CN1924598A - 一种非水性电解液二次电池的短路检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非水性电解液二次电池的短路检测方法，它包括以下步骤：采用高压直流内阻测试仪测试已制作好的未注电解液且充分烘干后冷却至常温的二次电池极组，测试电压设定在100～500V，将内阻低于1GΩ视为短路，剔除，转为废品；对于经步骤(1)检测后的合格二次电池极组再经交流耐压测试仪测试，测试电压设定为100～300V，将报警电流设定为0.01－10mA，在此范围以外的电池视为短路，剔除，转为废品。采用本发明方法可以有效剔除短路及潜在短路电池，并且可以最大程度地解决二次电池的短路爆炸安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及非水性电解液二次充电电池，特别是涉及一种非水性电解液二次电池的短路检测方法。
背景技术
对于非水性电解液二次电池，安全是一直最值得关注的问题，而在影响安全的项目中，尤以短路问题最为棘手，因为短路状态直接造成电池内部热量剧增，而非水性电解液由于基本以有机碳酸酯类为主，燃点很低，极易在电池温度骤增的过程中产生氧化反应，而引起燃烧和爆炸。
造成电池短路的原因有很多，可以归纳为三个方面，一、电池材料和化学因素，以锂离子二次电池为例，锂在负极表面的析出和沉积在积累较多时可能会造成隔膜刺穿而造成短路，另外电池隔膜的破裂和损伤也会造成电池的短路；二、机械因素，正负极片的结尾部分以及极耳区域，由于裁切过程的凸起和极耳突出部分的机械应力，在充电膨胀过程中可能会造成对隔膜的应力损伤，最终导致电池短路；三、品质因素，由于正负极片表面的极粉脱落或者电池制作过程中粉尘及卷绕过程中机械残渣的引入均会导致可能的电池短路。
在目前的实际生产中，上述的前两个方面均可以通过优化电池设计、改进制作工艺以及生产设备来解决，而且这些原因造成的极组短路比较明显，基本上可以用普通万用表检测拣出。所以，实际电池生产中最困难也是最危险的问题也就是品质的影响所导致的电池微短路。例如在锂电池客户标准中，笔记本和手机厂商对锂电池安全有着极高的要求。基本要求出货后的电池短路所造成爆炸比例控制在0.3ppm以内。这也就要求电池生产厂家必须在生产过程中将可能引起电池短路的电池尽可能地拣出。
所以非水性二次电池在充电之前必须将短路及潜在短路的电池分选拣出，目前生产上普遍采用万用表进行充电前短路电池的挑选，这种在低电压条件下测试直流内阻的方法不宜剔出微短路电池。主要原因是在非强烈响应刺激下，是无法检测出含有可能导致短路的隔膜微孔和隔膜表面的固体杂质的电池。
由于安全问题是非水性二次电池应用的核心问题，所以短路电池的有效检测是二次电池生产厂家长期以来努力的目标。
发明内容
本发明的目的是提供一种非水性电解液二次电池的短路检测方法，通过改进现有二次电池的检测过程，达到有效剔除短路及潜在短路电池的目的，最大程度地解决了二次电池的短路爆炸安全隐患。
本发明的一种非水性电解液二次电池的短路检测方法，它包括以下步骤：
(1)采用高压直流内阻测试仪测试已制作好的未注电解液且充分烘干后冷却至常温的二次电池极组，测试电压设定在100～500V，将内阻低于1GΩ视为短路，剔除，转为废品；
(2)对于经步骤(1)检测后的合格二次电池极组再经交流耐压测试仪测试，测试电压设定为100～300V，将报警电流设定为0.01-10mA，在此范围以外的电池视为短路，剔除，转为废品。
采用本发明方法可以有效剔除短路及潜在短路电池，并且可以最大程度地解决二次电池的短路爆炸安全隐患(如表1、2所示)。
表1为本发明与传统检测方法(万用表)对于短路电池检出率的对比
表中数据采用力神LP0403AG电池的五批次数据
| 批次号 | No.1 | No.2 | No.3 | No.4 | No.5 |
| 传统方法 | 0.167％ | 0.183％ | 0.162％ | 0.150％ | 0.129％ |
| 本发明方法 | 0.353％ | 0.349％ | 0.331％ | 0.326％ | 0.334％ |
表2采用本发明检测工艺前后电池爆喷对比图
表中1，2，3月份为使用传统方法检测后电池充放电过程中爆喷比例，4，5，6月份为采用本发明方法检测的电池爆喷比例。
| 1月份 | 2月份 | 3月份 | |
| 爆喷比例(ppm) | 18 | 18 | 19 |
| 4月份 | 5月份 | 6月份 | |
| 爆喷比例(ppm) | 8 | 8 | 6 |
具体实施方式
本发明的一种非水性电解液二次电池的短路检测方法，它包括以下步骤：采用高压直流内阻测试仪测试已制作好的未注电解液且充分烘干后冷却至常温的二次电池极组，测试电压设定在100～500V，将内阻低于1GΩ视为短路，剔除，转为废品；再对经上一步骤检测后的合格二次电池极组再采用交流耐压测试仪测试，测试电压设定为100～300V，将报警电流设定为0.01-10mA，在此范围以外的电池视为短路，剔除，转为废品，最后进行电池预充电，充电及后处理，制成成品电池。优选的报警电流设定为0.2-1mA，这样使检测更加精确。
本发明的基本原理是通过强化刺激的方式加速电池内部微孔和颗粒刺穿的形成，从而拣选出短路电池。
在直流耐压实验中，电池内部各介质的电场分布是按介质的体积电阻率分配，而在交流耐压实验时，介质的电场是按介质的介电常数分布。并集中于电池相际接触界面杂质附着处，这些地方往往在直流高压过程中不易击穿；而发生直流击穿处在交流条件下却不会击穿，直流高电阻测试中，电池隔膜部分的″薄弱缺陷区域″容易迅速变为″导电区域″，而在交流耐压下还能保持相当的耐压值并持续一段时间，其原因是直流高压时，会有电子流入到聚合物介质内部，形成空间电荷，使该处易被击穿。由于上述原因，直流高压电阻检测必须和交流耐压检测相结合才能比较全面地将短路电池检出。本发明借鉴了电磁工程学中安全检测的测试手段，提出了采用高压直流电阻测试和AC交流耐压测试相结合的二次电池短路测试方法。
本发明所采用的高压直流内阻测试方法，可以采用下列型号设备(包括，但不限于)：TH2681、TH2683、Metrel MI2123、日本共立3313。
本发明所采用的交流耐压测试方法，可以采用下列型号设备(包括，但不限于)：艾诺AN9601、艾诺AN9632H、JK2671A，HIOKI3158.
实施例1对于一组液态方形043048AH(容量为700mAh)电池，按以下过程实施：
首先采用高压直流内阻测试仪测试已制作好的未注电解液且充分烘干后冷却至常温的二次电池极组，测试电压设定在200V，将内阻低于1GΩ视为短路，剔除，转为废品；进行交流耐压测试仪测试，测试电压设定为100V，将报警的上限电流设定为2mA，下限电流设定为0.1mA，在此范围以外的电池视为短路，剔除，转为废品；进行电池预充电，充电及后处理，制成成品电池。检出短路百分比为0.48％。
实施例2对于一组液态方形053450AD(容量为910mAh)电池，按以下过程实施：
首先采用高压直流内阻测试仪测试已制作好的未注电解液且充分烘干后冷却至常温的二次电池极组，测试电压设定在500V，将内阻低于1GΩ视为短路，剔除，转为废品；进行交流耐压测试仪测试，测试电压设定为200V，将报警的上限电流设定为10mA，下限电流设定为0.2mA，在此范围以外的电池视为短路，剔除，转为废品；进行电池预充电，充电及后处理，制成成品电池。检出短路百分比为0.42％。
实施例3对于一组液态方形383450AC(容量为660mAh)电池，按以下过程实施：
首先采用高压直流内阻测试仪测试已制作好的未注电解液且充分烘干后冷却至常温的二次电池极组，测试电压设定在100V，将内阻低于1GΩ视为短路，剔除，转为废品；进行交流耐压测试仪测试，测试电压设定为300V，将报警的上限电流设定为1mA，下限电流设定为0.01mA，在此范围以外的电池视为短路，剔除，转为废品；进行电池预充电，充电及后处理，制成成品电池。检出短路百分比为0.39％。
Claims (2)
1.一种非水性电解液二次电池的短路检测方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)采用高压直流内阻测试仪测试已制作好的未注电解液且充分烘干后冷却至常温的二次电池极组，测试电压设定在100～500V，将内阻低于1GΩ视为短路，剔除，转为废品；
(2)对于经步骤(1)检测后的合格二次电池极组再经交流耐压测试仪测试，测试电压设定为100～300V，将报警电流设定为0.01-10mA，在此范围以外的电池视为短路，剔除，转为废品。
2.根据权利要求1所述的非水性电解液二次电池的短路检测方法，其特征在于所述步骤(2)中的报警电流设定为0.2-1mA。
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