JP6972493B2 - 二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ及びシステム - Google Patents

二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ及びシステム Download PDF

Info

Publication number
JP6972493B2
JP6972493B2 JP2020523333A JP2020523333A JP6972493B2 JP 6972493 B2 JP6972493 B2 JP 6972493B2 JP 2020523333 A JP2020523333 A JP 2020523333A JP 2020523333 A JP2020523333 A JP 2020523333A JP 6972493 B2 JP6972493 B2 JP 6972493B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
chamber
housing
real
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020523333A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021501316A (ja
Inventor
ファン、ドングク
アエ アン、ジョン
ヒー チョイ、ナク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Priority claimed from PCT/KR2019/006801 external-priority patent/WO2019235844A1/ko
Publication of JP2021501316A publication Critical patent/JP2021501316A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6972493B2 publication Critical patent/JP6972493B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2226—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/24—Suction devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2006—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
    • G05D16/2013—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2226—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space
    • G01N2001/2241—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space purpose-built sampling enclosure for emissions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

本願は、２０１８年６月７日付の大韓民国特許出願１０−２０１８−００６５２５０号及び２０１８年１０月３０日付の大韓民国特許出願１０−２０１８−０１３０８５７号に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明は、二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ及びシステムに係り、より詳細には、二次電池に直接に熱を加えながら温度を調節することができる二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ及びシステムに関する。
一般的に、二次電池は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する放電とその逆方向である充電過程とを通じて繰り返し使用が可能な電池であり、製品群による適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけではなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。
このような二次電池内で発生するガスを捕集して分析するに当って、二次電池の作動時に多様なガスが発生し、このような二次電池発生ガスの組成及び含量についての情報は、電池素材の開発、電池製造工程の最適化、電池不良原因の把握などにおいて、有用に用いられる。
一方、従来の二次電池の内部発生ガスを分析するためのチャンバでは、電池に温度差によるガス発生分析を進行するためには、チャンバ全体を内部に含ませるオーブン（ｏｖｅｎ）のような外部加熱装置を使用して、このようなオーブンでチャンバに熱を加えて、チャンバの温度を上昇させて、チャンバ内の電池の温度を上昇させる。このような従来のチャンバでは、電池の高温特性についての研究を進行するに当たって、電池内の発生ガスを分析するには、電池に直接的な温度を加えることができないという限界がある。直接に電池に熱を加えないために、所望の正確な温度を電池に印加させることができないという短所がある。また、チャンバ材質の比熱特性によって、温度上昇のために長い時間が要求される。
本発明は、前記問題点を解決するために案出されたものであって、リアルタイムガス分析のためのチャンバの役割は基本的に行いながらも、これに追加的に電池に直接温度を加えることができ、加える温度を調節可能な機能を行えるチャンバを提供するところにその目的がある。
本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、絶縁性の第１ハウジングとして、前記第１ハウジングで取り囲まれた内部空間に二次電池が装着される前記第１ハウジング；前記第１ハウジングを取り囲んだ熱伝導性の第２ハウジング；前記チャンバ内部に誘導媒体の流れを発生させるポンプモジュールが連結される注入口と前記誘導媒体の流れによって、前記二次電池の内部発生ガスを分析する分析モジュールが連結される放出口；前記二次電池の温度または前記チャンバ内部の温度を感知することができる温度センサー；及び前記二次電池に熱を加えることができる加熱部材；を含み、前記加熱部材は、前記第２ハウジング内に挿入されることを特徴とする。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システムは、二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ；前記チャンバ内部に誘導媒体の流れを発生させるポンプモジュール；前記誘導媒体の流れによって、前記チャンバから流入される前記二次電池の内部発生ガスを分析する分析モジュール；前記温度センサーを通じて前記二次電池の温度または前記チャンバ内部の温度を測定し、前記加熱部材を通じて希望の温度で前記二次電池に加える温度をリアルタイムで調節する温度調節モジュール；を含み、前記温度センサー及び前記加熱部材のそれぞれは、前記温度調節モジュールに連結されたものである。
本発明によるチャンバでは、リアルタイムガス分析のためのチャンバの役割は基本的に行いながら、これに追加的に二次電池に直接温度を加えながら、二次電池に加える温度を調節することができるという長所がある。それにより、電池の温度特性によるガス発生の組成及び相対量の変化に対する分析を精密に行うことができる。また、これを通じて二次電池の高温特性による二次電池内の発生ガスを解釈するに当たって、活用が可能であるという長所がある。また、従来のチャンバ材質の比熱特性によって、温度上昇のための長時間が要求された点を改善して、二次電池に直接に熱を加えることにより、短時間（例えば、数秒内）に二次電池の温度を上昇させて、迅速かつ効率的に二次電池内の発生ガスを分析することができるという長所がある。
本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ１００を含む二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システム１０の模式図であって、二次電池２０が装着された場合を示す図である。 本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ１００を含む二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システム１０の模式図であって、二次電池２０が装着されていない場合を示す図である。 図１の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ１００の概略的な外部斜視図である。 図１の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ１００の内部を概略的に示す正面図である。 図１の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ１００の内部を概略的に示す斜視図である。
本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、絶縁性の第１ハウジングとして、前記第１ハウジングで取り囲まれた内部空間に二次電池が装着される前記第１ハウジング；前記第１ハウジングを取り囲んだ熱伝導性の第２ハウジング；前記チャンバ内部に誘導媒体の流れを発生させるポンプモジュールが連結される注入口と前記誘導媒体の流れによって、前記二次電池の内部発生ガスを分析する分析モジュールが連結される放出口；前記二次電池の温度または前記チャンバ内部の温度を感知することができる温度センサー；及び前記二次電池に熱を加えることができる加熱部材；を含み、前記加熱部材は、前記第２ハウジング内に挿入されることを特徴とする。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、前記加熱部材は、バー（ｂａｒ）状である。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、前記第１ハウジングは、テフロン（登録商標）、ベークライト、またはゴムからなり、前記第２ハウジングは、ステンレススチール、銅、またはアルミニウムからなり、前記加熱部材は、ニッケル、クロム、またはアルミニウムからなりうる。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、前記二次電池の電極が接触される充放電端子と、前記二次電池を充放電できるようにする充放電モジュールと、をさらに含み、前記充放電モジュールは、前記二次電池の電極と電気的に連結されて、前記二次電池の充放電を駆動させる機能を行える。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、前記温度センサーの一端部は、前記二次電池の温度を測定できるように、前記二次電池に近接するように位置するか、前記二次電池に接するように位置しうる。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、前記加熱部材は、少なくとも２つであり、加熱部材は、前記第２ハウジングの一面に挿入され、前記加熱部材のうち１つは、前記第２ハウジングの一面のうち、上部に挿入され、前記加熱部材のうち他の１つは、前記第２ハウジングの一面の下部に挿入される。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、前記加熱部材は、少なくとも２つであり、加熱部材のうち一部は、前記第２ハウジングの互いに対向する両面のうち何れか１つの一面に挿入され、前記加熱部材のうち残りの一部は、前記第２ハウジングの互いに対向する両面のうち他面に挿入される。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、前記チャンバは、一面が開放された直方体状のチャンバ本体及び前記チャンバ本体の開放された一面と結合するチャンバカバーからなり、前記チャンバ本体と前記チャンバカバーとが結合して、前記二次電池が装着される空間を形成し、前記加熱部材は、前記チャンバ本体の第２ハウジング内に挿入されることを特徴とする。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、前記加熱部材は、複数個からなり、加熱部材のうち一部は、前記チャンバ本体の第２ハウジング内に挿入され、前記加熱部材のうち残りの一部は、前記チャンバカバーの第２ハウジング内に挿入されることを特徴とする。
また、本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システムは、二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ；前記チャンバ内部に誘導媒体の流れを発生させるポンプモジュール；前記誘導媒体の流れによって、前記チャンバから流入される前記二次電池の内部発生ガスを分析する分析モジュール；前記温度センサーを通じて前記二次電池の温度または前記チャンバ内部の温度を測定し、前記加熱部材を通じて希望の温度で前記二次電池に加える温度をリアルタイムで調節する温度調節モジュール；を含み、前記温度センサー及び前記加熱部材のそれぞれは、前記温度調節モジュールに連結されたものである。
本発明による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システムは、前記二次電池の電極と電気的に連結されて、前記二次電池の充放電を駆動させる充放電モジュールをさらに含みうる。
以下、本発明の一実施例による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバを詳しく説明する。添付図面は、本発明の例示的な形態を図示したものであって、これは、本発明をより詳しく説明するために提供されるものであり、これにより、本発明の技術的な範囲が限定されるものではない。
また、図面符号に関係なく同一または対応する構成要素は、同じ参照番号を付与し、これについての重複説明は省略し、説明の便宜上、示された各構成部材の大きさ及び形状は、誇張または縮小されうる。
図１は、本発明の一実施例による二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ１００を含む二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システム１０の模式図である。図２は、図１の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ１００を含む二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システム１０であって、二次電池２０を装着していない場合を示す図である。
まず、図１を参照すれば、二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システム１０は、二次電池２０が内部に装着されるチャンバ１００、ポンプモジュール２１０、分析モジュール２２０を含む。
二次電池２０は、カン型（円筒状、角状など）、ポーチ型またはコインセル型などの二次電池である。二次電池２０は、活物質、金属板、電解質などの電気化学的反応によって充電または放電が駆動されるが、このような充電または放電駆動が行われる間に内部電気化学反応によって内部ガスが発生しうる。
チャンバ１００の内部に二次電池２０を装着することができる。チャンバ１００は、大きく、二重構造、すなわち、第１ハウジング１００ａと第１ハウジング１００ａを取り囲んだ第２ハウジング１００ｂとで構成されている。第１ハウジング１００ａで取り囲まれた空間に二次電池２０が装着される。
第１ハウジング１００ａは、絶縁性の物質であって、例えば、テフロン、ベークライト（ｂａｋｅｌｉｔｅ）、ゴムなどからなりうる。それにより、もしもの場合に、二次電池２０の端子に接触される充放電端子１３０以外の構成要素を通じて電気が二次電池２０に直接に流れることを防止することができる。第２ハウジング１００ｂは、熱伝導性の物質であって、ＳＵＳ、銅、アルミニウムなどの金属材質からなりうる。第１ハウジング１００ａと第２ハウジング１００ｂは、一体に形成されても、互いに分離結合が可能に形成されてもよい。
また、このようなチャンバ１００は、また、図３に示したように、チャンバ本体１０１とチャンバカバー１０２とに分離結合が可能である。言い換えれば、チャンバ本体１０１は、例えば、正面部が開放された直方体状に設けられ、チャンバカバー１０２は、チャンバ本体１０１の開放部を遮蔽させるように設けられうる。チャンバ本体１０１とチャンバカバー１０２との結合時に、前述したように、二次電池２０が内部に装着される第１ハウジング１００ａと第１ハウジング１００ａを取り囲んだ第２ハウジング１００ｂとの構造で形成されうる。
より具体的に、チャンバ本体１０１は、二重構造、すなわち、二次電池２０が内部に装着され、正面部が開放された第１ハウジング１００ａ、第１ハウジング１００ａを取り囲むが、同様に正面部が開放された第２ハウジング１００ｂで構成されており、チャンバカバー１０２も、チャンバ本体１０１と同様に二重構造で構成されるが、チャンバ本体１０１の第１ハウジング１００ａを覆うチャンバカバーの第１ハウジング１００ａ及びチャンバ本体１０１の第２ハウジング１００ｂを覆うチャンバカバーの第２ハウジング１００ｂで構成されている。
チャンバ本体１０１及びチャンバカバー１０２は、固定ピン、ネジ、ボルトなどの固定手段で堅く結合されうる。チャンバ本体１０１及びチャンバカバー１０２の間の接触面には、チャンバ本体１０１及びチャンバカバー１０２の結合時に、密閉のためのＯリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）のような密閉部材をさらに含みうる。
チャンバ１００には、ポンプモジュール２１０が連結される注入口１１０と分析モジュール２２０が連結される放出口１２０とが備えられている。
図１を参照すれば、ポンプモジュール２１０は、チャンバ１００に備えられた注入口１１０を通じて不活性ガスなどからなる誘導媒体をチャンバ１００内部に流入させる。ポンプモジュール２１０は、ＭＦＣ（Ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒ）などのガス媒体を移動させる装置を含む。ポンプモジュール２１０と注入口１１０は、ガスの移動流れが生成されるように誘導管で連結されている。不活性ガスなどからなる誘導媒体は、ヘリウム、窒素、アルゴンのような不活性ガスで構成することが望ましいが、誘導媒体を構成するガス成分は、検出しようとする二次電池発生ガスの成分及び二次電池発生ガスの分析の目的によって適切に選択可能であるということはいうまでもない。
ポンプモジュール２１０で流量を調節してチャンバ１００の内部空間に誘導媒体を強く流入させ、チャンバ１００に流入された誘導媒体は、チャンバ１００の注入口１１０と放出口１２０との間の気圧差によって放出口１２０を通じてチャンバ１００から抜け出す。このような誘導媒体の移送流れによって、二次電池２０から発生する内部ガスが誘導媒体と共に放出口１２０を通じて分析モジュール２２０に移送される。
分析モジュール２２０は、チャンバ１００に備えられた放出口１２０から放出されるガスの移動流れが生成されるように、チャンバ１００に備えられた放出口１２０と誘導管で連結されている。分析モジュール２２０は、誘導媒体をフィルタリングするフィルターモジュール２２１を含みうる。図１及び図２では、分析モジュール２２０がチャンバ１００と誘導管を通じて連結された場合を図示しているが、場合によっては、放出口１２０に二次電池の内部発生ガスを捕集することができるガス捕集管（図示せず）が連結され、二次電池の内部発生ガスの捕集が完了した以後に、ガス捕集管を分析モジュール２２０に連結して分析を行っても良い。
また、チャンバ１００は、二次電池２０の電極が接触される充放電端子１３０と、二次電池２０を充放電できるようにする充放電モジュール２３０と、をさらに含みうる。充放電モジュール２３０は、二次電池２０の電極と電気的に連結されて、二次電池２０の充放電を駆動させる機能を行う。充放電モジュール２３０は、電源部と負荷部及びスイッチング回路を含む。電源部は、二次電池２０を充電するために、電圧及び／または電流を調節して二次電池２０に印加し、負荷部は、二次電池２０に充電されたエネルギーを放電する。電源部及び負荷部は、充放電端子１３０を通じて二次電池２０と電気的に連結される。充放電端子１３０は、チャンバ１００に備えられている。電源部及び負荷部は、スイッチング回路によって選択的に二次電池２０と電気的に連結される。充放電モジュール２３０は、ユーザのコンピュータなどのインターフェース手段を通じて入力されたユーザ信号によって制御されるように構成することができる。
また、チャンバ１００は、内部の温度を高めうる加熱部材１４０及び二次電池２０の温度またはチャンバ１００内部の温度を測定する温度センサー１５０をさらに含む。
本発明によれば、加熱部材１４０は、第２ハウジング１００ｂの内部（すなわち、第２ハウジング１００ｂで取り囲まれた空間ではない第２ハウジング１００ｂ自体）に挿入されるもので具現される。より具体的に、加熱部材１４０は、第２ハウジング１００ｂの少なくとも一面の内部に挿入される。加熱部材１４０は、図４Ｂでも示したように、第１ハウジング１００ａで取り囲まれて形成される内部空間に露出されず、二次電池２０と直接に接触されない。
一方、従来には、前述したように、チャンバの外部にチャンバ温度を高めるためのオーブンを備えて、外部に設けられたオーブンからチャンバに熱を加えるために、二次電池の温度を高めるのに相当な時間がかかるだけではなく、二次電池を所望の温度で正確に加熱するのに難点があった。
本発明による加熱部材１４０は、例示的に、図１及び図２に示したように、バー（棒）状に具現可能である。敷衍すれば、加熱部材１４０を出力が高いバー状に本発明を具現することができる。図１及び図２では、例示的に、ポーチ型の二次電池２０を加熱する場合に、２個の加熱部材１４０が第２ハウジング１００ｂの一面の内部のうち、上部と下部とにそれぞれ挿入される場合を図示している。しかし、本発明は、前述したものに限定されず、加熱部材１４０が第２ハウジング１００ｂ内部に挿入されて二次電池２０を加熱することができる限り、加熱部材１４０の形状、個数、及び第２ハウジング１００ｂに挿入される位置は、変形、変更が可能である。また、加熱部材１４０は、熱伝導性の物質であって、ニッケル、クロム、またはアルミニウムなどの材質からなりうる。
また、前述したように、第２ハウジング１００ｂは、熱伝導性の物質であって、ＳＵＳ、金属などの材質からなりうるので、第２ハウジング１００ｂ自体に挿入された加熱部材１４０によって第２ハウジング１００ｂが加熱される。それにより、第２ハウジング１００ｂ内の第１ハウジング１００ａを通じて第１ハウジング１００ａ内部に装着された二次電池２０が加熱される。
一方、加熱部材１４０によって加熱された第２ハウジング１００ｂと二次電池２０との間に絶縁性の第１ハウジング１００ａが位置しているので、加熱された第２ハウジング１００ｂや加熱部材１４０に二次電池２０が直接に接触されず、二次電池２０の爆発、発火の危険性を防止した。もし、第１ハウジング１００ａが備えられなければ、二次電池２０が加熱された第２ハウジング１００ｂや加熱部材１４０に直接に接触されて、ショート（ｓｈｏｒｔ）による二次電池２０の安全性の問題が発生する恐れがある。また、第１ハウジング１００ａは、加熱部材１４０が挿入された第２ハウジング１００ｂによって加熱される熱が二次電池２０に十分に伝達されるように、可能な限り薄く形成されることが望ましい。
温度センサー１５０の一端部は、第１ハウジング１００ａで取り囲まれた内部空間に露出され、また、二次電池２０の外部の温度（すなわち、チャンバ１００内部の温度）を測定できるように、温度センサー１５０の一端部が二次電池２０に近接するように位置するか、二次電池２０自体の温度を測定できるように、温度センサー１５０の一端部が二次電池２０に接するように位置することが望ましい。
温度センサー１５０と加熱部材１４０は、それぞれ温度調節モジュール２４０に連結されている。温度調節モジュール２４０は、温度センサー１５０を通じて二次電池２０の温度またはチャンバ１００内部の温度を測定し、加熱部材１４０を通じて希望の温度で二次電池２０を加熱することを制御する。したがって、二次電池２０の内部発生ガスを分析する時に、二次電池２０に加える温度をリアルタイムで調節しながら分析を行うことができる。
チャンバ１００は、チャンバ１００内部の圧力を測定する圧力ゲージ（図示せず）をさらに含みうる。
一方、本発明の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システム１０では、より正確な結果値を導出することができるように、実験前、チャンバ１００内部が真空状態で組成される。このために、二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システム１０は、チャンバ１００と連結されてチャンバ１００内部に真空状態を組成する真空ポンプ（図示せず）をさらに備えることができる。
図３は、図１のチャンバ１００の外部を概略的に示す斜視図である。図３に示したように、チャンバ本体１０１の一面に加熱部材１４０が挿入されていることもあるが、チャンバカバー１０２に加熱部材１４０が挿入されていてもよく、チャンバ本体１０１及びチャンバカバー１０２のそれぞれに加熱部材１４０が挿入されていてもよく、チャンバ本体１０１の一面だけではなく、チャンバ本体１０１の残りの面にも加熱部材１４０が挿入されているなど、多様な変形、変更が可能である。
図４Ａ及び図４Ｂは、図１のチャンバ１００の内部を概略的に示す。図４Ａ及び図４Ｂでは、チャンバ１００のチャンバカバー１０２をチャンバ本体１０１から分離してチャンバ本体１０１の第１ハウジング１００ａで取り囲まれた空間に二次電池２０が装着された場合を示す。図４Ａでは、チャンバカバー１０２は示されていない。加熱部材１４０は、第２ハウジング１００ｂの内部（すなわち、第２ハウジング１００ｂ自体）に挿入されている。一方、図４Ａ及び図４Ｂのチャンバ１００で、前述したように、絶縁性材質の第１ハウジング１００ａで取り囲まれた空間に二次電池２０が装着されており、第１ハウジング１００ａを第２ハウジング１００ｂが取り囲むものと具現されている。
このような本発明によるチャンバ１００によれば、リアルタイムガス分析のためのチャンバの役割は基本的に行いながら、これに追加的に二次電池に直接に温度を加えながら、二次電池に加える温度を調節することができるという長所がある。それにより、電池の温度特性によるガス発生の組成及び相対量の変化に対する分析を精密に行うことができる。また、これを通じて二次電池の高温特性による二次電池内の発生ガスを解釈するに当たって、活用が可能であるという長所がある。また、従来のチャンバ材質の比熱特性によって、温度上昇のための長時間が要求された点を改善して、二次電池に直接に熱を加えることにより、短時間（例えば、数秒内）に二次電池の温度を上昇させて、迅速かつ効率的に二次電池内の発生ガスを分析することができるという長所がある。
また、加熱部材がチャンバの第２ハウジングに挿入されることにより、二次電池を直接に迅速に加熱しながらも、より安全に二次電池を加熱することができるという長所がある。すなわち、二次電池と直接に当接する第１ハウジングに加熱部材が挿入されるか、チャンバの二次電池が装着された内部空間に加熱部材が位置する場合には、電池が爆発する恐れがあるので、このような二次電池加熱時の安全性の問題の恐れを解決しながらも、迅速に二次電池を加熱することができるという長所がある。
図４Ａ及び図４Ｂに示されたチャンバ１００を利用した実際の実験で、常温で６０℃まで温度を上昇させるのに約１分の時間のみがかかった。すなわち、本発明によれば、短時間内に二次電池に直接的な高温の温度を加えることが可能である。
前述した本発明の技術的構成は、当業者が、本発明のその技術的思想や必須的な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるであろう。したがって、前述した実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないということを理解しなければならない。また、本発明の範囲は、前記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって表われる。また、特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その等価概念から導出されるあらゆる変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれると解釈されねばならない。
本発明によるチャンバでは、リアルタイムガス分析のためのチャンバの役割は基本的に行いながら、これに追加的に二次電池に直接に温度を加えながら、二次電池に加える温度を調節することができるという長所がある。それにより、電池の温度特性によるガス発生の組成及び相対量の変化に対する分析を精密に行うことができる。また、これを通じて二次電池の高温特性による二次電池内の発生ガスを解釈するに当たって、活用が可能であるという長所がある。また、従来のチャンバ材質の比熱特性によって、温度上昇のための長時間が要求された点を改善して、二次電池に直接に熱を加えることにより、短時間（例えば、数秒内）に二次電池の温度を上昇させて、迅速かつ効率的に二次電池内の発生ガスを分析することができるという長所がある。

Claims (10)

  1. 二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバにおいて、
    絶縁性の第１ハウジングとして、前記第１ハウジングで取り囲まれた内部空間に二次電池が装着される前記第１ハウジングと、
    前記第１ハウジングを取り囲んだ熱伝導性の第２ハウジングと、
    前記チャンバ内部に誘導媒体の流れを発生させるポンプモジュールが連結される注入口と前記誘導媒体の流れによって、前記二次電池の内部発生ガスを分析する分析モジュールが連結される放出口と、
    前記二次電池の温度または前記チャンバ内部の温度を感知することができる温度センサーと、
    前記二次電池に熱を加えることができる加熱部材と、を含み、
    前記加熱部材は、前記第２ハウジング内に挿入され、
    前記加熱部材は、バー状であり、第２ハウジングで取り囲まれた空間ではない第２ハウジング自体に挿入され、第１ハウジングで取り囲まれて形成される内部空間に露出されない、二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ。
  2. 前記第１ハウジングは、テフロン、ベークライト、またはゴムからなり、前記第２ハウジングは、ステンレススチール、銅、またはアルミニウムからなり、前記加熱部材は、ニッケル、クロム、またはアルミニウムからなる請求項１に記載の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ。
  3. 前記二次電池の電極が接触される充放電端子と、前記二次電池を充放電できるようにする充放電モジュールと、をさらに含み、前記充放電モジュールは、前記二次電池の電極と電気的に連結されて、前記二次電池の充放電を駆動させる機能を行う請求項１または２に記載の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ。
  4. 前記温度センサーの一端部は、前記二次電池の温度を測定できるように、前記二次電池に近接するように位置するか、前記二次電池に接するように位置する請求項１から請求項３の何れか一項に記載の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ。
  5. 前記加熱部材は、少なくとも２つであり、
    加熱部材は、前記第２ハウジングの一面に挿入され、前記加熱部材のうち１つは、前記第２ハウジングの一面のうち、上部に挿入され、前記加熱部材のうち他の１つは、前記第２ハウジングの一面の下部に挿入される請求項１から請求項４の何れか一項に記載の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ。
  6. 前記加熱部材は、少なくとも２つであり、
    加熱部材のうち一部は、前記第２ハウジングの互いに対向する両面のうち何れか１つの一面に挿入され、前記加熱部材のうち残りの一部は、前記第２ハウジングの互いに対向する両面のうち他面に挿入される請求項１から請求項４の何れか一項に記載の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ。
  7. 前記チャンバは、一面が開放された直方体状のチャンバ本体及び前記チャンバ本体の開放された一面と結合するチャンバカバーからなり、前記チャンバ本体と前記チャンバカバーとが結合して、前記二次電池が装着される空間を形成し、
    前記加熱部材は、前記チャンバ本体の第２ハウジング内に挿入される請求項１から請求項６の何れか一項に記載の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ。
  8. 前記加熱部材は、複数個からなり、
    加熱部材のうち一部は、前記チャンバ本体の第２ハウジング内に挿入され、前記加熱部材のうち残りの一部は、前記チャンバカバーの第２ハウジング内に挿入される請求項７に記載の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ。
  9. 請求項１から請求項８のうち何れか一項に記載の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバと、
    前記チャンバ内部に誘導媒体の流れを発生させるポンプモジュールと、
    前記誘導媒体の流れによって、前記チャンバから流入される前記二次電池の内部発生ガスを分析する分析モジュールと、
    前記温度センサーを通じて前記二次電池の温度または前記チャンバ内部の温度を測定し、前記加熱部材を通じて希望の温度で前記二次電池に加える温度をリアルタイムで調節する温度調節モジュールと、を含み、
    前記温度センサー及び前記加熱部材のそれぞれは、前記温度調節モジュールに連結された二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システム。
  10. 前記二次電池の電極と電気的に連結されて、前記二次電池の充放電を駆動させる充放電モジュールをさらに含む請求項９に記載の二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析システム。
JP2020523333A 2018-06-07 2019-06-05 二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ及びシステム Active JP6972493B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180065250 2018-06-07
KR10-2018-0065250 2018-06-07
KR1020180130857A KR20190139122A (ko) 2018-06-07 2018-10-30 이차전지 내부 발생 가스 실시간 분석용 챔버 및 시스템
KR10-2018-0130857 2018-10-30
PCT/KR2019/006801 WO2019235844A1 (ko) 2018-06-07 2019-06-05 이차전지 내부 발생 가스 실시간 분석용 챔버 및 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021501316A JP2021501316A (ja) 2021-01-14
JP6972493B2 true JP6972493B2 (ja) 2021-11-24

Family

ID=69056509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020523333A Active JP6972493B2 (ja) 2018-06-07 2019-06-05 二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ及びシステム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11650255B2 (ja)
EP (1) EP3686594B1 (ja)
JP (1) JP6972493B2 (ja)
KR (2) KR20190139122A (ja)
CN (1) CN111295586B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112448096A (zh) * 2020-11-18 2021-03-05 东莞市创明电池技术有限公司 气体收集方法以及装置
CN114765296A (zh) 2021-01-13 2022-07-19 福特全球技术公司 包括排气通道的电池组
CN113945853A (zh) * 2021-08-04 2022-01-18 惠州锂威新能源科技有限公司 一种检测电池sei膜稳定性的方法
WO2024003202A2 (en) 2022-06-28 2024-01-04 Friedrich-Schiller-Universität Jena Method and apparatus for characterising an electrochemical device during operation

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5748635A (en) 1980-09-08 1982-03-20 Toshiba Corp Gas capturing device for battery
JPH04113249A (ja) 1990-09-03 1992-04-14 Hitachi Ltd ナトリウムミスト発生装置
JP4671462B2 (ja) 2000-02-22 2011-04-20 パナソニック株式会社 ニッケル水素二次電池の気密検査方法
WO2006088021A1 (ja) * 2005-02-15 2006-08-24 Mitsubishi Chemical Corporation 試験装置およびその利用
JP2011003513A (ja) 2009-06-22 2011-01-06 Kobelco Kaken:Kk 安全性評価試験方法およびその試験装置
JP5434574B2 (ja) 2009-12-24 2014-03-05 トヨタ自動車株式会社 固体電池の水分検知方法及び水分検知装置、並びに固体電池の製造方法
JP2012058180A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Nippon Soken Inc ガス濃度測定装置
CH703973A1 (de) * 2010-10-29 2012-04-30 Obrist Engineering Gmbh Temperaturgesteuerte Batterie.
CN202268405U (zh) * 2010-12-11 2012-06-06 徐荣辉 钠硫电池专用保温箱
WO2013028476A2 (en) * 2011-08-19 2013-02-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Processes and compositions for organic rankine cycles for generating mechanical energy from heat
EP2801119A4 (en) * 2012-01-05 2015-07-22 Electrovaya Inc FLUID COOLED BATTERY MODULE CONTAINING BATTERY ELEMENTS
KR101454252B1 (ko) 2013-03-08 2014-10-28 한국에너지기술연구원 버너 내장형 자열 개질기 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지 시스템 및 이를 이용한 개질 방법
CN103326084B (zh) * 2013-06-04 2016-01-13 哈尔滨圣为技术有限公司 电池组温度控制装置及电池组温度控制方法
CN103411795B (zh) * 2013-08-12 2016-02-24 深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心 一种用于锂离子电池工况模拟的气体收集装置
CN203587168U (zh) * 2013-11-21 2014-05-07 浙江飞狮电器工业有限公司 一种电池的气体量分析装置
KR102142730B1 (ko) 2014-07-14 2020-08-07 현대자동차주식회사 Cod 히터
JP6190783B2 (ja) * 2014-09-02 2017-08-30 株式会社コベルコ科研 二次電池、及び二次電池の発生ガス測定方法
KR101728495B1 (ko) 2014-12-03 2017-04-19 주식회사 엘지화학 이차전지 벤팅 가스 분석장치 및 그의 분석방법
KR101760401B1 (ko) * 2014-12-15 2017-07-31 주식회사 엘지화학 이차전지용 가스 분석장치 및 그를 이용한 가스 분석방법
JP2016118395A (ja) * 2014-12-18 2016-06-30 住友金属鉱山株式会社 二次電池の充放電の際に発生するガスの定量分析システムおよび定量分析方法
KR101852238B1 (ko) * 2015-06-08 2018-06-11 주식회사 엘지화학 이차 전지 내부 가스 포집 장치
JP6730056B2 (ja) * 2016-03-29 2020-07-29 株式会社コベルコ科研 蓄電デバイスの発生ガス分析方法及び装置
JP6644615B2 (ja) 2016-03-30 2020-02-12 三井住友建設株式会社 気密性評価装置、及び気密性評価方法
CN205985250U (zh) 2016-08-25 2017-02-22 合肥国轩高科动力能源有限公司 方型铝壳锂电池内部产气在线成分分析装置
KR102268398B1 (ko) * 2016-10-31 2021-06-24 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 가스분석장치
CN207572483U (zh) * 2017-11-20 2018-07-03 东莞市创明电池技术有限公司 一种电池气体收集装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190139146A (ko) 2019-12-17
EP3686594B1 (en) 2021-09-22
KR20190139122A (ko) 2019-12-17
EP3686594A4 (en) 2021-02-24
JP2021501316A (ja) 2021-01-14
KR102335595B1 (ko) 2021-12-07
CN111295586A (zh) 2020-06-16
EP3686594A1 (en) 2020-07-29
CN111295586B (zh) 2022-05-10
US20200256921A1 (en) 2020-08-13
US11650255B2 (en) 2023-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6972493B2 (ja) 二次電池の内部発生ガスリアルタイム分析用チャンバ及びシステム
KR101583373B1 (ko) 이차전지 내부 발생 가스의 실시간 분석 장치
KR102385711B1 (ko) 이차전지 내부 발생 가스 실시간 분석 장치
KR102361317B1 (ko) 중대형 셀 모듈의 폭발 압력 예측 시스템 및 이를 이용한 중대형 셀 모듈의 폭발 압력 예측 방법
Troxler et al. The effect of thermal gradients on the performance of lithium-ion batteries
CA2825692C (en) Alcohol-measuring device with fast operational readiness
KR102268398B1 (ko) 이차전지용 가스분석장치
US20170074731A1 (en) Methods and devices for electrochemical system analysis
CN111279536A (zh) 对用于x射线衍射的扁平样品进行夹持和控温的装置
WO2018060281A1 (en) Electrochemical cell testing device
WO2023178020A2 (en) System for assessment of battery cell dimensional variation
KR20150053199A (ko) 이차전지의 분석지그
JP2016207574A (ja) 発生ガス評価用非水系電解質二次電池の保管容器、および非水系電解質二次電池の発生ガス評価方法
KR20190077159A (ko) 2차 전지의 실시간 열 거동 분석용 모듈 및 그 동작방법
WO2019235844A1 (ko) 이차전지 내부 발생 가스 실시간 분석용 챔버 및 시스템
KR20150055648A (ko) 연료전지 시험평가장치
KR20210054703A (ko) 원통형 전지셀의 가스 분석 장치 및 가스 분석 방법
JP2015194435A (ja) 電気抵抗測定方法および電気抵抗測定装置
CN215728446U (zh) 阻抗测试装置
EP4113716A1 (en) Battery cell tray
JP2016157554A (ja) 発生ガス評価用非水系電解質二次電池、および非水系電解質二次電池の発生ガス評価方法
Haussmann et al. Sensorless On Board Cell Temperature Control for Fast Charging
WO2005116626A1 (fr) Procede pour surveiller le statut d'un spectrometre a mobilite d'ions muni d'un thermo-emetteur a ionisation de surface
Dreizler et al. Thermal stability studies of lithium-intercalated electrode materials with accelerating rate calorimetry (ARC)
Murashko et al. Determination of the thermal parameters of high-power batteries by local heat

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200428

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210511

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210804

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211015

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6972493

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350