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JP2012221782A - 非水電解質二次電池の製造方法 - Google Patents

非水電解質二次電池の製造方法 Download PDF

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JP2012221782A JP2011087155A JP2011087155A JP2012221782A JP 2012221782 A JP2012221782 A JP 2012221782A JP 2011087155 A JP2011087155 A JP 2011087155A JP 2011087155 A JP2011087155 A JP 2011087155A JP 2012221782 A JP2012221782 A JP 2012221782A
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博昭 池田
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Abstract

【課題】内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができる、非水電解質二次電池の製造方法を提供する。
【解決手段】正極及び負極を有する電極体を形成する電極体形成工程と、電極体及び非水電解液を電池ケース内に収容した非水電解質二次電池を、所定期間放置することにより、電池を自己放電させる自己放電工程とを備える。電極体形成工程(ステップS1)では、正極の容量Aと負極の容量Bとの容量比(B/A)を1.4以上とした電極体を形成する。自己放電工程(ステップS6)では、20℃以下の温度環境下で、電池を所定期間放置する。
【選択図】図5

Description

本発明は、非水電解質二次電池の製造方法に関する。
近年、ハイブリッド自動車やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源として、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池が利用されている。
ところで、非水電解質二次電池を製造する過程(例えば、電極体形成工程や組み付け工程)において、電池内部(電極体内)に、金属粉などの導電性異物が誤って混入してしまうことがある。このような電池を使用した場合、導電性異物由来のデンドライトが発生し、内部短絡が生じてしまう(セパレータによって電気的に絶縁されている正極と負極とが、デンドライトを通じて電気的に接続する)ことがある。
これに対し、特許文献1では、このような電池を出荷(市場に供給)しないようにするために、導電性異物が混入しているか否かを検査する方法を提案している。具体的には、電池を組み立てた後、初期充電等を行い、その後、当該電池を、45℃以上の温度環境下で所定時間放置する。そして、放置期間中の電圧低下量を測定する。すなわち、放置開始時の電池電圧値から放置終了時の電池電圧値を差し引いた電圧低下量を求める。そして、求めた電圧低下量が予め設定された基準値よりも大きいときは、導電性異物が電池内に混入していると判定する。
特許文献1には、上記方法は、以下の原理に基づいていると記載されている。正負極とセパレータとの間に導電性異物が存在している場合、リチウムイオン二次電池を45℃以上の環境温度下に所定時間放置すると、導電性異物から導電性結晶(デンドライト)の成長が進行する。このため、短時間で導電性異物がセパレータを貫通して内部短絡を引き起こすので、通常の電圧低下を超える電圧低下が発生する。従って、上記方法により、導電性異物が混入している電池(これによって内部短絡が発生した電池)を検出することができると記載されている。
特開2005−158643号公報
ところで、近年、正負極の容量比(B/A)を1.4以上とする非水電解質二次電池が開発されている。正負極の容量比(B/A)を1.4以上とすることで、電池の内部抵抗を低減することができ、また、充電時(特に、ハイレート充電時)に負極表面にLiが析出することを抑制することができる。
ところが、正負極の容量比(B/A)を1.4以上とした場合、特許文献1の方法では、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキが大きくなり、導電性異物が混入している電池(これによって内部短絡が発生した電池)を精度良く検出することができない虞があった。具体的には、正常電池(導電性異物が混入しておらず、内部短絡が生じない電池をいう)同士の間で、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキが非常に大きくなり、内部短絡が生じているか否かを精度良く検出することができない虞があった。詳細には、正常電池のうち放置期間中の電圧低下量が大きな電池では、内部短絡が生じている電池(このうち放置期間中の電圧低下量が小さな電池)と同程度の電圧低下量となり、これらの電池の間で電圧低下量(電池電圧差ΔVbc)に明確な違いが現れないことがあった。このため、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができない虞があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができる、非水電解質二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、正極及び負極を有する電極体を形成する電極体形成工程と、上記電極体及び非水電解液を電池ケース内に収容した非水電解質二次電池を、所定期間放置することにより、上記電池を自己放電させる自己放電工程と、を備える非水電解質二次電池の製造方法において、上記電極体形成工程では、上記正極の容量Aと上記負極の容量Bとの容量比(B/A)を1.4以上とした電極体を形成し、上記自己放電工程では、20℃以下の温度環境下で、上記電池を上記所定期間放置する非水電解質二次電池の製造方法である。
上述の製造方法は、電極体及び非水電解液を電池ケース内に収容した非水電解質二次電池を、所定期間放置することにより、当該電池を自己放電させる自己放電工程を備える。この自己放電工程では、電池の放置を開始するときの電池電圧値である放置開始電圧値Vbから、所定期間の放置を終えたときの電池電圧値である放置終了電圧値Vcを差し引いた電池電圧差ΔVbcが、所定の閾値以上である場合、当該電池に内部短絡が生じていると判定する。内部短絡が生じていると判定された電池は、例えば、不良品として取り除かれる(例えば、廃棄される)。
また、上述の製造方法では、電極体形成工程において、正極の容量Aと負極の容量Bとの容量比(B/A)の値を1.4以上とした電極体を作製する。正負極の容量比(B/A)の値を1.4以上とすることで、電池の内部抵抗を低減することができ、また、充電時(特に、ハイレート充電時)に負極表面にLiが析出することを抑制することができる。
ところで、従来(例えば特許文献1)の方法では、正負極の容量比(B/A)を1.4以上とした電極体を備える電池を自己放電させると、正常電池(内部短絡が生じていない電池)同士の間でも、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキが大きくなり、内部短絡が生じているか否かを精度良く検出することができなかった。具体的には、正常電池のうち電池電圧変化量が大きな電池では、内部短絡が生じている電池(このうち電池電圧変化量が小さな電池)と同程度の電圧低下量となり、これらの電池の間で電圧低下量(電池電圧差ΔVbc)に明確な違いが現れないことがあった。このため、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができなかった。
なお、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキが大きくなる理由は、次のように考えている。正負極の容量比(B/A)が1.4以上と大きくされた非水電解質二次電池では、自己放電期間中に、負極表面においてSEI(Solid Electrolyte Interface)生成反応が促進され易く、これに伴って、電池電圧の変化量(低下量)が大きくなる傾向にある。このため、電池同士の間で電池電圧の変化量(低下量)の差が大きくなる傾向にあり、その結果、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキが大きくなると考えている。
これに対し、上述の製造方法では、自己放電工程において、20℃以下の温度環境下で、電池を所定期間放置する。正負極の容量比(B/A)が1.4以上と大きくされた非水電解質二次電池を、20℃以下の温度環境下で放置して自己放電させることにより、正常電池同士の間で、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくすることができる。これにより、正常電池と内部短絡電池との間で、電圧低下量(電池電圧差ΔVbc)に明確な差が現れるようになる。これにより、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができる。
なお、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくできる理由は、次のように考えている。電池を放置する環境温度を20℃以下にすることで、自己放電期間中のSEI生成反応を抑制することができ、これによって、電池電圧の変化量(低下量)を小さくできると考えている。その結果、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくできると考えている。
さらに、上記の非水電解質二次電池の製造方法であって、前記自己放電工程を終えた前記電池について電池容量の一部または全部を測定する容量測定工程、を備え、上記自己放電工程では、10〜20℃の範囲内の温度環境下で、前記電池を前記所定期間放置する非水電解質二次電池の製造方法とすると良い。
上述の製造方法は、自己放電工程を終えた電池について電池容量の一部または全部を測定する容量測定工程を備えている。この容量測定工程は、正極合材層及び負極合材層の塗工量が適切であるか否かを確認するための工程である。具体的には、電極合材層(正極合材層及び負極合材層)の塗工量が基準値から大きく外れている(過剰または過少である)場合、電池容量が基準値から大きく外れる(許容範囲から外れる)ことになる。従って、容量測定工程では、電池容量の一部または全部の測定値が、許容範囲内であるか否かを判定し、測定値が許容範囲外である場合、当該電池は電極合材層の塗工不良であると判定する。塗工不良と判定された電池は、例えば、不良品として取り除かれる(例えば、廃棄される)。
ところが、正負極の容量比(B/A)を1.4以上とした電極体を備える電池の場合、自己放電工程において自己放電させた後、容量測定工程において電池容量を測定すると、正常電池(電極合材層の塗工量が適量である電池)同士の間でも、電池容量のバラツキが大きくなり、塗工不良電池を精度良く検出することができないことがあった。すなわち、自己放電工程中(放置期間中)に電池容量が大きく変動(低下)することがあり、その結果、電池容量に大きなバラツキが生じてしまうことがあった。
本発明者が検討したところ、自己放電工程において20℃よりも高い温度環境下で電池を放置した場合、特に、電池容量に大きなバラツキが生じることが判明した。また、自己放電工程において10℃よりも低い温度環境下で電池を放置した場合にも、電池容量に大きなバラツキが生じることが判明した。
これに対し、上述の製造方法では、自己放電工程において、10〜20℃の範囲内の温度環境下で、電池を所定期間放置する。正負極の容量比(B/A)を1.4以上と大きくした非水電解質二次電池について、自己放電工程における電池の放置温度(環境温度)を、10〜20℃の範囲内とすることにより、自己放電期間中(放置期間中)に電池容量のバラツキが大きくなるのを抑制することができる。これにより、自己放電工程後の容量測定工程において、塗工不良電池を精度良く検出することができる。
なお、自己放電工程において20℃よりも高い温度環境下で電池を放置した場合に、電池容量のバラツキが大きくなる理由は、次のように考えている。正負極の容量比(B/A)が1.4以上と大きくされた非水電解質二次電池では、自己放電工程中(放置期間中)に、負極表面においてSEI生成反応が促進され易く(従って、Liが消費され易く)、これに伴って、電池容量が大きく低下することがあると考えている。その結果、電池容量のバラツキが大きくなる傾向があると考えている。
さらに、上記いずれかの非水電解質二次電池の製造方法であって、前記電極体形成工程では、前記容量比(B/A)を1.7以上とした電極体を作製する非水電解質二次電池の製造方法とすると良い。
上述の製造方法では、電極体形成工程において、正極の容量Aと負極の容量Bとの容量比(B/A)の値を1.7以上とした電極体を作製する。正負極の容量比(B/A)の値を1.7以上とすることで、電池の内部抵抗を小さくすることができ、また、充電時(特に、ハイレート充電時)に負極表面にLiが析出するのを効果的に抑制することができる。
ところが、従来(例えば特許文献1)の方法を用いた場合、正負極の容量比(B/A)を1.7以上と大きくした非水電解質二次電池において、特に、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキが大きくなる傾向にあった。
これに対し、上述の製造方法では、前述のように、自己放電工程において、20℃以下の温度環境下で、電池を所定期間放置する。これにより、正常電池同士の間で、自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくすることができる。これにより、正常電池と内部短絡電池との間で、電圧低下量(電池電圧差ΔVbc)に明確な差が現れるようになる。これにより、正負極の容量比(B/A)を1.7以上と大きくした非水電解質二次電池についても、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができる。
なお、正負極の容量比(B/A)の値は、1.9以下とするのが好ましい。正負極の容量比(B/A)の値を1.9より大きくすると、SEI生成反応によって消費されるLi量が多くなり、電池容量が低下するからである。
さらに、上記いずれかの非水電解質二次電池の製造方法であって、前記自己放電工程より前に、前記非水電解質二次電池を初期充放電する初期充放電工程と、上記初期充放電工程を終えた上記電池を、所定の温度で一定時間安置してエージングするエージング工程と、を備える非水電解質二次電池の製造方法とすると良い。
非水電解質二次電池について、自己放電工程に先立って、初期充放電工程とエージング工程を行うことで、非水電解質二次電池を活性化させることができる。従って、自己放電工程において、活性化した非水電解質二次電池を自己放電させて、内部短絡が生じている電池を検出することができる。
ところで、非水電解質二次電池を製造する過程(例えば、電極体形成工程や組み付け工程)において、電池内部(電極体内)に、金属粉などの導電性異物が誤って混入してしまうことがある。このような電池では、エージング工程において、金属粉などの導電性異物由来のデンドライトが発生し、内部短絡が生じる(セパレータによって電気的に絶縁されている正極板と負極板とが、デンドライトを通じて電気的に接続する)ことがある。
これに対し、上述の非水電解質二次電池の製造方法では、エージング工程の後に、自己放電工程を備えている。しかも、自己放電工程では、前述のように、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができる。従って、上述の製造方法では、エージング工程において内部短絡が発生した電池を、適切に検出することができる。
実施形態にかかる非水電解質二次電池の斜視図である。 同非水電解質二次電池の正極の斜視図である。 同非水電解質二次電池の負極の斜視図である。 同負極の拡大断面図であり、図3のA−A断面図に相当する。 実施形態にかかる非水電解質二次電池の製造方法の流れを示すフローチャートである。 組み付け工程を終えた電池を押圧治具で挟んで拘束状態にした状態を示す斜視図である。 正負極容量比(B/A)の値を1.8とした電池について、放置温度(自己放電工程の環境温度)と電池電圧差ΔVbcの最大差(バラツキの大きさ)との関係を示すグラフである。 正負極容量比(B/A)の値が異なる電池について、放置温度(自己放電工程の環境温度)と電池電圧差ΔVbcの最大差(バラツキの大きさ)との関係を示すグラフである。 正負極容量比(B/A)の値を1.8とした電池について、放置温度(自己放電工程の環境温度)と電池容量バラツキとの関係を示すグラフである。 正負極容量比(B/A)の値が異なる電池について、放置温度(自己放電工程の環境温度)と電池容量バラツキとの関係を示すグラフである。 正負極容量比(B/A)の値と平均電池容量の比率(正負極容量比1.2の電池に対する比率)との関係を示すグラフである。
まず、本実施形態の製造方法によって製造される非水電解質二次電池100について説明する。
非水電解質二次電池100は、図1に示すように、電極体110と、これを収容する電池ケース180とを備える、リチウムイオン二次電池である。電極体110は、正極130、負極120、及びセパレータ150を備えている。セパレータ150は、ポリエチレンからなり、正極130と負極120との間に介在して、これらを離間させている。このセパレータ150には、リチウムイオンを有する非水電解液160を含浸させている。
電池ケース180は、アルミニウムからなり、直方体形状をなしている。この電池ケース180は、電池ケース本体181と封口蓋182を有する。このうち、電池ケース本体181は、有底矩形箱形状をなしている。なお、電池ケース本体181と電極体110との間には、樹脂からなり、箱状に折り曲げた絶縁フィルム(図示しない)を介在させている。この電池ケース180は、互いに背向する一対の幅広側面180b,180cを有している。幅広側面180bは、図1において正面側を向く面であり、幅広側面180cは、図1において裏側を向く面(幅広側面180bの裏側に位置する面)である。
また、封口蓋182は、矩形板状であり、電池ケース本体181の開口を閉塞して、この電池ケース本体181に溶接されている。この封口蓋182には、矩形板状の安全弁197が封着されている。
また、電極体110の正極130には、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材191が溶接されている(図1参照)。さらに、負極120には、クランク状に屈曲した板状の負極集電部材192が溶接されている。正極集電部材191及び負極集電部材192のうち、それぞれの先端に位置する正極端子部191A及び負極端子部192Aは、封口蓋182を貫通して蓋表面182Aから突出している。なお、正極端子部191Aと封口蓋182との間、及び、負極端子部192Aと封口蓋182との間には、それぞれ、電気絶縁性の樹脂からなる絶縁部材195を介在させている。
また、非水電解液160は、エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とジメチルカーボネート(DMC)とを、体積比で3:4:3に調整した混合有機溶媒に、溶質としてLiPF6を添加した非水電解液である。なお、非水電解液160中のLiPF6の濃度は、1mol/Lとしている。
電極体110は、帯状の正極130及び負極120が、帯状のセパレータ150を介して扁平形状に捲回されてなる捲回型電極体である(図1参照)。詳細には、長手方向DAに延びる帯状の正極130、負極120、及びセパレータ150を、長手方向DAに捲回して、捲回型の電極体110を形成している(図1〜図4参照)。なお、この電極体110では、セパレータ150を介して、正極130の正極合材層131と負極120の負極合材層121とが対向している(図4参照)。
正極130は、図2に示すように、長手方向DAに延びる帯状で、アルミニウム箔からなる正極集電板138と、この正極集電板138の両主面上に、それぞれ長手方向DAに延びる帯状に配置された2つの正極合材層131,131とを有している。正極合材層131は、正極活物質137と、アセチレンブラックからなる導電材と、PVdF(結着剤)とを、重量比88:10:2の割合で含んでいる。なお、正極活物質137として、LiNi1/3Mn1/3Co1/32を用いている。
また、負極120は、図3に示すように、長手方向DAに延びる帯状で銅箔からなる負極集電板128と、この負極集電板128の両主面128F,128F上に、それぞれ長手方向DAに延びる帯状に配置された2つの負極合材層121,121とを有している。負極合材層121は、負極活物質127とSBR(スチレンブタジエンゴム)とCMCと(カルボキシメチルセルロース)を、重量比98:1:1の割合で含んでいる。
なお、負極活物質127として、負極活物質の粒子が黒鉛と非晶質炭素とからなるもの(例えば、黒鉛の表面を非晶質炭素で被覆したもの)を用いている。また、負極合材層121の表面には、金属酸化物絶縁層129が設けられている。金属酸化物絶縁層129は、酸化アルミニウム(アルミナ)とポリフッ化ビニリデンとを重量比95:5の割合で含んでいる。
負極合材層121は、図3及び図4(図3のA−A断面図)に示すように、セパレータ150を介して正極合材層131と対向する対向部122と、セパレータ150を介して対向する正極合材層131が存在しない非対向部123とからなる。具体的には、負極合材層121は、正極合材層131に比べて大きな面積を有しており、非対向部123が対向部122の周囲に位置する形態となっている。なお、負極合材層121における非対向部123と対向部122との境界の位置は、負極120、セパレータ150及び正極130を捲回して電極体110を形成したときに決まる。また、図4では、参考として、電極体110を形成したときの正極130及びセパレータ150の位置を、二点鎖線で示している。
また、本実施形態では、正極130の容量Aと負極120の容量Bとの容量比(負極容量B/正極容量A)を、1.4以上としている。正負極の容量比(B/A)を1.4以上とすることで、電池の内部抵抗を低減することができ、また、充電時(特に、ハイレート充電時)に負極表面にLiが析出することを抑制することができる。なお、正極容量Aと負極容量Bとの容量比(B/A)は、正極合材層131と負極合材層121の対向部122との容量比である。この容量比は、負極合材層121(対向部122)の厚み(すなわち、後述する負極スラリの塗布量)の増減により調整している。
次に、本実施形態にかかる非水電解質二次電池の製造方法について説明する。図5は、本実施形態にかかる非水電解質二次電池の製造方法の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップS1(電極体形成工程)において、正極130及び負極120を有する電極体110を形成する。具体的には、まず、正極活物質137とアセチレンブラックとPVdF(結着剤)とを、重量比88:10:2の割合で混合し、これにNMP(溶媒)を混合して、正極スラリを作製した。次いで、この正極スラリを、アルミニウム箔からなる正極集電板138の表面に塗工し、乾燥させた後、プレス加工を施した。これにより、正極130を得た。
また、負極活物質127とSBR(スチレンブタジエンゴム)とCMCと(カルボキシメチルセルロース)とを、98:1:1(重量比)の割合で水中で混合して、負極スラリを作製した。次いで、この負極スラリを、銅箔からなる負極集電板128の両主面128F上に塗工し、乾燥させた後、プレス加工を施した。これにより、負極120を得た。
なお、負極活物質127は、例えば、次のようにして作製することができる。球状に成形した黒鉛とピッチ(石油ピッチ)とを混合し、これを焼成する。この焼成により、ピッチ(石油ピッチ)が非晶質炭素となる。その後、この焼成体を粉砕することで、負極活物質127(黒鉛の表面を非晶質炭素で被覆したもの)を得ることができる。
なお、負極活物質127として、非晶質炭素の割合(非晶質炭素含有率)が、2.5〜7.1wt%の範囲内である負極活物質を用いるのが好ましい。また、負極活物質127として、負極活物質粒子のBET比表面積が、2.8〜5.2m2/gの範囲内である負極活物質を用いるのが好ましい。本実施形態では、BET比表面積の値として、公知のBET法(詳細には、N2ガス吸着法)により求められた比表面積の値を採用している。
また、負極合材層121の表面には、金属酸化物絶縁層129を形成している。具体的には、酸化アルミニウム(アルミナ)とポリフッ化ビニリデンとを重量比95:5の割合で混合し、これに溶媒を混合してペーストにする。このペーストを負極合材層121の表面に塗布し、乾燥させることで、金属酸化物絶縁層129を形成することができる。なお、金属酸化物絶縁層129の厚みは、2〜8μmとするのが好ましい。
また、本実施形態では、正極容量Aと負極容量Bとの容量比(負極容量B/正極容量A)の値を、1.4以上としている。なお、正極容量Aと負極容量Bとの容量比(B/A)の値は、正極合材層131と負極合材層121の対向部122との容量比である。この容量比は、負極合材層121(対向部122)の厚み(すなわち、負極スラリの塗工量)の増減により調整する。
その後、負極120と正極130との間に、セパレータ150を介在させて捲回し、電極体110を形成する。なお、負極120の負極合材層121における対向部122に、セパレータ150を介して正極130の正極合材層131が対向するように、セパレータ150、負極120、セパレータ150、正極130の順に重ねて捲回する(図4参照)。このようにして、捲回型の電極体110を形成した。
次いで、ステップS2(組み付け工程)に進み、電池ケース180内に電極体110と非水電解液160と収容した電池を作製する。
具体的には、負極120(負極集電板128)に負極集電部材192を溶接し、正極130(正極集電板138)に正極集電部材191を溶接する。次いで、負極集電部材192及び正極集電部材191を溶接した電極体110を、電池ケース本体181内に挿入した後、非水電解液160を注入する。その後、封口蓋182で電池ケース本体181の開口を閉塞した状態で、封口蓋182と電池ケース本体181とを溶接し、非水電解質二次電池の組み付けを完了する。
次いで、ステップS3(電池拘束工程)に進み(図5参照)、上述の組み付け工程(ステップS2)において作製された非水電解質二次電池を、押圧治具30,40で挟んで拘束状態にする(図6参照)。具体的には、図6に示すように、電池ケース180の幅広側面180b,180cを押圧治具30,40で押圧するように、押圧治具30,40で非水電解質二次電池100を挟んで、非水電解質二次電池100を拘束状態にする。詳細には、電池ケース180の幅広側面180b側に配置した押圧治具30と、幅広側面180c側に配置した押圧治具40とを、円柱状のロッド51とナット53とを用いて締結することで、押圧治具30,40で非水電解質二次電池100を挟み、電池ケース180の幅広側面180b,180cを押圧治具30,40で押圧する。これにより、電池ケース180に対し、所定の荷重(例えば、400〜800kgf)をかけた状態にする。
次に、ステップS4(初期充放電工程)に進み(図5参照)、押圧治具30,40で拘束した状態(図6に示す状態)の非水電解質二次電池100について、充放電を行う。詳細には、1C(5A)の定電流で、電池電圧値が4.1Vに至るまで充電し、その後、電池電圧値を4.1Vに保持しつつ充電を行い、充電電流値が0.1Aに低下した時点で充電を終了する。次いで、1Cの定電流で電池電圧値が3.92Vに至るまで放電する。次に、1Cの定電流で、電池電圧値が3.97Vに至るまで充電し、その後、電池電圧値を3.97Vに保持しつつ充電を行い、充電電流値が0.1Aに低下した時点で充電を終了する。
なお、1Cは、定格容量値(公称容量値)の容量を有する電池を定電流放電して、1時間で放電終了となる電流値である。非水電解質二次電池100の定格容量(公称容量)は5.0Ahであるので、1C=5.0Aとなる。
次いで、ステップS5(エージング工程)に進み、初期充放電(ステップS4の処理)を終えた拘束状態(図6に示す状態)の非水電解質二次電池100を、所定の温度(例えば、60℃)で、一定時間(例えば、20時間)安置してエージングする。
ところで、ステップS1(電極体形成工程)や組み付け工程(ステップS2)において、電極体110内に金属粉(Cu粉など)などが誤って混入してしまうことがある。このような電池では、エージング工程において、金属粉由来のデンドライトが発生し、内部短絡が生じる(セパレータ150によって電気的に絶縁されている正極130と負極120とが、デンドライトを通じて電気的に接続する)ことがある。このため、後述するステップS6(自己放電工程)において、内部短絡が生じた電池を検出し、出荷しないようにしている(不良品として取り除く)。
次に、ステップS6(自己放電工程)に進み、エージング(ステップS5の処理)を終えた拘束状態(図6に示す状態)の非水電解質二次電池100を、所定期間(例えば、10日間)放置することにより自己放電させる。
ステップS6(自己放電工程)では、非水電解質二次電池100の放置を開始するときの電池電圧値(放置開始電圧値Vb)と、所定期間の放置を終えたときの電池電圧値(放置終了電圧値Vc)とを測定する。さらに、ステップS6(自己放電工程)では、放置開始電圧値Vbから放置終了電圧値Vcを差し引いた電池電圧差ΔVbc(=Vb−Vc)を算出し、電池電圧差ΔVbcが、所定の閾値Tbc以上であるか否かを判定する。電池電圧差ΔVbcが閾値Tbc以上である場合、当該電池100には内部短絡が生じていると判定する。
内部短絡が生じている電池では、内部短絡が生じていない電池(正常な電池)に比べて、放置による自己放電量が大きくなるので、電池電圧値が小さくなり、放置前後の電池電圧差ΔVbcも大きくなる。従って、放置前後の電池電圧差ΔVbcに基づいて、電池に内部短絡が生じているか否かを判断することできる。そこで、ステップS6(自己放電工程)では、電池電圧差ΔVbcが所定の閾値Tbc以上であるか否かによって、非水電解質二次電池100に内部短絡が生じているか否かを判定する。内部短絡が生じていると判定された電池は、不良品として取り除かれる(例えば、廃棄される)。
なお、閾値Tbcは、例えば、予め、内部短絡が生じている電池と生じていない電池とについて、それぞれの電池電圧差ΔVbcを調査しておき、両電池の電池電圧差ΔVbcの間の値とすれば良い。
ところで、従来(例えば特許文献1)の方法では、正負極の容量比(B/A)を1.4以上とした電極体を備える電池を自己放電させると、正常電池(内部短絡が生じていない電池)同士の間でも、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキが大きくなり、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができなかった。具体的には、正常電池のうち電池電圧変化量が大きな電池では、内部短絡が生じている電池(このうち電池電圧変化量が小さな電池)と同程度の電圧低下量となり、これらの電池の間で電圧低下量(電池電圧差ΔVbc)に明確な違いが現れないことがあった。このため、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができなかった。
これに対し、本実施形態の自己放電工程(ステップS6)では、20℃以下の温度環境下で、電池100を所定期間放置する。正負極の容量比(B/A)の値が1.4以上と大きくされた非水電解質二次電池100を、20℃以下の温度環境下で放置して自己放電させることにより、正常電池同士の間で、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくすることができる。これにより、正常電池と内部短絡電池との間で、電圧低下量(電池電圧差ΔVbc)に明確な差が現れるようになる。これにより、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができる。
なお、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくできる理由は、次のように考えている。電池100を放置する環境温度を20℃以下にすることで、自己放電期間中(放置期間中)のSEI生成反応を抑制することができ、これによって、電池電圧の変化量(低下量)を小さくできると考えている。その結果、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくできると考えている。
次に、ステップS7(容量測定工程)に進み、ステップS6において内部短絡が生じていない(正常である)と判定された非水電解質二次電池100について、25℃の温度環境下で電池容量を測定する。
この容量測定工程(ステップS7)は、ステップS2(組み付け工程)における正極合材層131及び負極合材層121の塗工量が適切であるか否かを確認するための工程である。具体的には、電極合材層(正極合材層131及び負極合材層121)の塗工量が基準値から大きく外れている(過剰または過少である)場合、電池容量が基準値から大きく外れる(許容範囲から外れる)ことになる。従って、容量測定工程(ステップS7)では、電池容量の測定値が、許容範囲内であるか否かを判定し、測定値が許容範囲外である場合、当該電池は電極合材層(正極合材層131及び負極合材層121)の塗工不良(塗工量が不適切)であると判定する。
具体的には、まず、電池100について、1C(5A)の定電流で、電池電圧値が4.1V(SOC100%)に至るまで充電し、その後、電池電圧値を4.1Vに保持しつつ充電を行い、充電電流値が0.1Aに低下した時点で充電を終了する。次いで、電池100について、1Cの定電流で電池電圧値が3.0V(SOC0%)に至るまで放電する。このときの放電電気量Q1を、電池容量として測定する。放電電気量Q1(電池容量)が許容範囲から外れている電池は、塗工不良と判定され、不良品として取り除かれる(例えば、廃棄される)。
なお、ステップS7(容量測定工程)でも、非水電解質二次電池100は、押圧治具30,40で拘束した状態(図7に示す状態)のままである。
また、SOCは、State Of Charge(充電状態、充電率)の略である。
次いで、ステップS8(内部抵抗測定工程)に進み、容量測定工程(ステップS7)を終えた拘束状態(図6に示す状態)の非水電解質二次電池100について、その内部抵抗(IV抵抗)を測定する。具体的には、非水電解質二次電池100を充電して、その電池電圧値を3.6V(SOC40%)にする。その後、この非水電解質二次電池100を、20Aの定電流で4秒間だけ放電させ、放電終了時(終了した瞬間)の電池電圧値Vgを測定する。次いで、放電により変化した電池電圧変化量ΔV(=3.6−Vg)を電流値20Aで除した値(=ΔV/20)を、IV抵抗値(内部抵抗値)として取得する。IV抵抗値が許容範囲から外れている電池は、不良品として取り除かれる(例えば、廃棄される)。
その後、ステップS9(拘束解除工程)に進み、内部抵抗測定工程(ステップS8)を終えた非水電解質二次電池100の拘束状態を解除する。具体的には、非水電解質二次電池100を挟んで押圧していた押圧治具30,40を取り外す。このようにして、非水電解質二次電池100が完成する。
なお、本実施形態の非水電解質二次電池100は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用電源として使用される。
(実施例1)
実施例1では、ステップS1(電極体形成工程)において、正極容量Aと負極容量Bとの容量比(負極容量B/正極容量A)を、1.7以上(具体的には、1.8)とした電極体110を作製した。正負極の容量比(B/A)の値を1.7以上とすることで、電池の内部抵抗を小さくすることができ、また、充電時(特に、ハイレート充電時)に負極表面にLiが析出するのを効果的に抑制することができる。
また、自己放電工程(ステップS6)において、電池100を放置する環境温度を、10〜20℃の範囲内の温度(具体的には20℃)とした。
(自己放電試験)
次に、自己放電試験について説明する。この自己放電試験は、放置温度(自己放電工程の環境温度)と自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(低下量)のバラツキとの関係を調査するために行った。
具体的には、まず、前述のステップS1〜S5の処理を行った電池を、140個用意する。なお、ステップS1では、実施例1と同様に、正極容量Aと負極容量Bとの容量比(負極容量B/正極容量A)を1.8としている。これらの電池を、20個ずつの7つのグループに分け、グループごとに放置温度(自己放電工程の環境温度)を異ならせて、10日間放置することで自己放電を行った。
詳細には、第1グループの20個の電池は、5℃の温度環境下(放置温度)で、10日間の放置をすることで自己放電を行った。第2グループの20個の電池は、10℃の温度環境下で、10日間の放置をすることで自己放電を行った。第3グループの20個の電池は、15℃の温度環境下で、10日間の放置をすることで自己放電を行った。第4グループの20個の電池は、20℃の温度環境下で、10日間の放置をすることで自己放電を行った。第5グループの20個の電池は、22℃の温度環境下で、10日間の放置をすることで自己放電を行った。第6グループの20個の電池は、25℃の温度環境下で、10日間の放置をすることで自己放電を行った。第7グループの20個の電池は、30℃の温度環境下で、10日間の放置をすることで自己放電を行った。
この自己放電試験では、各グループ(従って、それぞれの放置温度)において、それぞれの電池について、放置を開始するときの電池電圧値(放置開始電圧値Vb)と、10日間の放置を終えたときの電池電圧値(放置終了電圧値Vc)とを測定した。さらに、放置開始電圧値Vbから放置終了電圧値Vcを差し引いた電池電圧差ΔVbc(=Vb−Vc)を算出した。そして、各グループ(各放置温度)において、電池電圧差ΔVbcが最も大きくなった電池の電池電圧差ΔVbcの値から、電池電圧差ΔVbcが最も小さくなった電池の電池電圧差ΔVbcの値を差し引いた値(この値を、電池電圧差ΔVbcの最大差という)を算出した。これらの結果を、図7のグラフに示す。
なお、自己放電試験を行った140個の電池は、いずれも、内部短絡が生じていない正常電池であることを確認している。
図7は、正負極容量比(B/A)の値を1.8とした電池について、放置温度(自己放電工程の環境温度)と電池電圧差ΔVbcの最大差(バラツキの大きさ)との関係を示すグラフである。電池電圧差ΔVbcの最大差が大きいほど、自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(低下量)のバラツキが大きいといえる。
そこで、図7に示す結果を検討すると、20℃以下の温度環境下で放置して自己放電させた場合は、自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(電池電圧差ΔVbc)の最大差が極めて小さいことがわかる。すなわち、放置温度を20℃以下とした場合、正常電池同士の間において、電池電圧変化量(電池電圧差ΔVbc)のバラツキは小さくなる。
一方、20℃よりも高い温度環境下で放置して自己放電させた場合は、自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(電池電圧差ΔVbc)の最大差が大きくなることがわかる。すなわち、放置温度を20℃よりも高くした場合、正常電池同士であっても、電池電圧変化量(電池電圧差ΔVbc)のバラツキは大きくなる。
以上の結果より、正負極の容量比(B/A)が1.8と大きくされた非水電解質二次電池を、20℃以下の温度環境下で放置して自己放電させることにより、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくすることができるといえる。
また、上記の試験電池(B/Aの値を1.8とした電池)と比較して、正負極の容量比(B/A)の値のみを異ならせた電池を、140個ずつ用意した。具体的には、正負極の容量比(B/A)の値を、1.2、1.3、1.4、1.6、1.7、1.9、2.0とした電池を、それぞれ140個ずつ用意した。そして、各容量比(B/A)の電池について、20個ずつの7つのグループに分け、グループごとに放置温度(自己放電工程の環境温度)を異ならせて、10日間放置することで自己放電を行った。放置温度は、前述の通り、5℃、10℃、15℃、20℃、22℃、25℃、30℃と異ならせている。
この自己放電試験でも、各グループ(従って、それぞれの放置温度)において、それぞれの電池について、放置開始電圧値Vbと放置終了電圧値Vcとを測定した。さらに、放置開始電圧値Vbから放置終了電圧値Vcを差し引いた電池電圧差ΔVbc(=Vb−Vc)を算出した。そして、各グループ(各放置温度)において、電池電圧差ΔVbcが最も大きくなった電池の電池電圧差ΔVbcの値から、電池電圧差ΔVbcが最も小さくなった電池の電池電圧差ΔVbcの値を差し引いた値(電池電圧差ΔVbcの最大差)を算出した。これらの結果を、図8のグラフに示す。なお、図8には、正負極容量比(B/A)を1.8とした電池の試験結果も併せて記載している。
また、自己放電試験を行った電池は、いずれも、内部短絡が生じていない正常電池であることを確認している。
図8は、正負極容量比(B/A)の値が異なる電池について、放置温度(自己放電工程の環境温度)と電池電圧差ΔVbcの最大差(バラツキの大きさ)との関係を示すグラフである。電池電圧差ΔVbcの最大差が大きいほど、自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(低下量)のバラツキが大きいといえる。
なお、図8では、正負極容量比(B/A)の値を1.2とした電池のデータを□、1.3とした電池のデータを◆、1.4とした電池のデータを●、1.6とした電池のデータを◇、1.7とした電池のデータを△、1.8とした電池のデータを○、1.9とした電池のデータを×、2.0とした電池のデータを◎で示している。
ここで、図8に示す結果を検討する。
まず、正負極容量比(B/A)の値を1.4未満とした電池(具体的には、B/Aの値を1.2、1.3とした電池)の結果について検討する。これらの電池では、放置温度に拘わらず、自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(電池電圧差ΔVbc)の最大差が小さくなることがわかる。すなわち、放置温度に拘わらず、正常電池同士の間において、電池電圧変化量(電池電圧差ΔVbc)のバラツキは小さくなる。従って、正負極容量比(B/A)の値を1.4未満とした場合は、放置温度の影響を受けることなく、内部短絡が生じている電池を適切に検出することが可能であることがわかる。
次に、正負極容量比(B/A)の値を1.4以上とした電池(具体的には、B/Aの値を1.4、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0とした電池)の結果について検討する。これらの電池では、20℃よりも高い温度環境下で放置して自己放電させたときには、自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(電池電圧差ΔVbc)の最大差が大きくなることがわかる。すなわち、正負極容量比(B/A)の値を1.4以上とした場合には、放置温度を20℃よりも高くすると、正常電池同士であっても、電池電圧変化量(電池電圧差ΔVbc)に大きなバラツキが生じてしまう。
一方、20℃以下の温度環境下で放置して自己放電させた場合には、自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(電池電圧差ΔVbc)の最大差が小さくなることがわかる。すなわち、放置温度を20℃以下としたときには、正負極容量比(B/A)の値を1.4以上とした場合であっても、正常電池同士の間において、電池電圧変化量(電池電圧差ΔVbc)のバラツキは小さくなる。図8からわかるように、特に、正負極容量比(B/A)の値を1.7以上とした電池において、放置温度を20℃以下にすることによる電池電圧変化量(電池電圧差ΔVbc)のバラツキの抑制効果は絶大である。
以上の結果より、正負極の容量比(B/A)の値を1.4以上とした電池の場合(特に、1.7以上とした電池の場合)は、放置により自己放電させるときの環境温度(放置温度)を20℃以下にすることで、正常電池同士の間において、自己放電期間中(放置期間中)における電池電圧の変化量(電池電圧差ΔVbc)のバラツキを小さくすることができるといえる。これにより、正常電池と内部短絡電池との間で、電圧変化量(電池電圧差ΔVbc)に明確な差が現れるようになる。これにより、内部短絡が生じている電池を精度良く検出することができる。
なお、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくできる理由は、次のように考えている。電池を放置する環境温度を20℃以下にすることで、自己放電期間中(放置期間中)のSEI生成反応を抑制することができ、これによって、電池電圧の変化量(低下量)を小さくできると考えている。その結果、正常電池同士の間において、電池電圧の変化量(低下量)のバラツキを小さくできると考えている。
(電池容量バラツキの調査)
従来(例えば、特許文献1)の方法では、正負極の容量比(B/A)を1.4以上とした場合、自己放電工程において自己放電させた後、容量測定工程において電池容量を測定すると、正常電池(電極合材層の塗工量が適量である電池)同士の間でも、電池容量のバラツキが大きくなり、塗工不良電池を精度良く検出することができないことがあった。すなわち、自己放電工程中(放置期間中)に電池容量が大きく変動(低下)することがあり、その結果、電池容量に大きなバラツキが生じてしまうことがあった。
ここで、電池容量バラツキを調査するために行った試験について説明する。この自己放電試験は、自己放電工程における環境温度(放置温度)が、電池容量のバラツキに与える影響を調査したものである。具体的には、自己放電工程における放置温度(自己放電工程の環境温度)と、その後の容量測定工程において測定された電池容量のバラツキとの関係を調査した。
より具体的には、まず、前述のステップS1〜S5の処理を行った電池を、140個用意する。なお、ステップS1では、実施例1と同様に、正極容量Aと負極容量Bとの容量比(負極容量B/正極容量A)を1.8としている。これらの電池を、20個ずつの7つのグループに分け、前述の自己放電試験と同様に、グループごとに放置温度(自己放電工程の環境温度)を異ならせて、10日間放置することで自己放電を行った。放置温度は、前述の通り、グループごとに、5℃、10℃、15℃、20℃、22℃、25℃、30℃と異ならせている。なお、自己放電試験を行った140個の電池は、いずれも、内部短絡が生じていない正常電池であることを確認している。
その後、ステップS7(容量測定工程)と同様に、これらの電池について、25℃の温度環境下で電池容量を測定する。具体的には、まず、各々の電池について、1C(5A)の定電流で、電池電圧値が4.1V(SOC100%)に至るまで充電し、その後、電池電圧値を4.1Vに保持しつつ充電を行い、充電電流値が0.1Aに低下した時点で充電を終了する。次いで、電池100について、1Cの定電流で電池電圧値が3.0V(SOC0%)に至るまで放電する。このときの放電電気量Q1を、電池容量として測定する。
そして、各グループごと(各放置温度ごと)に、放電電気量Q1(電池容量)が最も大きくなった電池の電池容量の値から、放電電気量Q1(電池容量)が最も小さくなった電池の電池容量の値を差し引いた値(この値を、容量最大差という)を算出した。さらに、各グループごと(各放置温度ごと)に、放電電気量Q1(電池容量)の平均値(この値を平均電池容量という)を算出し、下記式(1)に示すように、平均電池容量に対する容量最大差の比率(%)を、電池容量バラツキを表す指標として算出した。
電池容量バラツキ=(容量最大差/平均電池容量)×100(%)・・・(1)
これらの結果を、放置温度(自己放電工程の環境温度)と電池容量バラツキとの関係を表すグラフとして、図9に示す。なお、前述のように、測定対象の電池は、いずれも、正負極容量比(B/A)の値を1.8とした電池である。なお、これらの電池は、いずれも、塗工不良でない電池(電極合材層が適量塗工された電池)であることを確認している。
図9より、自己放電工程において20℃よりも高い温度環境下で電池を放置した場合、特に、電池容量のバラツキが大きくなることがわかる。また、自己放電工程において10℃よりも低い温度環境下で電池を放置した場合にも、電池容量のバラツキが大きくなることがわかる。
これに対し、自己放電工程において、10〜20℃の範囲内の温度環境下で電池を放置した場合には、電池容量のバラツキを小さくできることがわかる。詳細には、図9に示すように、自己放電工程を行う前に電池容量を測定した場合と、同等の電池容量バラツキを維持することができる。すなわち、10〜20℃の範囲内の温度環境下で電池を放置した場合には、自己放電期間中(放置期間中)に電池容量のバラツキの程度がほとんど変化しない。
以上の結果より、正負極の容量比(B/A)を1.8と大きくした非水電解質二次電池について、自己放電工程における電池の放置温度(環境温度)を、10〜20℃の範囲内とすることにより、電池容量のバラツキが大きくなるのを抑制することができるといえる。
また、上記の試験電池(B/Aの値を1.8とした電池)と比較して、正負極の容量比(B/A)の値のみを異ならせた電池を、140個ずつ用意した。具体的には、前述の自己放電試験と同様に、正負極の容量比(B/A)の値を、1.2、1.3、1.4、1.6、1.7、1.9、2.0とした電池を、それぞれ140個ずつ用意した。そして、各容量比(B/A)の電池について、20個ずつの7つのグループに分け、グループごとに放置温度(自己放電工程の環境温度)を異ならせて、10日間放置することで自己放電を行った。放置温度は、前述の通り、5℃、10℃、15℃、20℃、22℃、25℃、30℃と異ならせている。
その後、ステップS7(容量測定工程)と同様に、これらの電池について、25℃の温度環境下で電池容量(放電電気量Q1)を測定した。そして、各グループごと(各放置温度ごと)に、前述の演算式(1)に基づいて、電池容量バラツキの値を算出した。これらの結果を、放置温度(自己放電工程の環境温度)と電池容量バラツキとの関係を表すグラフとして、図10に示す。なお、図10には、正負極容量比(B/A)を1.8とした電池の試験結果も併せて記載している。また、試験を行った電池は、いずれも、塗工不良でない電池(電極合材層が適量塗工された電池)であることを確認している。
図10は、正負極容量比(B/A)の値が異なる電池について、放置温度(自己放電工程の環境温度)と電池容量バラツキとの関係を示すグラフである。なお、図10では、正負極容量比(B/A)の値を1.2とした電池のデータを□、1.3とした電池のデータを◆、1.4とした電池のデータを●、1.6とした電池のデータを◇、1.7とした電池のデータを△、1.8とした電池のデータを○、1.9とした電池のデータを×、2.0とした電池のデータを◎で示している。
ここで、図10に示す結果を検討する。
まず、正負極容量比(B/A)の値を1.4未満とした電池(具体的には、B/Aの値を1.2、1.3とした電池)の結果について検討する。これらの電池では、放置温度を10℃以上とした場合に、自己放電期間中(放置期間中)に生じる電池容量のバラツキ(変動)が小さいことがわかる。一方、放置温度を10℃未満とした場合には、自己放電期間中(放置期間中)に生じる電池容量のバラツキ(変動)が大きくなることがわかる。以上の結果より、正負極容量比(B/A)の値を1.4未満とした場合は、自己放電工程における放置温度を10℃以上とすることで、自己放電期間中(放置期間中)に電池容量のバラツキが大きくなるのを抑制でき、その結果、その後の容量測定工程において、塗工不良電池を適切に検出することが可能となることがわかる。
次に、正負極容量比(B/A)の値を1.4以上とした電池(具体的には、B/Aの値を1.4、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0とした電池)の結果について検討する。これらの電池では、自己放電工程において20℃よりも高い温度環境下で電池を放置した場合、特に、電池容量のバラツキが大きくなることがわかる。特に、正負極容量比(B/A)の値を1.7以上とした電池において、放置温度を20℃よりも高くした場合に、電池容量のバラツキが著しく大きくなることがわかる。また、自己放電工程において10℃よりも低い温度環境下で電池を放置した場合にも、電池容量のバラツキが大きくなることがわかる。
これに対し、自己放電工程において、10〜20℃の範囲内の温度環境下で電池を放置した場合には、電池容量のバラツキを小さくできることがわかる。詳細には、10〜20℃の範囲内の温度環境下で電池を放置した場合には、自己放電期間中(放置期間中)に電池容量のバラツキの程度がほとんど変化しない。特に、正負極容量比(B/A)の値を1.7以上とした電池において、放置温度を10〜20℃の範囲内にすることによる電池容量のバラツキの抑制効果は絶大である。
以上の結果より、正負極容量比(B/A)の値を1.4以上とした場合(特に、1.7以上とした場合)は、自己放電工程における放置温度を10〜20℃の範囲内とすることで、正常電池(電極合材層の塗工量が適量である電池)同士の間において、自己放電期間中(放置期間中)に電池容量のバラツキが大きくなるのを抑制できるといえる。その結果、正常電池と塗工不良電池との間で、容量測定工程において測定される電池容量(放電電気量Q1)に明確な差が現れるようになり、塗工不良電池を適切に検出することができる。
なお、自己放電工程において20℃よりも高い温度環境下で電池を放置した場合に、電池容量のバラツキが大きくなる理由は、次のように考えている。正負極の容量比(B/A)の値が1.4以上と大きくされた非水電解質二次電池では、自己放電工程中(放置期間中)に、負極表面でのSEI生成反応が促進され易く(従って、Liが消費され易く)、これに伴って、電池容量が大きく低下することがあると考えている。その結果、電池容量のバラツキが大きくなる傾向があると考えている。
また、正負極容量比B/Aと電池容量との関係について調査した。具体的には、前述のようにして試験を行った電池のうち、放置温度を20℃として自己放電工程を行った各グループの電池について、各グループごと(正負極容量比B/Aの値ごと)に算出された平均電池容量を取得する。そして、正負極容量比B/Aの値を1.2とした電池グループの平均電池容量の値を基準(100%)として、正負極容量比B/Aの値が異なる各グループについて、この基準値に対する平均電池容量の比率(%)を算出した。その結果を図11に示す。
図11は、正負極容量比(B/A)の値と平均電池容量の比率(正負極容量比B/Aの値を1.2とした電池を基準)との関係を示している。図11より、正負極の容量比(B/A)の値が1.2〜1.9の範囲では、電池容量に大きな差が生じないことがわかる。ところが、正負極の容量比(B/A)を1.9より大きくすると、電池容量が急激に小さくなることがわかる。正負極の容量比(B/A)を1.9より大きくすると、SEI生成反応によって消費されるLi量が多くなり、その結果、電池容量が小さくなると考えている。この結果より、電池容量の低下を抑制するためには、正負極の容量比(B/A)は、1.9以下とするのが好ましいといえる。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記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、ステップS3(電池拘束工程)及びステップS9(拘束解除工程)を設けたが、これらの工程を設けることなく、非水電解質二次電池を製造するようにしても良い。すなわち、組み付け工程(ステップS2)において作製された非水電解質二次電池100を押圧治具30,40で挟んで拘束状態にすることなく、ステップS4〜S8の処理を行うようにしても良い。
100 非水電解質二次電池
110 電極体
120 負極
121 負極合材層
127 負極活物質
128 負極集電板
130 正極
131 正極合材層
137 正極活物質
138 正極集電板
150 セパレータ
160 非水電解液
180 電池ケース

Claims (4)

  1. 正極及び負極を有する電極体を形成する電極体形成工程と、
    上記電極体及び非水電解液を電池ケース内に収容した非水電解質二次電池を、所定期間放置することにより、上記電池を自己放電させる自己放電工程と、を備える
    非水電解質二次電池の製造方法において、
    上記電極体形成工程では、上記正極の容量Aと上記負極の容量Bとの容量比(B/A)を1.4以上とした電極体を形成し、
    上記自己放電工程では、20℃以下の温度環境下で、上記電池を上記所定期間放置する
    非水電解質二次電池の製造方法。
  2. 請求項1に記載の非水電解質二次電池の製造方法であって、
    前記自己放電工程を終えた前記電池について電池容量の一部または全部を測定する容量測定工程、を備え、
    上記自己放電工程では、10〜20℃の範囲内の温度環境下で、前記電池を前記所定期間放置する
    非水電解質二次電池の製造方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載の非水電解質二次電池の製造方法であって、
    前記電極体形成工程では、前記容量比(B/A)を1.7以上とした電極体を作製する
    非水電解質二次電池の製造方法。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池の製造方法であって、
    前記自己放電工程より前に、
    前記非水電解質二次電池を初期充放電する初期充放電工程と、
    上記初期充放電工程を終えた上記電池を、所定の温度で一定時間安置してエージングするエージング工程と、を備える
    非水電解質二次電池の製造方法。
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