JPWO2015136930A1 - 電池検査装置および電池検査方法 - Google Patents

Abstract

電池検査装置（１０）は、電池を検査する電池検査装置であって、電池の充放電過程において、電池の出力電圧に対してバランスをとるための直流電圧に交流電圧を重畳した外部電圧を電池に印加する印加部（１１）と、直流電圧に交流電圧を重畳した外部電圧が電池に印加された状態において、電池の外部の磁場を測定する測定部（１２）とを備え、電池は、電池の内部の電流が電池の外部に磁場を生成することを妨げる遮蔽部を含み、印加部（１１）は、遮蔽部の特性に基づいて定められる第１周波数よりも低い第２周波数に対応する交流電圧を直流電圧に重畳した外部電圧を電池に印加する。

Description

本発明は、電池を検査する電池検査装置および電池検査方法に関する。

近年、リチウム電池において発生するデンドライトは、電池内の短絡、および、電池の爆発等を引き起こす可能性があるため、問題視されている。そのため、このような短絡等を防止するための有効な検査方法が検討されている。これに関し、特許文献１には、Ｘ線、可視光線または超音波等を用いて、電池の状態を検査する方法が示されている。

特表２０１２−５２４３８５号公報

しかしながら、可視光およびマイクロ波は、電池を覆う金属を透過しにくい。したがって、可視光またはマイクロ波によって、電池内の状態を検査することは困難である。

Ｘ線によって電池内の状態を検査することは可能であるが、Ｘ線によって電池内に異物が混入していること等を検査することができるとしても、Ｘ線によって電池内の電気的な状態を検査することは困難である。したがって、Ｘ線、可視光およびマイクロ波のいずれを用いても、電池内の電気的な状態を検査することは困難である。

一方、電池内の短絡等の原因の調査には、電池の充放電過程において電池内で変化する電気的な状態を検査することが役立つ場合がある。

そこで、本発明は、電池の充放電過程において、電池内の電気的な状態に対応する情報を適切に取得することができる電池検査装置および電池検査方法を提供する。

例えば、本発明の一態様に係る電池検査装置は、電池を検査する電池検査装置であって、前記電池の充放電過程において、前記電池の出力電圧に対してバランスをとるための直流電圧に交流電圧を重畳した外部電圧を前記電池に印加する印加部と、前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧が前記電池に印加された状態において、前記電池の外部の磁場を測定する測定部とを備え、前記電池は、前記電池の内部の電流が前記電池の外部に磁場を生成することを妨げる遮蔽部を含み、前記印加部は、前記遮蔽部の特性に基づいて定められる第１周波数よりも低い第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加する。

これにより、電池検査装置は、充放電の途中の時点で、電池の内部において流れる電流が電池の外部（電池の周辺）に生成する磁場を適切に測定することができる。したがって、電池検査装置は、電池の充放電過程において、電池内の電気的な状態に対応する情報を適切に取得することができる。また、電池検査装置は、遮蔽部の特性に基づく周波数よりも低い周波数を用いることで遮蔽部の影響を抑制し、磁場を適切に測定することができる。

例えば、前記遮蔽部の特性は、前記遮蔽部の導電率、前記遮蔽部の透磁率、および、前記遮蔽部の厚さに対応し、前記印加部は、前記導電率、前記透磁率および前記厚さに基づいて定められる前記第１周波数よりも低い前記第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加してもよい。

これにより、電池検査装置は、遮蔽部の導電率、透磁率およびの厚さに基づく周波数よりも低い周波数を用いて、遮蔽部の影響を抑制することができる。

例えば、前記印加部は、前記導電率がσで表現され、かつ、前記透磁率がμで表現され、かつ、前記厚さがｄで表現される場合に１／（πσμｄ^２）で表現される前記第１周波数よりも低い前記第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加してもよい。

これにより、電池検査装置は、より具体的に定められる周波数を用いて、遮蔽部の影響を抑制し、磁場を適切に測定することができる。

例えば、前記電池検査装置は、さらに、前記測定部で測定された磁場に基づいて、前記電池の内部の磁場分布または電流分布を示す画像を生成する生成部を備えてもよい。

これにより、電池検査装置は、利用者が電池内の状態を視覚的に認識することが可能な画像を生成することができる。

例えば、前記電池検査装置は、さらに、前記生成部で生成された前記画像を表示する表示部を備えてもよい。

これにより、電池検査装置は、利用者が電池内の状態を視覚的に認識することが可能な画像を表示することができる。

例えば、前記印加部は、前記電池の充放電過程において前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧を断続的に前記電池に印加することにより、複数の期間において前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧を前記電池に印加し、前記測定部は、前記複数の期間のそれぞれにおいて、前記電池の外部の磁場を測定してもよい。

これにより、電池検査装置は、充放電の途中の複数の時点のそれぞれで、電流が生成する磁場を適切に測定することができる。

例えば、前記電池検査装置は、さらに、前記測定部で前記複数の期間のそれぞれにおいて測定された磁場に基づいて、それぞれが前記電池の内部の磁場分布または電流分布を示す複数の画像を含む映像を生成する生成部を備えてもよい。

これにより、電池検査装置は、利用者が電池内の状態の変化を視覚的に認識することが可能な映像を生成することができる。

例えば、前記電池検査装置は、さらに、前記生成部で生成された前記映像を表示する表示部を備えてもよい。

これにより、電池検査装置は、利用者が電池内の状態の変化を視覚的に認識することが可能な映像を表示することができる。

例えば、本発明の一態様に係る電池検査方法は、電池を検査する電池検査方法であって、前記電池の充放電過程において、前記電池の出力電圧に対してバランスをとるための直流電圧に交流電圧を重畳した外部電圧を前記電池に印加する印加ステップと、前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧が前記電池に印加された状態において、前記電池の外部の磁場を測定する測定ステップとを含み、前記電池は、前記電池の内部の電流が前記電池の外部に磁場を生成することを妨げる遮蔽部を含み、前記印加ステップでは、前記遮蔽部の特性に基づいて定められる第１周波数よりも低い第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加する。

これにより、充放電の途中の時点で、電池の内部において流れる電流が電池の外部に生成する磁場を適切に測定することが可能である。したがって、電池の充放電過程において、電池内の電気的な状態に対応する情報を適切に取得することが可能である。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明に係る電池検査装置および電池検査方法によって、電池の充放電過程において、電池内の電気的な状態に対応する情報を適切に取得することが可能である。

図１は、実施の形態に係る電池検査装置を示す構成図である。 図２は、実施の形態に係る電池検査装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、実施の形態に係る電池検査装置を示す模式図である。 図４は、実施の形態に係る電池が検査されている状態を示す図である。 図５は、実施の形態に係る電流の遷移を示す図である。 図６は、実施の形態に係る蓄電率の遷移を示す図である。 図７は、実施の形態に係る交流電圧を印加するための回路を示す図である。

以下、実施の形態等について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態等は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態等で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態等における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、以下の説明における構成要素等に対して、表現上、第１、第２および第３などの序数が、付け加えられてもよいし、付け替えられてもよい、取り除かれてもよい。

（実施の形態）
まず、本実施の形態に係る電池検査装置の概要を説明する。本実施の形態に係る電池検査装置は、電池を破壊せずに電池を検査する。このような非破壊検査に用いられる技術要素として、Ｘ線、可視光およびマイクロ波などが用いられる場合がある。しかしながら、Ｘ線、可視光およびマイクロ波のいずれを用いても、電池内の電気的な状態を検査することは困難である。そこで、本実施の形態に係る電池検査装置は、磁場を用いる。

具体的には、電池の内部において流れる電流は、電池の外部（電池の周辺）に磁場を生成する。定常状態における電流Ｊと磁場Ｈとの関係は、マクスウェルの方程式に基づいて、ΔＨ＝−（∇×Ｊ）で表現される。このような関係に基づいて、電池の外部の磁場から、電池の内部において流れる電流を推定することが可能である。本実施の形態に係る電池検査装置は、磁場を測定することによって、電池の電気的な状態を検査する。

一方、電池の充放電過程において、電池内の電気的な状態は変化する。電池の充放電過程で変化する状態を観測することは、電池の信頼性の検査に有効である。しかし、磁場の測定には相応の時間がかかるため、電池の充放電過程において磁場が測定されている間に、電池内の電気的な状態が変化する場合がある。電池内の電気的な状態が変化する場合、磁場も変化するため、磁場を適切に測定することは困難である。

このような状況において、電池の充放電を停止させることによって、電池内の電気的な状態の変化を停止させることは可能である。しかし、充放電が単純に停止した状態では、電流が流れず、磁場が生成されない。したがって、充放電が単純に停止した状態で、磁場を測定することは適切でない。

そこで、本実施の形態に係る電池検査装置は、充放電過程において、充放電を休止（抑制）し、交流電圧を印加する。交流電圧によって流れる電流が磁場を生成する。本実施の形態に係る電池検査装置は、交流電圧によって流れる電流が生成する磁場を測定することにより、電池の状態を適切に検査することができる。以下、本実施の形態に係る電池検査装置の具体的な構成を説明する。

なお、検査対象の電池は、充電または放電（充放電）が可能な電池であり、このような電池は、例えば、二次電池または蓄電池とも呼ばれる。

図１は、本実施の形態に係る電池検査装置を示す構成図である。図１に示された電池検査装置１０は、印加部１１、測定部１２、生成部１３、および、表示部１４を備える。

印加部１１は、電池に電圧を印加する装置である。例えば、印加部１１は、電圧および電流を発生させる発生器（ジェネレータ）である。

測定部１２は、磁場を測定する装置である。例えば、測定部１２は、磁場を感知するセンサを有し、センサで感知された磁場を測定する測定器である。

生成部１３は、画像（画像データ）または映像（映像データ）を生成する装置である。例えば、生成部１３は、画像または映像を生成する情報処理部である。

表示部１４は、画像または映像を表示する装置である。例えば、表示部１４は、画面を有し、画面に画像または映像を表示する装置である。

電池検査装置１０は、印加部１１、測定部１２、生成部１３、および、表示部１４のうちの一部のみを含んでもよい。つまり、電池検査装置１０は、印加部１１、測定部１２、生成部１３、および、表示部１４のうちの全てを含まなくてもよい。例えば、電池検査装置１０が印加部１１および測定部１２を含み、電池検査装置１０とは異なる外部の装置が生成部１３および表示部１４を含んでもよい。

図２は、図１に示された電池検査装置１０の動作を示すフローチャートである。まず、印加部１１は、電池の充放電過程において、外部電圧を電池に印加する（Ｓ１１）。ここで、電池に印加される外部電圧は、電池の出力電圧に対してバランスをとるための直流電圧に交流電圧を重畳した電圧である。つまり、印加部１１は、電池の充放電を休止させて、交流電圧を電池に印加する。これにより、電池の電気的な状態の変化が抑制され、かつ、電池の内部において流れる電流が磁場を生成する。

次に、測定部１２は、直流電圧に交流電圧を重畳した外部電圧が電池に印加された状態において、電池の外部の磁場を測定する（Ｓ１２）。つまり、測定部１２は、電池の充放電が休止し、かつ、電池に交流電圧が印加された状態において、磁場を測定する。この時、測定部１２は、変化が抑制された状態で、磁場を測定することができるため、十分な時間をかけて磁場を適切に測定することができる。

次に、生成部１３は、測定部１２で測定された磁場に基づいて、電池の内部の磁場分布または電流分布を示す画像または映像を生成する（Ｓ１３）。次に、表示部１４は、生成部１３で生成された画像または映像を表示する（Ｓ１４）。

上記の構成および動作により、電池検査装置１０は、電池の充放電過程において、電池内の電気的な状態に対応する情報を適切に取得することができる。次に、電池検査装置１０について、より詳細に説明する。

図３は、図１に示された電池検査装置１０を示す模式図である。図３には、電池２１および電池検査装置１０が示されている。電池検査装置１０は、印加部１１、測定部１２、生成部１３、および、表示部１４を含む。

印加部１１は、上記の通り、電池２１に電圧を印加する装置である。例えば、印加部１１は、図３のような電圧発生器である。図３の例では、印加部１１は、導線を介して電池２１に電圧を印加する。

測定部１２は、探針としてＴＭＲセンサ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ）２４を有する。なお、ＴＭＲセンサ２４は、一例であって、他の種類のセンサが用いられてもよい。また、測定部１２は、スライド可能な機構を有する。これにより、測定部１２は、ＴＭＲセンサ２４を用いて、電池２１の付近を走査することができる。

また、測定部１２は、回転台２５を備える。回転台２５は、検査対象物（電池２１）を載置するための台であり、回転可能な機構を有する。これにより、測定部１２は、様々な回転角度で、電池２１の付近を走査することができる。

生成部１３は、測定部１２で測定された磁場に基づいて、電池２１の内部の磁場分布または電流分布を示す画像を生成する。例えば、生成部１３は、図３に示されたような電子計算機（コンピュータ）である。

表示部１４は、生成部１３で生成された画像を表示する。例えば、表示部１４は、図３に示されたような画面を有する表示装置（ディスプレイ）である。

電池検査装置１０によって検査される電池２１は、リチウム電池またはリチウムイオン電池等である。電池２１は、１対の電極端子２２、２３を有する。電極端子２２、２３のそれぞれと印加部１１とは、導線を介して接続される。そして、印加部１１が外部電圧を電池２１に印加した状態で、測定部１２が電池２１の周辺の磁場を測定する。

なお、図３では、印加部１１、測定部１２、生成部１３、および、表示部１４は、それぞれ独立の構造を有している。しかし、印加部１１、測定部１２、生成部１３、および、表示部１４の全部または一部が、一体の構造を有していてもよい。

図４は、図３に示された電池２１が検査されている状態を示す図である。図４に示された電池２１は、１対の電極端子２２、２３、１対の電極板３３、３４、電解質３６、および、メタルパッケージ３７を含む。１対の電極板３３、３４、および、電解質３６は、メタルパッケージ３７で覆われている。

測定部１２は、回転台２５に載置された電池２１の上方の走査対象面３１において、ＴＭＲセンサ２４を介して、磁場を測定する。そして、生成部１３は、走査対象面３１において測定された磁場の情報を測定部１２から取得し、取得された情報を解析することによって、再構成対象面３２の磁場の情報を取得してもよい。すなわち、生成部１３は、走査対象面３１の磁場の情報に基づいて、再構成対象面３２の磁場の情報を取得してもよい。

磁場の情報を解析する方法は、国際公開第２００８／１２３４３２号（以下、特許文献２）および国際公開第２０１２／１５３４９６号（以下、特許文献３）等に記載されている。具体的には、特許文献２および特許文献３には、マクスウェルの方程式を用いて磁場の情報を解析する方法が記載されている。

生成部１３は、特許文献２または特許文献３等に記載の方法を用いてもよい。あるいは、測定部１２が、特許文献２または特許文献３等に記載の方法を用いて、再構成対象面３２の磁場の情報を取得してもよい。そして、生成部１３は、再構成対象面３２の磁場の情報を測定部１２から取得してもよい。

電池２１の内部において流れる電流は、電池２１の外部に磁場を生成する。測定部１２は、電池２１の内部において流れる電流が電池２１の外部に生成する磁場を測定する。電池２１の内部において流れる電流が変化すれば、電池２１の外部の磁場も変化する。

例えば、電池２１の充放電過程において、電極板３３または電極板３４に金属が析出されることによって、電池２１の内部にデンドライト３５が形成される場合がある。すなわち、電池２１の充放電過程において、デンドライト３５が発生し、成長する場合がある。

デンドライト３５の導電率は、電解質３６の導電率に比べて高い。したがって、電池２１の内部にデンドライト３５が発生すれば、電池２１の内部の電気的な状態が変化する。これにより、電池２１の外部の磁場も変化する。電池検査装置１０は、電池２１の外部の磁場を適切に測定することができれば、デンドライト３５の発生および成長の状態を検査することができる。

電池２１の充放電に伴うデンドライト３５の発生および成長を観察することは、電池２１の充放電に伴うデンドライト３５の発生および成長の抑制に役立つ可能性がある。一方、電池２１の充放電に伴うデンドライト３５の発生および成長に従って、電池２１の内部の電気的な状態が変化し、電池２１の外部に生成される磁場も変化する。経時的に変化する磁場を適切に測定することは困難である。

そこで、電池検査装置１０は、電池２１の充放電過程において、電池２１の充放電を休止する。これにより、デンドライト３５の発生および成長が抑制され、電池２１の内部の電気的な状態の変化が抑制される。しかし、電池２１の内部において電流が流れなければ、電池２１の外部に磁場が生成されない。そのため、電池検査装置１０は、電池２１の充放電を休止した状態において、交流電圧を電池２１に印加する。

交流電圧によって電池２１の内部において流れる電流は、デンドライト３５の発生および成長を促進しない。したがって、電池２１の内部の電気的な状態は安定する。また、交流電圧によって電池２１の内部において流れる電流は、電池２１の外部に磁場を生成し得る。また、電池２１の内部の電気的な状態が安定しているため、磁場の経時的な変化は抑制される。したがって、電池検査装置１０は、電池２１の充放電過程において、磁場を適切に測定することができる。

つまり、電池検査装置１０は、電池２１の充放電過程において、充放電を休止し、交流電圧を電池２１に印加することにより、デンドライト３５の発生および成長を抑制しつつ、時間をかけて磁場を適切に測定することができる。

図５は、図３に示された電池２１において流れる電流の遷移を示す図である。この例では、電池検査装置１０は、時刻Ｔ_１まで直流電圧を電池２１に印加する。また、電池検査装置１０は、時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２まで交流電圧を電池２１に印加する。また、電池検査装置１０は、時刻Ｔ_２から時刻Ｔ_３まで直流電圧を電池２１に印加する。また、電池検査装置１０は、時刻Ｔ_３から時刻Ｔ_４まで交流電圧を電池２１に印加する。また、電池検査装置１０は、時刻Ｔ_４から直流電圧を電池２１に印加する。

これにより、時刻Ｔ_１まで電池２１の充電が行われる。また、時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２まで電池２１の充電が抑制される。また、時刻Ｔ_２から時刻Ｔ_３まで電池２１の充電が行われる。また、時刻Ｔ_３から時刻Ｔ_４まで電池２１の充電が抑制される。また、時刻Ｔ_４から電池２１の充電が行われる。

そして、充電が行われている期間に、デンドライトが成長する。そして、充電が抑制されている期間に、デンドライトの成長が停止する。電池検査装置１０は、デンドライトの成長が停止している期間に、電池２１の周辺の磁場を測定する。すなわち、電池検査装置１０は、交流電圧を電池２１に印加している状態において、磁場を測定する。

図６は、図３に示された電池２１の蓄電率の遷移を示す図である。図６の例は、図５の例に対応する。図６では、電流に代えて蓄電率が縦軸に用いられている。図６のように、充電が行われている期間では、蓄電率が増加する。そして、充電が抑制されている期間では、蓄電率の増加が抑制される。

電池検査装置１０は、蓄電率の増加が抑制されている期間において磁場を測定することにより、充電過程の途中の時点におけるデンドライトの成長を検査することができる。そして、電池検査装置１０は、充電過程の途中の複数の時点のそれぞれにおいて、蓄電率の増加を抑制して磁場を測定することにより、充電過程におけるデンドライトの成長過程を検査することができる。

また、電池検査装置１０は、蓄電率の増加が抑制されている複数の期間のそれぞれにおいて、磁場を測定し、測定された磁場に基づいて、磁場分布または電流分布を示す画像を生成してもよい。つまり、電池検査装置１０は、充電過程の途中の複数の時点に対応する複数の画像を生成してもよい。そして、電池検査装置１０は、生成した複数の画像を含む映像を生成し、生成した映像を表示してもよい。これにより、電池検査装置１０は、デンドライトが成長する過程を映像として表示することができる。

なお、図５および図６は、充電過程に対応する遷移を示している。しかし、電池検査装置１０は、放電過程において、充電過程と同様の動作を行うことができる。つまり、電池検査装置１０は、電池２１の放電過程において、電池２１の放電を抑制し、電池２１に交流電圧を印加する。電池検査装置１０は、この状態において磁場を測定することにより、電池２１の放電過程において適切に磁場を測定することができる。

次に、図７を用いて、電池２１に交流電圧を印加するためのより具体的な構成を説明する。図７は、図３に示された電池２１に交流電圧を印加するための回路を示す図である。

図７には、電池２１および印加部１１が示されている。さらに、キャパシタＣ_ｂ、起電力ν_ｏ、内部抵抗γ_ｂ、直流電圧ν_ｅ、交流電圧ν_ａｃｏｓωｔ、および、外部抵抗γが示されている。キャパシタＣ_ｂ、起電力ν_ｏ、および、内部抵抗γ_ｂは、電池２１に含まれる。内部抵抗γ_ｂ、直流電圧ν_ｅ、および、交流電圧ν_ａｃｏｓωｔは、印加部１１に含まれる。交流電圧ν_ａｃｏｓωｔのｔは、時刻を示し、交流電圧ν_ａｃｏｓωｔのωは、角周波数を示す。

印加部１１は、充放電過程の所定の時刻ｔ＝Ｔにおける電池２１の出力電圧ν_ｏ（Ｔ）に対してバランスをとるための直流電圧ν_ｅ＝ν_ｏ（Ｔ）に交流電圧ν_ａｃｏｓωｔが重畳された外部電圧ν_Ｅ（ｔ）＝ν_ｅ＋ν_ａｃｏｓωｔを電池２１に対して印加する。例えば、外部電圧ν_Ｅ（ｔ）は、外部変調バイアス（外部変調回路およびバイアス回路）によって得られる。

言い換えれば、印加部１１は、電池２１の出力電圧ν_ｏ（Ｔ）に対してバランスがとれている状態において、充放電を角周波数ωで繰り返す。測定部１２は、角周波数ωで繰り返される充放電の応答成分に対応する磁場を測定する。

ただし、電池２１には、電池２１の内部の電流が電池２１の外部に磁場を生成することを妨げる遮蔽部があると想定される。例えば、交流電圧ν_ａｃｏｓωｔの周波数ｆ（ｆ＝ω／２π）が高い場合、磁場が、電極板３３、３４、および、メタルパッケージ３７などの遮蔽部によって遮蔽され、電池２１の外部に漏洩しない。

そこで、印加部１１は、遮蔽部の特性に基づいて定められる周波数よりも低い周波数に対応する交流電圧ν_ａｃｏｓωｔを直流電圧ν_ｅに重畳する。例えば、遮蔽部の特性は、遮蔽部の導電率、遮蔽部の透磁率、および、遮蔽部の厚さ（深さ）である。

具体的には、遮蔽部の導電率がσで表現され、遮蔽部の透磁率がμで表現され、遮蔽部の厚さがｄで表現される場合、印加部１１は、ｆ＜１／（πσμｄ^２）を満たす周波数ｆに対応する交流電圧ν_ａｃｏｓωｔを重畳する。なお、遮蔽部の厚さｄは、例えば、電極板３３の厚さと、メタルパッケージ３７の厚さとの合計である。

また、印加部１１は、遮蔽部の特性に基づいて定められる上記の周波数よりも低く、かつ、上記の周波数に近い周波数に対応する交流電圧ν_ａｃｏｓωｔを重畳してもよい。これにより、充放電の影響が抑制される。例えば、印加部１１は、上記の周波数よりも低く、かつ、上記の周波数の１／２よりも高い周波数に対応する交流電圧ν_ａｃｏｓωｔを重畳してもよい。具体的には、印加部１１は、１／（２πσμｄ^２）＜ｆ＜１／（πσμｄ^２）を満たす周波数ｆに対応する交流電圧ν_ａｃｏｓωｔを重畳してもよい。

また、遮蔽部の導電率、遮蔽部の透磁率、および、遮蔽部の厚さのうち一部が遮蔽部の特性として利用されてもよいし、遮蔽部のその他の属性が遮蔽部の特性として利用されてもよい。

また、印加部１１は、遮蔽部の特性に基づいて定められる周波数よりも低い周波数に、交流電圧ν_ａｃｏｓωｔの周波数を調整してもよい。例えば、印加部１１は、電池２１の外部に磁場が生成されるように、すなわち、遮蔽部を越えて磁場が生成されるように、周波数を低く調整する。また、印加部１１は、予め定められた基準以上の磁場が測定部１２で測定されるように、周波数を調整してもよい。

磁場の測定後、印加部１１は、交流電圧の重畳を停止し、充電および放電のうちの一方のみが行われるように制御する。例えば、印加部１１は、電池２１の出力電圧よりも大きい直流電圧を印加して、電池２１を充電させる。あるいは、印加部１１は、電池２１の出力電圧よりも小さい直流電圧を印加して、電池２１を放電させる。あるいは、印加部１１は、電圧を印加せずに、電池２１を放電させてもよい。

上記の構成に基づいて、印加部１１は、充放電過程において、電池２１の出力電圧に対してバランスをとるための直流電圧に交流電圧が重畳された外部電圧を断続的に印加する。印加部１１は、交流電圧が重畳された外部電圧を定期的に（周期的に）印加してもよいし、不定期に印加してもよい。印加部１１は、交流電圧が重畳された外部電圧を自動的に印加してもよいし、手動の操作に基づいて印加してもよい。測定部１２は、交流電圧が重畳された外部電圧が印加された状態で、電池２１の周辺の磁場を測定する。

例えば、充放電過程において磁場を測定するための各時刻が予め定められていてもよい。この場合、印加部１１は、充放電過程において予め定められた各時刻において、交流電圧が重畳された外部電圧を電池２１に印加する。そして、測定部１２は、充放電過程において予め定められた各時刻において、磁場を測定する。測定後、印加部１１は、通常の充放電が行われるように制御する。これにより、電池検査装置１０は、充放電過程において予め定められた各時刻に対応する磁場を測定することができる。

充放電過程において磁場を測定するための各時刻は、電池２１の出力電圧の特性に基づいて定められてもよいし、時間の特性に基づいて定められてもよい。つまり、電池検査装置１０は、所定の出力電圧毎に磁場を測定してもよいし、所定の時間間隔毎に磁場を測定してもよい。

そして、生成部１３は、充放電過程における複数の時刻に対応し、それぞれが磁場分布または電流分布を示す複数の画像を生成してもよい。さらに、生成部１３は、生成された複数の画像を連結することにより、複数の画像を含み、かつ、磁場分布または電流分布の変化を示す映像（動画像）を生成してもよい。そして、表示部１４は、磁場分布または電流分布の変化を示す映像を表示してもよい。これにより、電池検査装置１０の利用者は、デンドライトの成長過程を的確に観察することができる。

なお、印加部１１と測定部１２とは、同期信号を用いて連動してもよい。つまり、交流電圧の重畳と、磁場の測定とは、同期信号によって同時に開始し、同時に終了するように制御されてもよい。

以上、本発明に係る電池検査装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、実施の形態における複数の構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。

例えば、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、処理を実行する順番が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。

また、電池検査装置は、電池検査システムと表現されてもよい。印加部は、印加装置または印加回路と表現されてもよい。測定部は、測定装置または測定回路と表現されてもよい。生成部は、生成装置または生成回路と表現されてもよい。表示部は、表示装置または表示回路と表現されてもよい。

また、本発明は、電池検査装置として実現できるだけでなく、電池検査装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現できる。例えば、それらのステップは、コンピュータによって実行される。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。

また、電池検査装置に含まれる複数の構成要素は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。これらの構成要素は、個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩまたはウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、ＬＳＩ内部の回路セルの接続および設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、電池検査装置に含まれる構成要素の集積回路化を行ってもよい。

本発明に係る電池検査装置および電池検査方法は、電池の検査に利用可能であり、電池の開発および改善に利用可能である。

１０ 電池検査装置
１１ 印加部
１２ 測定部
１３ 生成部
１４ 表示部
２１ 電池
２２、２３ 電極端子
２４ ＴＭＲセンサ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ）
２５ 回転台
３１ 走査対象面
３２ 再構成対象面
３３、３４ 電極板
３５ デンドライト
３６ 電解質
３７ メタルパッケージ

例えば、本発明の一態様に係る電池検査装置は、電池を検査する電池検査装置であって、前記電池の充放電過程において、前記充放電を休止し、前記電池の出力電圧に対してバランスをとるための直流電圧に交流電圧を重畳した外部電圧を前記電池に印加する印加部と、前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧が前記電池に印加された状態において、前記電池の外部の磁場を測定する測定部とを備え、前記電池は、前記電池の内部の電流が前記電池の外部に磁場を生成することを妨げる遮蔽部を含み、前記印加部は、前記遮蔽部の特性に基づいて定められる第１周波数よりも低い第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加する。

例えば、前記印加部は、前記電池の充放電過程において、前記充放電を休止し、前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧を断続的に前記電池に印加することにより、複数の期間において前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧を前記電池に印加し、前記測定部は、前記複数の期間のそれぞれにおいて、前記電池の外部の磁場を測定してもよい。

例えば、本発明の一態様に係る電池検査方法は、電池を検査する電池検査方法であって、前記電池の充放電過程において、前記充放電を休止し、前記電池の出力電圧に対してバランスをとるための直流電圧に交流電圧を重畳した外部電圧を前記電池に印加する印加ステップと、前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧が前記電池に印加された状態において、前記電池の外部の磁場を測定する測定ステップとを含み、前記電池は、前記電池の内部の電流が前記電池の外部に磁場を生成することを妨げる遮蔽部を含み、前記印加ステップでは、前記遮蔽部の特性に基づいて定められる第１周波数よりも低い第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加する。

Claims (9)

1. 電池を検査する電池検査装置であって、
   前記電池の充放電過程において、前記電池の出力電圧に対してバランスをとるための直流電圧に交流電圧を重畳した外部電圧を前記電池に印加する印加部と、
   前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧が前記電池に印加された状態において、前記電池の外部の磁場を測定する測定部とを備え、
   前記電池は、前記電池の内部の電流が前記電池の外部に磁場を生成することを妨げる遮蔽部を含み、
   前記印加部は、前記遮蔽部の特性に基づいて定められる第１周波数よりも低い第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加する
   電池検査装置。
2. 前記遮蔽部の特性は、前記遮蔽部の導電率、前記遮蔽部の透磁率、および、前記遮蔽部の厚さに対応し、
   前記印加部は、前記導電率、前記透磁率および前記厚さに基づいて定められる前記第１周波数よりも低い前記第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加する
   請求項１に記載の電池検査装置。
3. 前記印加部は、前記導電率がσで表現され、かつ、前記透磁率がμで表現され、かつ、前記厚さがｄで表現される場合に１／（πσμｄ^２）で表現される前記第１周波数よりも低い前記第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加する
   請求項２に記載の電池検査装置。
4. 前記電池検査装置は、さらに、前記測定部で測定された磁場に基づいて、前記電池の内部の磁場分布または電流分布を示す画像を生成する生成部を備える
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池検査装置。
5. 前記電池検査装置は、さらに、前記生成部で生成された前記画像を表示する表示部を備える
   請求項４に記載の電池検査装置。
6. 前記印加部は、前記電池の充放電過程において前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧を断続的に前記電池に印加することにより、複数の期間において前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧を前記電池に印加し、
   前記測定部は、前記複数の期間のそれぞれにおいて、前記電池の外部の磁場を測定する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池検査装置。
7. 前記電池検査装置は、さらに、前記測定部で前記複数の期間のそれぞれにおいて測定された磁場に基づいて、それぞれが前記電池の内部の磁場分布または電流分布を示す複数の画像を含む映像を生成する生成部を備える
   請求項６に記載の電池検査装置。
8. 前記電池検査装置は、さらに、前記生成部で生成された前記映像を表示する表示部を備える
   請求項７に記載の電池検査装置。
9. 電池を検査する電池検査方法であって、
   前記電池の充放電過程において、前記電池の出力電圧に対してバランスをとるための直流電圧に交流電圧を重畳した外部電圧を前記電池に印加する印加ステップと、
   前記直流電圧に前記交流電圧を重畳した前記外部電圧が前記電池に印加された状態において、前記電池の外部の磁場を測定する測定ステップとを含み、
   前記電池は、前記電池の内部の電流が前記電池の外部に磁場を生成することを妨げる遮蔽部を含み、
   前記印加ステップでは、前記遮蔽部の特性に基づいて定められる第１周波数よりも低い第２周波数に対応する前記交流電圧を前記直流電圧に重畳した前記外部電圧を前記電池に印加する
   電池検査方法。

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