ES3055666T3

ES3055666T3 - Method for inspecting state of welds in battery

Info

Publication number: ES3055666T3
Application number: ES22842340T
Authority: ES
Inventors: Jung Hoon Lee; Su Taek Jung
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-07-13
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2026-02-13
Anticipated expiration: 2042-07-01
Also published as: JP2024501308A; WO2023287078A1; EP4250466A1; US20240319125A1; KR102952285B1; CN116686129A; EP4250466B1; EP4250466A4; KR20230011096A

Abstract

La presente invención proporciona un método para inspeccionar el estado de las soldaduras en una batería. El estado de las soldaduras se inspecciona en baterías con: una toma o placa colectora de corriente soldada a un colector de corriente de un conjunto de electrodos, en el que el colector de corriente y la película de separación se han enrollado o apilado; y una carcasa o cable de electrodo soldado a la toma o placa colectora de corriente. El método comprende: una primera etapa de medición de impedancia, que consiste en aplicar, antes de inyectar el electrolito en la batería, corriente alterna o tensión alterna en una banda de frecuencia establecida; una primera etapa de preparación de un gráfico Cole-Cole, que se basa en la primera impedancia; y una etapa de determinación del estado primario de las soldaduras, que se basa en el valor fraccional x del primer gráfico Cole-Cole. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Método para inspeccionar el estado de soldaduras en una batería

[0003] Campo técnico

[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud basándose en la solicitud de patente coreana n.º 10-2021-0091698, presentada el 13 de julio de 2021.

[0005] La presente exposición se refiere a un método de inspección del estado de soldadura de una batería, y a un método de inspección del estado de soldadura de una batería que es capaz de inspeccionar rápida y no destructivamente los estados de los electrodos de una batería.

[0006] Antecedentes de la técnica

[0007] En general, un colector de corriente al que se aplica un material activo y una pestaña de electrodo para la conexión eléctrica a dispositivos eléctricos externos están conectados tanto física como eléctricamente en una batería mediante la soldadura del colector de corriente y la pestaña de electrodo. En el caso de que el estado de soldadura sea defectuoso, se reduce la eficiencia operativa de la batería, y dependiendo de la situación, el estado de soldadura defectuoso puede resultar en daños en la batería. Por lo tanto, es crucial determinar con precisión el estado de soldadura.

[0008] Para una batería cilíndrica, existen soldaduras entre el colector de corriente y la pestaña de electrodo, así como entre la pestaña de electrodo y el contenedor metálico. Para inspeccionar los estados de soldadura de estas soldaduras, se ha llevado a cabo un método de inspección destructiva de muestreo manual de las zonas de soldadura.

[0009] Por lo tanto, existía un problema con el método convencional, tal como la retención de lotes al producirse un problema en el estado de soldadura.

[0010] Con el fin de resolver este problema, existe una necesidad de un nuevo método de inspección que sea capaz de realizar una inspección total en línea. El documento n.º US 2020/300920 A1 de la técnica anterior describe un sistema de medición de la impedancia y un dispositivo de medición de la impedancia (DMI) para el análisis de baterías u otras celdas de almacenamiento de energía, p. ej., para vehículos híbridos o eléctricos, que implica excitar el dispositivo a ensayo (DAE) con una señal de excitación multiespectral mientras el DAE está bajo carga dinámica. El DMI se utiliza en una variedad de entornos diferentes y con diferentes tipos de batería, de modo que la salud de la batería puede ser monitorizadain situ.A modo de ejemplo, el sistema de medición de impedancia puede estar incorporado dentro de un automóvil u otro vehículo con baterías que incluya una o más celdas de almacenamiento de energía o celdas de combustible. También se encuentra contemplado que las realizaciones de la exposición puedan utilizarse en aplicaciones relacionadas con el análisis de puntos de soldadura.

[0011] Exposición de la invención

[0012] Objetivos técnicos

[0013] La presente exposición se refiere a un método de inspección del estado de soldadura de una batería, y es un objetivo de la presente exposición proporcionar un método de inspección del estado de soldadura de una batería, que sea capaz de inspeccionar rápida y no destructivamente los estados de los electrodos de la batería.

[0014] Los objetivos técnicos que se deben conseguir con la presente exposición no se encuentran limitados a los problemas técnicos mencionados anteriormente, y otros objetivos técnicos no mencionados serán claramente comprendidos a partir de la descripción siguiente por el experto habitual en la materia a la que se refiere la presente exposición.Soluciones técnicas

[0015] Un método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición incluye: una primera etapa de medición de impedancia de una primera impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida antes de inyectar un electrolito en la batería; una primera etapa de creación de gráfico de Cole-Cole, en la que se crea un primer gráfico de Cole-Cole basándose en la primera impedancia, y una primera etapa de determinación en la que se determina el estado de soldadura de la batería basándose en un valor de intersección con el eje X en el primer gráfico de Cole-Cole.

[0016] Efectos ventajosos

[0017] Según un método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición, es posible llevar a cabo una inspección total en línea, mejorando de esta manera la calidad de la producción de baterías y eliminando anticipadamente las baterías defectuosas.

[0018] Según un método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición, es posible identificar las calidades de soldadura en un corto período de tiempo.

[0019] Según un método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición, es posible determinar el estado de soldadura de la batería simplemente mediante la medición de la impedancia entre un ánodo y un cátodo de la batería en un corto período de tiempo sin destruir la batería durante la fabricación de la batería. De esta manera, el método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición puede ser adoptado en la línea de producción de baterías, permitiendo de esta manera una inspección total en línea de las baterías producidas.

[0020] Según un método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición, es posible inspeccionar el estado de soldadura de una batería antes de inyectar un electrolito en la batería, lo que permite la inspección del estado de soldadura de la batería independientemente del estado de inyección del electrolito.

[0021] Breve descripción de los dibujos

[0022] La FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra un método para inspeccionar un estado de soldadura de una batería de la presente exposición.

[0023] La FIG. 2 es un diagrama de circuito equivalente que ilustra una batería en una primera etapa de medición de impedancia.

[0024] La FIG.3 es un gráfico que ilustra un primer gráfico de Cole-Cole.

[0025] La FIG.4 es un diagrama de bloques que ilustra otra realización de ejemplo del método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición.

[0026] La FIG. 5 es un diagrama de circuito equivalente que ilustra una batería en una segunda etapa de medición de impedancia.

[0027] La FIG.6 es un gráfico que ilustra un segundo gráfico de Cole-Cole.

[0028] La FIG.7 es un diagrama conceptual que ilustra una medición de impedancia de CA de 4 hilos.

[0029] La FIG.8 es un diagrama de bloques que ilustra otra realización de ejemplo del método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición.

[0030] La FIG.9 es un diagrama de bloques que ilustra un método de fabricación de una batería de la presente exposición. Mejor modo de llevar a cabo la invención

[0031] Un método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición incluye: una primera etapa de medición de impedancia de una primera impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida antes de inyectar un electrolito en la batería; una primera etapa de creación de gráfico de Cole-Cole, en la que se crea un primer gráfico de Cole-Cole basándose en la primera impedancia, y una primera etapa de determinación en la que se determina el estado de soldadura de la batería basándose en un valor de intersección con el eje X en el primer gráfico de Cole-Cole.

[0032] En la primera etapa de determinación, de determinación del estado de soldadura del método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición, si el valor de intersección con el eje X en el primer gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un primer valor establecido, se puede determinar que el estado de soldadura de la batería es defectuoso.

[0033] El método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición puede incluir, además: después de la primera etapa de determinación de la soldadura, una segunda etapa de medición de impedancia para medir una segunda impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida después de inyectar un electrolito en la batería; una segunda etapa de creación de un gráfico de Cole-Cole, de creación de un segundo gráfico de Cole-Cole basándose en la segunda impedancia, y una segunda etapa de determinación del estado de soldadura de la batería basada en un valor mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole.

[0034] En la segunda etapa de determinación, de determinación del estado de soldadura del método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición, si un valor obtenido mediante resta de un valor de intersección con el eje X respecto de una parte real del valor mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un segundo valor establecido, se puede determinar que el estado de soldadura de la batería es defectuoso. En la primera y segunda etapa de medición de la impedancia del método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición, se puede medir la primera impedancia y la segunda impedancia para cada valor de frecuencia de una pluralidad de valores de frecuencia dentro de la banda de frecuencia establecida.

[0035] En la primera y segunda etapa de medición de impedancia del método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición, se puede medir la primera impedancia y la segunda impedancia con un medidor de impedancia de CA de 4 hilos.

[0036] En el método de inspección de un estado de soldadura de la presente exposición, puede proporcionarse la batería en una pluralidad, y en la primera etapa de medición de impedancia o en la segunda etapa de medición de impedancia, la primera impedancia o la segunda impedancia puede medirse mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en la banda de frecuencia establecida a la pluralidad de baterías conectadas en paralelo.

[0038] El método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición incluye: una etapa de medición de impedancia en estado estacionario en la que se mide una impedancia en estado estacionario mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencia establecida antes de inyectar un electrolito en una batería en un buen estado de soldadura; una etapa de creación de un gráfico de Cole-Cole en estado estacionario, en la que se crea un gráfico de Cole-Cole en estado estacionario basándose en la impedancia en estado estacionario; una etapa de extracción de frecuencia de ensayo, en la que se extrae una frecuencia de ensayo correspondiente a un valor de intersección con el eje X en el gráfico de Cole-Cole en estado estacionario; una etapa de medición de batería objetivo de ensayo, en la que se mide una impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en la frecuencia de ensayo antes de inyectar un electrolito en la batería objetivo de ensayo, y una etapa de determinación del estado de soldadura, en la que se determina un estado de soldadura de la batería objetivo de ensayo basándose en el valor de impedancia de la batería objetivo de ensayo.

[0039] Un método de fabricación de una batería de la presente exposición incluye:

[0040] una etapa de preparación de conjunto de electrodos, de preparación de un conjunto de electrodos mediante laminación de un colector de corriente y un separador, seguido del enrollado o apilado del colector de corriente y el separador en el conjunto de electrodos; una primera etapa de soldadura, de soldar por primera vez una pestaña o una placa colectora de corriente al colector de corriente del conjunto de electrodos; una segunda etapa de soldadura, de soldar por segunda vez una carcasa o un conductor de electrodo a la pestaña o a la placa colectora de corriente; una primera etapa de determinación, de determinar los estados de soldadura de la primera y la segunda soldadura mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida en la carcasa del contenedor metálico o en el conductor de electrodo; una etapa de inyección de electrolito, de inyectar un electrolito en el conjunto de electrodos alojado en una carcasa o en una carcasa de bolsa, y una segunda etapa de determinación, de determinar los estados de soldadura de la primera y la segunda soldadura mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida en la carcasa o en el conductor de electrodo.

[0041] La primera etapa de determinación del método de fabricación de una batería de la presente exposición puede incluir: una primera etapa de medición de impedancia, en la que se mide una primera impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en la banda de frecuencia establecida, una primera etapa de creación de un gráfico de Cole-Cole, en la que se crea un primer gráfico de Cole-Cole basándose en la primera impedancia, y una etapa de determinación, en la que se determina que el estado de soldadura de la batería es defectuoso si un valor de intersección con el eje X en el primer gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un primer valor establecido.

[0043] La segunda etapa de determinación del método de fabricación de una batería de la presente exposición puede incluir: una segunda etapa de medición de impedancia, de medir una segunda impedancia mediante la aplicación de una corriente CA o una tensión CA en la banda de frecuencia establecida, una segunda etapa de creación de gráfico de Cole-Cole, de creación de un segundo gráfico de Cole-Cole basándose en la segunda impedancia, y una etapa de determinación, de determinar el estado de soldadura de la batería como defectuoso si un valor obtenido mediante resta de un valor de intersección con el eje x de una parte real de un valor mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un segundo valor establecido.

[0045] Modos para llevar a cabo la invención

[0047] A continuación en el presente documento se describirán en detalle realizaciones de ejemplo según la presente exposición en referencia a los dibujos adjuntos. En el presente documento, el tamaño o forma de los componentes mostrados en los dibujos puede haberse exagerado en aras de la claridad y por conveniencia de la explicación. Además, los términos definidos específicamente en consideración a la configuración y operación de la presente exposición pueden variar dependiendo de la intención o costumbre de un usuario o un operador. Las definiciones de estos términos deben hacerse en función del contexto a lo largo de la presente especificación.

[0049] La FIG.1 es un diagrama de bloques que ilustra un método para inspeccionar un estado de soldadura de una batería de la presente exposición. La FIG. 2 es un diagrama de circuito equivalente que ilustra una batería en una primera etapa de medición de impedancia S10. La FIG.3 es un gráfico que ilustra un primer gráfico de Cole-Cole. La FIG.4 es un diagrama de bloques que ilustra otra realización de ejemplo del método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición. La FIG.5 es un diagrama de circuito equivalente que ilustra una batería en una segunda etapa de medición de impedancia S40. La FIG.6 es un gráfico que ilustra un segundo gráfico de Cole-Cole. La FIG.7 es un diagrama conceptual que ilustra una medición de impedancia de CA de 4 hilos. La FIG.8 es un diagrama de bloques que ilustra otra realización de ejemplo del método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición. La FIG.9 es un diagrama de bloques que ilustra un método de fabricación de una batería de la presente exposición.

[0050] A continuación, se describirá en detalle el método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición en referencia a las FIGS.1 y 8.

[0051] El método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición puede ser capaz de determinar un estado de soldadura de la batería simplemente mediante la medición de la impedancia entre un ánodo y un cátodo dentro de un corto período de tiempo sin destruir la batería durante la fabricación de la misma. De esta manera, el método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición puede ser adoptado en la línea de producción de baterías, permitiendo de esta manera una inspección total en línea de las baterías producidas.

[0052] El método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición puede ser capaz de inspeccionar el estado de soldadura de una batería antes de inyectar un electrolito en la misma, lo que permite la inspección del estado de soldadura de la batería independientemente del estado de inyección del electrolito.

[0053] El método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición puede ser aplicable a cualquier tipo de batería (tal como una batería cilíndrica, una batería prismática, una batería de tipo bolsa, etc.) cuyos procedimientos de fabricación incluyan un proceso de soldadura.

[0054] En una batería objetivo de ensayo sujeta al método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición, una pestaña o una placa colectora de corriente puede soldarse a un colector de corriente de un conjunto de electrodos, en donde el colector de corriente y un separador están enrollados o apilados en el conjunto de electrodos, y una carcasa o un conductor de electrodo puede estar soldado a la pestaña o a la placa colectora de corriente.

[0055] El colector de corriente puede proporcionarse en pares, y más específicamente, puede proporcionarse como un colector de corriente de cátodo y un colector de corriente de ánodo. El colector de corriente del cátodo puede estar recubierto con un material activo de cátodo, y el colector de corriente del ánodo puede estar recubierto con un material activo de ánodo. Se puede proporcionar un solo colector de corriente de cátodo y un solo colector de corriente de ánodo, o se pueden proporcionar una pluralidad de colectores de corriente de cátodo y de ánodo, según el tipo de batería. El separador puede laminarse entre el colector de corriente del cátodo y el colector de corriente del ánodo. El colector de corriente del cátodo, el colector de corriente del ánodo y el separador pueden estar enrollados o apilados en un estado laminado para formar un conjunto de electrodos. Por ejemplo, puede formarse un conjunto de electrodos para una batería cilíndrica o una batería prismática mediante enrollado de un colector de corriente del cátodo, un colector de corriente del ánodo y un separador que pueden apilarse para formar un conjunto de electrodos para una batería de tipo bolsa.

[0056] La pestaña o la placa colectora de corriente puede ser un material conductor, que sirve como un puente intermedio que conecta eléctricamente la carcasa o el conductor de electrodo al colector de corriente del ánodo o al colector de corriente del cátodo. Las pestañas o placas colectoras de corriente también pueden proporcionarse en pares, y pueden estar soldados al colector de corriente del cátodo y al colector de corriente del ánodo, respectivamente.

[0057] La carcasa o los terminales de electrodo pueden estar conectados a un conductor de electrodo de un dispositivo eléctrico externo. En una batería cilíndrica o en una batería prismática, los terminales o placas colectoras de corriente correspondientes al cátodo y al ánodo están, cada uno, soldadas a la carcasa y el conductor de electrodo puede estar fijado a la carcasa, y en el caso de una batería de tipo bolsa, el conductor de electrodo puede proporcionarse para el cátodo y el ánodo, respectivamente.

[0058] La soldadura entre el colector de corriente y la pestaña o las placas colectoras de corriente, así como la soldadura entre la pestaña o la placa colectora de corriente y la carcasa o el conductor de electrodo, puede ser soldadura láser, soldadura por ultrasonidos, soldadura por resistencia, o similar.

[0059] Tal como se muestra en la FIG.1, el método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición incluye:

[0060] una primera etapa de medición de impedancia S10, en la que se mide una primera impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida antes de inyectar un electrolito en la batería;

[0061] una primera etapa de reacción de un gráfico de Cole-Cole S20, en la que se crea un primer gráfico de Cole-Cole basándose en la primera impedancia, y

[0062] una primera etapa de determinación S30, en la que se determina el estado de soldadura de la batería basándose en un valor de intersección con el eje x en el primer gráfico de Cole-Cole.

[0063] En la primera etapa de medición de impedancia S10, puede medirse la primera impedancia mediante la conexión eléctrica a la carcasa o al conductor de electrodo correspondiente al cátodo y al ánodo. Es decir, el valor de impedancia de la batería misma sin ningún electrolito inyectado puede ser la primera impedancia.

[0064] En la primera etapa de medición de impedancia S10, puede medirse la primera impedancia para cada valor de frecuencia de una pluralidad de valores de frecuencia dentro de la banda de frecuencia establecida. Un conjunto de valores de impedancia medidos para una pluralidad de valores de frecuencia consecutivos puede ser la primera impedancia. En otras palabras, la primera impedancia puede incluir una pluralidad de valores de impedancia.

[0065] En la primera etapa de creación del gráfico de Cole-Cole S20, el primer gráfico de Cole-Cole puede ser un gráfico en el que se representan los primeros valores de impedancia en un plano de números complejos. El primer gráfico de Cole-Cole se puede crear en un gráfico bidimensional en el que el eje x representa los valores de la parte real y el eje y representa los valores de la parte imaginaria. Un gráfico de Cole-Cole puede ser un gráfico en el que se representa una pluralidad de valores de impedancia medidos para una pluralidad de valores de frecuencia en un plano complejo. Suponiendo que la primera soldadura se refiere a la soldadura entre el colector de corriente del conjunto de electrodos y la pestaña o las placas colectoras de corriente, y la segunda soldadura se refiere a la soldadura entre la pestaña o las placas colectoras de corriente y la carcasa o el conductor de electrodo, tal como se muestra en la FIG.2, un circuito equivalente de la batería antes de la inyección del electrolito puede ser un circuito en el que un circuito equivalente de ánodo 11 y un circuito equivalente de cátodo 12 del conjunto de electrodos, una resistencia de ánodo Rp1 y una resistencia de cátodo Rn1 por la primera soldadura, y una resistencia de ánodo Rp2 y una resistencia de cátodo Rn2 por la segunda soldadura están conectados en serie. En este caso, el circuito equivalente de la batería antes de la inyección del electrolito puede ser un circuito en el que un condensador Cc está conectado en serie entre el circuito equivalente del ánodo 11 y el circuito equivalente del cátodo 12.

[0066] De acuerdo con lo anterior, tal como se muestra en la FIG.3, la resistencia del ánodo Rp1 y la resistencia del cátodo Rn1 por la primera soldadura, y la segunda resistencia del ánodo Rp2 y la resistencia del cátodo Rn2 por la segunda soldadura pueden corresponder a un valor de a, es decir, un valor de intersección con el eje x en el primer gráfico de Cole-Cole, que es un gráfico de Cole-Cole para la batería antes de la inyección del electrolito.

[0067] En el circuito equivalente del ánodo 11 del conjunto de electrodos, Rpct es una resistencia del colector de corriente del ánodo, Zpw es una impedancia de Warburg del ánodo, y Cpdl es una capacitancia entre el colector de corriente del ánodo y el material activo del ánodo. En el circuito equivalente de cátodo 12 del conjunto de electrodos, Rnct es una resistencia del colector de corriente del cátodo, Znw es una impedancia de Warburg del cátodo, y Cndl es una capacitancia entre el colector de corriente del cátodo y el material activo del cátodo.

[0068] En la primera etapa de determinación S30 del estado de soldadura, si el valor de intersección con el eje x a en el primer gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un primer valor establecido, se puede determinar que el estado de soldadura de la batería es defectuoso. El primer valor establecido puede calcularse como un valor teórico en función del material incluido en la batería, o puede configurarse a la vista de un valor de intersección con el eje X en el gráfico de Cole-Cole obtenido de realizar mediciones en una batería en estado estacionario en un buen estado de soldadura sin ningún electrolito inyectado. Por ejemplo, el primer valor establecido puede ser el valor de intersección con el eje x de un gráfico de Cole-Cole para una batería en estado estacionario. Es posible determinar un valor mayor o igual al primer valor establecido como un estado de soldadura defectuosa debido a que el valor de la intersección con el eje X aumenta si la soldadura es defectuosa.

[0069] Tal como se muestra en la FIG.4, el método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición puede incluir, además:

[0070] después de la primera etapa de determinación S30 del estado de soldadura, una segunda etapa de medición de impedancia S40 en la que se mide una segunda impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencia establecida después de inyectar un electrolito en la batería; una segunda etapa de creación del gráfico de Cole-Cole S50, en la que se crea un segundo gráfico de Cole-Cole basándose en la segunda impedancia, y

[0071] una segunda etapa de determinación S60, en la que se determina el estado de soldadura de la batería basándose en un valor mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole.

[0072] Según el método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición, es posible detectar de manera más precisa las soldaduras defectuosas mediante la inspección independiente del estado de soldadura de cada batería tanto antes como después de la inyección del electrolito.

[0073] En la segunda etapa de medición de impedancia S40, puede medirse la segunda impedancia mediante la conexión eléctrica a la carcasa o al conductor de electrodo correspondiente al cátodo y al ánodo. Es decir, el valor de impedancia de la batería misma con el electrolito inyectado puede ser el segundo valor de impedancia.

[0074] En la segunda etapa de medición de impedancia S40, puede medirse la segunda impedancia para cada valor de frecuencia de una pluralidad de valores de frecuencia dentro de la banda de frecuencia establecida. Un conjunto de valores de impedancia medidos para una pluralidad de valores de frecuencia consecutivos puede ser la segunda impedancia. Es decir, la segunda impedancia puede incluir una pluralidad de valores de impedancia.

[0075] Tal como se muestra en la FIG. 5, un circuito equivalente de la batería en el que se inyecta un electrolito también puede ser un circuito en el que un circuito equivalente de ánodo 11 y un circuito equivalente de cátodo 12 del conjunto de electrodos, una resistencia de ánodo Rp1 y una resistencia de cátodo Rn1 mediante la primera soldadura, y una resistencia de ánodo Rp2 y una resistencia de cátodo Rn2 mediante la segunda soldadura están conectados en serie. En este caso, el circuito equivalente de la batería en la que se inyecta el electrolito puede ser un circuito en el que una resistencia Rel está conectada en serie entre el circuito equivalente del ánodo 11 y el circuito equivalente del cátodo 12 del conjunto de electrodos.

[0076] Por lo tanto, tal como se muestra en la FIG. 6, después de inyectar el electrolito, la resistencia del ánodo Rp1 y la resistencia del cátodo Rn1 mediante la primera soldadura, y la resistencia del ánodo Rp2 y la resistencia del cátodo Rn2 mediante la segunda soldadura, pueden corresponder a un valor de «b» obtenido mediante la resta de un valor de intersección con el eje x respecto de una parte real de un mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole, que es un gráfico de Cole-Cole para la batería después de la inyección del electrolito.

[0077] Por lo tanto, en la segunda etapa de determinación S60, en la que se determina el estado de soldadura, si el valor «b» obtenido mediante la resta del valor de la intersección con el eje x de la parte real del valor mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un segundo valor establecido, se puede determinar que el estado de soldadura de la batería es defectuoso. El segundo valor establecido puede calcularse como un valor teórico en función del material incluido en la batería, o puede configurarse a la vista de un valor de intersección con el eje x en el gráfico de Cole-Cole obtenido mediante la realización de mediciones en una batería en estado estacionario con el electrolito inyectado en un buen estado de soldadura. Por ejemplo, el segundo valor establecido puede ser un valor obtenido mediante la resta del valor de intersección con el eje x del valor mínimo en el gráfico de Cole-Cole. Es posible determinar un valor mayor o igual al segundo valor establecido como un estado de soldadura defectuosa debido a que el valor obtenido mediante la resta del valor de intersección con el eje x respecto de la parte real del valor mínimo en el gráfico de Cole-Cole aumenta si la soldadura es defectuosa.

[0078] Tal como se muestra en la FIG. 7, en la primera etapa de medición de impedancia S10 y en la segunda etapa de medición de impedancia S40, la primera impedancia y la segunda impedancia pueden medirse con un medidor de impedancia de CA de 4 hilos 15. El medidor de impedancia AC de 4 hilos 15 puede configurarse para medir con precisión un valor de impedancia de 1 Ω o menos mediante la minimización de la influencia de la resistencia de los cables o la resistencia de contacto.

[0079] En el medidor de impedancia de CA de 4 hilos 15, la sonda del ánodo y la sonda del cátodo pueden incluir de manera independiente un terminal conectado a un amperímetro y un terminal conectado a un voltímetro, respectivamente. En la primera etapa de medición de impedancia S10 o en la segunda etapa de medición de impedancia S40, se puede medir la primera impedancia o la segunda impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencia establecida en la pluralidad de baterías conectadas en paralelo. La pluralidad de baterías puede agruparse por un número de baterías pertenecientes a una unidad de inspección de baterías, y una pluralidad de baterías en cada uno de estos grupos puede conectarse en paralelo para medir una impedancia correspondiente de una vez. Es posible determinar el estado de soldadura grupo por grupo, y pueden medirse nuevamente de manera individual una pluralidad de las baterías en grupos defectuosos.

[0080] Tal como se muestra en la FIG.8, en otra realización de ejemplo, un método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición incluye:

[0081] una etapa de medición de impedancia en estado estacionario S110, en la que se mide una impedancia en estado estacionario mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencia establecida antes de inyectar un electrolito en una batería en un buen estado de soldadura;

[0082] una etapa de creación de un gráfico de Cole-Cole en estado estacionario, en la que se crea un gráfico de Cole-Cole en estado estacionario basándose en la impedancia en estado estacionario;

[0083] una etapa de extracción de frecuencia de ensayo S130, en la que se extrae una frecuencia de ensayo correspondiente a un valor de intersección con el eje x en el gráfico de Cole-Cole en estado estacionario; una etapa de medición de batería objetivo de ensayo S140, en la que se mide una impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA a la frecuencia de ensayo antes de inyectar un electrolito en la batería de ensayo objetivo, y

[0084] una etapa de determinación de estado de soldadura S150 para determinar un estado de soldadura de la batería objetivo de ensayo basándose en el valor de impedancia de la batería objetivo de ensayo.

[0085] En la etapa de medición de impedancia en estado estacionario S110, la batería en un buen estado de soldadura puede ser una batería cuyo estado de soldadura ha sido identificado como en estado estacionario. Por ejemplo, el valor de impedancia en estado estacionario puede seleccionarse de un valor de impedancia de una batería en un estado de soldadura estable mediante la medición de valores de impedancia de una pluralidad de baterías desconocidas y después determinar cada estado de soldadura mediante otros tipos de métodos para inspeccionar un estado de soldadura, tal como la inspección destructiva mediante muestreo de sitios de soldadura.

[0086] En la etapa de medición de impedancia en estado estacionario S110, el valor de impedancia en estado estacionario puede obtenerse mediante la medición de los valores de impedancia para una pluralidad de valores de frecuencia consecutivos.

[0087] En la etapa de extracción de la frecuencia de ensayo S130, un valor de frecuencia medido cuando la parte imaginaria es cero puede extraerse como el valor de la frecuencia de ensayo.

[0088] En la etapa S140 de medición de la batería objetivo de ensayo S140, se puede medir la impedancia de la batería objetivo de ensayo a la frecuencia de ensayo, que es un valor de frecuencia constante. Mediante la inspección de una batería con un valor de frecuencia único en lugar de una banda de frecuencia, es posible minimizar el tiempo requerido para la medición de la impedancia, e incluso en el caso de una línea de producción de baterías en masa, es posible minimizar cualquier retraso asociado a la fabricación de la batería.

[0089] En la etapa de determinación S150 del estado de soldadura, el estado de soldadura puede determinarse como defectuoso si el valor de impedancia de la batería objetivo de ensayo es mayor que un valor de referencia. El valor de referencia puede establecerse en función del valor de la intersección con el eje x en el gráfico de Cole-Cole en estado estacionario creado en la etapa de creación del gráfico de Cole-Cole en estado estacionario S120.

[0090] Tal como se muestra en la FIG.8, un método de fabricación de una batería de la presente exposición incluye: una etapa de preparación de un conjunto de electrodos S100 mediante la laminación de un colector de corriente y un separador, seguido del enrollado o apilado del colector de corriente y el separador,

[0091] una primera etapa de soldadura S200 de en primer lugar soldar una pestaña o una placa colectora de corriente al colector de corriente del conjunto de electrodos;

[0092] una segunda etapa de soldadura S300, en la que se suelda una carcasa o un conductor de electrodo a la pestaña o a la placa colectora de corriente;

[0093] una primera etapa de determinación S400, en la que se determinan los estados de soldadura de la primera soldadura y la segunda soldadura mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida en la carcasa o en el conductor de electrodo;

[0094] una etapa de inyección de electrolito S500, en la que se inyecta un electrolito en el conjunto de electrodos recibido en una carcasa o una carcasa de bolsa, y

[0095] una segunda etapa de determinación S600, en la que se determinan los estados de soldadura de la primera soldadura y la segunda soldadura mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida en la carcasa o en el conductor de electrodo.

[0096] La primera etapa de determinación S400 puede incluir una primera etapa de medición de impedancia, en la que se mide una primera impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en la banda de frecuencia establecida, una primera etapa de creación de un gráfico de Cole-Cole, en la que se crea un primer gráfico de Cole-Cole basándose en la primera impedancia, y una etapa de determinación, en la que se determina que el estado de soldadura de la batería es defectuoso si un valor de intersección con el eje X en el primer gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un primer valor establecido.

[0097] En otra realización de ejemplo, la primera etapa de determinación S400 puede incluir una etapa de medición de impedancia que consiste en medir una impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA a una frecuencia de ensayo, y una etapa de determinación de que el estado de soldadura de la batería es defectuoso si la parte real de la impedancia medida es mayor o igual que un valor de referencia.

[0098] La segunda etapa de determinación S600 puede incluir una segunda etapa de medición de impedancia, en la que se mide una segunda impedancia mediante la aplicación de una corriente de AC o una tensión de AC en la banda de frecuencia establecida, una segunda etapa de creación de gráfico de Cole-Cole, en la que se crea un segundo gráfico de Cole-Cole basándose en la segunda impedancia, y una etapa de determinación, en la que se determina el estado de soldadura de la batería como defectuoso si un valor obtenido mediante resta de un valor de intersección con el eje x respecto de una parte real de un valor mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un segundo valor establecido.

[0099] La invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

[0100] Aplicabilidad industrial

[0101] Según un método de inspección de un estado de soldadura de una batería de la presente exposición, es posible llevar a cabo una inspección total en línea, mejorando de esta manera la calidad de la producción de baterías y eliminando anticipadamente las baterías defectuosas.

[0102] Según un método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición, es posible identificar las calidades de soldadura en un corto período de tiempo.

[0104] Según un método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición, es posible determinar el estado de soldadura de la batería simplemente mediante la medición de la impedancia entre un ánodo y un cátodo de la batería en un corto período de tiempo sin destruir la batería durante la fabricación de la batería. De esta manera, el método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición puede ser adoptado en la línea de producción de baterías, permitiendo de esta manera una inspección total en línea de las baterías producidas.

[0106] Según un método de inspección del estado de soldadura de una batería de la presente exposición, es posible inspeccionar el estado de soldadura de una batería antes de inyectar un electrolito en la misma, lo que permite la inspección del estado de soldadura de la batería independientemente del estado de inyección del electrolito.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Método de inspección de un estado de soldadura de una batería, en el que una pestaña o una placa colectora de corriente se suelda a un colector de corriente de un conjunto de electrodos, en donde el conjunto de electrodos presenta el colector de corriente y un separador enrollado o apilado en su interior, y una carcasa o un conductor de electrodo se suelda a la pestaña o a la placa colectora de corriente, en donde el método comprende:

una primera etapa de medición de impedancia (S10), en la que se mide una primera impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida antes de inyectar un electrolito en la batería,

una primera etapa de creación de un gráfico de Cole-Cole (S20), en la que se crea un primer gráfico de Cole-Cole basándose en la primera impedancia, y

una primera etapa de determinación del estado de soldadura de la batería (S30) basándose en un valor de intersección con el eje x en el primer gráfico de Cole-Cole.

2. Método según la reivindicación 1, en el que en la primera etapa de determinación del estado de soldadura, se determina que el estado de soldadura de la batería es defectuoso si el valor de la intersección con el eje x en el primer gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un primer valor establecido.

3. Método según la reivindicación 1, que comprende, además:

después de la primera etapa de determinación en la que se determina el estado de soldadura, una segunda etapa de medición de impedancia, en la que se mide una segunda impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida después de inyectar un electrolito en la batería,

una segunda etapa de creación del gráfico de Cole-Cole, en la que se crea un segundo gráfico de Cole-Cole basándose en la segunda impedancia, y

una segunda etapa de determinación, en la que se determina el estado de soldadura de la batería basándose en un valor mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole.

4. Método según la reivindicación 3, en el que, en la segunda etapa de determinación del estado de soldadura, se determina que el estado de soldadura de la batería es defectuoso si un valor obtenido restando un valor de intersección con el eje x respecto a la parte real del valor mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole es mayor o igual que un segundo valor establecido.

5. Método según la reivindicación 3, en el que, en la primera etapa de medición de impedancia y en la segunda etapa de medición de impedancia,

se miden la primera impedancia y la segunda impedancia para cada valor de frecuencia de una pluralidad de valores de frecuencia dentro de la banda de frecuencias establecida.

6. Método según la reivindicación 3, en el que, en la primera etapa de medición de impedancia y en la segunda etapa de medición de impedancia,

se miden la primera impedancia y la segunda impedancia con un medidor de impedancia de CA de 4 hilos.

7. Método según la reivindicación 3, en el que se proporciona una pluralidad de baterías, y

en el que, en la primera etapa de medición de impedancia o en la segunda etapa de medición de impedancia,

la primera impedancia o la segunda impedancia se mide mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en la banda de frecuencias establecida en la pluralidad de baterías conectadas en paralelo.

8. Método de inspección de un estado de soldadura de una batería, que comprende:

una etapa de medición de impedancia en estado estacionario (S110), en la que se mide una impedancia en estado estacionario mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida antes de inyectar un electrolito en la batería en un buen estado de soldadura, una etapa de creación de un gráfico de Cole-Cole en estado estacionario (S120), en la que se crea un gráfico de Cole-Cole en estado estacionario basándose en la impedancia en estado estacionario, una etapa de extracción de frecuencia de ensayo (S130), en la que se extrae una frecuencia de ensayo correspondiente a un valor de intersección con el eje X en el gráfico de Cole-Cole en estado estacionario, una etapa de medición de batería objetivo de ensayo (S140), en la que se mide una impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA a la frecuencia de ensayo antes de inyectar un electrolito en la batería de ensayo objetivo, y

una etapa de determinación de estado de soldadura (S150), en la que se determina el estado de soldadura de la batería objetivo de ensayo basándose en el valor de impedancia de la batería objetivo de ensayo.

9. Método de fabricación de una batería, en donde el método comprende:

una etapa de preparación de un conjunto de electrodos (S100), en la que se prepara un conjunto de electrodos mediante laminación de un colector de corriente y un separador, seguido de enrollado o apilado del colector de corriente y el separador en el conjunto de electrodos,

una primera etapa de soldadura (S200), de soldadura por primera vez de una pestaña o una placa colectora de corriente al colector de corriente del conjunto de electrodos,

una segunda etapa de soldadura (S300), de soldadura por segunda vez de una carcasa o un conductor de electrodo a la pestaña o a la placa colectora de corriente,

una primera etapa de determinación (S400), en la que se determinan los estados de soldadura de la primera soldadura y la segunda soldadura mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida en la carcasa o en el conductor de electrodo, una etapa de inyección de electrolito (S500), en la que se inyecta un electrolito en el conjunto de electrodos contenido en una carcasa o en una carcasa de bolsa, y

una segunda etapa de determinación (S600), en la que se determinan los estados de soldadura de la primera soldadura y la segunda soldadura mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida en la carcasa o en el conductor de electrodo.

10. Método según la reivindicación 9, en el que la primera etapa de determinación comprende:

medir una primera impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida,

crear un primer gráfico de Cole-Cole basándose en la primera impedancia, y

determinar el estado de soldadura de la batería como defectuosa si un valor de intersección con el eje X en el primer gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un primer valor establecido.

11. Método según la reivindicación 9, en el que la segunda etapa de determinación comprende:

medir una segunda impedancia mediante la aplicación de una corriente de CA o una tensión de CA en una banda de frecuencias establecida,

crear un segundo gráfico de Cole-Cole basándose en la segunda impedancia, y

determinar el estado de soldadura de la batería como defectuosa si un valor obtenido mediante la resta de un valor de intersección con el eje x respecto de una parte real de un valor mínimo en el segundo gráfico de Cole-Cole es mayor o igual a un segundo valor establecido.