CN109709491A - 问题电芯的判别方法 - Google Patents

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张辉华
姜顺季
白勐
李建兵
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Abstract

本发明公开了一种问题电芯的判别方法，问题电芯的判别方法包括以下步骤：S10、电芯上料；S20、探测电路与电芯接通，检测电流并根据电流的变化对电芯进行判定：电流在预定时间内变小至0，则判定电芯为合格电芯；电流为以下任意一种情况时：a、电流高于第一预定值或为无穷大，b、电流减小至稳定值，其中，稳定值大于0，c、电流低于第二预定值或为0，则判定电芯为问题电芯，其中第一预定值大于第二预定值；电流不属于上述任意一种情况时，则判定电芯为待定电芯。由此，通过步骤：S10和S20配合，能够快速有效地挑选出问题电芯，从而可以提升化成工序合格率，降低工序能耗，并且，也可以提升生产效率，还可以节省人力和物力。

Description

问题电芯的判别方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种问题电芯的判别方法。
背景技术
相关技术中，虽然颗粒物控制在锂离子电池生产的各个工序已经纳入管控，但由于生产工艺等限制，而且颗粒物源头复杂，颗粒物污染电芯无法避免。除正常的测试工序(化成、K-传到热系数值测试、IMP(Impedance-阻抗))发生的严重失效能识别一部分颗粒物导致的内短路电芯，并无其他针对颗粒物导致的内短电芯的判别与拦截措施，多次在客户端造成0压、低压等严重失效。
并且，电芯卷绕装配贴胶后会进行耐压测试，但由于hi-pot(high potential-高压测试)工位能力限制，少量阴阳极直接接触电芯流入到化成工序，大部分逃逸电芯经过5次化成流程后才会被判定为化成步次死电芯，造成了电能的严重浪费，少部分逃逸电芯会变现出发热起火等情况，给设备和生产安全带来了损害。
另外，在电芯真空烘烤、注液、自由烘烤等工序经常发生电解液中水含量超标、氧含量超标等情况，此部分电芯由于氧、水等杂质的存在，电解液发生副反应产生变质，导致电化学体系被破坏，表现为化成无法充电，由于化成工序缺少防范措施，并无过程识别或者拦截措施，该类电芯经过5次化成后才被判定为步次死电芯，影响了设备生产效率，浪费人力物力。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种问题电芯的判别方法，该问题电芯的判别方法能够快速有效地挑选出问题电芯，从而可以提升化成工序合格率。
根据本发明的问题电芯的判别方法包括以下步骤：S10、电芯上料；S20、探测电路与所述电芯接通，检测电流并根据电流的变化对所述电芯进行判定：所述电流在预定时间内变小至0，则判定所述电芯为合格电芯；所述电流为以下任意一种情况时：a、所述电流高于第一预定值或为无穷大，b、所述电流减小至稳定值，其中，稳定值大于0，c、所述电流低于第二预定值或为0，则判定所述电芯为问题电芯，其中所述第一预定值大于所述第二预定值；所述电流不属于上述任意一种情况时，则判定所述电芯为待定电芯。
根据本发明的问题电芯的判别方法，通过步骤：S10和S20配合，能够快速有效地挑选出问题电芯，从而可以提升化成工序合格率，降低工序能耗，并且，也可以提升生产效率，还可以节省人力和物力。
可选地，在所述步骤S20中，所述电流为情况a时，所述问题电芯为正负极直接短接的情况；所述电流为情况b时，所述问题电芯为内有颗粒物或被毛刺刺穿的情况；所述电流为情况c时，所述问题电芯为电化学体系被破坏的情况。
进一步地，所述电芯的电压值V1满足关系式：0≤V1＜1v。
具体地，所述探测电路电压值V2满足关系式：V2＜3v。
可选地，在所述步骤S10之后且在所述步骤S20之前，还包括步骤S11：施加预定压力给所述电芯。
进一步地，所述预定压力为0.5-1.5Mpa。
具体地，所述电芯为注液之后的电芯。
可选地，在所述步骤S20之后，还包括步骤S30：启动化成流程。
进一步地，所述探测电路包括万用表。
具体地，所述探测电路还连接有报警器，在所述步骤S20中，判定所述电芯为问题电芯时，所述报警器报警。
附图说明
图1是合格电芯的电路图；
图2是电芯为正负极直接短接时的电路图；
图3是电芯为内有颗粒物或者被毛刺刺穿时的电路图；
图4是电芯为电化学体系被破坏时的电路图；
图5为根据本发明实施例的判别方法的流程图。
附图标记：
判别方法40。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图5详细描述一下根据本发明实施例的问题电芯的判别方法40。
如图5所示，根据本发明实施例的判别方法40包括以下步骤：S10、电芯上料；S20、探测电路与电芯接通，检测电流并根据电流的变化对电芯进行判定：电流在预定时间内变小至0，则判定电芯为合格电芯；电流为以下任意一种情况时：a、所述电流高于第一预定值或者为无穷大，b、电流减小至稳定值，其中，稳定值大于0，c、电流低于第二预定值或者为0，则判定电芯为问题电芯，其中第一预定值大于第二预定值；电流不属于上述任意一种情况时，则判定电芯为待定电芯。
由此，通过检测电流的变化情况，能够快速有效地挑选出问题电芯，从而可以提升化成工序合格率，并且，也可以提升生产效率，还可以节省人力和物力。
可选地，如图2-图4所示，步骤S20中，电流为情况a时，问题电芯为正负极直接短接的情况，电流为情况b时，问题电芯为内有颗粒物或者被毛刺刺穿的情况；电流为情况c时，问题电芯为电化学体系被破坏的情况。
其中，该判别方法40运用在化成零压坏品中颗粒物或者毛刺导致的内短路未燃烧电芯快速挑选工作，应用于FA(Failure Analysis-失效分析)分析，能够大大提升FA的效率。而且将该判别方法40应用在首次复测之前，对低压电芯进行筛选，能够将隔离膜打折、内部微短路电芯拦截出来，避免其投入复测，能够大大降低化成复测发生电芯过热或者燃烧比例，可以降低工序能耗。
其中，正常电芯和常见的问题电芯的电路模型分别为以下四种：如图1-图4所示，分别为正常电芯电路模型、正负极直接短路电路模型、毛刺或者金属颗粒物刺穿电路模型和电化学体系破坏电路模型。这四种电芯模型包含了锂离子电池生产过程中遇到的大部分内部不良品类型。
对以上四类电路模型接入外部充电电路构成探测电路(简化后)的电路图、现象、原理和原理解释如下表所示：
在表中的公式中，E为电芯电动势，R0为电池内部电阻，Rs为内短路电阻，RE为体系破坏的电源。
其中，当用判别方法40检测电芯时，E逐步等于Ec时，根据公式IA＝(Ec-E)/R0可知，I逐渐降低为零，也就是说，电流迅速变小至零，此种情况下电芯为合格电芯。当用判别方法40检测电芯时，由于短路电阻趋近无穷小，根据公式IA＝E万/0可知，IA→∞，也可以理解为电流较大或者无穷大，此时问题电芯为正负极直接短接的情况。
另外，当用判别方法40检测电芯时，根据公式IA＝Ec/Rs+(Ec-E)/R0可知，E逐步趋近Ec时，由于有短路点电阻Rs存在，IA降低至稳定值，也就是说，电流逐渐降低至稳定值，此时问题电芯为内有颗粒物或者被毛刺刺穿的情况。
另外，当用判别方法40检测电芯时，根据公式IA＝Ec/(R0+RE)可知，IA与RE的值相关，RE一般较大值或者无穷大，也可以理解为，电流低于第二预定值或者为0，此时问题电芯为电化学体系被破坏的情况。
进一步地，电芯的电压值V1满足关系式：0≤V1＜1v。这样在检测过程中，电芯的电压值较低，可以降低检测过程中热量的产生，从而可以防止起火现象的发生，进而可以提升安全性。并且，也能够防止电能的严重浪费，从而可以节约能源。
具体地，探测电路电压值V2满足关系式：V2＜3v。如此设置可以进一步降低检测过程中热量的产生，从而可以更好地防止起火现象的发生，进而可以进一步提升安全性。并且，也能够进一步防止电能的严重浪费，从而可以更好地节约能源。
可选地，如图5所示，步骤S10之后，而且在步骤S20之前，还可以包括步骤S11：施加预定压力给电芯。如此设置能够消除接触电阻，可以提升判断精度，从而可以更加准确的检测出电芯合格还是不合格。
进一步地，预定压力可以为0.5-1.5Mpa，具体地，预定压力可以为1Mpa压力。这样设置能够更好地消除接触电阻，可以进一步提升判断精度，从而可以更加准确的检测出电芯合格还是不合格。
具体地，电芯为注液之后的电芯。该判别方法40适用于在电芯制造过程中，对注液之后电芯的检测，这样可以更加准确地检测出电芯是否为合格电芯，从而可以提升判别方法40的工作效率。
进一步地，如图5所示，步骤S20之后，还可以包括步骤S30：启动化成流程。能够降低工序能耗，可以提高生产过程中的安全性，也可以提升产品品质和安全性。
另外，将该判别方法40与化成测试相结合，正常化成流程启动之前，使用探测电路对电芯进行充电，电压为恒压(低压)，探测回路电流，根据判断逻辑，能够将隔离膜打折、内部微短路电芯、电化学体系被破坏电芯识别并拦截，能够提升化成工序合格率，降低工序能耗，提高生产过程安全，提升产品品质和安全性。
可选地，探测电路可以包括万用表，万用表的检测准确性好，而且检测效率高，如此设置可以提升判别方法40的检测质量，也可以进一步提升检测效率。
具体地，探测电路还可以连接有报警器，在步骤S20中，判定电芯为问题电芯时，报警器报警。需要解释的是，当电芯为问题电芯时，报警器可以检测出电路中电流的变化情况，然后报警器报警，这样可以更加直观的识别出电芯的合格情况。
根据本发明的一个具体实施例，使用万用表的电阻档对电芯进行测试，通过读取表上的阻值来判断电流情况，其中电阻值逐渐增大，并且稳定的电芯判断为金属颗粒物导致的内短电芯，电阻值为0的电芯判别为阴阳极直接短接电芯，对电阻值无穷大电芯判断体系被破坏电芯。
通过拆解与正常流拉验证，对阻值增大的四个电芯进行了拆解发现其中三个电芯肉眼可见存在颗粒物导致的隔膜穿孔。将阻值无穷大的十六个电芯进行检测，其中十四个复测不合格，对四个阻值为0的电芯进行了拆解发现其中三个隔离膜打折，一个存在破坏现像。验证结果与初期判断高度一致。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种问题电芯的判别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、电芯上料；
S20、探测电路与所述电芯接通，检测电流并根据电流的变化对所述电芯进行判定：所述电流在预定时间内变小至0，则判定所述电芯为合格电芯；所述电流为以下任意一种情况时：a、所述电流高于第一预定值或为无穷大，b、所述电流减小至稳定值，其中，稳定值大于0，c、所述电流低于第二预定值或为0，则判定所述电芯为问题电芯，其中所述第一预定值大于所述第二预定值；所述电流不属于上述任意一种情况时，则判定所述电芯为待定电芯。
2.根据权利要求1所述的问题电芯的判别方法，其特征在于，在所述步骤S20中，所述电流为情况a时，所述问题电芯为正负极直接短接的情况；所述电流为情况b时，所述问题电芯为内有颗粒物或被毛刺刺穿的情况；所述电流为情况c时，所述问题电芯为电化学体系被破坏的情况。
3.根据权利要求1所述的问题电芯的判别方法，其特征在于，所述电芯的电压值V1满足关系式：0≤V1＜1v。
4.根据权利要求1所述的问题电芯的判别方法，其特征在于，所述探测电路电压值V2满足关系式：V2＜3v。
5.根据权利要求1所述的问题电芯的判别方法，其特征在于，在所述步骤S10之后且在所述步骤S20之前，还包括步骤S11：施加预定压力给所述电芯。
6.根据权利要求5所述的问题电芯的判别方法，其特征在于，所述预定压力为0.5-1.5Mpa。
7.根据权利要求1所述的问题电芯的判别方法，其特征在于，所述电芯为注液之后的电芯。
8.根据权利要求1所述的问题电芯的判别方法，其特征在于，在所述步骤S20之后，还包括步骤S30：启动化成流程。
9.根据权利要求1所述的问题电芯的判别方法，其特征在于，所述探测电路包括万用表。
10.根据权利要求1所述的问题电芯的判别方法，其特征在于，所述探测电路还连接有报警器，在所述步骤S20中，判定所述电芯为问题电芯时，所述报警器报警。
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