CN110729516A - 锂离子电池的微短路测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池的微短路测试方法，锂离子电池的微短路测试方法包括：将已切成小片的正极片、负极片与隔膜叠成单体电芯，对叠片后的单体电芯进行高电压测试，对单体电芯依次进行焊接极耳、第一次封装、浸润、第二次封装和常温老化，将常温老化后的单体电芯置于微电流测试组件内进行微电压测试，根据微电压测试中的单体电芯的漏电流值的大小，判断单体电芯是否存在微短路，当漏电流值小于或等于预定值时，单体电芯不存在短路，则对单体电芯进行充电。根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法，可以防止单体电芯在高电压下击穿隔膜，从而对单体电芯造成损伤，可靠性高、检测效果好。

Description

锂离子电池的微短路测试方法

技术领域

本发明涉及电子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池的微短路测试方法。

背景技术

我国新能源汽车市场高速增长，动力锂电池是新能源汽车的动力来源。凭借着安全性能高、能量密度大、使用寿命长等性能优势，软包锂电池在新能源汽车市场的应用比例逐步上升。软包锂电池具有安全性能高、重量轻、内阻小、循环性能好、设计灵活等多种优点，可以广泛的应用于3C领域、动力领域和储能领域。

软包锂电池组装工艺过程中，叠片是十分重要的关键工序。常用的Z字形叠片方式，是将已切成小片正极、负极与隔膜叠成单体电芯；叠片工序关键控制点为极片对齐度及金属粉尘。极片对齐度包括正负极片对齐度及极片与隔膜对齐度，一般正负极片上下对齐度控制在1～2mm，正负极片左右对齐度控制在1～3mm，负极片与隔膜上下对齐度1～2mm，负极片与隔膜左右对齐度控制在1～2mm；若极片与隔膜的对齐度低于规格，则有可能出现正负极片短接的风险，从而造成短路。

针对叠片工序过程中对齐度失效，现有的检测方法包括人工抽检和Hi-pot测试全检。抽检方式为每1～2h生产过程中，抽取1ea电芯拆解，采用标尺测量极片对齐度，然后将对齐度数据纳入SPC管控；抽检的方法只局限于了解目前对齐度状态，尽可能将对齐度管控到稳态的过程，但无法保证每包电芯的对齐度符合产品规格。Hi-pot测试全检方式为对叠片后的电芯输入高电压，一般为100～200V，根据电芯测试中输出的漏电流大小，判定电芯是否存在短路；在锂电池生产工艺中，一般Hi-pot测试共有两次；第一次在叠片工序后，第二次在极耳焊接后；因为Hi-pot测试中输出电压较高，可能导致击穿锂电池隔膜的风险，所以通过增加Hi-pot测试次数，来提升电芯微短路的检出率的方式是不可取的。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种锂离子电池的微短路测试方法，所述锂离子电池的微短路测试方法可以防止单体电芯在高电压下击穿隔膜，从而对单体电芯造成损伤，可靠性高、检测效果好。

根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法，所述锂离子电池的微短路测试方法包括：S1、将已切成小片的正极片、负极片与隔膜叠成单体电芯；S2、对叠片后的所述单体电芯进行高电压测试，根据所述高电压测试中的所述单体电芯的漏电流值的大小，判断所述单体电芯是否存在短路；S3、当漏电流值大于预定值时，所述单体电芯存在短路，则所述单体电芯需返工，当漏电流值小于或等于预定值时，所述单体电芯不存在短路，则对所述单体电芯依次进行焊接极耳、第一次封装、浸润、第二次封装和常温老化；S4、将常温老化后的所述单体电芯置于微电流测试组件内进行微电压测试，根据所述微电压测试中的所述单体电芯的漏电流值的大小，判断所述单体电芯是否存在微短路；S5、当漏电流值大于大于预定值时，所述单体电芯存在短路，则所述单体电芯需返工，当漏电流值小于或等于预定值时，所述单体电芯不存在短路，则对所述单体电芯进行充电。

根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法，通过在单体电芯浸润、常温老化后进行微短路测试，可以使得单体电芯能通过微电压进行测试，相较于通过高电压测试单体电芯，微电压测试可以防止单体电芯在高压下击穿隔膜，从而对单体电芯造成损伤，可靠性高、检测效果好。

另外，根据本发明的锂离子电池的微短路测试方法，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述高电压测试的高电压取值范围为100～200V。

可选地，所述高电压测试的高电压为150V。

在本发明的一些实施例中，所述微电流测试组件包括：压紧装置和微电流测试装置，所述压紧装置适于压紧所述单体电芯，所述微电流测试装置与所述单体电芯电连接，以在所述单体电芯被压紧时，对所述单体电芯进行所述微电压测试。

可选地，所述压紧装置包括：上部施压板、下部施压板和压块，所述上部施压板位于所述下部施压板的上方，所述单体电芯设于所述上部施压板和所述下部施压板之间，所述压块适于顶压在所述单体电芯的上侧面和下侧面中的至少一个侧面上。

可选地，所述压块形成为环形，以顶压在所述正极片或者负极片的周向上的侧边区域；或者，所述压块形成为一字形，一字形的所述压块设有两个，两个一字形的所述压块适于分别顶压在所述正极片或者负极片的邻近两个所述极耳的侧边区域。

在本发明的一些实施例中，微电流测试组件进行微电压测试时，朝向所述单体电芯输送的微电压的取值范围为：0.8～1.2mV。

可选地，微电流测试组件进行微电压测试时，朝向所述单体电芯输送的微电压为1mV。

在本发明的一些实施例中，所述压紧装置朝向所述单体电芯施加的压力为1000-1500N。

可选地，其特征在于，所述压紧装置朝向所述单体电芯施加的压力为1300N。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法的步骤示意图；

图2是根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法的微电流测试组件的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法的压紧装置的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法的压块的环形结构的示意图；

图5是根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法的压块的一字形结构的示意图；

图6是根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法的十组人工制造隔膜褶皱的微电压测试记录表；

图7是根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法的十组人工制造隔膜褶皱的微电压测试的数据的曲线图。

附图标记：

100：微电流测试组件；

1：压紧装置；11：上部施压板；12：下部施压板；13；压块；

2：微电流测试装置；

3：单体电芯。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法包括：首先将将已切成小片的正极片、负极片与隔膜叠成单体电芯3，其中，正极片、负极片和隔膜通过Z形叠片的方式叠成单体电芯3。

对叠片后的单体电芯3进行高电压测试(Hi-pot测试)，根据高电压测试中的单体电芯3的漏电流值的大小，判断单体电芯3是否存在短路，当漏电流值大于预定值时，单体电芯3存在短路，则单体电芯3需返工，当漏电流值小于或等于预定值时，单体电芯3不存在短路，则对单体电芯3依次进行焊接极耳、第一次封装、浸润、第二次封装和常温老化。其中，需要说明的是，使用高电压测试单体电芯3时，即使单体电芯3不短路，也会具有一定的漏电流值，预定值指的是单体电芯3短路后的漏电流值的大小，当漏电流值大于预定值时，表示单体电芯3发生短路。

进一步地，当单体电芯3的的漏电流值小于预定值后，可以在单体电芯3的顶部和底部通过超声波焊接极耳，然后对焊接极耳后的单体电芯3使用铝塑膜进行第一次封装，即通过铝塑膜对单体电芯3的三个侧边进行热封，单体电芯3第一次封装后，可以通过未热封的侧边朝向单体电芯3内注入电解液，然后将注入电解液的单体电芯3进行真空浸润，真空浸润时，单体电芯3未热封的封边朝上放置，单体电芯3进行真空浸润后，可以使得单体电芯3内的电解液充分与正极片和负极片接触。单体电芯3浸润后，对单体电芯3的最后一封边进行热封，以完成单体电芯3的封装，将封装后的单体电芯3进行常温老化，常温老化可以指，将封装后单体电芯3放置在常温下，并以设定地条件放置7～9天，以使得单体电芯3内的电解液进一步地与正极片和负极片接触。

需要说明的是，电解液与正极片和负极片充分接触后，正极片和负极片会存在厚度反弹，一般为2～3μm，可以理解的是，正极片、负极片存在厚度反弹后，正极片、负极片和隔膜之间短接的区域的接触更加充分，从而放大正极片和负极片之间因短路而发生接触的区域的面积，从而便于微短路的检测。

具体地，将常温老化后的单体电芯3置于微电流测试组件100内进行微电压测试，微电流测试组件100可以在一定程度上压紧单体电芯3，由此，可以更进一步地放大正极片与负极片之间短接的接触面积，从而便于微电压作用与正极片和负极片之间，从而便于实现单体电芯3的微电压测试。

根据微电压测试中的单体电芯3的漏电流值的大小，判断单体电芯3是否存在微短路，当漏电流值大于大于预定值时，单体电芯3存在短路，则单体电芯3需返工，当漏电流值小于或等于预定值时，单体电芯3不存在短路，则对单体电芯3进行充电，即一次化成，从而完成单体电芯3的生产。

根据本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法，通过在单体电芯3浸润、常温老化后进行微电压测试，可以使得单体电芯3能通过微电压进行测试，相较于通过高电压测试单体电芯3，微电压测试可以防止单体电芯3在高压下击穿隔膜，从而对单体电芯3造成损伤，可靠性高、检测效果好。

在本发明的一些实施例中，高电压测试的高电压的取值范围为100～200V，也就是说，将高电压的取值范围限定在100～200V，不仅可以较好地检测单体电芯3是否发生短路，还可以防止电压过高，对作业人员带来安全风险。

进一步地，高电压测试的高电压为150V，由此，可以更好的对单体电芯3进行检测。

在本发明的一些实施例中，如图2-图5所示，微电流测试组件100包括压紧装置1和微电流测试装置2，具体地，压紧装置1适于压紧单体电芯3，微电流测试装置2与单体电芯3电连接，以在单体电芯3被压紧时，对单体电芯3进行微电压测试，由此，压紧装置1可以预先对单体电芯3进行压紧作业，以使得单体电芯3的正极片和负极片之间短接的区域可以充分接触。

具体地，现有技术中，在单体电芯3叠片的过程中，顶部或者底部的隔膜出现褶皱，导致隔膜无法完全包覆正极片和负极片，从而使得正极片和负极片之间存在短路的可能，然而，隔膜具有一定的厚度，通过压紧装置1将单体电芯3压紧，可以使得正极片和负极片克服隔膜的厚度的限位，从而使得发生隔膜褶皱的单体电芯3被检测出来，从而可以提高单体电芯3的短路检测效果。

更进一步地，现有技术中，极耳在焊接过程中，容易使得金属颗粒或者其他尖锐的杂物附着在电芯顶部或者底部的隔膜上，从而刺穿隔膜，使得正极片和负极片之间发生短路，若顶部或者底部的正极片和负极片未受到外部挤压，正极片和负极片可能无法互相接触，从而使得在电压检测时，无法检测出电芯短路。

由此，通过压紧装置1预先对单体电芯3进行压紧作业，可以使得微电流测试装置2可以较好地对单体电芯3进行微电压测试，可靠性高、检测效果好。

可选地，如图2和图3所示，压紧装置1包括上部施压板11、下部施压板12和压块13，上部施压板11位于下部施压板12的上方，单体电芯3设于上部施压板11和下部施压板12之间，压块13适于顶压在单体电芯3的上侧面和下侧面中的至少一个侧面上，也就是说，压块13可以顶压在单体电芯3的上侧面上，也可以顶压在单体电芯3的下侧面上，还可以在单体电芯3的上侧面和下侧面上均设有压块13，以顶压单体电芯3的上下两个侧面，为方便撰写，以下均以压块13设于单体电芯3的上侧面为例。

在一些示例中，压紧装置1还可以具有驱动装置，通过驱动装置驱动上部施压板11或者下部施压板12，以使得上部施压板11和下部施压板12可以互相靠近，以压紧单体电芯3，压块13设于单体电芯3和上部施压板11之间，压紧装置1可以通过压块13较好地对单体电芯3进行压紧。可选地，上部施压板11和下部施压板12的结构相同，由此，驱动装置可以驱动上部施压板11朝向下部施压板12运动，也可以驱动下部施压板12朝向上部施压板11运动，还可以同时驱动上部施压板11和下部施压板12朝向彼此靠近的方向活动。

在另一些示例中，单体电芯3的压紧作业可以时通过上部施压板11的重力来实现，即，上部施压板11将重力通过压块13作用在单体电芯3上，可以较好地压紧单体电芯3，从而方便微电流测试装置2的检测作业。

在一个示例中，如图4所示，压块13形成为环形以顶压在正极片或者负极片的周向上的侧边区域，其中，侧边区域指的如图2和图3中所示的压块13与单体电芯的侧面在上下方向上接触的区域，由此，通过压块13，可以在正极片或者负极片的周向上进行压紧作业，从而可以较好地将具有褶皱区域的正极片或者负极片压紧，以较好地筛选出不良的单体电芯3，检测效果好。

在另一个示例中，如图5所示，压块13形成为一字形，一字形的压块13设有两个，两个一字形的压块13适于分别顶压在正极片或者负极片的邻近两个极耳的侧边区域。可以理解的是，隔膜可以通过卷绕的方式与正极片、负极片进行叠片，由此，发生褶皱的隔膜容易出现在正极片或者负极片的邻近两个极耳的侧边区域，通过两个一字形的压块13，可以较好地将正极片或者负极片的邻近两个极耳的侧边区域进行压紧作业，以较好地对单体电芯3进行检测。

在本发明的一些实施例中，微电流测试组件100进行微电压测试时，朝向单体电芯3输送的微电压的取值范围为：0.8～1.2mV，也就是说，将微电压的取值的范围限定在0.8mV和1.2mV之间，可以较好地对单体电芯3进行微电压测试，即可以较好地导通单体电芯3中微短路的区域，从而较好地进行漏电流值的测量。

进一步地，微电流测试组件100进行微电压测试时，朝向单体电芯3输送的微电压为1mV，需要说明的是，根据正常电芯内阻大于100mΩ的固有条件可得，在1mV，的电压下，根据欧姆定律I＝U/R可知，漏电流值应小于0.001mA，由此，当检测获得的漏电流值大于0.001mA时，单体电芯3存在微短路或者短路的不良状况。

更进一步地，如图6和图7所示，选取10组叠片后的单体电芯3，以人为的方式在单体电芯3的顶部或者底部制造隔膜褶皱，隔膜的褶皱状态均不同，然后以此对单体电芯3进行极耳焊接、铝塑膜封装等后续工艺，直至单体电芯3常温老化完成，将单体电芯3置于微电流测试装置2进行测试，根据图6-图7可知，输出的电流值都在0.3mA以上，并且随着测试时间上升，电流值有增大的趋势，由此可知，本发明实施例的锂离子电池的微短路测试方法可以较好地检测出如隔膜褶皱而造成的单体电芯3的微短路的不良现象。

在本发明的一些实施例中，压紧装置1朝向单体电芯3施加的压力为1000-1500N，由此，通过将压紧装置1施加的压力限制在1000N和1500N之间，可以较好地压紧单体电芯3，而不容易使得单体电芯3受到损伤。

可选地，压紧装置1朝向单体电芯3施加的压力为1300N，由此，可以更好地压紧单体电芯3，从而有利于微电流测试装置2检测单体电芯3。

根据本发明实施例的微电流测试组件100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，包括：

S1、将已切成小片的正极片、负极片与隔膜叠成单体电芯；

S2、对叠片后的所述单体电芯进行高电压测试，根据所述高电压测试中的所述单体电芯的漏电流值的大小，判断所述单体电芯是否存在短路；

S3、当漏电流值大于预定值时，所述单体电芯存在短路，则所述单体电芯需返工，当漏电流值小于或等于预定值时，所述单体电芯不存在短路，则对所述单体电芯依次进行焊接极耳、第一次封装、浸润、第二次封装和常温老化；

S4、将常温老化后的所述单体电芯置于微电流测试组件内进行微电压测试，根据所述微电压测试中的所述单体电芯的漏电流值的大小，判断所述单体电芯是否存在微短路；

S5、当漏电流值大于大于预定值时，所述单体电芯存在短路，则所述单体电芯需返工，当漏电流值小于或等于预定值时，所述单体电芯不存在短路，则对所述单体电芯进行充电。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，所述高电压测试的高电压取值范围为100～200V。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，所述高电压测试的高电压为150V。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，所述微电流测试组件包括：

压紧装置，所述压紧装置适于压紧所述单体电芯；

微电流测试装置，所述微电流测试装置与所述单体电芯电连接，以在所述单体电芯被压紧时，对所述单体电芯进行所述微电压测试。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，所述压紧装置包括：

上部施压板、下部施压板和压块，所述上部施压板位于所述下部施压板的上方，所述单体电芯设于所述上部施压板和所述下部施压板之间，所述压块适于顶压在所述单体电芯的上侧面和下侧面中的至少一个侧面上。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，所述压块形成为环形，以顶压在所述正极片或者负极片的周向上的侧边区域；或者，

所述压块形成为一字形，一字形的所述压块设有两个，两个一字形的所述压块适于分别顶压在所述正极片或者负极片的邻近两个所述极耳的侧边区域。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，微电流测试组件进行微电压测试时，朝向所述单体电芯输送的微电压的取值范围为：0.8～1.2mV。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，微电流测试组件进行微电压测试时，朝向所述单体电芯输送的微电压为1mV。

9.根据权利要求4所述的锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，所述压紧装置朝向所述单体电芯施加的压力为1000-1500N。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池的微短路测试方法，其特征在于，所述压紧装置朝向所述单体电芯施加的压力为1300N。

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