リチウムイオン電池の生産と検査：溶接抵抗検査
リチウムイオン電池の溶接抵抗検査とは
リチウムイオン電池の部品である電極シートや集電体、出力端子は、レーザーや超音波などによって溶接されます。溶接が不十分な場合、部品間の抵抗が大きくなります。溶接抵抗検査では、部品間の抵抗値を測定し、溶接品質を検査します。
どのタイミングで検査を実施するか
電極シートのタブ溶接や集電体と出力端子の溶接など、溶接を行う各工程で溶接品質検査を実施しています。
溶接抵抗の測り方
溶接抵抗を測定する場合、低抵抗測定に特化した直流抵抗計を使います。直流抵抗計は、検査対象に定電流の直流信号を印加します。定電流を印加したときに発生する微小電圧を検出し、抵抗値を算出します。
抵抗計には「直流抵抗計」と「交流抵抗計」があります。直流抵抗計は交流抵抗計よりも高確度に低抵抗を測定できます。（電池の内部抵抗を測る場合は、交流抵抗計を使います）
（詳細ページ：直流式と交流式の抵抗計の違いは？）
直流抵抗計の選定ポイント
部品間の溶接抵抗検査を目的とする場合、「低抵抗を正確に測定できること」が重要です。選定ポイントは、以下の通りです。
- 4端子法
- 測定レンジと分解能
- ノイズ耐性
4端子法
1Ω以下の低抵抗を測定する場合、4端子法で内部抵抗を測定します。抵抗の測り方には、「4端子法」と「2端子法」があります。2端子法の測定値は、配線抵抗や接触抵抗といった「経路抵抗」を含むため、mΩ単位の低抵抗を正確に測定できません。
（詳細ページ：4端子抵抗測定法について）
検出電圧 = 定電流 × (溶接抵抗 + 接触抵抗 + 配線抵抗)
検出電圧から抵抗値を算出、余分な抵抗成分を含む
検出電圧 = 定電流 × 溶接抵抗
検出電圧から抵抗値を算出、余分な抵抗成分を含まない
測定レンジと分解能
1Ω以下の低抵抗を測定する場合、「mΩ単位の測定レンジ」と「μΩ単位の分解能」が必要です。レンジと分解能の設定を誤ると、mΩ単位の低抵抗が正確に測定できません。
ノイズ耐性
仕様において測定レンジ・分解能・測定確度が良くても、抵抗値を正確に測れない場合があります。ノイズによって測定値が安定しない、正確な値が表示されないといったトラブルが起こるためです。（ノイズの発生源は電源や生産機器などさまざまです。）製品設計時にノイズを製品に印加し、正常に動作するかテストします。こうしたテストを行っていない製品は、生産ラインで測定仕様を満たさないおそれがあります。
HIOKIの直流抵抗計
弊社の直流抵抗計は、世界各国のバッテリーメーカーのお客様に採用いただいております。
電池セル生産工程の溶接抵抗検査に採用いただいている主なモデルは以下の通りです。
| 仕様・機能 | RM3545 | RM3545-01 | RM3545-02 | RM3545A-1 | RM3545A-2 | RM3546 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 最大許容電圧 | － | DC ±60 V または AC 30 V rms / AC 42.4 V peak | ||||
| 最小測定レンジ | 10 mΩ | 1000 μΩ | ||||
| 最小分解能 | 10 nΩ | 1 nΩ | ||||
| 測定範囲 | 0.000 00 mΩ（10 mΩ レンジ）～1200.0 MΩ（1000 MΩ レンジ）, 12 レンジ | 0.000 μΩ（1000 μΩ レンジ）～1200.0 MΩ（1000 MΩ レンジ）, 13 レンジ | ||||
| 測定電流 | 1 A | |||||
| － | 500 mA | |||||
| 100 mA, 10 mA, 1 mA, 500 μA, 100 μA, 50 μA, 10 μA, 5 μA, 1 μA, 1 μA 以下, 100 nA | ||||||
| オフセット電圧補正 | OVC | OVC または A-OVC | ||||
| 温度補正機能 | TC | TC または A-TC | ||||
| 最大許容経路抵抗（参考値） 1Aレンジ | 1.5 Ω | 3.5 Ω（PR：ON） 2.6 Ω（PR：OFF） | ||||
| 最大許容経路抵抗（参考値） 500 mAレンジ | － | 9 Ω（PR：ON） 6.1 Ω（PR：OFF） | ||||
| 純抵抗モード（PR） | － | 1000 μΩ, 10 mΩ, 100 mΩ レンジ | ||||
| ローパワーモード（LP） | 1000 mΩ, 10 Ω, 100 Ω, 1000 Ω レンジ | － | ||||
| USB | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| RS-232C | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| LAN | － | － | － | ✔ | ✔ | ✔ |
| GP-IB | － | ✔ | － | － | － | － |
| EXT. I/O | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| マルチプレクサ | － | － | 最大2ユニット* | － | 最大2ユニット* | 最大2ユニット* |
| ヒューズ | F1.6AH/250 V（交換可能） | 内部回路による保護（交換不可） | ||||
| 外形寸法 | 約215W × 80H × 306.5D mm | |||||
| 質量 | 約2.5 kg | 約3.2 kg | 約2.7 kg | 約3.4 kg | ||
- *:2線式：最大21チャネル/ ユニット、4線式：最大10チャネル/ ユニット
