蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度檢測(cè)裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)主張于2014年1月14日提出的日本專利申請(qǐng)2014-004407號(hào)的優(yōu)先權(quán)， 并在此引用其包括說(shuō)明書(shū)、附圖以及摘要在內(nèi)的全部?jī)?nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及對(duì)蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度進(jìn)行檢測(cè)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 近年來(lái)，鋰離子二次電池作為蓄電設(shè)備被應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等。鋰離 子二次電池的電極通過(guò)下述方式制造，首先，為了獲得活性物質(zhì)材料（蓄電材料）的漿液而 向增粘劑的溶解液混煉活性物質(zhì)的粉末等，接下來(lái)，將活性物質(zhì)材料的漿液涂覆在鋁箔等 基體材料并進(jìn)行干燥。鋰離子二次電池的電池性能受電極的活性物質(zhì)材料的粒子的分散程 度的影響極大。為了正確地對(duì)電池性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，期望進(jìn)行粒子的分散程度的定量化。
[0004] 例如，日本專利第2925195號(hào)公報(bào)中記載了，由存在多個(gè)粒子的圖像求出各粒子 的重心位置，利用將相鄰的重心位置連接起來(lái)的線段將圖像分割為多個(gè)區(qū)域，由各區(qū)域的 面積來(lái)進(jìn)行粒子的分散程度的定量化的裝置。另外，日本特開(kāi)平9-257686號(hào)公報(bào)中記載 了，由存在多個(gè)粒子的圖像求出粒子間的間隙的面積或者周長(zhǎng)從而對(duì)空隙分布進(jìn)行測(cè)定的 方法。另外，日本專利第5271967號(hào)公報(bào)中記載了，將間隙的重心間距離的平均偏差除以間 隙的重心間距離的平均而得的值作為分散度的方法。另外，日本特開(kāi)2013-89491號(hào)公報(bào)記 載了通過(guò)使活性物質(zhì)的體積與間隙的體積之差設(shè)為規(guī)定值以上來(lái)能夠提高電池性能的方 法。
[0005] 在日本專利第2925195號(hào)公報(bào)所記載的裝置中，以大小大致均勾的各粒子分離開(kāi) 為前提，因此存在各粒子接觸的情況、各粒子的大小存在偏差的情況下無(wú)法應(yīng)用的現(xiàn)象。另 外，日本特開(kāi)平9-257686號(hào)公報(bào)、日本專利第5271967號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)2013-89491號(hào)公 報(bào)中，關(guān)于粒子的分散程度的定量化沒(méi)有具體的記載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一是提供即便蓄電設(shè)備的蓄電材料的粒子接觸或者各粒子的大 小存在偏差也能夠進(jìn)行分散程度的定量化的分散程度檢測(cè)裝置。
[0007] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的蓄電設(shè)備的蓄電材料的粒子的分散程度檢測(cè)裝置具備： 拍攝裝置，其對(duì)蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子所存在的部分進(jìn)行拍攝，從而獲取圖像數(shù)據(jù)； 二值化裝置，其對(duì)上述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化而使其成為二值化圖像數(shù)據(jù)；圖像分割裝置，其 將上述二值化圖像數(shù)據(jù)分割為多個(gè)圖像區(qū)域；間隙比例運(yùn)算裝置，其求出上述多個(gè)圖像區(qū) 域每一個(gè)的上述粒子間的間隙的比例；面內(nèi)均勻度運(yùn)算裝置，其基于上述間隙的比例來(lái)求 出關(guān)于上述間隙的面內(nèi)均勻度；間隙尺寸相當(dāng)值運(yùn)算裝置，其求出上述二值化圖像數(shù)據(jù)中 上述粒子間的間隙每一個(gè)的尺寸相當(dāng)值；間隙尺寸均勻度運(yùn)算裝置，其基于上述間隙尺寸 相當(dāng)值來(lái)求出關(guān)于上述間隙的間隙尺寸的均勻度；以及分散程度定量化裝置，其基于上述 面內(nèi)均勻度以及上述間隙尺寸均勻度來(lái)進(jìn)行上述粒子的分散程度的定量化。
[0008] 由此，由于著眼于基于蓄電材料的間隙的比例的宏觀的面內(nèi)均勻度、以及基于蓄 電材料的間隙的尺寸相當(dāng)值的微觀的間隙尺寸均勻度，因此，即便蓄電材料的粒子接觸或 各粒子的大小存在偏差，也能夠高精度地進(jìn)行蓄電材料的粒子的分散程度的定量化。
[0009] 本發(fā)明的其它方式可以為，在蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度檢測(cè)裝置 中，上述拍攝裝置通過(guò)向規(guī)定方向掃描來(lái)獲取上述圖像數(shù)據(jù)，上述間隙尺寸相當(dāng)值運(yùn)算裝 置將每次掃描的上述二值化圖像數(shù)據(jù)中上述粒子間的間隙每一個(gè)的長(zhǎng)度作為上述間隙尺 寸相當(dāng)值來(lái)求出。由此，能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行蓄電材料的粒子的分散程度的定量化。
[0010] 本發(fā)明的另一個(gè)其它的方式可以為，在蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度 檢測(cè)裝置中，所述拍攝裝置通過(guò)向一個(gè)方向掃描來(lái)獲取上述圖像數(shù)據(jù)，由此，能夠正確地求 出間隙的長(zhǎng)度，能夠提高定量化的蓄電材料的粒子的分散程度的精度。
[0011] 本發(fā)明的另一個(gè)其它的方式可以為，在蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度 檢測(cè)裝置中，所述拍攝裝置通過(guò)向一個(gè)方向以及與該一個(gè)方向垂直的方向掃描來(lái)獲取上述 圖像數(shù)據(jù)，由此，能夠不受間隙的形狀、方向的影響而正確地求出間隙的長(zhǎng)度，能夠進(jìn)一步 提高定量化的蓄電材料的粒子的分散程度的精度。
[0012] 本發(fā)明的另一個(gè)其它的方式可以為，在蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度 檢測(cè)裝置中，還具備：存儲(chǔ)裝置，其預(yù)先存儲(chǔ)已定量化的上述粒子的分散程度與上述蓄電設(shè) 備的性能的相關(guān)關(guān)系；以及性能評(píng)價(jià)裝置，其基于上述相關(guān)關(guān)系，根據(jù)由上述分散程度定量 化裝置求出的已定量化的粒子的分散程度，來(lái)對(duì)上述蓄電設(shè)備的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。由此，由于 將蓄電材料的粒子的分散程度與蓄電設(shè)備的性能評(píng)價(jià)結(jié)合起來(lái)，因此容易實(shí)現(xiàn)蓄電設(shè)備的 高性能化、高功能化，并且，能夠減少蓄電設(shè)備的不合格率。
[0013] 作為本發(fā)明的另一個(gè)其它實(shí)施方式的蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度 檢測(cè)裝置具備：拍攝裝置，其對(duì)蓄電設(shè)備的蓄電材料的粒子所存在的部分進(jìn)行拍攝，從而獲 取圖像數(shù)據(jù)；二值化裝置，其對(duì)上述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化而使其成為二值化圖像數(shù)據(jù)；圖 像分割裝置，其將上述二值化圖像數(shù)據(jù)分割為多個(gè)圖像區(qū)域；間隙比例運(yùn)算裝置，其求出上 述多個(gè)圖像區(qū)域每一個(gè)的上述粒子間的間隙的比例；面內(nèi)均勻度運(yùn)算裝置，其基于上述間 隙的比例來(lái)求出關(guān)于上述間隙的面內(nèi)均勻度；以及分散程度定量化裝置，其基于上述面內(nèi) 均勻度來(lái)進(jìn)行上述粒子的分散程度的定量化。由此，由于著眼于基于蓄電材料的間隙的比 例的宏觀的面內(nèi)均勻度，因此即便蓄電材料的粒子的大小存在偏差，也能夠進(jìn)行蓄電材料 的粒子的分散程度的定量化。
[0014] 作為本發(fā)明的另一個(gè)其它實(shí)施方式的蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度 檢測(cè)裝置具備：拍攝裝置，其對(duì)蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子所存在的部分進(jìn)行拍攝，從而 獲取圖像數(shù)據(jù)；二值化裝置，其對(duì)上述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化而使其成為二值化圖像數(shù)據(jù)； 間隙尺寸相當(dāng)值運(yùn)算裝置，其求出上述二值化圖像數(shù)據(jù)中上述粒子間的間隙每一個(gè)的尺寸 相當(dāng)值；間隙尺寸均勻度運(yùn)算裝置，其基于上述間隙尺寸相當(dāng)值來(lái)求出關(guān)于上述間隙的間 隙尺寸均勻度；以及分散程度定量化裝置，其基于上述間隙尺寸均勻度來(lái)進(jìn)行上述粒子的 分散程度的定量化。由此，由于著眼于基于蓄電材料的間隙的尺寸相當(dāng)值的微觀的間隙尺 寸均勻度，因此即便蓄電材料的粒子接觸，也能夠進(jìn)行蓄電材料的粒子的分散程度的定量 化。
[0015] 對(duì)于作為本發(fā)明的另一個(gè)其它實(shí)施方式的蓄電設(shè)備的蓄電材料的粒子的分 散程度檢測(cè)裝置而言，上述蓄電材料的粒子是活性物質(zhì)材料的粒子，上述拍攝裝置是 SEM(ScanningElectronMicroscope)〇
【附圖說(shuō)明】
[0016] 以下，參照附圖對(duì)【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明，從而能夠清楚本發(fā)明的上述目的以及 其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中，對(duì)相同或相似的要素標(biāo)注相同或相似的附圖標(biāo)記。
[0017] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式：蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度檢測(cè)裝置的 示意結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖2是示出基于本發(fā)明的實(shí)施方式：對(duì)蓄電設(shè)備中的蓄電材料的粒子的分散程度 檢測(cè)裝置進(jìn)行處理的流程圖。
[0019] 圖3是示出由圖像數(shù)據(jù)表示的涂膜的圖像的圖。
[0020] 圖4是示出由二值化圖像數(shù)據(jù)表示的涂膜的圖像的圖。
[0021]圖5是示出將由二值化圖像數(shù)據(jù)表示的涂膜的圖像分割的圖像區(qū)域的圖。
[0022] 圖6是示出二值化圖像數(shù)據(jù)的間隙的尺寸相當(dāng)值、掃描方向的圖。
[0023] 圖7是示出在二值化圖像數(shù)據(jù)中，間隙的尺寸相當(dāng)值的頻度分布的圖。
[0024] 圖8是示出定量化的粒子的分散程度的值與鋰離子二次電池的容量降低速度的 相關(guān)關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明?；诒緦?shí)施方式的分散程度檢 測(cè)裝置是用于對(duì)例如作為蓄電設(shè)備的鋰離子二次電池的電極（正極以及負(fù)極）的蓄電材料 的粒子的分散程度進(jìn)行檢測(cè)的裝置。鋰離子二次電池的電極通過(guò)向鋁箔、銅箔等基體材料 涂覆作為蓄電材料的活性物質(zhì)材料的漿液并進(jìn)行干燥而被制造。
[0026] 作為活性物質(zhì)材料的具體例，正極電極的情況下，作為活性物質(zhì)使用固體的鋰鎳 氧化物等，作為溶劑使用液體的N-甲基吡咯烷酮等，作為導(dǎo)電助材使用乙炔黑等，以及作 為粘合劑使用聚偏氟乙烯等。負(fù)極電極的情況下，例如，作為活性物質(zhì)使用固體的石墨等， 作為溶劑使用液體的水，作為增稠劑使用羧甲基纖維素等，以及作為粘合劑使用SBR橡膠、 聚丙烯酸等。
[0027] 參照?qǐng)D1對(duì)本實(shí)施方式的分散程度檢測(cè)裝置的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。分散程度檢測(cè)裝置 1構(gòu)成為具備：拍攝裝置2、二值化裝置3、圖像分割裝置11、間隙比例運(yùn)算裝置12、面內(nèi)均 勻度運(yùn)算裝置13、間隙尺寸相當(dāng)值運(yùn)算裝置14、間隙尺寸均勻度運(yùn)算裝置15、分散程度定 量化裝置16、電池性能評(píng)價(jià)裝置17、存儲(chǔ)裝置18等。
[0028] 作為拍攝裝置2,使用例如SEM(掃描電子顯微鏡：ScanningElectron Microscope)等。在本實(shí)施方式中，SEM通過(guò)對(duì)活