非水電解質二次電池検査装置
【課題】非水電解質二次電池内部の電極間に存在する気泡およびＸ線吸収率の低い異物を検出することができる非水電解質二次電池検査装置を提供する。
【解決手段】非水電解質二次電池１００に平行Ｘ線３１０を照射するＸ線照射手段３００を設け、Ｘ線照射手段によって照射された平行Ｘ線が非水電解質二次電池を透過したときに生ずる透過Ｘ線３１１を、屈折像によりＸ線検知手段３２０で検知する。
【解決手段】非水電解質二次電池１００に平行Ｘ線３１０を照射するＸ線照射手段３００を設け、Ｘ線照射手段によって照射された平行Ｘ線が非水電解質二次電池を透過したときに生ずる透過Ｘ線３１１を、屈折像によりＸ線検知手段３２０で検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池検査装置に関し、より詳細には、平行Ｘ線の照射により電池内部の気泡およびＸ線吸収率の低い異物を検出する非水電解質二次電池検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が盛んに行われている。
【０００３】
モータ駆動用二次電池としては、非水電解質電池（非水系溶媒型二次電池とも称される）、中でもあらゆる種類の非水電解質電池の内でも最も高い理論エネルギ密度を有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。
【０００４】
かかるリチウムイオン二次電池は、一般に、バインダを用いて正極活物質等を正極集電体の両面に塗布した正極と、バインダを用いて負極活物質等を負極集電体の両面に塗布した負極とが、電解質層を介して接続されてなる発電要素（積層構造体）を有する。また、外部へ電力を取り出す目的で、発電要素には電極端子（正極端子および負極端子）が電気的に接続されている。発電要素は、金属またはラミネートシートの中に、電極端子が外部に導出するように収容されるのが一般的である。
【０００５】
このように、発電要素が金属またはラミネートで覆われた構造を有している電池は、電池内部の検査が困難である。
【０００６】
周知のように、従来、電池の内部形状を検査するのにＸ線撮影を用いている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１７１９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、Ｘ線撮影を用いても、電池内部の異物については、金属などＸ線吸収率の高い材料でないと検出することができなかった。また、電極間に存在する気泡については、Ｘ線を用いたとしても、集電箔のＸ線吸収率が高いために鮮明な透過像が得にくく、透過Ｘ線に含まれる情報に重なりが大きく必要な情報が埋もれてしまうことから、検出がより困難であった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、電極間に存在する気泡および電池内部のＸ線吸収率の低い異物を高精度で検出することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る非水電解質二次電池検査装置は、平行Ｘ線を非水電解質二次電池に照射することによる平行Ｘ線の屈折を利用する。すなわち、本発明に係る非水電解質二次電池検査装置は、Ｘ線照射手段とＸ線検知手段とを備え、Ｘ線照射手段は、非水電解質二次電池に平行Ｘ線を照射するために用いられる。そして、Ｘ線検知手段は、非水電解質二次電池を透過した透過Ｘ線を屈折像により検知するために用いられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る非水電解質二次電池検査装置によれば、非水電解質二次電池に平行Ｘ線を照射し、屈折現象による透過Ｘ線の輪郭強調効果を利用できるようにしたので、電池内部の電極間に存在する気泡およびＸ線吸収率の低い異物を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る非水電解質二次電池検査装置について、第１、第２実施形態に分けて詳細に説明する。
【００１２】
これらの実施形態の説明をする前に、本発明の理解を容易なものとするために、非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池について簡単に説明する。ここでは、扁平型のリチウムイオン二次電池（積層型）について説明するが、本発明はその他のリチウムイオン二次電池にも適用できることは勿論である。たとえば、リチウムイオン二次電池は、本実施の形態で示した扁平型のリチウムイオン二次電池に限らず、捲回型のリチウムイオン二次電池であってもよい。
【００１３】
図１は、リチウムイオン二次電池の外観図である。図２は、図１に示すリチウムイオン二次電池の断面図である。なお、本明細書において「二次電池の電極」とは、発電要素１２０の正極および負極を指す。
【００１４】
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１００は、たとえば、長方形状の扁平な形状を有し、その両側部からそれぞれ電力を取り出すための正極タブ１１０Ａおよび負極タブ１１０Ｂが引き出される。発電要素１２０は、リチウムイオン二次電池１００の外装材（たとえば、ラミネートフィルム）１３０によって包まれ、その周囲は熱融着されており、正極タブ１１０Ａおよび負極タブ１１０Ｂを引き出した状態で密封される。
【００１５】
図２に示すように、発電要素１２０は、正極集電体２１０および正極集電体２１０の両面に形成された正極活物質層２１１からなる正極と、負極集電体２２０および負極集電体２２０の両面に形成された負極活物質層２２１からなる負極と、を有する。発電要素１２０は、正極および負極が電解質層２３０を介して複数積層されてなる。正極集電体２１０は、電気を取り出すための正極タブと接続する。また、負極集電体２２０は、電気を取り出すための負極タブと接続する。
【００１６】
以下、発電要素を構成する集電体、活物質層、および電解質層について説明する。
【００１７】
[集電体]
集電体２１０、２２０は、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス（ＳＵＳ）箔など、導電性の材料から構成される。集電体の一般的な厚さは、１〜３０μｍである。ただし、この範囲を外れる厚さの集電体を用いてもよい。正極集電体２１０としては、好ましくはアルミニウム箔が用いられ、負極集電体２２０としては、銅箔の他にステンレス（ＳＵＳ）箔や、Ｎｉ箔、Ｐｔ箔を用いることができる。
【００１８】
[活物質層]
活物質層は活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。
【００１９】
正極活物質層２１１は、正極活物質を含む。正極活物質としては、たとえば、ＬｉＭｎ２Ｏ４やＬｉＮｉＯ２等のリチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物が挙げられる。場合によっては、２種以上の正極活物質が併用されてもよい。なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
【００２０】
負極活物質層２２１は、負極活物質を含む。負極活物質としては、たとえば、グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、上述したようなリチウム−遷移金属化合物、金属材料、リチウム−金属合金材料が挙げられる。場合によっては、２種以上の負極活物質が併用されてもよい。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
【００２１】
各活物質層２１１、２２１に含まれるそれぞれの活物質の平均粒子径は特に制限されないが、通常は０．１〜１００μｍ程度であり、好ましくは１〜２０μｍである。ただし、この範囲を外れる形態が採用されてもよい。
【００２２】
正極活物質層２１１および負極活物質層２２１に含まれうる添加剤としては、たとえば、バインダ、導電助剤、電解質塩（リチウム塩）が挙げられる。
【００２３】
バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、合成ゴム系バインダが挙げられる。
【００２４】
導電助剤とは、正極活物質層２１１または負極活物質層２２１の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。
【００２５】
電解質塩（リチウム塩）としては、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ）、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３が挙げられる。
【００２６】
[電解質層]
電解質層２３０は、セパレータと、セパレータ中に注入された電解質とから構成される。
【００２７】
セパレータは、正負の活物質層を分離し、これらの間の短絡を防止する機能を有する。セパレータは、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンから構成される微多孔膜からなる。場合によっては、同様の材料から構成される不織布や粒子によって、セパレータを形成してもよい。
【００２８】
セパレータの厚さについて特に制限はなく、所望の電池性能等を考慮して適宜設定されうる。具体的には、セパレータの厚さは、好ましくは２０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下であり、さらに好ましくは５μｍ以下である。一方、セパレータの厚さの下限についても特に制限はないが、正負の活物質層間の短絡を有効に防止するという観点から、セパレータの厚さは、好ましくは０．１μｍ以上であり、より好ましくは０．５μｍ以上であり、さらに好ましくは１μｍ以上である。ただし、場合によっては、これらの範囲を外れる厚さのセパレータが用いられてもよい。
【００２９】
さらに、セパレータは、電解質を保持する機能も有する。セパレータ中に保持される電解質としては、液体電解質およびゲル電解質が挙げられる。
【００３０】
液体電解質は、可塑剤である非水系溶媒（有機溶媒）に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。非水系溶媒およびリチウム塩としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート（ＰＣ）等のカーボネート類、および、ＬｉＢＦ４などの、電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に用いられうる。
【００３１】
ゲル電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。マトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーとしても同様に、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）やポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）などの、電極の活物質層に添加されうるポリマーが用いられうる。
【００３２】
なお、ゲル電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用い、当該重合開始剤の作用要因に応じて、マトリックスポリマー（例えば、ＰＥＯやＰＰＯ）に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。
【００３３】
以下、本発明の実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置について説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
図３は、本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置３０を示した図である。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置３０は、平行Ｘ線３１０を検査対象であるリチウムイオン二次電池（以下、「電池」と称する）１００に照射するＸ線源３００、電池を透過した透過Ｘ線３１１を検知するＸ線検知器３２０、画像処理装置３３０、画像表示装置３４０、から構成されうる。
【００３６】
Ｘ線源３００は、平行Ｘ線３１０を電池１００に照射する。平行Ｘ線３１０は、Ｘ線の屈折による輪郭強調効果が得やすく、透過Ｘ線の屈折像の画像を鮮明とするために、発散角が１０ｍｒａｄ未満の平行度を有することが望ましい。さらに、測定時間を短縮するために、Ｘ線の強度が強いシンクロトロン放射光であることがより望ましい。平行Ｘ線３１０は、電池１００の電極に対し垂直に入射させるように構成する。このような構成により、透過Ｘ線の強度を最も強くすることができるからである。
【００３７】
電池１００を構成する材料のうち、負極の集電体によく用いられる銅は、Ｘ線吸収率が高いために、Ｘ線を吸収し、透過Ｘ線３１１の強度を落とすといった問題がある。そこで、平行Ｘ線３１０が、電池１００の電極に対し垂直に入射させるように構成することで、透過Ｘ線３１１が透過する集電箔の距離が最も短くなるため、透過Ｘ線３１１の強度が最も強くなり、検出する屈折像の画像を鮮明とすることができる。
【００３８】
Ｘ線検知器３２０は、検査対象である電池１００を透過した透過Ｘ線３１１を検知する機能を有する。Ｘ線検知器３２０のＸ線源３００と対向するＸ線検出面３２１を、Ｘ線源３００が電池１００へ照射するＸ線の方向と垂直をなす向きに設置し、Ｘ線検知器３２０により透過Ｘ線の強度分布を検知する。一般的に、Ｘ線源３００から放射したＸ線３１０は、検査対象を透過することで強度が弱まる。しかし、後述するように、Ｘ線として平行Ｘ線を使用することにより、Ｘ線が検査対象を透過する際に屈折する現象（以下、「屈折現象」と称する）を利用して、電池１００内の気泡や異物を検出することが可能となる。すなわち、検査対象である電池１００に平行Ｘ線３１０を照射し、透過Ｘ線３１１を屈折像として検出することで、電池１００内の気泡や異物を検出することができる。後述するが、Ｘ線検知器３２０でＸ線の屈折像を効果的に検出し、画像処理装置３３０で鮮明な屈折像を得るためには、電池とＸ線検知器との距離を適切な距離ｄとする必要がある。
【００３９】
Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータは、画像処理装置３３０に送信される。画像処理装置３３０は、Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータを、画像化するための処理をする。
【００４０】
画像表示装置３４０は、画像処理装置３３０で処理された屈折像のデータを画像として表示する機能を有する。屈折現象により気泡や異物の輪郭が強調される（輪郭強調効果）ため、作業者は、画像表示装置３４０で視覚化された屈折像から、気泡や異物を高精度に検出することができる。ただし、画像表示装置３４０を用いず、画像処理装置３３０で処理されたデータから自動的に気泡や異物を検出してもよい。たとえば、Ｘ線の強度分布を解析することで気泡や異物を検出してもよい。
【００４１】
本実施形態において平行Ｘ線を用いるのは、発散角が比較的大きい通常のＸ線を用いると、屈折した透過光が発散角の範囲内となり、屈折像により輪郭強調効果を検知することが困難となるためである。
【００４２】
図４は、平行Ｘ線を検査対象に照射したときの屈折像のイメージを説明するための説明図である。説明の明確化のために、直方体と半円柱との結合体、すなわち、直方体とその両端でそれぞれ結合した２つの半円柱からなる柱状物を検査対象４００として用いる。図４は、柱状物の厚さ方向に平行に平行Ｘ線３１０を照射し、透過光３１１をＸ線検知器３２０で屈折像として検出している状態を、検査対象４００である柱状物の上方から見た図である。ここで、Ｘ線の進行方向を矢印の方向で示し、Ｘ線の強度を矢印の太さで示した。
【００４３】
図４の（Ａ）に示すように、検査対象４００である柱状物の両端の半円柱の先端部分でＸ線の屈折が顕著になる。これにより、屈折したＸ線３１２と直進したＸ線３１３との重なりが生じる。屈折したＸ線と直進したＸ線との重なりが生じることでＸ線の強度が増した部分は、Ｘ線の強度が強く、強度が強いＸ線としてＸ線検知器３２０で検出される。すなわち、屈折現象により生じたＸ線の強度分布を、Ｘ線検知器３２０で、屈折像として検出することができる。
【００４４】
平行Ｘ線３１０を検査対象４００に入射させると、屈折像において、検査対象４００内部で密度が変化する境界線（密度分布境界線）に相当する部分、および、表面に凹凸を有する部分では、屈折現象が生じ、屈折したＸ線と直進したＸ線の重なりが顕著に現れる。このため、照射する平行Ｘ線の強度を弱めても、検査対象４００の密度分布による屈折により輪郭強調効果が得られる。検査対象である電池内部に気泡や異物が存在すると、その気泡や異物とその周囲に存在する物質（たとえば電解質）との境界が密度分布境界線となる。密度分布境界線においてＸ線が屈折するため、密度分布境界線近傍で屈折したＸ線と直進したＸ線との重なりが現れる。これにより、気泡や異物の外周部分でＸ線の強度が増大する。
【００４５】
したがって、Ｘ線検知器３２０で屈折像を検出することで気泡やＸ線吸収率の低い異物（たとえば、軽金属）の検出感度を向上させることができる。また、これに伴って、電池内部の異物混入不良、ガス抜き不良といった不良品除去が高精度に実施できる。
【００４６】
図４の（Ｂ）は、図４の（Ａ）に示したＸ線検知器３２０で検出した検査対象４００の屈折像を簡略的に示した図である。図４の（Ｂ）の屈折像においては、Ｘ線の強度が強い部分ほど濃い黒色で示している。すなわち、屈折したＸ線と直進したＸ線が重なった部分でＸ線の強度が増すため、図４の（Ｂ）における黒色の濃度が高くなっている。そして、検査対象が電池であって、電池内に気泡や異物が存在する場合は、気泡や異物の外周部分に対応してＸ線の強度が増大することで、気泡や異物を検出できることとなる。
【００４７】
上述したように、本実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置はＸ線の屈折効果を利用する。したがって、屈折現象の効果を十分検出するために、電池とＸ線検知器との距離を最適な距離とすることが必要となるが、電池とＸ線検知器との距離は５０ｍｍ〜２００ｍｍとすることが望ましい。検査対象が電池である場合、該距離において、Ｘ線の屈折による輪郭強調効果が最も効果的となるからである。５ｍｍ未満では、屈折像に現れる屈折効果が弱いために気泡や異物の輪郭が見えにくくなり、２００ｍｍ以上では、屈折効果が強いために画像がぼやけやすくなる。
【００４８】
以上、本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置について詳細に説明したが、本実施形態におけるＸ線源は本発明のＸ線照射手段に相当し、Ｘ線検知器はＸ線検知手段に相当する。
【００４９】
以下に、本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置の効果を示す。
・電極内部の気泡や、Ｘ線吸収率の低い異物を高い精度で検出することができる。
・電池内部の異物混入不良、ガス抜き不良といった不良品除去が高精度に実施できる。
・平行Ｘ線としてシンクロトロン放射光を用いることで、測定時間を短縮することができる。
【００５０】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置を示した図である。第１実施形態と異なる点は、電池１００の電極に対する平行Ｘ線３１０の照射角度をそれぞれ異ならせた複数の透過Ｘ線３１１から気泡または異物を検出する点である。第１実施形態と共通する内容は、重複説明の回避のため省略する。
【００５１】
図５の（Ａ）または（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置は、平行Ｘ線３１０を検査対象である電池１００に照射するＸ線源３００、電池１００を透過した透過Ｘ線３１１を検知するＸ線検知器３２０、画像処理装置３３０、画像表示装置３４０、および画像処理装置３３０に接続した記憶装置５１０から構成されうる。
【００５２】
図５の（Ａ）に示すように、平行Ｘ線３１０を電池１００の電極に対し（すなわち、電池１００の被照射面１１０に対し）垂直に入射させると、Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータは、画像処理装置３３０に送信される。画像処理装置３３０は、Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータを、画像化するための処理をした後、記憶装置５１０に記憶させる。
【００５３】
図５の（Ｂ）に示すように、図５の（Ａ）に対し、平行Ｘ線３１０の照射方向に対する電池１００の被照射面１１０の角度を変える。すなわち、電池の電極に対する平行Ｘ線の照射角度を変える。画像処理装置３３０は、Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータを、画像化するための処理をした後、記憶装置５１０に記憶させる。
【００５４】
画像処理装置３３０は、記憶装置５１０に記憶された、電池１００の電極に対する平行Ｘ線３１０の照射角度を互いに異ならせた２つの透過Ｘ線３１１の屈折像のデータを画像処理する。これにより、電池１００内部の奥行情報を抽出し、電池１００の電極の積層方向のどこに気泡または異物があるのかを判断することができる。すなわち、気泡または異物の奥行位置を判断することができる。たとえば、２つの屈折像のデータを画像データとして重ねて合成画像を作成するといった画像処理により、立体的に電池内部の屈折像を表示でき、電池内部の奥行情報を抽出することができる。ただし、２つの屈折像のデータから奥行情報を抽出する画像処理であれば、これに限定されないことは勿論である。画像表示装置３４０に該合成画像を表示することで、作業者は視覚的に気泡または異物の奥行位置を検出することができる。また、画像表示装置３４０を用いなくても、該合成画像のデータから、たとえば、Ｘ線の強度分布を解析することにより自動的に気泡や異物の奥行位置を検出してもよい。
【００５５】
以上、本発明の第２実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置について詳細に説明したが、本実施形態における画像処理装置３３０、記憶装置５００、画像表示装置３４０は本発明の位置検出手段に相当する。
【００５６】
本発明の第２実施形態に係る燃料電池の運転方法は、第１実施形態が有する効果に加えて、以下の効果を有する。
・電池の電極の積層方向のどこに気泡または異物があるのかを判断することができる。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。以下の実施例においては、特に断りのない限り、正極材料、負極材料として以下ものを用いた。
【００５８】
＜正極材料＞
・以下の材料を、下記所定の比で混合して正極スラリを作製した。
・正極活物質：ＬｉＭｎ２Ｏ４（８５重量％）
・導電助剤：アセチレンブラック（５重量％）
・バインダ：ＰＶＤＦ（１０重量％）
・スラリ粘度調整溶媒としてＮＭＰを使用して、塗布のための粘度を調整した。
・アルミニウム箔（２０μｍ）の両面に上記スラリを塗布し、乾燥させることで正極電極を作製した。
【００５９】
＜負極材料＞
・以下の材料を、下記所定の比で混合して負極スラリを作製した。
・負極活物質：錫（６０重量％）
・導電助剤：アセチレンブラック（２０重量％）
・バインダ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ（２０重量％）
・スラリ粘度調整溶媒としてＮＭＰを使用して、塗布のための粘度を調整した。
・銅箔（１５μｍ）の両面に上記スラリを塗布し、乾燥させることで負極電極を作製した。
【００６０】
電極構造体作製工程、電池作製工程は以下の順序で行った。
【００６１】
＜電極構造体作製工程＞
・正極、負極のロールプレスをそれぞれ加え、それぞれの電極が膜を突き破らない程度に加熱プレスを行い、積層した。
【００６２】
＜電池作製工程＞
・正極と負極のそれぞれにタブを溶接し、アルミラミネートに電解液（ＰＣ＋ＥＣ＋ＤＥＣ（１：１：２） １Ｍ ＬｉＰＦ６）とともに密封した。
・所定の電流値で充電を行い、脱ガス工程を加えないことで、電極間に気泡を含む積層型リチウムイオン二次電池とした。
【００６３】
評価方法は、以下の通りに行った。
【００６４】
＜評価方法＞
・Ｘ線検査装置により、作製した電池の電池内部の検査を行った。
・Ｘ線を直接電池に当て、投射像の透過Ｘ線像を得た後に画像解析を行い、電極間の気泡検出および活物質粒子の観察を行った。
・Ｘ線検出には、浜松ホトニクス製ＢＭとＣＣＤカメラＣ４８８０を使用した。
・検出器と電池との距離および検出器の露光時間は画像を見ながら最適な値を探した。
【００６５】
比較例に対し、実施例１〜３の気泡検出評価結果は以下のようになった。
【００６６】
[比較例]
＜Ｘ線検査装置＞
平行Ｘ線を用いない従来のＸ線検査装置である。
【００６７】
＜電池＞
通常の電極構造体（積層構造体）のリチウムイオン二次電池である。
【００６８】
＜評価＞
下記表１に示すように、電池とＸ線検知器との距離ｄ（以下、「距離ｄ」と称する）を１００ｍｍ、露光時間を５分としても、活物質粒子の判別、気泡検出ともできなかった。
【００６９】
[実施例１]
＜Ｘ線検査装置＞
本発明に係るＸ線検査装置である。
【００７０】
＜電池の構造＞
通常の電極構造体（積層構造体）のリチウムイオン二次電池である。
【００７１】
＜評価＞
下記表１に示すように、距離ｄを７０ｍｍ、露光時間を１分とした結果、気泡の検出および活物質粒子の判別が可能であった。図６に、本実施例のＸ線屈折像の画像を示す。図６において、気泡が検出されていることが判る。
【００７２】
[実施例２]
＜Ｘ線検査装置＞
本発明に係るＸ線検査装置である。
【００７３】
＜電池の構造＞
活物質を錫からシリコンに変えた以外は実施例１と同様とした。
【００７４】
＜評価＞
下記表１に示すように、距離ｄを７０ｍｍ、露光時間を１分とした結果、実験例１と同様、気泡の検出および活物質粒子の判別が可能であった。
【００７５】
[実施例３]
＜Ｘ線検査装置＞
本発明に係るＸ線検査装置である。
【００７６】
＜電池の構造＞
実施例１と同様とした。
【００７７】
＜評価＞
下記表１に示すように、距離ｄを１７０ｍｍ、露光時間を１分とした結果、実験例１と同様、気泡の検出および活物質粒子の判別が可能であった。
【００７８】
実験例１と比較して、距離ｄを大きくしているため、輪郭強調効果（屈折の効果）が強くなるが、該距離が１７０ｍｍであっても、強すぎるということはなく、気泡の検出が可能であった。
【００７９】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】リチウムイオン二次電池の外観図である。
【図２】リチウムイオン二次電池の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置を示した図である。
【図４】平行Ｘ線を検査対象に照射したときの屈折像のイメージを説明するための説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置を示した図である。
【図６】本発明の実施例１のＸ線屈折像の画像を示す。
【符号の説明】
【００８１】
３０ 非水電解質二次電池検査装置、
１００ リチウムイオン二次電池、
１１０ 被照射面、
１２０ 発電要素、
１３０ 外装材、
２１０ 正極集電体、
２１１ 正極活物質層、
２２０ 負極集電体、
２２１ 負極活物質層、
２３０ 電解質層、
３００ Ｘ線源（Ｘ線照射手段）、
３１０ 平行Ｘ線、
３１１ 透過Ｘ線、
３１２ 屈折したＸ線、
３１３ 直進したＸ線、
３２０ Ｘ線検知器（Ｘ線検知手段）、
３３０ 画像処理装置（位置検出手段）、
３４０ 画像表示装置（位置検出手段）、
４００ 検査対象、
５１０ 記憶装置（位置検出手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池検査装置に関し、より詳細には、平行Ｘ線の照射により電池内部の気泡およびＸ線吸収率の低い異物を検出する非水電解質二次電池検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が盛んに行われている。
【０００３】
モータ駆動用二次電池としては、非水電解質電池（非水系溶媒型二次電池とも称される）、中でもあらゆる種類の非水電解質電池の内でも最も高い理論エネルギ密度を有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。
【０００４】
かかるリチウムイオン二次電池は、一般に、バインダを用いて正極活物質等を正極集電体の両面に塗布した正極と、バインダを用いて負極活物質等を負極集電体の両面に塗布した負極とが、電解質層を介して接続されてなる発電要素（積層構造体）を有する。また、外部へ電力を取り出す目的で、発電要素には電極端子（正極端子および負極端子）が電気的に接続されている。発電要素は、金属またはラミネートシートの中に、電極端子が外部に導出するように収容されるのが一般的である。
【０００５】
このように、発電要素が金属またはラミネートで覆われた構造を有している電池は、電池内部の検査が困難である。
【０００６】
周知のように、従来、電池の内部形状を検査するのにＸ線撮影を用いている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１７１９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、Ｘ線撮影を用いても、電池内部の異物については、金属などＸ線吸収率の高い材料でないと検出することができなかった。また、電極間に存在する気泡については、Ｘ線を用いたとしても、集電箔のＸ線吸収率が高いために鮮明な透過像が得にくく、透過Ｘ線に含まれる情報に重なりが大きく必要な情報が埋もれてしまうことから、検出がより困難であった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、電極間に存在する気泡および電池内部のＸ線吸収率の低い異物を高精度で検出することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る非水電解質二次電池検査装置は、平行Ｘ線を非水電解質二次電池に照射することによる平行Ｘ線の屈折を利用する。すなわち、本発明に係る非水電解質二次電池検査装置は、Ｘ線照射手段とＸ線検知手段とを備え、Ｘ線照射手段は、非水電解質二次電池に平行Ｘ線を照射するために用いられる。そして、Ｘ線検知手段は、非水電解質二次電池を透過した透過Ｘ線を屈折像により検知するために用いられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る非水電解質二次電池検査装置によれば、非水電解質二次電池に平行Ｘ線を照射し、屈折現象による透過Ｘ線の輪郭強調効果を利用できるようにしたので、電池内部の電極間に存在する気泡およびＸ線吸収率の低い異物を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る非水電解質二次電池検査装置について、第１、第２実施形態に分けて詳細に説明する。
【００１２】
これらの実施形態の説明をする前に、本発明の理解を容易なものとするために、非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池について簡単に説明する。ここでは、扁平型のリチウムイオン二次電池（積層型）について説明するが、本発明はその他のリチウムイオン二次電池にも適用できることは勿論である。たとえば、リチウムイオン二次電池は、本実施の形態で示した扁平型のリチウムイオン二次電池に限らず、捲回型のリチウムイオン二次電池であってもよい。
【００１３】
図１は、リチウムイオン二次電池の外観図である。図２は、図１に示すリチウムイオン二次電池の断面図である。なお、本明細書において「二次電池の電極」とは、発電要素１２０の正極および負極を指す。
【００１４】
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１００は、たとえば、長方形状の扁平な形状を有し、その両側部からそれぞれ電力を取り出すための正極タブ１１０Ａおよび負極タブ１１０Ｂが引き出される。発電要素１２０は、リチウムイオン二次電池１００の外装材（たとえば、ラミネートフィルム）１３０によって包まれ、その周囲は熱融着されており、正極タブ１１０Ａおよび負極タブ１１０Ｂを引き出した状態で密封される。
【００１５】
図２に示すように、発電要素１２０は、正極集電体２１０および正極集電体２１０の両面に形成された正極活物質層２１１からなる正極と、負極集電体２２０および負極集電体２２０の両面に形成された負極活物質層２２１からなる負極と、を有する。発電要素１２０は、正極および負極が電解質層２３０を介して複数積層されてなる。正極集電体２１０は、電気を取り出すための正極タブと接続する。また、負極集電体２２０は、電気を取り出すための負極タブと接続する。
【００１６】
以下、発電要素を構成する集電体、活物質層、および電解質層について説明する。
【００１７】
[集電体]
集電体２１０、２２０は、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス（ＳＵＳ）箔など、導電性の材料から構成される。集電体の一般的な厚さは、１〜３０μｍである。ただし、この範囲を外れる厚さの集電体を用いてもよい。正極集電体２１０としては、好ましくはアルミニウム箔が用いられ、負極集電体２２０としては、銅箔の他にステンレス（ＳＵＳ）箔や、Ｎｉ箔、Ｐｔ箔を用いることができる。
【００１８】
[活物質層]
活物質層は活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。
【００１９】
正極活物質層２１１は、正極活物質を含む。正極活物質としては、たとえば、ＬｉＭｎ２Ｏ４やＬｉＮｉＯ２等のリチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物が挙げられる。場合によっては、２種以上の正極活物質が併用されてもよい。なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
【００２０】
負極活物質層２２１は、負極活物質を含む。負極活物質としては、たとえば、グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、上述したようなリチウム−遷移金属化合物、金属材料、リチウム−金属合金材料が挙げられる。場合によっては、２種以上の負極活物質が併用されてもよい。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
【００２１】
各活物質層２１１、２２１に含まれるそれぞれの活物質の平均粒子径は特に制限されないが、通常は０．１〜１００μｍ程度であり、好ましくは１〜２０μｍである。ただし、この範囲を外れる形態が採用されてもよい。
【００２２】
正極活物質層２１１および負極活物質層２２１に含まれうる添加剤としては、たとえば、バインダ、導電助剤、電解質塩（リチウム塩）が挙げられる。
【００２３】
バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、合成ゴム系バインダが挙げられる。
【００２４】
導電助剤とは、正極活物質層２１１または負極活物質層２２１の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。
【００２５】
電解質塩（リチウム塩）としては、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ）、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３が挙げられる。
【００２６】
[電解質層]
電解質層２３０は、セパレータと、セパレータ中に注入された電解質とから構成される。
【００２７】
セパレータは、正負の活物質層を分離し、これらの間の短絡を防止する機能を有する。セパレータは、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンから構成される微多孔膜からなる。場合によっては、同様の材料から構成される不織布や粒子によって、セパレータを形成してもよい。
【００２８】
セパレータの厚さについて特に制限はなく、所望の電池性能等を考慮して適宜設定されうる。具体的には、セパレータの厚さは、好ましくは２０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下であり、さらに好ましくは５μｍ以下である。一方、セパレータの厚さの下限についても特に制限はないが、正負の活物質層間の短絡を有効に防止するという観点から、セパレータの厚さは、好ましくは０．１μｍ以上であり、より好ましくは０．５μｍ以上であり、さらに好ましくは１μｍ以上である。ただし、場合によっては、これらの範囲を外れる厚さのセパレータが用いられてもよい。
【００２９】
さらに、セパレータは、電解質を保持する機能も有する。セパレータ中に保持される電解質としては、液体電解質およびゲル電解質が挙げられる。
【００３０】
液体電解質は、可塑剤である非水系溶媒（有機溶媒）に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。非水系溶媒およびリチウム塩としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート（ＰＣ）等のカーボネート類、および、ＬｉＢＦ４などの、電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に用いられうる。
【００３１】
ゲル電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。マトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーとしても同様に、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）やポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）などの、電極の活物質層に添加されうるポリマーが用いられうる。
【００３２】
なお、ゲル電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用い、当該重合開始剤の作用要因に応じて、マトリックスポリマー（例えば、ＰＥＯやＰＰＯ）に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。
【００３３】
以下、本発明の実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置について説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
図３は、本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置３０を示した図である。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置３０は、平行Ｘ線３１０を検査対象であるリチウムイオン二次電池（以下、「電池」と称する）１００に照射するＸ線源３００、電池を透過した透過Ｘ線３１１を検知するＸ線検知器３２０、画像処理装置３３０、画像表示装置３４０、から構成されうる。
【００３６】
Ｘ線源３００は、平行Ｘ線３１０を電池１００に照射する。平行Ｘ線３１０は、Ｘ線の屈折による輪郭強調効果が得やすく、透過Ｘ線の屈折像の画像を鮮明とするために、発散角が１０ｍｒａｄ未満の平行度を有することが望ましい。さらに、測定時間を短縮するために、Ｘ線の強度が強いシンクロトロン放射光であることがより望ましい。平行Ｘ線３１０は、電池１００の電極に対し垂直に入射させるように構成する。このような構成により、透過Ｘ線の強度を最も強くすることができるからである。
【００３７】
電池１００を構成する材料のうち、負極の集電体によく用いられる銅は、Ｘ線吸収率が高いために、Ｘ線を吸収し、透過Ｘ線３１１の強度を落とすといった問題がある。そこで、平行Ｘ線３１０が、電池１００の電極に対し垂直に入射させるように構成することで、透過Ｘ線３１１が透過する集電箔の距離が最も短くなるため、透過Ｘ線３１１の強度が最も強くなり、検出する屈折像の画像を鮮明とすることができる。
【００３８】
Ｘ線検知器３２０は、検査対象である電池１００を透過した透過Ｘ線３１１を検知する機能を有する。Ｘ線検知器３２０のＸ線源３００と対向するＸ線検出面３２１を、Ｘ線源３００が電池１００へ照射するＸ線の方向と垂直をなす向きに設置し、Ｘ線検知器３２０により透過Ｘ線の強度分布を検知する。一般的に、Ｘ線源３００から放射したＸ線３１０は、検査対象を透過することで強度が弱まる。しかし、後述するように、Ｘ線として平行Ｘ線を使用することにより、Ｘ線が検査対象を透過する際に屈折する現象（以下、「屈折現象」と称する）を利用して、電池１００内の気泡や異物を検出することが可能となる。すなわち、検査対象である電池１００に平行Ｘ線３１０を照射し、透過Ｘ線３１１を屈折像として検出することで、電池１００内の気泡や異物を検出することができる。後述するが、Ｘ線検知器３２０でＸ線の屈折像を効果的に検出し、画像処理装置３３０で鮮明な屈折像を得るためには、電池とＸ線検知器との距離を適切な距離ｄとする必要がある。
【００３９】
Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータは、画像処理装置３３０に送信される。画像処理装置３３０は、Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータを、画像化するための処理をする。
【００４０】
画像表示装置３４０は、画像処理装置３３０で処理された屈折像のデータを画像として表示する機能を有する。屈折現象により気泡や異物の輪郭が強調される（輪郭強調効果）ため、作業者は、画像表示装置３４０で視覚化された屈折像から、気泡や異物を高精度に検出することができる。ただし、画像表示装置３４０を用いず、画像処理装置３３０で処理されたデータから自動的に気泡や異物を検出してもよい。たとえば、Ｘ線の強度分布を解析することで気泡や異物を検出してもよい。
【００４１】
本実施形態において平行Ｘ線を用いるのは、発散角が比較的大きい通常のＸ線を用いると、屈折した透過光が発散角の範囲内となり、屈折像により輪郭強調効果を検知することが困難となるためである。
【００４２】
図４は、平行Ｘ線を検査対象に照射したときの屈折像のイメージを説明するための説明図である。説明の明確化のために、直方体と半円柱との結合体、すなわち、直方体とその両端でそれぞれ結合した２つの半円柱からなる柱状物を検査対象４００として用いる。図４は、柱状物の厚さ方向に平行に平行Ｘ線３１０を照射し、透過光３１１をＸ線検知器３２０で屈折像として検出している状態を、検査対象４００である柱状物の上方から見た図である。ここで、Ｘ線の進行方向を矢印の方向で示し、Ｘ線の強度を矢印の太さで示した。
【００４３】
図４の（Ａ）に示すように、検査対象４００である柱状物の両端の半円柱の先端部分でＸ線の屈折が顕著になる。これにより、屈折したＸ線３１２と直進したＸ線３１３との重なりが生じる。屈折したＸ線と直進したＸ線との重なりが生じることでＸ線の強度が増した部分は、Ｘ線の強度が強く、強度が強いＸ線としてＸ線検知器３２０で検出される。すなわち、屈折現象により生じたＸ線の強度分布を、Ｘ線検知器３２０で、屈折像として検出することができる。
【００４４】
平行Ｘ線３１０を検査対象４００に入射させると、屈折像において、検査対象４００内部で密度が変化する境界線（密度分布境界線）に相当する部分、および、表面に凹凸を有する部分では、屈折現象が生じ、屈折したＸ線と直進したＸ線の重なりが顕著に現れる。このため、照射する平行Ｘ線の強度を弱めても、検査対象４００の密度分布による屈折により輪郭強調効果が得られる。検査対象である電池内部に気泡や異物が存在すると、その気泡や異物とその周囲に存在する物質（たとえば電解質）との境界が密度分布境界線となる。密度分布境界線においてＸ線が屈折するため、密度分布境界線近傍で屈折したＸ線と直進したＸ線との重なりが現れる。これにより、気泡や異物の外周部分でＸ線の強度が増大する。
【００４５】
したがって、Ｘ線検知器３２０で屈折像を検出することで気泡やＸ線吸収率の低い異物（たとえば、軽金属）の検出感度を向上させることができる。また、これに伴って、電池内部の異物混入不良、ガス抜き不良といった不良品除去が高精度に実施できる。
【００４６】
図４の（Ｂ）は、図４の（Ａ）に示したＸ線検知器３２０で検出した検査対象４００の屈折像を簡略的に示した図である。図４の（Ｂ）の屈折像においては、Ｘ線の強度が強い部分ほど濃い黒色で示している。すなわち、屈折したＸ線と直進したＸ線が重なった部分でＸ線の強度が増すため、図４の（Ｂ）における黒色の濃度が高くなっている。そして、検査対象が電池であって、電池内に気泡や異物が存在する場合は、気泡や異物の外周部分に対応してＸ線の強度が増大することで、気泡や異物を検出できることとなる。
【００４７】
上述したように、本実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置はＸ線の屈折効果を利用する。したがって、屈折現象の効果を十分検出するために、電池とＸ線検知器との距離を最適な距離とすることが必要となるが、電池とＸ線検知器との距離は５０ｍｍ〜２００ｍｍとすることが望ましい。検査対象が電池である場合、該距離において、Ｘ線の屈折による輪郭強調効果が最も効果的となるからである。５ｍｍ未満では、屈折像に現れる屈折効果が弱いために気泡や異物の輪郭が見えにくくなり、２００ｍｍ以上では、屈折効果が強いために画像がぼやけやすくなる。
【００４８】
以上、本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置について詳細に説明したが、本実施形態におけるＸ線源は本発明のＸ線照射手段に相当し、Ｘ線検知器はＸ線検知手段に相当する。
【００４９】
以下に、本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置の効果を示す。
・電極内部の気泡や、Ｘ線吸収率の低い異物を高い精度で検出することができる。
・電池内部の異物混入不良、ガス抜き不良といった不良品除去が高精度に実施できる。
・平行Ｘ線としてシンクロトロン放射光を用いることで、測定時間を短縮することができる。
【００５０】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置を示した図である。第１実施形態と異なる点は、電池１００の電極に対する平行Ｘ線３１０の照射角度をそれぞれ異ならせた複数の透過Ｘ線３１１から気泡または異物を検出する点である。第１実施形態と共通する内容は、重複説明の回避のため省略する。
【００５１】
図５の（Ａ）または（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置は、平行Ｘ線３１０を検査対象である電池１００に照射するＸ線源３００、電池１００を透過した透過Ｘ線３１１を検知するＸ線検知器３２０、画像処理装置３３０、画像表示装置３４０、および画像処理装置３３０に接続した記憶装置５１０から構成されうる。
【００５２】
図５の（Ａ）に示すように、平行Ｘ線３１０を電池１００の電極に対し（すなわち、電池１００の被照射面１１０に対し）垂直に入射させると、Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータは、画像処理装置３３０に送信される。画像処理装置３３０は、Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータを、画像化するための処理をした後、記憶装置５１０に記憶させる。
【００５３】
図５の（Ｂ）に示すように、図５の（Ａ）に対し、平行Ｘ線３１０の照射方向に対する電池１００の被照射面１１０の角度を変える。すなわち、電池の電極に対する平行Ｘ線の照射角度を変える。画像処理装置３３０は、Ｘ線検知器３２０で検出した屈折像のデータを、画像化するための処理をした後、記憶装置５１０に記憶させる。
【００５４】
画像処理装置３３０は、記憶装置５１０に記憶された、電池１００の電極に対する平行Ｘ線３１０の照射角度を互いに異ならせた２つの透過Ｘ線３１１の屈折像のデータを画像処理する。これにより、電池１００内部の奥行情報を抽出し、電池１００の電極の積層方向のどこに気泡または異物があるのかを判断することができる。すなわち、気泡または異物の奥行位置を判断することができる。たとえば、２つの屈折像のデータを画像データとして重ねて合成画像を作成するといった画像処理により、立体的に電池内部の屈折像を表示でき、電池内部の奥行情報を抽出することができる。ただし、２つの屈折像のデータから奥行情報を抽出する画像処理であれば、これに限定されないことは勿論である。画像表示装置３４０に該合成画像を表示することで、作業者は視覚的に気泡または異物の奥行位置を検出することができる。また、画像表示装置３４０を用いなくても、該合成画像のデータから、たとえば、Ｘ線の強度分布を解析することにより自動的に気泡や異物の奥行位置を検出してもよい。
【００５５】
以上、本発明の第２実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置について詳細に説明したが、本実施形態における画像処理装置３３０、記憶装置５００、画像表示装置３４０は本発明の位置検出手段に相当する。
【００５６】
本発明の第２実施形態に係る燃料電池の運転方法は、第１実施形態が有する効果に加えて、以下の効果を有する。
・電池の電極の積層方向のどこに気泡または異物があるのかを判断することができる。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。以下の実施例においては、特に断りのない限り、正極材料、負極材料として以下ものを用いた。
【００５８】
＜正極材料＞
・以下の材料を、下記所定の比で混合して正極スラリを作製した。
・正極活物質：ＬｉＭｎ２Ｏ４（８５重量％）
・導電助剤：アセチレンブラック（５重量％）
・バインダ：ＰＶＤＦ（１０重量％）
・スラリ粘度調整溶媒としてＮＭＰを使用して、塗布のための粘度を調整した。
・アルミニウム箔（２０μｍ）の両面に上記スラリを塗布し、乾燥させることで正極電極を作製した。
【００５９】
＜負極材料＞
・以下の材料を、下記所定の比で混合して負極スラリを作製した。
・負極活物質：錫（６０重量％）
・導電助剤：アセチレンブラック（２０重量％）
・バインダ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ（２０重量％）
・スラリ粘度調整溶媒としてＮＭＰを使用して、塗布のための粘度を調整した。
・銅箔（１５μｍ）の両面に上記スラリを塗布し、乾燥させることで負極電極を作製した。
【００６０】
電極構造体作製工程、電池作製工程は以下の順序で行った。
【００６１】
＜電極構造体作製工程＞
・正極、負極のロールプレスをそれぞれ加え、それぞれの電極が膜を突き破らない程度に加熱プレスを行い、積層した。
【００６２】
＜電池作製工程＞
・正極と負極のそれぞれにタブを溶接し、アルミラミネートに電解液（ＰＣ＋ＥＣ＋ＤＥＣ（１：１：２） １Ｍ ＬｉＰＦ６）とともに密封した。
・所定の電流値で充電を行い、脱ガス工程を加えないことで、電極間に気泡を含む積層型リチウムイオン二次電池とした。
【００６３】
評価方法は、以下の通りに行った。
【００６４】
＜評価方法＞
・Ｘ線検査装置により、作製した電池の電池内部の検査を行った。
・Ｘ線を直接電池に当て、投射像の透過Ｘ線像を得た後に画像解析を行い、電極間の気泡検出および活物質粒子の観察を行った。
・Ｘ線検出には、浜松ホトニクス製ＢＭとＣＣＤカメラＣ４８８０を使用した。
・検出器と電池との距離および検出器の露光時間は画像を見ながら最適な値を探した。
【００６５】
比較例に対し、実施例１〜３の気泡検出評価結果は以下のようになった。
【００６６】
[比較例]
＜Ｘ線検査装置＞
平行Ｘ線を用いない従来のＸ線検査装置である。
【００６７】
＜電池＞
通常の電極構造体（積層構造体）のリチウムイオン二次電池である。
【００６８】
＜評価＞
下記表１に示すように、電池とＸ線検知器との距離ｄ（以下、「距離ｄ」と称する）を１００ｍｍ、露光時間を５分としても、活物質粒子の判別、気泡検出ともできなかった。
【００６９】
[実施例１]
＜Ｘ線検査装置＞
本発明に係るＸ線検査装置である。
【００７０】
＜電池の構造＞
通常の電極構造体（積層構造体）のリチウムイオン二次電池である。
【００７１】
＜評価＞
下記表１に示すように、距離ｄを７０ｍｍ、露光時間を１分とした結果、気泡の検出および活物質粒子の判別が可能であった。図６に、本実施例のＸ線屈折像の画像を示す。図６において、気泡が検出されていることが判る。
【００７２】
[実施例２]
＜Ｘ線検査装置＞
本発明に係るＸ線検査装置である。
【００７３】
＜電池の構造＞
活物質を錫からシリコンに変えた以外は実施例１と同様とした。
【００７４】
＜評価＞
下記表１に示すように、距離ｄを７０ｍｍ、露光時間を１分とした結果、実験例１と同様、気泡の検出および活物質粒子の判別が可能であった。
【００７５】
[実施例３]
＜Ｘ線検査装置＞
本発明に係るＸ線検査装置である。
【００７６】
＜電池の構造＞
実施例１と同様とした。
【００７７】
＜評価＞
下記表１に示すように、距離ｄを１７０ｍｍ、露光時間を１分とした結果、実験例１と同様、気泡の検出および活物質粒子の判別が可能であった。
【００７８】
実験例１と比較して、距離ｄを大きくしているため、輪郭強調効果（屈折の効果）が強くなるが、該距離が１７０ｍｍであっても、強すぎるということはなく、気泡の検出が可能であった。
【００７９】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】リチウムイオン二次電池の外観図である。
【図２】リチウムイオン二次電池の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置を示した図である。
【図４】平行Ｘ線を検査対象に照射したときの屈折像のイメージを説明するための説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る非水電解質二次電池検査装置を示した図である。
【図６】本発明の実施例１のＸ線屈折像の画像を示す。
【符号の説明】
【００８１】
３０ 非水電解質二次電池検査装置、
１００ リチウムイオン二次電池、
１１０ 被照射面、
１２０ 発電要素、
１３０ 外装材、
２１０ 正極集電体、
２１１ 正極活物質層、
２２０ 負極集電体、
２２１ 負極活物質層、
２３０ 電解質層、
３００ Ｘ線源（Ｘ線照射手段）、
３１０ 平行Ｘ線、
３１１ 透過Ｘ線、
３１２ 屈折したＸ線、
３１３ 直進したＸ線、
３２０ Ｘ線検知器（Ｘ線検知手段）、
３３０ 画像処理装置（位置検出手段）、
３４０ 画像表示装置（位置検出手段）、
４００ 検査対象、
５１０ 記憶装置（位置検出手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水電解質二次電池に平行Ｘ線を照射するＸ線照射手段と、
前記非水電解質二次電池を透過した透過Ｘ線を屈折像により検知するＸ線検知手段と、
を有することを特徴とする非水電解質二次電池検査装置。
【請求項２】
前記Ｘ線照射手段は、前記非水電解質二次電池の電極に対し垂直に前記平行Ｘ線を入射させて前記非水電解質二次電池に前記平行Ｘ線を照射することを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池検査装置。
【請求項３】
前記非水電解質二次電池と前記Ｘ線検知手段との距離は、５０ｍｍ〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非水電解質二次電池検査装置。
【請求項４】
前記Ｘ線照射手段が照射する前記平行Ｘ線は、発散角が１０ｍｒａｄ未満の平行度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非水電解質二次電池検査装置。
【請求項５】
前記Ｘ線照射手段が照射する前記平行Ｘ線は、シンクロトロン放射光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非水電解質二次電池検査装置。
【請求項６】
さらに、前記Ｘ線検知手段が検知した前記透過Ｘ線から、前記非水電解質二次電池の内部の気泡または異物の奥行位置を検出する位置検出手段を有し、
前記位置検出手段は、前記Ｘ線検知手段が検知した、前記非水電解質二次電池の電極に対する前記平行Ｘ線の照射角度を互いに異ならせた複数の前記透過Ｘ線、から前記気泡または前記異物の奥行位置を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の非水電解質二次電池検査装置。
【請求項１】
非水電解質二次電池に平行Ｘ線を照射するＸ線照射手段と、
前記非水電解質二次電池を透過した透過Ｘ線を屈折像により検知するＸ線検知手段と、
を有することを特徴とする非水電解質二次電池検査装置。
【請求項２】
前記Ｘ線照射手段は、前記非水電解質二次電池の電極に対し垂直に前記平行Ｘ線を入射させて前記非水電解質二次電池に前記平行Ｘ線を照射することを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池検査装置。
【請求項３】
前記非水電解質二次電池と前記Ｘ線検知手段との距離は、５０ｍｍ〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非水電解質二次電池検査装置。
【請求項４】
前記Ｘ線照射手段が照射する前記平行Ｘ線は、発散角が１０ｍｒａｄ未満の平行度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非水電解質二次電池検査装置。
【請求項５】
前記Ｘ線照射手段が照射する前記平行Ｘ線は、シンクロトロン放射光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非水電解質二次電池検査装置。
【請求項６】
さらに、前記Ｘ線検知手段が検知した前記透過Ｘ線から、前記非水電解質二次電池の内部の気泡または異物の奥行位置を検出する位置検出手段を有し、
前記位置検出手段は、前記Ｘ線検知手段が検知した、前記非水電解質二次電池の電極に対する前記平行Ｘ線の照射角度を互いに異ならせた複数の前記透過Ｘ線、から前記気泡または前記異物の奥行位置を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の非水電解質二次電池検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−９６５４８（Ｐ２０１０−９６５４８Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６５６４３（Ｐ２００８−２６５６４３）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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