KR20030034853A - Method for evaluating their capacities using short-time high rate discharge characteristic of batteries - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided is a method for sorting a capacity of battery, in which batteries having different discharge property are selectively separated by using instant high discharge property of battery. CONSTITUTION: The method comprises the steps of (i) charging an identical group of batteries produced at identical production condition, at identical charge condition, (ii) charging the battery at identical charge condition, and then discharging the battery at high discharge rate for predetermined time including a midterm shortcircuit procedure, and (iii) sorting a capacity of battery by comparing an open circuit voltage of initial state of charge(SOC) of predetermined value and a final instant high discharge rate profile of battery.

Description

짧은 구간의 고율 방전특성을 이용한 전지의 용량 선별 방법{METHOD FOR EVALUATING THEIR CAPACITIES USING SHORT-TIME HIGH RATE DISCHARGE CHARACTERISTIC OF BATTERIES}Capacity selection method of battery using short-term high rate discharge characteristics {METHOD FOR EVALUATING THEIR CAPACITIES USING SHORT-TIME HIGH RATE DISCHARGE CHARACTERISTIC OF BATTERIES}

본 발명은 전지의 용량 선별방법에 관한 것으로서, 특히 짧은 구간내의 2.0C 이상의 전지의 순간 고율 방전특성을 이용하여 방전특성이 상이한 전력원을 선택적으로 분리 할 수 있는 전지용량 선별방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery capacity screening method, and more particularly, to a battery capacity screening method capable of selectively separating power sources having different discharge characteristics by using instantaneous high rate discharge characteristics of a battery of 2.0C or more in a short section.

최근 들어 가전제품, 사무용품, 정보통신기기들이 포터블(portable)화, 코드리스(cordless)화 되어 감에 따라 이들의 구동 전원으로 사용되는 2차 전지도 소형화, 경량화 및 고에너지 밀도화가 요구되고 있다.Recently, as home appliances, office supplies, and information and communication devices become portable and cordless, secondary batteries used as their driving power sources are also required to be miniaturized, lightweight, and high energy density.

특히, 2차 전지 중에서도 리튬이온이 가역적으로 삽입/방출되며, 전지전압이 3∼4V로 높고, 100Wh/kg의 고에너지 밀도를 갖는 리튬이온 2차 전지에 관한 연구개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다.In particular, among the secondary batteries, lithium ions are reversibly inserted / released, the battery voltage is 3 to 4V, and research and development on lithium ion secondary batteries having a high energy density of 100 Wh / kg is actively progressing. .

90년대초 일본의 소니사가 원통형 리튬이온전지 18650 타입을 양산을 개시한 이래로 전극재료의 개선, 전지 조립 부품의 경량화, 전지 조립공정의 정밀 규격화 등을 통해 최근에는 전지 용량이 0.6Ah급에서 2Ah급까지 다양한 형태의 각형, 원통형 전지가 양산되어 시판되고 있다. 이러한 고용량 전지는 최근 이동식 정보 단말기의 멀티미디어화 추세에 편승하여 그 수요가 증가되고 있으며, 고품질 영상정보 전달의 주요한 에너지원으로 자리 잡아 가고 있다. 한편 이러한 전지는 단전지의 수요(전지 1개를 전력원으로 하는 디바이스)와 함께 조전지화(전지팩 : 전지를 복수 개 사용하는 것으로 직렬 혹은 병렬 연결하여 팩 형태로 사용) 형태로 사용되는데, 이때 전지의 용량 선별의 중요성이 대두되게 된다. 따라서 전지 제조업체는 나름대로의 전지 출하전에 용량 선별을 위해 특정 주파수의 임피던스 측정값 비교나 일정 횟수의 충방전 시험비교 등을 실시하는 것으로 알려져 있다.Since Sony started mass production of cylindrical lithium ion battery 18650 type in the early 90's, the battery capacity has recently been improved by improving electrode materials, lightening battery assembly parts, and precision battery assembly processes. Various types of rectangular and cylindrical batteries have been mass produced and marketed. These high-capacity batteries have recently increased the demand for multimedia in mobile information terminals, and are becoming an important energy source for delivering high quality image information. On the other hand, such batteries are used in the form of battery packs (battery packs: using a plurality of batteries in series or in parallel, in the form of a pack) together with the demand for unit cells (a device using one battery as a power source). The importance of screening the capacity of the battery is on the rise. Therefore, battery manufacturers are known to conduct impedance comparisons of specific frequencies, comparison of charging and discharging tests for a certain number of times, and the like before shipment of batteries.

그러나 이와 같은 초기상태의 전지 평가는 단순히 전지의 불량 여부를 판정하는 기준에 불과하며 전자의 경우 측정온도, 측정방법 등 측정 환경에 민감하며 후자의 경우 수많은 전지에 대한 충방전 설비를 이용 평가하기에는 시간적, 경제적 문제점을 안고 있다.However, the evaluation of the battery in the initial state is merely a criterion for determining whether the battery is defective or not, the former is sensitive to the measurement environment such as the measurement temperature and the measurement method, and the latter is a temporal time for evaluating the charging and discharging equipment for a large number of batteries. It has economic problems.

전지의 충전/방전 상태와 관련된 특성에 대하여, 일반적으로 전지의 개방회로전압(Open circuit voltage), 동작상태에서의 전지의 전압 및 변화, 전지에 인가되는 입력 전압 또는 전류에 대한 출력신호의 특성 및 이로부터 유도되는 내부저항 함수 또는 임피던스 함수 등의 측정에 관한 방법 등이 잘 알려져 있다. 이러한 여러 가지의 방법을 사용할 경우에 전지의 실시간 방전법에 소요되는 시간보다 짧은 시간내에 전지용량의 측정이 가능하다. 이를 위하여 많은 연구가 진행되어 왔는데, 그 일예로는, 미국특허 US 4,952,862에서는 전지의 방전특성을 푸커트 매개인자(Peukert parameter)로 구성되는 전압-시간함수로 나타내고, 전지의 전압 측정값과 상기 전압-시간함수로부터 전지의 잔존용량을 산출하는 방법을 제시하고있다. 또한 유럽특허 EP 119,547은 방전중인 전지의 방전전압을 시간의 함수로 측정하고, 일정구간에서의 방전전압의 평균변화율로부터 전지의 방전상태를 측정하는 방법을 제시하고 있다. 미국특허 US 3,984,762에서는 전지에 인가된 교류전류와 측정된 교류전압과의 위상차 측정방법을 언급하였다. 이러한 방전과정에서 전압 또는 전압의 변화량을 측정하여 용량을 산출할 경우에 측정값과 전지의 용량과의 상관관계가 나타나는 정확도는 전지의 방전특성에 대하여 민감한 의존성을 보인다. 예를 들면 전압의 평탄성이 매우 우수한 리튬이온 2차 전지의 경우에 방전상태의 변화에 대한 전압의 변화가 매우 적다. 한편, 또 다른 연구자들은 일본특허 P2000-39471A에서 펄스전류에 대한 충전 전압 과도현상 구간을 이용한 전지의 열화 판정방법을 제시하였다. 이 경우 100msec 이내의 과도현상 구간내에서 1.0C 이하의 연속적인 펄스전류에 대한 충전 전압의 기울기에 대한 산술적 연산 비교방법으로 이는 이미 측정 전의 전지의 내부저항의 차이가 뚜렷하게 존재할 경우에 해당하므로 내부저항 차이가 거의 없는 동일 제조 조건에 의해 생산된 전지의 경우에는 적용하기가 힘들다.As for the characteristics related to the charge / discharge state of the battery, generally, the open circuit voltage of the battery, the voltage and change of the battery in the operating state, the characteristics of the output signal with respect to the input voltage or current applied to the battery, and Methods related to the measurement of internal resistance functions or impedance functions derived therefrom are well known. In the case of using these various methods, the battery capacity can be measured within a shorter time than the time required for the real-time discharge method of the battery. To this end, many studies have been conducted. For example, in US Pat. No. 4,952,862, the discharge characteristic of a battery is represented by a voltage-time function composed of a Peukert parameter, and the voltage measurement value of the battery and the voltage A method of calculating the remaining capacity of a battery from a time function is presented. European patent EP 119,547 also provides a method of measuring the discharge voltage of a discharged battery as a function of time and measuring the discharge state of the battery from the average rate of change of the discharge voltage over a period of time. US Pat. No. 3,984,762 refers to a method of measuring the phase difference between an alternating current applied to a battery and a measured alternating voltage. When the capacity is calculated by measuring the voltage or the amount of change in the discharge process, the accuracy of the correlation between the measured value and the capacity of the battery shows a sensitive dependence on the discharge characteristics of the battery. For example, in the case of a lithium ion secondary battery having excellent voltage flatness, there is little change in voltage with respect to a change in discharge state. Meanwhile, other researchers have proposed a method of determining battery deterioration using a charging voltage transient section for pulse current in Japanese Patent P2000-39471A. In this case, the arithmetic comparison comparison method for the slope of the charging voltage for continuous pulse current of 1.0C or less within the transient period within 100msec.This is because the difference in the internal resistance of the battery before measurement is already present. It is difficult to apply the battery produced by the same manufacturing conditions with little difference.

따라서 본 발명의 목적은 동일 제조 조건하에서 생산된 2차 전지들 중 짧은 구간내의 2.0C 이상의 전지의 고율 방전특성을 이용하여 방전 특성이 상이한 전지를 선택적으로 분리하는 전지 용량 선별방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery capacity screening method for selectively separating cells having different discharge characteristics by using high rate discharge characteristics of a battery having a temperature of 2.0C or higher within a short interval among secondary batteries produced under the same manufacturing conditions.

본 발명의 다른 목적은 방전특성이 상이한 전지를 분리하여 직렬 혹은 병렬조합으로 조전지화 하여 조합전지의 에너지 효율을 극대화할 수 있는 전지용량 선별방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a battery capacity screening method that can maximize the energy efficiency of the assembled battery by separating the battery having a different discharge characteristics and assembled into a series or parallel combination battery.

도 1은 동일 전지그룹의 초기용량 분포 및 방전율 변화에 따른 방전특성을 나타낸 그래프1 is a graph showing discharge characteristics according to initial capacity distribution and discharge rate change of the same battery group.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용량분포도를 나타낸 그래프2 is a graph showing a capacity distribution diagram according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 스펙트럼을 나타낸 그래프3 is a graph showing an impedance spectrum according to an embodiment of the present invention

도 4a는 본 발명의 일 실시 예에서 인가된 전류의 시간별 패턴을 나타낸 그래프Figure 4a is a graph showing the time-dependent pattern of the applied current in an embodiment of the present invention

도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬이온 2차 전지의 3회째의 고율 방전 프로파일을 나타낸 그래프4B is a graph showing a third high rate discharge profile of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용량분포도를 나타낸 그래프5 is a graph showing a capacity distribution diagram according to another embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 임피던스 스펙트럼을 나타낸 그래프6 is a graph illustrating an impedance spectrum according to another embodiment of the present invention.

도 7a는 본 발명의 다른 실시 예에서 인가된 전류의 시간별 패턴을 나타낸 그래프7A is a graph showing a time-dependent pattern of applied current in another embodiment of the present invention;

도 7b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리튬이온 2차 전지의 3회째의 고율방전 프로파일을 나타낸 그래프7B is a graph illustrating a third high rate discharge profile of a lithium ion secondary battery according to another embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리튬이온 2차 전지의 3회째의 고율 방전 프로파일로부터 구한 전압응답변화와 용량과의 상관성을 나타내는 그래프8 is a graph showing a correlation between a voltage response change and a capacity obtained from a third high rate discharge profile of a lithium ion secondary battery according to another embodiment of the present invention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2차 전지의 용량 선별 방법은 동일 제조 조건으로 생산된 동일 그룹의 전지들을 동일충전조건으로 충전하는 단계와, 상기 전지를 동일 조건으로 충전한 후 중간 단락과정을 포함하는 일정시간 고율 방전을 실시하는 단계와, 초기 특정 SOC상태의 개방회로전압과 최종 전지의 순간 고율 방전 프로파일을 비교하여 전지의 용량을 선별하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.The capacity selection method of the secondary battery of the present invention for achieving the above object is a step of charging the same group of batteries produced under the same manufacturing conditions under the same charging conditions, and the intermediate short-circuit after the battery is charged under the same conditions Performing a constant time high rate discharge including a process, and selecting a capacity of the battery by comparing the open circuit voltage of the initial specific SOC state with the instantaneous high rate discharge profile of the final battery.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the preferred embodiment of the present invention.

도 1은 동일 전지그룹의 초기용량 분포 및 방전율 변화에 따른 방전특성을 나타낸 그래프이고,1 is a graph showing discharge characteristics according to changes in initial capacity distribution and discharge rate of the same battery group.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용량분포도를 나타낸 그래프이고,2 is a graph showing a capacity distribution diagram according to an embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 스펙트럼을 나타낸 그래프이고,3 is a graph showing an impedance spectrum according to an embodiment of the present invention,

도 4a는 본 발명의 일 실시 예에서 인가된 전류의 시간별 패턴을 나타낸 그래프이고,Figure 4a is a graph showing the time-dependent pattern of the applied current in an embodiment of the present invention,

도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬이온 2차 전지의 3회째의 고율 방전프로파일을 나타낸 그래프이다.4B is a graph illustrating a third high rate discharge profile of a lithium ion secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용량분포도를 나타낸 그래프이고,5 is a graph showing a capacity distribution diagram according to another embodiment of the present invention,

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 임피던스 스펙트럼을 나타낸 그래프이고,6 is a graph showing an impedance spectrum according to another embodiment of the present invention,

도 7a는 본 발명의 다른 실시 예에서 인가된 전류의 시간별 패턴을 나타낸 그래프이고,7A is a graph illustrating a time-based pattern of applied current in another embodiment of the present invention.

도 7b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리튬이온 2차 전지의 3회째의 고율방전 프로파일을 나타낸 그래프이다.7B is a graph showing a third high rate discharge profile of a lithium ion secondary battery according to another embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리튬이온 2차 전지의 3회째의 고율 방전 프로파일로부터 구한 전압응답변화와 용량과의 상관성을 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing a correlation between a voltage response change and a capacity obtained from a third high rate discharge profile of a lithium ion secondary battery according to another embodiment of the present invention.

상술한 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.1 to 8, the operation according to an embodiment of the present invention will be described in detail as follows.

본 발명의 2차 전지의 용량선별에 사용된 동일 전지그룹의 초기용량 분포 및 방전율 변화에 따른 방전특성을 나타낸 일례로 도 1에 나타낸 바, 1시간율(1.0C)이하의 방전율에 대하여 용량변화는 2% 이내로 매우 좁은 용량 분포를 보여주고 있음을 알 수 있다. 그러나 충방전 횟수가 증가되면서 용량분포가 상이하게 달라짐을 관찰할 수 있었다. 한편 이러한 싸이클 증가에 따른 용량 변화는 2.0C 의 고율방전 특성과 유사하게 변화한다는 것에 착안하여 전지의 순간 고율 방전 특성을 이용한 용량 선별을 시도하게 되었다.As an example showing the discharge characteristics according to the initial capacity distribution and the discharge rate change of the same battery group used for the capacity selection of the secondary battery of the present invention, as shown in Figure 1, the capacity change with respect to the discharge rate of less than one hour rate (1.0C) Shows a very narrow dose distribution within 2%. However, as the number of charge / discharge cycles increased, the capacity distribution was observed to be different. On the other hand, the capacity change according to the increase of the cycle is similar to the high rate discharge characteristics of 2.0C, paying attention to the capacity selection using the instantaneous high rate discharge characteristics of the battery.

전지 생산자는 전지 구매자가 요구하는 용량 분포에 맞게 2차 전지를 출하하게 되는데, 이때 출하 전지의 개방회로 전압은 전지의 운반 및 저장시 안정성을 고려하여 만충전 혹은 과방전 상태를 피해 부분방전 상태로 유지토록 하고 있다. 한국특허공고번호 2000-264,515에 기술된바와 같이 임피던스 스펙트럼 분석을 통한 전지 용량 측정은 전지의 각 방전도(DOD, Depth of discharge)에서 나타나는 고유의 임피던스 스펙트럼이 전지의 잔존용량과 관계 있음에 근거한다고 볼 때 동일 전지그룹에 대한 순간 방전특성을 비교하기 위해서는 동일 SOC상태를 유지토록 해야 한다. 이러한 사실을 토대로 리튬이온 2차 전지의 경우 개방회로전압을 부분 충전상태인 4.0볼트 이하로, 즉3.8볼트의 SOC(State of charge)상태를 0.5C 충전 조건으로 충전시키며, 이때 1일 자가방전에 의한 개방회로전압 변화가 20mV가 넘지 않는 충전 종결 조건으로 공칭용량의 0.5%에 해당하는 전기량까지 충전시킨다. 이때 SOC 상태는 개방회로전압이 3.0볼트 이하로 되지 않는 것이 바람직하다. 특정 SOC상태의 동일 전지 그룹에 대한 임피던스 스펙트럼 분석을 통하여 내부저항의 분포를 확인할 수도 있다.The battery producers ship secondary batteries according to the capacity distribution required by the battery buyer, and the open circuit voltage of the shipped batteries is considered to be partially discharged to avoid full charge or over discharge in consideration of stability during transportation and storage. To maintain it. As described in Korean Patent Publication No. 2000-264,515, the measurement of battery capacity through impedance spectrum analysis is based on the inherent impedance spectrum of the depth of discharge (DOD) of the battery being related to the remaining capacity of the battery. In order to compare the instantaneous discharge characteristics of the same battery group, it is necessary to maintain the same SOC state. Based on this fact, the Li-ion secondary battery charges an open circuit voltage below 4.0 volts, which is partially charged, that is, a 3.8 volt state of charge (SOC) state under a 0.5C charging condition. Charge to the amount of electricity corresponding to 0.5% of the nominal capacity under the termination condition of the charge, the open circuit voltage change does not exceed 20mV. At this time, it is preferable that the open circuit voltage is not lower than 3.0 volts in the SOC state. The distribution of internal resistance can also be confirmed by analyzing the impedance spectrum of the same cell group in a specific SOC state.

준비된 특정 SOC상태의 동일 전지 그룹에 대한 순간 고율 방전특성 관찰은 일반적인 충방전 설비를 이용할 수도 있다. 이때 방전 패턴은 1회당 60초 이내, 바람직하게는 2초 이상, 10초 이내에 실시하고 동일 조건으로 1초 이내의 순간 단락을 연속적으로 1회 이상 실시한다. 인가되는 방전 전류값은 공칭용량 기준으로 하여 1.0C이상 10.0C 이내의 방전율로 실시한다. 바람직하게는 1.5C이상 2.0C 이내로 하는 것이 바람직하다. 동일 전지그룹에 대한 순간 고율 방전특성 비교는 특정 SOC상태의 개방회로전압으로부터 방전구간 사이의 전압 응답 프로파일로 부터 얻을 수 있다.Observation of the instantaneous high rate discharge characteristics for the same group of cells in a particular SOC state prepared may use a general charge / discharge facility. At this time, the discharge pattern is performed within 60 seconds, preferably 2 seconds or more and 10 seconds or more, and one or more instantaneous short circuits within 1 second are performed continuously under the same conditions. The discharge current value to be applied is carried out at a discharge rate of 1.0C or more and 10.0C or less based on the nominal capacity. Preferably, it is preferable to set it as 1.5 C or more and 2.0 C or less. A comparison of the instantaneous high rate discharge characteristics for the same cell group can be obtained from the voltage response profile between the open circuit voltages and the discharge intervals in a particular SOC state.

실시예 1Example 1

18650 원통형 타입의 리튬이온 2차 전지 5개의 동일 전지그룹에 대한 5회 충방전을 실시한 결과를 도 2에 나타내었다. 이때 측정 조건은 0.5C 충전율, 1.0C 방전율 조건으로 실시하였다. 5회 충방전이 진행된후 동일 SOC 상태를 만들기 위해 셀 전압을 충전조건조건으로 3.8볼트로 유지토록 한 후, 순간 고율 방전을 실시하기 전에 내부 저항 비교를 위하여 이들 전지에 대한 임피던스 스펙트럼을 측정 분석하였다. 임피던스 측정은 BPS 1000FL모델(제조사 : 금호석유화학(주))을 사용, 10kHz ~ 10mHz사이의 주파수 범위에서 실시하였으며 그 결과는 도 3에 나타내었으며 구체적 시험분석은 한국특허공고번호 2000-264,515호를 인용하였다. 3.8볼트의 동일 SOC 상태의 전지 그룹에 대한 순간 방전 실시는 3회에 걸쳐 실시하였으며 방전 패턴은 매회 순간 단락 0.5초와 함께 3회 연속 16초 간격으로 실시하였다. 이때 인가 방전전류는 3,600mA이었다. 3회의 순간 고율 방전 패턴이 끝난후 초기 SOC상태의 개방회로전압으로부터 변화는 전압응답 프로파일을 모니터링하여 도 4b와 같이 나타났다. 도 2의 용량 분포에서 나타낸 바와 같이 전지 4의 경우 가장 큰 방전 용량을 나타내고 있으며 이러한 사실은 임피던스 스펙트럼으로부터 전하 이동 저항과 연관이 있는 스펙트럼 반원의 크기 변화와 용량 상관성에서 작은 값을 나타내어야 하나 실시예의 경우 구분하지 못하였다. 한편 본 발명의 순간 고율 방전 프로파일을 비교한바 도 4b에 나타난 것처럼 뚜렷한 선별을 할 수 있었다.The results of five charge / discharge cycles of five identical battery groups of 18650 cylindrical lithium ion secondary batteries are shown in FIG. 2. At this time, the measurement conditions were performed under 0.5C charge rate and 1.0C discharge rate conditions. After five charge / discharge cycles, the cell voltage was maintained at 3.8 volts under the charging condition to achieve the same SOC state, and the impedance spectrum of these cells was measured and analyzed for internal resistance comparison before the instantaneous high rate discharge. . Impedance measurement was performed in the frequency range between 10 kHz and 10 mHz using BPS 1000FL model (manufactured by Kumho Petrochemical Co., Ltd.), and the results are shown in FIG. 3 and specific test analysis was performed using Korean Patent Publication No. 2000-264,515. Cited. The instantaneous discharge was performed three times for a group of cells in the same SOC state of 3.8 volts, and the discharge pattern was carried out three times for 16 consecutive intervals with a short time of 0.5 seconds each time. At this time, the applied discharge current was 3,600 mA. The change from the open circuit voltage of the initial SOC state after the three instantaneous high rate discharge patterns was completed was shown in FIG. 4B by monitoring the voltage response profile. As shown in the capacity distribution of FIG. 2, the battery 4 shows the largest discharge capacity, and this fact should be a small value in the capacity correlation with the change in the size of the spectral semicircle associated with the charge transfer resistance from the impedance spectrum. The case could not be distinguished. On the other hand, comparing the instantaneous high rate discharge profile of the present invention was able to make a clear selection as shown in Figure 4b.

실시예 2Example 2

650mAh급 각형 타입의 리튬이온 2차 전지 9개의 동일 전지그룹에 대한 용량 분포를 도 5에 나타내었다. 이때 동일 SOC 상태를 만들기 위해 셀 전압을 충전조건으로 3.72볼트로 유지토록 한 후, 순간 고율 방전을 실시하기 전에 내부 저항 비교를 위하여 이들 전지에 대한 임피던스 스펙트럼을 측정 분석하였다. 임피던스 측정은 BPS 1000FL모델(제조사 : 금호석유화학(주))을 사용, 10kHz ~ 10mHz사이의 주파수 범위에서 실시하였으며 그 결과는 도 6에 나타내었으며 구체적 시험분석은 한국특허공고번호 2000-264,515호를 인용하였다. 3.72볼트의 동일 SOC 상태의 전지 그룹에 대한 순간 방전 실시는 3회에 걸쳐 실시하였으며 방전 패턴은 매회 순간 단락 1.0초와 함께 3회 연속 10초 간격으로 실시하였다. 이때 인가 고율 방전 전류는 1,200mA이었다. 3회의 순간 고율 방전 패턴이 끝난후 초기 SOC상태의 개방회로전압으로부터 변화는 전압응답 프로파일을 모니터링하여 도 7b와 같이 나타났다. 도 5의 용량 분포에서 나타낸 바와 같이 전지 5의 경우 가장 큰 방전 용량을 나타내고 있으며, 이러한 사실은 임피던스 스펙트럼으로부터 전하 이동 저항과 연관이 있는 스펙트럼 반원의 크기 변화와 용량 상관성에서 가장 작은 반원을 나타내고, 전지 1의 경우는 가장 큰 값을 나타내었다. 한편 본 발명의 순간 고율 방전 프로파일을 비교한바 도 6에 나타난 것처럼 임피던스 스펙트럼 분포 경향성과 동일한 결과를 얻었다. 이러한 결과는 3번째의 순간 고율 방전 프로파일로부터 구해진 종결 전압과 초기 SOC 개방회로전압과의 전압응답 변화율을 전지 용량과의 연관성과 비교한 결과 도 8과 같은 높은 상관 결과를 얻을 수 있었다.The capacity distribution of the same cell group of nine lithium-ion secondary batteries of 650 mAh square type is shown in FIG. 5. In order to maintain the same SOC state, the cell voltage was maintained at 3.72 volts under the charging condition, and the impedance spectrum of these cells was measured and analyzed for internal resistance comparison before the instantaneous high rate discharge. Impedance measurement was performed in the frequency range between 10 kHz and 10 mHz using BPS 1000FL model (manufactured by Kumho Petrochemical Co., Ltd.), and the results are shown in FIG. 6 and specific test analysis was performed using Korean Patent Publication No. 2000-264,515. Cited. The instantaneous discharge was performed three times for a group of cells in the same SOC state of 3.72 volts, and the discharge pattern was performed three times in a 10 second interval with a short circuit of 1.0 seconds each time. At this time, the applied high rate discharge current was 1,200 mA. The change from the open circuit voltage of the initial SOC state after the three instantaneous high rate discharge patterns was completed was shown in FIG. 7B by monitoring the voltage response profile. As shown in the capacity distribution of FIG. 5, the cell 5 shows the largest discharge capacity, which indicates the smallest semicircle in the capacity correlation and the magnitude change of the spectral semicircle associated with the charge transfer resistance from the impedance spectrum. The case of 1 showed the largest value. On the other hand, comparing the instantaneous high rate discharge profile of the present invention, as shown in Figure 6, the same result as the impedance spectrum distribution tendency was obtained. These results compare the rate of change of the voltage response between the termination voltage and the initial SOC open circuit voltage obtained from the third instantaneous high rate discharge profile with the correlation with the battery capacity.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 동일 제조 조건으로 생산된 동일 그룹 2차 전지의 짧은 고율 방전특성을 이용하는데 있어서, 부분 방전상태에 해당하는 특정 SOC상태의 전지를 준비하여 전지의 공칭 용량의 2.0C 이상의 고율 방전율로 2회 이상, 각 방전 단계사이에 1초이내의 단락과정을 포함하여 연속적으로 고율 방전을 실시하여 전압응답 프로파일을 비교하여 전지의 방전특성이 상이한 전지를 선택적으로 분리하여 경제적으로 출하전지의 용량 세분화 선별할 수 있는 이점이 있다.As described above, in taking advantage of the short high rate discharge characteristics of the same group secondary batteries produced under the same manufacturing conditions according to the present invention, a battery of a specific SOC state corresponding to a partial discharge state is prepared to have a nominal capacity of 2.0 High-rate discharges are continuously performed at a high rate discharge rate of C or more, two or more times, and within one second between each discharge step, thereby comparing voltage response profiles to selectively separate cells having different discharge characteristics. There is an advantage that the capacity granularity of the shipment battery can be selected.

또한 전지를 직렬 혹은 병렬 조합으로 조전지화 하여 사용하는 사용자에게는 조합전지의 에너지 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can maximize the energy efficiency of the combination battery to the user to use the battery assembled in series or parallel combination.

Claims (6)

동일 제조 조건으로 생산된 동일 그룹의 전지의 용량선별 방법에 있어서,In the capacity selection method of the same group of batteries produced under the same manufacturing conditions, 동일 제조 조건으로 생산된 동일 그룹의 전지들을 동일충전조건으로 충전하는 단계와,Charging the same group of batteries produced under the same manufacturing conditions under the same charging conditions; 상기 전지를 동일 조건으로 충전한 후 중간 단락과정을 내포하는 일정시간 고율 방전 실시하는 단계와,Charging the battery under the same conditions and performing a high rate discharge for a predetermined time including an intermediate short circuit; 초기 특정 SOC상태의 개방회로전압과 최종 전지의 순간 고율 방전 프로파일을 비교하여 전지의 용량을 선별하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 짧은 구간의 고율 방전특성을 이용한 전지의 용량 선별 방법.A capacity selection method of a battery using a high-rate discharge characteristic of a short period, characterized in that the step of selecting the capacity of the battery by comparing the open circuit voltage of the initial specific SOC state and the instantaneous high rate discharge profile of the final battery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고율 방전율은 측정전지의 공칭용량 기준으로 1.5C 이상 10.0C 이내인 것을 특징으로 하는 짧은 구간의 고율 방전특성을 이용한 전지의 용량 선별 방법.The high rate discharge rate is a capacity selection method of a battery using a high rate discharge characteristics of a short section, characterized in that the nominal capacity of the measurement battery 1.5C or more within 10.0C. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 고율 방전은 1회 이상, 인가시간이 2초 이상 60초 이내인 것을 특징으로 하는 짧은 구간의 고율 방전특성을 이용한 전지의 용량 선별 방법.The high-rate discharge is characterized in that the battery capacity selection method using the high-rate discharge characteristics of the short section, characterized in that at least one time, the application time is 2 seconds or more and less than 60 seconds. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 고율 방전간에 1초 이내의 순간적인 단락을 연속적으로 1회이상 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 짧은 구간의 고율 방전특성을 이용한 전지의 용량 선별 방법.A method of selecting a capacity of a battery using a high-rate discharge characteristic of a short period, characterized in that it further comprises the step of performing at least one continuous short-circuit within 1 second between the high rate discharge. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 충전과정에서 충전조건은, 3.8V의 전압을 인가하여 0.5C로 충전함을 특징으로 하는 짧은 구간의 고율 방전특성을 이용한 전지의 용량 선별 방법.In the charging process, the charging condition is a capacity selection method of a battery using a high rate discharge characteristic of a short period, characterized in that the charging to 0.5C by applying a voltage of 3.8V. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 전지는 리튬이온, 리튬이온폴리머, 리튬폴리머 2차전지인 것을 특징으로하는 짧은 구간의 고율 방전특성을 이용한 전지의 용량 선별 방법.The battery is a lithium ion, lithium ion polymer, lithium polymer secondary battery characterized in that the capacity selection method of the battery using a high rate discharge characteristics of a short section.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102794272A (en) * 2012-06-30 2012-11-28 珠海市鹏辉电池有限公司 Grading method for lithium-ion battery capacity
CN103272784A (en) * 2012-11-28 2013-09-04 山东润峰集团新能源科技有限公司 Self-discharge screening method of chargable lithium battery
CN104269574A (en) * 2014-09-23 2015-01-07 中航锂电(洛阳)有限公司 Battery pack sorting method
US9209496B2 (en) 2010-03-24 2015-12-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Sorting machine of battery cell and sorting method thereof
CN105428734A (en) * 2015-12-21 2016-03-23 中盐安徽红四方锂电有限公司 Matching method for electric vehicle power batteries
CN106972212A (en) * 2017-03-28 2017-07-21 天能电池集团有限公司 A kind of lead accumulator is internalized into and method for group matching
CN108287312A (en) * 2017-12-22 2018-07-17 广州市香港科大霍英东研究院 A kind of method for separating, system and the device of retired battery
CN108550893A (en) * 2018-05-09 2018-09-18 江苏海四达电源股份有限公司 Method for group matching for ferric phosphate lithium cell

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6281683B1 (en) * 1999-02-02 2001-08-28 Enrev Corporation Rapid determination of present and potential battery capacity
KR100577782B1 (en) * 1999-06-21 2006-05-10 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 Thin film transistor-liquid crystal display device
KR100372879B1 (en) * 2000-12-13 2003-02-15 (주)에스티비 Method for measurement of remaining power in secondary battery and device thereof
KR100438744B1 (en) * 2001-02-20 2004-07-05 주식회사 맥사이언스 How to Select Battery Characteristics and Assemble Battery by Partial Discharge

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9209496B2 (en) 2010-03-24 2015-12-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Sorting machine of battery cell and sorting method thereof
CN102794272A (en) * 2012-06-30 2012-11-28 珠海市鹏辉电池有限公司 Grading method for lithium-ion battery capacity
CN103272784A (en) * 2012-11-28 2013-09-04 山东润峰集团新能源科技有限公司 Self-discharge screening method of chargable lithium battery
CN104269574A (en) * 2014-09-23 2015-01-07 中航锂电(洛阳)有限公司 Battery pack sorting method
CN104269574B (en) * 2014-09-23 2016-06-22 中航锂电(江苏)有限公司 A kind of set of cells method for separating
CN105428734A (en) * 2015-12-21 2016-03-23 中盐安徽红四方锂电有限公司 Matching method for electric vehicle power batteries
CN105428734B (en) * 2015-12-21 2017-11-07 中盐安徽红四方锂电有限公司 A kind of method for group matching of electric automobile power battery
CN106972212A (en) * 2017-03-28 2017-07-21 天能电池集团有限公司 A kind of lead accumulator is internalized into and method for group matching
CN108287312A (en) * 2017-12-22 2018-07-17 广州市香港科大霍英东研究院 A kind of method for separating, system and the device of retired battery
CN108550893A (en) * 2018-05-09 2018-09-18 江苏海四达电源股份有限公司 Method for group matching for ferric phosphate lithium cell
CN108550893B (en) * 2018-05-09 2020-06-16 南通隆力电子科技有限公司 Matching method for lithium iron phosphate battery

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