CN112881941A - 能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法以及相应的电池导通绝缘检测仪 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电芯检测领域，具体涉及能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法以及相应的电池导通绝缘检测仪。一种能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：包括低电压检测步骤和高电压检测步骤；低电压检测步骤用于检测电芯正负极极片之间是否出现毛细短路；高电压检测步骤用于测试电芯的耐压性能。本申请提供的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法以及相应的电池导通绝缘检测仪，通过先低压检测毛细短路再高压检测电芯耐压性能的联合测试方法，能够避免直接用高压检测电芯耐压性能时候由于微米级金属毛刺或异物的钝化现象而造成的漏检，有助于提高仪器检测精度和适应能力、改善产品的安全性能、降低甚至杜绝电池安全隐患。
Description
技术领域
本申请属于电芯检测领域，具体涉及能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法以及相应的电池导通绝缘检测仪。
背景技术
电池电芯绝缘测试是指对电池电芯正负极极片之间是否存在短路进行检测，然后根据检测数据进行不良品筛选，以提高电池的安全性能。生产上一般采取Hi-pot测试(highpotential test)完成电芯的耐压测试。Hi-pot测试大部分为直流电绝缘测试，在裸电芯两极之间加上一定的电压通过两极间的漏电流来得到两极间的电阻，通过电阻的大小来判断电芯是否短路。
现有电池绝缘测试方法和测试设备存在如下技术问题：在对电池进行绝缘测试时候，一般都是施加较大的测试电压，以确保电池具有足够的耐压性能，不至于在使用过程中发生安全事故。但是，当对电池电芯进行高电压绝缘测试时候，却容易因为破坏极片件的毛细短路或轻微短路而造成安全隐患。请参阅图1，毛细短路一般是由于极片上存在不规则毛刺或极片间存在异物而导致的。当施加高电压进行绝缘测试时，金属毛刺会在电流的作用下熔解变钝，导致高电压检测工艺并不能有效发现具有毛细短路的电池电芯。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法以及相应的电池导通绝缘检测仪，以解决现有技术中存在的技术问题。
本申请为解决其技术问题而提供的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法为：
一种能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：包括低电压检测步骤和高电压检测步骤；低电压检测步骤用于检测电芯正负极极片之间是否出现毛细短路；若电芯正负极极片之间不存在毛细短路，则进入高电压检测步骤；若电芯正负极极片之间存在毛细短路，则判定电芯为不合格；高电压检测步骤用于测试电芯的耐压性能。
作为低电压检测步骤的优选，低电压检测步骤采用的测试方法为：向待测试电芯的正负极极片施加1V-10V的测试电压，若正负极极片之间的电阻值位于欧姆级范围，则判定电芯正负极极片之间存在毛细短路；若正负极极片之间的电阻值位于兆欧级范围，则判定电芯正负极极片之间不存在毛细短路。进一步优选地，向待测试电芯的正负极极片施加的测试电压介于2V-3V之间。
作为低电压检测步骤的优选，低电压检测步骤的测试时间介于0.1s-0.5s之间。进一步优选地，低电压检测步骤的测试时间介于0.1s-0.2s之间。
作为高电压检测步骤的优选，高电压检测步骤采用的测试方法为：向待测试电芯的正负极极片施加介于100V-600V之间的测试电压，若电芯被击穿，则判定电芯耐压性能不合格；若电芯未被击穿，则判定电芯耐压性能合格。进一步优选地，向待测试电芯施加的测试电压为200V-500V。
作为高电压检测步骤的优选，高电压检测步骤的测试时间介于2s-8s之间。进一步优选地，高电压检测步骤的测试时间介于3s-5s之间。
本申请为解决其技术问题而提供的能够探测电芯毛细短路的电池导通绝缘检测仪为：
一种能够探测电芯毛细短路的电池导通绝缘检测仪，其特征在于：采用前述任一技术方案所记载的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法进行电芯的耐压测试。
有益的技术效果：
本申请提供的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法以及相应的电池导通绝缘检测仪，通过先低压检测毛细短路再高压检测电芯耐压性能的联合测试方法，能够避免直接用高压检测电芯耐压性能时候由于微米级金属毛刺或异物的钝化现象而造成的漏检，有助于提高仪器检测精度、改善产品的安全性能、降低甚至杜绝电池安全隐患。
以下结合说明书附图和具体实施方式，对本申请的技术方案和技术效果进行详细介绍。
附图说明
图1：毛细短路高压钝化现象原理示意图；
图2：毛细短路高压钝化现象平面示意图；
图3：本申请能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法实现原理图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，锂离子电池是目前应用比较广泛的储能元件之一，常见的电动设备比如电动车辆、移动通讯设备、仪器仪表、电动工具等使用的电池均为锂离子电池。锂离子电池的结构包括外壳(钢壳、铝壳或塑料壳)和封装在外壳内的电芯。电芯组成上包括正极极片、负极极片、隔离膜、用于封装正负极极片和隔离膜的铝塑壳以及充填在铝塑壳内的电解液。正极极片、负极极片、隔离膜和电解液在铝塑壳内形成电化学体系。正极极片和负极极片均包括金属箔带以及涂布在金属箔带上的电极材料。正负极金属箔带一般采用铝箔和铜箔通过裁切工艺制作而成，在加工过程中由于模具或制程因素，箔带上偶然会出现一些微米级的毛刺或异物，这些毛刺或异物会在电池使用过程中造成正负极短路从而引发安全事故。国外某手提厂和手机厂的电池燃烧和冒烟事故就是因为电池内部短路造成的。为了提高锂离子电池的安全性能，生产上需要在电芯封装前进行至少一次电芯绝缘测试或称耐压测试，以剔除具有内部短路的不良品。对于具有明显内部短路的电芯，使用绝缘测试仪施加高电压即可实现内部短路的检测。然而，如图1中所示，当电芯内部存在毛细短路(轻微短路)时候，由于造成毛细短路的毛刺或异物的尺寸及其细微(微米级)，在高电压作用下，这些毛刺或异物会因为发生钝化现象(表现为毛刺或披锋或异物凸起高度变小、尖端放电功能减弱)而造成高电压检测工艺的漏检。从而致使一部分带有潜在短路隐患的电芯进入市场。一旦发生漏检现象，轻则影响电池技术性能比如循环使用寿命等，重则造成安全事故。
为了提高仪器检测精度和适应能力、改善产品的安全性能、降低甚至杜绝电池安全隐患，本申请的发明人基于数十年的安规仪器仪表研发生产经验和锂离子电池的一线生产经验，提出了一种能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法以及相应的电池导通绝缘检测仪。
请参阅图3，本申请提供的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，包括低电压检测步骤LT和高电压检测步骤HT；低电压检测步骤LT用于检测电芯正负极极片之间是否出现毛细短路；若电芯正负极极片之间不存在毛细短路，则进入高电压检测步骤；若电芯正负极极片之间存在毛细短路，则判定电芯为不合格；高电压检测步骤HT用于测试电芯的耐压性能。
低电压检测步骤LT采用的测试方法为：
向待测试电芯的正负极极片施加1V-10V的测试电压，测试时间介于0.1s-0.5s之间；若正负极极片之间的电阻值位于欧姆级范围，则判定电芯正负极极片之间存在毛细短路；若正负极极片之间的电阻值位于兆欧级范围，则判定电芯正负极极片之间不存在毛细短路。
低电压检测步骤LT需要根据待检测电芯种类(比如钴酸锂系、锰酸锂系、镍酸锂系、三元材料系、磷酸亚铁锂系)的不同，灵活设定不同的测试电压和测试时间。以单体电压为3.7V的钴酸锂电池为例，低电压检测步骤LT中向待测试电芯的正负极极片施加的测试电压应该介于2V-3V之间，测试时间介于0.1s-0.2s之间。
高电压检测步骤HT采用的测试方法为：
向待测试电芯的正负极极片施加介于100V-600V之间的测试电压，若电芯被击穿，则判定电芯耐压性能不合格；若电芯未被击穿，则判定电芯耐压性能合格。
高电压检测步骤HT也需要根据待检测电芯种类(比如钴酸锂系、锰酸锂系、镍酸锂系、三元材料系、磷酸亚铁锂系)的不同，灵活设定不同的测试电压和测试时间。以单体电压为3.7V的钴酸锂电池为例，高电压检测步骤HT中向待测试电芯的正负极极片施加的测试电压应该介于200V-500V之间，测试时间介于3s-5s之间。
对于两极之间有轻微的毛刺或异物造成的短路，直接上较高的绝缘测试电压，会把轻微短路破坏，可能会被判断为良品，这种产品是有隐患的，不应该当成良品，本申请提供的导通绝缘测试仪及其采用的绝缘测试方法，先用极低电压计算出产品的电阻值，通过电阻值所在的量级从而判断产品有没有毛细短路，有毛细短路的产品直接判断为不良品，不需要再进入正规绝缘测试，通过两次检测分别筛选出具有毛细短路的电芯和具有明显短路倾向的电芯，避免了毛细短路电芯因毛刺钝化造成的漏检，从而最大限度的改善了产品的安全性能，降低甚至杜绝了电池安全隐患。
以上结合说明书附图和具体实施例对本申请的技术方案和技术效果进行了详细阐述，应该说明的是，说明书中公开的具体实施方式仅是本申请较佳的实施例而已，所述领域的技术人员还可以在此基础上开发出其他的实施例；任何不脱离本申请创新理念的简单变形和等同替换均涵盖于本申请，属于本专利的保护范围。
Claims (10)
1.能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于，包括：
低电压检测步骤，用于检测电芯正负极极片之间是否出现毛细短路；若电芯正负极极片之间不存在毛细短路，则进入高电压检测步骤；若电芯正负极极片之间存在毛细短路，则判定电芯为不合格；
高电压检测步骤，用于测试电芯的耐压性能。
2.根据权利要求1所述的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：所述低电压检测步骤采用的测试方法为：
向待测试电芯的正负极极片施加1V-10V的测试电压，若正负极极片之间的电阻值位于欧姆级范围，则判定电芯正负极极片之间存在毛细短路；若正负极极片之间的电阻值位于兆欧级范围，则判定电芯正负极极片之间不存在毛细短路。
3.根据权利要求2所述的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：向待测试电芯的正负极极片施加的测试电压介于2V-3V之间。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：所述低电压检测步骤的测试时间介于0.1s-0.5s之间。
5.根据权利要求4所述的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：所述低电压检测步骤的测试时间介于0.1s-0.2s之间。
6.根据权利要求1所述的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：所述高电压检测步骤采用的测试方法为：
向待测试电芯的正负极极片施加介于100V-600V之间的测试电压，若电芯被击穿，则判定电芯耐压性能不合格；若电芯未被击穿，则判定电芯耐压性能合格。
7.根据权利要求6所述的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：向待测试电芯施加的测试电压为200V-500V。
8.根据权利要求6-7中任一项权利要求所述的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：所述高电压检测步骤的测试时间介于2s-8s之间。
9.根据权利要求8所述的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法，其特征在于：所述高电压检测步骤的测试时间介于3s-5s之间。
10.能够探测电芯毛细短路的电池导通绝缘检测仪，其特征在于：采用根据权利要求1-3、权利要求6-7中任一项权利要求所述的能够探测电芯毛细短路的绝缘测试方法进行电芯的耐压测试。
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