想軌跡HTが負極箔26と交わる点の軌跡上位置dを、それぞれ負極箔26の箔位置dnfとする。即ち、被検査領域10S1或いは10S2のうち、特定仮想軌跡HTが通る直線状(直棒状)の評価部位20HH1或いは20HH2に存在する多数の正極箔22及び負極箔26の位置を箔位置dpf,dnfとする。
First, in the absorption amount acquisition step S21, the processing computer CMP selects a specific virtual locus HT shown by a straight dot-dash line extending in the left-right direction in FIGS. Assuming a specific virtual trajectory HT that vertically passes through the positive electrode plate 21 and the plurality of
図5に、特定仮想軌跡HT上の各軌跡上位置d(原点からの距離d)における軌跡上X線吸収量AB(d)の大きさの変化を示すグラフ(吸収量プロファイル)の例を示す。図5のグラフでは、X線吸収量が大きい各正極板21の正極層23a,23bに対応し、軌跡上X線吸収量ABの値が100を越える複数の山部が観察されるほか、X線吸収量が小さい各負極板25に対応する谷部が観察される。但し、各々の谷部には、厚みは薄いがX線吸収係数の大きい銅からなる負極箔の存在により、小さなピークが観察される。しかしながら、特許文献1の図7,図8等と比較すれば容易に理解できるように、この図5のグラフを見るだけでは、各々の正極箔22の箔位置dpfや負極箔26の箔位置dnf(図3参照)を正確に特定することが難しいことが判る。
FIG. 5 shows an example of a graph (absorption amount profile) showing changes in the magnitude of the on-trajectory X-ray absorption amount AB (d) at each trajectory position d (distance d from the origin) on the specific virtual trajectory HT. . In the graph of FIG. 5, in addition to a plurality of peaks where the value of the X-ray absorption amount AB exceeds 100 on the trajectory, which corresponds to the positive electrode layers 23a and 23b of each positive electrode plate 21 with a large amount of X-ray absorption, A valley corresponding to each
そこで、本実施形態では、先ず正極箔位置特定ステップS22において、各正極箔22の箔位置dpf(例えばdpf1~dpf9)を以下のようにして特定する。まず、領域設定ステップS221において、特定仮想軌跡HTのうち、単一の正極箔22を内部に含むフィッティング領域AF(図5では、AF1~AF9)の範囲を定める。具体的には、図5のグラフにおいて、軌跡上X線吸収量AB(d)の大きさが100を越える範囲を、フィッティング領域AF(AF1~AF9)と設定する。 Therefore, in this embodiment, first, in the positive electrode foil position specifying step S22, the foil position dpf (for example, dpf1 to dpf9) of each positive electrode foil 22 is specified as follows. First, in area setting step S221, a range of fitting areas AF (AF1 to AF9 in FIG. 5) including a single positive electrode foil 22 inside the specific virtual locus HT is determined. Specifically, in the graph of FIG. 5, the range where the magnitude of the on-trajectory X-ray absorption amount AB(d) exceeds 100 is set as the fitting region AF (AF1 to AF9).
ついで、フィッティングステップS222及び正極箔位置推定ステップS223を、繰返し判定ステップS224により繰返し行って、各々のフィッティング領域AF(例えばAF1~AF9)について、単一の正極箔22の箔位置dpf(例えば、dpf1~dpf8)を特定する。 Next, the fitting step S222 and the positive electrode foil position estimation step S223 are repeated in the repetition determination step S224, and the foil position dpf (for example, dpf1) of the single positive electrode foil 22 is determined for each fitting area AF (for example, AF1 to AF9). ~dpf8).
このうちフィッティングステップS222では、例えば図6に示すように、フィッティング領域AF6における軌跡上X線吸収量AB(d)の変化のグラフに対して、これにフィットして変化し、かつ、フィッティング領域AF6内に単一ピークFCP6を生じる近似曲線FC6(図6に太線の破線で示した)を定める。なお、本実施形態では、近似曲線FC6にガウス関数(正規分布関数)を用いた。正極板21は、正極箔22の両面に同厚みの正極層23a,23bを有していることから、単一ピークFCP6に対応する軌跡上位置d(箔位置dpf)を中心として、特定仮想軌跡HT(距離d,横軸)について対称な(左右対称な)近似曲線FC6をフィッティングさせるのが適切だからである。これにより精度良く正極箔22の箔位置dpf(dpf1等)を特定することができる。なお、特定仮想軌跡HT(距離d)について対称な近似曲線FCとして、例えば、ローレンツ関数、二次関数、cos関数などを用いても良い。 In the fitting step S222, for example, as shown in FIG. An approximate curve FC6 (indicated by a thick dashed line in FIG. 6) that produces a single peak FCP6 within the range is determined. Note that in this embodiment, a Gaussian function (normal distribution function) is used for the approximate curve FC6. Since the positive electrode plate 21 has positive electrode layers 23a and 23b of the same thickness on both sides of the positive electrode foil 22, a specific virtual trajectory is formed around the trajectory position d (foil position dpf) corresponding to the single peak FCP6. This is because it is appropriate to fit a symmetrical (left-right symmetrical) approximation curve FC6 with respect to HT (distance d, horizontal axis). Thereby, the foil position dpf (dpf1, etc.) of the positive electrode foil 22 can be specified with high accuracy. Note that, for example, a Lorentz function, a quadratic function, a cos function, etc. may be used as the approximate curve FC that is symmetrical with respect to the specific virtual trajectory HT (distance d).
続いて正極箔位置推定ステップS223では、例えば、フィッティング領域AF6のうち、定められた近似曲線FC6における単一ピークFCP6に対応する軌跡上位置dを、単一の正極箔22の箔位置dpf6と推定する。 Subsequently, in the positive electrode foil position estimation step S223, for example, in the fitting region AF6, the position d on the trajectory corresponding to the single peak FCP6 in the determined approximate curve FC6 is estimated as the foil position dpf6 of the single positive electrode foil 22. do.
そして、繰返し判定ステップS224では、ステップS222,S223の繰り返しの要否を判断し、設定された各々のフィッティング領域AF(例えばAF1~AF8)について、フィッティングステップS222により近似曲線FCを定め、正極箔位置推定ステップS223により正極箔22の箔位置dpfを推定することができるまで、フィッティングステップS222及び正極箔位置推定ステップS223を繰り返す。 Then, in the repetition determination step S224, it is determined whether or not it is necessary to repeat steps S222 and S223, and for each set fitting area AF (for example, AF1 to AF8), an approximate curve FC is determined in the fitting step S222, and the positive electrode foil position is The fitting step S222 and the positive foil position estimation step S223 are repeated until the foil position dpf of the positive electrode foil 22 can be estimated in the estimation step S223.
これにより、各々のフィッティング領域AF(例えばAF1~AF8)について、各フィッティング領域AFに含まれる正極箔22の箔位置dpf(dpf1~dpf8)を推定することができる(図5参照)。かくして、領域設定ステップS221~繰返し判定ステップS224を含む正極箔位置特定ステップS22により、複数の正極箔22及び負極箔26のうち、各正極箔22の箔位置dpf(例えばdpf1~dpf8)を特定することができる。 Thereby, for each fitting area AF (for example, AF1 to AF8), the foil position dpf (dpf1 to dpf8) of the positive electrode foil 22 included in each fitting area AF can be estimated (see FIG. 5). In this way, the foil position dpf (for example, dpf1 to dpf8) of each positive electrode foil 22 among the plurality of positive electrode foils 22 and negative electrode foils 26 is specified by the positive electrode foil position specifying step S22 including the area setting step S221 to the repeat determination step S224. be able to.
更に箔間距離算出ステップS23では、正極箔位置特定ステップS22で特定した正極箔22の箔位置dpf(例えばdpf1~dpf8)を用いて、負極箔26を介して隣り合う正極箔22同士の箔間距離DP(例えばDP1~DP7)を算出する。 Further, in the inter-foil distance calculation step S23, the distance between the adjacent positive electrode foils 22 with the negative electrode foil 26 interposed therebetween is determined using the foil position dpf (for example, dpf1 to dpf8) of the positive electrode foil 22 specified in the positive electrode foil position specifying step S22. A distance DP (for example, DP1 to DP7) is calculated.
かくして、吸収量取得ステップS21~箔間距離算出ステップS23を含む箔間距離取得ステップS2により、X線CT解析(図4参照)だけでは、不明瞭な軌跡上X線吸収量の変化となる蓄電デバイスであっても、適切に各電極箔(本実施形態では正極箔22)の箔位置dpf1等を特定でき、隣り合う異極又は異極を介して隣り合う同極の電極箔間(本実施形態では、負極板25(負極箔26)を介して隣り合う正極箔22同士の間)の箔間距離DP(DP1等)を適切に算出することができる。 In this way, the inter-foil distance acquisition step S2, which includes the absorption amount acquisition step S21 to the inter-foil distance calculation step S23, allows the accumulation of electricity to result in unclear changes in the X-ray absorption amount on the trajectory when only using X-ray CT analysis (see FIG. 4). Even in devices, the foil position dpf1 etc. of each electrode foil (the positive electrode foil 22 in this embodiment) can be appropriately specified, and the foil position dpf1 etc. of each electrode foil (in this embodiment, the positive electrode foil 22) can be appropriately specified. In this case, the inter-foil distance DP (DP1, etc.) between the negative electrode plates 25 (between adjacent positive electrode foils 22 with the negative electrode foil 26 interposed therebetween) can be appropriately calculated.
なお、本実施形態の電池10のうち、中央部付近(図2参照)の被検査領域10S1に含まれる評価部位20HH1では、10ヶ以上の、具体的には、合計89ヶ(全度数89)の箔間距離DPが得られた。また、被検査領域10S1から50mm離れた被検査領域10S2に含まれる評価部位20HH2では、合計92ヶ(全度数92)の箔間距離DPが得られた(後述する表1参照)。
In addition, in the
次いで平均偏差算出ステップS3では、箔間距離取得ステップS2で取得した多数の箔間距離DP(例えば、DP1~DP7)に基づいて、箔間距離DPの平均値M及び標準偏差σを算出する。 Next, in the average deviation calculation step S3, the average value M and standard deviation σ of the inter-foil distances DP are calculated based on the large number of inter-foil distances DP (for example, DP1 to DP7) acquired in the inter-foil distance acquisition step S2.
さらに基準距離取得ステップS4では、算出した箔間距離DPの平均値Mに、標準偏差σの3倍を加えた評価基準距離DPB(=M+3σ)を取得する。 Further, in the reference distance acquisition step S4, an evaluation reference distance DPB (=M+3σ) is obtained by adding three times the standard deviation σ to the average value M of the calculated inter-foil distance DP.
表1に、箔間距離取得ステップS2により、電池10の評価部位20HH1,20HH2のそれぞれについて得られた箔間距離DPの度数分布表、及び、この度数分布表から算出した箔間距離DPの平均値M、標準偏差σ及び評価基準距離DPB(=M+3σ)の値を示す。
なお、表1に示す度数分布表では、箔間距離DP=360~383μmの範囲を、互いに等しい階級幅SW=1.0μmで24ヶの距離階級SSに分け、各距離階級SSに含まれる箔間距離DPの度数nを示してある。また表1では、算出した平均値M及び標準偏差σと同じ大きさの平均値及び標準偏差を有する正規分布関数を想定し、各箔位置dpfに対応する当該正規分布関数の値(正規分布を想定した場合の理論度数)も併せて示してある。
Table 1 shows a frequency distribution table of the inter-foil distance DP obtained for each of the evaluation parts 20HH1 and 20HH2 of the
In addition, in the frequency distribution table shown in Table 1, the range of distance between foils DP = 360 to 383 μm is divided into 24 distance classes SS with equal class width SW = 1.0 μm, and the foils included in each distance class SS are The frequency n of the distance DP is shown. Furthermore, in Table 1, assuming a normal distribution function having the same mean value and standard deviation as the calculated mean value M and standard deviation σ, the value of the normal distribution function corresponding to each foil position dpf (normal distribution The theoretical frequency (assumed) is also shown.
また図7に、実線で示す評価部位20HH1について得た箔間距離DPの度数分布の折れ線グラフ、及び、破線で示すこの度数分布の平均値M及び標準偏差σと同じ平均値及び標準偏差を有する正規分布関数のグラフを示す。同様に図8に、実線で示す評価部位20HH2について得た箔間距離DPの度数分布の折れ線グラフ、及び、破線で示すこの度数分布の平均値M及び標準偏差σと同じ平均値及び標準偏差を有する正規分布関数のグラフを示す。図7,図8において、一点鎖線の縦線でその位置を示す値は、評価基準距離DPB(=M+3σ)の値を示す。 Further, FIG. 7 shows a line graph of the frequency distribution of the inter-foil distance DP obtained for the evaluation site 20HH1, indicated by a solid line, and having the same mean value and standard deviation as the mean value M and standard deviation σ of this frequency distribution, indicated by a broken line. A graph of a normal distribution function is shown. Similarly, FIG. 8 shows a line graph of the frequency distribution of the inter-foil distance DP obtained for the evaluation site 20HH2 shown by the solid line, and the same mean value M and standard deviation σ of this frequency distribution shown by the broken line. 1 shows a graph of a normal distribution function with . In FIGS. 7 and 8, the value indicated by the dashed-dotted vertical line indicates the value of the evaluation reference distance DPB (=M+3σ).
表1及び図7に示すように、評価部位20HH1について得た箔間距離DPの度数分布は、平均値M(370.6μm)付近の度数nがやや小さな値となって2つピークを有する2つ山形状の分布を示している。しかし、破線で示す正規分布関数のグラフは、実線で示す箔間距離DPの度数分布のグラフに、概ねフィットした変化を示している。またこの図7の正規分布関数のグラフにおいて、箔間距離DPが一点鎖線の縦線でその位置を示す評価基準距離DPB=M+3σ(=376.7μm)に等しい場合に得られる正規分布関数の値はごく小さい。従って、箔間距離DPの大きさが正規分布関数に従う場合、箔間距離DPが評価基準距離DPB(=M+3σ=376.7μm)よりも大きな値となる可能性(確率)は、極めて低い事が理解出来る。 As shown in Table 1 and FIG. 7, the frequency distribution of the inter-foil distance DP obtained for the evaluation site 20HH1 has two peaks with a slightly smaller frequency n near the average value M (370.6 μm). It shows a mountain-shaped distribution. However, the graph of the normal distribution function shown by the broken line shows changes that generally fit the graph of the frequency distribution of the inter-foil distance DP shown by the solid line. In addition, in the graph of the normal distribution function in FIG. 7, the value of the normal distribution function obtained when the distance between the foils DP is equal to the evaluation reference distance DPB = M + 3σ (= 376.7 μm), whose position is indicated by the dot-dashed vertical line, is Very small. Therefore, it is understood that if the size of the distance between foils DP follows a normal distribution function, the possibility (probability) that the distance between foils DP will be larger than the evaluation reference distance DPB (=M + 3σ = 376.7 μm) is extremely low. I can do it.
しかしながら、図7において、太矢印で示すように、取得した評価部位20HH1(全度数89)では、評価基準距離DPBを越える箔間距離DP=379μmnの値のデータが存在していることが判る。この箔間距離DP=379μmの場合は、箔間距離DPの値のばらつきによって、偶然発生したとは考え難く、評価部位20HH1には、箔間距離DPが異常に大きくなった部位が含まれていることを示唆していると考えられる。 However, as shown by the thick arrow in FIG. 7, it can be seen that in the acquired evaluation site 20HH1 (total frequency 89), there is data with a value of inter-foil distance DP=379 μmn that exceeds the evaluation reference distance DPB. In the case of this inter-foil distance DP = 379 μm, it is difficult to think that this occurred by chance due to variations in the value of the inter-foil distance DP, and the evaluation region 20HH1 includes a region where the inter-foil distance DP is abnormally large. This is thought to suggest that there is.
一方、表1及び図8に示すように、評価部位20HH2について得た箔間距離DPの度数分布は、平均値M(369.5μm)付近の度数nがピークを示す1つ山形状の分布を示しており、破線で示す正規分布関数のグラフは、実線で示す箔間距離DPの度数分布のグラフに、極めてフィットした変化を示している。またこの図8の正規分布関数のグラフにおいても、箔間距離DPが一点鎖線の縦線でその位置を示す評価基準距離DPB=M+3σ(=373.6μm)の場合に得られる正規分布関数の値はごく小さく、箔間距離DPが評価基準距離DPB(=M+3σ=373.6μm)よりも大きな値となる可能性は、極めて低い事が理解出来る。 On the other hand, as shown in Table 1 and FIG. 8, the frequency distribution of the distance between the foils DP obtained for the evaluation site 20HH2 shows a single peak-shaped distribution with a peak at the frequency n near the average value M (369.5 μm). The graph of the normal distribution function shown by the broken line shows a change that closely fits the graph of the frequency distribution of the inter-foil distance DP shown by the solid line. Also, in the graph of the normal distribution function in FIG. 8, the value of the normal distribution function obtained when the distance between the foils DP is the evaluation reference distance DPB = M + 3σ (= 373.6 μm), whose position is indicated by the dot-dashed vertical line, is It can be understood that the possibility that the inter-foil distance DP becomes a value larger than the evaluation reference distance DPB (=M+3σ=373.6 μm) is extremely small.
そして、図7とは異なり、図8及び表1からは、取得した評価部位20HH2(全度数92)には、評価基準距離DPBを越える箔間距離DPを有する場合が存在していないことが判る。このことは、図7の評価部位20HH1とは異なり、評価部位20HH2では、箔間距離DPの値に正規分布に近似したばらつきは存在するものの、箔間距離DPが異常に大きくなった部位は含まれていないことを示唆していると考えられる。 Unlike FIG. 7, FIG. 8 and Table 1 show that there is no case where the obtained evaluation site 20HH2 (total frequency 92) has an inter-foil distance DP that exceeds the evaluation reference distance DPB. . This means that, unlike the evaluation site 20HH1 in FIG. 7, in the evaluation site 20HH2, although there is variation in the value of the inter-foil distance DP that approximates a normal distribution, the site where the inter-foil distance DP is abnormally large is not included. This is thought to suggest that it is not.
そこで、階級評価ステップS5では、箔間距離取得ステップS2で取得した箔間距離DPに、評価基準距離DPBよりも大きい基準超え箔間距離DPSのデータが存在するか否かを評価する。具体的には、階級評価ステップS5において、予め定めた距離階級SS毎に得られた箔間距離DPの度数nを示す度数分布において、評価基準距離DPBよりも大きい箔間距離DPで、且つ、箔間距離DPの度数nが1以上の距離階級SSを有するか否かにより、基準超え箔間距離DPSが存在するか否かを評価する。 Therefore, in the class evaluation step S5, it is evaluated whether or not there is data of a reference-exceeding inter-foil distance DPS that is larger than the evaluation reference distance DPB in the inter-foil distance DP acquired in the inter-foil distance acquisition step S2. Specifically, in the class evaluation step S5, in the frequency distribution indicating the frequency n of the inter-foil distance DP obtained for each predetermined distance class SS, the inter-foil distance DP is larger than the evaluation reference distance DPB, and Based on whether the frequency n of the inter-foil distance DP has a distance class SS of 1 or more, it is evaluated whether the inter-foil distance DPS exceeding the standard exists.
この階級評価ステップS5を適用すると、評価部位20HH1(表1及び図7参照)では、評価基準距離DPB(=376.7μm)よりも大きい箔間距離DP=379μmを階級値(代表値)とする距離階級SSの度数nが1(n=1)となっており、該当する距離階級SS(379μm)を有すると評価されることが判る。従って、階級評価ステップS5において、Yesと評価され、ステップS6に進む。 When this class evaluation step S5 is applied, in the evaluation part 20HH1 (see Table 1 and FIG. 7), the distance where the inter-foil distance DP = 379 μm, which is larger than the evaluation reference distance DPB (=376.7 μm), is the class value (representative value). It can be seen that the frequency n of class SS is 1 (n=1), and it is evaluated as having the corresponding distance class SS (379 μm). Therefore, in the class evaluation step S5, the evaluation is Yes, and the process proceeds to step S6.
一方、評価部位20HH2(図8参照)では、評価基準距離DPB(=373.6μm)よりも大きい階級値の距離階級SSの度数nが1以上となることは無く、該当する距離階級SSを有しないと評価されることが判る。なお、階級評価ステップS5において、Noと評価された電池10は、評価部位20HH2における評価結果からは、正常電池であると判断される。
On the other hand, in the evaluation part 20HH2 (see FIG. 8), the frequency n of the distance class SS with a class value larger than the evaluation reference distance DPB (=373.6 μm) is never greater than 1, and there is no corresponding distance class SS. It can be seen that it is evaluated as Note that the
かくして、電池10の電極体20のうち平坦積層部20Hにおいて、積み重なった正極板21(正極箔22)間の間隔を適切に評価することができる。特に上述の評価方法では、取得した箔間距離DPの度数分布を得ておき、階級評価ステップS5で、この度数分布において、評価基準距離DPBよりも大きい箔間距離DPで、且つ、箔間距離DPの度数nが1以上の距離階級SSを有するか否かによって、基準超え箔間距離DPSが存在するか否かを評価しているので、容易に評価を行うことができる。
In this way, it is possible to appropriately evaluate the interval between the stacked positive electrode plates 21 (positive electrode foils 22) in the flat laminated portion 20H of the
続く劣化評価ステップS6では、階級評価ステップS5で、評価部位(例えば20HH1)に、基準超え箔間距離DPSが存在すると評価された電池10について、劣化の程度を評価する。具体的には例えば、公知の手法で電池10のIV抵抗値の大きさを測定し、予め定めた基準IV抵抗値よりも大きいか否かを判断し、電池10のIV抵抗値が基準IV抵抗値よりも大きい場合Yes)には、電池10は劣化していると判断する。
In the subsequent deterioration evaluation step S6, the degree of deterioration is evaluated for the
その原因は、空気層の存在或いはガス層の発生が関係していると考えられる。正極層と負極層との間に空気層或いはガス層が存在している部分では、正極層と負極層との間に十分な電解液が存在せず適切に電池反応が生じ難い。このため、電池10の使用により、空気層或いはガス層存在部分に、Li金属などの析出金属層が発生すると共に、更に電池反応が生じにくくなって劣化(IV抵抗値の増加)が生じたと推測できる。但し、電池10の使用状況などによっては、正極板21と負極板25との間に空気層或いはガス層が存在していても、析出金属層が発生していない或いは発生し難く、電池10の劣化(IV抵抗の増加)が顕著でない場合もあるからである。
The cause is thought to be related to the presence of an air layer or the generation of a gas layer. In a portion where an air layer or a gas layer exists between the positive electrode layer and the negative electrode layer, sufficient electrolyte solution does not exist between the positive electrode layer and the negative electrode layer, making it difficult for an appropriate battery reaction to occur. For this reason, it is assumed that due to the use of the
さらにこの評価方法では、劣化評価ステップS6を有しているので、蓄電デバイスの劣化の程度から、評価部位20HH1のうち、箔間距離DPが基準超え箔間距離DPSを示す部位で、Li金属の析出金属層の発生による蓄電デバイスの劣化が既に或る程度生じているのか、空気層やガス層は生じているが劣化は未だ進行していないのかを、適切に評価することができる。 Furthermore, since this evaluation method includes a deterioration evaluation step S6, based on the degree of deterioration of the power storage device, Li metal is It is possible to appropriately evaluate whether the electricity storage device has already deteriorated to some extent due to the formation of a precipitated metal layer, or whether the deterioration has not progressed yet although an air layer or a gas layer has formed.
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば実施形態では、正極箔22の箔位置dpf1等をするに当たり、正極箔位置特定ステップS22において、軌跡上X線吸収量AB(d)の変化に対してフィットして変化する近似曲線FCを定めて、正極箔22の箔位置dpf1等を特定した。
しかし、特許文献1のように、近似曲線FCを用いたフィッティングを経ることなく、正極箔22の箔位置dpf1等を特定した場合でも、同様に、得られた箔間距離DPの分布を用いて、箔間距離DPが異常に大きい部位の有無を評価することができる。
Although the present invention has been described above based on the embodiments, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments and can be modified and applied as appropriate without departing from the gist thereof. For example, in the embodiment, in determining the foil position dpf1 of the positive electrode foil 22, in the positive electrode foil position specifying step S22, an approximate curve FC that changes by fitting to changes in the X-ray absorption amount AB(d) on the trajectory is determined. Thus, the foil position dpf1 and the like of the positive electrode foil 22 were specified.
However, as in
また、実施形態では、正極箔22同士の箔間距離DPを多数取得し、この正極箔22同士の箔間距離DPについて、異常に大きい値の有無を評価した。図4のグラフに示す例では、各負極箔26に対応する部位付近で得られる軌跡上X線吸収量AB(d)の大きさが小さく、正極箔22の箔位置dpf1等と同様に近似曲線を用いて、各負極箔26の箔位置dnf1等を適切に特定することが難しかったからである。 Further, in the embodiment, a large number of distances DP between the positive electrode foils 22 were obtained, and the presence or absence of an abnormally large value was evaluated for the distance DP between the positive electrode foils 22. In the example shown in the graph of FIG. 4, the magnitude of the X-ray absorption amount AB(d) on the trajectory obtained near the portion corresponding to each negative electrode foil 26 is small, and the approximate curve is similar to the foil position dpf1 of the positive electrode foil 22. This is because it was difficult to appropriately specify the foil position dnf1, etc. of each negative electrode foil 26 using .
しかし、各負極箔26に対応する部位付近で得られる軌跡上X線吸収量AB(d)の大きさが、各負極箔26の箔位置dnfを近似曲線を用いて適切に特定することができる程度に大きい場合には、正極箔22の箔位置dpf1等と同様に近似曲線を用いて特定するようにしても良い。この場合には、箔間距離算出ステップで、特定した正極箔22の箔位置dpf1等及び負極箔26の箔位置dnf1等を用いて、隣り合う異極の正極箔22-負極箔26間の箔間距離や、負極箔26同士の箔間距離を算出し、これを評価することもできる。 However, the magnitude of the on-trajectory X-ray absorption amount AB(d) obtained near the portion corresponding to each negative electrode foil 26 allows the foil position dnf of each negative electrode foil 26 to be appropriately specified using an approximate curve. If the distance is considerably large, an approximate curve may be used to specify the foil position dpf1 of the positive electrode foil 22, etc. In this case, in the step of calculating the distance between the foils, the foil position dpf1 etc. of the positive electrode foil 22 and the foil position dnf1 etc. of the negative electrode foil 26 that have been specified are used to calculate the distance between the adjacent positive electrode foils 22 and negative electrode foils 26 of different polarities. It is also possible to calculate and evaluate the distance between negative electrode foils 26 and the distance between the negative electrode foils 26 .
また、実施形態では、図3に示すように、電池10の積層型の電極体20の、正極板21と負極板25とセパレータ29とがいずれも平板状とされて積層された被検査領域10S1,10S2について、X線CT解析を行い、各正極箔22の箔位置dpf1等を特定し、正極箔22同士の箔間距離DP1等を算出して、箔間距離DPの評価を行った例を示した。しかし、この実施形態と同様の手法は、扁平捲回型の電極体のうち正極板、負極板及びセパレータが平板状に積み重なった平坦積層部についても適用できる。
In addition, in the embodiment, as shown in FIG. 3, a region to be inspected 10S1 in which the positive electrode plate 21, the
10 電池(蓄電デバイス)
20 電極体
SH 積層方向
20H 平坦積層部
20HH1,20HH2 評価部位
21 正極板(電極板)
22 正極箔(電極箔)
25 負極板(電極板)
26 負極箔(電極箔)
dpf,dpf1,dpf2,…,dpf6,…,dpf8 (正極箔の)箔位置
dnf,dnf1,dnf2,…,dnf7 (負極箔の)箔位置
DP,DP1,DP2,…,DP7 (正極箔同士の)箔間距離
M (箔間距離の)平均値
σ (箔間距離の)標準偏差
DPB 評価基準距離
DPS 基準超え箔間距離
SS 距離階級
n 度数
S1 解析ステップ
S2 箔間距離取得ステップ
S21 吸収量取得ステップ
S22 正極箔位置特定ステップ(箔位置特定ステップ)
S23 箔間距離算出ステップ
S3 平均偏差算出ステップ
S4 基準距離取得ステップ
S5 階級評価ステップ(評価ステップ)
S6 劣化評価ステップ
10 Battery (electricity storage device)
20 Electrode body SH Lamination direction 20H Flat laminated parts 20HH1, 20HH2 Evaluation part 21 Positive electrode plate (electrode plate)
22 Positive electrode foil (electrode foil)
25 Negative electrode plate (electrode plate)
26 Negative electrode foil (electrode foil)
dpf, dpf1, dpf2,..., dpf6,..., dpf8 (Positive electrode foil) foil position dnf, dnf1, dnf2,..., dnf7 (Negative electrode foil) Foil position DP, DP1, DP2,..., DP7 (Positive electrode foil) ) Inter-foil distance M Average value (of inter-foil distance) σ Standard deviation (of inter-foil distance) DPB Evaluation standard distance DPS Exceeding standard inter-foil distance SS Distance class n Frequency S1 Analysis step S2 Inter-foil distance acquisition step S21 Absorption amount acquisition Step S22 Positive electrode foil position specifying step (foil position specifying step)
S23 Foil distance calculation step S3 Average deviation calculation step S4 Reference distance acquisition step S5 Class evaluation step (evaluation step)
S6 Deterioration evaluation step
Claims (3)
取得した上記箔間距離の平均値及び標準偏差を算出する平均偏差算出ステップと、
上記平均値に3倍の上記標準偏差を加えた評価基準距離を取得する基準距離取得ステップと、
取得した上記箔間距離に、上記評価基準距離よりも大きい基準超え箔間距離が存在するか否かを評価する評価ステップと、を備える
蓄電デバイスの評価方法。 X-ray CT analysis is performed on a flat laminated part where electrode plates are stacked flatly in the electrode body of the electricity storage device. or an inter-foil distance obtaining step of obtaining an inter-foil distance of 10 or more between electrode foils included in electrode plates of the same polarity adjacent to each other via different polarities;
an average deviation calculation step of calculating the average value and standard deviation of the obtained inter-foil distances;
a reference distance obtaining step of obtaining an evaluation reference distance obtained by adding three times the standard deviation to the average value;
An evaluation method for an electricity storage device, comprising: an evaluation step of evaluating whether or not a reference-exceeding inter-foil distance larger than the evaluation reference distance exists in the obtained inter-foil distances.
前記評価ステップは、
予め定めた距離階級毎に得られた前記箔間距離の度数を示す度数分布において、上記評価基準距離よりも大きい上記箔間距離で、且つ、上記箔間距離の度数が1以上の上記距離階級を有するか否かにより、前記基準超え箔間距離が存在するか否かを評価する階級評価ステップである
蓄電デバイスの評価方法。 A method for evaluating an electricity storage device according to claim 1, comprising:
The evaluation step includes:
In a frequency distribution indicating the frequency of the distance between the foils obtained for each predetermined distance class, the distance class has the distance between the foils that is larger than the evaluation reference distance, and the frequency of the distance between the foils is 1 or more. An evaluation method for an electricity storage device, which is a class evaluation step of evaluating whether or not the distance between the foils exceeding the reference exists based on whether or not the distance between the foils exceeds the reference value.
前記評価ステップで、前記評価部位に、前記基準超え箔間距離が存在すると評価された前記蓄電デバイスについて、劣化の程度を評価する劣化評価ステップを更に備える
蓄電デバイスの評価方法。 A method for evaluating an electricity storage device according to claim 1 or 2, comprising:
The method for evaluating an electricity storage device further comprises a deterioration evaluation step of evaluating the degree of deterioration of the electricity storage device for which it has been evaluated in the evaluation step that the distance between foils exceeding the reference exists in the evaluation portion.
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