CN104296933A - 检查电池泄漏的装置及使用该装置检查电池泄漏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检查电池泄漏的装置及使用该装置检查电池泄漏的方法，该装置包括：夹具，电池安装在夹具上；第一板，包括被构造为注入空气的喷嘴部；第二板，构造为支撑夹具和第一板；第一驱动单元，设置在第二板上并构造成使夹具移动，其中，通过第一驱动单元将夹具移动至夹具与第一板叠置的位置。

Description

检查电池泄漏的装置及使用该装置检查电池泄漏的方法

本申请要求于2013年7月17日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0084372号韩国专利申请的优先权和权益，该申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明的一个或更多个实施例涉及一种用于检查电池的泄漏的装置以及一种使用该装置检查电池的泄漏的方法。

背景技术

和不能再充电的一次电池不同，二次电池是能够重复地充电/放电的电池。随着膝上型计算机或移动通信设备变得无所不在，二次电池被广泛地用作用于膝上型计算机或移动通信设备的电源。

二次电池具有这样的构造，其中，阳极板、隔膜和阴极板顺序地堆叠并以胶卷的形式卷绕在一起，并与电解质一起密封在外壳内。在二次电池中，在电解质中产生的离子在阳极和阴极之间移动，从而产生电动势并且由于电动势因此执行充电/放电操作。

因此，当电解质从二次电池泄漏时，二次电池的充电/放电容量受泄漏的影响。在二次电池制造生产线中，能够检查制造的二次电池的泄漏。

检查二次电池的泄漏的方法包括使用气味传感器来检测暴露于外部的电解质的方法，通过将二次电池放入密封室中、使室内增压和吹气来检验膨胀的发生的方法等。

然而，在使用气味传感器检测暴露于外部的电解质的方法中，当电解质曾经被暴露于外部时，为了下次检查，必须更换检查装置内部的空气；并且当检查装置的内部或外部的空气受到污染时，检查装置的检测能力降低。此外，在检查多个二次电池方面存在着局限性。另外，在通过将二次电池放入密封室中来检验膨胀的发生的方法中，必须提供用于使室内增压和吹气的装置以及诸如室、高压压缩机等的设备，并且由于高压而存在将会发生安全事故的风险。

发明内容

本发明的一个或更多个实施例针对一种具有简单构造和改进的电池泄漏检测能力的用于检查电池的泄漏的装置以及一种使用该装置来检查电池的泄漏的方法。

另外的方面部分地将在以下的描述中阐明，部分地通过描述将是明显的，或者可从本实施例的实施而了解。

根据本发明的一个或更多个实施例，提供了一种用于检查电池的泄漏的装置，所述装置包括：夹具，电池安装在夹具上；第一板，包括被构造为注入空气的喷嘴部；第二板，被构造为支撑夹具和第一板；以及第一驱动单元，设置在第二板上并被构造为移动夹具，其中，通过第一驱动单元将夹具移动至夹具与第一板叠置的位置。

可将喷嘴部构造成当夹具与第一板叠置时在夹具的方向上注入空气。

每个喷嘴部可包括多个喷嘴孔，多个喷嘴孔可被设置为彼此分隔开一定间隙。

每个喷嘴孔的水平横截面可以沿空气注入的方向逐渐减小。

电池可包括电极组件和容纳电极组件的袋，袋可包括通过熔融结合形成的一对侧翼部和平台部，多个喷嘴孔可被设置为至少将空气注入到一对侧翼部和平台部上。

一对侧翼部可沿一个方向弯曲，凹部可在一对侧翼部和电池的侧面之间，喷嘴孔可被设置为与凹部的位置对应。

夹具可包括安装部，电池可被安装在安装部内。

夹具可包括多个安装部。

所述装置还可包括被构造为调节第一板的高度的第二驱动单元。

所述装置还可包括设置在第二板上的引导部，以限制夹具的移动范围。

夹具可设置在第一板的下面以与第一板叠置。

喷嘴部可在大气压下注入空气。

根据本发明的一个或更多个实施例，提供了一种检查电池的泄漏的方法，所述方法包括下述步骤：在夹具上安装电池；使夹具移动以与包括喷嘴部的第一板叠置；以及使用喷嘴部将空气注入到电池上，其中，电池包括容纳电极组件的袋，袋包括通过熔融结合形成的一对侧翼部和平台部，喷嘴部被构造成至少将空气注入到一对侧翼部和平台部上。

喷嘴部可在大气压下注入空气。

多个喷嘴孔可形成在每个喷嘴部中，每个喷嘴孔的水平横截面可以沿空气注入的方向逐渐减小。

一对侧翼部可沿一个方向弯曲，凹部可形成在一对侧翼部和电池的侧面之间，空气可注入到凹部上。

安装部可在夹具上，电池可安装在安装部内。

多个安装部可在夹具上。

所述方法还可包括在注入空气之前调节第一板的高度。

所述方法还可包括在注入空气之后基于电池的膨胀来确定是否在电池中发生泄漏。

附图说明

通过结合附图对实施例进行的以下描述，这些和其他方面将变得明显和更容易理解，附图中：

图1和图2是示意性地示出根据本发明的实施例的用于检查电池的泄漏的装置的透视图；

图3是示意性地示出根据本发明的实施例的安装在图1中示出的装置上的电池的透视图；

图4是根据本发明的实施例的沿图3的电池的线A-A'截取的剖视图；

图5是示意性地示出根据本发明的实施例的图1的装置的一部分的透视图；

图6是示意性地示出根据本发明的实施例的检查电池的泄漏的方法的剖视图；

图7至图9是示意性地示出根据本发明的实施例的图1的装置的喷嘴孔的剖视图。

具体实施方式

现在将详细地参照实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中，同样的附图标记始终表示同样的元件。在这点上，本实施例可具有不同的形式并且不应被解释为局限于在此阐明的描述。因此，下面仅通过参照图来描述实施例，以解释本描述的方面。因为本发明允许不同的改变和多种实施例，所以将在图中示出并在书面的描述中详细地描述具体实施例。然而，这不意图将本发明限制于具体的实施方式，将理解的是，所有的不脱离本发明的精神和技术范围的改变、等同物和替代物包含在本发明中。在本发明的描述中，当认为相关技术的某些详细的解释可能不必要地使本发明的本质模糊时，将省略这些详细的解释。

虽然诸如“第一”、“第二”等这样的术语可被用来描述不同的组件，但是这样的组件不必限于上述的术语。上述的术语只是用于使一个组件与另一组件区分开来。

在本说明书中使用的术语仅用于描述具体的实施例，而不意图限制本发明。除非在上下文中有清楚的不同含义，否则以单数使用的表达包含复数的表达。在本说明书中，将理解的是，诸如“包括”或“具有”等术语意图表示存在说明书中公开的特征、数量、步骤、动作、组件、部件或它们的组合，而不意图排除可以存在或可以附加一个或多个其他特征、数量、步骤、动作、组件、部件或它们的组合的可能性。

图1和图2是示意性地示出根据本发明的实施例的用于检查电池的泄漏的装置的透视图。图3是示意性地示出根据本发明的实施例的安装在图1中示出的装置上的电池的透视图。图4是沿图3的电池的线A-A'截取的剖视图，图5是示意性地示出根据本发明的一些实施例的图1的装置的一部分的透视图。

参照图1和图2，根据本发明的实施例的用于检查电池200的泄漏的装置100包括其上安装有电池200的夹具130、具有注入空气的喷嘴部122(例如，见图5)的第一板120、支撑夹具130和第一板120的第二板110以及使夹具130移动的第一驱动单元114。在图1和图2中示出的用于检查电池的泄漏的装置100还可包括调节第一板120的高度的第二驱动单元和限制夹具130的移动范围的引导部112。

第二板110是支撑夹具130、第一板120、第一驱动单元114以及引导部112的支撑板。

电池200被安装在夹具130上，检查由于通过第一板120注入的空气而导致的电池200的泄漏。

如图3和图4所示，电池200可包括电极组件210和密封电极组件210的袋220。另外，电解质与电极组件210一起被密封在袋220内。另外，电池200还可包括保护电路模块(PCM)。保护电路模块可以电连接到第一电极端子231和第二电极端子232，以防止电池200由于过充电、过放电或过电流造成过热和爆炸。保护电路模块例如可位于平台(terrace)部224上。

电极组件210可包括涂覆有电极活性材料的阴极板和阳极板，以及在阴极板和阳极板之间插入的隔膜。例如，可通过形成阴极板、隔膜和阳极板被顺序地堆叠的堆叠结构，然后通过以胶卷的形式卷绕堆叠的结构来制造电极组件210。然而，本发明的各方面不限于此。在另一实施例中，电极组件210可具有阴极板、隔膜和阳极板被顺序地堆叠的堆叠结构。

袋220可容纳电极组件210，并且可包括通过熔融结合形成的一对侧翼部222和平台部224。例如，当其中可容纳电极组件210的容纳空间形成在袋220的一个区域中且电极组件210被容纳在该容纳空间中时，袋220的与袋220的一个区域连续地形成的另一个区域被折叠成覆盖该容纳空间。因此，袋220的一个区域和另一个区域彼此叠置并构成袋220的顶表面和底表面。

袋220的彼此叠置的一个区域和另一个区域在容纳空间的边缘处彼此熔融结合，因此密封了电极组件210。此外，容纳空间的熔融结合的边缘构成一对侧翼部222和平台部224。

另外，一对侧翼部222沿一个方向弯曲。例如，一对侧翼部222朝电池200的侧面弯曲，从而可以在一对侧翼部222和电池200的侧面之间形成凹部。

当在袋220中发生泄漏时，电解质泄漏到外部，从而造成由泄漏电解质的化学反应引起的散热并由此爆炸的风险。因此，发生泄漏的电池200被认为是有缺陷的电池。

返回参照图1和图2，其上将要安装电池200的安装部131形成在夹具130上。

安装部131可包括根据电池200的形状突出的突起132和在电池200的下方限定空腔的凹槽133。

突起132可接触电池200的侧面，从而在移动夹具130或通过第一板120注入空气时使电池200的位置固定。如在下面将描述的，当将空气注入到电池200的一侧(如顶侧)上时，凹槽133导致在电池200的下部中出现涡流。因此，即使当在电池200的另一侧(如底侧)上发生泄漏时，也可检查电池200的泄漏。

多个安装部131可形成在夹具130上。因此，用于检查电池200的泄漏的装置100可同时检查多个电池200，可减少电池200的总检查时间。

第一驱动单元114可位于第二板110上，并可紧固到夹具130的下部以便移动夹具130。例如，第一驱动单元114可包括一对彼此平行设置的滚珠丝杠和用于使这对滚珠丝杠旋转的电动机。

引导部112还可形成在第二板110上。引导部112可以被构造为当在第一驱动单元114的作用下移动的夹具130被移动至夹具130与第一板120重叠的位置时使夹具130停止。另外，减震构件可形成在引导部112的两端，以使移动夹具130停止并且同时吸收震动。

当夹具130与第一板120叠置时，第一板120将空气注入到夹具130上。例如，第一驱动单元114可将夹具130定位在第一板120的下面。因此，使得第一板120将空气注入到安装在夹具130上的电池200的一侧上。

为此，第一板120可包括注入空气的喷嘴部122(例如，见图5)。喷嘴部122(例如，见图5)可只将空气注入到电池200的一侧或将空气集中地(例如，以高速/高压)注入到电池200的容易泄漏的部分上。

第一板120还可包括用于调节第一板120的高度的第二驱动单元。第二驱动单元可引起第一板120的垂直移动。例如，当使夹具130移动并定位在第一板120下面的同时使第一板120向上移动时，第二驱动单元使第一板120向下移动以接近夹具130。当在第一板120和夹具130彼此较接近的位置注入空气时，到达电池200的表面的空气的压力增大并且可改善装置100的泄漏检测能力(例如，泄漏检测的可能性可增大)。

当在电池200中发生泄漏时，注入的空气通过泄漏在电池200中流动，在电池200的表面发生膨胀。可通过肉眼来确定膨胀的发生；然而，为了自动地确定膨胀的发生，用于检查电池的泄漏的装置100还可包括捕获电池200的表面的图像的照相机单元和基于由照相机单元捕获到的图像可确定在电池200中是否发生膨胀的控制器。

图5是仅示出根据本发明的实施例的图1的装置100的其上安装有电池200的夹具130以及只有第一板120的喷嘴部122的透视图。

参照图5以及图2，喷嘴部122可位于第一板120的下部(例如，设置在第一板120的下面)，并且可包括通过它们将空气注入到电池200上的多个喷嘴孔124。

多个喷嘴孔124可彼此隔开一定的距离(即，一定的间隙)。例如，多个喷嘴孔124之间的距离可在大约2mm和大约10mm之间。然而，本发明的各方面不限于此。可根据喷嘴孔124的形状(将在下面参照图7至图9描述)以及电池200和每个喷嘴部122之间的距离以不同的方式来设定多个喷嘴孔124之间的距离。

喷嘴部122可被构造为将空气注入到电池200的整个侧面上。例如，多个喷嘴部122可彼此平行地设置并可将空气注入到电池200的整个侧面上。

可选择地，如图5所示，可将喷嘴部122设置成与电池200的特定部分对应。这里，电池200的特定部分可以表示相对容易泄漏的部分。

例如，图5示出了将喷嘴部122设置成与电池200的边缘对应的构造。在电池200中，如图3和图4所示，通过由熔融结合形成的一对侧翼部222(例如，见图3)和平台部224(例如，见图3)构成的袋220来密封电极组件210和电解质。熔融结合的一对侧翼部222(例如，见图3)和平台部224(例如，见图3)是与电池200的其他部分相比相对地容易泄漏的区域。喷嘴部122可被构造成将空气集中地(例如，以高速/高压)注入到一对侧翼部222(例如，见图3)和平台部224(例如，见图3)上。

在一个实施例中，该对侧翼部222(例如，见图3)被弯曲并与电池200的侧面一起构成凹部。与电池200的其他部分相比，将在弯曲部分发生泄漏的可能性较高(例如，增大)。因此，可将喷嘴部122设置成与电池200的凹部对应。例如，可将形成在喷嘴部122中的喷嘴孔124定位成与凹部的位置对应，使得空气可被注入到凹部内。由于凹部使得注入到凹部内的空气的压强增大，所以当在凹部中发生泄漏时，可改善装置100的泄漏检测能力。

第二驱动单元可调节当注入空气时第一板120的高度。例如，当空气注入时，喷嘴部122和电池200之间的距离可在大约1mm和大约10mm之间；然而，本发明的各方面不限于此。可根据空气的注入压力和喷嘴部122的布置以各种方式来设定喷嘴部122和电池200之间的距离。例如，当喷嘴部122和电池200之间的距离增大时，喷嘴部122被构造为将空气注入到电池200的整个侧面上的实施例会是有利的。另一方面，当喷嘴部122和电池200之间的距离减小时，喷嘴部122被构造(例如，设置)为对应于与电池200的一部分(即，在电池200中具有相对高的发生泄漏的可能性的部分)的实施例会是有利的。

图6是示意性地示出根据本发明的实施例的检查电池的泄漏的方法的剖视图。

以下，将参照图6以及图1、图2和图5简略地描述根据本发明的实施例的检查电池200的泄漏的方法。在图6中，喷嘴部122被设置成与电池200的边缘对应。然而，本发明的各方面不限于此，喷嘴部122可将空气注入到电池200的整个侧面上。

在图6中示出的检查电池200的泄漏的方法包括在夹具130上安装电池200，移动夹具130以与包括喷嘴部122的第一板120叠置，以及使用喷嘴部122将空气注入到电池200上。另外，在注入空气之前，可使用第二驱动单元来调节第一板120的高度。

在夹具130上安装电池200以及移动夹具130以与包括喷嘴部122的第一板120重叠的详细描述与在上面参照图1和图2所提供的相同，因此在这里将不重复。

可在大气压下执行使用喷嘴部122注入空气。因此，图1的装置100可不配备有室和用于调节室内部的压强的高压压缩机。结果，可简化图1的装置100的构造。

当在电池200中发生泄漏D时，高速注入的空气通过泄漏D在电池200流动。在这种情况下，注入的空气的压强可在大约0.2MPa和大约0.6MPa之间。

当注入的空气的压强小于0.2MPa时，空气可能无法容易地通过泄漏D注入到电池200中。另一方面，当注入的空气的压强大于0.6MPa时，具有发生了泄漏D的一部分的袋220(例如，见图3)会在气压下弯曲(例如，翘曲或凹进)并且会减小或完全阻塞泄漏D。因此，会使装置100的泄漏检测能力下降。因此，会期望在大约0.2MPa至大约0.6MPa的压强下注入空气。

当通过泄漏D将空气注入到电池200中时，在电池200的表面上发生膨胀，可基于发生膨胀或没有膨胀来确定是否在电池200中发生泄漏。

其上安装有电池200的安装部131包括通过其在电池200的下部形成空腔的凹槽133。因此，从电池200的上部注入的空气在形成于电池200下方的凹槽133中造成(例如，构成)涡流。因此，当在电池200的下部发生泄漏时，空气可由于涡流而流入泄漏D内。因此，图1的装置100不仅可检测发生在电池200的将要被注入空气的一侧上的泄漏，还可检测发生在电池200的与所述一侧相对的另一侧上的泄漏，从而可改善装置100的泄漏检测能力。

图7至图9是示意性地示出根据本发明的一些实施例的图1的装置100的喷嘴孔124的剖视图。尽管图7至图9示出具有各种形状的喷嘴孔124、124b和124c，但是本发明的各方面不限于此。喷嘴孔124、124b和124c可具有除图7至图9的形状以外的其他形状。

参照图7，喷嘴孔124的水平横截面可沿空气注入方向逐渐减小。例如，喷嘴孔124的水平横截面可具有漏斗形。因此，可增大空气注入的速度，且可更有效地检查泄漏的发生。

参照图8，喷嘴孔124b可具有这样的形状，即，喷嘴孔124b的水平横截面沿空气注入方向逐渐减小然后增大。因此，可增大空气注入的速度，且可扩大(例如，增大)注入的范围。

图9示出将喷嘴孔124c形成为沿空气注入方向具有均匀的水平横截面的示例。图7的喷嘴孔124和图8的喷嘴孔124b有利于将空气集中地(例如，以高压)注入到电池200的容易泄漏的部分上，而图9的喷嘴孔124c有利于将空气均匀地注入到电池200(例如，见图1)的整个侧面上。

下面的表1示出根据本发明的实施例的使用图1中示出的装置100检测在电池中发生的泄漏的结果。

在表1中，使用直径为0.05mm的的微型钻机在电池的平台部T、第一翼部L、第二翼部R和底部B中形成孔(以模拟泄漏)。这里，底部B表示与平台部T的相对侧。

均包括形成有孔的平台部T、第一翼部L、第二翼部R或底部B的18个电池被分成每组包括9个电池的两组G，通过改变施加于每组G的9个电池的空气的压强和持续期间(例如，时间)来进行两次测试。另外，尽管泄漏形成位置不同，但是对位于表1的同一“行”中并且具有相同的空气注入压强和注入时间的9个电池同时执行测试。

在表1中，◎代表电池发生的膨胀是清晰的情况，○代表由于在电池中填充空气而导致发生可通过肉眼来检查的变形的情况，△代表即使电池的膨胀不清晰，但由于存在于电池的表面的袋的变形从而可确定电池的缺陷的水平，即，可检测到泄漏的所有情况。

表1

如表1所示，在图1中示出的用于检查电池200的泄漏的装置100中，即使当在电池200的四个边缘的任何部分发生泄漏时，也能够检测泄漏。

下面的表2示出使用在图1中示出的根据实施例的装置100来检查泄漏的结果(实施例，在表2中表示为“实施例”)以及根据相关技术的通过将电池放入密封室中、对室内进行加压然后通过吹气来检查泄漏的发生的结果(对比示例，在表2中表示为“对比示例”)。

在下面的表2中，在实施例和对比示例两者中，使用直径为0.05mm的微型钻机在同一电池的平台部、翼部和底部中形成孔以产生泄漏。这里，底部是指平台部的相对侧。另外，在测试1至测试3中，将18个电池分成每组包括6个电池的3组，然后按照组在平台部、翼部或底部中形成孔。

在实施例中，在0.5MPa的注入压强下注入空气4秒，而在对比示例中，以1MPa的压力对室的内部增压，打开室并吹气3秒。

表2

如表2所示，根据在图1中示出的实施例的用于检查电池200的泄漏的装置100具有100％的泄漏检测能力，因此与相关技术相比具有优异的检测能力。

如上所述，根据本发明的一个或更多个上述实施例，因为能够在大气压下检查电池的泄漏，所以能够简化用于检查电池的泄漏的装置的构造并且能够缩短检查时间。

此外，因为将空气以高速注入到电池的一侧上并且检查电池的泄漏状态，所以能够同时检查多个电池并且能够改善装置的泄漏检测能力。

除上述的情况之外，参照图从下面的描述将推断出本发明的效果。

应该理解的是，这里描述的示例性实施例应该被认为只是描述的意义而不是为了限制的目的。在每个实施例中的特征或方面的描述应该典型地被认为可以用于在其他实施例中的其他相似的特征或方面。本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可在其中作出形式和细节上的各种适合的改变。

Claims (20)

1.一种用于检查电池的泄漏的装置，所述装置包括：

夹具，电池安装在夹具上；

第一板，包括被构造为注入空气的喷嘴部；

第二板，被构造为支撑夹具和第一板；以及

第一驱动单元，设置在第二板上并被构造为使夹具移动，

其中，通过第一驱动单元将夹具移动至夹具与第一板叠置的位置。

2.如权利要求1所述的装置，其中，喷嘴部被构造成当夹具与第一板叠置时在夹具的方向上注入空气。

3.如权利要求2所述的装置，其中，每个喷嘴部包括多个喷嘴孔，

其中，所述多个喷嘴孔被设置为彼此分隔开一定间隙。

4.如权利要求3所述的装置，其中，每个喷嘴孔的水平横截面沿空气注入的方向逐渐减小。

5.如权利要求3所述的装置，其中，电池包括电极组件和容纳电极组件的袋，

其中，袋包括通过熔融结合形成的一对侧翼部和平台部，

其中，所述多个喷嘴孔被设置为至少将空气注入到所述一对侧翼部和平台部上。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述一对侧翼部沿一个方向弯曲，凹部在所述一对侧翼部和电池的侧面之间，喷嘴孔被设置为与凹部的位置对应。

7.如权利要求1所述的装置，其中，夹具包括安装部，电池被安装在安装部内。

8.如权利要求1所述的装置，其中，夹具包括多个安装部。

9.如权利要求1所述的装置，所述装置还包括被构造为调节第一板的高度的第二驱动单元。

10.如权利要求1所述的装置，所述装置还包括设置在第二板上的引导部，以限制夹具的移动范围。

11.如权利要求1所述的装置，其中，夹具被设置在第一板的下面以与第一板叠置。

12.如权利要求1所述的装置，其中，喷嘴部在大气压下注入空气。

13.一种检查电池的泄漏的方法，所述方法包括下述步骤：

在夹具上安装电池；

使夹具移动以与包括喷嘴部的第一板叠置；以及

使用喷嘴部将空气注入到电池上，

其中，电池包括容纳电极组件的袋，

其中，袋包括通过熔融结合形成的一对侧翼部和平台部，并且

其中，喷嘴部被构造为至少将空气注入到所述一对侧翼部和平台部上。

14.如权利要求13所述的方法，其中，喷嘴部在大气压下注入空气。

15.如权利要求13所述的方法，其中，多个喷嘴孔形成在每个喷嘴部中，

每个喷嘴孔的水平横截面沿空气注入的方向逐渐减小。

16.如权利要求13所述的方法，其中，所述一对侧翼部沿一个方向弯曲，凹部形成在所述一对侧翼部和电池的侧面之间，空气被注入到凹部上。

17.如权利要求13所述的方法，其中，安装部在夹具上，并且电池安装在安装部内。

18.如权利要求13所述的方法，其中，多个安装部在夹具上。

19.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括在注入空气之前调节第一板的高度。

20.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括在注入空气之后基于电池的膨胀来确定是否在电池中发生泄漏。