[发明专利]膜厚测量装置及膜厚测量方法

说明书

提供一种在锂离子电池的制造工序中，以非接触的方式进行膜的膜厚检查的技术，该膜包括形成于集电体的活性物质材料。膜厚测量装置(1)具有：太赫兹波照射部(10)，向样品(9)照射太赫兹波(LT1)；反射波检测部(30A)，具有用于检测被样品(9)反射的太赫兹波(LT1)的反射波(LT3)的光传导开关(34A)。膜厚测量装置(1)具有：时间差获取模块(509)，获取由反射波检测部(30A)检测出的反射波(LT3)中的表面反射波(LT31)与界面反射波(LT32)到达光传导开关(34A)的时间差(Δt)，该表面反射波(LT31)是被样品(9)的活性物质膜(91)的表面反射的波，该界面反射波(LT32)是被样品(9)的活性物质膜(91)与集电体(93)的界面反射的波；膜厚计算部(511)，基于时间差(Δt)及活性物质膜(91)的折射率(n_S)来计算活性物质膜(91)的膜厚(d)。

技术领域

本发明涉及测量在集电体上形成的活性物质材料的膜的膜厚的技术。

背景技术

锂离子二次电池(LiB)由正极、负极和分离器构成，该分离器配置为 分离正极与负极以防止在正极及负极间发生电短路。正极通过在铝箔等集电 体上涂敷钴酸锂等金属活性物质、导电性石墨(炭黑等)及粘合剂树脂而构 成。此外，负极通过在铝箔等集电体上涂敷作为活性物质的石墨(天然石 墨、人造石墨等)及粘合剂树脂而构成。此外，分离器由聚烯烃类绝缘膜等 构成。正极、负极及分离器是多孔材质，并且以渗入了有机电解质的状态存 在。作为有机电解质，例如使用包含六氟磷酸锂(LiPF₆)等锂盐的碳酸亚乙 酯或碳酸二乙酯等有机溶剂。

正极及负极在被施加电位时，会发生锂离子向活性物质内的释放及吸 收，将释放及吸收时的电位不同的活性物质用于正极和负极，由此构成电 池。以下是放电时的正极及负极的反应的例子。

正极：

负极：

专利文献1中记载了若粘合剂树脂的膜厚均匀性产生偏差，则会产生活 性物质层的剥离等问题的内容。此外，专利文献2中记载了为了应对电容器 的高容量化，当增加电极层的膜厚时，重要的是达到用于形成电极的浆料的 流平性，即重要的是膜厚的均匀化的内容。

此外，专利文献3、专利文献4中，对正极及负极这两者，对于活性物 质量，以每单位面积的重量作为监控量来进行调节，但不进行涂敷工序后的 膜厚检查等。并且，通过进行作为最终产物的LiB的充放电的循环测试等， 来检测次品。

现有技术文献

专利文献1：特开2004-71472号公报

专利文献2：国际公开第2011/024789号手册

专利文献3：特开2014-116317号公报

专利文献4：特开2014-96386号公报

专利文献5：特表2006-526774号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，如专利文献3或专利文献4所述，在仅进行活性物质量的监控量 的调节，不进行膜厚检查而在最终产物中进行次品检查的情况下，存在产生 了次品时的经济损失大的问题。

此外，由于正极材料及负极材料的涂敷液中，活性物质的监控量是恒定 的，因此能够根据膜厚来计算活性物质的量。因此，若测量膜厚，则能够确 定活性物质量，但如上所述，不进行紧接涂敷及干燥后的膜厚检查。

此外，作为非破坏检查的方法，例如专利文献5中记载了使用频率在 25GHz至100GHz的范围内的电磁波的内容。然而，专利文献5的技术根据 频谱特性来分析样品的成分浓度，不能检查膜厚。尤其，不能测量像锂离子 电池的正极及负极那样的包含碳而可见光不能透射的薄膜。