CN101136486A - 一种对无荷电干态电池包进行短路检测及修复的方法 - Google Patents

Abstract

一种对无荷电干态电池包进行短路检测及修复的方法，它对无荷电干态电池包进行压紧状态下的短路检测从而对电池包的短路状况进行有效的判断，并在此基础上对电池包进行修复。当电池包内阻小于一定值时，判断电池包为短路，此时通过电池包短路检测装置对电池包施加一个恒定值的定时直流电流，在不伤害电池包的前提下对发生短路位置的隔膜实施击穿，使短路点能够通过肉眼查找出来，再通过人工方式对发生短路的位置进行针对性的修复。同时，通过对存在微短路的电池包通入恒时恒定值的电流与产生的电压的共同作用，去除电池电极片上的毛刺使电池包的短路点得到自动修复。本发明所述电池包的检测及修复可靠性好、效率高、操作简单、工艺参数容易控制。

Description

一种对无荷电干态电池包进行短路检测及修复的方法

技术领域

本发明涉及蓄电池，进一步是指在蓄电池制造过程中对蓄电池内部结构短路的检测和修复方法。

背景技术

蓄电池是大量无绳用电器具的电源。在电子技术高速发展的今天，蓄电池的作用和地位显得越来越重要。

蓄电池在内部结构上由正极片、负极片、隔膜以及电解液组成。正极片的作用是通过正极活性材料在充电过程中失去电子产生更高的氧化态实现电能向化学能的转变，并在放电过程中通过获得电子将高价态还原为低价态而实现化学能向电能转变的目的；负极片的作用是通过负极活性材料在充电过程中获得电子产生低价态实现将电能转变为化学能，并在放电过程中通过失去电子由低价态转变为高价态实现将化学能转变为电能的目的。隔膜的作用是阻隔电池的正、负极片之间形成直接的电子转移，但允许电解液中的导电离子自由传导；电解液能使电池的正、负极片之间形成良好的电解质离子的导电，从而使电池的由外线路的电子传导以及电池内部的离子传导共同构成电池充电、放电的闭合回路。显然，电池的内部电子传导能力越差，电池的性能就越好。

电池内部短路是指电池内部由于各种不同的原因导致正负极之间形成了电子传导的通道，这种通道的形成，直接导致电池内部正负极之间电子的传输不经过电池外线路进行，其结果是电池内部发热严重，但电池外部没有电能输出。因此，在电池的制造过程中，有效地预防电池内部的短路以及对发生了短路的电池包提前进行检测修复都是非常重要的。尤其是对于那些在制造过程中并未短路，但在电池化成活化过程中由于电极片的膨胀而可能导致短路出现的电池包，对其存在的潜在短路点进行提前击穿，能够有效地避免在电池后续活化乃至电池使用过程中出现短路，因而可以大大提高电池的制造和使用的可靠性。

无荷电干态电池包是指蓄电池制造过程中已用隔膜将正、负极片隔离后形成的符合电池后续制造的电池内部组合体，且此时的电池包不含电解液；它可以是适合方形电池结构的叠片式电池包，也可以是卷绕形式电池包。

对无荷电干态电池包进行短路检测与修复，可以避免做成单体电池后在检测或使用过程中因正负极片之间毛刺或极片在活化过程中膨胀而出现短路，从而造成整个电池的损坏。以往的电池制造过程中，在一个电池包当中确定短路点的具体位置是比较困难的。多年来，电池行业大多采用高压击穿法和电阻测量等方法来寻找短路点，但其精确度差，结果不够理想。目前较为普遍的电池短路检测大多单纯采用万用表，即电阻测量法进行判断。这种测短路工艺仅能判断出电池包在自然状态下是否短路，而不能判断电池包装入电池壳后，各极板之间紧密接触后可能产生的短路，更不能找到具体的短路点位置。因此目前只能通过在检测电池包电阻的同时逐片地翻开各极片以达到寻找短路位置的目的；采用此方法，短路电池包修复的效率较低，且由于要逐片翻动和局部挤压极片，对电池包也造成了一定的二次损伤。

由于现行的电池短路检测方法仅仅检测电池包的总电阻后进行一个总的电池是否存在短路的判断，并不能准确判断电池包内的短路点位置，并且有的电池包可能存在多个短路点，所以采用目前常规方法修复的电池包可靠性不高，并经常发生待修复的电池包在经过修复后又发生短路的问题，造成经济上的损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，为了克服现有方法和装置的可靠性差、效率较低、处理效果较差等缺陷，提出一种对无荷电干态电池包进行短路检测及修复的方法，该方法能快速检测无荷电干态电池包的短路情况，准确地找出短路点位置，同时还可以对微短路电池包进行自动修复，以大大提高成品率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，所述对无荷电干态电池包进行短路检测及修复方法的步骤为：

a.用常规方法检测出已发生短路的无荷电干态电池包；

b.模拟电池包装入电池壳内实际受压工作状态，对所述无荷电干态电池包进行正面施压，使正、负电极片之间存在短路隐患的位置强行接近或短接；

c.对所述电池包的短路状况进行判断：检测所述电池包的直流内阻性能，当电池包直流内阻小于作为判断电池包是否短路的评价标准的设定值时，判断电池包为短路；

d.对判断为短路的所述电池包施加一个预先选定了幅值和持续时间的恒定电流，使电流通过该电池包后在不伤害电池包的前提下将短路点击穿，即在短路点位置将隔离正、负极片的隔膜在短路位置予以击穿，并由此产生可通过视觉识别的痕迹；

e.修复：用肉眼查找出被击穿的短路点，并用人工方法对其进行针对性的修复；对于因电极片存在毛刺而导致的电池包微短路在上述通电时通过这一有一定持续时间的恒电流以及产生的电压的共同作用将电极片上的毛刺以短路熔融方式清除，从而使电池包的微短路点得到自动清除，达到修复电池包的目的。

本发明上述方法的工作原理是，模拟电池包装入电池壳内的实际工作环境，将整个电池包通过压包装置在压紧状态下检测无荷电干态电池包内阻性能，对电池包的短路状况进行判断。当电池包内阻小于作为判断电池包是否短路的参照电阻值时，可判断电池包为短路，此时通过检测装置对电池包施加电流，通过电池包短路检测装置在不伤害电池包的前提下将短路点击穿，从而能够通过人的视觉准确地找出短路点位置，然后通过人工方法对电池包进行针对性的修复；同时对微短路电池包可通过电池包短路检测装置施加在电池包上的恒电流和相应的电压的共同作用去除导致微短路的极片上的毛刺从而实现对短路电池包的自动修复。

本发明的上述方法可以借助相应的装置得以实现，其装置包括压包装置和短路检测装置。

所述压包装置包括气动和电动两部分：气动部分包括上下压板以及与上压板结合在一起的气缸组成，其作用是对电池包施加压紧力；电动部分用于控制上压板压紧和松开的动作。上下压板的尺寸和形状可根据被测电池包极片的尺寸、电池包的高度以及形状等结构因素调节定位块，确保电池包精确定位和被压紧。

所述电池包短路检测装置的功能包括设置检测外回路的电阻和输出设定的电流。输出电流的大小、电压的高低、以及电流持续时间的长短均可根据实际需要进行设定。该装置的工作原理是，首先设定作为判断电池包是否短路的标准的参照电阻值，检测电池包的电阻并与参照值进行比较，当检测值低于参照值时可判断电池包短路，此时装置发出警报，同时对电池包输出恒定时间的恒电流对短路点进行击穿，使短路点能够很容易地被人的视觉查找出来。

电池包短路检测装置的工作方式是，首先将标有正极标识的连接线连到电池包的正极端，标有负极标识的连接线连接到电池包负极端。然后开始测试电池包内阻，测试时间到达设定值后与设定的参照电阻值进行比较。当检测值小于设定电阻值时，装置开始向电池包施加恒定时间的恒电流，施加时间达到设定时间后自动停止施加电流；当检测的电阻值大于设定的参照电阻值时，则判断电池包没有短路，此时装置不输出电流。当对短路电池包施加电流后，电流显示不为零且仅几毫安至几十毫安时，此时电池包为微短路电流显示如为设定电流，则短路点被击穿。在检测过程中，被测电池包的直流电阻值超出所设定的参照电阻值时，该装置会发出报警。

电池包短路检测装置的基本构成是，它包括启动测试的按键、报警显示、电流及电压调节旋钮、电流持续时间调节旋钮以及两根用于与电池包正负极的电连接线部分。该装置也可做成由电脑自动控制的装置，此时电流、电压以及电流持续时间的调节可通过电脑程序设置。电池包短路检测装置包括电源电路、振荡电路、耦合电路、直流高压电路以及测试电路。各电路为顺次连接。通过电源电路、振荡电路、耦合电路和直流高压电路将外接电源输入的电流整流为高压直流小电流，然后作用于待测电池包的两极，从而将待测物内阻的微小变化反馈到测试电路的电流表和蜂鸣器上。装置安全、结构简单、操作方便、检测灵敏和效率高。其主要技术参数如下：

1、电流(DC)：0.5A～20A连续可调；

2、开路电压≤15V；

3、电阻：0～5MΩ可测；1KΩ～5MΩ保证精度：±5％；

4、报警设定：0～5MΩ；1KΩ～5MΩ保证精度：±5％；

5、电流施加时间：0.5S～99.99S可设；

6、工位：单工位。

由以上可知，本发明为一种对无荷电干态电池包进行短路检测及修复的方法，它能对无荷电干态电池包的短路状况进行可靠判断，可以快速准确地找到短路点位置，而且操作简单，使用方便；能自动修复微短路电池包，对短路电池包的短路点位置在不影响整个电池包性能的基础上进行击穿，从而可直观地找出短路点位置并快速进行修复，使生产效率极大提高，产品的可靠性也得到了保证。

附图说明

图1是本发明一种实施例的工艺流程图；

图2是本发明一种实施例的压包装置主视结构示意图；

图3是本发明又一种实施例的压包装置主视结构示意图；

图4是本发明压包装置的电气原理图；

图5是本发明压包装置的气动系统原理图；

图6是本发明电池包短路检测装置的电路原理图。

在图中：

1—控制面板，2—上压板，3—下压板，4—支柱。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明而决不限制本发明。

实施例1：压包装置和电池包短路检测装置独立工作，电池包规格为QNFG30-3；工艺步骤是：

1、准备

1.1将压包装置的压缩空气压力大小调节至0.3MPa，调节上压板下压保持时间为3s；

1.2将待检电池包放置在压包装置工位上(电池包的极板平面与上、下压板的板面平行)，启动压包装置上压板下压，使用万用表的∞(无穷大)档测量电池包是否短路；

1.3将挑选出的短路电池包统一存放；

1.4将电池包短路检测装置的测试参数按如下数据进行调整设定：电流为3A，时间为5s，参照电阻值为20K。

2、短路测试与修复

2.1调整压包装置的上压板下压时间为20s；

2.2将短路电池包放在压包装置工位上，将电池包短路检测装置的正负极夹具分别与电池包的两个极柱相连形成回路，启动压包装置上压板下压，对电池包施加压力的动作完成后，通过电池包短路检测装置检测无荷电干态电池包内阻性能，对电池包的短路状况进行判断。当电池包内阻小于参照电阻设定值时，判断电池包为短路，此时检测装置对电池包施加一个恒定的定时电流；

2.3电流通过短路电池包时能够在不伤害电池包的前提下将电池包内的短路点击穿，即在电池包短路位置将隔离正负极片的隔膜击穿。对于存在微短路的电池包，在通电时，通过相对较大的电流和相对较高的电压的共同作用去除电池包内的极片上的毛刺披锋而将电池包的微短路点进行自动修复；

2.4过程完成后，停止以上操作，取下电池包，通过察看电池包四周或翻看极板的方式察看并找到短路点的位置，用干净的小毛刷将短路点清理干净，再剪一小块隔膜将短路的极板隔开，需要说明的是所剪的隔膜片不能太大，最多超出短路点的外缘1厘米；

2.5电池包修复后，必须再测量电池包是否短路，如果不再出现短路警示则表明该电池包的修复已完成，若在此时出现短路则需重复上述操作。

实施例2：压包装置和电池包短路检测装置联动工作，电池包规格为QNFG30-3；工艺步骤是：

1、准备

1.1  将压包装置的压缩空气压力大小调节至0.3MPa，调节上压板下压保持时间为20s；

1.2将电池检测装置的测试参数按如下数据进行调整设定：电流为3A，时间为5～8s，对比电阻为20K。

2、短路测试及修复

2.1将待检电池包放置在压包装置工位上，将电池包短路检测装置的正负极连线夹具分别与电池包的两个极柱相连形成回路，启动压包装置上压板下压对电池包施加压力，压力达到稳定后通过电池包短路检测装置检测无荷电干态电池包内阻性能，对电池包的短路状况进行检测判断，当电池包内阻小于对设定的参照电阻设定值时，可判断电池包为短路，此时装置对电池包输出一个恒定的定时电流。

2.2电流通过短路电池包时可在不伤害电池包的前提下将短路点击穿，即在短路点位置将隔离正负极片的隔膜击穿。对于存在微短路的电池包，在通电时通过相对较大的电流和相对较高的电压的共同作用可去除电池包内极片上存在的毛刺披锋而将电池包的微短路点进行自动修复；

2.3过程完成后，停止以上操作，取下电池包，对于被击穿的电池包通过察看电池包四周或翻看极片的方式察看并找到短路点的位置，用干净的小毛刷将短路点清理干净，剪一小块隔膜将短路的极板隔开。隔膜片不能太大，最多超出短路点的外缘1厘米；

2.4电池包修复后，必须再测量电池包是否短路，不短路时则表示该电池包修复完毕，若短路则重复上述操作。

Claims (1)

1.一种对无荷电干态电池包进行短路检测及修复的方法，其特征是，它的工艺步骤为：

a.用常规方法检测出已发生短路的无荷电干态电池包；

b.模拟电池包装入电池壳内实际受压工作状态，对所述无荷电干态电池包进行正面施压，使正、负电极片之间存在短路隐患的位置强行接近或短接；

c.对所述电池包的短路状况进行判断：检测所述电池包的直流内阻性能，当电池包直流内阻小于作为判断电池包是否短路的评价标准的设定值时，判断电池包为短路；

d.对判断为短路的所述电池包施加一个预先选定了幅值和持续时间的恒定电流，使电流通过该电池包后在不伤害电池包的前提下将短路点击穿，即在短路点位置将隔离正、负极片的隔膜在短路位置予以击穿，并由此产生可通过视觉识别的痕迹；

e.修复：用肉眼查找出被击穿的短路点，并用人工方法对其进行针对性的修复；对于因电极片存在毛刺而导致的电池包微短路，在上述通电时通过这一有一定持续时间的恒电流以及产生的电压的共同作用将电极片上的毛刺以短路熔融方式清除，从而使电池包的微短路点得到自动清除。

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