CN111886749A - 用于测试内部短路的二次电池、用于使用所述二次电池来测试二次电池的内部短路的方法及其设备 - Google Patents

用于测试内部短路的二次电池、用于使用所述二次电池来测试二次电池的内部短路的方法及其设备 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于测试内部短路的二次电池以及使用所述二次电池来测试二次电池的内部短路的方法及其设备。根据本发明的用于测试内部短路的二次电池包括：正极侧金属端子，所述正极侧金属端子具有设置在所述二次电池的正极板与分隔件之间的一端；和负极侧金属端子，所述负极侧金属端子具有设置在所述二次电池的负极板与所述分隔件之间的一端，并且所述用于测试内部短路的二次电池用于通过所述正极侧金属端子的另一端与所述负极侧金属端子的另一端之间的接触引起内部短路。根据本发明，能够在二次电池的诸如长期循环和高温存储这样的期望状态下测试内部短路，而不受测试温度条件影响。

Description

用于测试内部短路的二次电池、用于使用所述二次电池来测 试二次电池的内部短路的方法及其设备
技术领域
本公开涉及一种用于评价二次电池的安全性的方法和设备，并且更具体地，本公开涉及一种用于测试二次电池的内部短路的方法和设备。
本申请要求2018年8月1日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2018-0089876的权益，其公开内容通过引用整体地并入本文中。
背景技术
随着技术发展以及对移动装置、电动车辆、能量存储系统和不间断电源系统的需求增加，对作为满足高输出和高容量需求的能源的二次电池的需求正在急剧地增加。
典型的二次电池是锂二次电池。二次电池包括正极电极板和负极电极板，并且分隔件被置于正极电极板与负极电极板之间。分隔件容易收缩。由于这个原因，当二次电池被长时间保持在极高温环境中时，正极电极板与负极电极板之间发生机械接触，从而引起内部短路。另外，由于被附着到正极电极板或负极电极板的表面的导电粉末或镀覆在负极电极板上的锂金属而使得对应的分隔件受损，从而正极电极板和负极电极板彼此电连接，进而引起内部短路。另外，由于外部冲击施加到二次电池，可能发生内部短路。
当发生内部短路时，被短路的部分由于短路电路电流所伴随的焦耳热而发生膨胀，并且产生异常发热，而且在一些情况下，二次电池可能受损。如上所述，当发生内部短路时，存储在各个电极板中的高电能瞬间流动，由此出现爆炸的风险比出现诸如过度充电或过度放电这样的事故要高得多。由于这个原因，为了安全性，有必要仔细地管理内部短路，并且重要的是防止在二次电池中发生内部短路，但是当在二次电池中发生内部短路时，重要的是如上所述抑制破坏并确保安全性。因此，认为更重要的是，在内部短路的情况下提高二次电池的安全性，并且通过在二次电池设计或制造之后进行内部短路测试，以准确地评价二次电池是否安全。
作为造成内部短路的现有技术，针刺(nail penetration)测试和内部短路电路(ISC)装置已为人所知。针刺测试使针状物穿过二次电池以引发内部短路，并且是引起内部短路的最容易的方式。然而，这无法完美地模拟现场发生的内部短路问题，并且会产生超过必要的过度内部短路。ISC装置由美国能源部(DOE)国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员开发，并且相关专利是US2013-020984。
图1是ISC装置的分解立体图，图2是示出将ISC装置插入到二次电池中的方法的横截面图。
参考图1，ISC装置1包括铜盘10和铝盘40，蜡层30被置于铜盘10与铝盘40之间，聚乙烯或聚丙烯膜20被置于铜盘10与蜡层30之间，并且在中心处具有铜定位器(puck)15。如图2所示，在二次电池的正极电极板110与负极电极板120之间插入并使用ISC装置1。首先，在二次电池的正极电极板110与负极电极板120之间的分隔件130中形成孔H，并且将ISC装置1沿着箭头方向插入到分隔件130的孔H中，使得ISC装置1的铜盘10与负极电极板120接触，并且ISC装置1的铝盘40与正极电极板110接触。当ISC装置1被插入在二次电池的正极电极板110与负极电极板120之间并且所述二次电池被暴露于高温时，ISC装置1的蜡层30熔化，并且ISC装置1的铜盘10和铝盘40彼此电连接，从而引起二次电池的内部短路。
然而，ISC装置1仅在使得蜡层30熔化的特定温度之上来操作，而无法在室温下引起内部短路。另外，因为蜡层30通常在高温(60℃以上)下熔化，所以对于包括涉及高温加热的层压工艺的制造袋型二次电池的工艺而言，无法在制造二次电池时一开始就插入ISC装置1，而是在拆卸已制造的二次电池之后插入ISC装置1。另外，在长周期或高温老化之后对经历内部短路的二次电池进行测试时，蜡层30在测试之前熔化，从而无法进行预期测试。
发明内容
技术问题
本公开被设计来解决上述问题，因此本公开致力于提供一种用于测试内部短路的二次电池，其中，在长周期和高温存储之后、在所述二次电池的期望状态下进行内部短路测试，而不受测试温度条件的影响。
本公开还致力于提供一种用于测试二次电池的内部短路的方法和设备，其中，在长周期和高温存储之后、在所述二次电池的期望状态下进行内部短路测试，而不受测试温度条件影响。
通过以下描述将理解本公开的这些及其它目的和优点，并且从本公开的实施例中将显而易见地认识到本公开的这些及其它目的和优点。另外，将容易地理解的是，本公开的目的和优点通过所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。
技术方案
为了实现上述目的，根据本公开的用于测试内部短路的二次电池包括：至少一个单元单体，所述至少一个单元单体包括：正极电极板，所述正极电极板包括正极电极集电器和正极电极活性材料层；负极电极板，所述负极电极板包括负极电极集电器和负极电极活性材料层；以及分隔件，所述分隔件被插置在所述正极电极板与所述负极电极板之间，其中，所述至少一个单元单体中的任一个包括：正极电极侧金属端子，所述正极电极侧金属端子具有设置在所述正极电极板与所述分隔件之间的一端和延伸出所述单元单体的另一端；和负极电极侧金属端子，所述负极电极侧金属端子具有设置在所述负极电极板与所述分隔件之间的一端和延伸出所述单元单体的另一端，并且其中，所述用于测试内部短路的二次电池用于通过所述正极电极侧金属端子的另一端与所述负极电极侧金属端子的另一端之间的接触在所述单元单体中引起内部短路。
在一个优选的实施例中，所述用于测试内部短路的二次电池还包括：在所述正极电极板中形成的正极电极极耳和具有连接到所述正极电极极耳的一端的正极电极引线；在所述负极电极板中形成的负极电极极耳和具有连接到所述负极电极极耳的一端的负极电极引线；以及袋型电池壳体，所述袋型电池壳体被密封有所述单元单体和容纳在其中的电解质溶液，其中，所述正极电极引线、所述负极电极引线、所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子的另一端从所述电池壳体露出。
在这种情况下，可以用视觉可区分地形成所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子，或者可以用视觉可区分地形成所述正极电极侧金属端子、所述负极电极侧金属端子、所述正极电极引线和所述负极电极引线。
所述正极电极侧金属端子可以是具有设置在所述正极电极集电器中的一端的正极电极侧第一金属端子和具有设置在所述正极电极活性材料层中的一端的正极电极侧第二金属端子中的至少一个，而所述负极电极侧金属端子可以是具有设置在所述负极电极集电器中的一端的负极电极侧第一金属端子和具有设置在所述负极电极活性材料层中的一端的负极电极侧第二金属端子中的至少一个。
在一个实例中，所述用于测试内部短路的二次电池可以包括多个单元单体，并且所述单元单体中的仅一个可以包括所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子。
在另一实例中，所述用于测试内部短路的二次电池可以包括多个单元单体，并且所述单元单体中的一个可以包括所述正极电极侧第一金属端子和所述正极电极侧第二金属端子中的任一个及所述负极电极侧第一金属端子和所述负极电极侧第二金属端子中的任一个，而其它单元单体可以包括所述正极电极侧第一金属端子和所述正极电极侧第二金属端子中的另一个及所述负极电极侧第一金属端子和所述负极电极侧第二金属端子中的另一个。
优选地，所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子的一端在所述单元单体的内部沿着垂直方向在同一位置处对齐，而所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子的另一端在所述单元单体的外部沿着水平方向间隔开。
为此，所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子可以在平面上弯曲。
为了实现另一目的，根据本公开的用于测试二次电池的内部短路的方法，其中所述二次电池包括至少一个单元单体，所述至少一个单元单体包括：正极电极板，所述正极电极板包括正极电极集电器和正极电极活性材料层；负极电极板，所述负极电极板包括负极电极集电器和负极电极活性材料层；以及分隔件，所述分隔件被插置在所述正极电极板与所述负极电极板之间，所述方法包括：(a)在任何一个单元单体中，形成正极电极侧金属端子，所述正极电极侧金属端子具有设置在所述正极电极板与所述分隔件之间的一端和延伸出所述单元单体的另一端；(b)在具有所述正极电极侧金属端子的所述单元单体中，形成负极电极侧金属端子，所述负极电极侧金属端子具有设置在所述负极电极板与所述分隔件之间的一端和延伸出所述单元单体的另一端；以及(c)通过所述正极电极侧金属端子的另一端与所述负极电极侧金属端子的另一端之间的接触在所述单元单体中引起内部短路。
所述步骤(c)可以包括：在开关的关状态下将包括所述开关和电阻器的短路连接到所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子；以及使所述开关接通以在所述单元单体中引起内部短路，并且测量在所述短路中流动的电流。
另外，所述二次电池还可以包括：在所述正极电极板中形成的正极电极极耳和具有连接到所述正极电极极耳的一端的正极电极引线；在所述负极电极板中形成的负极电极极耳和具有连接到所述负极电极极耳的一端的负极电极引线；以及袋型电池壳体，所述袋型电池壳体被密封有所述单元单体和容纳在其中的电解质溶液，其中，所述正极电极引线、所述负极电极引线、所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子的另一端从所述电池壳体露出，并且所述方法还可以包括：在所述步骤(c)中引起所述内部短路的同时测量所述正极电极引线与所述负极电极引线之间的电压。
此外，根据所述测试方法，可以在通过在所述正极电极引线与所述负极电极引线之间连接电源对所述二次电池充电的同时或者在通过在所述正极电极引线与所述负极电极引线之间连接负载对所述二次电池放电的同时执行所述步骤(c)。
特别地，所述正极电极侧金属端子可以是具有设置在所述正极电极集电器中的一端的正极电极侧第一金属端子和具有设置在所述正极电极活性材料层中的一端的正极电极侧第二金属端子中的至少一个，而所述负极电极侧金属端子可以是具有设置在所述负极电极集电器中的一端的负极电极侧第一金属端子和具有设置在所述负极电极活性材料层中的一端的负极电极侧第二金属端子中的至少一个。
可以使用根据本公开的所述用于测试内部短路的二次电池来容易地执行根据本公开的所述用于测试二次电池的内部短路的方法。
本公开还提供一种用于测试内部短路的设备，所述设备适合于执行根据本公开的所述用于测试内部短路的方法。所述设备包括：防爆室，所述防爆室装载根据本公开的所述用于测试内部短路的二次电池；短路，所述短路被构造成被连接到所述用于测试内部短路的二次电池的正极电极侧金属端子和负极电极侧金属端子，所述短路包括开关和电阻器；电流测量设备，所述电流测量设备测量在所述短路中流动的电流；以及控制器，所述控制器控制所述开关的开-关。
所述设备还可以包括：电源或负载，所述电源或负载被构造成被连接在所述用于测试内部短路的二次电池的正极电极引线和负极电极引线之间；和电压测量设备，所述电压测量设备测量所述正极电极引线与所述负极电极引线之间的电压。
有益效果
根据本公开的用于测试内部短路的方法不模拟诸如针刺测试这样的异常情形。根据本公开，能够完美地模拟现场发生的内部短路问题，并且在不发生超过必要的过度内部短路的条件下造成内部短路，而且在那时评估所述二次电池的安全性。
能够在二次电池设计或组装以后的检查中使用根据本公开所述的用于测试内部短路的方法。通过准确地模拟所述二次电池的内部短路情形来评价所述二次电池的状态，从而实现对所述二次电池设计的基本安全性评价，并且能够将所述二次电池的状态用在新设计标准的检查和校正中。
根据本公开，可能引起内部短路的所述正极电极侧金属端子的一端和所述负极电极侧金属端子的一端被设置在所述单元单体的内部，而另一端被设置在所述单元单体的外部。通过使得所述正极电极侧金属端子的另一端与所述负极电极侧金属端子的另一端之间发生接触而引起内部短路，从而能够控制在所述单元单体的外部发生所述短路的准确时间点。通过将所述电阻器连接到可能引起内部短路的所述金属端子的另一端并且测量流经所述电阻器的电流，能够根据每种类型的内部短路来测量所述短路电流和所述短路电阻。
根据本公开，未使用常规的ISC装置中使用的蜡层，由此能够避免测试温度条件的影响。因为不受测试环境的影响，所以能够甚至在室温下也引起内部短路，并且在长周期和高温存储之后在期望的单体状态下模拟所述内部短路。
根据本公开，具有设置在所述单体的外部的另一端的所述金属端子可以持续地且可控地引起所述二次电池的内部短路。可以将所述金属端子的一端设置在所述单元单体内的任何位置处。因此，在所述二次电池的正极电极集电器-负极电极集电器、正极电极活性材料层-负极电极集电器、正极电极活性材料层-负极电极活性材料层和正极电极集电器-负极电极活性材料层中可能发生四种类型的内部短路。
附图说明
附图图示了本公开的优选的实施例，并且与以下详细描述一起用来提供对本公开的技术特征的进一步理解。然而，本公开不应被解释为限于附图。
图1是常规ISC装置的分解立体图。
图2是示出将常规ISC装置插入到二次电池中的方法的横截面图。
图3是示出单元单体的内部结构和内部短路的类型的视图。
图4是根据本公开的用于测试内部短路的二次电池中的单元单体的分解立体图。
图5是其中容纳有图4的单元单体的密封电池壳体的俯视图。
图6是沿着图5的VI-VI'线截取的横截面图。
图7a至图7d是示出根据每种类型的内部短路的实施方案的沿着金属端子的长度方向的横截面图。
图8是在内部短路测试期间、图5所示用于测试内部短路的二次电池的电路图。
图9是示出外部短路与内部短路之间的比较的电路图。
图10是根据本公开的用于测试二次电池的内部短路的设备的视图。
图11是根据本公开另一实施例的用于测试内部短路的二次电池的分解立体图。
图12是根据本公开的又一实施例的用于测试内部短路的二次电池的分解立体图。
图13是根据本公开的实验例的用于测试内部短路的二次电池的照片图像。
图14是本公开的实验例中使用的短路电路装置的照片图像。
图15是示出根据本公开的实验例的用于测试内部短路的二次电池与短路电路装置之间的连接的视图。
图16示出了在本公开的实验例中通过内部短路测试测量的全单体电压降。
图17是示出根据本公开的实验例的、通过对具有不同的正极电极活性材料层的两个用于测试内部短路的二次电池进行内部短路测试所测量的短路电流变化的曲线图。
具体实施例
在下文中，将参考附图详细地描述本公开的优选的实施例。然而，可以以许多不同的形式修改根据本公开的实施例，并且本公开的范围不应被解释为限于所公开的实施例。本公开的实施例被提供来帮助本领域的技术人员完全且充分地理解本公开。
应该理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语或词语不应该被解释为限于一般含义和词典含义，而应该在允许本发明人为了最佳说明而适当地定义术语的原则基础上基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，本文描述的实施例和附图所示仅仅是本公开的最优选的实施例，而不旨在充分地描述本公开的技术方面，所以应该理解的是，可以在提交本申请时对其做出其它等同物和修改。在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。
在下述实施例中，二次电池指的是锂二次电池。这里，锂二次电池总的来说指的是这样的二次电池：其中，锂离子在充放电期间作为工作离子，从而在正极电极和负极电极处引起电化学反应。
同时，应该解释的是，即使根据锂二次电池中使用的电解质或分隔件的类型、用于封装二次电池的电池壳体的类型和锂二次电池的内部结构或外部结构而使得二次电池的名称有所变化，但锂二次电池涵盖将锂离子用作工作离子的任何二次电池。
本公开还可以适用于除锂二次电池以外的二次电池。因此，应该解释的是，本公开涵盖虽然工作离子不是锂离子、但是本公开的技术方面可以适用的任何类型的二次电池。
图3是示出单元单体的内部结构和内部短路的类型的视图。
参考图3，单元单体101包括正极电极板110、负极电极板120和分隔件130。
正极电极板110包括正极电极集电器112和正极电极活性材料层114，负极电极板120包括负极电极集电器122和负极电极活性材料层124。尽管图3示出了形成在正极电极集电器112的一个表面上的正极电极活性材料层114和形成在负极电极集电器122的一个表面上的负极电极活性材料层124，但是可以在正极电极集电器112的两个表面上形成正极电极活性材料层114。还可以在负极电极集电器122的两个表面上形成负极电极活性材料层124。
可以通过如下方式来制造正极电极板110：将正极电极活性材料层114涂布在诸如由铝(Al)制成的正极电极集电器112上，然后进行干燥和压制，所述正极电极活性材料层114包括作为正极电极活性材料的含有Ni、Co、Mn的锂金属氧化物NCM。可以通过如下方式来制造负极电极板120：将负极电极活性材料层124涂布在诸如由铜(Cu)制成的负极电极集电器122上，然后进行干燥和压制，所述负极电极活性材料层124包括作为负极电极活性材料的石墨。
分隔件130被置于正极电极板110与负极电极板120之间，以使正极电极板110和负极电极板120分离。分隔件130是多孔绝缘膜，以允许锂离子移动并使各个电极板110、120电分离。分隔件130可以包括例如由具有耐化学性和疏水性的烯烃类聚合物(诸如聚丙烯、玻璃纤维或聚乙烯)制成的片材或无纺布，但是不限于此。优选地，可以在分隔件130的表面上涂布无机粒子。
在单元单体101中存在四种类型的内部短路。这四种类型的内部短路是：正极电极集电器112与负极电极集电器122之间的内部短路SA；正极电极集电器112与负极电极活性材料层124之间的内部短路SB；正极电极活性材料层114与负极电极集电器122之间的内部短路SC；和正极电极活性材料层114与负极电极活性材料层124之间的内部短路SD。根据本公开的用于测试内部短路的二次电池被构造成分别测试四种类型的内部短路SA～SD中的每一种。
图4至图6是根据本公开的用于测试内部短路的二次电池的视图，图4是根据本公开的用于测试内部短路的二次电池中包括的单元单体的分解立体图，图5是其中容纳有图4所示单元单体的密封电池壳体的俯视图。图6是在金属端子的长度方向上、沿着图5的VI-VI'线截取的横截面图，并且省略了一些元件，仅示出了描述所必需的最少元件。
二次电池基本上包括电极组件，所述电极组件包括单元单体，例如图3中所示的单元单体101，所述单元单体包括正极电极板、负极电极板和被置于正极电极板与该负极电极板之间的分隔件。尽管在下文参考图4至图6描述的实施例示出了包括一个单元单体的电极组件，但是电极组件可以包括多个单元单体，并且优选地，所述多个单元单体中的至少一个具有如参考图3所述的结构。所述单元单体可以用于制造堆叠型电极组件、堆叠和折叠型电极组件以及果冻卷型电极组件。制造许多类型的电极组件的方法在本领域中是公知的，并且在本文中省略其详细描述。
参考图4至图6，根据本公开的用于测试内部短路的二次电池200可以基本上包括类似于图3所示单元单体的单元单体。用于测试内部短路的二次电池200包括单元单体101'，所述单元单体101'包括正极电极板110、负极电极板120和分隔件130。
正极电极板110包括正极电极极耳116，负极电极板120包括负极电极极耳126。正极电极集电器112和负极电极集电器122包括未涂布活性材料层的区域(未涂布区域)，并且各个电极极耳116、126可以形成在该未涂布区域中。如图所示，各个电极极耳116、126可以在一个方向上突出，使得电极极耳116、126并行地形成在单元单体101'的一侧上，电极极耳116、126也可以在两个方向上突出，使得电极极耳116、126形成在单元单体101'的一侧上和与所述一侧相反的另一侧上。
在用于测试内部短路的二次电池200中，单元单体101'包括正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220。详细地，在单元单体101'中，正极电极侧金属端子210的一端被设置在正极电极板110与分隔件130之间，另一端延伸到单元单体101'之外。负极电极侧金属端子220的一端被设置在负极电极板120与分隔件130之间，另一端延伸到单元单体101'之外。
这里，正极电极侧金属端子210可以形成在正极电极板110的正极电极集电器与分隔件130之间，或者形成在正极电极板110的正极电极活性材料层与分隔件130之间。当然，正极电极侧金属端子可以形成在正极电极板110的正极电极集电器与分隔件130之间，并且正极电极侧金属端子可以形成在正极电极活性材料层与分隔件130之间。特别地，参考图6，作为实例，此实施例描述了正极电极侧金属端子210形成在正极电极板110的正极电极活性材料层114与分隔件130之间的情形。
负极电极侧金属端子220可以形成在负极电极板120的负极电极集电器与分隔件130之间，或者形成在负极电极板120的负极电极活性材料层与分隔件130之间。当然，负极电极侧金属端子可以形成在负极电极板120的负极电极集电器与分隔件130之间，并且负极电极侧金属端子可以形成在负极电极活性材料层与分隔件130之间。如图6所示，作为实例，此实施例描述了负极电极侧金属端子220形成在负极电极板120的负极电极活性材料层124与分隔件130之间的情形。
优选地，正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220形成在不干扰各个电极极耳116、126的位置处。正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220的一端可以接触各个电极板110、120，并且另一端可以从单元单体101'露出。优选地，各个金属端子210、220的、与各个电极板110、120相接触的一端相对于单元单体101'的宽表面在竖直方向或水平方向上排列。因此，如图4和图5中所示，当与单元单体101'的宽表面所在平面相垂直的平面与各个电极板110、120相交的线例如由C-C所示时，则期望以如下方式插入各个金属端子210、220：使得各个金属端子210、220的一端被放置在C-C线上，并且当从单元单体101'的宽表面向下观察时，各个金属端子210、220的一端被排列在同一位置处。当未正确排列时，与各个金属端子210、220相接触的各个电极板110、120充当非反应区域，并且存在电容减小和锂镀的可能性。因此，优选地，正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220的一端沿着C-C线放置，并且在单元单体101'内沿着竖直方向或水平方向被排列在同一位置处。
另外，为了防止由于各个金属端子210、220之间的接触所导致的意外短路，除了将要接触以造成内部短路的另一端之外，各个金属端子210、220的、与各个电极板110、120不直接接触的部分优选被绝缘。例如，可以将绝缘带贴附到对应部分。
同时，在处理除了内部短路测试之外的其它情况时，为了避免各个金属端子210、220之间的、由水平或竖直外部机械因素所引起的意外接触，优选的是，正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220在单元单体101'的宽表面所在平面上彼此间隔开。也就是说，优选地，正极电极侧金属端子210的另一端和负极电极侧金属端子220的另一端在单元单体101'的外部彼此间隔开。这是为了在内部短路测试之前、防止正极电极侧金属端子210的另一端与负极电极侧金属端子220的另一端之间的意外接触。
因此，如图所示，在此实施例中，各个金属端子210、220可以以预定形状弯曲，使得金属端子210、220在单元单体101'的内部沿着竖直方向被排列在同一位置处，并且在单元单体101'的外部沿着水平方向彼此间隔开。平坦形状的各个金属端子210、220的可以以90°折叠两次，并且条状的各个金属端子210、220可以以90°折叠两次。在任何情况下，正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220可以在平面上弯曲。尽管此实施例描述了各个电极极耳116、126以平行方式形成在单元单体101'的一侧以及正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220以平行方式形成在另一侧的情形，但是本公开不限于此形成位置。
用于测试内部短路的二次电池200包括：正极电极引线118，所述正极电极引线118的一端连接到正极电极极耳116；负极电极引线128，所述负极电极引线128的一端连接到负极电极极耳126；以及适当的电池壳体，例如图5所示的袋型电池壳体230，所述电池壳体中容纳有单元单体101'和电解质溶液，并且通过热密封将所述电池壳体进行密封。正极电极引线118、负极电极引线128、正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220中的每一个的另一端从电池壳体230露出。为了提高密封性，可以在正极电极引线118、负极电极引线128、正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220与电池壳体230之间置入密封带S。贴附有密封带S的正极电极引线118被连接到正极电极极耳116，贴附有密封带S的负极电极引线128被连接到负极电极极耳126，其中，对于正极电极侧金属端子210，使用贴附有密封带S的金属条，例如铝制金属条，而对于负极电极侧金属端子220，使用了贴附有密封带S的金属条，例如铜制金属条。
无需将正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220附接或焊接到单元单体101'。简单而言，在正极电极侧金属端子210的一端和负极电极侧金属端子220的一端被插入到正极电极板110、分隔件130和负极电极板120之间的期望位置之后，可以通过通用的二次电池制造方法(例如，层压)将正极电极侧金属端子210的一端和负极电极侧金属端子220的一端定位在适当的位置。
除了单元单体101'之外，当用于测试内部短路的二次电池200还包括其它单元单体时，正极电极极耳被会聚并连接到一条正极电极引线，并且负极电极极耳被会聚并连接到一条负极电极引线。除此之外，适用之前的描述。
可以以视觉可区分的方式来形成正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220。例如，可以通过不同的颜色、使用标记、不同的尺寸(厚度或宽度)或从单元单体101'露出的不同的长度，从而以可区分的方式形成正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220。当铝被用于正极电极侧金属端子210并且铜被用于负极电极侧金属端子220时，由于材料差异而自然地发生色差。为了获得色差，可以使用诸如墨水(更优选地，导电墨水)这样的手段来给各个金属端子210、220的另一端着色。可以使用诸如激光标记这样的标记手段来标记各个金属端子210、220。
另外，当正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220以视觉可区分的方式形成、并且正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220进一步以可区分于正极电极引线118和负极电极引线128的方式形成时，能够区分作为用于内部短路测试的端子的各个金属端子210、220和作为实际上与二次电池的电流输入/输出(I/O)有关的端子的各个电极引线118、128，更优选地，在处理时不存误解或困惑的风险。
如图6所示，在此实施例中，正极电极侧金属端子210形成在正极电极活性材料层114与分隔件130之间，负极电极侧金属端子220形成在负极电极活性材料层124与分隔件130之间。当以与其它二次电池相同的方式通过正常方法使用用于测试内部短路的二次电池200时，根据二次电池的工作原理，与充电/放电有关的电子(e-)将移动通过连接到正极电极引线118和负极电极引线128的外部电线(未示出)，锂离子(Li+)将通过分隔件130在正极电极板110与负极电极板120之间移动(例如沿着箭头方向)。
进一步参考图6，描述了通过金属端子210、220的内部短路的原理。在内部短路测试步骤中，当正极电极侧金属端子210的另一端与负极电极侧金属端子220的另一端之间发生接触时，在正极电极侧金属端子210与负极电极侧金属端子220之间形成直接电子(e-)移动通道，如虚线箭头所示，结果，模拟了单元单体101'的内部短路情形。特别地，这种情况模拟了正极电极活性材料层114与负极电极活性材料层124之间的内部短路SD(参见图3)。
图7a至图7d是以与图6相同的方式沿着金属端子的长度方向的横截面图，其示出根据内部短路的类型的实施方案。
图7a示出了包括正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220的单元单体，以模拟正极电极集电器112与负极电极集电器122之间的内部短路SA，图7b示出了用于正极电极集电器112与负极电极活性材料层124之间的内部短路SB的单元单体，图7c示出了用于正极电极活性材料层114与负极电极集电器122之间的内部短路SC的单元单体，图7d示出了用于如之前图6所示正极电极活性材料层114与负极电极活性材料层124之间的内部短路SD的单元单体。
在图7a和图7b中，正极电极侧金属端子210的一端被设置在正极电极集电器112中，特别地，位于此位置处的正极电极侧金属端子210被称为正极电极侧第一金属端子211。在图7c和图7d中，正极电极侧金属端子210的一端被设置在正极电极活性材料层114中，特别地，位于此位置处的正极电极侧金属端子210被称为正极电极侧第二金属端子212。在图7a和图7c中，负极电极侧金属端子220的一端被设置在负极电极集电器122中，特别地，位于此位置处的负极电极侧金属端子220被称为负极电极侧第一金属端子221。在图7b和图7d中，负极电极侧金属端子220的一端被设置在负极电极活性材料层124中，特别地，位于此位置处的负极电极侧金属端子220被称为负极电极侧第二金属端子222。
如上所述，正极电极侧金属端子210可以是正极电极侧第一金属端子211和正极电极侧第二金属端子212中的至少一个，负极电极侧金属端子220可以是负极电极侧第一金属端子221和负极电极侧第二金属端子222中的至少一个。当单元单体包括正极电极侧第一金属端子211和正极电极侧第二金属端子212中的任一个以及负极电极侧第一金属端子221和负极电极侧第二金属端子222中的任一个时，通过金属端子的组合可以产生期望类型的内部短路。
如上所述，根据正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220的类型和组合，根据本公开的用于测试内部短路的二次电池在正极电极集电器112与负极电极集电器122之间、正极电极集电器112与负极电极活性材料层124之间、正极电极活性材料层114与负极电极集电器122之间以及正极电极活性材料层114与负极电极活性材料层124之间的内部短路电阻发生变化。
如图7a至图7c所示，在正极电极集电器112与负极电极集电器122之间、正极电极集电器112与负极电极活性材料层124之间和正极电极活性材料层114与负极电极集电器122之间发生内部短路的情况下，在从涂布有正极电极活性材料层114或负极电极活性材料层124的各个电极集电器112、122移除期望的短路区域以露出正极电极集电器112或负极电极集电器122之后，设置正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220。
如上文所述，在制造包括正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220的用于测试内部短路的二次电池200之后，可以在内部短路测试中简单地使得各个金属端子210、220的另一端发生接触而产生内部短路。
图8是在内部短路测试期间、图5所示用于测试内部短路的二次电池的电路图。
一起参考图5和图8，在发生内部短路之前的稳定状态下，用于测试内部短路的二次电池200的电压将与开路电压EOCV相对应，内部电阻为R0，电流为I0。当由于用于测试内部短路的二次电池200的正极电极侧金属端子210与负极电极侧金属端子220之间的接触而发生内部短路时，两个金属端子210、220之间被施加了Eshort的电压，并且流过的电流将为I。在发生内部短路时，用于测试内部短路的二次电池200的短路电阻为Risc并且短路电流为Iisc。当电阻器被连接到正极电极侧金属端子210的另一端和负极电极侧金属端子220的另一端并且测量流经电阻器的电流时，能够根据内部短路的类型来测量Iisc和Risc。
优选地，在开关处于断开状态下、将包括该开关和电阻器的短路电路连接到正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220之后，开关被接通，以造成单元单体101'的内部短路，并且测量流过短路电路的电流。在不操作开关、使得正极电极侧金属端子210与负极电极侧金属端子220之间进行直接接触的情况下，在严重的情况下，根据用于测试内部短路的二次电池200的充电状态，可能发生火花放电。
将开关接通对应于外部机械操作，而不对应于内部机械操作，从而在用于测试内部短路的二次电池200中引起短路，所以它可能表现为外部短路，但是该短路是与外部短路不同的内部短路。也就是说，尽管根据本公开的用于测试内部短路的方法通过在二次电池的外部进行操作来引起短路，但是注意，该短路是与外部短路不同的内部短路。
简单参看电路，外部短路和内部短路可以相同，但是因为二次电池包括连接到正极电极集电器112的正极电极引线118和连接到负极电极集电器122的负极电极引线128，所以在包括多个单元单体的二次电池的情况下，当为所有单元单体形成电路时，外部短路与内部短路之间存在电路差异。
图9是示出外部短路与内部短路之间的比较的电路图，并且在图9中清楚地示出了外部短路与内部短路的差异。
图9(a)示出了多个单元单体的情况下的外部短路，而图9(b)示出了多个单元单体的情况下的内部短路。在本公开中，图9(b)中示出了通过在二次电池的外部进行操作而发生内部短路。在图9(a)和图9(b)中，短路的实际发生位置由附图标记P指示，并且这些位置彼此不同。如图所示，本公开中的内部短路与外部短路不同。另外，外部短路触发遍及整个二次电池的瞬时放电，并且不可能像本公开一样模拟单元单体中的局部短路。
图10示出用于测试二次电池的内部短路的设备，所述设备用于更适当地执行根据本公开的用于测试二次电池的内部短路的方法。
参考图10，用于测试二次电池的内部短路的设备300包括防爆室310、短路电路320、电流测量设备330和控制器340。此外，用于测试二次电池的内部短路的设备300还可以包括成像装置(未示出)，以检查在内部短路之前和之后、用于测试内部短路的二次电池200的情形。
防爆室310将用于测试内部短路的二次电池200装载在内部空间中。防爆室310可以是具有安全门的样品室。防爆室310被设置为使得内部与外部隔离，以在二次电池着火或爆炸的情况下保护操作者和周围环境。当由于在防爆室310中对二次电池进行内部短路测试而使得二次电池发生爆炸或产生有毒气体时，优选关闭防爆室310，以防止有毒气体泄漏出去。可以设置用于释放和净化有毒气体的元件。可以设置观察窗以用于观察内部零件，或者整个防爆室310或其一部分可以是透明的。考虑到用于测试二次电池的内部短路的设备300的占地面积，可以设计防爆室310的尺寸。
短路电路320被构造成连接到用于测试内部短路的二次电池200的正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220，并且包括开关322和电阻器324。开关322用于断开和接通短路电路320，并且被构造成以任意定时断开和接通。特别优选地，所述开关可以承受短路测试期间流动的电流并使之流动、在从关闭(断开)切换到接通(闭合)时以逐步方式接通/断开、减小噪声并具有良好的切换特性。
电阻器324可以承受短路测试期间流动的电流并使之流动，并且可以通常使用分流电阻器。可以将电阻器324可变地设置为各种值。
电流测量设备330测量在短路电路320中流动的电流I。
控制器340控制开关322的接通/断开。此外，在正常条件下(包括当将短路电路320连接到用于测试内部短路的二次电池200时)，开关322断开，并且可以通过控制器340的控制或手动控制来将开关322从断开改变为接通或者从接通改变为断开。
优选地，用于测试二次电池的内部短路的设备300还包括电源350和负载360。可以将电源350或负载360连接在用于测试内部短路的二次电池200的正极电极引线118与负极电极引线128之间。用于测试二次电池的内部短路的设备300还可以包括电压测量设备370，用于测量正极电极引线118与负极电极引线128之间的电压V。
同时，用于测试二次电池的内部短路的设备300还可以包括适当的控制单元(未示出)，以针对各部件方便地、有效地、分别地或整体地操作电源350、负载360和测量设备330、370。例如，控制器340可以负责所有这些功能。控制器340通常是计算机，并且包括操作和控制所述功能的软件，并且被构造成设置并记忆各种数据值。用于测试二次电池的内部短路的设备300还可以包括各种接口装置，例如：诸如监视器这样的显示装置、诸如键盘的用户输入装置。这些接口装置可以使用商用产品来实现，例如，能够通过监视器来检查与当前测试情形和测试量相关联的信息，并且测量设备330、370可以将测量结果值发送到控制器340，以将测量结果值输出到监视器。可以以兼具测量设备330、370的功能的仪表控制器的形式来设置控制器340。在这种情况下，仪表控制器优选地在内部短路测试期间评价用于测试内部短路的二次电池200的状态，并且优选地，仪表控制器可以被构造成对诸如电流和电压这样的物理量进行计量以及控制开关322的切换。仪表控制器不限于作为硬件的一个装置，而是可以为装置的组合。例如，仪表控制器可以是在二次电池的充电/放电测试中使用的通用多通道电流/电压测量装置。在这种情况下，电流测量设备330可以通过一个通道来进行测量，电压测量设备370可以通过其它通道来进行测量。
使用用于评价二次电池的内部短路的设备300来评价内部短路的方法包括以下示例性方法，但是本公开不限于此。
第一方法
将用于测试内部短路的二次电池200装载在防爆室310中。
随后，使得正极电极侧金属端子210的另一端与负极电极侧金属端子220的另一端之间进行简单接触，以引起内部短路，而且在那时观察用于测试短路的二次电池200的状态。
第二方法
在另一实例中，将用于测试内部短路的二次电池200装载在防爆室310中，并且将短路电路320连接到正极电极侧金属端子210的另一端和负极电极侧金属端子220的另一端。在这种情况下，在开关322的断开状态下，将短路320连接到正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220。随后，接通所述开关322，以在用于测试内部短路的二次电池200中产生内部短路，并且利用电流测量设备330测量在短路电路320中流动的电流。
第三方法
在又一实例中，将用于测试内部短路的二次电池200装载在防爆室310中，并且如上所述，连接所述短路电路320。另外，连接电压测量设备370，以测量正极电极引线118与负极电极引线128之间的电压。
当通过接通所述短路电路320的开关322而发生内部短路时，利用电压测量设备370来测量正极电极引线118与负极电极引线128之间的电压(与共同测量的全单体电压相对应)。电流测量设备330测量在短路电路320中流动的电流。
第四方法
在又一实例中，将用于测试内部短路的二次电池200装载在防爆室310中，并且如前文所述，连接所述短路电路320。另外，连接电压测量设备370，以测量正极电极引线118与负极电极引线128之间的电压。还将电源350或负载360连接在正极电极引线118与负极电极引线128之间。
当电源350被连接时，可以通过在对用于测试内部短路的二次电池200进行充电的同时接通所述短路电路320的开关322来执行内部短路测试。利用电流测量设备330来测量在短路电路320中流动的电流，并且利用电压测量设备370来测量正极电极引线118与负极电极引线128之间的电压。
当负载360被连接时，可以通过在对用于测试内部短路的二次电池200进行放电的同时接通所述短路电路320的开关322来执行内部短路测试。利用电流测量设备330来测量在短路电路320中流动的电流，并且利用电压测量设备370来测量正极电极引线118与负极电极引线128之间的电压。
内部短路测试检查用于测试内部短路的二次电池200是否发生爆炸或着火。在测试之后，当用于测试内部短路的二次电池200稳定时，将其从防爆室310中取出并拆卸，以便对内部部件进行分析。当用于测试内部短路的二次电池200未发生爆炸或着火时，则确定包括用于测试内部短路的二次电池200的正极电极板110、负极电极板120、分隔件130和电解质溶液的二次电池是合适的。当设置电流中断装置、以即使在用于测试内部短路的二次电池200中发生内部短路也抑制电池受损时，则确定该电流中断装置已经合适地工作。
相反，当作为模拟内部短路的结果、用于测试内部短路的二次电池200发生爆炸或着火时，则包括用于测试内部短路的二次电池200的正极电极板110、负极电极板120、分隔件130和电解质溶液的二次电池是不合适的。另外，当存在用于抑制电池受损的电流中断装置时，则确定该电流中断装置不合适。因此，如果确定有必要，则采取措施来调整二次电池的元件，或者改变电流中断装置的设计条件。
尽管在本文中未描述，但是在二次电池设计步骤中或在二次电池制造之后，可以在稳定性评价项目测试中进行各种安全性评价应用，并且应该理解的是，如果这些安全性评价应用使用通过根据本公开的用于测试内部短路的方法所获取的各种信息，则它们落入本公开的范围内。
根据一个实施例，一种用于测试内部短路的二次电池被构造成仅测试一种类型的内部短路。例如，参考图4至图6所述的用于测试内部短路的二次电池200被构造成仅模拟正极电极活性材料层114与负极电极活性材料层124之间的内部短路SD。当单独地制造包括如图7a至图7d中所示的各个单元单体的各个二次电池时，这些二次电池将仅测试各个内部短路。
根据实施例，一种用于测试内部短路的二次电池可以被构造成测试两种或更多种类型的内部短路。图11是根据本公开另一实施例的用于测试内部短路的二次电池的分解立体图，图12是根据本公开又一实施例的用于测试内部短路的二次电池的分解立体图。图11和图12中仅示出了单元单体部分，并且用于测试内部短路的二次电池还可以包括如参考图5所述的正极电极引线118、负极电极引线128、密封带S和电池壳体230。
例如，如图11中所示，用于测试内部短路的二次电池200'包括一个单元单体101'，所述一个单元单体101'包括正极电极侧第一金属端子211、正极电极侧第二金属端子212、负极电极侧第一金属端子221和负极电极侧第二金属端子222。可以通过这些金属端子的适当组合来在一个用于测试内部短路的二次电池200'中造成期望类型的内部短路。例如，当使得正极电极侧第一金属端子211的另一端与负极电极侧第一金属端子221的另一端之间发生接触时，可以用于模拟正极电极集电器112与负极电极集电器122之间的内部短路SA，而当使得正极电极侧第一金属端子211的另一端与负极电极侧第二金属端子222的另一端之间发生接触时，可以用于模拟正极电极集电器112与负极电极活性材料层124之间的内部短路SB。类似地，当使得正极电极侧第二金属端子212的另一端与负极电极侧第一金属端子221的另一端之间发生接触时，可以模拟正极电极活性材料层114与负极电极集电器122之间的内部短路SC，而当使得正极电极侧第二金属端子212的另一端与负极电极侧第二金属端子222的另一端之间发生接触时，可以模拟正极电极活性材料层114与负极电极活性材料层124之间的内部短路SD。
此外，如图12中所示，用于测试内部短路的二次电池200”包括两种类型的单元单体101'、101”。可以在这两个单元单体101'、101”之间置入适当的分隔件(未示出)。如图6中所示，当一个单元单体101'包括正极电极侧第二金属端子212和负极电极侧第二金属端子222并且另一单元单体101”包括正极电极侧第一金属端子211和负极电极侧第一金属端子221时，能够通过单元单体101'的正极电极侧第二金属端子212的另一端与负极电极侧第二金属端子222的另一端之间的接触来模拟正极电极活性材料层114与负极电极活性材料层124之间的内部短路SD，并且通过单元单体101”的正极电极侧第一金属端子211的另一端和负极电极侧第一金属端子221的另一端之间的接触来模拟正极电极集电器112与负极电极集电器122之间的内部短路SA。当然，将根据本公开的描述来理解包括本文未描述的金属端子形式的实例的其它构造。
当用于测试内部短路的二次电池包括全部正极电极侧第一金属端子211、正极电极侧第二金属端子212、负极电极侧第一金属端子221和负极电极侧第二金属端子222时，将非常期望像前文所述的那样形成可以通过视觉进行区分的这些端子，以易于选择期望的端子组合对。
当将根据本公开的用于测试内部短路的二次电池200与图1中所示的常规的ISC装置1相比较时，本公开具有以下优点。
ISC装置1与本公开(其中，与ISC装置1的铜盘10和铝盘40相对应的金属端子210、220被设置在二次电池的外部)之间存在差异，并且未设置与ISC装置1的蜡层30相对应的蜡层。在本公开中，可能引起短路的金属(短路开关金属)具有延伸出二次电池的另一端，由此能够控制准确的内部短路时间。在常规的ISC装置1的情况下，仅在蜡层30熔化的高温条件下可能进行实验，但是本公开没有温度限制。
另外，在常规的ISC装置1的情况下，一旦发生短路，就难以重复使用包括ISC装置1的二次电池，并且难以在循环之后引起内部短路。相比之下，根据本公开，在制造了用于测试内部短路的二次电池200之后，使得发生短路，由此能够在有意使得使用于测试内部短路的二次电池200发生退化之后执行内部短路测试。根据本公开，能够分析在刚被制造的二次电池(包括所谓的“新鲜单元单体”的二次电池)和循环之后的二次电池(包括退化的单元单体的二次电池)中进行内部短路之后的各个单元单体之间的安全性差异。例如，能够分析处于寿命初期(BOL)的单元单体与处于寿命结束(EOL)的单元单体之间的内部短路差异，由于ISC装置1不能进行该分析，因此这种分析是非常重要。
如参考图2所述，常规的ISC装置1被插入到形成在二次电池的分隔件130中的孔H中，从而导致分隔件130受损。另外，在制造二次电池的步骤中，当在存在ISC装置1的情况下执行组装时，蜡层30在诸如层压和高温老化的过程中熔化，并且由于这个原因，在插入之前对已制造的二次电池进行拆卸。相比之下，根据本公开的用于测试内部短路的二次电池200防止了对分隔件130的损坏，并且仅在添加正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220的情况下利用通用的二次电池制造步骤来制造。通过二次电池制造步骤就地实现用于引起内部短路的结构。
在下文中，将通过本公开的实验例更详细地描述本公开。然而，以下实验例是为了容易理解本公开而提供的，并且本公开不限于以下实验例。
图13是根据本公开实验例的、用于测试内部短路的二次电池的照片图像，图13(a)至(d)以与用于测试内部短路的完整二次电池的拆卸的相反顺序示出内部零件的照片图像，以示出各制造过程步骤中的堆叠过程，并且图13(e)是最终完成的照片图像。
首先参考图13(e)描述完成状态，在用于测试内部短路的二次电池200的一侧上露出正极电极引线118和负极电极引线128，并且在未形成正极电极引线118和负极电极引线128的另一侧露出正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220。
图13(a)示出被放置在负极电极板120上的负极电极侧金属端子220的一端。图13(b)示出被放置在分隔件130上的正极电极侧金属端子210的一端。各个金属端子210、220的一端在用于测试内部短路的二次电池200内对齐。图13(c)示出放置在其上的正极电极板110。图13(d)示出包括在其中的附加分隔件130'。在所述照片图像中，黄色指示绝缘处理。对在用于测试内部短路的二次电池200内、各个金属端子210、220的与各个电极板110、120不直接接触的部分执行绝缘处理。
图14是本公开的实验例中使用的短路电路装置的照片图像。为了简单的实验，在面包板(breadboard)326中实现包括开关(图10中的322)和电阻器(图10中的324)的短路电路(图10中的320)。众所周知，面包板用于制作电子电路的(通常为临时性)样品，并且是可重复使用的无焊装置。通用面包板具有被称为汇流条的内部连接电端子条，并且这些条被插入在面包板板的一面或两面上，以扩展隔离块或主装置的电源线此类部件。该实验例中使用的面包板326是在孔下方具有弹簧夹的塑料穿孔块。双列直插式封装(DIP)的集成电路被插入以跨在块的中心线上。为了完成电路阶段，将引脚型电阻器Rload 324、引脚型开关322和内部连接电线插入到面包板326的孔中。
短路电路装置329包括具有感测端子328的面包板326，所述感测端子328被连接到用于测试内部短路的二次电池200的正极电极侧金属端子210和负极电极侧金属端子220，以测量电压。它被连接到用于测试内部短路的二次电池200，以执行内部短路测试。可以将电阻器324改变为90mΩ、50mΩ、35mΩ，以将短路电路320的电阻调节至期望值。通过手动操作来接通开关322，以引起短路，并且通过手动操作来断开开关322断开，从而变成开路。
图15是示出根据本公开的实验例的用于测试内部短路的二次电池与短路电路装置之间的连接的视图。
如图所示，在开关322的断开状态下，短路电路装置329被连接到用于测试内部短路的二次电池200。连接二次电池充电/放电测试中使用的通用多通道电流/电压测量装置，并且在通道1中测量用于测试内部短路的二次电池200的正极电极引线118和负极电极引线128之间的电压(全单体电压)(Ch1.VFull cell)。在与通道1不同的通道2中测量正极电极侧金属端子210与负极电极侧金属端子220之间的电压(Ch2.Vload)。
图16示出在本公开的实验例中通过内部短路测试测量的全单体电压降。
图16示出在如图15中所示的连接状态(具有Rload)下接通开关322之后随即测量的全单体电压。为了比较，还示出了在短路电路装置329未设置电阻器324(无Rload)的情况下的测量值。如图16中所示，在通过接通开关322而使得正极电极侧金属端子210与负极电极侧金属端子220之间发生接触(时间0秒)之后，随即观察到随时间变化的电压降。该电压降表征用于测试内部短路的二次电池200的放电，并且这表明发生了内部短路的事实。可以看到，可以检测到设置电阻器324和未设置324之间的差异。从观察到的全单体电压降可以看到，根据本公开，在用于测试内部短路的二次电池200的外部简单地使得正极电极侧金属端子210与负极电极侧金属端子220之间发生接触，就发生了内部短路。可以看到，设置电阻器324和未设置电阻器324之间存在电压降差，由此通过测量流经电阻器324的电流，能够根据内部短路的类型来测量短路电路电流和短路电路电阻。
图17是示出根据本公开实验例的、通过对具有不同的正极电极活性材料层的两个用于测试内部短路的二次电池进行内部短路测试所测量的短路电流变化的曲线图。
为了在具有两种类型的正极电极的用于测试内部短路的二次电池中引起内部短路，一个二次电池包括使用活性材料A而形成的正极电极活性材料层，而另一个二次电池包括使用与活性材料A不同的活性材料B而形成的正极电极活性材料层，除了此差异之外，以相同方式制造所述两个用于测试内部短路的二次电池。随后，通过进行如图15中所示的连接来执行内部短路测试，并且测量了经过电阻器324的电流。
结果，参考图17，使用活性材料A的用于测试内部短路的二次电池和使用活性材料B的用于测试内部短路的二次电池中的所测得的短路电路电流不同，并且能够获取关于短路电路电流如何根据活性材料的类型而不同的信息。也就是说，可以看到，根据本公开，能够单独地测量根据正极电极活性材料层的类型而不同的内部短路特性。如上所述，本公开能够测量通过由活性材料层中的改变所产生的内部短路差异所引起的短路电路电流差异，由此能够用于根据二次电池设计确定内部短路。
虽然已经关于有限数目的实施例和附图在上文描述了本公开，但是本公开不限于此，并且对本领域的技术人员而言显然的是，可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内对本公开做出各种修改和改变。

Claims (15)

1.一种用于测试内部短路的二次电池，包括：
至少一个单元单体，所述至少一个单元单体包括：
正极电极板，所述正极电极板包括正极电极集电器和正极电极活性材料层；
负极电极板，所述负极电极板包括负极电极集电器和负极电极活性材料层；以及
分隔件，所述分隔件被置于所述正极电极板与所述负极电极板之间，
其中，所述至少一个单元单体中的任一个包括：
正极电极侧金属端子，所述正极电极侧金属端子的一端被设置在所述正极电极板与所述分隔件之间，所述正极电极侧金属端子的另一端延伸到所述单元单体之外；和
负极电极侧金属端子，所述负极电极侧金属端子的一端被设置在所述负极电极板与所述分隔件之间，所述负极电极侧金属端子的另一端延伸到所述单元单体之外，并且
其中，所述用于测试内部短路的二次电池用于使得所述正极电极侧金属端子的所述另一端与所述负极电极侧金属端子的所述另一端之间发生接触来在所述单元单体中造成内部短路。
2.根据权利要求1所述的用于测试内部短路的二次电池，其中，所述用于测试内部短路的二次电池还包括：
正极电极极耳和正极电极引线，所述正极电极极耳形成在所述正极电极板中，所述正极电极引线的一端被连接到所述正极电极极耳；
负极电极极耳和负极电极引线，所述负极电极极耳形成在所述负极电极板中，所述负极电极引线的一端被连接到所述负极电极极耳；以及
袋型电池壳体，所述袋型电池壳体中容纳有所述单元单体和电解质溶液，并且所述袋型电池壳体被密封，并且
其中，所述正极电极引线、所述负极电极引线、所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子的另一端从所述电池壳体露出。
3.根据权利要求2所述的用于测试内部短路的二次电池，其中，所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子以视觉可区分的方式形成，或者所述正极电极侧金属端子、所述负极电极侧金属端子、所述正极电极引线和所述负极电极引线以视觉可区分的方式形成。
4.根据权利要求1所述的用于测试内部短路的二次电池，其中，所述正极电极侧金属端子是一端被设置在所述正极电极集电器中的正极电极侧第一金属端子和一端被设置在所述正极电极活性材料层中的正极电极侧第二金属端子中的至少一个，而所述负极电极侧金属端子是一端被设置在所述负极电极集电器中的负极电极侧第一金属端子和一端被设置在所述负极电极活性材料层中的负极电极侧第二金属端子中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的用于测试内部短路的二次电池，其中，所述用于测试内部短路的二次电池包括多个单元单体，并且所述单元单体中的仅一个单元单体包括所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子。
6.根据权利要求4所述的用于测试内部短路的二次电池，其中，所述用于测试内部短路的二次电池包括多个单元单体，并且所述单元单体中的一个单元单体包括所述正极电极侧第一金属端子和所述正极电极侧第二金属端子中的任一个以及所述负极电极侧第一金属端子和所述负极电极侧第二金属端子中的任一个，而其它单元单体包括所述正极电极侧第一金属端子和所述正极电极侧第二金属端子中的另一个及所述负极电极侧第一金属端子和所述负极电极侧第二金属端子中的另一个。
7.根据权利要求1所述的用于测试内部短路的二次电池，其中，所述正极电极侧金属端子的一端和所述负极电极侧金属端子的一端在所述单元单体的内部被排列在竖直方向上的同一位置处，而所述正极电极侧金属端子的另一端和所述负极电极侧金属端子的另一端在所述单元单体的外部沿着水平方向间隔开。
8.根据权利要求7所述的用于测试内部短路的二次电池，其中，所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子在平面上弯曲。
9.一种用于测试二次电池的内部短路的方法，所述二次电池包括至少一个单元单体，
所述单元单体包括：
正极电极板，所述正极电极板包括正极电极集电器和正极电极活性材料层；
负极电极板，所述负极电极板包括负极电极集电器和负极电极活性材料层；以及
分隔件，所述分隔件被置于所述正极电极板与所述负极电极板之间，
所述方法包括如下步骤：
(a)在任一个单元单体中形成正极电极侧金属端子，所述正极电极侧金属端子的一端被设置在所述正极电极板与所述分隔件之间，所述正极电极侧金属端子的另一端延伸到所述单元单体之外；
(b)在具有所述正极电极侧金属端子的所述单元单体中，形成负极电极侧金属端子，所述负极电极侧金属端子的一端被设置在所述负极电极板与所述分隔件之间，所述负极电极侧金属端子的另一端延伸到所述单元单体之外；以及
(c)通过使得所述正极电极侧金属端子的所述另一端与所述负极电极侧金属端子的所述另一端之间发生接触，从而在所述单元单体中引起内部短路。
10.根据权利要求9所述的用于测试二次电池的内部短路的方法，其中，所述步骤(c)包括：
在短路电路的开关处于断开的状态下，将包括所述开关和电阻器的所述短路电路连接到所述正极电极侧金属端子和所述负极电极侧金属端子；以及
接通所述开关，以在所述单元单体中引起内部短路，并且测量在所述短路电路中流动的电流。
11.根据权利要求10所述的用于测试二次电池的内部短路的方法，其中，所述二次电池还包括：
正极电极极耳和正极电极引线，所述正极电极极耳形成在所述正极电极板中，所述正极电极引线的一端被连接到所述正极电极极耳；
负极电极极耳和负极电极引线，所述负极电极极耳形成在所述负极电极板中，所述负极电极引线的一端被连接到所述负极电极极耳；以及
袋型电池壳体，所述袋型电池壳体中容纳有所述单元单体和电解质溶液，并且所述袋型电池壳体被密封，
其中，所述正极电极引线的另一端、所述负极电极引线的另一端、所述正极电极侧金属端子的另一端和所述负极电极侧金属端子的另一端从所述电池壳体露出，并且
其中，所述方法还包括：在所述步骤(c)中引起所述内部短路的同时，测量所述正极电极引线与所述负极电极引线之间的电压。
12.根据权利要求11所述的用于测试二次电池的内部短路的方法，其中，在通过将电源连接在所述正极电极引线与所述负极电极引线之间对所述二次电池进行充电的同时、或者在通过将负载连接在所述正极电极引线与所述负极电极引线之间对所述二次电池进行放电的同时，执行所述步骤(c)。
13.根据权利要求9所述的用于测试二次电池的内部短路的方法，其中，所述正极电极侧金属端子是一端被设置在所述正极电极集电器中的正极电极侧第一金属端子和一端被设置在所述正极电极活性材料层中的正极电极侧第二金属端子中的至少一个，而所述负极电极侧金属端子是一端被设置在所述负极电极集电器中的负极电极侧第一金属端子和一端被设置在所述负极电极活性材料层中的负极电极侧第二金属端子中的至少一个。
14.一种用于测试二次电池的内部短路的设备，包括：
防爆室，所述防爆室装载根据权利要求1至8中任一项所述的用于测试内部短路的二次电池；
短路电路，所述短路电路被构造成被连接到所述用于测试内部短路的二次电池的正极电极侧金属端子和负极电极侧金属端子，所述短路电路包括开关和电阻器；
电流测量设备，所述电流测量设备测量在所述短路电路中流动的电流；以及
控制器，所述控制器控制所述开关的接通-断开。
15.根据权利要求14所述的用于测试二次电池的内部短路的设备，还包括：
电源或负载，所述电源或负载被构造成被连接在所述用于测试内部短路的二次电池的正极电极引线与负极电极引线之间；和
电压测量设备，所述电压测量设备测量所述正极电极引线与所述负极电极引线之间的电压。
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