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CN115078207A - 孔隙率推导方法及孔隙率推导装置 - Google Patents

孔隙率推导方法及孔隙率推导装置 Download PDF

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CN115078207A CN202210183978.0A CN202210183978A CN115078207A CN 115078207 A CN115078207 A CN 115078207A CN 202210183978 A CN202210183978 A CN 202210183978A CN 115078207 A CN115078207 A CN 115078207A
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Abstract

本发明所要解决的问题是提供一种能够推导运送中的被检查体的孔隙率的孔隙率推导方法及孔隙率推导装置。为了解决上述问题，本发明提供一种孔隙率推导方法，是推导被检查体的孔隙率的方法，且包括：单位面积重量测定步骤，对运送中的被检查体的特定部位的单位面积重量进行测定；厚度测定步骤，对运送中的被检查体的特定部位的厚度进行测定；及，孔隙率推导步骤，根据单位面积重量、厚度、以及被检查体的真密度，推导被检查体的孔隙率。

Description

孔隙率推导方法及孔隙率推导装置
技术领域
本发明涉及一种孔隙率推导方法及孔隙率推导装置。
背景技术
以往，被检查体的检查方式是对被检查体的孔隙率进行测定。例如，作为对填充电解质的固态电解质的孔隙率进行测定的方法，已知如下方法：使用图像分析软件，对拍摄固态电解质的剖面所得到的图像测定孔隙率(参考专利文献1)。
[先行技术文献]
(专利文献)
专利文献1：国际公开第2018/186442号
发明内容
[发明所要解决的问题]
专利文献1所记载的孔隙率的测定方法需要在测定孔隙率时将样本切断，之后拍摄剖面照片，因此，当在实际的生产线上应用上述方法时，会抽样检查。因此，不仅可能无法发现次品，而且也可能因反馈慢而导致次品增加。因此，期望开发一种在线推导运送中的被检查体的孔隙率的方法。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够推导运送中的被检查体的孔隙率的孔隙率推导方法及孔隙率推导装置。
[解决问题的技术手段]
(1)本发明涉及一种孔隙率推导方法，是推导被检查体的孔隙率的方法，且包括：单位面积重量测定步骤，对运送中的前述被检查体的特定部位的单位面积重量进行测定；厚度测定步骤，对运送中的前述被检查体的前述特定部位的厚度进行测定；及，孔隙率推导步骤，根据前述单位面积重量、前述厚度、以及前述被检查体的真密度，推导前述被检查体的孔隙率。
根据(1)的发明，可以提供一种能够推导运送中的被检查体的孔隙率的孔隙率推导方法。
(2)根据(1)所述的孔隙率推导方法，其中，前述被检查体是填充填充物的基材，前述单位面积重量测定步骤对前述基材及前述填充物的单位面积重量进行测定，前述孔隙率推导步骤根据前述基材及前述填充物的单位面积重量、前述被检查体的厚度、以及前述基材及前述填充物的真密度，推导前述被检查体的孔隙率。
根据(2)的发明，可以提供一种能够推导运送中的填充填充物的基材的孔隙率的孔隙率推导方法。
(3)根据(2)所述的孔隙率推导方法，其中，前述填充物是电解质。
根据(3)的发明，能够推导用作电池材料的电解质层的孔隙率。
(4)并且，本发明涉及一种孔隙率推导装置，包括：运送部，运送被检查体；单位面积重量测定部，对运送中的前述被检查体的特定部位的单位面积重量进行测定；厚度测定部，对运送中的前述被检查体的前述特定部位的厚度进行测定；存储部，存储前述被检查体的真密度；及，推导部，根据前述单位面积重量、前述厚度、以及前述被检查体的真密度，推导前述被检查体的孔隙率。
根据(4)的发明，可以提供一种能够推导运送中的被检查体的孔隙率的孔隙率推导装置。
(5)根据(4)所述的孔隙率推导装置，其中，前述被检查体是填充填充物的基材，前述单位面积重量测定部对前述基材及前述填充物的单位面积重量进行测定，前述存储部存储前述填充物及前述基材的真密度，前述推导部根据前述基材及前述填充物的单位面积重量、前述被检查体的厚度、以及前述基材及前述填充物的真密度，推导前述被检查体的孔隙率。
根据(5)的发明，可以提供一种能够推导运送中的填充填充物的基材的孔隙率的孔隙率推导装置。
附图说明
图1A是实施方式的作为孔隙率推导方法的对象的被检查体的概念剖面图。
图1B是用于根据图1A推导孔隙率时的推导方法的概念剖面图。
图2是示出实施方式的孔隙率推导装置的示意图。
具体实施方式
以下，针对本发明的一实施方式，参照图式加以说明。本发明的内容并不限于以下实施例的记载。
＜孔隙率推导方法＞
本实施方式的孔隙率推导方法是推导被检查体的孔隙率的方法，且是能够推导运送中的被检查体的孔隙率的方法。孔隙率推导方法包括：单位面积重量测定步骤，对运送中的被检查体的特定部位的单位面积重量进行测定；厚度测定步骤，对运送中的被检查体的特定部位的厚度进行测定；及，孔隙率推导步骤，根据上述所测得的参数、被检查体的真密度，推导基材的孔隙率。
(单位面积重量测定步骤)
单位面积重量测定步骤是对运送中的上述被检查体的特定部位的单位面积重量(g/m2)进行测定的步骤。作为测定单位面积重量的方法，只要是能够对运送中的被检查体进行测定的方法即可，并无特别限制，可以列举例如荧光X射线检测方法。荧光X射线检测方法首先对作为测定对象的被检查体照射X射线，借此，构成被检查体的原子成为激发状态。接着，借由对原子从激发状态恢复至稳定状态时产生的荧光X射线进行检测，能够分别对例如基材及填充物等的被检查体的单位面积重量进行测定。根据荧光X射线的检测结果，获得每个元素不同的能量强度，且能够根据能量强度算出被检查体的单位面积重量。并且，根据使用荧光X射线的上述方法，能够以非接触的方式对作为测定对象的被检查体的单位面积重量进行测定，因此，能够对运送中的被检查体的单位面积重量进行测定。作为其他单位面积重量测定方法，可以列举如下方法等：对作为测定对象的被检查体照射β射线等的放射线，并对放射线的透过量进行测定。
(厚度测定步骤)
厚度测定步骤是对运送中的上述被检查体的特定部位的厚度进行测定的步骤。作为测定厚度的方法，只要是能够对运送中的被检查体进行测定的方法即可，并无特别限制，可以列举例如利用光谱干涉激光位移测定的方法。利用光谱干涉激光位移测定的方法例如是如下方法：在被检查体的厚度方向的两侧配置一对传感器，对被检查体照射包含各种波长的光，并对反射光与出射光的相位差进行测定，由此，测定从传感器到被检查体的距离，并算出被检查体的厚度。作为其他厚度测定方法，也可以列举利用超声波的测定方法等，但从高精度地对被检查体进行测定的观点出发，优选利用光谱干涉激光位移测定的方法。
单位面积重量测定步骤与作为厚度测定步骤中的测定部位的上述填充填充物的被检查体的特定部位是同步的同一特定部位。作为使单位面积重量测定步骤与厚度测定步骤中的测定部位同步的方法，可以列举以下方法：例如，记录由单位面积重量测定装置测定的位置坐标，指示厚度测定装置测量同一位置。
(孔隙率推导步骤)
孔隙率推导步骤是根据上述单位面积重量测定步骤中所测得的单位面积重量、及上述厚度测定步骤中所测得的厚度、以及基材及填充物等被检查体的真密度，推导孔隙率的步骤。本实施方式的孔隙率表示基材中的孔隙的体积与基材中的填充物的体积的比率(％)。下面，以固态电解质片为例，对推导孔隙率的方法进行说明，所述固态电解质片是作为被检查体的填充填充物的基材的一例。
图1A是示出在作为基材的无纺布片中填充作为填充物的固态电解质的固态电解质片B的构成的概念剖面图。如图1所示，固态电解质片B具有固态电解质层S及无纺布层Nw。在无纺布层Nw中，填充固态电解质。在固态电解质层S中，存在无数孔隙V。假设在体积为V的填充物中存在N个体积为v1的孔隙，则孔隙率可以利用下式(1)求出。
孔隙率[％]＝(N×v1)/V×100(1)
此处，假设在具有厚度H的填充物的一端侧将存在于基材中的孔隙以厚度h层压，则上述式(1)中的孔隙率等于厚度h与厚度H的比率。
图1B是示出假设从固态电解质片B的一端侧依次分别单独将图1A中的孔隙V、固态电解质层S及无纺布层Nw层压时的各层的厚度的示意图。如图1B所示，厚度H表示固态电解质片B整体的厚度。厚度h1表示固态电解质层S的厚度，厚度h2表示作为基材的仅包括无纺布的无纺布层Nw的实际厚度。待推导的孔隙率是作为填充物的固态电解质中包括的孔隙的体积比例。因此，孔隙率是以作为片B整体的厚度的H减去作为基材的无纺布层Nw的实际厚度h2所得到的厚度(图1B中的H1)来作为孔隙V的厚度加以推导。具体来说，孔隙率是利用下式(2)来推导。另外，当被检查体不具有无纺布Nw等的基材，例如仅由固态电解质S构成时，下式(2)中的厚度h2为0。
孔隙率[％]＝{1－h1/(H－h2)}×100(2)
此处，上述式(2)中的厚度H是由厚度测定步骤测定的填充填充物的基材的特定部位的厚度。厚度h1可以作为特定部位的厚度，根据由单位面积重量测定步骤测定的固态电解质S的特定部位的单位面积重量(g/m2)、及预先获得的作为填充物的固态电解质S的真密度(g/m3)来算出。厚度h2也同样可以作为特定部位的厚度，借由预先获得作为基材的无纺布Nw的真密度来算出。
根据本实施方式的孔隙率推导方法，能够以非接触的方式高精度地推导运送中的作为被检查体的基材的孔隙率。
＜被检查体＞
作为本实施方式的被检查体，并无特别限制，可以列举如下被检查体：例如在由内部可填充填充物的多孔体等构成的基材内填充填充物。另外，本实施方式的孔隙率推导方法的被检查体也可以不具有上述基材。例如，对于仅由下文所例示的作为填充物的电解质等构成的被检查体，也可以应用本实施方式的孔隙率推导方法。上述被检查体也可以是具有图1A所示的片状外形的构件。
(基材)
作为本实施方式的孔隙率推导方法的被检查体的基材只要具有内部可填充填充物的孔隙即可，并无特别限制。基材内所填充的填充物是下述固态电解质等电解质，当将填充填充物的基材用作固态电解质片时，基材优选为无纺布形状。由此，容易满足固态电解质层的优选孔隙率或厚度。基材的形状也可以是织布形状、多孔形状等。除上述以外，当将填充填充物的基材用作锂离子二次电池等的电极集电器时，基材也可以是泡沫金属等的金属多孔体。
作为基材的材质，并无特别限制，作为用作固态电解质层的基材的材质，可以列举例如聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、芳香族聚酰胺、Al2O3、玻璃等。除上述以外，作为用作电极集电器的基材的材质，可以列举铜、铝、SUS等的金属多孔体。
(填充物)
作为本实施方式的基材内所填充的填充物，并无特别限制。当将填充填充物的基材用作锂离子二次电池等的电解质片时，作为所填充的电解质，可以列举例如硫化物固态电解质材料、氧化物固态电解质材料、氮化物固态电解质材料、卤化物固态电解质材料等。除上述以外，所填充的电解质也可以是用于液体型电池的众所周知的液态电解质或凝胶状电解质。当将填充填充物的基材用作锂离子二次电池等的电极集电器时，作为所填充的填充物，可以列举负极复合材料或正极复合材料等的电极复合材料。
作为将填充物填充至基材内的方法，并无特别限制，可以根据基材及填充物的种类来选择填充方法。可以列举如下方法：例如对无纺布形状的基材涂布浆料并进行干燥，所述浆料是使固态电解质溶解或分散在溶剂中制备而得。作为涂布方法，可以列举例如利用滑动模涂、逗号刮刀模涂、逗号刮刀反转模涂、凹版涂布、凹版反转涂布等的方法。作为干燥方法，可以列举例如利用使用热风、加热器、高频等的干燥装置的方法。也可以在干燥后利用压片(Sheet press)或辊压等进行加压，从而使强度及密度提升。
填充填充物的基材的厚度及孔隙率并无特别限制。然而，例如当将填充填充物的基材用作锂离子二次电池等的电解质片时，例如从抑制离子传导率降低的观点等来说，存在基材的最佳孔隙率。
＜孔隙率推导装置＞
本实施方式的孔隙率推导装置是能够推导运送中的被检查体的孔隙率的装置。上述被检查体既可以是填充填充物的基材，也可以是不具有基材的被检查体。如图2所示，孔隙率推导装置1包括运送部2、单位面积重量测定部30、厚度测定部40、以及具有存储部51及推导部52的功能部50。功能部50经由网络NW，与服务器装置60可通信地连接。
运送部2并无特别限制，可以使用能够运送被检查体B的带式输送机等、能够以特定的运送速度运送被检查体的众所周知的运送装置。
(单位面积重测定部)
作为单位面积重量测定部30，并无特别限制，可以使用例如荧光X射线检测装置或β射线测厚计等、能够以非接触的方式对被检查体B的单位面积重量进行测定的众所周知的装置。当被检查体B是填充填充物的基材时，单位面积重量测定部30优选能够对基材及填充物的单位面积重量分别进行测定。
(厚度测定部)
作为厚度测定部40，并无特别限制，可以使用利用激光的光谱干涉激光位移测定装置等、能够以非接触的方式对与对象物的距离进行测定的众所周知的装置，所述激光为可见光、紫外光、红外光等的聚焦光。
(功能部)
功能部50具有存储部51及推导部52。除上述以外，功能部50还具有：输入部，用于由孔隙率推导装置1的用户输入基材及填充物等的被检查体的真密度等的各种信息；及，输出部，能够输出由推导部52推导出的孔隙率。除上述以外，功能部50还可以包括判断部，所述判断部判断由推导部52推导出的孔隙率是否在特定数值范围内。功能部50利用有线或无线的通信手段，与单位面积重量测定部30、厚度测定部40可通信地连接，且经由网络NW，与服务器装置60可通信地连接。所述功能部50并无特别限制，例如由存储器或硬盘等的存储装置、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)等的运算装置、显示装置等的众所周知的装置实现。
(存储部)
在存储部51中，存储预先输入的基材及填充物等的被检查体的真密度。并且，在存储部51中，预先存储上述所说明的用于推导孔隙率的计算公式、及用于执行上述计算公式的程序等。除上述以外，在存储部51中，还存储由单位面积重量测定部30及厚度测定部40测得的被检查体B的测定位置坐标、及单位面积重量或厚度的测定值。
(推导部)
推导部52根据存储在存储部51中的基材的真密度及填充物的真密度、以及由单位面积测定部30及厚度测定部40测得的被检查体B的单位面积重量或厚度的测定值，按照上述所说明的用于推导孔隙率的计算公式，来推导孔隙率。
下面，对使用具有上述构成的孔隙率推导装置1对被检查体B的孔隙率进行测定的顺序，简要地进行说明。首先，单位面积重量测定部30对被检查体B的单位面积重量进行测定，并将被检查体B的单位面积重量及测定位置坐标发送至功能部50。所发送的被检查体B的单位面积重量及测定位置坐标被存储在存储部51中。接着，功能部50向厚度测定部40发送被检查体B的测定位置坐标。厚度测定部40对接收到的被检查体B的测定位置坐标处的被检查体B的厚度进行测定，并发送至功能部50。所发送的被检查体B的厚度被存储在存储部51中。接着，推导部52根据预先存储在存储部51中的构成被检查体B的例如基材及填充物等的真密度、以及被检查体B的单位面积重量及厚度的测定值，推导被检查体B的孔隙率。功能部50经由网络NW将推导出的被检查体B的孔隙率及测定位置坐标发送至服务器装置60。在服务器装置60中，将判断被检查体B的孔隙率是否在特定数值范围内，以发现次品。
根据具有上述构成的孔隙率推导装置1，由于并非以抽样方式而是能够在运送中实时地对生产线上运送的被检查体B的孔隙率进行测定，所以能够确保发现次品，且能够降低次品率。
以上，针对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明的内容并不限定于上述实施方式，而能够进行适当变更。
附图标记
1：孔隙率推导装置
30：单位面积重量测定部
40：厚度测定部
51：存储部
52：推导部
B：被检查体
S：固态电解质(电解质)
Nw：无纺布。

Claims (5)

1.一种孔隙率推导方法，是推导被检查体的孔隙率的方法，且包括：
单位面积重量测定步骤，对运送中的前述被检查体的特定部位的单位面积重量进行测定；
厚度测定步骤，对运送中的前述被检查体的前述特定部位的厚度进行测定；及，
孔隙率推导步骤，根据前述单位面积重量、前述厚度、以及前述被检查体的真密度，推导前述被检查体的孔隙率。
2.根据权利要求1所述的孔隙率推导方法，其中，前述被检查体是填充填充物的基材，
前述单位面积重量测定步骤对前述基材及前述填充物的单位面积重量进行测定，
前述孔隙率推导步骤根据前述基材及前述填充物的单位面积重量、前述被检查体的厚度、以及前述基材及前述填充物的真密度，推导前述被检查体的孔隙率。
3.根据权利要求2所述的孔隙率推导方法，其中，前述填充物是电解质。
4.一种孔隙率推导装置，包括：
运送部，运送被检查体；
单位面积重量测定部，对运送中的前述被检查体的特定部位的单位面积重量进行测定；
厚度测定部，对运送中的前述被检查体的前述特定部位的厚度进行测定；
存储部，存储前述被检查体的真密度；及，
推导部，根据前述单位面积重量、前述厚度、以及前述被检查体的真密度，推导前述被检查体的孔隙率。
5.根据权利要求4所述的孔隙率推导装置，其中，前述被检查体是填充填充物的基材，
前述单位面积重量测定部对前述基材及前述填充物的单位面积重量进行测定，
前述存储部存储前述填充物及前述基材的真密度，
前述推导部根据前述基材及前述填充物的单位面积重量、前述被检查体的厚度、以及前述基材及前述填充物的真密度，推导前述被检查体的孔隙率。
CN202210183978.0A 2021-03-16 2022-02-28 孔隙率推导方法及孔隙率推导装置 Active CN115078207B (zh)

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