CN108780127A - 用于检测二次电池的低电压缺陷的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于有效检测可能在二次电池中发生的低电压缺陷的技术。根据本发明的用于检测二次电池中的低电压缺陷的方法包括：通过在电池壳体中容纳电极组件和电解液来组装二次电池的组装步骤，在电极组件中堆叠有正极板和负极板并且在正极板与负极板之间插置有隔膜；以20℃至40℃的温度将所组装的二次电池老化的一次老化步骤；以0.1C至0.5C的C‑速率对被老化的二次电池充电的一次形成步骤；在一次形成步骤之后以2C以上的C‑速率对二次电池充电的高速充电步骤；和在高速充电步骤之后检测二次电池的缺陷的检测步骤。
Description
技术领域
本申请要求于2017年1月5日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0002032号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容并入本文。
本公开内容涉及一种用于检查二次电池的故障的技术，尤其涉及一种用于有效检测可能在二次电池处发生的低电压缺陷的技术。
背景技术
通常，与不能充电的一次电池不同，二次电池是指能够充放电的电池，二次电池广泛用在电动车辆和诸如移动电话、笔记本电脑和便携式摄像机之类的电子设备中。尤其是，锂二次电池具有比镍镉电池或镍氢电池更大的容量，并且具有每单位重量较高的能量密度，因此其利用率快速增加。
锂二次电池主要分别使用氧化锂和碳质材料作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括电极组件和外壳，电极组件具有分别涂布有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板并且隔膜插置于正极板与负极板之间，电极组件与电解液一起容纳并密封在外壳中。
另外，根据电池壳体的形状，锂二次电池可分类为罐型二次电池和袋型二次电池，在罐型二次电池中电极组件包括在金属罐中，在袋型二次电池中电极组件包括在由铝层压片材制成的袋中。
通常通过在电极组件容纳在电池壳体中的状态下将液体电解质，即电解液注入电池壳体中，然后密封电池壳体来制造二次电池。
在制造或使用锂二次电池时，由于各种原因，锂二次电池可能发生各种类型的缺陷。尤其是，已制造的一些二次电池显示出在自放电速率以上的电压下降行为，这被称为低电压缺陷。
这种二次电池的低电压缺陷通常是由位于其中的金属异物引起的。尤其是，当在二次电池的正极板上存在诸如铁或铜之类的金属异物时，金属异物可在负极上生长为枝晶(dendrite)。此外，枝晶可能导致二次电池的内部短路，这会导致二次电池的故障或损坏，或者在严重的情况下导致着火。
到目前为止，已经提出了一些技术来检查二次电池的低电压缺陷。然而，在有效且快速地检测二次电池的低电压缺陷方面存在限制。
发明内容
技术问题
设计本公开内容以解决相关技术的问题，因此本公开内容旨在提供一种用于检测具有提高的性能的二次电池的低电压缺陷的方法和设备。
本公开内容的这些和其他目的和优点可从下面的详细描述得到理解，并且从本公开内容的示例性实施方式将变得更加完全显而易见。此外，将容易理解的是，本公开内容的目的和优点可通过所附权利要求及其组合中示出的手段来实现。
技术方案
在本公开内容的一个方面中，提供了一种用于检测二次电池的低电压缺陷的方法，包括：通过在电池壳体中容纳电极组件和电解液来组装二次电池的组装步骤，在所述电极组件中堆叠有正极板和负极板并且在所述正极板与所述负极板之间插置有隔膜；在20℃至40℃的温度将所组装的二次电池老化的一次老化步骤；以0.1C至0.5C的C-速率对被老化的二次电池充电的一次形成步骤；在所述一次形成步骤之后以2C以上的C-速率对所述二次电池充电的高速充电步骤；和在所述高速充电步骤之后检测所述二次电池的缺陷的检测步骤。
在此，可在10秒至20秒期间执行所述高速充电步骤。
此外，可在20℃至40℃的温度执行所述高速充电步骤。
此外，在所述高速充电步骤中，以3C以上的C-速率对所述二次电池充电。
此外，根据本公开内容的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法在所述一次形成步骤之后并且在所述高速充电步骤之前可进一步包括：在12小时至72小时期间以60℃至70℃的温度条件将所述二次电池老化的二次老化步骤；和以0.1C至2C的C-速率对被二次老化的二次电池充电的二次形成步骤。
此外，可在所述二次形成步骤之后的20分钟至120分钟内执行所述高速充电步骤。
此外，在所述检测步骤中，在所述高速充电步骤之后，可将两个不同时间点之间的OCV差值与参考值进行比较，以确定在二次电池处是否发生缺陷。
在本公开内容的另一方面中，还提供了一种用于检测二次电池的低电压缺陷的设备，包括：组装单元，所述组装单元配置成通过在电池壳体中容纳电极组件和电解液来组装二次电池，在所述电极组件中堆叠有正极板和负极板并且在所述正极板与所述负极板之间插置有隔膜；一次老化单元，所述一次老化单元配置成以20℃至40℃的温度将由所述组装单元组装的所述二次电池老化；一次形成单元，所述一次形成单元配置成以0.1C至0.5C的C-速率对被所述一次老化单元老化的所述二次电池充电；高速充电单元，所述高速充电单元配置成在所述二次电池被所述一次形成单元充电之后，以2C以上的C-速率对所述二次电池充电；和检测单元，所述检测单元配置成在所述二次电池被所述高速充电单元充电之后，检测所述二次电池的缺陷。
有益效果
根据本公开内容，可更快速且更精确地检测二次电池的低电压缺陷。
尤其是，根据本公开内容的实施方式，当在正极中包括金属异物时，与正常单元相比，可加速金属异物的枝晶生长以增加电压下降速率，从而提高低电压检测能力。
此外，根据本公开内容的实施方式，可在较短时间内检测低电压缺陷。
因此，根据本公开内容的上述实施方式，可在早期检测出可能包含金属异物并导致低电压缺陷的二次电池，以防止任何有缺陷的二次电池被分配或使用。因此，可在使用二次电池时防止二次电池由于金属异物而损坏、故障或着火。
附图说明
附图图解了本公开内容的优选实施方式，并且与前述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因此，本公开内容不应被解释为限于附图。
图1是图解根据本公开内容一个实施方式的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法的示意性流程图。
图2是示意性地示出根据本公开内容一个实施方式的在组装步骤中组装的二次电池的分解透视图。
图3是图2的组装后的透视图。
图4是图解根据本公开内容另一个实施方式的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法的示意性流程图。
图5是示意性地示出根据本公开内容一个实施方式的用于检测二次电池的低电压缺陷的设备的功能配置的框图。
图6是示出根据本公开内容的各个示例和比较例的低电压缺陷检查方法的电压下降(dOCV)的测量结果的图表。
图7是示出在y轴方向上放大的图6的部分区域的图表。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开内容的优选实施方式。在描述之前，应理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般的和字典的含义，而是在允许发明人恰当地定义术语以获得最佳解释的原则的基础上，基于与本公开内容的技术方面对应的含义和概念来解释。
因此，在此提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并不旨在限制本公开内容的范围，因此应当理解，在不背离本公开内容的范围的情况下，可对其做出其他等同和修改。
图1是图解根据本公开内容一个实施方式的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法的示意性流程图。
参照图1，根据本公开内容的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法可包括：组装步骤S100、一次老化步骤S210、一次形成步骤S220、高速充电步骤S300、和检测步骤S400。
在组装步骤S100中，使用电极组件、电解液和电池壳体来组装二次电池。
图2是示意性地示出在根据本公开内容一个实施方式的组装步骤中组装的二次电池的分解透视图。图3是图2的组装后的透视图。
参照图2和图3，在步骤S100中组装的二次电池可配置成使得电极组件和电解液容纳在电池壳体中。
在此，电极组件111可配置成使得至少一个正极板和至少一个负极板在其间插置有隔膜的情况下堆叠。此外，通过用活性材料浆料涂布集流体而形成电极组件的电极板，并且通常可通过在添加溶剂的状态下搅拌粒状活性材料、辅助导体、粘合剂和增塑剂来形成浆料。此外，每个电极板可具有未涂布有浆料的未涂布部分，并且与每个电极板对应的电极接片113可附接至未涂布部分。此外，电极引线114的一端可附接并耦接至电极接片113，电极引线114的另一端可暴露于电池壳体之外，以用作可连接至诸如另一个二次电池、汇流条、负载和充电设备之类的外部设备的电极端子。
电解液是指液体电解质，其允许离子在正极板与负极板之间移动。此外，二次电池可通过在正极板与负极板之间的离子交换进行充放电。在锂二次电池中，通常使用非水电解液。
可用在二次电池中的电解液是A+B-结构的盐，其中A+包括选自由诸如Li+、Na+、K+或其组合之类的碱金属阳离子构成的组的离子，B-是诸如PF6-、BF4-、Cl-、Br-、I-、ClO4-、AsF6-、CH3CO2-、CF3SO3-、N(CF3SO2)2-、C(CF3SO2)3-、或其组合之类的阴离子。可通过选自由碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲亚砜，乙腈、乙二醇二甲醚，二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙酯(EMC)、伽马-丁内酯(γ-丁内酯)及其混合物构成的组的有机溶剂溶解或离解盐，但不限于此。
电池壳体112具有内部空间，电极组件和电解液可容纳在内部空间中。
电池壳体可以是其中诸如铝之类的金属层夹在聚合物层之间的袋型壳体、以及由金属制成的具有圆柱形状或有角度的柱形状的罐型壳体。尤其是，待检查的二次电池可以是如图2和图3中所示的袋型电池。然而，本公开内容必然不仅仅涉及袋型二次电池。
就图2和图3的配置来看，袋型壳体具有凹入的内部空间，并且电极组件和电解液可容纳在内部空间中。此外，如图中所示，袋型壳体由上袋和下袋构成，而且其外周彼此熔合以形成密封部分，从而密封内部空间。
图2和图3的配置仅是二次电池的示例，在本公开内容的步骤S100中制造的二次电池也可以以各种其他形式进行配置。
在一次老化步骤S210中，将在步骤S100中组装的二次电池老化预定时间。在老化步骤中，可以以预定温度储存所制造的二次电池。
尤其是，在一次老化步骤S210中，可在20℃至40℃的温度条件下储存二次电池。例如，在一次老化步骤S210中，二次电池可储存在温度条件保持恒定的腔室中。此外，在一次老化步骤S210中，可在20℃至30℃的温度条件下储存二次电池。
此外，可执行一次老化步骤S210预定时间。尤其是，可执行一次老化步骤达24小时至72小时。例如，可以以20℃的温度条件执行一次老化步骤达30小时。
如图中所示，可在组装二次电池之后立即执行一次老化步骤S210。就是说，可在电极组件和电解液容纳在电池壳体中并且电池壳体被密封的状态下在不执行任何其他处理的情况下立即执行一次老化步骤。
一次老化步骤S210可使在组装步骤S100中注入到二次电池中的电解液充分混合，并且还使电解液在电池内部充分扩散。尤其是，推荐的是隔膜整体上充分浸渍电解液，以便利于在正极板与负极板之间容易的离子交换。在一次老化步骤S210中，隔膜可容易地整体上均匀浸渍电解液。
在一次形成步骤S220中，将在步骤S210中被一次老化的二次电池充电至预定SOC。
在此，在一次形成步骤S220中，可将二次电池充电至30％至40％的SOC。在步骤S220中，如果SOC太低，则不能充分产生固体电解质中间相(Solid ElectrolyteInterphase，SEI)层(layer)，因此，即使在一次充电之后也会发生用于额外形成层稳定的副反应，这会导致单元容量下降。另外，在步骤S220中，如果二次电池被充电至过高的SOC，SEI层形成反应可能被进行得超出必要而增加不可逆的容量，从而降低单元容量。因此，推荐在上述SOC范围内执行一次形成步骤。或者，在一次形成步骤S220中，可将二次电池充电90分钟至180分钟。
优选地，在一次形成步骤S220中，可以以0.1C至0.5C的C-速率对二次电池充电。尤其是，在步骤S220中，可以以0.1C至0.2C的C-速率对二次电池充电。例如，在一次形成步骤中，可以以0.1C的C-速率对二次电池充电。
在本公开内容的该配置中，可形成致密且稳定的SEI层。尤其是，如果C-速率太高，则可形成极化，使得部分地提供强电荷，并且由于过度反应而过量地产生气体，这会使得难以形成均匀的SEI层。因此，二次电池的循环性能可能降低。此外，即使在一次充电之后，可能会连续发生用于形成层的副反应，这可不利地影响单元性能。另外，如果C-速率太低，则产率可能下降。
可在20℃至40℃的温度条件下执行一次形成步骤S220。此外，可在20℃至30℃的温度条件下执行一次形成步骤S220。
在本公开内容的该配置中，可稳定地形成SEI层以提高电池性能。尤其是，如果以太高温度执行一次形成步骤，则由于过量的气体产生，可能不会稳定地形成SEI层，而且可发生不希望的副反应，诸如电解液和添加剂的分解。因此，在这种情况下，二次电池的性能会下降。
例如，在一次形成步骤中，可在25℃的温度下以0.2C的C-速率将二次电池充电至SOC 30％。
此外，在一次形成步骤S220中，可用3.4V至3.7V的充电电压对二次电池充电。然而，充电电压可根据二次电池的类型和特性而改变。
一次形成步骤可稳定二次电池的结构并激活二次电池以进入实际可用状态。
在高速充电步骤S300中，以较高的C-速率对经历步骤S220的二次电池充电。尤其是，在高速充电步骤S300中，可以以2C以上的C-速率对二次电池充电。此外，在高速充电步骤S300中，可以以3C以上的C-速率对二次电池充电。
在本公开内容的该配置中，高速充电可加速金属异物的枝晶(dendrite)的生长。就是说，在由于在二次电池中包括金属异物而导致二次电池很可能引起低电压缺陷的情形中，如果如上所述以较高的C-速率对二次电池充电，则金属异物可在负极板上更快地生长成枝晶。此外，二次电池的电压下降速率可因此而增加，从而提高低电压缺陷检测能力。
优选地，可执行高速充电步骤S300达10秒至20秒的时间。如果执行高速充电步骤S300更短时间，则不会从金属异物充分地进行枝晶生长。另外，如果执行高速充电步骤更长时间，则电池电压可能由于过电压而达到上限，并且由于充放电夹具与引线的接触状态或电池内阻的差异，各种电池的高速充电时间可能不同。
还优选地，可以以20℃至40℃的温度条件执行高速充电步骤S300。例如，可执行高速充电步骤S300，使得在被暴露于室温的状态下以较高速率对二次电池充电。在本公开内容的该配置中，可容易地从负极板提取金属异物，而不会使二次电池的电极板、隔膜或电解液变形或损坏。
尤其是，在高速充电步骤S300中，可以以5C以上的C-速率对二次电池充电。此外，在高速充电步骤S300中，可以以10C以上、15C以上、或者20C以上的C-速率对二次电池充电。在这种配置中，金属异物的枝晶生长更加加速，从而能够更快和更精确地检测低电压缺陷。如果如上所述应用高速充电，则在检测二次电池的缺陷方面将更有利。此外，在高速充电期间，可通过dOCV扩散来更有利地选择低电压。尤其是，当电极中包含异物时可能发生低电压缺陷，如果应用高速充电，则可更有效地把握异物的存在。此外，随着C-速率更高，负极的电流密度可增加，以促进金属离子的析出(还原反应)。此外，随着电平增加，可加速针状生长。
然而，在高速充电步骤S300中，可以以20C以下的C-速率对二次电池充电。如果以高于20C的C-速率对二次电池充电，则Li离子可能从负极析出，这会使电池性能下降。此外，可以以10C以下的C-速率执行步骤S300。
在检测步骤S400中，可在高速充电步骤S300之后检测二次电池的缺陷。
尤其是，在检测步骤S400中，可通过使用在高速充电步骤S300之后的多个不同时间点测量的开路电压(Open Circuit Voltage，OCV)来检测二次电池的缺陷。例如，在检测步骤S400中，将在步骤S300中以较高速率充电的二次电池以室温储存。在至少两个时间点测量OCV，并且将OCV之间的差值与预先存储在存储器单元中的参考值进行比较，从而检查二次电池是否有缺陷。
更具体来说，在检测步骤S400中，如果OCV差值为8mV并且对应时间的参考值是6mV，则由于OCV差值大于参考值，因此可将二次电池确定为具有低电压缺陷。
作为另一示例，在检测步骤S400中，可在若干时间点周期性地或非周期性地测量二次电池的电压(OCV)。此外，在检测步骤S400中，可通过测量每单位时间的二次电池的测量电压的斜率并且将测量到的电压斜率与参考斜率进行比较来确定二次电池的低电压缺陷。
另外，在检测步骤S400中，可利用在预定时间测量的二次电池的OCV来确定二次电池是否具有低电压缺陷。为了测量OCV，可采用本申请提交时本领域已知的各种OCV测量技术。
作为另一示例，在检测步骤S400中，可通过直接测量二次电池的漏电流来检测二次电池的缺陷。就是说，在检测步骤S400中，在以高速率对二次电池充电之后，在以室温储存二次电池的同时，可给二次电池的电极引线施加电位，以测量经其流动的电流。在这种情况下，在检测步骤S400中，与正常电池相比具有较大漏电流的电池可被选择为具有缺陷。
图4是图解根据本公开内容另一个实施方式的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法的示意性流程图。
参照图4，该方法可包括组装步骤S100、一次老化步骤S210、一次形成步骤S220、二次老化步骤S230、二次形成步骤S240、高速充电步骤S300、和检测步骤S400。如果将图4的配置与图1的配置进行比较，则步骤S100、S210、S220、S300和S400是共同的，在步骤S220与S300之间进一步增加步骤S230和S240。因此，不详细解释共同的步骤，将仅详细解释具有区别特征的步骤。
在二次老化步骤S230中，在预定温度将在步骤S220中经历一次形成的二次电池老化预定时间。
在二次老化步骤S230中，可以以60℃至70℃的温度条件储存二次电池。
此外，在二次老化步骤S230中，可以以预定温度条件储存二次电池达12小时至72小时。
根据二次老化，电极组件的未充分润湿电解液的部分可被额外润湿(wetting)，可稳定SEI层，并且可氧化尚未溶解的金属异物。
在二次形成步骤S240中，对在步骤S230中被二次老化的二次电池充电。
在此，在二次形成步骤S240中，可以以0.1C至2C的C-速率对二次电池充电。
此外，二次形成步骤S240可一直执行到二次电池被完全充电为止，即，到二次电池的SOC变为100％为止。
此外，在二次形成步骤S240中，可以以20℃至40℃的温度条件对二次电池充电。
此外，在二次形成步骤S240中，二次电池可进一步被放电。例如，在二次形成步骤S240中，在二次电池被完全充电使得SOC变为100％之后，二次电池可被再次完全放电，使得SOC变为0％。此外，在二次形成步骤S240中，二次电池可被充电和/或放电两次或更多次。
根据二次形成，易于测量二次电池的性能，金属异物可被额外氧化、还原和生长，并且可稳定SEI层。
在该配置中，可在二次形成步骤S240之后执行高速充电步骤S300。
尤其是，在这种情况下，优选在二次形成步骤S240之后的20分钟至120分钟内执行上述高速充电步骤S300。尤其是，推荐在步骤S240之后的60分钟内执行上述步骤S300。
根据本公开内容的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法可进一步包括脱气步骤。
在脱气步骤中，二次电池内部产生的气体被去除。尤其是，在老化步骤或形成步骤期间，在二次电池内部可能产生气体。在脱气步骤中，在二次电池内部产生并存在于二次电池中的气体被从二次电池内部去除到外部。尤其是，可在二次老化步骤S230之后并且在二次形成步骤S240之前执行脱气步骤。
脱气步骤可采用在提交本申请时本领域已知的各种脱气技术。例如，在一个边伸长的袋型二次电池中，可通过切割伸长的部分然后密封切割部分来执行脱气步骤。然而，脱气技术是本领域技术人员公知的，因此不再详细描述。
图5是示意性地示出根据本公开内容一个实施方式的用于检测二次电池的低电压缺陷的设备的功能配置的框图。用于检测二次电池的低电压缺陷的设备可执行如上所说明的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法。
参照图5，根据本公开内容的用于检测二次电池的低电压缺陷的设备可包括组装单元110、一次老化单元120、一次形成单元130、高速充电单元140、和检测单元150。
组装单元可组装二次电池。在此，二次电池可包括电极组件和电解液。此外，如图2和图3中所示，电极组件可与电解液一起容纳在电池壳体中。此外，电池壳体可在电极组件和电解液容纳于其中的状态下密封。在此，可通过在其间插置隔膜的情况下堆叠正极板和负极板来配置电极组件。如上所述，组装单元可配置成执行图1到图4中描述的先前实施方式的组装步骤S100。
为此，组装单元可包括：电极组件堆叠部，用于堆叠正极板、负极板和隔膜；电解液注入部，用于将电解液注入电池壳体中；热熔合部，用于热熔合待密封的电池壳体，等等。在提交本申请时已知的各种电池组装技术可用于组装二次电池，在此不再对其详细描述。
一次老化单元可将由组装单元组装的二次电池老化。尤其是，一次老化单元可配置成执行图1和图4中描述的先前实施方式的一次老化步骤S210。例如，一次老化单元可配置成以20℃至40℃的温度条件将二次电池储存24小时至72小时。为此，一次老化单元可包括其中具有中空空间并且能够将内部温度保持在预定范围内的腔室。
一次形成单元可对被一次老化单元一次老化的二次电池充电。尤其是，一次形成单元可配置成执行图1和图4中描述的先前实施方式的一次形成步骤S220。例如，一次形成单元可配置成以0.1C至0.5C的C-速率对二次电池充电。此外，一次形成单元还可配置成对二次电池充电一直到SOC变为30％至40％为止。或者，一次形成单元可配置成将二次电池充电90分钟至180分钟。此外，一次形成单元还可配置成以20℃至40℃的温度条件对二次电池充电。为此，一次形成单元可包括：发电机，用于产生要供应给二次电池的电力；连接端子，配置成接触二次电池的电极引线，以将从发电机供应的电力传输到二次电池，等等。
高速充电单元可以以2C以上的C-速率对被一次形成单元形成的二次电池充电。此外，高速充电单元可以以3C以上的C-速率对二次电池充电。尤其是，一次形成单元可配置成执行图1和图4中描绘的先前实施方式中的高速充电步骤S300。
高速充电单元可配置成将二次电池充电10秒至20秒。
此外，高速充电单元可配置成以20℃至40℃的温度条件对二次电池充电。
此外，高速充电单元可配置成以5C以上的C-速率对二次电池充电。此外，高速充电单元可配置成以10C以上的C-速率，或者15C以上的C-速率对二次电池充电。
由于高速充电单元对二次电池充电，所以类似于一次形成单元，高速充电单元可包括：发电机，用于产生要供应给二次电池的电力；连接端子，形成为接触二次电池的电极引线，以将从发电机供应的电力传输到二次电池，等等。
检测单元可检测被高速充电单元充电的二次电池的缺陷。尤其是，检测单元可配置成执行图1和图4中描述的先前实施方式的检测步骤S400。
尤其是，针对被高速充电单元以高速率充电的二次电池，检测单元可通过将在不同时间点测量的两个或更多个OCV值的差值与参考值进行比较来确定二次电池是否具有缺陷。
此外，根据本公开内容的用于检测二次电池的低电压缺陷的设备可进一步包括二次老化单元160和二次形成单元170。
二次老化单元可将由一次成形单元形成的二次电池老化。尤其是，二次老化单元可配置成执行如图4中描述的先前实施方式的二次老化步骤S230。例如，二次老化单元可配置成以60℃至70℃的温度条件将二次电池储存12小时至72小时。对于这种配置，二次老化单元可包括其中具有中空空间并且能够将内部温度保持在预定范围内的腔室。
二次形成单元可形成被上述二次老化单元二次老化的二次电池。尤其是，二次形成单元可配置成执行图4中描述的先前实施方式的二次形成步骤S240。例如，二次形成单元可配置成以0.1C至2C的C-速率将被二次老化的二次电池充电至0％至100％的SOC。此外，二次形成单元可配置成以20℃至40℃的温度条件对被二次老化的二次电池充电。此外，二次形成单元还可配置成对二次电池放电。此外，二次形成单元还可配置成对二次电池充电和/或放电两次或更多次。对于该配置，二次形成单元可包括：发电机，用于产生要供应给二次电池的电力；连接端子，配置成接触二次电池的电极引线，以将从发电机供应的电力传输到二次电池，等等。此外，二次形成单元可进一步包括用于接收并消耗从二次电池供应的电力的负载等。
另外，根据本公开内容的用于检测二次电池的低电压缺陷的设备中采用的部件中的至少一些部件可被共用。例如，一次老化单元和二次老化单元可实现为单个公共部件。就是说，一个老化单元可配置成用作一次老化单元和二次老化单元。此外，一次形成单元、高速充电单元和二次形成单元中的至少两个可实现为一个公共部件。例如，一个充电单元可配置成用作全部的一次形成单元、高速充电单元和二次形成单元。
根据本公开内容的该配置，用于检测低电压缺陷的设备可具有简化的结构和减小的体积。此外，在这种情况下，可促进检查工艺并且可缩短检查时间。
在下文中，将参照实施方式详细说明本发明。然而，本发明的实施方式可采用若干其他形式，本发明的范围不应被解释为限于以下示例。提供本发明的实施方式是为了向本发明所属领域的普通技术人员更充分地解释本发明。
以与下面说明的相同的方式制造多个二次电池。首先，通过使用铝集流体和LiNiMnCoO2作为正极材料来制造正极板，并且通过使用铜集流体和石墨作为负极材料来制造负极板。此外，将正极板和负极板在其间插置有隔膜的情况下进行堆叠，然后与电解液一起容纳在袋外壳内部。此时，使用LiPF6 1.0M和EC/EMC作为电解液。制造出如上构造的多个二次电池。此时，对于一些二次电池来说，在正极板与隔膜之间插入具有100μm的平均粒径的单个环状SUS304片作为金属异物。
将如上制备的二次电池分别进行在25℃储存72小时的一次老化、以0.1C充电180分钟的一次形成、在60℃储存72小时的二次老化、从每个二次电池内部去除气体的脱气、以及以0.7C完全充电(4.2V)和完全放电(3.0V)的二次形成。
接下来，将多个二次电池分成四组。每组包括具有金属异物的多个电池和不具有金属异物的多个电池，并且每组的二次电池以下面的C-速率充电10秒。
示例组1：3C
示例组2：4C
示例组3：10C
比较例组1：0C
之后，监测每个二次电池的电压50天。图6中示出了50天的电压下降(dOCV)的测量结果。就是说，图6是示出根据本公开内容的各个示例和比较例的低电压缺陷检查方法的电压下降(dOCV)的测量结果的图表。图7是示出在y轴方向上放大的图6的部分区域的图表。
在图6和图7中，用圆点表示具有金属异物的电池的电压下降的测量结果，并且用三角形点表示没有金属异物的电池的电压下降的测量结果。此外，在图6和图7中，虚线A是电压下降(dOCV)的参考值，其可被认为是用于确定是否发生低电压缺陷的参考值。
因此，在图6中，在所测量的电池具有高于虚线A的dOCV的情形中，可将其视为明显发生低电压缺陷的电池。在图中，这种电池被区别地标记为“Bad NG”。
另外，即使电池包括金属异物，但由于未明显发生低电压缺陷，所以使用参考值可能仍无法区分电压下降。就是说，在图6中，在一些具有金属异物的电池中，dOCV可显示为低于虚线A。这种电池可被视为未明显发生低电压的电池，在图中它们被区别地标记为“BadOK”。
此外，在没有金属异物的电池的情形中，由于不发生低电压，所以dOCV低于虚线A。这种电池被区别地标记为“Good OK”。
在图6中，可发现，被标记为“Bad NG”的所有电池在制造工艺期间都具有放置于其中的金属异物。换句话说，可理解的是，由于金属异物在老化、充电和放电过程中生长，所以在制造工艺期间在正极板与隔膜之间放置有金属异物的电池显示出低电压缺陷，因此电压下降速率较高。
尤其是，可发现，与比较例组1中的二次电池相比，在示例组1到3中，被测量为具有高于虚线A的dOCV值的二次电池的比例更大。因此，可理解的是，当如本公开内容中在形成之后执行高速充电时，可更确保由金属异物引起低电压缺陷。因此，根据本公开内容，可更快速和更精确地确定由于在电极中包括金属异物而导致低电压缺陷的可能性。
此外，可发现，与比较例组1中的二次电池以及示例组1和2中的二次电池相比，在示例组3中，被测量为具有高于虚线A的dOCV的二次电池的比例高得多。就是说，在每个示例组和比较例组中，与比较例组1相比，在具有金属异物的所有电池之中具有高于参考值A的dOCV值的二次电池的比例在示例组1到示例组3中更高，而且在示例组1到示例组3之中，与示例组1相比，在示例组2中更高，并且与示例组2相比，在示例组3中更高。
因此，根据本公开内容的测量结果，可理解的是，随着高速充电步骤的C-速率逐渐增加到3C、4C和10C，用于区分低电压缺陷的性能得到进一步提高。
此外，在根据本公开内容的用于检测低电压缺陷的方法中，即使二次电池具有比参考值低的dOCV，也可基于二次电池中是否包含金属异物来有效地区分低电压缺陷。
就是说，参照放大了图6的部分区域的图7的图表，作为具有比参考值A低的dOCV的二次电池，在制造工艺期间被放置金属异物的二次电池(Bad OK)与在制造工艺期间没有放置金属异物的二次电池(Good OK)一起被发现。此外，在具有金属异物的二次电池和没有金属异物的二次电池中，dOCV重叠的部分被画上阴影。
在图7的图表中，就比较例组1的测量结果来看，没有金属异物的二次电池和具有金属异物的二次电池的dOCV区域大部分重叠，因此仅从dOCV的测量结果难以区分是否放置金属异物。
然而，就示例组1的测量结果来看，可发现，与比较例组1相比，具有金属异物的二次电池和没有金属异物的二次电池的dOCV重叠区域减小。就该测量结果来看，对于其dOCV不重叠的二次电池来说，可确定是否放置金属异物。
此外，就其中与示例组1相比高速充电步骤的C-速率增加的示例组2的测量结果来看，与示例组1以及比较例组1相比，可发现dOCV重叠区域大大减小。因此，可理解的是，与比较例组1和示例组1相比，可更容易地区分具有异物的电池和没有异物的电池。
此外，就其中高速充电步骤的C-速率进一步增加的示例组3的测量结果来看，可发现dOCV重叠区域进一步减小。因此，在这种情况下，可理解的是，可更可靠地区分是否放置了异物。
已经详细描述了本公开内容。然而，应理解的是，虽然表明了本公开内容的优选实施方式，但是仅以例示的方式给出详细描述和具体示例，因为根据该详细描述，在本公开内容范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
[参考标记]
110：组装单元
120：一次老化单元
130：一次形成单元
140：高速充电单元
150：检测单元
160：二次老化单元
170：二次形成单元
Claims (8)
1.一种用于检测二次电池的低电压缺陷的方法，包括：
通过在电池壳体中容纳电极组件和电解液来组装二次电池的组装步骤，在所述电极组件中堆叠有正极板和负极板并且在所述正极板与所述负极板之间插置有隔膜；
在20℃至40℃的温度将所组装的二次电池老化的一次老化步骤；
以0.1C至0.5C的C-速率对被老化的二次电池充电的一次形成步骤；
在所述一次形成步骤之后以2C以上的C-速率对所述二次电池充电的高速充电步骤；和
在所述高速充电步骤之后检测所述二次电池的缺陷的检测步骤。
2.根据权利要求1所述的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法，其中在10秒至20秒期间执行所述高速充电步骤。
3.根据权利要求1所述的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法，其中在20℃至40℃的温度执行所述高速充电步骤。
4.根据权利要求1所述的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法，其中在所述高速充电步骤中，以3C以上的C-速率对所述二次电池充电。
5.根据权利要求1所述的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法，在所述一次形成步骤之后并且在所述高速充电步骤之前，进一步包括：
在12小时至72小时期间以60℃至70℃的温度条件将所述二次电池老化的二次老化步骤；和
以0.1C至2C的C-速率对被二次老化的二次电池充电的二次形成步骤。
6.根据权利要求5所述的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法，其中在所述二次形成步骤之后的20分钟至120分钟内执行所述高速充电步骤。
7.根据权利要求1所述的用于检测二次电池的低电压缺陷的方法，其中在所述检测步骤中，在所述高速充电步骤之后，将两个不同时间点之间的OCV差值与参考值进行比较，以确定在二次电池处是否发生缺陷。
8.一种用于检测二次电池的低电压缺陷的设备，包括：
组装单元，所述组装单元配置成通过在电池壳体中容纳电极组件和电解液来组装二次电池，在所述电极组件中堆叠有正极板和负极板并且在所述正极板与所述负极板之间插置有隔膜；
一次老化单元，所述一次老化单元配置成以20℃至40℃的温度将由所述组装单元组装的所述二次电池老化；
一次形成单元，所述一次形成单元配置成以0.1C至0.5C的C-速率对被所述一次老化单元老化的所述二次电池充电；
高速充电单元，所述高速充电单元配置成在所述二次电池被所述一次形成单元充电之后，以2C以上的C-速率对所述二次电池充电；
检测单元，所述检测单元配置成在所述二次电池被所述高速充电单元充电之后，检测所述二次电池的缺陷。
Applications Claiming Priority (3)
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