蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度检测装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请主张于2014年1月14日提出的日本专利申请2014-004407号的优先权， 并在此引用其包括说明书、附图以及摘要在内的全部内容。
技术领域
[0002] 本发明涉及对蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度进行检测的装置。
【背景技术】
[0003] 近年来，锂离子二次电池作为蓄电设备被应用于混合动力汽车、电动汽车等。锂离 子二次电池的电极通过下述方式制造，首先，为了获得活性物质材料（蓄电材料）的浆液而 向增粘剂的溶解液混炼活性物质的粉末等，接下来，将活性物质材料的浆液涂覆在铝箔等 基体材料并进行干燥。锂离子二次电池的电池性能受电极的活性物质材料的粒子的分散程 度的影响极大。为了正确地对电池性能进行评价，期望进行粒子的分散程度的定量化。
[0004] 例如，日本专利第2925195号公报中记载了，由存在多个粒子的图像求出各粒子 的重心位置，利用将相邻的重心位置连接起来的线段将图像分割为多个区域，由各区域的 面积来进行粒子的分散程度的定量化的装置。另外，日本特开平9-257686号公报中记载 了，由存在多个粒子的图像求出粒子间的间隙的面积或者周长从而对空隙分布进行测定的 方法。另外，日本专利第5271967号公报中记载了，将间隙的重心间距离的平均偏差除以间 隙的重心间距离的平均而得的值作为分散度的方法。另外，日本特开2013-89491号公报记 载了通过使活性物质的体积与间隙的体积之差设为规定值以上来能够提高电池性能的方 法。
[0005] 在日本专利第2925195号公报所记载的装置中，以大小大致均勾的各粒子分离开 为前提，因此存在各粒子接触的情况、各粒子的大小存在偏差的情况下无法应用的现象。另 外，日本特开平9-257686号公报、日本专利第5271967号公报、日本特开2013-89491号公 报中，关于粒子的分散程度的定量化没有具体的记载。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的之一是提供即便蓄电设备的蓄电材料的粒子接触或者各粒子的大 小存在偏差也能够进行分散程度的定量化的分散程度检测装置。
[0007] 本发明的一个实施方式的蓄电设备的蓄电材料的粒子的分散程度检测装置具备： 拍摄装置，其对蓄电设备中的蓄电材料的粒子所存在的部分进行拍摄，从而获取图像数据； 二值化装置，其对上述图像数据进行二值化而使其成为二值化图像数据；图像分割装置，其 将上述二值化图像数据分割为多个图像区域；间隙比例运算装置，其求出上述多个图像区 域每一个的上述粒子间的间隙的比例；面内均匀度运算装置，其基于上述间隙的比例来求 出关于上述间隙的面内均匀度；间隙尺寸相当值运算装置，其求出上述二值化图像数据中 上述粒子间的间隙每一个的尺寸相当值；间隙尺寸均匀度运算装置，其基于上述间隙尺寸 相当值来求出关于上述间隙的间隙尺寸的均匀度；以及分散程度定量化装置，其基于上述 面内均匀度以及上述间隙尺寸均匀度来进行上述粒子的分散程度的定量化。
[0008] 由此，由于着眼于基于蓄电材料的间隙的比例的宏观的面内均匀度、以及基于蓄 电材料的间隙的尺寸相当值的微观的间隙尺寸均匀度，因此，即便蓄电材料的粒子接触或 各粒子的大小存在偏差，也能够高精度地进行蓄电材料的粒子的分散程度的定量化。
[0009] 本发明的其它方式可以为，在蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度检测装置 中，上述拍摄装置通过向规定方向扫描来获取上述图像数据，上述间隙尺寸相当值运算装 置将每次扫描的上述二值化图像数据中上述粒子间的间隙每一个的长度作为上述间隙尺 寸相当值来求出。由此，能够简单地进行蓄电材料的粒子的分散程度的定量化。
[0010] 本发明的另一个其它的方式可以为，在蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度 检测装置中，所述拍摄装置通过向一个方向扫描来获取上述图像数据，由此，能够正确地求 出间隙的长度，能够提高定量化的蓄电材料的粒子的分散程度的精度。
[0011] 本发明的另一个其它的方式可以为，在蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度 检测装置中，所述拍摄装置通过向一个方向以及与该一个方向垂直的方向扫描来获取上述 图像数据，由此，能够不受间隙的形状、方向的影响而正确地求出间隙的长度，能够进一步 提高定量化的蓄电材料的粒子的分散程度的精度。
[0012] 本发明的另一个其它的方式可以为，在蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度 检测装置中，还具备：存储装置，其预先存储已定量化的上述粒子的分散程度与上述蓄电设 备的性能的相关关系；以及性能评价装置，其基于上述相关关系，根据由上述分散程度定量 化装置求出的已定量化的粒子的分散程度，来对上述蓄电设备的性能进行评价。由此，由于 将蓄电材料的粒子的分散程度与蓄电设备的性能评价结合起来，因此容易实现蓄电设备的 高性能化、高功能化，并且，能够减少蓄电设备的不合格率。
[0013] 作为本发明的另一个其它实施方式的蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度 检测装置具备：拍摄装置，其对蓄电设备的蓄电材料的粒子所存在的部分进行拍摄，从而获 取图像数据；二值化装置，其对上述图像数据进行二值化而使其成为二值化图像数据；图 像分割装置，其将上述二值化图像数据分割为多个图像区域；间隙比例运算装置，其求出上 述多个图像区域每一个的上述粒子间的间隙的比例；面内均匀度运算装置，其基于上述间 隙的比例来求出关于上述间隙的面内均匀度；以及分散程度定量化装置，其基于上述面内 均匀度来进行上述粒子的分散程度的定量化。由此，由于着眼于基于蓄电材料的间隙的比 例的宏观的面内均匀度，因此即便蓄电材料的粒子的大小存在偏差，也能够进行蓄电材料 的粒子的分散程度的定量化。
[0014] 作为本发明的另一个其它实施方式的蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度 检测装置具备：拍摄装置，其对蓄电设备中的蓄电材料的粒子所存在的部分进行拍摄，从而 获取图像数据；二值化装置，其对上述图像数据进行二值化而使其成为二值化图像数据； 间隙尺寸相当值运算装置，其求出上述二值化图像数据中上述粒子间的间隙每一个的尺寸 相当值；间隙尺寸均匀度运算装置，其基于上述间隙尺寸相当值来求出关于上述间隙的间 隙尺寸均匀度；以及分散程度定量化装置，其基于上述间隙尺寸均匀度来进行上述粒子的 分散程度的定量化。由此，由于着眼于基于蓄电材料的间隙的尺寸相当值的微观的间隙尺 寸均匀度，因此即便蓄电材料的粒子接触，也能够进行蓄电材料的粒子的分散程度的定量 化。
[0015] 对于作为本发明的另一个其它实施方式的蓄电设备的蓄电材料的粒子的分 散程度检测装置而言，上述蓄电材料的粒子是活性物质材料的粒子，上述拍摄装置是 SEM(ScanningElectronMicroscope)〇
【附图说明】
[0016] 以下，参照附图对【具体实施方式】进行说明，从而能够清楚本发明的上述目的以及 其它目的、特征和优点，其中，对相同或相似的要素标注相同或相似的附图标记。
[0017] 图1是本发明的实施方式：蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度检测装置的 示意结构图。
[0018] 图2是示出基于本发明的实施方式：对蓄电设备中的蓄电材料的粒子的分散程度 检测装置进行处理的流程图。
[0019] 图3是示出由图像数据表示的涂膜的图像的图。
[0020] 图4是示出由二值化图像数据表示的涂膜的图像的图。
[0021]图5是示出将由二值化图像数据表示的涂膜的图像分割的图像区域的图。
[0022] 图6是示出二值化图像数据的间隙的尺寸相当值、扫描方向的图。
[0023] 图7是示出在二值化图像数据中，间隙的尺寸相当值的频度分布的图。
[0024] 图8是示出定量化的粒子的分散程度的值与锂离子二次电池的容量降低速度的 相关关系的图。
【具体实施方式】
[0025] 以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。基于本实施方式的分散程度检 测装置是用于对例如作为蓄电设备的锂离子二次电池的电极（正极以及负极）的蓄电材料 的粒子的分散程度进行检测的装置。锂离子二次电池的电极通过向铝箔、铜箔等基体材料 涂覆作为蓄电材料的活性物质材料的浆液并进行干燥而被制造。
[0026] 作为活性物质材料的具体例，正极电极的情况下，作为活性物质使用固体的锂镍 氧化物等，作为溶剂使用液体的N-甲基吡咯烷酮等，作为导电助材使用乙炔黑等，以及作 为粘合剂使用聚偏氟乙烯等。负极电极的情况下，例如，作为活性物质使用固体的石墨等， 作为溶剂使用液体的水，作为增稠剂使用羧甲基纤维素等，以及作为粘合剂使用SBR橡胶、 聚丙烯酸等。
[0027] 参照图1对本实施方式的分散程度检测装置的构成进行说明。分散程度检测装置 1构成为具备：拍摄装置2、二值化装置3、图像分割装置11、间隙比例运算装置12、面内均 匀度运算装置13、间隙尺寸相当值运算装置14、间隙尺寸均匀度运算装置15、分散程度定 量化装置16、电池性能评价装置17、存储装置18等。
[0028] 作为拍摄装置2,使用例如SEM(扫描电子显微镜：ScanningElectron Microscope)等。在本实施方式中，SEM通过对活