電気的特性測定装置及び方法
【課題】導電性シート体において、金属薄膜上の高機能材料の厚み方向の電気的特性を全面にわたって高速に検査する。
【解決手段】導電性シート体において、複数の圧接する測定用金属ガイドロールと金属薄膜と電気的に低抵抗で接続するための接地用金属ガイドロールと、導電性シート体またはガイドロールを連続的に移動させながら、測定用及び接地用金属ガイドロール間の電気的特性を連続的に測定する制御回路手段と、を備え、シート面上で厚さ方向の電気的特性分布を表示するようにする。
【解決手段】導電性シート体において、複数の圧接する測定用金属ガイドロールと金属薄膜と電気的に低抵抗で接続するための接地用金属ガイドロールと、導電性シート体またはガイドロールを連続的に移動させながら、測定用及び接地用金属ガイドロール間の電気的特性を連続的に測定する制御回路手段と、を備え、シート面上で厚さ方向の電気的特性分布を表示するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性シート体の電気的特性測定を行うための電気的特性測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の意識が向上したこともあり、２次電池が色々な場面において使われてきている。この２次電池には導電性シート体が用いられており、その例として、金属薄膜上に高機能材料である活物質をつけた導電性フィルムや、電池の正極、負極シートといったものが挙げられる。
【０００３】
通常、導電性シート体は、高機能材料である活物質で金属薄膜をサンドイッチした構造となっている。こうした導電性シート体は、その製造工程や検査工程などの搬送時に、高機能材料の活物質の電気的特性、特に電気抵抗の連続的測定が要求される場合が極めて多い。具体例として、Ｌｉ電池製造工程を考える。Ｌｉ電池は、金属薄膜上にコバルト酸リチウムなどの活物質をつけた正極シート、セパレータシート、金属薄膜上に黒鉛などの活物質をつけた負極シートを重ね合わせた構造物に電解液を充填したものである。Ｌｉイオンがセパレータを介して正極側活物質と負極側活物質を行き来することで、電気の充放電を電気化学的なエネルギーとして蓄積する、いわいる２次電池として動作するものである。活物質から出る電気はそれぞれの極の金属薄膜を通して＋極、−極として電気を取り出すことができる。よって、金属薄膜と活物質を組み合わせたシート構造は、電池にとって本質的な構造であり、一般的に、正極、負極ともに金属薄膜は１０〜１００μｍ、その両側の活物質は１０〜１００μｍの厚さである。
【０００４】
電池の生産プロセスは、正極、負極ともに独立にシート体としてロール製造プロセスで制作する。具体的には、正極の場合、コバルト酸リチウムなどの活物質材料を混練し、金属薄膜上に塗工、圧延処理し、その後、電池サイズに切断して電極加工を行う。つまり、圧延処理までは、一括のシート体としてロール製造を行い、最後に電極加工することで電池の正極を制作する。負極製造プロセスも材料の違いはあるものの、同様にシート体をロール製造にて制作する。次工程の組み立て工程では、それぞれの正極、負極、セパレータを捲回、容器挿入、電解液注入、封缶を行い、全数の充放電検査を行い、電池は完成する。
【０００５】
ところで、正極、負極の活物質の厚さ、電気特性のばらつきがあると、完成したＬｉ電池の電気特性もばらつくことになる。従来は、正極、負極のシート製造工程の中で、活物質の塗布ムラ等を画像によるモニタリングや抵抗、容量を抜き取り検査等で測定していたが、全面に亘り、高速に、電気的特性、特に、電気抵抗の連続的測定をすることは不可能であった。
【０００６】
この点、例えば、特許文献１は、渦電流発生・検査コイルによって導電膜を全面にわたり走査する方法によって、非接触・非破壊状態で連続的に電気的特性を測定することを開示している。特許文献１が開示する渦電流検出法は、過電流により発生する磁界が相互誘導作用により検出コイルのインピーダンスを変化させることで、非検査物である導体の状態を知る方法である。
【０００７】
また、特許文献２は、グラファイトシートの厚さ方向の電気抵抗測定であり、かつ、全面にわたり非破壊検査する方法を開示している。
【０００８】
さらに、特許文献３は、導体性シート体の電気抵抗測定値を搬送中に連続してシート体の横幅方向の電気抵抗を測定する方法を開示している。この測定原理は、ガイドロールを利用した４端子法であり、対象物の横幅の表面抵抗を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１４９９２７号公報
【特許文献２】特開平９−２１３３１１号公報
【特許文献３】特開２００６―３８６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１は、磁界によるインピーダンス変化する導体の状態を知ることができるが、金属薄膜上の高機能材料の活物質層の状態を計測する場合、金属薄膜が影響を及ぼし、高機能材料の電気的特性を測定することは難しいという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２は、単一層のシート材料を一定量ずつ間接的に送り、その停止期間中に昇降を繰り返し測定するものであり、高速に連続的な計測には難しいという問題がある。
【００１２】
さらに、特許文献３は、連続してシート体を測定することはできるが、測定できる抵抗はシート体の横幅方向の表面抵抗であり、厚さ方向の抵抗を連続的に計測することはできないという問題がある。
【００１３】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、金属薄膜上の活物質の厚み方向の電気的特性を、シート体の全面に亘り、連続的にかつ高速に測定（非破壊検査）することができる、測定方法及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明では、被検査シート（導電性シート）を測定用ガイドローラと接地用ガイドローラで挟む、或いは双方をシート上面から圧接し、双方のガイドローラを介してシートに電圧（直流或いは交流）を印加する。このようにしてシートの高機能材料（表面の活物質層）の電気的特性値（抵抗値或いはインピーダンス値）を測定して出力（表示）する。
【００１５】
即ち、本発明による電気的特性測定装置は、金属薄膜とそれを高機能材料で挟む構造を有する被検査シートの電気的特性を測定する電気的特性測定装置であって、被検査シートと接触する複数の測定用ロールを有する測定用ガイドロール部と、被検査シートをアースするための接地用ガイドロール部と、駆動部と、測定制御回路と、を備えている。駆動部は、被検査シート、又は、測定用及び接地用ガイドロール部を、所定方向（移動方向）に移動させる。また、測定制御回路は、測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと接地用ガイドロールとの間に電圧を印加して被検査シートを通電させることにより、被検査シートの高機能材料の厚さ方向の電気的特性値（電源が直流の場合は抵抗値、電源が交流の場合にはインピーダンス値）を測定（連続的に測定）して出力する。ここで、金属薄膜と接地用ガイドロール部との間の高機能材料の厚さ方向の電気的特性値が、測定用ガイドロールの各測定用ロールと金属薄膜との間の高機能材料の厚さ方向の電気的特性値に比べて無視できるほど小さくなるようにする。このためには、接地用ガイドロール部の長さ（幅）が、複数の測定用ロールのそれぞれの長さ（幅）と比べて非常に大きくなるように構成すればよい。
【００１６】
また、連続的に測定した電気的特性値は、被検査シートの厚さ方向の電気的特性分布として表示部に表示される。この場合、連続的に測定した電気的特性値を、値の大きさに応じて濃淡表示或いは色彩表示に変換し、電気的特性分布として表示部に表示するようにしても良い。また、連続的に測定した電気的特性値のうち、所定の上限閾値と所定の下限閾値とによって規定される範囲を外れる電気的測定値について異常状態であることを示す表示を表示部に表示するようにしても良い。
【００１７】
さらに、測定用ガイドロール部は、複数のガイド軸と、それぞれのガイド軸に配置された測定用ロールと、を備えるようにしても良い。この場合、各測定用ロールが被検査シートと接する領域を総和すると、被検査シートの表面領域をカバーするように、複数の測定用ロールがガイド軸に配置される。
【００１８】
また、被検査シートは、金属薄膜に高機能材料がパターンニングされ、金属薄膜の表面が露出するように作成されるようにしてもよい。このとき、接地用ガイドロール部を、金属薄膜の露出領域に接触するように配置するとシートと接地用ガイドロールとの間の電気的特性を考慮しなくてもよい。
【００１９】
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、金属薄膜上の活物質の厚み方向の電気的特性を、シート体の全面に亘り、連続的にかつ高速に測定（非破壊検査）することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態による電気的特性測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】被測定対象であるシートの断面図である。
【図３】抵抗分布の測定結果を示すグラフ例（１）である。
【図４】抵抗分布の測定結果を示すグラフ例（２）である。
【図５】本発明の第２の実施形態による電気的特性測定装置のガイドロールに関するする概略構成を示す図である。
【図６】抵抗分布の測定位置及び測定結果の表示例を示す図である。
【図７】抵抗値を色の濃度に変換して表示した測定結果の表示例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による電気的特性測定装置のガイドロールに関する概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による電気的特性装置のガイドロールに関する概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態による電気的特性測定装置の概略構成を示す図である。
【図１１】交流電源の周波数を可変にし、周波数に対応したシートの電気的特性を測定するシステムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、金属薄膜上の高機能性材料で構成される活物質層の厚さ方向の電気的特性をシート体全面に亘り高速に、かつ非破壊で測定するための技術に関するものである。
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
（１）第１の実施形態
＜電気特性測定装置の構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態による電気的特性測定装置の概略構成を示す図である。図１による電気的特性測定装置において、４０は活物質層と金属薄膜を含む被検査シート（導電性シート）、２は被検査シート４０をアース（接地）するための接地用ガイドロール（金属であれば良い）、３及び８は被検査シート４０と接し（圧接し）当該シートの電気的特性（第１の実施形態では「抵抗」）を測定するための測定用ガイドロール（金属であれば良い）、１５は測定用ガイドロール間の絶縁材料体、３０は測定制御回路全体ユニットを示している。また、測定制御回路全体ユニット３０において、４及び９は測定用直流電圧計、５及び１０は測定用直流電流計、６及び１１は測定用直流電源、７及び１２は測定用Ｄ／Ａ変換回路、１３は処理ユニット、１４は表示ユニットを示している。
【００２４】
当該電気的特定測定装置において、接地用ガイドロール２は、被検査シート４０を介して測定用ガイドロール３及び８の真下に設置する必要はなく、その配置する位置に特に制限は無い。
【００２５】
被検査シート４０は、図１中の「移動方向」に移動しているが、当該シートを移動させる機構については様々な形態があるため、ここでは移動機構についての図示を省略している。また、ここでは、被検査シートは移動方向に１ｍ／ｓで移動するロール製造プロセスを想定している。
【００２６】
＜導電体シートの構成＞
図２は、被検査シートである導電体シートの構成を示す図である。導電体シート４０の構造は、図２に示されるように、活物質４５及び４７で金属薄膜４６を挟んだものとなっている。活物質層４５及び４７としては、例えばコバルト酸リチウムやカーボン等を用いることができ、金属薄膜４６としては、例えばアルミや銅等を用いることができる。
【００２７】
また、この被検査シートは、ロール製法プロセスで制作されており、例えば移動方向に対応するロールシート長は数１０ｍ、ロールシート幅は８０ｃｍ、金属薄膜４６の厚さは１０〜１００μｍ、好ましくは３０μｍ程度、活物質４５及び４７の厚さは両面塗布で各１０〜１００μｍ、好ましくは各６０μｍ程度である。
【００２８】
＜電気特性の測定原理等＞
続いて、被検査シート４０の電気特性の測定原理等について説明する。測定用電源６及び１１は、それぞれ測定用直流電流計５及び１０を通して、測定用ガイドロール３及び８に接続されている。また、測定用ガイドロール３及び８は、被検査シート４０にそれぞれ電極として圧接されており、電流はそれぞれの電極の直下の厚さ方向の活物質を通して、被検査シート４０内の金属薄膜４６に流れる。その後、それぞれの電流は接地用ガイドロール２の直上の圧さ方向の活物質４７を通して、測定用電源６及び７に戻るループ回路を構成する。
【００２９】
つまり、当該測定制御回路３０は、測定用ガイドロール３及び８による電極と接地ガイドロール２による電極の間の電気抵抗を測定する回路構成であり、測定用ガイドロール３及び８のそれぞれについて独立に電極間の電気抵抗を測定できるものである。また、電極間の抵抗測定は、電極と接している部分の活物質層４５の厚さ方向の抵抗を測定しているところが特徴である。
【００３０】
測定用ガイドロール３及び８と接地用ガイドロール２に圧接された厚さ方向の活物質の抵抗をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒｇ（図１中、Ｌ１部分の抵抗をＲ１、Ｌ２部分の抵抗をＲ２、Ｌ３部分の抵抗をＲｇ）とすると、活物質層４５の抵抗Ｒ１はρ×Ｈ／（Ｗ×Ｌ１）となる。ここでρは活物質層の電気抵抗率、Ｈは厚さ方向の距離、Ｗは計測用ガイドロールが圧接された接触幅、Ｌ１は測定用ロールの幅である。同様に抵抗Ｒ２はρ×Ｈ／（Ｗ×Ｌ２）、抵抗Ｒｇはρ×Ｈ／（Ｗ×Ｌ３）となる。例えば、ρ＝３ｋΩ、Ｈ＝６０μｍ、Ｗ＝２ｍｍ、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２＝１０ｍｍ、Ｌ３＝８００ｍｍとすると、Ｒ１＝数ｋΩ、Ｒ２＝数ｋΩ、Ｒｇ＝数Ωとなり、Ｒ１及びＲ２＞＞Ｒｇであるので、電圧計９及び電流計１０より求める抵抗はＲ２を、また、電圧計４及び電流計５より求める抵抗はＲ１を計測していることに相当する。見方を変えると、接地用ガイドロール２のＬ３を長く取り、Ｌ１及びＬ２をできるだけ短く取り、相対的に抵抗Ｒｇ５１をなるべく小さくする（Ｒ１及びＲ２とは３桁以上オーダーが異なることが望ましい）ことにより、等価的に金薄薄膜４６を仮想ＧＮＤにすることができる。これは、被検査シート４０の金属薄膜４６を積極的に利用して活物質層４５の厚さ方向の抵抗を測定するものである。
【００３１】
また、被検査シート４０は移動方向に一定速度で移動しているため、測定すべき抵抗Ｒ１及びＲ２は、移動方向に連続的に測定していることになる。例えば、秒速１ｍ／ｓの測定データを１ＫＨｚでサンプリングすると、１ｍｍピッチのＲ１のデータを測定していることになる。そして、処理ユニット１３で、横軸に、時間又は移動距離をプロットしてＲ１のデータを表示すると、移動方向に２次元的に活物質の厚さ方向の抵抗分布を示すことができる。図３、図４に抵抗分布の測定例を示すグラフを示す。図３は、シートの厚さ方向の抵抗がある一定の範囲に入っているときのもので、図４は、ある一定の範囲を超えて、抵抗が大きくなったり、又は抵抗が小さくなったりしたものである。このように２次元的に抵抗分布を測定するこが可能になる。図４のように、上限や下限の閾値を超えた抵抗値を有する被検査シート（導電性シート）４０は品質が良くないため、Ｌｉ電池製造には用いないようにすることが可能となる（品質管理）。
【００３２】
（２）第２の実施形態
＜電気的特性測定装置の構成＞
図５は、本発明の第２の実施形態による電気的特性測定装置の測定用及び接地用ガイドロール部分の概略構成を示す図である。図５において、７１は披検査シート、３１、８１、３２、及び８２はそれぞれ測定用ガイドロールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、２１は接地用ガイドロールＥ、７５は概略構成図を上から見たときのそれぞれのガイドロールの配置図である。図５は概略構成図であるため、測定用回路の全体ユニットは省略してあるが、第１の実施形態と同様に、測定用ガイドロールによる電極と接地ガイドロールによる電極の間の電気抵抗を測定する回路構成であり、測定ガイドロールごとに独立に電極間の電気抵抗を測定できる構成となっている。
【００３３】
本実施形態による構成の特徴は、７５に示すとおり、測定用ガイドロールを複数用いて、被検査シート体の幅方向（移動方向と垂直方向）に網羅的に配置することで、その直下の厚さ方向の抵抗を測定できることであり、結果としてシート全面に対して厚さ方法の抵抗を測定できることになる。
【００３４】
＜測定結果の表示＞
図６は測定分布の測定位置及び測定結果表示の一例を示す図である。図５の例では、測定用ガイドロールＡ及びＢと測定用ガイドロールＣ及びＤがそれぞれ同軸上で測定されているが、シート上の測定位置として表現するとシート全面に対して網羅的に測定していることがわかる。図６において、９０は面内分布表示画像、９１はＡＤサンプリング周期である。ＡＤサンプリング周期で得た厚さ方向の抵抗値を、例えば、色の濃度分布、色彩表示に変換して表現することができる。これによって、面内の抵抗のばらつきを解り易く表現するとことができる。また、９２のように、抵抗が異常値を示す場合には、色を濃くして表示するようにしても良い。さらに、図５の測定用ガイドロールの幅を小さくしてより細かく網羅的に測定したり、サンプリング周期を短くして位置ごとの測定分解能を上げるなどの改良を行うことで、よりきめ細かい２次元分布を表現することができる。
【００３５】
図７は、別の形態の測定結果の表示例であり、抵抗値を色の濃度に変換して表示した表示例を示す図である。１００は進行方向の厚さ抵抗バラツキを色濃淡に変換して表示したときの例、１０１はシート体の幅方向の厚さ抵抗バラツキを色濃淡に変換して表示したときの例である。このように表示することにより、例えば、いくつかの特徴的な分布を容易に見つけることも可能になる。つまり、表示１００によれば、進行方向に対して活物質の塗布ムラ、密度ムラなどに起因する電気的特性バラツキを把握することができ、表示１０１によれば、幅方向に対して活物質の塗布ムラ、密度ムラなどに起因する電気的特性バラツキを把握することができるようになる。これらは、Ｌｉ電池の電気的特性のバラツキにつながるものであり、最終製品になる前工程のシート生産段階で品質管理することができる。さらには、電気的特性のバラツキの傾向、特徴からバラツキの発生元を究明できる可能性もある。例えば、進行方向に規則的なムラが発生した場合、ロールプロセスの偏心と特定することが容易にできる。
【００３６】
（３）第３の実施形態
図８は、本発明の第３の実施形態による電気的特性測定装置の測定用及び接地用ガイドロール部分の概略構成を示す図である。図８において、４０１は活物質層がパターニングされた被検査シート体であり、活物質層４５１及び４７１で金属薄膜４６１を挟んだ構造となっているが、第１の実施形態との違いは、シート体表面を上から見たときに、活物質４５１及び４７１がパターニングされ、金属薄膜４６１の一部が表面から見えている点である。このようなケースでは、接地用ガイドライン２２を図８のように表面に圧接することで、測定用ガイドライン３及び８の厚さ方向の抵抗をより確実に測定することができる。
【００３７】
（４）第４の実施形態
図９は、本発明の第４の実施形態による電気的特性測定装置の測定用及び接地用ガイドロール部分の概略構成を示す図である。図９において、２１０はガイドロールを移動するモータ（駆動部）、３３及び８３は測定用ガイドロール、２３は接地用ガイドロールである。第１の実施形態との違いは、接地用ガイドロール２３を測定用ガイドロール３及び８と同一面に配置した点である。接地用ガイドロール２３は、本来、幅Ｌ３を大きくとることで金属薄膜４６の抵抗を小さくすることが目的であり、その観点からみたとき、測定用ロールと同一面にしても効果は同様である。この構成に加え、測定用及び接地用ガイドロールを移動させるモータ２１０により、被検査シート４０を固定しておき、各ガイドロールを移動することで連続的な抵抗を測定することもできる。つまり、被検査シート４０を固定しておき、測定用ガイドロール３３及び８３、接地用ガイドロール２３を移動させて測定する構造も、本発明の検出原理の範囲内である。
【００３８】
（５）第５の実施形態
図１０は、本発明の第５の実施形態による電気的特性測定装置の概略構成を示す図である。第１乃至第４の実施形態では、電源として直流電源６及び１１を用いて活物質層４５の抵抗値を測定するようにしているが、第５の実施形態では、交流電源を用いて活物質層４５のインピーダンスＺ１５００を測定する。
【００３９】
第５の実施形態による電気的特性測定装置は、第１乃至第４の実施形態における測定制御回路３０の代わりに交流電源を用いた測定制御回路３００を備えており、測定用及び接地用ガイドロールについては第１乃至第４の実施形態のものと同一のものを適用することができる。
【００４０】
測定制御回路３００は、測定用交流電圧計１４０及び１９０と、測定用交流電流計１５０及び２００と、測定用交流電源６０及び１１０と、測定用Ｄ／Ａ変換回路７及び１２と、処理ユニット１３と、表示ユニット１４と、を備えている。
【００４１】
当該電気的特性測定装置では、所定の周波数及び所定の最大電圧値において、交流電圧を測定用ガイドロール３及び８と接地用ガイドロール２との間に印加し、活物質層のインピーダンスＺ１５００を測定する。第１乃至第４の実施形態における直流電圧印加による抵抗測定の場合のように、Ｌ３がＬ１又はＬ２に比べて過大であるので、インピーダンスＺｇ５１０はインピーダンスＺ１やＺ２に比べて極めて小さくなり実質的に無視することができる。よって、当該電気的特性測定装置では、インピーダンスＺ１及びＺ２の値がＺｇに比べて支配的となり、実質的に活物質層４５の各領域（Ｌ１とＷ及びＬ２とＷで規定される領域）におけるインピーダンスＺ１及びＺ２を測定する構成となっている。このように、交流電源を用いて活物質層４５のインピーダンスを測定することにより、活物質層４５の膜質を観察することが可能となる。
【００４２】
図１１は、周波数の異なる複数の電気的特性測定装置を設置し、それぞれの周波数における活物質層４５のインピーダンスを測定するシステムの概略構成を示す図である。図１１において、各電気的特性測定装置は図１０の構成を備えているが、それぞれの測定制御回路３０１乃至３０４における交流電源の周波数は異なっている。これにより、所定の範囲内で周波数１から周波数ｋまで掃引し、周波数値に対応した、活物質層４５のインピーダンスを測定することができるので、より詳細に活物質層４５の膜質を検査することが可能となる。なお、ここでは周波数について可変としたが、交流電源の最大電圧値を可変にしてインピーダンスを測定するようにしてもよい。これにより、最大電圧値可変及び周波数可変にした状態での活物質層４５のインピーダンス値の変化を観察することができ、よりきめ細かく導電性シートの品質を管理することが可能となる。また、１つの交流電源で周波数１からｋまで掃引してインピーダンスを測定するようにしてもよい。
【００４３】
その他の構成（ガイドロールや表示形態に関する構成）については、第１乃至第４の実施形態における構成を第５の実施形態による電気的特性測定装置及びシステムに適用するようにしても良い。
【００４４】
＜まとめ＞
本実施形態では、被検査シート（導電性シート）を測定用ガイドローラと接地用ガイドローラで挟む、或いは双方をシート上面から圧接し、双方のガイドローラを介してシートに電圧（直流或いは交流）を印加する。このようにしてシートの高機能材料（表面の活物質層）の厚さ方向の電気的特性値（抵抗値或いはインピーダンス値）を測定して出力（表示）する。この際、被検査シート或いはガイドローラを移動させながら電気的特性を測定する。このようにすることで、被検査シートの全面に亘って連続的に、かつ高速に、電気的特性を測定することができるようになる。そして、この電気的特性をリアルタイムでモニタリングすることにより、活物質層を構成する高機能材料の電気的特性のバラツキを観察し、そのバラツキが所定範囲を超える場合には、そのシート或いはその部分を製品（電池の電極）に用いないようすることができる。よって、被検査シートの品質管理を徹底することが可能となる。
【００４５】
また、複数の圧接するガイドロールによる電極をシート体の幅方向の異なる位置に配置する。これにより、シート体の幅方向に対して網羅的にその直下の厚さ方向の抵抗を測定することができ、シート体全面の抵抗測定が可能になる。
【００４６】
さらに、金属薄膜上の高機能材料が両面にある構造の場合、接地用ガイドロールの圧接する面積を数Ω以下になるように圧接することで、測定用ガイドロールの直下の圧さ方向の抵抗（数ｋΩ）を高精度に測定できるようになる。接地用ガイドロールの圧接する面積を数Ω以下になるようにするには、接地用ガイドロールの長さ（幅）を測定用ガイドロールの長さ（幅）に比べて非常に多く取れば良い。
【００４７】
また、金属薄膜上の高機能材料が両面にある構造であり、かつ、高機能材料がパターニングしてあり金属薄膜が露出している場合は、その露出領域に接地用金属ガイドロールを配置する。これにより、ガイドロールによってシートを挟む構成と異なり、ＲｇやＺｇの値をゼロとすることできるので、測定用ガイドロールの直下の圧さ方向の抵抗をより高精度に測定することができるようになる。
【００４８】
また、厚さ方向の抵抗値を色の濃淡表示、色彩表示に変換してシート面上に表示するようにしてもよい。これにより、シート上の厚さ方向の抵抗分布の差が、一目で見分けられ、使い勝手のよいユーザインターフェースを実現することができる。
【符号の説明】
【００４９】
２，２１乃至２７・・・接地用ガイドロール
３，３１乃至３７，８，８１乃至８７・・・測定用ガイドロール
４，９・・・測定用直流電圧計
５，１０・・・測定用直流電流計
６，１１・・・測定用直流電源
７，１２・・・測定用Ｄ／Ａ変換回路
１３・・・処理ユニット
１４・・・表示ユニット
１５・・・絶縁材料体
３０，３００乃至３０４・・・測定制御回路全体ユニット
４０，７１，４０１・・・披検査シート（導電性シート）
４５，４７，４５１，４７１・・・活物質
４６，４６１・・・金属薄膜
５０・・・抵抗Ｒ１
５１・・・抵抗Ｒｇ
９０・・・面内分布表示画像
９１・・・ＡＤサンプリング周期
９２・・・不均一抵抗部分の表示
２１０・・・ガイドロール駆動部（モータ）
１４０，１９０・・・測定用交流電圧計
１５０，２００・・・測定用交流電流計
６０，１１０・・・測定用交流電源
５００・・・インピーダンスＺ１
５１０・・・インピーダンスＺｇ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性シート体の電気的特性測定を行うための電気的特性測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の意識が向上したこともあり、２次電池が色々な場面において使われてきている。この２次電池には導電性シート体が用いられており、その例として、金属薄膜上に高機能材料である活物質をつけた導電性フィルムや、電池の正極、負極シートといったものが挙げられる。
【０００３】
通常、導電性シート体は、高機能材料である活物質で金属薄膜をサンドイッチした構造となっている。こうした導電性シート体は、その製造工程や検査工程などの搬送時に、高機能材料の活物質の電気的特性、特に電気抵抗の連続的測定が要求される場合が極めて多い。具体例として、Ｌｉ電池製造工程を考える。Ｌｉ電池は、金属薄膜上にコバルト酸リチウムなどの活物質をつけた正極シート、セパレータシート、金属薄膜上に黒鉛などの活物質をつけた負極シートを重ね合わせた構造物に電解液を充填したものである。Ｌｉイオンがセパレータを介して正極側活物質と負極側活物質を行き来することで、電気の充放電を電気化学的なエネルギーとして蓄積する、いわいる２次電池として動作するものである。活物質から出る電気はそれぞれの極の金属薄膜を通して＋極、−極として電気を取り出すことができる。よって、金属薄膜と活物質を組み合わせたシート構造は、電池にとって本質的な構造であり、一般的に、正極、負極ともに金属薄膜は１０〜１００μｍ、その両側の活物質は１０〜１００μｍの厚さである。
【０００４】
電池の生産プロセスは、正極、負極ともに独立にシート体としてロール製造プロセスで制作する。具体的には、正極の場合、コバルト酸リチウムなどの活物質材料を混練し、金属薄膜上に塗工、圧延処理し、その後、電池サイズに切断して電極加工を行う。つまり、圧延処理までは、一括のシート体としてロール製造を行い、最後に電極加工することで電池の正極を制作する。負極製造プロセスも材料の違いはあるものの、同様にシート体をロール製造にて制作する。次工程の組み立て工程では、それぞれの正極、負極、セパレータを捲回、容器挿入、電解液注入、封缶を行い、全数の充放電検査を行い、電池は完成する。
【０００５】
ところで、正極、負極の活物質の厚さ、電気特性のばらつきがあると、完成したＬｉ電池の電気特性もばらつくことになる。従来は、正極、負極のシート製造工程の中で、活物質の塗布ムラ等を画像によるモニタリングや抵抗、容量を抜き取り検査等で測定していたが、全面に亘り、高速に、電気的特性、特に、電気抵抗の連続的測定をすることは不可能であった。
【０００６】
この点、例えば、特許文献１は、渦電流発生・検査コイルによって導電膜を全面にわたり走査する方法によって、非接触・非破壊状態で連続的に電気的特性を測定することを開示している。特許文献１が開示する渦電流検出法は、過電流により発生する磁界が相互誘導作用により検出コイルのインピーダンスを変化させることで、非検査物である導体の状態を知る方法である。
【０００７】
また、特許文献２は、グラファイトシートの厚さ方向の電気抵抗測定であり、かつ、全面にわたり非破壊検査する方法を開示している。
【０００８】
さらに、特許文献３は、導体性シート体の電気抵抗測定値を搬送中に連続してシート体の横幅方向の電気抵抗を測定する方法を開示している。この測定原理は、ガイドロールを利用した４端子法であり、対象物の横幅の表面抵抗を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１４９９２７号公報
【特許文献２】特開平９−２１３３１１号公報
【特許文献３】特開２００６―３８６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１は、磁界によるインピーダンス変化する導体の状態を知ることができるが、金属薄膜上の高機能材料の活物質層の状態を計測する場合、金属薄膜が影響を及ぼし、高機能材料の電気的特性を測定することは難しいという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２は、単一層のシート材料を一定量ずつ間接的に送り、その停止期間中に昇降を繰り返し測定するものであり、高速に連続的な計測には難しいという問題がある。
【００１２】
さらに、特許文献３は、連続してシート体を測定することはできるが、測定できる抵抗はシート体の横幅方向の表面抵抗であり、厚さ方向の抵抗を連続的に計測することはできないという問題がある。
【００１３】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、金属薄膜上の活物質の厚み方向の電気的特性を、シート体の全面に亘り、連続的にかつ高速に測定（非破壊検査）することができる、測定方法及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明では、被検査シート（導電性シート）を測定用ガイドローラと接地用ガイドローラで挟む、或いは双方をシート上面から圧接し、双方のガイドローラを介してシートに電圧（直流或いは交流）を印加する。このようにしてシートの高機能材料（表面の活物質層）の電気的特性値（抵抗値或いはインピーダンス値）を測定して出力（表示）する。
【００１５】
即ち、本発明による電気的特性測定装置は、金属薄膜とそれを高機能材料で挟む構造を有する被検査シートの電気的特性を測定する電気的特性測定装置であって、被検査シートと接触する複数の測定用ロールを有する測定用ガイドロール部と、被検査シートをアースするための接地用ガイドロール部と、駆動部と、測定制御回路と、を備えている。駆動部は、被検査シート、又は、測定用及び接地用ガイドロール部を、所定方向（移動方向）に移動させる。また、測定制御回路は、測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと接地用ガイドロールとの間に電圧を印加して被検査シートを通電させることにより、被検査シートの高機能材料の厚さ方向の電気的特性値（電源が直流の場合は抵抗値、電源が交流の場合にはインピーダンス値）を測定（連続的に測定）して出力する。ここで、金属薄膜と接地用ガイドロール部との間の高機能材料の厚さ方向の電気的特性値が、測定用ガイドロールの各測定用ロールと金属薄膜との間の高機能材料の厚さ方向の電気的特性値に比べて無視できるほど小さくなるようにする。このためには、接地用ガイドロール部の長さ（幅）が、複数の測定用ロールのそれぞれの長さ（幅）と比べて非常に大きくなるように構成すればよい。
【００１６】
また、連続的に測定した電気的特性値は、被検査シートの厚さ方向の電気的特性分布として表示部に表示される。この場合、連続的に測定した電気的特性値を、値の大きさに応じて濃淡表示或いは色彩表示に変換し、電気的特性分布として表示部に表示するようにしても良い。また、連続的に測定した電気的特性値のうち、所定の上限閾値と所定の下限閾値とによって規定される範囲を外れる電気的測定値について異常状態であることを示す表示を表示部に表示するようにしても良い。
【００１７】
さらに、測定用ガイドロール部は、複数のガイド軸と、それぞれのガイド軸に配置された測定用ロールと、を備えるようにしても良い。この場合、各測定用ロールが被検査シートと接する領域を総和すると、被検査シートの表面領域をカバーするように、複数の測定用ロールがガイド軸に配置される。
【００１８】
また、被検査シートは、金属薄膜に高機能材料がパターンニングされ、金属薄膜の表面が露出するように作成されるようにしてもよい。このとき、接地用ガイドロール部を、金属薄膜の露出領域に接触するように配置するとシートと接地用ガイドロールとの間の電気的特性を考慮しなくてもよい。
【００１９】
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、金属薄膜上の活物質の厚み方向の電気的特性を、シート体の全面に亘り、連続的にかつ高速に測定（非破壊検査）することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態による電気的特性測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】被測定対象であるシートの断面図である。
【図３】抵抗分布の測定結果を示すグラフ例（１）である。
【図４】抵抗分布の測定結果を示すグラフ例（２）である。
【図５】本発明の第２の実施形態による電気的特性測定装置のガイドロールに関するする概略構成を示す図である。
【図６】抵抗分布の測定位置及び測定結果の表示例を示す図である。
【図７】抵抗値を色の濃度に変換して表示した測定結果の表示例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による電気的特性測定装置のガイドロールに関する概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による電気的特性装置のガイドロールに関する概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態による電気的特性測定装置の概略構成を示す図である。
【図１１】交流電源の周波数を可変にし、周波数に対応したシートの電気的特性を測定するシステムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、金属薄膜上の高機能性材料で構成される活物質層の厚さ方向の電気的特性をシート体全面に亘り高速に、かつ非破壊で測定するための技術に関するものである。
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
（１）第１の実施形態
＜電気特性測定装置の構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態による電気的特性測定装置の概略構成を示す図である。図１による電気的特性測定装置において、４０は活物質層と金属薄膜を含む被検査シート（導電性シート）、２は被検査シート４０をアース（接地）するための接地用ガイドロール（金属であれば良い）、３及び８は被検査シート４０と接し（圧接し）当該シートの電気的特性（第１の実施形態では「抵抗」）を測定するための測定用ガイドロール（金属であれば良い）、１５は測定用ガイドロール間の絶縁材料体、３０は測定制御回路全体ユニットを示している。また、測定制御回路全体ユニット３０において、４及び９は測定用直流電圧計、５及び１０は測定用直流電流計、６及び１１は測定用直流電源、７及び１２は測定用Ｄ／Ａ変換回路、１３は処理ユニット、１４は表示ユニットを示している。
【００２４】
当該電気的特定測定装置において、接地用ガイドロール２は、被検査シート４０を介して測定用ガイドロール３及び８の真下に設置する必要はなく、その配置する位置に特に制限は無い。
【００２５】
被検査シート４０は、図１中の「移動方向」に移動しているが、当該シートを移動させる機構については様々な形態があるため、ここでは移動機構についての図示を省略している。また、ここでは、被検査シートは移動方向に１ｍ／ｓで移動するロール製造プロセスを想定している。
【００２６】
＜導電体シートの構成＞
図２は、被検査シートである導電体シートの構成を示す図である。導電体シート４０の構造は、図２に示されるように、活物質４５及び４７で金属薄膜４６を挟んだものとなっている。活物質層４５及び４７としては、例えばコバルト酸リチウムやカーボン等を用いることができ、金属薄膜４６としては、例えばアルミや銅等を用いることができる。
【００２７】
また、この被検査シートは、ロール製法プロセスで制作されており、例えば移動方向に対応するロールシート長は数１０ｍ、ロールシート幅は８０ｃｍ、金属薄膜４６の厚さは１０〜１００μｍ、好ましくは３０μｍ程度、活物質４５及び４７の厚さは両面塗布で各１０〜１００μｍ、好ましくは各６０μｍ程度である。
【００２８】
＜電気特性の測定原理等＞
続いて、被検査シート４０の電気特性の測定原理等について説明する。測定用電源６及び１１は、それぞれ測定用直流電流計５及び１０を通して、測定用ガイドロール３及び８に接続されている。また、測定用ガイドロール３及び８は、被検査シート４０にそれぞれ電極として圧接されており、電流はそれぞれの電極の直下の厚さ方向の活物質を通して、被検査シート４０内の金属薄膜４６に流れる。その後、それぞれの電流は接地用ガイドロール２の直上の圧さ方向の活物質４７を通して、測定用電源６及び７に戻るループ回路を構成する。
【００２９】
つまり、当該測定制御回路３０は、測定用ガイドロール３及び８による電極と接地ガイドロール２による電極の間の電気抵抗を測定する回路構成であり、測定用ガイドロール３及び８のそれぞれについて独立に電極間の電気抵抗を測定できるものである。また、電極間の抵抗測定は、電極と接している部分の活物質層４５の厚さ方向の抵抗を測定しているところが特徴である。
【００３０】
測定用ガイドロール３及び８と接地用ガイドロール２に圧接された厚さ方向の活物質の抵抗をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒｇ（図１中、Ｌ１部分の抵抗をＲ１、Ｌ２部分の抵抗をＲ２、Ｌ３部分の抵抗をＲｇ）とすると、活物質層４５の抵抗Ｒ１はρ×Ｈ／（Ｗ×Ｌ１）となる。ここでρは活物質層の電気抵抗率、Ｈは厚さ方向の距離、Ｗは計測用ガイドロールが圧接された接触幅、Ｌ１は測定用ロールの幅である。同様に抵抗Ｒ２はρ×Ｈ／（Ｗ×Ｌ２）、抵抗Ｒｇはρ×Ｈ／（Ｗ×Ｌ３）となる。例えば、ρ＝３ｋΩ、Ｈ＝６０μｍ、Ｗ＝２ｍｍ、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２＝１０ｍｍ、Ｌ３＝８００ｍｍとすると、Ｒ１＝数ｋΩ、Ｒ２＝数ｋΩ、Ｒｇ＝数Ωとなり、Ｒ１及びＲ２＞＞Ｒｇであるので、電圧計９及び電流計１０より求める抵抗はＲ２を、また、電圧計４及び電流計５より求める抵抗はＲ１を計測していることに相当する。見方を変えると、接地用ガイドロール２のＬ３を長く取り、Ｌ１及びＬ２をできるだけ短く取り、相対的に抵抗Ｒｇ５１をなるべく小さくする（Ｒ１及びＲ２とは３桁以上オーダーが異なることが望ましい）ことにより、等価的に金薄薄膜４６を仮想ＧＮＤにすることができる。これは、被検査シート４０の金属薄膜４６を積極的に利用して活物質層４５の厚さ方向の抵抗を測定するものである。
【００３１】
また、被検査シート４０は移動方向に一定速度で移動しているため、測定すべき抵抗Ｒ１及びＲ２は、移動方向に連続的に測定していることになる。例えば、秒速１ｍ／ｓの測定データを１ＫＨｚでサンプリングすると、１ｍｍピッチのＲ１のデータを測定していることになる。そして、処理ユニット１３で、横軸に、時間又は移動距離をプロットしてＲ１のデータを表示すると、移動方向に２次元的に活物質の厚さ方向の抵抗分布を示すことができる。図３、図４に抵抗分布の測定例を示すグラフを示す。図３は、シートの厚さ方向の抵抗がある一定の範囲に入っているときのもので、図４は、ある一定の範囲を超えて、抵抗が大きくなったり、又は抵抗が小さくなったりしたものである。このように２次元的に抵抗分布を測定するこが可能になる。図４のように、上限や下限の閾値を超えた抵抗値を有する被検査シート（導電性シート）４０は品質が良くないため、Ｌｉ電池製造には用いないようにすることが可能となる（品質管理）。
【００３２】
（２）第２の実施形態
＜電気的特性測定装置の構成＞
図５は、本発明の第２の実施形態による電気的特性測定装置の測定用及び接地用ガイドロール部分の概略構成を示す図である。図５において、７１は披検査シート、３１、８１、３２、及び８２はそれぞれ測定用ガイドロールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、２１は接地用ガイドロールＥ、７５は概略構成図を上から見たときのそれぞれのガイドロールの配置図である。図５は概略構成図であるため、測定用回路の全体ユニットは省略してあるが、第１の実施形態と同様に、測定用ガイドロールによる電極と接地ガイドロールによる電極の間の電気抵抗を測定する回路構成であり、測定ガイドロールごとに独立に電極間の電気抵抗を測定できる構成となっている。
【００３３】
本実施形態による構成の特徴は、７５に示すとおり、測定用ガイドロールを複数用いて、被検査シート体の幅方向（移動方向と垂直方向）に網羅的に配置することで、その直下の厚さ方向の抵抗を測定できることであり、結果としてシート全面に対して厚さ方法の抵抗を測定できることになる。
【００３４】
＜測定結果の表示＞
図６は測定分布の測定位置及び測定結果表示の一例を示す図である。図５の例では、測定用ガイドロールＡ及びＢと測定用ガイドロールＣ及びＤがそれぞれ同軸上で測定されているが、シート上の測定位置として表現するとシート全面に対して網羅的に測定していることがわかる。図６において、９０は面内分布表示画像、９１はＡＤサンプリング周期である。ＡＤサンプリング周期で得た厚さ方向の抵抗値を、例えば、色の濃度分布、色彩表示に変換して表現することができる。これによって、面内の抵抗のばらつきを解り易く表現するとことができる。また、９２のように、抵抗が異常値を示す場合には、色を濃くして表示するようにしても良い。さらに、図５の測定用ガイドロールの幅を小さくしてより細かく網羅的に測定したり、サンプリング周期を短くして位置ごとの測定分解能を上げるなどの改良を行うことで、よりきめ細かい２次元分布を表現することができる。
【００３５】
図７は、別の形態の測定結果の表示例であり、抵抗値を色の濃度に変換して表示した表示例を示す図である。１００は進行方向の厚さ抵抗バラツキを色濃淡に変換して表示したときの例、１０１はシート体の幅方向の厚さ抵抗バラツキを色濃淡に変換して表示したときの例である。このように表示することにより、例えば、いくつかの特徴的な分布を容易に見つけることも可能になる。つまり、表示１００によれば、進行方向に対して活物質の塗布ムラ、密度ムラなどに起因する電気的特性バラツキを把握することができ、表示１０１によれば、幅方向に対して活物質の塗布ムラ、密度ムラなどに起因する電気的特性バラツキを把握することができるようになる。これらは、Ｌｉ電池の電気的特性のバラツキにつながるものであり、最終製品になる前工程のシート生産段階で品質管理することができる。さらには、電気的特性のバラツキの傾向、特徴からバラツキの発生元を究明できる可能性もある。例えば、進行方向に規則的なムラが発生した場合、ロールプロセスの偏心と特定することが容易にできる。
【００３６】
（３）第３の実施形態
図８は、本発明の第３の実施形態による電気的特性測定装置の測定用及び接地用ガイドロール部分の概略構成を示す図である。図８において、４０１は活物質層がパターニングされた被検査シート体であり、活物質層４５１及び４７１で金属薄膜４６１を挟んだ構造となっているが、第１の実施形態との違いは、シート体表面を上から見たときに、活物質４５１及び４７１がパターニングされ、金属薄膜４６１の一部が表面から見えている点である。このようなケースでは、接地用ガイドライン２２を図８のように表面に圧接することで、測定用ガイドライン３及び８の厚さ方向の抵抗をより確実に測定することができる。
【００３７】
（４）第４の実施形態
図９は、本発明の第４の実施形態による電気的特性測定装置の測定用及び接地用ガイドロール部分の概略構成を示す図である。図９において、２１０はガイドロールを移動するモータ（駆動部）、３３及び８３は測定用ガイドロール、２３は接地用ガイドロールである。第１の実施形態との違いは、接地用ガイドロール２３を測定用ガイドロール３及び８と同一面に配置した点である。接地用ガイドロール２３は、本来、幅Ｌ３を大きくとることで金属薄膜４６の抵抗を小さくすることが目的であり、その観点からみたとき、測定用ロールと同一面にしても効果は同様である。この構成に加え、測定用及び接地用ガイドロールを移動させるモータ２１０により、被検査シート４０を固定しておき、各ガイドロールを移動することで連続的な抵抗を測定することもできる。つまり、被検査シート４０を固定しておき、測定用ガイドロール３３及び８３、接地用ガイドロール２３を移動させて測定する構造も、本発明の検出原理の範囲内である。
【００３８】
（５）第５の実施形態
図１０は、本発明の第５の実施形態による電気的特性測定装置の概略構成を示す図である。第１乃至第４の実施形態では、電源として直流電源６及び１１を用いて活物質層４５の抵抗値を測定するようにしているが、第５の実施形態では、交流電源を用いて活物質層４５のインピーダンスＺ１５００を測定する。
【００３９】
第５の実施形態による電気的特性測定装置は、第１乃至第４の実施形態における測定制御回路３０の代わりに交流電源を用いた測定制御回路３００を備えており、測定用及び接地用ガイドロールについては第１乃至第４の実施形態のものと同一のものを適用することができる。
【００４０】
測定制御回路３００は、測定用交流電圧計１４０及び１９０と、測定用交流電流計１５０及び２００と、測定用交流電源６０及び１１０と、測定用Ｄ／Ａ変換回路７及び１２と、処理ユニット１３と、表示ユニット１４と、を備えている。
【００４１】
当該電気的特性測定装置では、所定の周波数及び所定の最大電圧値において、交流電圧を測定用ガイドロール３及び８と接地用ガイドロール２との間に印加し、活物質層のインピーダンスＺ１５００を測定する。第１乃至第４の実施形態における直流電圧印加による抵抗測定の場合のように、Ｌ３がＬ１又はＬ２に比べて過大であるので、インピーダンスＺｇ５１０はインピーダンスＺ１やＺ２に比べて極めて小さくなり実質的に無視することができる。よって、当該電気的特性測定装置では、インピーダンスＺ１及びＺ２の値がＺｇに比べて支配的となり、実質的に活物質層４５の各領域（Ｌ１とＷ及びＬ２とＷで規定される領域）におけるインピーダンスＺ１及びＺ２を測定する構成となっている。このように、交流電源を用いて活物質層４５のインピーダンスを測定することにより、活物質層４５の膜質を観察することが可能となる。
【００４２】
図１１は、周波数の異なる複数の電気的特性測定装置を設置し、それぞれの周波数における活物質層４５のインピーダンスを測定するシステムの概略構成を示す図である。図１１において、各電気的特性測定装置は図１０の構成を備えているが、それぞれの測定制御回路３０１乃至３０４における交流電源の周波数は異なっている。これにより、所定の範囲内で周波数１から周波数ｋまで掃引し、周波数値に対応した、活物質層４５のインピーダンスを測定することができるので、より詳細に活物質層４５の膜質を検査することが可能となる。なお、ここでは周波数について可変としたが、交流電源の最大電圧値を可変にしてインピーダンスを測定するようにしてもよい。これにより、最大電圧値可変及び周波数可変にした状態での活物質層４５のインピーダンス値の変化を観察することができ、よりきめ細かく導電性シートの品質を管理することが可能となる。また、１つの交流電源で周波数１からｋまで掃引してインピーダンスを測定するようにしてもよい。
【００４３】
その他の構成（ガイドロールや表示形態に関する構成）については、第１乃至第４の実施形態における構成を第５の実施形態による電気的特性測定装置及びシステムに適用するようにしても良い。
【００４４】
＜まとめ＞
本実施形態では、被検査シート（導電性シート）を測定用ガイドローラと接地用ガイドローラで挟む、或いは双方をシート上面から圧接し、双方のガイドローラを介してシートに電圧（直流或いは交流）を印加する。このようにしてシートの高機能材料（表面の活物質層）の厚さ方向の電気的特性値（抵抗値或いはインピーダンス値）を測定して出力（表示）する。この際、被検査シート或いはガイドローラを移動させながら電気的特性を測定する。このようにすることで、被検査シートの全面に亘って連続的に、かつ高速に、電気的特性を測定することができるようになる。そして、この電気的特性をリアルタイムでモニタリングすることにより、活物質層を構成する高機能材料の電気的特性のバラツキを観察し、そのバラツキが所定範囲を超える場合には、そのシート或いはその部分を製品（電池の電極）に用いないようすることができる。よって、被検査シートの品質管理を徹底することが可能となる。
【００４５】
また、複数の圧接するガイドロールによる電極をシート体の幅方向の異なる位置に配置する。これにより、シート体の幅方向に対して網羅的にその直下の厚さ方向の抵抗を測定することができ、シート体全面の抵抗測定が可能になる。
【００４６】
さらに、金属薄膜上の高機能材料が両面にある構造の場合、接地用ガイドロールの圧接する面積を数Ω以下になるように圧接することで、測定用ガイドロールの直下の圧さ方向の抵抗（数ｋΩ）を高精度に測定できるようになる。接地用ガイドロールの圧接する面積を数Ω以下になるようにするには、接地用ガイドロールの長さ（幅）を測定用ガイドロールの長さ（幅）に比べて非常に多く取れば良い。
【００４７】
また、金属薄膜上の高機能材料が両面にある構造であり、かつ、高機能材料がパターニングしてあり金属薄膜が露出している場合は、その露出領域に接地用金属ガイドロールを配置する。これにより、ガイドロールによってシートを挟む構成と異なり、ＲｇやＺｇの値をゼロとすることできるので、測定用ガイドロールの直下の圧さ方向の抵抗をより高精度に測定することができるようになる。
【００４８】
また、厚さ方向の抵抗値を色の濃淡表示、色彩表示に変換してシート面上に表示するようにしてもよい。これにより、シート上の厚さ方向の抵抗分布の差が、一目で見分けられ、使い勝手のよいユーザインターフェースを実現することができる。
【符号の説明】
【００４９】
２，２１乃至２７・・・接地用ガイドロール
３，３１乃至３７，８，８１乃至８７・・・測定用ガイドロール
４，９・・・測定用直流電圧計
５，１０・・・測定用直流電流計
６，１１・・・測定用直流電源
７，１２・・・測定用Ｄ／Ａ変換回路
１３・・・処理ユニット
１４・・・表示ユニット
１５・・・絶縁材料体
３０，３００乃至３０４・・・測定制御回路全体ユニット
４０，７１，４０１・・・披検査シート（導電性シート）
４５，４７，４５１，４７１・・・活物質
４６，４６１・・・金属薄膜
５０・・・抵抗Ｒ１
５１・・・抵抗Ｒｇ
９０・・・面内分布表示画像
９１・・・ＡＤサンプリング周期
９２・・・不均一抵抗部分の表示
２１０・・・ガイドロール駆動部（モータ）
１４０，１９０・・・測定用交流電圧計
１５０，２００・・・測定用交流電流計
６０，１１０・・・測定用交流電源
５００・・・インピーダンスＺ１
５１０・・・インピーダンスＺｇ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄膜とそれを高機能材料で挟む構造を有する被検査シートの電気的特性を測定する電気的特性測定装置であって、
前記被検査シートと接触する複数の測定用ロールを有する測定用ガイドロール部と、
前記被検査シートをアースするための接地用ガイドロール部と、
前記測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと前記接地用ガイドロールとの間に電圧を印加して前記被検査シートを通電させることにより、前記被検査シートの前記高機能材料の厚さ方向の電気的特性値を測定して出力する測定制御回路と、
前記被検査シート、又は、前記測定用及び接地用ガイドロール部を、所定方向（移動方向）に移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記金属薄膜と前記接地用ガイドロール部との間の前記高機能材料の厚さ方向の電気的特性値が、前記測定用ガイドロールの各測定用ロールと前記金属薄膜との間の前記高機能材料の厚さ方向の電気的特性値に比べて無視できるほど小さくなるように、前記接地用ガイドロール部の前記移動方向と直交する方向（シート幅方向）における長さが、前記複数の測定用ロールのそれぞれの前記シート幅方向の長さよりも大きくなっていることを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記測定制御回路は、前記移動方向に亘り、前記被検査シートの電気的特性値を連続的に測定すること特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記測定制御回路は、前記連続的に測定した電気的特性値を、前記被検査シートの厚さ方向の電気的特性分布として表示部に表示することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記測定制御回路は、前記連続的に測定した電気的特性値を、値に大きさに応じて濃淡表示或いは色彩表示に変換し、前記電気的特性分布として前記表示部に表示することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記測定制御回路は、前記連続的に測定した電気的特性値のうち、所定の上限閾値と所定の下限閾値とによって規定される範囲を外れる電気的測定値について異常状態であることを示す表示を前記表示部に表示することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記測定用ガイドロール部は、複数のガイド軸と、それぞれのガイド軸に配置された測定用ロールと、を備え、各測定用ロールが前記被検査シートと接する領域を総和すると、前記被検査シートの表面領域をカバーするように、前記複数の測定用ロールが前記ガイド軸に配置されることを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記被検査シートでは、前記金属薄膜に前記高機能材料がパターンニングされ、前記金属薄膜の表面が露出しており、
前記接地用ガイドロール部が前記金属薄膜の露出領域に接触するように配置されていることを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記測定制御回路は、前記測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと前記接地用ガイドロールとの間に直流電圧を印加して前記被検査シートを通電させることにより、前記被検査シートの前記高機能材料の厚さ方向の抵抗値を測定して出力することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項１０】
請求項１において、
前記測定制御回路は、前記測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと前記接地用ガイドロールとの間に交流電圧を印加して前記被検査シートを通電させることにより、前記被検査シートの前記高機能材料の厚さ方向のインピーダンス値を測定して出力することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項１１】
金属薄膜とそれを高機能材料で挟む構造を有する被検査シートの電気的特性を測定する電気的特性測定方法であって、
複数の測定用ロールを有する測定用ガイドロール部を前記被検査シートと接触させる工程と、
前記被検査シートをアースするための接地用ガイドロール部を前記被検査シートに接触させる工程と、
駆動部を用いて、前記被検査シート、又は、前記測定用及び接地用ガイドロール部を、所定方向（移動方向）に移動させる工程と、
測定制御回路を用いて、前記測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと前記接地用ガイドロールとの間に電圧を印加して前記被検査シートを通電させることにより、前記被検査シートの前記高機能材料の厚さ方向の電気的特性値を測定して出力する工程と、
を備えることを特徴とする電気的特性測定方法。
【請求項１】
金属薄膜とそれを高機能材料で挟む構造を有する被検査シートの電気的特性を測定する電気的特性測定装置であって、
前記被検査シートと接触する複数の測定用ロールを有する測定用ガイドロール部と、
前記被検査シートをアースするための接地用ガイドロール部と、
前記測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと前記接地用ガイドロールとの間に電圧を印加して前記被検査シートを通電させることにより、前記被検査シートの前記高機能材料の厚さ方向の電気的特性値を測定して出力する測定制御回路と、
前記被検査シート、又は、前記測定用及び接地用ガイドロール部を、所定方向（移動方向）に移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記金属薄膜と前記接地用ガイドロール部との間の前記高機能材料の厚さ方向の電気的特性値が、前記測定用ガイドロールの各測定用ロールと前記金属薄膜との間の前記高機能材料の厚さ方向の電気的特性値に比べて無視できるほど小さくなるように、前記接地用ガイドロール部の前記移動方向と直交する方向（シート幅方向）における長さが、前記複数の測定用ロールのそれぞれの前記シート幅方向の長さよりも大きくなっていることを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記測定制御回路は、前記移動方向に亘り、前記被検査シートの電気的特性値を連続的に測定すること特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記測定制御回路は、前記連続的に測定した電気的特性値を、前記被検査シートの厚さ方向の電気的特性分布として表示部に表示することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記測定制御回路は、前記連続的に測定した電気的特性値を、値に大きさに応じて濃淡表示或いは色彩表示に変換し、前記電気的特性分布として前記表示部に表示することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記測定制御回路は、前記連続的に測定した電気的特性値のうち、所定の上限閾値と所定の下限閾値とによって規定される範囲を外れる電気的測定値について異常状態であることを示す表示を前記表示部に表示することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記測定用ガイドロール部は、複数のガイド軸と、それぞれのガイド軸に配置された測定用ロールと、を備え、各測定用ロールが前記被検査シートと接する領域を総和すると、前記被検査シートの表面領域をカバーするように、前記複数の測定用ロールが前記ガイド軸に配置されることを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記被検査シートでは、前記金属薄膜に前記高機能材料がパターンニングされ、前記金属薄膜の表面が露出しており、
前記接地用ガイドロール部が前記金属薄膜の露出領域に接触するように配置されていることを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記測定制御回路は、前記測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと前記接地用ガイドロールとの間に直流電圧を印加して前記被検査シートを通電させることにより、前記被検査シートの前記高機能材料の厚さ方向の抵抗値を測定して出力することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項１０】
請求項１において、
前記測定制御回路は、前記測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと前記接地用ガイドロールとの間に交流電圧を印加して前記被検査シートを通電させることにより、前記被検査シートの前記高機能材料の厚さ方向のインピーダンス値を測定して出力することを特徴とする電気的特性測定装置。
【請求項１１】
金属薄膜とそれを高機能材料で挟む構造を有する被検査シートの電気的特性を測定する電気的特性測定方法であって、
複数の測定用ロールを有する測定用ガイドロール部を前記被検査シートと接触させる工程と、
前記被検査シートをアースするための接地用ガイドロール部を前記被検査シートに接触させる工程と、
駆動部を用いて、前記被検査シート、又は、前記測定用及び接地用ガイドロール部を、所定方向（移動方向）に移動させる工程と、
測定制御回路を用いて、前記測定用ガイドロール部のそれぞれの測定用ロールと前記接地用ガイドロールとの間に電圧を印加して前記被検査シートを通電させることにより、前記被検査シートの前記高機能材料の厚さ方向の電気的特性値を測定して出力する工程と、
を備えることを特徴とする電気的特性測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４９７５０（Ｐ２０１１−１４９７５０Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６８３（Ｐ２０１０−９６８３）
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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