特許 7344450 電池作製設備および電極スタックの作製空間形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-06

(45)【発行日】2023-09-14

(54)【発明の名称】電池作製設備および電極スタックの作製空間形成方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0585 20100101AFI20230907BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALI20230907BHJP

   H01M 10/052 20100101ALN20230907BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0585

H01M10/0562

H01M10/052

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020037926

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2021140947

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-04-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(72)【発明者】

【氏名】松下 昇平

(72)【発明者】

【氏名】松下 祐貴

【審査官】井原 純

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－１６７４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６０３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５１０２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１２６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１４０９０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／００－１０／０５８７

Ｈ０１Ｍ １０／３６－１０／３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

硫化物系非晶質固体電解質を含む固体電解質層と正極活物質層と負極活物質層とを積層して電極スタックを作製する作製空間を有する作製室と、
前記作製空間の酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、
前記作製室に形成され、前記作製空間の酸素が少なくとも排出される排出口と、
前記排出口から前記作製空間の酸素を少なくとも排出させる排出手段と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記作製空間の酸素濃度を測定する測定処理と、
前記測定処理で測定された前記酸素濃度が、予め設定された閾値以上か否かを判定する判定処理と、
前記判定処理で前記酸素濃度が前記閾値以上であると判定されたとき、前記作製空間において、前記電極スタックに対して短絡検査を実施することができないことを作業者に通知する検査不可通知処理と、
前記検査不可通知処理の後、前記作製空間の酸素を排出させる排出処理と、
前記判定処理で前記酸素濃度が前記閾値未満であると判定されたとき、前記作製空間において、前記電極スタックに対して短絡検査を実施することができることを作業者に通知する検査可能通知処理と、
を実行可能に構成され、
前記閾値は、前記電極スタックの電圧降下が予め定められた許容値に抑えられる酸素濃度である、電池作製設備。

【請求項2】

前記作製室には、循環排出口、および、循環給入口が形成され、
前記循環排出口に接続された循環排出路と、
前記循環給入口に接続された循環給入路と、
前記循環排出路および前記循環給入路に接続された酸素除去装置と、
を備えた、請求項１に記載された電池作製設備。

【請求項3】

前記制御装置は、前記酸素除去装置に、前記循環排出路を通じて前記作製空間の酸素が含まれた気体を取り込み、取り込んだ前記気体から酸素を除去した除去気体を、前記循環給入路を通じて前記作製空間に送り込む酸素除去制御を行わせる酸素除去処理を実行可能に構成され、
前記制御装置は、前記酸素除去処理の後に前記測定処理を実行する、請求項２に記載された電池作製設備。

【請求項4】

前記排出口と前記循環排出口とは同一のものであり、
前記排出手段と前記酸素除去装置とは同一のものであり、
前記排出処理では、前記酸素除去制御を前記酸素除去装置に行わせる、請求項３に記載された電池作製設備。

【請求項5】

前記作製室には、給入口が形成され、
前記給入口に接続され、前記作製空間に不活性ガスを送り込む不活性ガス発生装置を備え、
前記制御装置は、前記排出処理の後、前記作製空間に不活性ガスを給入する給入処理を実行可能に構成された、請求項１から３までの何れか１つに記載された電池作製設備。

【請求項6】

前記給入処理で給入される不活性ガスは、窒素である、請求項５に記載された電池作製設備。

【請求項7】

前記作製室には、給入口が形成され、
前記給入口に接続され、前記作製空間に不活性ガスを送り込む不活性ガス発生装置を備え、
前記制御装置は、前記判定処理によって前記酸素濃度が前記閾値以上であると判定されたとき、前記酸素除去制御を前記酸素除去装置に行わせることが可能か否かを判定する除去判定処理を実行可能に構成され、
前記排出処理では、前記除去判定処理によって前記酸素除去制御を前記酸素除去装置に行わせることが可能と判定されたとき、前記酸素除去制御を前記酸素除去装置に行わせ、
前記排出処理では、前記除去判定処理によって前記酸素除去制御を前記酸素除去装置に行わせることが不可能と判定されたとき、前記作製空間の酸素を前記排出口から排出させ、
前記制御装置は、前記除去判定処理によって前記酸素除去制御を前記酸素除去装置に行わせることが不可能と判定されたときの前記排出処理の後、前記作製空間に不活性ガスを給入する給入処理を実行可能に構成された、請求項３に記載された電池作製設備。

【請求項8】

前記除去判定処理では、前記測定処理で測定された前記酸素濃度が、前記閾値よりも高い除去閾値以上か否かを判定し、前記除去閾値未満のとき、前記酸素除去制御を前記酸素除去装置に行わせることが可能であると判定する、請求項７に記載された電池作製設備。

【請求項9】

前記閾値は、１００ｐｐｍ以下の何れかの酸素濃度である、請求項１から８までの何れか１つに記載された電池作製設備。

【請求項10】

前記作製空間には、不活性ガスが充填されている、請求項１から９までの何れか１つに記載された電池作製設備。

【請求項11】

硫化物系非晶質固体電解質を含む固体電解質層と正極活物質層と負極活物質層とを積層して電極スタックを作製する作製空間の酸素濃度を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定した前記酸素濃度が、予め設定された閾値以上か否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において、前記酸素濃度が前記閾値以上であると判定したとき、前記作製空間において、前記電極スタックに対して短絡検査を実施することができないことを作業者に通知する検査不可通知工程と、
前記検査不可通知工程の後、前記作製空間の酸素を排出する排出工程と、
前記判定工程において、前記酸素濃度が前記閾値未満であると判定したとき、前記作製空間において、前記電極スタックに対して短絡検査を実施することができることを作業者に通知する検査可能通知工程と、
を包含し、
前記閾値は、前記電極スタックの電圧降下が予め定められた許容値に抑えられる酸素濃度である、電極スタックの作製空間形成方法。

【請求項12】

前記排出工程では、前記作製空間の酸素が含まれた気体を取り込み、取り込んだ前記気体から酸素を除去した除去気体を、前記作製空間に送り込む、請求項１１に記載された電極スタックの作製空間形成方法。

【請求項13】

前記排出工程で前記作製空間の酸素を排出した後、前記作製空間に新たな不活性ガスを給入する給入工程を更に包含する、請求項１１に記載された電極スタックの作製空間形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池作製設備および電極スタックの作製空間形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には、硫化水素の発生を抑制できる硫化物系固体電解質電池に関する発明が開示されている。特許文献１に開示された発明では、正極と負極との間に、硫化物系固体電解質層が介在している。特許文献１には、硫化物系固体電解質は、大気中の水分と反応して潮解して、硫化水素が発生すること、および、硫化物固体電解質層および電極を含む発電要素の外周表面に撥水コートを設けることなどが開示されている。また、特許文献１に開示された発明では、硫化物系固体電解質層は、アルゴンが充填されたグローブボックス内で作製されることが開示されている。

【0003】

例えば特許文献２には、全固体電池の短絡検査の方法が開示されている。特許文献２に開示された検査方法には、以下の（ｉ）～（ｖ）の工程が含まれている。
（ｉ）電池を充電した後に、電池の自己放電による電圧降下量ΔＶ１を求める工程
（ｉｉ）電圧降下量ΔＶ１が所定の第１の基準値を超えるか否かを判定する工程
（ｉｉｉ）電圧降下量ΔＶ１が所定の第１の基準値を超えた場合に、電池の使用時の拘束圧を超える圧力下で電池を充電し、自己放電させて自己放電による電圧降下量ΔＶ２を求める工程
（ｉｖ）電圧降下量ΔＶ２が所定の第２の基準値を超えるか否かを判定する工程
（ｖ）電圧降下量ΔＶ２が所定の第２の基準値を超えた場合に、電池を不良品と判定する工程

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－９２５５号公報

【文献】特開２０１５－１２２１６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

硫化物系固体電解質電池を作製する作製工程では、硫化物からなる固体電解質粒子を含む固体電解質層を有する電極体が用意される。電極体は、固体電解質層と、固体電解質層に重ねられた正極活物質層と、正極活物質層の位置とは異なる他の位置において固体電解質層に重ねられた負極活物質層とを備えている。正極活物質層は、正極集電体に取り付けられている。負極活物質層は、負極集電体に取り付けられている。また、このような硫化物からなる固体電解質粒子を含む固体電解質層を有する電極体は、大気中の水分の影響を受けないように密閉された空間で作成されうる。かかる電極体は、例えば、露点－７０℃以下のアルゴンガス雰囲気などで形成される作製空間内で、作製される。

【0006】

ところで、本発明者は、かかる硫化物系固体電解質電池の作製工程において、作製された電極体の短絡検査を行うことを考えている。かかる短絡検査が行なわれることによって、短絡した電極体を排除し、不良品の発生が抑制される。このことで、後工程に送られる短絡した電極体の数が少なくなり、後工程の無駄が減り、歩留まりが向上する。この短絡検査では、短絡していない電極体を短絡しているとする誤検出を少なくするように、電極体を作製および管理することが好ましい。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ここで提案される電池作製設備は、作製室と、酸素濃度センサと、排出口と、排出手段と、制御装置とを備えている。作製室は、固体電解質層と正極活物質層と負極活物質層とを積層して電極スタックを作製する作製空間を有する。酸素濃度センサは、作製空間の酸素濃度を測定する。排出口は、作製室に形成され、作製空間の酸素が少なくとも排出される。排出手段は、排出口から作製空間の酸素を少なくとも排出させる。制御装置は、作製空間の酸素濃度を測定する測定処理と、測定処理で測定された酸素濃度が、予め設定された閾値以上か否かを判定する判定処理と、判定処理で酸素濃度が閾値以上であると判定されたとき、作製空間の酸素を排出させる排出処理と、を実行可能に構成されている。閾値は、電極スタックの電圧降下が予め定められた許容値に抑えられる酸素濃度である。

【0008】

本発明者は、電極スタックを作製する際、および、作製された電極スタックの短絡検査を行うまでの間において、酸素濃度が高いところに電極スタックが置かれることで、酸素濃度に起因して電極スタックの電圧降下が生じることがあることを見出した。そして、酸素濃度に起因して電極スタックの電圧降下が生じることで、短絡していない電極スタックを短絡しているとする誤検出が発生することを見出した。ここで提案される電池作製設備では、作製室の作製空間では、酸素濃度が閾値未満となるように酸素濃度が調整される。よって、酸素濃度に起因して電極スタックの電圧降下を生じ難くすることができる。したがって、短絡検査の際に、酸素濃度に起因した上記の誤検出の発生を抑制することができる。

【0009】

ここで提案される電池作製設備では、作製室には、循環排出口、および、循環給入口が形成されていてもよい。電池作製設備は、循環排出口に接続された循環排出路と、循環給入口に接続された循環給入路と、循環排出路および循環給入路に接続された酸素除去装置と、を備えていてもよい。

【0010】

ここで提案される電池作製設備では、制御装置は、酸素除去装置に、循環排出路を通じて作製空間の酸素が含まれた気体を取り込み、取り込んだ気体から酸素を除去した除去気体を、循環給入路を通じて作製空間に送り込む酸素除去制御を行わせる酸素除去処理を実行可能に構成されていてもよい。制御装置は、酸素除去処理の後に測定処理を実行してもよい。

【0011】

ここで提案される電池作製設備では、排出口と循環排出口とは同一のものであってもよい。排出手段と酸素除去装置とは同一のものであってもよい。排出処理では、酸素除去制御を酸素除去装置に行わせてもよい。

【0012】

ここで提案される電池作製設備では、作製室には、給入口が形成されてもよい。電池作製設備は、給入口に接続され、作製空間に不活性ガスを送り込む不活性ガス発生装置を備えていてもよい。制御装置は、排出処理の後、作製空間に不活性ガスを給入する給入処理を実行可能に構成されてもよい。

【0013】

ここで提案される電池作製設備では、給入処理で給入される不活性ガスは、窒素であってもよい。

【0014】

ここで提案される電池作製設備では、作製室には、給入口が形成されてもよい。電池作製設備は、給入口に接続され、作製空間に不活性ガスを送り込む不活性ガス発生装置を備えていてもよい。制御装置は、判定処理によって酸素濃度が閾値以上であると判定されたとき、酸素除去制御を酸素除去装置に行わせることが可能か否かを判定する除去判定処理を実行可能に構成されてもよい。排出処理では、除去判定処理によって酸素除去制御を酸素除去装置に行わせることが可能と判定されたとき、酸素除去制御を酸素除去装置に行わせてもよい。排出処理では、除去判定処理によって酸素除去制御を酸素除去装置に行わせることが不可能と判定されたとき、作製空間の酸素を排出口から排出させてもよい。制御装置は、除去判定処理によって酸素除去制御を酸素除去装置に行わせることが不可能と判定されたときの排出処理の後、作製空間に不活性ガスを給入する給入処理を実行可能に構成されてもよい。

【0015】

ここで提案される電池作製設備では、除去判定処理では、測定処理で測定された酸素濃度が、閾値よりも高い除去閾値以上か否かを判定し、除去閾値未満のとき、酸素除去制御を酸素除去装置に行わせることが可能であると判定してもよい。

【0016】

ここで提案される電池作製設備では、閾値は、１００ｐｐｍ以下の何れかの酸素濃度であってもよい。

【0017】

ここで提案される電池作製設備では、作製空間には、不活性ガスが充填されていてもよい。

【0018】

ここで提案される電極スタックの作製空間形成方法は、測定工程と、判定工程と、排出工程とを包含する。測定工程では、固体電解質層と正極活物質層と負極活物質層とを積層して電極スタックを作製する作製空間の酸素濃度を測定する。判定工程では、測定工程で測定した酸素濃度が、予め設定された閾値以上か否かを判定する。排出工程では、判定工程において、酸素濃度が閾値以上であると判定したとき、作製空間の酸素を排出する。閾値は、電極スタックの電圧降下が予め定められた許容値に抑えられる酸素濃度である。

【0019】

ここで提案される電極スタックの作製空間形成方法によれば、作製空間では、酸素濃度が閾値未満となるように酸素濃度が調整される。よって、酸素濃度に起因して電極スタックの電圧降下を生じ難くすることができる。したがって、短絡検査の際に、酸素濃度に起因した上記の誤検出の発生を抑制することができる。

【0020】

ここで提案される電極スタックの作製空間形成方法では、排出工程では、作製空間の酸素が含まれた気体を取り込み、取り込んだ気体から酸素を除去した除去気体を、作製空間に送り込んでもよい。

【0021】

ここで提案される電極スタックの作製空間形成方法は、排出工程で作製空間の酸素を排出した後、作製空間に新たな不活性ガスを給入する給入工程を更に包含してもよい。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】電極スタックの模式図である。

【図2】電極スタックの作製過程を示す模式図である。

【図3】第１実施形態に係る電池作製設備を示す概念図である。

【図4】第１実施形態に係る電池作製設備のブロック図である。

【図5】第１実施形態において、作製空間の酸素濃度を調整する手順を示すフローチャートである。

【図6】第２、３実施形態に係る電池作製設備を示す概念図である。

【図7】第２実施形態に係る電池作製設備のブロック図である。

【図8】第２実施形態において、作製空間の酸素濃度を調整する手順を示すフローチャートである。

【図9】第３実施形態に係る電池作製設備のブロック図である。

【図10】第３実施形態において、作製空間の酸素濃度を調整する手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、ここで開示される電池作製設備、および、電極スタックの作製空間形成方法の一実施形態について説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。以下の説明において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

【0024】

＜第１実施形態＞
図１は、電極スタック１００の模式図である。図２は、電極スタック１００の作製過程を示す模式図である。まず、ここで開示される電池作製設備で作製される電極スタック１００について説明する。

【0025】

電極スタック１００は、図１に示すように、固体電解質層１１１と、正極活物質層１２１と、正極集電体１２２と、負極活物質層１３１と、負極集電体１３２とを備えている。

【0026】

固体電解質層１１１は、固体電解質粒子を含む層である。本実施形態では、固体電解質には、例えば、リチウム二次電池の固体電解質材料として用いられる材料が適用される。例えば固体電解質として、酸化物系非晶質固体電解質、Ｌｉ_２Ｓ－ＳｉＳ_２，ＬｉＩ－Ｌｉ_２Ｓ－ＳｉＳ_２，ＬｉＩ－Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５，ＬｉＩ－Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｏ_５，ＬｉＩ－Ｌｉ_３ＰＯ_４－Ｐ_２Ｓ_５，Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５などの硫化物系非晶質固体電解質などが挙げられる。

【0027】

正極活物質層１２１は、固体電解質層１１１に重ねられた層であって、正極活物質粒子を含む層である。本実施形態では、正極活物質層１２１は、例えば正極活物質粒子、固体電解質粒子、バインダ、導電助剤の混合物からなる層である。正極活物質層１２１には、増粘剤が含まれていてもよい。

【0028】

正極活物質粒子は、リチウムイオン二次電池の正極活物質材料として用いられる材料であれば、特に限定されない。正極活物質粒子として、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）の他、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２），Ｌｉ_１+ｘＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２，マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）などが挙げられる。正極活物質粒子は、層構造であってもよいし、スピネル構造であってもよい。また、正極活物質粒子には、コーティングが施されていてもよい。

【0029】

正極集電体１２２は、正極活物質層１２１に重ねられる集電体である。正極集電体１２２には、所要の耐食性を備えた材料が用いられる。正極集電体１２２に用いられる材料として、ＳＵＳ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｚｎなどが挙げられる。正極集電体１２２は、例えば、かかる材料の金属箔であり得る。本実施形態では、正極集電体１２２に正極活物質層１２１が塗工されたシートは、正極シート１２０（図２参照）と称される。

【0030】

負極活物質層１３１は、負極活物質粒子を含む層である。負極活物質層１３１は、正極活物質層１２１の位置とは異なる他の位置において固体電解質層１１１に重ねられている。負極活物質層１３１は、例えば負極活物質粒子、正極活物質粒子、固体電解質粒子、バインダの混合物からなる層である。負極活物質層１３１には、導電助剤や増粘剤が含まれていてもよい。

【0031】

負極活物質粒子は、リチウムイオン二次電池の負極活物質材料として用いられる材料であれば、特に限定されない。負極活物質粒子として、例えばグラファイト、ハードカーボンなどの炭素材料（Ｃ）、ＳｉおよびＳｉ合金、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２などが挙げられる。

【0032】

負極集電体１３２は、負極活物質層１３１に重ねられる集電体である。負極集電体１３２には、所要の耐食性を備えた材料が用いられる。負極集電体１３２に用いられる材料として、ＳＵＳ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎなどが挙げられる。本実施形態では、負極集電体１３２に負極活物質層１３１が塗工されたシートは、負極シート１３０（図２参照）と称される。

【0033】

電極スタック１００は、図１に示すように、硫化物からなる固体電解質粒子を含む固体電解質層１１１と、固体電解質層１１１に重ねられた正極活物質層１２１と、正極活物質層１２１の位置とは異なる他の位置において固体電解質層１１１に重ねられた負極活物質層１３１とを備えている。本実施形態では、正極活物質層１２１と負極活物質層１３１とは、固体電解質層１１１を挟んで対向するように配置されている。正極集電体１２２は、正極活物質層１２１にさらに重ねられているとよい。また、負極集電体１３２は、負極活物質層１３１にさらに重ねられているとよい。正極活物質層１２１と、固体電解質層１１１と、負極活物質層１３１との重ね方、正極集電体１２２と負極集電体１３２とを含めた配置などは、特に限定されない。

【0034】

本実施形態では、電極スタック１００は、固体電解質層１１１と、正極活物質層１２１と、正極集電体１２２と、負極活物質層１３１と、負極集電体１３２とを積層することで作製される。電極スタック１００の作製では、図２に示すように、例えば転写シート１１２に固体電解質層１１１が塗工された電解質シート１１０と、正極集電体１２２に正極活物質層１２１が塗工された正極シート１２０と、負極集電体１３２に負極活物質層１３１が塗工された負極シート１３０とをそれぞれ作製する。固体電解質層１１１と、正極活物質層１２１と、負極活物質層１３１とが形成された、それぞれのシートは、電極スタック１００として重ねられるように、予め定められた形状に裁断される。

【0035】

電極スタック１００の作製では、図１に示すように、負極活物質層１３１に固体電解質層１１１が重ねられ、転写シート１１２が剥がされる。さらに固体電解質層１１１に正極活物質層１２１が重ねられる。これによって、正極活物質層１２１と、負極活物質層１３１とが、固体電解質層１１１を介して重ねられた１つの電池要素が作製される。このように、負極活物質層１３１と正極活物質層１２１とが、固体電解質層１１１を介して重ねられることによって電極スタック１００が作製される。

【0036】

本実施形態では、電極スタック１００の作製のうち、正極活物質層１２１と、負極活物質層１３１と、固体電解質層１１１とを重ね合わせる工程のことを、積層工程という。

【0037】

電極スタック１００は、さらに複数用意される。そして、正極活物質層１２１と、負極活物質層１３１とが、固体電解質層１１１を介して重ねられるように、複数の電極スタック１００がさらに重ねられる。これによって、電池の蓄電要素としての電極体が作製される。つまり、電極スタック１００が重ねられることによって、予め定められた電池の蓄電容量が確保される。

【0038】

ところで、本発明者は、このように作製される固体電解質二次電池について、歩留まりを向上させたいと考えている。例えば作製された電極スタック１００毎に検査し、不良品を取り除くことで、上記歩留まりが向上する。

【0039】

そこで、本実施形態では、電極スタック１００に対して短絡検査を実施する。短絡検査とは、電極スタック１００の正極集電体１２２と負極集電体１３２との電位差を測定することによって、電極スタック１００の正極集電体１２２と負極集電体１３２との短絡を調べる検査のことである。例えば正極集電体１２２は正極活物質層１２１に起因する電位を示す。負極集電体１３２は負極活物質層１３１に起因する電位を示す。

【0040】

正極集電体１２２と負極集電体１３２とが絶縁されていれば、正極集電体１２２と負極集電体１３２とは、予め定められた電位差を凡そ示す。そのため、短絡検査において、正極集電体１２２と負極集電体１３２との電位差が、予め定められた電位差よりも小さければ、正極集電体１２２と負極集電体１３２との短絡が疑われる。そして、予め定められた電位差が得られない電極スタック１００を不良品として除去することで、複数の電極スタック１００が積層されて作製される電極体や電池の歩留まりを向上させることができる。また、電極体や電池に短絡した電極スタック１００が含まれることで、全体として不良品となる可能性が高くなるため、歩留まりが悪くなる。

【0041】

しかしながら、本発明者の知見によれば、電極スタック１００の短絡検査において、不良品として扱われる電極スタック１００の割合が想定よりも多いことが見出された。つまり、電極スタック１００の正極集電体１２２と負極集電体１３２とが、本来あるべき電位差を示さない場合が含まれていた。かかる原因について、本発明者は、上記積層工程を経て電極スタック１００が作製された後で、電極スタック１００の正極集電体１２２と負極集電体１３２との電位差が経時的に低下していく事象を発見した。つまり、電極スタック１００の電圧が降下していく事象を見出した。その結果、短絡していない電極スタック１００を短絡していると誤検出することがあった。

【0042】

本発明者は、上記の電極スタック１００の電圧降下について、上記の積層工程の間、および、積層工程を経て作製された後であって、短絡検査前において、電極スタック１００が置かれている空間の酸素濃度が低い程、電圧降下が小さく抑えられることを見出した。電圧降下の原因や、電圧降下が小さく抑えられる原因などは、明確に解明されていない。しかしながら、上記事象から酸素濃度との関係で電圧降下が生じていると推察される。酸素濃度との関係で電圧降下が生じている電極スタック１００には、実際に短絡していないものが含まれると考えられる。

【0043】

図３は、本実施形態に係る電池作製設備１０を示す概念図である。図４は、電池作製設備１０のブロック図である。そこで、本実施形態では、上記の積層工程における電極スタック１００の作製は、図３に示す電池作製設備１０で行われる。また、積層工程を経て作製され、かつ、短絡検査の前の電極スタック１００は、電池作製設備１０に収容される。次に、本実施形態に係る電池作製設備１０について説明する。

【0044】

電池作製設備１０は、積層工程を行う設備である。また、電池作製設備１０は、積層工程を経て正極活物質層１２１と、負極活物質層１３１と、固体電解質層１１１とを積層して作製された電極スタック１００であって、短絡検査前の電極スタック１００が収容される設備である。本実施形態では、短絡検査は、電池作製設備１０に収容された状態の電極スタック１００に対して行われてもよい。電池作製設備１０では、後述する作製空間１２を有する作製室１１内の酸素濃度が、予め定められた閾値以下となるように、作製空間１２の酸素濃度を調整した状態で、積層工程が行われる。

【0045】

本実施形態では、図３に示すように、電池作製設備１０は、作製室１１と、酸素濃度センサ２０と、循環排出路３０と、循環給入路３５と、酸素除去装置４０と、制御装置８０（図４参照）とを備えている。

【0046】

作製室１１は、積層工程が行われるところであり、固体電解質層１１１と正極活物質層１２１と負極活物質層１３１とを積層して電極スタック１００を作製するところである。積層工程を経て、作製室１１には、積層された電極スタック１００が収容された状態となる。なお、作製室１１で短絡検査が行われてもよい。

【0047】

本実施形態では、作製室１１内の空間であって、積層工程が行われて電極スタック１００が作業者によって作製される空間のことを作製空間１２という。作製空間１２は、不活性ガスによって充填された空間である。すなわち、作製空間１２の雰囲気は、不活性ガス雰囲気である。作製空間１２の酸素濃度は比較的に低い。

【0048】

ここで、作製室１１の作製空間１２に充填された不活性ガスの種類は特に限定されない。本実施形態では、作製空間１２は、窒素によって充填されている。ただし、作製空間１２は、例えばアルゴンによって充填されてもよい。

【0049】

なお、作製室１１の具体的な種類は特に限定されない。本実施形態では、作製室１１は、いわゆるグローブボックスである。作製室１１の作製空間１２は、外気と遮断されており、作業者は、作製空間１２で作業を行うことができる。図示は省略するが、本実施形態では、グローブボックスである作製室１１には、作業者の手が装着されるグローブが取り付けられたグローブ孔が形成されている。作業者は、手に上記グローブを装着し、上記グローブ孔を通じて、作製室１１内で手を使って電極スタック１００に関する作業を行うことができる。

【0050】

上述のように、本実施形態に係る作製室１１は、いわゆるグローブボックスであり、作業者の手を入れて作業をすることができる程度の大きさの作製空間１２を有している。しかしながら、作製空間１２の大きさは特に限定されない。例えば、全固体電池を作製する製造ラインに沿って自動で電極スタック１００が作製される場合、作製室１１の作製空間１２は、電極スタック１００を自動で作製する機械が収容される程度の大きさであり、作業者が入ることができる程度の大きさである。

【0051】

本実施形態では、図３に示すように、作製室１１には、循環排出口１５と、循環給入口１６とが形成されている。循環排出口１５は、作製室１１の作製空間１２の気体が排出される部位である。ここでは、作製空間１２の気体に含まれる酸素および水分の一部が循環排出口１５から排出される。また、本実施形態では、作製空間１２は、不活性ガス雰囲気であるため、不活性ガスの一例である窒素も、酸素および水分と共に循環排出口１５から排出される。

【0052】

循環給入口１６は、酸素および水分が除去された除去気体が作製室１１の作製空間１２に給入される部位である。ここでは、循環排出口１５から排出された作製空間１２の気体であって、酸素除去装置４０によって、酸素および水分が除去された除去気体が、循環給入口１６を通じて作製空間１２に送り込まれる。本実施形態では、酸素および水分が除去された除去気体とは、作製空間１２に充填されている不活性ガスであり、ここでは窒素である。そのため、循環給入口１６を通じて窒素が作製空間１２に送り込まれる。

【0053】

なお、循環排出口１５と循環給入口１６との位置関係は、特に限定されない。本実施形態では、循環排出口１５および循環給入口１６は、作製室１１の上部に形成されている。しかしながら、循環排出口１５および循環給入口１６は、作製室１１の中央部に形成されていてもよいし、作製室１１の下部に形成されていてもよい。特に、酸素が比較的に重いという性質を考慮すると、循環排出口１５は、作製室１１の下部に形成されていることが好ましい。また、本実施形態では、循環排出口１５および循環給入口１６は、作製室１１に対する同じ高さの位置に形成されている。しかしながら、循環排出口１５は、循環給入口１６よりも高い位置に形成されていてもよいし、循環給入口１６よりも低い位置に形成されていてもよい。

【0054】

酸素濃度センサ２０は、作製室１１の作製空間１２の酸素濃度Ｃ１（図５参照）を測定するセンサである。なお、酸素濃度センサ２０の配置位置は特に限定されない。本実施形態では、酸素濃度センサ２０は、作製空間１２に配置されている。ここでは、酸素が比較的に重いという性質を考慮すると、酸素濃度センサ２０は、作製空間１２のうちの下部の空間に配置されているとよい。ただし、酸素濃度センサ２０は、作製空間１２の上部の空間に配置されていてもよいし、中央部の空間に配置されていてもよい。

【0055】

循環排出路３０は、作製室１１の循環排出口１５に接続されており、循環排出口１５と連通している。循環給入路３５は、作製室１１の循環給入口１６に接続されており、循環給入口１６と連通している。なお、循環排出路３０および循環給入路３５を形成する材料は特に限定されない。循環排出路３０および循環給入路３５は、例えば可撓性を有する材料（例えばゴムなど）によって形成されている。循環排出路３０および循環給入路３５は、例えばチューブであり、管状のものである。

【0056】

酸素除去装置４０は、作製室１１の作製空間１２の酸素を除去する装置である。本実施形態では、酸素除去装置４０は、酸素と共に水分を除去することができる。酸素除去装置４０は、作製空間１２から、酸素および水分が含まれた気体（典型的には不活性ガス）を取り込み、酸素および水分を除去した後の除去気体（典型的には不活性ガス）を、作製空間１２に送り込む。このように、酸素除去装置４０は、酸素および水分を除去した後の不活性ガスを作製空間１２に送り込む装置であり、いわゆる不活性ガス精製装置である。

【0057】

本実施形態では、酸素除去装置４０によって行われる制御であって、循環排出路３０を通じて作製空間１２の酸素および水分が含まれた気体を取り込み、取り込んだ気体から酸素および水分を除去した除去気体を、循環給入路３５を通じて作製空間１２に送り込む一連の制御のことを「酸素除去制御」という。

【0058】

ここでは、酸素除去装置４０は、循環排出路３０および循環給入路３５に接続されている。循環排出路３０の一端は循環排出口１５に接続され、循環排出路３０の他端は、酸素除去装置４０に接続されている。循環給入路３５の一端は、酸素除去装置４０に接続され、循環給入路３５の他端は、循環給入口１６に接続されている。

【0059】

なお、酸素除去装置４０の具体的な構成は特に限定されない。酸素除去装置４０は、例えば循環ポンプ４１と、吸着フィルタ４２とを備えている。循環ポンプ４１は、循環排出路３０を通じて作製空間１２における酸素および水分が含まれた気体を吸引するポンプである。また、循環ポンプ４１は、酸素除去装置４０内で酸素および水分が除去された除去気体を、循環給入路３５を通じて作製空間１２に送り込むポンプである。

【0060】

吸着フィルタ４２は、酸素を吸着させるフィルタである。本実施形態では、吸着フィルタ４２は、気体に含まれる水分も吸着させる。ここでは、作製空間１２の酸素および水分が含まれた気体は、循環排出路３０を通じて酸素除去装置４０内に取り込まれる。酸素除去装置４０に取り込まれた気体は、吸着フィルタ４２を通過する。このとき、気体に含まれる酸素および水分が吸着フィルタ４２に吸着され、気体は、酸素および水分が除去された除去気体となる。そして、吸着フィルタ４２を通過した除去気体は、循環給入路３５を通じて作製空間１２に送り込まれる。

【0061】

図４に示す制御装置８０は、作製室１１の作製空間１２の酸素濃度Ｃ１（図５参照）を調整する制御を行う。制御装置８０は、例えば予め定められたプログラムに沿って駆動するコンピュータによって具現化されうる。制御装置８０の各機能は、制御装置８０を構成する各コンピュータの演算装置（プロセッサ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-processing unit）とも称される。）や記憶装置（メモリーやハードディスクなど）と、ソフトウェアとの協働によって処理される。例えば制御装置８０の各構成および処理は、コンピュータによって具現化されるデータを予め定められた形式で記憶するデータベース、データ構造、予め定められたプログラムに従って所定の演算処理を行う処理モジュールなどとして、または、それらの一部として具現化されうる。

【0062】

図４に示すように、本実施形態では、制御装置８０は、酸素濃度センサ２０、および、酸素除去装置４０（詳しくは、循環ポンプ４１）に通信可能に接続されている。制御装置８０は、酸素濃度センサ２０から作製空間１２の酸素濃度Ｃ１（図５参照）の測定結果を受信する。制御装置８０は、酸素除去装置４０の循環ポンプ４１の駆動を制御する。

【0063】

制御装置８０は、記憶部８１と、酸素除去制御部８３と、測定部８５と、判定部８７と、排出制御部８９と、第１通知部９１と、第２通知部９２とを備えている。制御装置８０の各部は、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアによって構成されていてもよい。制御装置８０の各部は、１つまたは複数のプロセッサによって実現されるものであってもよいし、回路に組み込まれるものであってもよい。なお、制御装置８０の各部の詳細な説明は後述する。

【0064】

次に、本実施形態に係る電池作製設備１０において、作製室１１の作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を調整する手順について、図５のフローチャートに沿って説明する。ここでは、電池作製設備１０内で積層工程を行うことで、電極スタック１００が作製される。そして、作製された電極スタック１００は、短絡検査開始まで、作製室１１内に保管される。

【0065】

図５のステップＳ１０１では、酸素除去処理が行われる。本実施形態では、酸素除去処理は、制御装置８０の酸素除去制御部８３（図４参照）によって実行される。酸素除去制御部８３は、酸素除去装置４０の循環ポンプ４１を駆動させることで、酸素除去装置４０に酸素除去制御を行わせる。例えば酸素除去制御部８３は、除去信号を酸素除去装置４０に送信する。そして、除去信号を受信した酸素除去装置４０は、循環ポンプ４１を駆動させて、酸素除去制御を行う。

【0066】

酸素除去制御では、循環ポンプ４１が駆動することで、作製空間１２の酸素および水分が含まれた気体を、循環排出路３０を通じて酸素除去装置４０に取り込む。そして、酸素除去装置４０において、気体を吸着フィルタ４２に通過させることで、酸素および水分が除去された除去気体となる。除去気体を、循環給入路３５を通じて作製空間１２に送り込む。このことによって、作製空間１２内の酸素および水分を除去し、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を低くすることができる。

【0067】

なお、ステップＳ１０１において、酸素除去制御を行う時間、すなわち循環ポンプ４１を駆動する時間は、予め定められた所定の時間である。所定の時間は、記憶部８１に記憶されている。所定の時間は、作製空間１２の大きさや、作製空間１２の実際の酸素濃度によって適宜設定されるものである。

【0068】

このように、酸素除去処理を実行した後、ステップＳ１０３では、測定処理が行われる。測定処理では、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を測定する。本実施形態では、測定処理は、制御装置８０の測定部８５（図４参照）によって実行される。測定部８５は、酸素濃度センサ２０から作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を取得することで、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を測定する。ここでは、測定部８５は、例えば酸素濃度センサ２０に測定信号を送信する。当該測定信号を受信した酸素濃度センサ２０は、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を測定し、測定した酸素濃度Ｃ１を測定部８５に送信する。このことによって、測定部８５は、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を取得することができる。なお、測定部８５によって測定された作製空間１２の酸素濃度Ｃ１は、記憶部８１に記憶される。

【0069】

次に、ステップＳ１０５では、判定処理が行われる。本実施形態では、判定処理は、制御装置８０の判定部８７（図４参照）によって実行される。判定部８７は、ステップＳ１０３において測定部８５によって測定された作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が、予め定められた閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する。

【0070】

ここで、図４に示すように、閾値Ｔｈ１は、記憶部８１に予め記憶された値である。閾値Ｔｈ１は、電極スタック１００の電圧降下が予め定められた許容値に抑えられる酸素濃度に設定される。この許容値は、０であることが好ましいが、全固体電池としての機能を発揮する上で許容される値である。ここでは、電極スタック１００に対して短絡検査をする際に、酸素濃度に起因して電圧降下が生じ、短絡していない電極スタック１００を短絡していると誤検出しない程度の値に、閾値Ｔｈ１が設定されるとよい。

【0071】

なお、この閾値Ｔｈ１の具体的な値は特に限定されない。例えば閾値Ｔｈ１は、２００ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下、特に好ましくは５０ｐｐｍ以下であるとよい。例えば、作製室１１の一例であるグローブボックスにおいて不活性ガス雰囲気を調整する際、通常、グローブボックス内は、酸素濃度が１０００ｐｐｍ程度になるように調整される。本実施形態では、通常のグローブボックス内の酸素濃度よりも低くするように、閾値Ｔｈ１が設定されている。このことによって、酸素濃度に起因して、電極スタック１００の電圧降下が発生することを抑えることができる。

【0072】

図５のステップＳ１０５において、酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１以上であると判定されたとき、判定結果をＹＥＳとして次にステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、検査不可通知処理を行う。この検査不可通知処理は、制御装置８０の第１通知部９１（図４参照）によって実行される。第１通知部９１は、例えば作業者に短絡検査を実施することができないことを通知する。第１通知部９１は、例えばディスプレイに短絡検査を実施できない旨のメッセージを表示する。ただし、短絡検査を実施することができない旨の通知方法は特に限定されない。第１通知部９１は、例えば第１の色を点灯させる第１の光源（図示せず）を点灯させてもよいし、図示しないブザーで、第１の音を鳴らすようにして、短絡検査を実施することができない旨を通知してもよい。

【0073】

次に、ステップＳ１０９では、排出処理が行われる。排出処理では、作製空間１２の酸素を排出する。本実施形態では、排出処理は、制御装置８０の排出制御部８９（図４参照）によって実行される。ここでは、排出制御部８９は、ステップＳ１０１と同様に、酸素除去装置４０の循環ポンプ４１を駆動させることで、酸素除去装置４０に酸素除去制御を行わせる。例えば排出制御部８９は、除去信号を酸素除去装置４０に送信する。そして、除去信号を受信した酸素除去装置４０は、循環ポンプ４１を駆動させて、酸素除去制御を行う。このような排出処理が行われた後、再度、ステップＳ１０３の測定処理を行う。

【0074】

図５のステップＳ１０５において、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１以上ではないと判定されたとき、すなわち酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１未満であると判定されたとき、判定結果をＮＯとして次にステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、検査可能通知処理を行う。この検査可能通知処理は、制御装置８０の第２通知部９２（図４参照）によって実行される。第２通知部９２は、例えば作業者に短絡検査を実施することができることを通知する。第２通知部９２は、例えばディスプレイに短絡検査を実施できる旨のメッセージを表示する。ただし、短絡検査を実施することができる旨の通知方法は特に限定されない。第２通知部９２は、例えば上記第１の色とは異なる第２の色を点灯させる第２の光源（図示せず）を点灯させてもよいし、図示しないブザーで、上記第１の音とは異なる第２の音を鳴らすことで、短絡検査を実施する旨を通知してもよい。

【0075】

次に、ステップＳ１１３では、作業者は、短絡検査を行う。作業者は、作製空間１２において、電極スタック１００に対して短絡検査を実施する。ここでは、作業者は、図１に示すように、電極スタック１００の正極集電体１２２と負極集電体１３２との電位差を測定することによって、電極スタック１００の正極集電体１２２と負極集電体１３２との短絡を調べる。本実施形態では、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１未満の状態で、電極スタック１００の短絡検査が行われる。そのため、電極スタック１００に対して短絡検査をする際に、酸素濃度Ｃ１に起因して電圧降下が生じ難くなり、短絡していない電極スタック１００を短絡していると誤検出することを抑制することができる。

【0076】

以上、本実施形態では、図３および図４に示すように、電池作製設備１０は、作製室１１と、酸素濃度センサ２０と、循環排出口１５と、酸素除去装置４０と、制御装置８０を備えている。作製室１１は、固体電解質層１１１と正極活物質層１２１と負極活物質層１３１（図１参照）とを積層して電極スタック１００を作製する作製空間１２を有する。酸素濃度センサ２０は、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１（図５参照）を測定する。循環排出口１５は、作製室１１に形成され、作製空間１２の酸素が少なくとも排出される。酸素除去装置４０は、循環排出口１５から作製空間１２の酸素を少なくとも排出させる。制御装置８０は、図５に示すように、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を測定する測定処理（ステップＳ１０３）と、測定処理で測定された酸素濃度Ｃ１が、予め設定された閾値Ｔｈ１以上か否かを判定する判定処理（ステップＳ１０５）と、判定処理で酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１以上であると判定されたとき、作製空間１２の酸素を排出させる排出処理（ステップＳ１０９）と、を実行可能に構成されている。閾値Ｔｈ１は、電極スタック１００の電圧降下が予め定められた許容値に抑えられる酸素濃度である。

【0077】

本実施形態では、電極スタック１００の短絡検査前において、電極スタック１００は、作製室１１の作製空間１２で作製され、かつ、保管される。作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１以上になると、作製空間１２の酸素が排出されるため、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１は閾値Ｔｈ１未満となるように調整される。このように、酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１未満となるように調整された作製空間１２に電極スタック１００が置かれるため、酸素濃度Ｃ１に起因した電極スタック１００の電圧降下を生じ難くすることができる。したがって、短絡検査の際に、酸素濃度Ｃ１に起因した、短絡検査の誤検出の発生を抑制することができる。

【0078】

本実施形態では、閾値Ｔｈ１は、２００ｐｐｍ以下の何れかであり、好ましくは１００ｐｐｍ以下の何れかであり、特に好ましくは５０ｐｐｍ以下の何れかの酸素濃度である。例えば、作製室１１のようなグローブボックスにおいて不活性ガス雰囲気に調整する際、通常、グローブボックス内は、酸素濃度が１０００ｐｐｍ程度になるように調整される。しかしながら、本実施形態では、通常のグローブボックス内の酸素濃度よりも低くするように、閾値Ｔｈ１を例えば１００ｐｐｍ以下に設定する。このことで、酸素濃度Ｃ１に起因して、電極スタック１００の電圧降下が発生することをより抑制することができる。

【0079】

本実施形態では、作製空間１２には、不活性ガスが充填されている。このことによって、不活性ガスが充填された作製空間１２に対して、図５のステップＳ１０３の測定処理が行われる。よって、判定処理において、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１以上であると判定され難くすることができ、酸素濃度Ｃ１に起因した電極スタック１００の電圧降下を発生し難くすることができる。

【0080】

本実施形態では、図３に示すように、循環排出路３０は、作製室１１に形成された循環排出口１５に接続されている。循環給入路３５は、作製室１１に形成された循環給入口１６に接続されている。酸素除去装置４０は、循環排出路３０および循環給入路３５に接続されている。このことによって、酸素除去装置４０によって酸素が除去された除去気体は、循環給入路３５を通じて、作製空間１２に戻される。このように、酸素除去装置４０を通過させて、作製空間１２内の気体を循環させることで、酸素が除去された気体を作製空間１２に送り込むことができる。

【0081】

本実施形態では、制御装置８０は、酸素除去装置４０に、循環排出路３０を通じて作製空間１２の酸素が含まれた気体を取り込み、取り込んだ気体から酸素を除去した除去気体を、循環給入路３５を通じて作製空間１２に送り込む酸素除去制御を行わせる酸素除去処理（図５のステップＳ１０１）を実行可能に構成されている。制御装置８０は、酸素除去処理の後に測定処理（図５のステップＳ１０３）を実行する。このことによって、測定処理の前において酸素除去処理が行われることで、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を低くした状態で、測定処理を行うことができる。よって、図５のステップＳ１０５の判定処理において、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１以上であると判定され難くすることができ、酸素濃度Ｃ１に起因した電極スタック１００の電圧降下を発生し難くすることができる。

【0082】

本実施形態では、循環排出口１５が排出口の一例であり、酸素除去装置４０が排出手段の一例である。図５のステップＳ１０９の排出処理では、酸素除去制御を酸素除去装置４０に行わせることで、循環排出口１５から作製空間１２の酸素を排出させている。このことによって、測定処理の前に行われる酸素除去処理と、排出処理とで、同じ酸素除去装置４０を使用して、作製空間１２の酸素を排出させている。よって、酸素除去処理と排出処理とで、それぞれ酸素を除去または排出する専用の装置を使用しなくてもよいため、電池作製設備１０の部品点数を減らすことができる。

【0083】

なお、本実施形態では、電極スタック１００の作製空間形成方法が含まれる。電極スタック１００の作製空間形成方法は、図５のステップＳ１０３の測定処理に対応した測定工程と、図５のステップＳ１０５の判定処理に対応した判定工程と、図５のステップＳ１０９の排出処理に対応した排出工程とを包含する。測定工程では、固体電解質層１１１と正極活物質層１２１と負極活物質層１３１とを積層して電極スタック１００を作製する作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を測定する。判定工程では、測定工程で測定した酸素濃度Ｃ１が、予め設定された閾値Ｔｈ１以上か否かを判定する。排出工程では、判定工程において、酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１以上であると判定したとき、作製空間１２の酸素を排出する。排出工程では、作製空間１２の酸素が含まれた気体を取り込み、取り込んだ気体から酸素を除去した除去気体を、作製空間１２に送り込む。かかる作製空間形成方法であっても、酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１未満となるように調整された作製空間１２に電極スタック１００が置かれるため、酸素濃度Ｃ１に起因した電極スタック１００の電圧降下を生じ難くすることができる。したがって、短絡検査の際に、酸素濃度Ｃ１に起因した、短絡検査の誤検出の発生を抑制することができる。

【0084】

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る電池作製設備１０Ａについて説明する。図６は、本実施形態に係る電池作製設備１０Ａを示す概念図である。図７は、本実施形態に係る電池作製設備１０Ａのブロック図である。

【0085】

図６および図７に示すように、電池作製設備１０Ａは、作製室１１Ａと、酸素濃度センサ２０と、循環排出路３０と、循環給入路３５と、酸素除去装置４０と、制御装置８０Ａとを備えている。更に、電池作製設備１０Ａは、排出路５０と、排出ポンプ５５と、給入路６０と、不活性ガス発生装置７０とを備えている。なお、本実施形態において、酸素濃度センサ２０と、循環排出路３０と、循環給入路３５と、酸素除去装置４０とは、それぞれ図３に示す第１実施形態の酸素濃度センサ２０と、循環排出路３０と、循環給入路３５と、酸素除去装置４０と同じものであるため、ここでの説明は省略する。

【0086】

図６に示すように、作製室１１Ａは、第１実施形態の作製室１１と同様に、積層工程が行われる空間であり、固体電解質層１１１と正極活物質層１２１と負極活物質層１３１（図１参照）とを積層して電極スタック１００を作製する作製空間１２を有している。作製空間１２は、不活性ガス（例えば窒素）によって充填されている。作製室１１Ａには、第１実施形態の作製室１１と同様に、循環排出口１５および循環給入口１６が形成されている。

【0087】

本実施形態では、作製室１１Ａには、排出口１７が形成されている。排出口１７には、排出路５０が接続されている。この排出路５０の一端は、排出口１７に接続されており、作製室１１Ａの作製空間１２と連通している。排出路５０の他端は、作製室１１Ａの外部と連通している。排出路５０は、例えば可撓性を有する材料（例えばゴムなど）によって形成されている。排出路５０は、例えばチューブであり、管状のものである。

【0088】

排出路５０には、排出ポンプ５５が設けられている。排出ポンプ５５は、排出手段の一例であり、排出口１７を通じて作製空間１２の酸素を少なくとも排出させるポンプである。排出ポンプ５５を駆動させることで、作製空間１２の気体に含まれる酸素および水分の一部が排出口１７および排出路５０を通じて作製室１１Ａの外部に排出される。また、本実施形態では、作製空間１２は、不活性ガス雰囲気であるため、不活性ガスの一例である窒素も、酸素および水分と共に排出口１７および排出路５０を通じて排出される。

【0089】

本実施形態では、作製室１１Ａには、給入口１８が形成されている。給入口１８には、給入路６０が接続されている。給入路６０の一端は、給入口１８に接続されており、作製室１１Ａの作製空間１２と連通している。給入路６０の他端は、不活性ガス発生装置７０に接続されている。給入路６０は、例えば可撓性を有する材料（例えばゴムなど）によって形成されている。給入路６０は、例えばチューブであり、管状のものである。

【0090】

不活性ガス発生装置７０は、不活性ガスを発生させて、発生させた不活性ガスを作製空間１２に送り込む装置である。本実施形態では、不活性ガス発生装置７０は、不活性ガスとして窒素を発生させる。しかしながら、不活性ガス発生装置７０は、アルゴンを発生させてもよい。本実施形態では、不活性ガス発生装置７０から発生した不活性ガスは、給入路６０および給入口１８を通じて作製室１１Ａの作製空間１２に送り込まれる。

【0091】

図７に示すように、本実施形態に係る制御装置８０Ａは、第１実施形態の制御装置８０と同様に、コンピュータの演算装置（プロセッサ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-processing unit）とも称される。）や記憶装置（メモリーやハードディスクなど）によって構成されている。制御装置８０Ａは、酸素濃度センサ２０、および、酸素除去装置４０（詳しくは、循環ポンプ４１）に通信可能に接続されている。また、制御装置８０Ａは、排出ポンプ５５、および、不活性ガス発生装置７０に通信可能に接続されている。制御装置８０Ａは、排出ポンプ５５の駆動、および、不活性ガス発生装置７０の不活性ガスを発生させるタイミングなどを制御する。

【0092】

本実施形態では、制御装置８０Ａは、記憶部８１と、酸素除去制御部８３と、測定部８５と、判定部８７と、排出制御部８９Ａと、給入制御部９５と、第１通知部９１と、第２通知部９２とを備えている。制御装置８０Ａの各部は、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアによって構成されていてもよい。制御装置８０Ａの各部は、１つまたは複数のプロセッサによって実現されるものであってもよいし、回路に組み込まれるものであってもよい。

【0093】

次に、本実施形態に係る電池作製設備１０Ａにおいて、作製室１１Ａの作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を調整する手順について、図８のフローチャートに沿って説明する。

【0094】

本実施形態において、図８に示すステップＳ２０１の酸素除去処理、ステップＳ２０３の測定処理、ステップＳ２０５の判定処理、および、ステップＳ２０７の検査不可通知処理は、それぞれ図５に示す第１実施形態のステップＳ１０１の酸素除去処理、ステップＳ１０３の判定処理、ステップＳ１０５の判定処理、および、ステップＳ１０７の検査不可通知処理と同様の処理である。また、図８に示すステップＳ２１１の検査可能通知処理、および、ステップＳ２１３の短絡検査は、それぞれ図５に示す第１実施形態のステップＳ１１１の検査可能通知処理、および、ステップＳ１１３の短絡検査と同様の処理である。そのため、ステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２１１、Ｓ２１３の各処理の説明は省略する。

【0095】

本実施形態では、図８に示すように、ステップＳ２０７の検査不可通知処理の後に、ステップＳ２０９の排出処理と、ステップＳ２１０の給入処理が順に行われる。ステップＳ２０９の排出処理は、ステップＳ２０５の判定処理において、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１以上であると判定されたとき、作製空間１２に不活性ガスを給入する。本実施形態では、ステップＳ２０９の排出処理は、制御装置８０Ａの排出制御部８９Ａ（図７参照）によって実行される。排出制御部８９Ａは、排出ポンプ５５を駆動させるように排出ポンプ５５を制御する。排出ポンプ５５を駆動させると、図６に示すように、作製空間１２の酸素および水分が含まれた気体（典型的には、不活性ガス）が、排出口１７および排出路５０を通じて、作製室１１Ａの外部へ排出される。このことで、作製空間１２内の酸素を排出することができる。

【0096】

図８に示すように、ステップＳ２０９の排出処理において、作製空間１２の酸素を排出した後、ステップＳ２１０では、給入処理が行われる。給入処理は、作製空間１２に不活性ガスを吸入する処理である。本実施形態では、給入処理は、制御装置８０Ａの給入制御部９５（図７参照）によって実行される。給入制御部９５は、図６に示す不活性ガス発生装置７０を駆動させる。このことで、不活性ガス発生装置７０から不活性ガス（典型的には、窒素）が発生する。不活性ガス発生装置７０によって発生された不活性ガスは、給入路６０および給入口１８を通じて、作製空間１２に送り込まれる。ステップＳ２１０の給入処理の後、ステップＳ２０３の測定処理が再度行われる。

【0097】

このように、ステップＳ２０９およびステップＳ２１０の処理が行われることで、作製空間１２の酸素が排出されつつ、不活性ガスが作製空間１２に供給される。そのため、作製空間１２内の酸素濃度Ｃ１を低くすることができる。なお、ステップＳ２０９の排出処理が行われる時間および排出される酸素が含まれる気体の量、ならびに、ステップＳ２１０の給入処理が行われる時間および吸入される不活性ガスの量は、特に限定されず、ステップＳ２０３の測定処理によって測定された作製空間１２の酸素濃度Ｃ１において適宜に設定されてもよい。

【0098】

以上、本実施形態では、図６に示すように、作製室１１Ａには、給入口１８が形成されている。電池作製設備１０Ａは、給入口１８に接続され、作製空間１２に不活性ガスを送り込む不活性ガス発生装置７０を備えている。制御装置８０Ａは、排出処理（図８のステップＳ２０９）の後、作製空間１２に不活性ガスを給入する給入処理（図８のステップＳ２１０）を実行可能に構成されている。例えば酸素除去装置４０によって酸素を除去することができる酸素量を超えた酸素量を、排出処理で排出させたい場合があり得る。このような場合であっても、排出ポンプ５５で酸素を排出した後に、給入処理で新たな不活性ガスを作製空間１２に送り込むことで、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を閾値Ｔｈ１未満にすることができる。

【0099】

本実施形態では、図８のステップＳ２１０の給入処理で給入される不活性ガスは、窒素である。このことによって、給入処理で、作製空間１２に窒素を送り込むことで、作製空間１２を不活性ガス雰囲気にすることができる。

【0100】

なお、本実施形態であっても、電極スタック１００の作製空間形成方法が含まれる。電極スタック１００の作製空間形成方法は、図８のステップＳ２０３の測定処理に対応した測定工程と、図８のステップＳ２０５の判定処理に対応した判定工程と、図８のステップＳ２０９の排出処理に対応した排出工程と、図８のステップＳ２１０の給入処理に対応した給入工程とを包含する。測定工程では、固体電解質層１１１と正極活物質層１２１と負極活物質層１３１とを積層して電極スタック１００を作製する作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を測定する。判定工程では、測定工程で測定した酸素濃度Ｃ１が、予め設定された閾値Ｔｈ１以上か否かを判定する。排出工程では、判定工程において、酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１以上であると判定したとき、作製空間１２の酸素を排出する。給入工程では、排出工程で作製空間１２の酸素を排出した後、作製空間１２に新たな不活性ガスを給入する。かかる作製空間形成方法であっても、酸素濃度Ｃ１が閾値Ｔｈ１未満となるように調整された作製空間１２に電極スタック１００が置かれるため、酸素濃度Ｃ１に起因した電極スタック１００の電圧降下を生じ難くすることができる。したがって、短絡検査の際に、酸素濃度Ｃ１に起因した、短絡検査の誤検出の発生を抑制することができる。

【0101】

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る電池作製設備１０Ｂについて説明する。本実施形態に係る電池作製設備１０Ｂは、図６に示すように、第２実施形態の電池作製設備１０Ａと同様の構成であり、作製室１１Ａと、酸素濃度センサ２０と、循環排出路３０と、循環給入路３５と、酸素除去装置４０と、排出路５０と、排出ポンプ５５と、給入路６０と、不活性ガス発生装置７０とを備えている。

【0102】

図９は、本実施形態に係る電池作製設備１０Ｂのブロック図である。本実施形態では、図９に示すように、電池作製設備１０Ｂは、制御装置８０Ｂを更に備えている。制御装置８０Ｂは、第１実施形態の制御装置８０と同様に、コンピュータの演算装置（プロセッサ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-processing unit）とも称される。）や記憶装置（メモリーやハードディスクなど）によって構成されている。制御装置８０Ｂは、酸素濃度センサ２０、および、酸素除去装置４０（詳しくは、循環ポンプ４１）に通信可能に接続されている。また、制御装置８０Ｂは、排出ポンプ５５、および、不活性ガス発生装置７０に通信可能に接続されている。制御装置８０Ｂは、排出ポンプ５５の駆動、および、不活性ガス発生装置７０の不活性ガスを発生させるタイミングなどを制御する。

【0103】

制御装置８０Ｂは、記憶部８１と、酸素除去制御部８３と、測定部８５と、判定部８７と、第１排出制御部８９Ｂと、第２排出制御部８９Ｃと、給入制御部９５と、除去判定部９７と、第１通知部９１と、第２通知部９２とを備えている。制御装置８０Ｂの各部は、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアによって構成されていてもよい。制御装置８０Ｂの各部は、１つまたは複数のプロセッサによって実現されるものであってもよいし、回路に組み込まれるものであってもよい。

【0104】

次に、本実施形態に係る電池作製設備１０Ｂにおいて、作製室１１Ａの作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を調整する手順について、図１０のフローチャートに沿って説明する。

【0105】

本実施形態において、図１０のステップＳ３０１の酸素除去処理、ステップＳ３０３の測定処理、ステップＳ３０５の判定処理、および、ステップＳ３０７の検査不可通知処理は、それぞれ図５に示す第１実施形態のステップＳ１０１の酸素除去処理、ステップＳ１０３の測定処理、ステップＳ１０５の判定処理、および、ステップＳ１０７の検査不可通知処理と同様の処理である。また、図１０のステップＳ３１１の検査可能通知処理、および、ステップＳ３１３の短絡検査は、それぞれ図５の第１実施形態のステップＳ１１１の検査可能通知処理、および、ステップＳ１１３の短絡検査と同様の処理である。そのため、ステップＳ３０１、Ｓ３０３、Ｓ３０５、Ｓ３０７、Ｓ３１１、Ｓ３１３の各処理の説明は省略する。

【0106】

本実施形態では、図１０に示すように、ステップＳ３０７の検査不可通知処理の後に、ステップＳ３０８の除去判定処理が行われる。本実施形態では、除去判定処理は、制御装置８０Ｂの除去判定部９７（図９参照）によって実行される。除去判定部９７は、酸素除去制御を酸素除去装置４０に行わせることが可能か否かを判定する。ここで、酸素除去制御とは、酸素除去装置４０によって行われる制御であって、循環排出路３０を通じて作製空間１２の酸素および水分が含まれた気体を取り込み、取り込んだ気体から酸素および水分を除去した除去気体を、循環給入路３５を通じて作製空間１２に送り込む一連の制御のことである。

【0107】

図６に示すように、酸素除去装置４０では、酸素および水分を吸着フィルタ４２に吸着させることで、酸素および水分を含む気体から、酸素および水分を除去することができる。この吸着フィルタ４２には、酸素および水分を吸着することができる上限量が予め設定されている。そのため、気体に上限量を超える酸素および水分が含まれている場合、酸素および水分を十分に除去することができない。

【0108】

そこで、本実施形態では、除去判定部９７は、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が除去閾値Ｔｈ２（図１０参照）以上であるか否かを判定する。図９に示すように、この除去閾値Ｔｈ２は、記憶部８１に予め記憶されている値であり、閾値Ｔｈ１よりも高い値である。除去閾値Ｔｈ２は、図６に示す循環ポンプ４１を駆動させて、作製空間１２から取り込まれた空気に含まれる酸素量が、上記の上限値を超えるような値である。

【0109】

そのため、図１０のステップＳ３０８において、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が除去閾値Ｔｈ２未満の場合には、除去判定部９７は、酸素除去装置４０によって、作製空間１２から取り込まれた空気に含まれる酸素の全てを除去することができると判定し、酸素除去制御を酸素除去装置４０に行わせることが可能であると判定する。この場合、ステップＳ３０８の判定結果をＮＯとして、次に、ステップＳ３０９に進む。

【0110】

ステップＳ３０９では、第１排出処理を行う。このステップＳ３０９の第１排出処理は、第１実施形態のステップＳ１０９（図５参照）の排出処理と同じである。すなわち、ステップＳ３０９では、図９に示す第１排出制御部８９は、酸素除去装置４０の循環ポンプ４１を駆動させることで、酸素除去装置４０に酸素除去制御を行わせる。図１０に示すように、このような第１排出処理が行われた後、再度、ステップＳ３０３の測定処理を行う。

【0111】

一方、ステップＳ３０８において、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１が除去閾値Ｔｈ２以上の場合には、除去判定部９７は、酸素除去装置４０によって、作製空間１２から取り込まれた空気に含まれる酸素の全てを除去することができないと判定し、酸素除去制御を酸素除去装置４０に行わせることが不可能であると判定する。この場合、ステップＳ３０８の判定結果をＹＥＳとして、次に、ステップＳ３１５の第２排出処理、および、ステップＳ３１７の給入処理を順に行う。

【0112】

なお、ステップＳ３１５の第２排出処理は、第２実施形態のステップＳ２０９（図８参照）の排出処理と同じである。すなわち、ステップＳ３１５では、図９に示す第２排出制御部８９Ａは、排出ポンプ５５を駆動させるように排出ポンプ５５を制御する。図６に示すように、排出ポンプ５５を駆動させると、作製空間１２の酸素および水分が含まれた気体（典型的には、不活性ガス）が、排出口１７および排出路５０を通じて、作製室１１Ａの外部へ排出される。このことで、作製空間１２内の酸素を排出することができる。

【0113】

図１０のステップＳ３１７の給入処理は、第２実施形態のステップＳ２１０（図８参照）の給入処理と同じである。すなわち、ステップＳ３１７では、図９に示す給入制御部９５は、不活性ガス発生装置７０を駆動させる。このことで、不活性ガス発生装置７０から不活性ガス（典型的には、窒素）が発生する。図６に示すように、不活性ガス発生装置７０によって発生された不活性ガスは、給入路６０および給入口１８を通じて、作製空間１２に送り込まれる。図１０に示すように、ステップＳ３１７の給入処理の後、ステップＳ３０３の測定処理が再度行われる。

【0114】

以上のように、本実施形態では、酸素除去装置４０が酸素除去制御を行うことが可能か否かによって、ステップＳ３０９の第１排出処理で酸素除去装置４０を使用して作製空間１２の酸素を排出するか、ステップＳ３１５の第２排出処理で排出ポンプ５５を使用して作製空間１２の酸素を排出するかを選択している。よって、酸素除去装置４０が使用できない場合であっても、排出ポンプ５５を使用して作製空間１２の酸素を排出して、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を低くすることができる。

【0115】

本実施形態では、ステップＳ３０８の除去判定処理では、ステップＳ３０５の測定処理で測定された酸素濃度Ｃ１が、閾値Ｔｈ１よりも高い除去閾値Ｔｈ２以上か否かを判定し、除去閾値Ｔｈ２未満のとき、酸素除去制御を酸素除去装置４０に行わせることが可能であると判定する。このように、測定された作製空間１２の酸素濃度Ｃ１に応じて、酸素除去装置４０を使用して作製空間１２の酸素を排出するか、排出ポンプ５５を使用して作製空間１２の酸素を排出するかを選択することで、作製空間１２の酸素濃度Ｃ１を低くすることができる。

【符号の説明】

【0116】

１０、１０Ａ、１０Ｂ 電池作製設備
１１ 作製室
１２ 作製空間
１５ 循環排出口
１６ 循環給入口
１７ 排出口
１８ 給入口
２０ 酸素濃度センサ
３０ 循環排出路
３５ 循環給入路
４０ 酸素除去装置
５０ 排出路
５５ 排出ポンプ
６０ 給入路
７０ 不活性ガス発生装置
８０、８０Ａ、８０Ｂ 制御装置
１００ 電極スタック
１１１ 固体電解質層
１２１ 正極活物質層
１３１ 負極活物質層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】