電池用電極シートの測定方法及び測定装置
【課題】電池用電極シートの測定領域の領域ごとの測定をすることが可能な電池用電極シートの測定方法及び測定装置を提供する。
【解決手段】
電池用電極シートの測定方法及び測定装置は、電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定方法及び測定装置であって、上記電極シートの測定領域を分割して上記絶縁層の静電容量を測定し、測定された上記静電容量から分割された上記測定領域それぞれの測定をすることができる。
【解決手段】
電池用電極シートの測定方法及び測定装置は、電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定方法及び測定装置であって、上記電極シートの測定領域を分割して上記絶縁層の静電容量を測定し、測定された上記静電容量から分割された上記測定領域それぞれの測定をすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リチウム電池等の静電容量を用いた電池用電極シートの測定方法及び測定装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電池用電極シートの測定方法として、正極及び負極の間にセパレータを配置し捲回した構造の電極群を備えた二次電池において、電池の組み立て後に電極群の静電容量の測定をする測定方法が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４５６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の電池用電極シートの測定方法では、電極群の測定領域全体としての測定を行うため、電極群の測定領域の領域ごとの測定ができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池用電極シートの測定領域の領域ごとに良否の判定をすることが可能な電池用電極シートの測定方法及び測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る電池用電極シートの測定方法は、電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定方法であって、
上記電極シートの測定領域を分割して上記絶縁層の静電容量の測定をする。
【０００７】
ここに、電極シートは、電極層、及び絶縁層がこの順番で積層されたシートを意味する。電極層は、活物質層を含む層をいう。電極層は、活物質層そのものであってもよく、集電体と活物質層が積層されたものでもよい。絶縁層は、電気的に絶縁されている層を意味する。絶縁層は、例えば、セパレータ、多孔質シート、繊維質シート、及び固体電解質層等を挙げることができる。セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるのポリオレフィン系微多孔膜等を挙げることができる。
【０００８】
測定領域は、電極シートの測定をする領域を意味する。具体的には、電極シートにおいて、電極層及び絶縁層のうち少なくともいずれか１つが存在する領域を意味する。
【０００９】
静電容量は、電極シートの積層方向における２点間の静電容量のことを意味する。一般的に、静電容量は絶縁された導体の電圧、又はコンデンサーの両極間の電位差を単位量だけ上げるのに必要な電気量をいう。したがって、本発明における静電容量は、絶縁層の状態を反映している。例えば、絶縁層の物性、言い換えると誘電率が変化した場合は静電容量も絶縁層の誘電率に応じて変化をする。また、絶縁層の誘電率ε及び測定端子がなす面積Ｓを一定と見なせる場合は、式Ｃ＝εＳ／ｄから絶縁層の厚さｄに応じた静電容量Ｃを得ることができる。即ち、静電容量を測定することで絶縁層の状態に応じた値を得ることができ、電池用電極シートの測定をすることができる。
【００１０】
測定領域の分割は、例えば、測定端子を絶縁部材により複数に分割すること、及び分割して測定する測定領域毎に測定端子を走査させること等を挙げることができる。
【００１１】
静電容量の測定は、例えば、測定端子を電極シートに接触させて測定すること、及び電極シートに非接触で測定すること等を挙げることができる。
【００１２】
測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、測定により不良と判定される電極シート、即ち欠陥のある電極シートを電池として組み立てた場合、何らかの対策を施さなければ、電池の性能悪化や内部短絡等の問題を引き起こしかねない。また、電極シートを測定するために、組み立て後の電池を測定することは効率が悪い。そして、単に電極シートの測定領域全体を測定するだけでは、不良の原因、例えば、設備の不具合等の特定が困難である。
【００１３】
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法によれば、電極シートの測定領域ごとの良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シートの測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの測定ができる。そのため、例えば、不良な電極シートを次の製造工程に送らないこと、電極シートの製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シートの不良原因を特定すること、及び電極シートの不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シートを効率良く生産することが可能となる。
【００１４】
電池用電極シートの測定方法であって、測定された上記静電容量から上記絶縁層の厚さの算出をする算出工程を更に備える。
【００１５】
この態様によれば、測定された静電容量から絶縁層の厚さの算出をすることができる。絶縁層の厚さの算出は、例えば、静電容量の式から絶縁層の厚さを算出する方法、及び予め静電容量の値と絶縁層の厚さとの相関をとり相関関係から絶縁層の厚さを算出する方法等を挙げることができる。そして算出された絶縁層の厚さから、分割された測定領域それぞれの良否を判定することができる。
【００１６】
上述したように測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、絶縁層の厚さが極端に薄い場合には、電池組み付け時の拘束や、充放電時の電極層の膨張収縮に伴って正極又は負極が絶縁層を突き破り短絡が発生する可能性が考えられる。また絶縁層の厚さが極端に厚い場合には、リチウムイオンの移動が妨げられ電池性能が低下する可能性が考えられる。
【００１７】
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法の一態様では、分割された測定領域ごとに絶縁層の厚さを算出することができる。そのため、例えば、電池用電極シートの良否の判定をすることができ、短絡や電池性能の低下等を防ぐことができる。
【００１８】
本発明に係る電池用電極シートの測定方法の他の態様では、上記絶縁層は、固体電解質層である。
【００１９】
この態様によれば、固体電解質層を備えた電極シートの測定をすることができる。
【００２０】
上述した課題を解決するため、本発明に係る電池用電極シートの測定装置は、電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定装置であって、上記電極シートの上記絶縁層に配置され複数に分割された第１の測定端子と、上記第１の測定端子に対して上記電極シートを挟んで上記電極層に配置される第２の測定端子と、を備える。
【００２１】
ここに、電極シートは、電極層、及び絶縁層がこの順番で積層されたシートを意味する。電極層は、活物質層を含む層をいう。電極層は、活物質層そのものであってもよく、集電体と活物質層が積層されたものでもよい。絶縁層は、電気的に絶縁されている層を意味する。絶縁層は、例えば、セパレータ、多孔質シート、繊維質シート、及び固体電解質層等を挙げることができる。セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるのポリオレフィン系微多孔膜等を挙げることができる。
【００２２】
静電容量は、電極シートの積層方向における２点間の静電容量のことを意味する。一般的に、静電容量は絶縁された導体の電圧、又はコンデンサーの両極間の電位差を単位量だけ上げるのに必要な電気量をいう。したがって、本発明における静電容量は、絶縁層の状態を反映している。例えば、絶縁層の物性、言い換えると誘電率が変化した場合は静電容量も絶縁層の誘電率に応じて変化をする。また、絶縁層の誘電率ε及び測定端子がなす面積Ｓを一定と見なせる場合は、式Ｃ＝εＳ／ｄから絶縁層の厚さｄに応じた静電容量Ｃを得ることができる。即ち、静電容量を測定することで絶縁層の状態に応じた値を得ることができ、電池用電極シートの測定をすることができる。
【００２３】
測定装置は、第１の測定端子及び第２の測定端子を含み、電極シートの絶縁層の静電容量を測定するものを意味する。測定装置は、例えば、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。
【００２４】
第１の測定端子及び第２の測定端子は、電極シートに対向し電極シートの絶縁層の静電容量を測定する端子を意味する。第１の測定端子は電極シートの絶縁層に配置される。第１の測定端子は、例えば、絶縁層に対向する面が、絶縁性の材料によって複数に分割された導電性の材料から構成される。第２の測定端子は、第１の測定端子に対して電極シートを挟んで電極層に配置される。第１の測定端子及び第２の測定端子は、電極シートに接触をしても、非接触であってもよい。電極シートに接触する場合は、例えば、電極シートに接触をすることで電極シートに圧力が加わった状態の測定をすることもできる。電極シートに非接触の場合は、例えば、絶縁層の表面に異物の付着やキズ等を発生させずに測定をすることもできる。
【００２５】
測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、測定により不良と判定される電極シート、即ち欠陥のある電極シートを電池として組み立てた場合、何らかの対策を施さなければ、電池の性能悪化や内部短絡等の問題を引き起こしかねない。また、電極シートを測定するために、組み立て後の電池を測定することは効率が悪い。そして、単に電極シートの測定領域全体を測定するだけでは、不良の原因、例えば、設備の不具合等の特定が困難である。
【００２６】
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法によれば、電極シートの測定領域ごとの良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シートの測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの測定ができる。そのため、例えば、不良な電極シートを次の製造工程に送らないこと、電極シートの製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シートの不良原因を特定すること、及び電極シートの不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シートを効率良く生産することが可能となる。
【００２７】
本発明に係る電池用電極シートの測定装置の一態様では、上記電池用電極シートの測定装置であって、測定された上記静電容量から上記絶縁層の厚さの算出をする算出手段を更に備える。
【００２８】
この態様によれば、測定された静電容量から絶縁層の厚さの算出をすることができる。算出手段は、測定された静電容量に基づいて絶縁層の厚さを算出するものを意味する。算出手段は、例えば、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。算出手段は、測定手段が測定した静電容量ごとに絶縁層の厚さを算出することができる。なお、測定に用いるプロセッサやメモリ等と算出手段が用いるプロセッサやメモリ等を共通させてもよい。
【００２９】
上述したように測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、絶縁層の厚さが極端に薄い場合には、電池組み付け時の拘束や、充放電時の電極層の膨張収縮に伴って正極又は負極が絶縁層を突き破り短絡が発生する可能性が考えられる。また絶縁層の厚さが極端に厚い場合には、リチウムイオンの移動が妨げられ電池性能が低下する可能性が考えられる。
【００３０】
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法の一態様では、分割された測定領域ごとに絶縁層の厚さを算出することができる。そのため、例えば、電池用電極シートの良否の判定をすることができ、短絡や電池性能の低下等を防ぐことができる。
【００３１】
本発明に係る電池用電極シートの測定装置の他の態様では、上記絶縁層は、固体電解質層である。
【００３２】
この態様によれば、固体電解質層を備えた電極シートの測定をすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明においては、電池用電極シートの測定領域の領域ごとの測定をすることが可能な電池用電極シートの測定方法及び測定装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態を概念的に表す斜視図である。
【図２】第１実施形態の平面図である。
【図３】第１実施形態のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】第１実施形態の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
【図５】第２実施形態を概念的に表す斜視図である。
【図６】第２実施形態の平面図である。
【図７】第２実施形態のＢ−Ｂ’断面図である。
【図８】第２実施形態の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の電池用電極シートの測定方法及び測定装置について、詳細に説明する。
【００３６】
以下、本発明の第１実施形態について、詳細に説明する。
【００３７】
図１〜４を参照して、第１実形態に係る電池用電極シートの測定方法及び測定装置について説明する。図１は、測定装置３０の外観を示す斜視図であり、図２は、これの第１測定端子２０部分を上から見た平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’断面図、即ち、測定装置３０の一部を鉛直な一平面で切った断面を示す。なお、測定装置３０は判定装置３５を更に備え、全体として電池用電極シートの検査をする検査装置１０００として構成される。図４は、検査装置１０００の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
【００３８】
図１及び図３において、測定装置３０が測定をする電極シート５５が図示されている。電極シート５５は、固体電解質層５０、活物質層４５、及び集電体４０を備え、この順番で積層されている。
【００３９】
固体電解質層５０に用いられる材料は、例えば、硫化物系固体電解質、及び酸化物系固体電解質等を挙げることができる。硫化物系固体電解質としては、硫黄成分を含有し、イオン伝導性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、７０Ｌｉ２Ｓ−３０Ｐ２Ｓ５、８０Ｌｉ２Ｓ−２０Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、及びＬｉＧｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４等を挙げることができる。酸化物系固体電解質としては、例えば、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＴｉ２−Ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＧｅ２−Ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２、及びＬｉ５Ｌａ３Ｎｂ２Ｏ１２等を挙げることができる。無機固体電解質１０は１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
集電体４０の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、銅、及びカーボン等を挙げることができる。正極の集電体は、ＳＵＳ箔、及びアルミ箔であることが好ましく、アルミ箔であることがより好ましい。負極の集電体は、ＳＵＳ箔、及び銅箔であることが好ましく、銅箔であることがより好ましい。
【００４１】
活物質層４５は、正極活物質層、及び負極活物質層を挙げることができる。
【００４２】
正極活物質層に用いられる材料は、既存の各種リチウム電池に用いられる材料と同様のものを用いることができる。正極活物質としては、例えば、硫化物系活物質、及び酸化物系活物質等を挙げることができる。硫化物系活物質は、例えば、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＣｕＳ、及びＮｉＳ２等を挙げることができる。酸化物系活物質は、例えば、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｐｂ２Ｏ５、ＣｕＯ、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＣｒＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ２ＮｉＭｎ３Ｏ８、Ｌｉ３ＮｉＭｎＣｏＯ６、ＬｉＭｇＭｎ３Ｏ８、ＬｉＮｉＧｅ３Ｏ８、ＬｉＮｉＶＯ２、ＬｉＣｏＶＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４、及びＬｉＣｏＰＯ４等を挙げることができる。正極活物質は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
正極活物質層は必要に応じて、導電化材料、イオン伝導性向上材料、及び結着材料等を有する。
【００４４】
導電化材料は、例えば、カーボンファイバー、ケッチェンブラック、及びアセチレンブラック等を挙げることができる。導電化材料は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４５】
イオン伝導材料は、既存の各種リチウム電池に用いられる材料と同様のものを用いることができる。イオン伝導材料としては、例えば、上述した硫化物系固体電解質、及び酸化物系固体電解質等を挙げることができる。イオン伝導材料は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４６】
結着材料は、、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム、及びエチレンプロピレンジエン等の合成ゴム、並びにポリフッ化ビニリデン等の高分子材料等を挙げることができる。結着材料は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４７】
負極活物質層に用いられる材料は、既存の各種リチウム電池に用いられる材料と同様のものを用いることができる。負極活物質としては、例えば、炭素系材料、Ｌｉ金属、Ｌｉ合金、酸化物材料、窒化物材料等を挙げることができる。炭素系材料は、例えば、黒鉛、カーボンナノチューブ、メソカーボンマイクロビーズ、高配向性グラファイト、ハードカーボン、及びソフトカーボン等を挙げることができる。Ｌｉ合金は、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、及びＨｇ等とＬｉとの合金を挙げることができる。酸化物材料としては、例えば、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＷＯ２、及びＦｅ２Ｏ３等を挙げることができる。窒化物材料としては、例えば、Ｌｉ３−ＸＣｏＸＮ、Ｌｉ３−ＸＮｉＸＮ、Ｌｉ３−ＸＣｕＸＮ等を挙げることができる。負極活物質は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４８】
負極活物質層は必要に応じて、導電化材料、イオン伝導性向上材料、及び結着材料等を有する。導電化材料、イオン伝導性向上材料、及び結着材料等としては、上述した正極活物質層に用いられる材料と同様のものを用いることができる。
【００４９】
測定装置３０は、第１測定端子２０及び第２測定端子２５を備える。測定装置３０は、電極シート５５の固体電解質層５０の静電容量を測定する。
【００５０】
第１測定端子２０は、電極シート５５の固体電解質層５０に対向して配置される。第１測定端子２０は固体電解質層５０に対して非接触である。第１測定端子２０は、固体電解質層５０に対向する面に導電部１０及び絶縁部１５を備える。
【００５１】
導電部１０の材料は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではない。導電部１０の材料は、例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、銅、及びカーボン等を挙げることができる。導電部１０の形状は、静電容量を測定することができるものであれば、特に限定されるものではない。導電部１０の形状は、例えば、円形、楕円形、三角形、四角形、及び六角形等を挙げることができる。
【００５２】
絶縁部１５の材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。絶縁部１５の材料は、例えば、樹脂、セラミックス、及びゴム等を挙げることができる。絶縁部１５によって、導電部１０は複数に分割される。
【００５３】
第１測定端子２０の導電部１０及び絶縁部１５によって、測定装置３０は、電極シート５５の測定領域ごとに固体電解質層５０の静電容量を測定することが可能となる。
【００５４】
第２測定端子２５は、電極シート５５の集電体４０に対向して配置される。第２測定端子４０は集電体４０に対して接触している。第２測定端子２５は、集電体４０に対向する面が導電性である。第２測定端子２５の材料は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではない。第２測定端子２５の材料は、例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、銅、及びカーボン等を挙げることができる。
【００５５】
判定装置３５は、測定された静電容量に基づいて固体電解質層５０の良否を判定する。判定装置３５は、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。判定装置３５は、測定装置３０が測定した静電容量ごとに固体電解質層５０の良否を判定することができる。
【００５６】
以上のように構成された測定装置３０の測定方法及び判定方法３０の判定方法、即ち検査装置１０００の検査方法について図４を参照して、工程ごとに説明する。
【００５７】
まず、測定工程では、測定装置３０によって固体電解質層５０の静電容量を測定する（ステップＳ１０）。ここでは、集電体４０及び活物質層４５に電気が流れる。したがって、電気の流れる第２測定端子２５、集電体４０、活物質層４５、及び第１測定端子２０の導電部２０を介して、固体電解質層５０と第１測定端子２０との間の空間部分、及び固体電解質層５０の静電容量の値を測定していることになる。即ち、導電部１０ごとに静電容量を測定することができるので、電極シート５５の測定領域ごとに良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シート５５の測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの良否の判定ができる。また、静電容量を測定することで、直接測定することができない固体電解質層５０の内部や活物質層４５に接する面等の良否を判定することができる。
【００５８】
そして、判定工程では、測定された静電容量に基づいて固体電解質層５０の良否を判定する（ステップＳ２０）。判定は判定装置３５によって行い、ステップＳ１０で測定した静電容量ごとに固体電解質層５０の良否を判定する。判定方法は、例えば、あらかじめ設定された良否の基準となる静電容量と測定された静電容量とを比較する方法等を挙げることができる。
【００５９】
ここで、固体電解質層５０が不良と判定された場合は、フィードバック工程で、不良部位のフィードバックを行う（ステップＳ３０）。フィードバックにより、例えば、不良な電極シート５５を次の製造工程に送らないこと、電極シート５５の製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シート５５の不良原因を特定すること、及び電極シート５５の不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シート５５を効率良く生産することができる。なお、ステップＳ３０はステップＳ２０に含まれていてもよい。
【００６０】
一方、固体電解質層５０が良と判定された場合は、検査を終了する。
【００６１】
以下、本発明の第２実施形態について、詳細に説明する。
【００６２】
図５〜８を参照して、第２実形態に係る電池用電極シートの測定方法及び測定装置について説明する。図５は、測定装置３１の外観を示す斜視図であり、図６は、これの第１測定端子２１部分を上から見た平面図である。第２測定端子２６部分を下から見た平面図も図６と同様である。図７は、図６のＢ−Ｂ’断面図、即ち、測定装置３１の一部を鉛直な一平面で切った断面を示す。なお、測定装置３１は算出装置６１及び判定装置３５を更に備え、全体として電池用電極シートの検査をする検査装置１１００として構成される。図８は、検査装置１１００の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
【００６３】
図１及び図３において、測定装置３１が測定をする電極シート５６が図示されている。電極シート５６は、固体電解質層５１、活物質層４６、及び集電体４１を備え、この順番で積層されている。電極シート５６は上述した電極シート５５と同様のものを用いることができる。また、固体電解質層５１、活物質層４６、及び集電体４１の材料についても上述した固体電解質層５０、活物質層４５、及び集電体４０の材料とそれぞれ同様のものを用いることができる。
【００６４】
測定装置３１は、第１測定端子２１及び第２測定端子２６を備える。測定装置３１は、電極シート５６の固体電解質層５１の静電容量を測定する。
【００６５】
第１測定端子２１は、電極シート５６の固体電解質層５１に対向して配置される。第１測定端子２１は固体電解質層５１に対して接触している。第１測定端子２１は、固体電解質層５１に対向する面に導電部１１及び絶縁部１６を備える。第１測定端子２１は導電部１１が絶縁部１６に対して可動とするように構成されている。したがって、導電部１１は確実に固体電解質層５１に接触することができる。
【００６６】
第２測定端子２６は、電極シート５６の集電体４１に対向して配置される。第２測定端子２６は集電体４１に対して接触している。第２測定端子２６は、集電体４１に対向する面に導電部１２及び絶縁部１７を備える。第２測定端子２６は導電部１２が絶縁部１７に対して可動とするように構成されている。したがって、導電部１２は確実に集電体４１に接触することができる。
【００６７】
導電部１１及び導電部１２の材料は、上述した導電部１０と同様のものを用いることができる。導電部１１及び導電部１２の形状についても、上述した導電部１０と同様である。絶縁部１６及び絶縁部１７の材料は、上述した絶縁部１５と同様のものを用いることができる。導電部１１及び導電部１２並びに絶縁部１６及び絶縁部１７はそれぞれが対向している。
【００６８】
算出装置６１は、測定装置３１が測定した静電容量ごとに固体電解質層５１の厚さを算出する。算出装置６１は、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。
【００６９】
判定装置３６は、算出装置６１により算出された固体電解質層５１の厚さに基づいて固体電解質層５１の良否を判定する。判定装置３６は、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。判定装置３６は、算出装置６１が算出した固体電解質層５１の厚さごとに固体電解質層５１の良否を判定することができる。
【００７０】
以上のように構成された測定装置３１の測定方法、算出装置６１の算出方法、及び判定方法３０の判定方法、即ち検査装置１１００の検査方法について図８を参照して、工程ごとに説明する。
【００７１】
まず、測定工程では、測定装置３１によって固体電解質層５１の静電容量を測定する（ステップＳ１１）。ここでは、集電体４１及び活物質層４６に電気が流れる。したがって、電気の流れる第１測定端子２１の導電部１１、活物質層４６、集電体４１、及び第２測定端子２６の導電部１２を介して、固体電解質層５１の静電容量の値を測定していることになる。即ち、対向する導電部１１及び導電部１２ごとに静電容量を測定することができるので、電極シート５６の測定領域ごとに良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シート５６の測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの良否の判定ができる。また、静電容量を測定することで、直接測定することができない固体電解質層５１の内部や活物質層４６に接する面等の良否を判定することができる。
【００７２】
次に、算出工程では、測定された静電容量から固体電解質層５１の厚さを算出する（ステップＳ２１）。固体電解質層５１の厚さを算出する方法は、予め固体電解質層５１の静電容量の値と固体電解質層５１の厚さとの相関をとり、得られた相関関係に測定された静電容量を当てはめて算出する方法、及び静電容量の式から算出する方法等を挙げることができる。固体電解質層５１の厚さを静電容量の式から算出する場合は、予め固体電解質の誘電率ε並びに導電部１１及び活物質層４６がなす面積Ｓを決定し、測定された静電容量Ｃから固体電解質層の厚さｄを式Ｃ＝εＳ／ｄに従って算出する。
【００７３】
そして、判定工程では、算出された固体電解質層５１の厚さに基づいて固体電解質層５１の良否を判定する（ステップＳ３１）。判定は判定装置３６によって行い、ステップＳ２１で算出した固体電解質層５１の厚さごとに良否を判定する。判定方法は、例えば、予め設定された良否の基準となる厚さと算出された固体電解質層５１の厚さとを比較する方法等を挙げることができる。
【００７４】
ここで、固体電解質層５１が不良と判定された場合は、フィードバック工程で、不良部位のフィードバックを行う（ステップＳ４１）。フィードバックにより、例えば、不良な電極シート５６を次の製造工程に送らないこと、電極シート５６の製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シート５６の不良原因を特定すること、及び電極シート５６の不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シート５６を効率良く生産することができる。なお、ステップＳ４１はステップＳ３１に含まれていてもよい。
【００７５】
一方、固体電解質層５１が良と判定された場合は、検査を終了する。
【００７６】
本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１０、１１、１２…導電部
１５、１６、１７…絶縁部
２０、２１…第１測定端子
２５、２６…第２測定端子
３０、３１…測定装置
３５、３６…判定装置
４０、４１…集電体
４５、４６…活物質層
５０、５１…固体電解質層
５５、５６…電極シート
６１…算出装置
１０００、１１００…検査装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リチウム電池等の静電容量を用いた電池用電極シートの測定方法及び測定装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電池用電極シートの測定方法として、正極及び負極の間にセパレータを配置し捲回した構造の電極群を備えた二次電池において、電池の組み立て後に電極群の静電容量の測定をする測定方法が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４５６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の電池用電極シートの測定方法では、電極群の測定領域全体としての測定を行うため、電極群の測定領域の領域ごとの測定ができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池用電極シートの測定領域の領域ごとに良否の判定をすることが可能な電池用電極シートの測定方法及び測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る電池用電極シートの測定方法は、電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定方法であって、
上記電極シートの測定領域を分割して上記絶縁層の静電容量の測定をする。
【０００７】
ここに、電極シートは、電極層、及び絶縁層がこの順番で積層されたシートを意味する。電極層は、活物質層を含む層をいう。電極層は、活物質層そのものであってもよく、集電体と活物質層が積層されたものでもよい。絶縁層は、電気的に絶縁されている層を意味する。絶縁層は、例えば、セパレータ、多孔質シート、繊維質シート、及び固体電解質層等を挙げることができる。セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるのポリオレフィン系微多孔膜等を挙げることができる。
【０００８】
測定領域は、電極シートの測定をする領域を意味する。具体的には、電極シートにおいて、電極層及び絶縁層のうち少なくともいずれか１つが存在する領域を意味する。
【０００９】
静電容量は、電極シートの積層方向における２点間の静電容量のことを意味する。一般的に、静電容量は絶縁された導体の電圧、又はコンデンサーの両極間の電位差を単位量だけ上げるのに必要な電気量をいう。したがって、本発明における静電容量は、絶縁層の状態を反映している。例えば、絶縁層の物性、言い換えると誘電率が変化した場合は静電容量も絶縁層の誘電率に応じて変化をする。また、絶縁層の誘電率ε及び測定端子がなす面積Ｓを一定と見なせる場合は、式Ｃ＝εＳ／ｄから絶縁層の厚さｄに応じた静電容量Ｃを得ることができる。即ち、静電容量を測定することで絶縁層の状態に応じた値を得ることができ、電池用電極シートの測定をすることができる。
【００１０】
測定領域の分割は、例えば、測定端子を絶縁部材により複数に分割すること、及び分割して測定する測定領域毎に測定端子を走査させること等を挙げることができる。
【００１１】
静電容量の測定は、例えば、測定端子を電極シートに接触させて測定すること、及び電極シートに非接触で測定すること等を挙げることができる。
【００１２】
測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、測定により不良と判定される電極シート、即ち欠陥のある電極シートを電池として組み立てた場合、何らかの対策を施さなければ、電池の性能悪化や内部短絡等の問題を引き起こしかねない。また、電極シートを測定するために、組み立て後の電池を測定することは効率が悪い。そして、単に電極シートの測定領域全体を測定するだけでは、不良の原因、例えば、設備の不具合等の特定が困難である。
【００１３】
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法によれば、電極シートの測定領域ごとの良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シートの測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの測定ができる。そのため、例えば、不良な電極シートを次の製造工程に送らないこと、電極シートの製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シートの不良原因を特定すること、及び電極シートの不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シートを効率良く生産することが可能となる。
【００１４】
電池用電極シートの測定方法であって、測定された上記静電容量から上記絶縁層の厚さの算出をする算出工程を更に備える。
【００１５】
この態様によれば、測定された静電容量から絶縁層の厚さの算出をすることができる。絶縁層の厚さの算出は、例えば、静電容量の式から絶縁層の厚さを算出する方法、及び予め静電容量の値と絶縁層の厚さとの相関をとり相関関係から絶縁層の厚さを算出する方法等を挙げることができる。そして算出された絶縁層の厚さから、分割された測定領域それぞれの良否を判定することができる。
【００１６】
上述したように測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、絶縁層の厚さが極端に薄い場合には、電池組み付け時の拘束や、充放電時の電極層の膨張収縮に伴って正極又は負極が絶縁層を突き破り短絡が発生する可能性が考えられる。また絶縁層の厚さが極端に厚い場合には、リチウムイオンの移動が妨げられ電池性能が低下する可能性が考えられる。
【００１７】
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法の一態様では、分割された測定領域ごとに絶縁層の厚さを算出することができる。そのため、例えば、電池用電極シートの良否の判定をすることができ、短絡や電池性能の低下等を防ぐことができる。
【００１８】
本発明に係る電池用電極シートの測定方法の他の態様では、上記絶縁層は、固体電解質層である。
【００１９】
この態様によれば、固体電解質層を備えた電極シートの測定をすることができる。
【００２０】
上述した課題を解決するため、本発明に係る電池用電極シートの測定装置は、電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定装置であって、上記電極シートの上記絶縁層に配置され複数に分割された第１の測定端子と、上記第１の測定端子に対して上記電極シートを挟んで上記電極層に配置される第２の測定端子と、を備える。
【００２１】
ここに、電極シートは、電極層、及び絶縁層がこの順番で積層されたシートを意味する。電極層は、活物質層を含む層をいう。電極層は、活物質層そのものであってもよく、集電体と活物質層が積層されたものでもよい。絶縁層は、電気的に絶縁されている層を意味する。絶縁層は、例えば、セパレータ、多孔質シート、繊維質シート、及び固体電解質層等を挙げることができる。セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるのポリオレフィン系微多孔膜等を挙げることができる。
【００２２】
静電容量は、電極シートの積層方向における２点間の静電容量のことを意味する。一般的に、静電容量は絶縁された導体の電圧、又はコンデンサーの両極間の電位差を単位量だけ上げるのに必要な電気量をいう。したがって、本発明における静電容量は、絶縁層の状態を反映している。例えば、絶縁層の物性、言い換えると誘電率が変化した場合は静電容量も絶縁層の誘電率に応じて変化をする。また、絶縁層の誘電率ε及び測定端子がなす面積Ｓを一定と見なせる場合は、式Ｃ＝εＳ／ｄから絶縁層の厚さｄに応じた静電容量Ｃを得ることができる。即ち、静電容量を測定することで絶縁層の状態に応じた値を得ることができ、電池用電極シートの測定をすることができる。
【００２３】
測定装置は、第１の測定端子及び第２の測定端子を含み、電極シートの絶縁層の静電容量を測定するものを意味する。測定装置は、例えば、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。
【００２４】
第１の測定端子及び第２の測定端子は、電極シートに対向し電極シートの絶縁層の静電容量を測定する端子を意味する。第１の測定端子は電極シートの絶縁層に配置される。第１の測定端子は、例えば、絶縁層に対向する面が、絶縁性の材料によって複数に分割された導電性の材料から構成される。第２の測定端子は、第１の測定端子に対して電極シートを挟んで電極層に配置される。第１の測定端子及び第２の測定端子は、電極シートに接触をしても、非接触であってもよい。電極シートに接触する場合は、例えば、電極シートに接触をすることで電極シートに圧力が加わった状態の測定をすることもできる。電極シートに非接触の場合は、例えば、絶縁層の表面に異物の付着やキズ等を発生させずに測定をすることもできる。
【００２５】
測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、測定により不良と判定される電極シート、即ち欠陥のある電極シートを電池として組み立てた場合、何らかの対策を施さなければ、電池の性能悪化や内部短絡等の問題を引き起こしかねない。また、電極シートを測定するために、組み立て後の電池を測定することは効率が悪い。そして、単に電極シートの測定領域全体を測定するだけでは、不良の原因、例えば、設備の不具合等の特定が困難である。
【００２６】
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法によれば、電極シートの測定領域ごとの良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シートの測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの測定ができる。そのため、例えば、不良な電極シートを次の製造工程に送らないこと、電極シートの製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シートの不良原因を特定すること、及び電極シートの不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シートを効率良く生産することが可能となる。
【００２７】
本発明に係る電池用電極シートの測定装置の一態様では、上記電池用電極シートの測定装置であって、測定された上記静電容量から上記絶縁層の厚さの算出をする算出手段を更に備える。
【００２８】
この態様によれば、測定された静電容量から絶縁層の厚さの算出をすることができる。算出手段は、測定された静電容量に基づいて絶縁層の厚さを算出するものを意味する。算出手段は、例えば、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。算出手段は、測定手段が測定した静電容量ごとに絶縁層の厚さを算出することができる。なお、測定に用いるプロセッサやメモリ等と算出手段が用いるプロセッサやメモリ等を共通させてもよい。
【００２９】
上述したように測定された電極シートは、例えば、電池として組み立てられる。ここで仮に、絶縁層の厚さが極端に薄い場合には、電池組み付け時の拘束や、充放電時の電極層の膨張収縮に伴って正極又は負極が絶縁層を突き破り短絡が発生する可能性が考えられる。また絶縁層の厚さが極端に厚い場合には、リチウムイオンの移動が妨げられ電池性能が低下する可能性が考えられる。
【００３０】
しかるに、本発明に係る電池用電極シートの測定方法の一態様では、分割された測定領域ごとに絶縁層の厚さを算出することができる。そのため、例えば、電池用電極シートの良否の判定をすることができ、短絡や電池性能の低下等を防ぐことができる。
【００３１】
本発明に係る電池用電極シートの測定装置の他の態様では、上記絶縁層は、固体電解質層である。
【００３２】
この態様によれば、固体電解質層を備えた電極シートの測定をすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明においては、電池用電極シートの測定領域の領域ごとの測定をすることが可能な電池用電極シートの測定方法及び測定装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態を概念的に表す斜視図である。
【図２】第１実施形態の平面図である。
【図３】第１実施形態のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】第１実施形態の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
【図５】第２実施形態を概念的に表す斜視図である。
【図６】第２実施形態の平面図である。
【図７】第２実施形態のＢ−Ｂ’断面図である。
【図８】第２実施形態の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の電池用電極シートの測定方法及び測定装置について、詳細に説明する。
【００３６】
以下、本発明の第１実施形態について、詳細に説明する。
【００３７】
図１〜４を参照して、第１実形態に係る電池用電極シートの測定方法及び測定装置について説明する。図１は、測定装置３０の外観を示す斜視図であり、図２は、これの第１測定端子２０部分を上から見た平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’断面図、即ち、測定装置３０の一部を鉛直な一平面で切った断面を示す。なお、測定装置３０は判定装置３５を更に備え、全体として電池用電極シートの検査をする検査装置１０００として構成される。図４は、検査装置１０００の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
【００３８】
図１及び図３において、測定装置３０が測定をする電極シート５５が図示されている。電極シート５５は、固体電解質層５０、活物質層４５、及び集電体４０を備え、この順番で積層されている。
【００３９】
固体電解質層５０に用いられる材料は、例えば、硫化物系固体電解質、及び酸化物系固体電解質等を挙げることができる。硫化物系固体電解質としては、硫黄成分を含有し、イオン伝導性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、７０Ｌｉ２Ｓ−３０Ｐ２Ｓ５、８０Ｌｉ２Ｓ−２０Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、及びＬｉＧｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４等を挙げることができる。酸化物系固体電解質としては、例えば、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＴｉ２−Ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＧｅ２−Ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２、及びＬｉ５Ｌａ３Ｎｂ２Ｏ１２等を挙げることができる。無機固体電解質１０は１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
集電体４０の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、銅、及びカーボン等を挙げることができる。正極の集電体は、ＳＵＳ箔、及びアルミ箔であることが好ましく、アルミ箔であることがより好ましい。負極の集電体は、ＳＵＳ箔、及び銅箔であることが好ましく、銅箔であることがより好ましい。
【００４１】
活物質層４５は、正極活物質層、及び負極活物質層を挙げることができる。
【００４２】
正極活物質層に用いられる材料は、既存の各種リチウム電池に用いられる材料と同様のものを用いることができる。正極活物質としては、例えば、硫化物系活物質、及び酸化物系活物質等を挙げることができる。硫化物系活物質は、例えば、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＣｕＳ、及びＮｉＳ２等を挙げることができる。酸化物系活物質は、例えば、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｐｂ２Ｏ５、ＣｕＯ、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＣｒＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ２ＮｉＭｎ３Ｏ８、Ｌｉ３ＮｉＭｎＣｏＯ６、ＬｉＭｇＭｎ３Ｏ８、ＬｉＮｉＧｅ３Ｏ８、ＬｉＮｉＶＯ２、ＬｉＣｏＶＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４、及びＬｉＣｏＰＯ４等を挙げることができる。正極活物質は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
正極活物質層は必要に応じて、導電化材料、イオン伝導性向上材料、及び結着材料等を有する。
【００４４】
導電化材料は、例えば、カーボンファイバー、ケッチェンブラック、及びアセチレンブラック等を挙げることができる。導電化材料は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４５】
イオン伝導材料は、既存の各種リチウム電池に用いられる材料と同様のものを用いることができる。イオン伝導材料としては、例えば、上述した硫化物系固体電解質、及び酸化物系固体電解質等を挙げることができる。イオン伝導材料は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４６】
結着材料は、、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム、及びエチレンプロピレンジエン等の合成ゴム、並びにポリフッ化ビニリデン等の高分子材料等を挙げることができる。結着材料は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４７】
負極活物質層に用いられる材料は、既存の各種リチウム電池に用いられる材料と同様のものを用いることができる。負極活物質としては、例えば、炭素系材料、Ｌｉ金属、Ｌｉ合金、酸化物材料、窒化物材料等を挙げることができる。炭素系材料は、例えば、黒鉛、カーボンナノチューブ、メソカーボンマイクロビーズ、高配向性グラファイト、ハードカーボン、及びソフトカーボン等を挙げることができる。Ｌｉ合金は、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、及びＨｇ等とＬｉとの合金を挙げることができる。酸化物材料としては、例えば、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＷＯ２、及びＦｅ２Ｏ３等を挙げることができる。窒化物材料としては、例えば、Ｌｉ３−ＸＣｏＸＮ、Ｌｉ３−ＸＮｉＸＮ、Ｌｉ３−ＸＣｕＸＮ等を挙げることができる。負極活物質は、１種類を単独で用いる、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４８】
負極活物質層は必要に応じて、導電化材料、イオン伝導性向上材料、及び結着材料等を有する。導電化材料、イオン伝導性向上材料、及び結着材料等としては、上述した正極活物質層に用いられる材料と同様のものを用いることができる。
【００４９】
測定装置３０は、第１測定端子２０及び第２測定端子２５を備える。測定装置３０は、電極シート５５の固体電解質層５０の静電容量を測定する。
【００５０】
第１測定端子２０は、電極シート５５の固体電解質層５０に対向して配置される。第１測定端子２０は固体電解質層５０に対して非接触である。第１測定端子２０は、固体電解質層５０に対向する面に導電部１０及び絶縁部１５を備える。
【００５１】
導電部１０の材料は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではない。導電部１０の材料は、例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、銅、及びカーボン等を挙げることができる。導電部１０の形状は、静電容量を測定することができるものであれば、特に限定されるものではない。導電部１０の形状は、例えば、円形、楕円形、三角形、四角形、及び六角形等を挙げることができる。
【００５２】
絶縁部１５の材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。絶縁部１５の材料は、例えば、樹脂、セラミックス、及びゴム等を挙げることができる。絶縁部１５によって、導電部１０は複数に分割される。
【００５３】
第１測定端子２０の導電部１０及び絶縁部１５によって、測定装置３０は、電極シート５５の測定領域ごとに固体電解質層５０の静電容量を測定することが可能となる。
【００５４】
第２測定端子２５は、電極シート５５の集電体４０に対向して配置される。第２測定端子４０は集電体４０に対して接触している。第２測定端子２５は、集電体４０に対向する面が導電性である。第２測定端子２５の材料は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではない。第２測定端子２５の材料は、例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、銅、及びカーボン等を挙げることができる。
【００５５】
判定装置３５は、測定された静電容量に基づいて固体電解質層５０の良否を判定する。判定装置３５は、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。判定装置３５は、測定装置３０が測定した静電容量ごとに固体電解質層５０の良否を判定することができる。
【００５６】
以上のように構成された測定装置３０の測定方法及び判定方法３０の判定方法、即ち検査装置１０００の検査方法について図４を参照して、工程ごとに説明する。
【００５７】
まず、測定工程では、測定装置３０によって固体電解質層５０の静電容量を測定する（ステップＳ１０）。ここでは、集電体４０及び活物質層４５に電気が流れる。したがって、電気の流れる第２測定端子２５、集電体４０、活物質層４５、及び第１測定端子２０の導電部２０を介して、固体電解質層５０と第１測定端子２０との間の空間部分、及び固体電解質層５０の静電容量の値を測定していることになる。即ち、導電部１０ごとに静電容量を測定することができるので、電極シート５５の測定領域ごとに良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シート５５の測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの良否の判定ができる。また、静電容量を測定することで、直接測定することができない固体電解質層５０の内部や活物質層４５に接する面等の良否を判定することができる。
【００５８】
そして、判定工程では、測定された静電容量に基づいて固体電解質層５０の良否を判定する（ステップＳ２０）。判定は判定装置３５によって行い、ステップＳ１０で測定した静電容量ごとに固体電解質層５０の良否を判定する。判定方法は、例えば、あらかじめ設定された良否の基準となる静電容量と測定された静電容量とを比較する方法等を挙げることができる。
【００５９】
ここで、固体電解質層５０が不良と判定された場合は、フィードバック工程で、不良部位のフィードバックを行う（ステップＳ３０）。フィードバックにより、例えば、不良な電極シート５５を次の製造工程に送らないこと、電極シート５５の製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シート５５の不良原因を特定すること、及び電極シート５５の不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シート５５を効率良く生産することができる。なお、ステップＳ３０はステップＳ２０に含まれていてもよい。
【００６０】
一方、固体電解質層５０が良と判定された場合は、検査を終了する。
【００６１】
以下、本発明の第２実施形態について、詳細に説明する。
【００６２】
図５〜８を参照して、第２実形態に係る電池用電極シートの測定方法及び測定装置について説明する。図５は、測定装置３１の外観を示す斜視図であり、図６は、これの第１測定端子２１部分を上から見た平面図である。第２測定端子２６部分を下から見た平面図も図６と同様である。図７は、図６のＢ−Ｂ’断面図、即ち、測定装置３１の一部を鉛直な一平面で切った断面を示す。なお、測定装置３１は算出装置６１及び判定装置３５を更に備え、全体として電池用電極シートの検査をする検査装置１１００として構成される。図８は、検査装置１１００の検査方法を概念的に表すフローチャートである。
【００６３】
図１及び図３において、測定装置３１が測定をする電極シート５６が図示されている。電極シート５６は、固体電解質層５１、活物質層４６、及び集電体４１を備え、この順番で積層されている。電極シート５６は上述した電極シート５５と同様のものを用いることができる。また、固体電解質層５１、活物質層４６、及び集電体４１の材料についても上述した固体電解質層５０、活物質層４５、及び集電体４０の材料とそれぞれ同様のものを用いることができる。
【００６４】
測定装置３１は、第１測定端子２１及び第２測定端子２６を備える。測定装置３１は、電極シート５６の固体電解質層５１の静電容量を測定する。
【００６５】
第１測定端子２１は、電極シート５６の固体電解質層５１に対向して配置される。第１測定端子２１は固体電解質層５１に対して接触している。第１測定端子２１は、固体電解質層５１に対向する面に導電部１１及び絶縁部１６を備える。第１測定端子２１は導電部１１が絶縁部１６に対して可動とするように構成されている。したがって、導電部１１は確実に固体電解質層５１に接触することができる。
【００６６】
第２測定端子２６は、電極シート５６の集電体４１に対向して配置される。第２測定端子２６は集電体４１に対して接触している。第２測定端子２６は、集電体４１に対向する面に導電部１２及び絶縁部１７を備える。第２測定端子２６は導電部１２が絶縁部１７に対して可動とするように構成されている。したがって、導電部１２は確実に集電体４１に接触することができる。
【００６７】
導電部１１及び導電部１２の材料は、上述した導電部１０と同様のものを用いることができる。導電部１１及び導電部１２の形状についても、上述した導電部１０と同様である。絶縁部１６及び絶縁部１７の材料は、上述した絶縁部１５と同様のものを用いることができる。導電部１１及び導電部１２並びに絶縁部１６及び絶縁部１７はそれぞれが対向している。
【００６８】
算出装置６１は、測定装置３１が測定した静電容量ごとに固体電解質層５１の厚さを算出する。算出装置６１は、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。
【００６９】
判定装置３６は、算出装置６１により算出された固体電解質層５１の厚さに基づいて固体電解質層５１の良否を判定する。判定装置３６は、プロセッサやメモリ等を含んで構成される装置である。判定装置３６は、算出装置６１が算出した固体電解質層５１の厚さごとに固体電解質層５１の良否を判定することができる。
【００７０】
以上のように構成された測定装置３１の測定方法、算出装置６１の算出方法、及び判定方法３０の判定方法、即ち検査装置１１００の検査方法について図８を参照して、工程ごとに説明する。
【００７１】
まず、測定工程では、測定装置３１によって固体電解質層５１の静電容量を測定する（ステップＳ１１）。ここでは、集電体４１及び活物質層４６に電気が流れる。したがって、電気の流れる第１測定端子２１の導電部１１、活物質層４６、集電体４１、及び第２測定端子２６の導電部１２を介して、固体電解質層５１の静電容量の値を測定していることになる。即ち、対向する導電部１１及び導電部１２ごとに静電容量を測定することができるので、電極シート５６の測定領域ごとに良否を判定することが可能となる。言い換えると、電極シート５６の測定領域のある区切られた領域において、区切られた領域それぞれの良否の判定ができる。また、静電容量を測定することで、直接測定することができない固体電解質層５１の内部や活物質層４６に接する面等の良否を判定することができる。
【００７２】
次に、算出工程では、測定された静電容量から固体電解質層５１の厚さを算出する（ステップＳ２１）。固体電解質層５１の厚さを算出する方法は、予め固体電解質層５１の静電容量の値と固体電解質層５１の厚さとの相関をとり、得られた相関関係に測定された静電容量を当てはめて算出する方法、及び静電容量の式から算出する方法等を挙げることができる。固体電解質層５１の厚さを静電容量の式から算出する場合は、予め固体電解質の誘電率ε並びに導電部１１及び活物質層４６がなす面積Ｓを決定し、測定された静電容量Ｃから固体電解質層の厚さｄを式Ｃ＝εＳ／ｄに従って算出する。
【００７３】
そして、判定工程では、算出された固体電解質層５１の厚さに基づいて固体電解質層５１の良否を判定する（ステップＳ３１）。判定は判定装置３６によって行い、ステップＳ２１で算出した固体電解質層５１の厚さごとに良否を判定する。判定方法は、例えば、予め設定された良否の基準となる厚さと算出された固体電解質層５１の厚さとを比較する方法等を挙げることができる。
【００７４】
ここで、固体電解質層５１が不良と判定された場合は、フィードバック工程で、不良部位のフィードバックを行う（ステップＳ４１）。フィードバックにより、例えば、不良な電極シート５６を次の製造工程に送らないこと、電極シート５６の製造装置の製造条件を最適に制御すること、設備不具合等の電極シート５６の不良原因を特定すること、及び電極シート５６の不良部位のみ除去すること等が容易になり、電極シート５６を効率良く生産することができる。なお、ステップＳ４１はステップＳ３１に含まれていてもよい。
【００７５】
一方、固体電解質層５１が良と判定された場合は、検査を終了する。
【００７６】
本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１０、１１、１２…導電部
１５、１６、１７…絶縁部
２０、２１…第１測定端子
２５、２６…第２測定端子
３０、３１…測定装置
３５、３６…判定装置
４０、４１…集電体
４５、４６…活物質層
５０、５１…固体電解質層
５５、５６…電極シート
６１…算出装置
１０００、１１００…検査装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定方法であって、
前記電極シートの測定領域を分割して前記絶縁層の静電容量の測定をすることを特徴とする、電池用電極シートの測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池用電極シートの測定方法であって、測定された前記静電容量から前記絶縁層の厚さの算出をする算出工程を更に備えることを特徴とする、電池用電極シートの測定方法。
【請求項３】
前記絶縁層は、固体電解質層であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電池用電極シートの測定方法。
【請求項４】
電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定装置であって、
前記電極シートの前記絶縁層に配置され複数に分割された第１の測定端子と、
前記第１の測定端子に対して前記電極シートを挟んで前記電極層に配置される第２の測定端子と、
を備えることを特徴とする、電池用電極シートの測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電池用電極シートの測定装置であって、測定された前記静電容量から前記絶縁層の厚さの算出をする算出手段を更に備えることを特徴とする、電池用電極シートの測定装置。
【請求項６】
前記絶縁層は、固体電解質層であることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の電池用電極シートの測定装置。
【請求項１】
電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定方法であって、
前記電極シートの測定領域を分割して前記絶縁層の静電容量の測定をすることを特徴とする、電池用電極シートの測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池用電極シートの測定方法であって、測定された前記静電容量から前記絶縁層の厚さの算出をする算出工程を更に備えることを特徴とする、電池用電極シートの測定方法。
【請求項３】
前記絶縁層は、固体電解質層であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電池用電極シートの測定方法。
【請求項４】
電極層及び絶縁層の順に積層された電極シートの測定をする電池用電極シートの測定装置であって、
前記電極シートの前記絶縁層に配置され複数に分割された第１の測定端子と、
前記第１の測定端子に対して前記電極シートを挟んで前記電極層に配置される第２の測定端子と、
を備えることを特徴とする、電池用電極シートの測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電池用電極シートの測定装置であって、測定された前記静電容量から前記絶縁層の厚さの算出をする算出手段を更に備えることを特徴とする、電池用電極シートの測定装置。
【請求項６】
前記絶縁層は、固体電解質層であることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の電池用電極シートの測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６０３０１（Ｐ２０１２−１６０３０１Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３７５（Ｐ２０１１−１８３７５）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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