CN104487857B - 二次电池的短路检查方法 - Google Patents
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Abstract
以预定的充电电流密度将二次电池充电到第一SOC，以与所述充电电流密度相同程度的放电电流密度将所述二次电池放电到比所述第一SOC小的第二SOC，在将所述二次电池维持于所述放电后的电池温度的±3℃的范围内的状态下，放置预定时间，使电压稳定化，在常温下使所述电压稳定化后的二次电池自行放电，基于预定时间后的电压下降量来检测有无短路。由此，能够在短路检查前抑制因二次电池的电压的暴涨所引起的电压上升，高灵敏度地检测二次电池的电压下降量，能够缩短短路检查所需要的时间。另外，通过在常温下进行短路检查，能够抑制设备成本的增加。
Description
技术领域
本发明涉及检查二次电池的短路的技术。
背景技术
在专利文献1中，公开了如下技术：在充电到第一SOC之后，放电到比第一SOC低的第二SOC，在放电工序之后在使电池温度为低温的状态下检测微小短路。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2011－69775号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的技术中，放电电流密度被设定为比充电电流密度低的值，以低速率进行放电工序。因此，放电所需要的时间变长，结果短路检查所耗费的时间变长。另外，在使电池温度为低温并使放电后的电压的不均(ばらつき)稳定的状态下检测微小短路。换言之，需要将电池温度维持为低温的低温设备，会耗费设备成本。
用于解决问题的手段
本发明的二次电池的短路检查方法，以预定的充电电流密度将二次电池充电到第一SOC，以与所述充电电流密度相同程度的放电电流密度将所述二次电池放电到比所述第一SOC小的第二SOC，在将所述二次电池维持于所述放电后的电池温度的±3℃的范围内的状态下，放置预定时间，使电压稳定化，在常温下使所述电压稳定化后的二次电池自行放电，基于预定时间后的电压下降量来检测有无短路。
由此，能够在短路检查前抑制因二次电池的电压的暴涨所引起的电压上升，高灵敏度地检测二次电池的电压下降量，能够缩短短路检查所需要的时间。另外，通过在常温下进行短路检查，能够抑制设备成本的增加。
优选的是，通过在将电池温度维持于常温、且所述放电后的二次电池的电池温度的±3℃的范围内的状态下，放置24小时以上，进行所述二次电池的电压稳定化。
优选的是，所述二次电池的放电进行到10％以下的低SOC。
如此，通过放电到显著出现电压变化的低SOC，能够提高微小短路的检测灵敏度。
优选的是，在对所述二次电池充电之后，在高温下对该二次电池进行老化处理。
通过对二次电池进行高温老化，能够激活二次电池内的化学物质，促进化学短路，提高之后的短路检查中的检测精度。
另外，优选的是，所述第一SOC是3.6V以上的充电状态。由此，能够在高温热处理时使二次电池内的杂质切实地溶解，促进在之后的短路检查中检测的微小短路。
发明的效果
根据本发明，能够检测更微小的短路，能够缩短短路检查所需要的时间，并且能够抑制设备成本的增加。
附图说明
图1是二次电池的简略图。
图2是表示短路检查工序的流程图。
图3是表示二次电池的放电曲线的坐标图。
图4是表示电压稳定化工序中的经过时间与电池间的电压的不均的关联的坐标图。
图5是表示微小短路检查工序中的经过时间与电压下降以及良品组、不良品组的电压不均的关联的坐标图。
图6是表示以往的微小短路检查工序中的经过时间与电压下降以及良品组、不良品组的电压不均的关联的图表。
具体实施方式
图1表示二次电池1的简略结构。二次电池1是能够重复充放电的电池，例如是方形的锂离子二次电池。二次电池1构成为在密封的壳体2内容纳作为充放电元件的电极体3。在电极体3连接有正极以及负极的外部端子4，在分别向外部突出的状态下固定于壳体2。
电极体3是将正极集电板、隔板以及负极集电板层叠卷绕而构成的卷绕体。在正极集电板以及负极集电板的表面，分别涂覆有正极以及负极的电极混合剂。在锂离子二次电池中，含有正极活性物质、导电辅助剂等的正极混合剂涂覆于正极集电板，含有负极活性物质的负极混合剂涂覆于负极集电板，所述正极活性物质包含锂离子，所述负极活性物质包含碳系材料。
图2表示二次电池1的短路检查工序S1。短路检查工序S1是检查存在于组装后的二次电池1中的微小短路的工序。
短路检查工序S1包括充电工序S11、高温热处理工序S12、放电工序S13、电压稳定化工序S14、微小短路检查工序S15。
在充电工序S11中，将适当的充放电装置连接于二次电池1，以预定的电流密度充电到第一SOC。第一SOC的值被设定为例如80％以上的高SOC。所谓在充电工序S11中使用的预定的电流密度，表示0.02[C]以上的C速率。
另外，作为第一SOC，充电至3.6V以上的充电状态。由此，在接下来的高温热处理工序S12中，杂质的溶解进展，能够促进积极产生微小短路。
在高温热处理工序S12中，将二次电池1保持在高温环境下，激活内部含有的化学物质(电极活性物质)。例如，暴露于比常温高、且二次电池1所包含的隔板不融化的程度的高温(40℃～85℃程度)的环境。
如此，通过在高温下使二次电池1老化，能够促进二次电池1内部的化学反应，积极地产生由此引起的微小短路(化学短路)，提高之后的微小短路检查工序S15中的检测精度。
在放电工序S13中，将充放电装置连接于二次电池1，以与充电工序S11同等的电流密度放电到第二SOC。换言之，在放电工序S13中，进行高速率的放电(0.02C以上的放电)。第二SOC的值被设定为20％以下的低SOC。
图3示出二次电池1的放电曲线，横轴表示SOC(％)，纵轴表示电压(V)。如图3所示，优选的是，放电至出现较大电压变化(电压/SOC的斜率大)的10％以下的低SOC，更优选的是，设定为更显著地出现电压变化的拐点附近的3～5％的值。
如此，在放电工序S13中，通过调整到二次电池1的电压下降量(电压变化量)大的低SOC，提高不良品的检测灵敏度。
在电压稳定化工序S14中，通过在将二次电池1维持于常温(10℃至30℃程度)、且放电工序S13后的电池温度的±3℃的范围内的状态下放置预定时间，使二次电池1的电压稳定化。由此，使二次电池1放电后的电压的暴涨(因电极活性物质的扩散所引起的电压上升)复原。
图4表示准备经过了充电工序S11、高温热处理工序S12、放电工序S13的多个二次电池1、测量该多个二次电池1的电压的不均的大小而得到的结果。图4中的横轴表示经过时间(天)，纵轴表示不均的大小(σ)。
如图4所示，经过1天之后，不均的大小变得比标准值小。该标准值被设定为例如放电工序S13后的不均的大小的25％左右。如此可知，电压稳定化工序S14中的老化时间优选为1天(24小时)以上，若考虑单电池(cell)间的制造不均，则更优选为2天(48小时)以上。
如此，在电压稳定化工序S14中，通过使放电后的二次电池1老化而使电压稳定，也即是保持到内部的化学物质稳定为止，能够吸收因电压上升所引起的各二次电池1的电压的不均。另外，通过在最大限度地维持刚刚放电后的二次电池1的温度的状态下进行，能够抑制因电池温度的变化所引起的电压的不均，能够提高检测精度。
在微小短路检查工序S15中，在常温下一边使二次电池1自行放电一边测定电压，基于经过预定时间后与良品组的电压差来检测有无微小短路。
此时，将电压稳定化工序S14结束而转移到微小短路检查工序S15时的各二次电池1的电压设定为零。然后，测定经过预定时间后的各二次电池1的电压，判定为在与良品组的电压的差比阈值大的二次电池1中存在短路，判定为不良品。
在本实施方式中，通过在利用电压稳定化工序S14抑制了各二次电池1间的电压的不均的状态下转移到微小短路检查工序S15，能够将良品组与不良品的电压差的阈值设定得小。换言之，能够高灵敏度地检测包含微小短路等的不良品的二次电池1的电压下降量，能够缩短检查时间。
图5示出通过微小短路检查工序S15进行的不良品的判定试验的结果。图5的横轴表示经过时间(天)，纵轴表示电压变化(ΔV)以及电压的不均程度，示出了从放电工序S13后经过电压稳定化工序S14而转移到微小短路检查工序S15时的电压变化、以及良品组和不良品A、B中的电压的不均。
在判定试验中，准备两种多个良品和包含强制产生的短路的不良品，在自行放电5天之后，检测与良品组之间的电压差，检测不良品的微小短路。不良品准备了短路电阻较小的不良品A和短路电阻大的不良品B。
如图5所示，良品组的不均被抑制为较小，经过5天后的不良品A、B的电压下降量与良品的电压下降量之间的差显著出现，能够容易地判别不良品A、B和良品。
这是由于通过各二次电池1经过电压稳定化工序S14而在使放电后的电压上升复原的状态下转移至微小短路检查工序S15之故。
此外，将微小短路检查工序S15的所需要天数设为5天而进行了试验，但是只要是显著地出现良品组与不良品的电压差的时机(timing)，也能够设定为比这短的期间。
如上所述，本实施方式的短路检查工序S1通过包含电压稳定化工序S14而抑制二次电池1间的电压的不均，提高之后的微小短路检查工序S15中的检测精度，由此缩短短路检查工序S1所需要的时间。
另外，在放电工序S13中，通过以高速率的放电电流密度进行放电，缩短了放电工序S13所需要的时间。而且，通过在放电工序S13中放电到低SOC，提高了微小短路检查工序S15中的检测灵敏度。
图6示出按照以往的微小短路检查工序，与本实施方式的判定试验同样地使用良品以及不良品A、B来检测不良品的微小短路而得到的结果。该微小短路检查工序是在进行了低速率的放电工序之后进行的工序。图6的横轴表示经过时间(天)，纵轴表示电压变化(ΔV)以及电压的不均程度，示出了微小短路检查时的压变化、以及良品组和不良品A、B中的电压的不均。
如图6所示，由于检测到较大的良品组内的不均，直到能够检测到与短路电阻小的不良品A之间的电压差为止所耗费的天数变长。换言之，为了避免不良品的错误检测，需要放置到不良品A与良品组的电压差变得比良品组内的电压差大，需要加长检查时间。
如上所述，根据本实施方式的短路检查工序S1，与以往相比，能够检测更微小的短路，能够显著地缩短短路检查所需要的时间。
产业上的可利用性
本发明能够利用于检查二次电池有无微小短路的工序。
附图标记说明
1：二次电池，2：壳体，3：电极体，4：外部端子。
Claims (6)
1.一种二次电池的短路检查方法，其特征在于，
以预定的充电电流密度将二次电池充电到第一SOC，
以与所述充电电流密度相同程度的放电电流密度将所述二次电池放电到比所述第一SOC小的第二SOC，
在将所述二次电池维持于所述放电后的电池温度的±3℃的范围内的状态下放置预定时间，使电压稳定化，
在常温下使所述电压稳定化后的二次电池自行放电，基于预定时间后的电压下降量来检测有无短路。
2.根据权利要求1所述的二次电池的短路检查方法，其中，
通过在将电池温度维持于常温、且所述放电后的二次电池的电池温度的±3℃的范围内的状态下放置24小时以上，进行所述二次电池的电压稳定化。
3.根据权利要求1所述的二次电池的短路检查方法，其中，
所述二次电池的放电进行到10％以下的低SOC。
4.根据权利要求2所述的二次电池的短路检查方法，其中，
所述二次电池的放电进行到10％以下的低SOC。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池的短路检查方法，其中，
在对所述二次电池充电之后，在高温下对该二次电池进行老化处理。
6.根据权利要求5所述的二次电池的短路检查方法，其中，
所述第一SOC是3.6V以上的充电状态。
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