KR20200054013A - Method for Detecting Battery Having Disconnection of Terminal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단자가 단선된 단선 전지 검출 방법, 상세하게는, 단자가 단선된 전지를 전지의 분해 및 정밀 투과 장비 없이 검출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a disconnected battery in which the terminal is disconnected, and in particular, a method for detecting a battery in which the terminal is disconnected without disassembly and precision transmission equipment of the battery.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.2. Description of the Related Art A secondary battery having high applicability according to a product family and having electrical characteristics such as high energy density has been widely applied to portable vehicles as well as electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles driven by electric driving sources. This secondary battery is attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement, in that not only does not generate any by-products due to the use of energy, as well as a primary advantage that can dramatically reduce the use of fossil fuels.
특히 현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.In particular, among the currently applied secondary batteries, lithium secondary batteries developed in the early 1990s have higher operating voltage and significantly higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd, and sulfuric acid-lead batteries using aqueous electrolyte solutions. It is spotlighted as an advantage.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체가 적층 또는 권취된 구조로 전지케이스에 내장되며, 그 내부에 비수 전해액이 주입됨으로써 구성된다.In general, a lithium secondary battery is built in a battery case in a structure in which an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is stacked or wound, and is formed by injecting a non-aqueous electrolyte therein.
이때, 상기 양극과 음극으로부터 전극 단자들이 돌출되도록 형성하여, 이들을 직렬, 또는 병렬 연결함으로써, 전지모듈 또는 전지팩을 형성하고, 이들을 차량용 배터리 또는 전력저장장치로 사용하고 있다.At this time, the electrode terminals are formed to protrude from the positive electrode and the negative electrode, and they are connected in series or in parallel to form a battery module or battery pack, and they are used as a vehicle battery or power storage device.
한편, 일반적으로 전지의 품질 합격, 불합격의 판정은 충전 및 방전 용량과 함께, 출하 충전 SOC 30 내지 SOC 60에서 약 10초 내지 30초 정도 일정한 전류를 흘려줌으로써 저항을 측정하는 DCIR(Direct Current Internal Resistance)법을 이용하여 판단하여 왔다.On the other hand, in general, the determination of the quality pass or fail of the battery is DCIR (Direct Current Internal Resistance), which measures resistance by passing a constant current for about 10 seconds to 30 seconds from the
그러나, 상기 이차전지의 제조 과정에서 상기 전극 단자들의 단선이 발생하기도 하는데, 상기 방법에 따르면, 도 1에서 보는 바와 같이, SOC 30에서의 저항은 매우 낮아 정상 전지와 단선 전지의 전압의 차이가 식별 가능할 정도로 뚜렷히 나타나지 않는 바, 기존의 방법으로는 그 구분이 쉽지 않다.However, disconnection of the electrode terminals may occur in the process of manufacturing the secondary battery. According to the method, as shown in FIG. 1, the resistance in
즉, 상기 단선 전지의 경우, 전극 단자 및 상기 전극 단자가 돌출되는 집전체의 접촉 저항이 증가하지만, 그 차이가 매우 적어 상기 방법으로는 판별이 불가능하였다.That is, in the case of the single-wire battery, the contact resistance of the electrode terminal and the current collector to which the electrode terminal protrudes increases, but the difference is so small that it is impossible to discriminate by the method.
그럼에도 불구하고, 상기 전극 단자들이 단선되는 경우, 이들을 포함하는 전지모듈이나 전지팩의 조립시, 그 성능이 크게 저하되는 등 문제가 나타나는 바, 이들을 구분하기 위해서, 다시 전지를 분해하여 조립하거나, 정밀 투과 장치로서, CT 나 X-ray를 이용하는 등의 공정상, 비용상 매우 비효율적인 방법을 선택할 수 밖에 없었다.Nevertheless, when the electrode terminals are disconnected, a problem such as a significant decrease in performance occurs when assembling a battery module or a battery pack containing them. As a transmissive device, it was inevitable to select a very inefficient method in terms of process and cost, such as using CT or X-ray.
따라서, 실제 양산 과정에서 전지의 전극 단자에서 단선이 발생하였을 때, 정상 전지와 단선 전지를 비파괴적인 방법으로 구분할 수 있으면서도 추가적인 공정 및 비용이 크게 필요하지 않은 방법에 대한 필요성이 높은 실정이다. Therefore, when a disconnection occurs in the electrode terminal of the battery in the actual mass production process, there is a high need for a method that can distinguish between a normal battery and a single-cell battery in a non-destructive manner, but does not require additional process and cost.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems requested from the past.
구체적으로, 본 발명은, 조립된 이차전지를 분해하거나, 정밀 투과 장비를 이용하지 않고, 기존에 사용하고 있는 충방전 장치를 이용하여 전극 단자가 단선된 전지를 검출할 수 있는 비파괴적 검출 방법을 제공한다.Specifically, the present invention is a non-destructive detection method capable of detecting a battery with a disconnected electrode terminal using an existing charging / discharging device without disassembling the assembled secondary battery or using precision transmission equipment. to provide.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예에 따르면,According to an embodiment of the present invention for achieving this object,
본 발명은, 양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 이차전지의 양극으로부터 연장된 양극 단자 및 음극으로부터 연장된 음극 단자 중 적어도 하나가 단선된 단선 전지를 검출하는 방법으로서,The present invention is a method for detecting a disconnection battery in which at least one of a positive electrode terminal extending from a positive electrode and a negative electrode terminal extending from a negative electrode of a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and a separator is disconnected.
SOC(State of Charge) 0 내지 SOC 2까지의 완전방전 후 전류 비인가 상태에서 1분 이상 레스트(rest) 후의 오픈 회로 전압(OCV: open circuit voltage) Vrest를 기준으로, 단선 전지 여부를 판별을 제공한다.Based on the open circuit voltage (OCV) V rest after rest of at least 1 minute in a state where no current is applied after completely discharging from SOC (State of Charge) 0 to
구체적으로, 상기 단선 전지 검출 방법은, Specifically, the single-wire battery detection method,
(i) 대상 이차전지를 완전방전하는 방전 공정;(i) a discharge process of completely discharging the target secondary battery;
(ii) 상기 방전 공정 후에, 대상 이차전지를 전류 비인가 상태에서 1분 이상 레스트(rest) 시키는 방치 공정; 및(ii) after the discharging step, an unattended step of restoring the target secondary battery for 1 minute or more in a non-current state; And
(iii) 상기 방치 공정 후의 대상 이차전지의 전압 V(o)rest을 측정하여 단선 전지 여부를 판별하는 검출 공정;(iii) a detection step of determining whether a single-cell battery is present by measuring the voltage V (o) rest of the target secondary battery after the leaving step;
을 포함하고, Including,
상기 검출 공정은, 양극 단자 및 음극 단자에 단선이 없는 기준 전지의, 방전 공정 후의 전류 비인가 상태에서 1분 이상 레스트(rest) 한 전압 V(b)rest과, 대상 전지의 V(o)rest 을 비교하여 수행한다.In the detection process, the voltage V (b) rest and the V (o) rest of the target cell are restrained for at least 1 minute in a state in which no current is applied after the discharging process of the reference battery without disconnection at the positive and negative terminals. Perform by comparison.
여기서, V(b)rest과 V(o)rest는 각각 OCV 값이다.Here, V (b) rest and V (o) rest are OCV values, respectively.
본 출원의 발명자들은, 상기 방법에 따르면, 이차전지의 분해, 또는 정밀 투과 장치가 불필요하며, 기존의 충방전 과정에서 나타나는 급격한 IR-drop(전압 강하)로부터, 높은 전류와 저항이 큰 영역인 SOC 0 부근의 전압에서, 정상 전지와 단선 전지의, 레스트(rest) 후에 회복되는 전압의 차이를 이용해, 공정 비용의 상승 없이 간단한 방법으로 전지의 단선 여부를 판별할 수 있음을 확인하였다.The inventors of the present application, according to the above method, do not require disassembly of a secondary battery or a precision transmission device, and SOC, which is a region with high current and high resistance from sudden IR-drop (voltage drop) occurring in the conventional charging and discharging process It was confirmed that, at a voltage around 0, the difference between the normal battery and the disconnected battery, which is recovered after the rest, can be used to determine whether the battery is disconnected by a simple method without increasing the process cost.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 단선 전지 검출 방법에 따르면, 이차전지의 조립 후에도, 이차전지를 분해하거나, 정밀 투과 장비를 이용하지 않고, 기존에 사용하고 있는 충방전 장치를 이용하여 비파괴적 방법으로 전극 단자가 단선된 이차전지를 검출할 수 있는 바, 비용 및 공정 측면에서 효율적이다.As described above, according to the single-wire battery detection method according to the present invention, even after assembly of the secondary battery, the secondary battery is not disassembled or a precision transmission equipment is used, and the non-destructive method is used using an existing charge / discharge device. It is possible to detect the secondary battery with the electrode terminal disconnected by the method, which is efficient in terms of cost and process.
도 1은 SOC(state of charge)에 따른 저항 그래프이다;
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 단선 전지 검출 방법의 순서 흐름도이다;
도 3은 실험예 1에 따른 방전 그래프이다;
도 4는 실험예 1에 따른 기준전지의 음극 단자 사진이다;
도 5는 실험예 1에 따른 대상전지 1의 음극 단자 사진이다;
도 6은 실험예 1에 따른 대상전지 2의 음극 단자 사진이다;
도 7은 실험예 1에 따른 대상전지 3의 음극 단자 사진이다;
도 8은 실험예 1에 따른 대상전지 4의 음극 단자 사진이다;
도 9는 실험예 1에 따른 대상전지 5의 음극 단자 사진이다.1 is a graph of resistance according to SOC (state of charge);
2 is a flowchart of a single wire battery detection method according to an embodiment of the present invention;
3 is a discharge graph according to Experimental Example 1;
4 is a photograph of a negative terminal of a reference battery according to Experimental Example 1;
5 is a photograph of the negative terminal of the target cell 1 according to Experimental Example 1;
6 is a photograph of the negative terminal of the
7 is a photograph of the negative terminal of the
8 is a photograph of the negative terminal of the target cell 4 according to Experimental Example 1;
9 is a photograph of the negative terminal of the
본 발명의 일 구현예에 따르면, According to one embodiment of the invention,
양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 이차전지의 양극으로부터 연장된 양극 단자 및 음극으로부터 연장된 음극 단자 중 적어도 하나의 단선 여부를 검출하는 방법으로서,A method of detecting whether at least one of a positive electrode terminal extending from a positive electrode of a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and a separator and a negative electrode terminal extending from a negative electrode is disconnected,
SOC(State of Charge) 0 내지 SOC 2까지의 완전방전 후 전류 비인가 상태에서 1분 이상 레스트(rest) 후의 오픈 회로 전압(OCV: open circuit voltage) Vrest를 기준으로, 단선 전지 여부를 판별하는, 단선 전지 검출 방법이 제공된다.Based on the open circuit voltage (OCV) V rest after at least 1 minute rest in a state where no current is applied after completely discharging from SOC (State of Charge) 0 to
여기서, SOC는 전지의 충전 상태를 나타내는 용어로서, 전지가 만충전(완전충전)된 상태를 SOC 100, 50%의 충전 상태를 SOC 50, 만방전(완전방전)된 상태를 SOC 0으로 표기한다.Here, SOC is a term indicating the state of charge of the battery, and the state in which the battery is fully charged (fully charged) is
즉, 본 발명은, 저항이 매우 큰 영역인 SOC 0 부근, 예를 들어, SOC 0 내지 SOC 2까지 완전방전을 수행하고, 이후, 전지를 레스트(rest)시켜 실제 전지가 가지는 전압으로의 되돌아 가는 경우, 완전방전 시점의 전압과 레스트 후의 전압의 차이(△V)가, 정상 전지와 단선 전지 사이에서 서로 다른 것으로부터 단선 여부를 판별할 수 있다.That is, the present invention performs a complete discharge to
구체적으로, 이차전지는, 방전시 전류가 흐르는 상태에서의 전압과 전류의 비인가 상태의 전압(OCV) 사이에서 차이를 가지는데, 이 차이는 전류가 인가되었을 경우, 전류(I)와 저항(R)의 영향, 즉, 전압강하(IR-drop)에 기인한다. Specifically, a secondary battery has a difference between a voltage in a current flowing state during discharge and a voltage (OCV) in a non-applied state of the current. When the current is applied, the current I and resistance R ), That is, due to the voltage drop (IR-drop).
따라서, 저항이 다른 이차전지의 경우, 동일 전압까지 방전을 시키더라도, 각각의 이차전지가 가지는 저항(R) 값의 차이로 인해, OCV가 달라지게 된다.Therefore, in the case of a secondary battery having a different resistance, even if the battery is discharged to the same voltage, the OCV is different due to a difference in the resistance (R) value of each secondary battery.
이때, 양극 단자 및 음극 단자에 단선이 없는 정상 전지와, 이들 중 적어도 하나에 단선이 있는 단선 전지는, 접촉 저항에만 차이가 존재하여, 저항의 차이에 따른 구분이 쉽지 않다.At this time, a normal battery having no disconnection in the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, and a disconnection battery having a disconnection in at least one of them, there is a difference only in the contact resistance, so it is not easy to distinguish according to the difference in resistance.
그러나, SOC 0 부근까지 방전시킨 후에 레스트(rest)를 수행하여 그 차이를 판단하면, 상기 SOC에서는 도 1에서 보는 바와 같이 그 저항이 커 차이가 두드러지게 나타나므로, 정상 전지와 단선 전지의 구분이 가능해진다.However, if the difference is determined by performing a rest after discharging to the vicinity of
이에, 본 발명의 발명자들은, 심도있는 연구를 거듭한 끝에, 저항이 큰 영역인 SOC 0 부근까지 방전한 후 레스트(rest)를 수행하면 OCV 값이 달라지는 현상에 있어서, 상기 SOC에서는 도 1에서 보는 바와 같이 그 저항이 매우 커, 정상 전지와 단선 전지의 전압 변화의 차이가 두드러지게 나타남을 확인하였고, 상기 전압 그래프의 변화와 함께 이차전지를 분해하여 관찰한 결과, 상기와 같은 방법으로 단선 여부 판단이 가능함을 확인하였다.Thus, the inventors of the present invention, after repeated in-depth research, in the phenomenon that the OCV value is changed when performing rest after discharging to the vicinity of
상세하게는, 상기 단선 전지 검출 방법은, Specifically, the single-wire battery detection method,
(i) 대상 이차전지를 완전방전하는 방전 공정;(i) a discharge process of completely discharging the target secondary battery;
(ii) 상기 방전 공정 후에, 대상 이차전지를 전류 비인가 상태에서 1분 이상 레스트(rest) 시키는 방치 공정; 및(ii) after the discharging step, an unattended step of restoring the target secondary battery for 1 minute or more in a non-current state; And
(iii) 상기 방치 공정 후의 대상 이차전지의 전압 V(o)rest을 측정하여 단선 전지 여부를 판별하는 검출 공정;(iii) a detection step of determining whether a single-cell battery is present by measuring the voltage V (o) rest of the target secondary battery after the leaving step;
을 포함할 수 있다. It may include.
상기 방전 공정의 완전방전은 2.5V 내지 3.0V까지 수행될 수 있고, 상세하게는 양극재와 음극재에 따라 적절히 선택된 전압까지 수행될 수 있다.The full discharge of the discharge process may be performed from 2.5V to 3.0V, and in detail, it may be performed up to a voltage appropriately selected according to the positive electrode material and the negative electrode material.
상기 방치 공정은, 상온(섭씨 24도 내지 26도)에서 전류 비인가 상태로 이차전지를 방치하는 것으로, 이때 SOC는 완전방전 상태의 SOC 0 부근으로 유지된다.The leaving step is to leave the secondary battery in a non-current state at room temperature (24 to 26 degrees Celsius), where the SOC is maintained near
상기 방치 공정은, 전압이 실제 이차전지의 전압으로 되돌아 오는데 충분한 시간으로 수행될 수 있고, 이후 단선 여부를 검출하는데 있어서 오류를 줄일 수 있으며 보다 명확한 검출이 가능하도록, 예를 들어, 1분 이상 수행할 수 있으며, 상세하게는 10분 이상 수행될 수도 있다. 다만, 비효율적으로 너무 길게 수행할 필요는 없으며, 1시간 이내로 수행하면 충분하다.The neglect process may be performed with a time sufficient for the voltage to return to the voltage of the actual secondary battery, and thereafter, errors may be reduced in detecting whether a disconnection occurs, and more clear detection may be performed, for example, 1 minute or more. It may be, and may be performed in more than 10 minutes in detail. However, it is not necessary to perform too long inefficiently, and it is sufficient to perform within 1 hour.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이, 정상 전지와 단선 전지의 경우, 완전방전 후 레스트(rest)의 방치 공정 후의 OCV에 차이를 가지므로, 이로부터 단선 여부를 검출할 수 있다.On the other hand, as described above, in the case of a normal battery and a single-cell battery, since there is a difference in the OCV after the stand-off process of the rest after full discharge, it is possible to detect whether there is a disconnection.
구체적으로, 상기 검출 공정은, 양극 단자 및 음극 단자에 단선이 없는 정상 전지로 기확인된 기준 전지에 대해, 방전 공정 후의 전류 비인가 상태에서 1분 이상 레스트(rest) 한 전압 V(b)rest를 측정하고, 이를 대상 전지의 V(o)rest 을 비교하여 수행할 수 있다. 즉, 단자의 단선이 없어, 정상 전지로 판명이 나 있는 기준 전지의 방전 공정 후의 전류 비인가 상태에서 1분 이상 레스트(rest) 한 전압 V(b)rest을 먼저 측정하고, 이후, 대상 전지의 V(o)rest를 측정한 후, V(b)rest값과 V(o)rest값을 비교 검토하여, 그 차이로부터 대상 전지가 정상 전지인지, 단선 전지인지 여부를 판단할 수 있다.Specifically, in the detection process, the voltage V (b) rest that is rested for 1 minute or more in a non-current state after the discharge process with respect to a reference cell previously identified as a normal cell having no disconnection at the positive and negative terminals. Measurement, and can be performed by comparing the V (o) rest of the target cell. That is, there is no disconnection of the terminal, and the voltage V (b) rest , which has been rested for 1 minute or more in the current unapplied state after the discharge process of the reference battery, which is proved to be a normal battery, is first measured, and thereafter, V of the target battery After measuring (o) rest , the V (b) rest value and the V (o) rest value can be compared and examined to determine whether the target battery is a normal battery or a single-cell battery from the difference.
이때, 상기 검출 공정은, V(o)rest - V(b)rest 크기를 기준으로 판단하는데, 상기 크기는, 방전 공정의 전류의 크기에 따라 달라질 수 있다.At this time, the detection process is determined based on the size of V (o) rest -V (b) rest , which may vary depending on the size of the current in the discharge process.
따라서, 단선 전지를 검출하기 위해, 사용자는 방전 공정의 전류를 임의로 설정할 수 있다. 이에 따라, 보다 용이하게 상기 검출 방법에 사용할 특정 방전 전류를 정하여, 정상 전지로 기확인된 기준 전지에 대해, 한번 상기 과정을 수행하여 얻은 전압 변화 그래프를 바탕으로, 이후 대상 전지들에 대해 같은 방전 전류 값으로 상기 검출 방법을 단계적으로 수행함으로써, 다수의 전지들의 단선 여부를 판단할 수 있다. 이러한 방법으로, 전지의 분해나, 정밀 투과 장치 없이도, 기존의 충방전 방법으로 빠르게 단선 전지 여부를 판단할 수 있다. 또는, 기준 전지의 전압 변화 그래프는, 동일하게 제조된 전지들을 개시한 기존 문헌들에 나와 있는 것을 참조하여 이를 근거로 할 수 있음은 물론이다.Therefore, in order to detect a single-wire battery, the user can arbitrarily set the current of the discharge process. Accordingly, a specific discharge current to be used for the detection method is more easily determined, and for the reference battery previously identified as a normal battery, based on the voltage change graph obtained by performing the above process once, the same discharge is applied to the target batteries afterwards. By performing the detection method step by step with a current value, it is possible to determine whether a plurality of batteries are disconnected. In this way, it is possible to quickly determine whether the battery is a single-wire battery by using an existing charging / discharging method without disassembling the battery or using a precision transmission device. Alternatively, the graph of voltage change of the reference battery can be based on this by referring to the existing literatures that disclose the same manufactured batteries.
한편, 상기 방전 공정은 정전류로 수행될 수 있으며, 이때, 높은 C-레이트(C-rate)로 방전을 수행하는 경우, SOC 0 부근에서의 저항 값이 커져 더 급격한 전압 강하가 나타나므로, 실제 이차전지의 전압과 측정되는 전압과의 오차가 증가하고, 전류를 비인가한 후 OCV가 저항 값에 따라 더욱 크게 달라지게 된다.Meanwhile, the discharging process may be performed with a constant current. At this time, when discharging is performed at a high C-rate, the resistance value in the vicinity of
따라서, 방전 전류가 클수록 정상 전지와 단선 전지의 구분이 명확해지는 바, 상세하게는, 상기 방전 공정의 방전 전류를 크게 설정할 수 있고, 한정되지 아니하나, 예를 들어, 1C 이상, 상세하게는, 1C 내지 5C일 수 있으며, 더욱 상세하게는 2C 내지 3C일 수 있고, 가장 상세하게는 3C 일 수 있다.Therefore, the larger the discharge current, the clearer the distinction between the normal battery and the single-cell battery. Specifically, the discharge current of the discharge process can be largely set, but is not limited, for example, 1C or more, in detail, It may be 1C to 5C, more specifically 2C to 3C, and most specifically 3C.
이로부터 상기 검출 공정은, 상기와 같이 방전 공정을 3C 이상, 상세하게는 3C 내지 5C, 더욱 상세하게는, 3C로 수행했을 때, 상기 기준 전지와 대상 전지의 방치 공정 후(rest 후)의 전압 차이인, V(o)rest - V(b)rest가 0.05V보다 크거나 같은 경우, 즉, V(o)rest - V(b)rest ≥ 0.05V인 경우, 대상 전지를 단선 전지로 판별할 수 있다.From this, the detection process, as described above, when the discharge process is performed at 3C or more, specifically 3C to 5C, and more specifically, 3C, the voltage after the stand-off process of the reference and target cells (after rest) If the difference, V (o) rest -V (b) rest is greater than or equal to 0.05V, that is, V (o) rest -V (b) rest ≥ 0.05V, the target cell can be determined as a single cell. Can be.
더욱 상세하게는, 방전 공정을 3C 이상, 상세하게는 3C 내지 5C, 더욱 상세하게는, 3C로 수행했을 때, 상기 기준 전지와 대상 전지의 방치 공정 후(rest 후)의 전압 차이, V(o)rest - V(b)rest ≥ 0.07V인 경우, 대상 전지를 단선 전지로 판별할 수 있다.More specifically, when the discharge process is performed at 3C or more, specifically 3C to 5C, and more specifically, 3C, the voltage difference after the neglecting process (after rest) of the reference cell and the target cell, V (o ) rest -V (b) When rest ≥ 0.07V, the target cell can be determined as a single cell.
또한, 상기 과정(i)의 방전 공정 이전에는 이차전지를 충전하는 충전 공정;을 더 포함할 수 있다.In addition, prior to the discharging process of step (i), a charging process for charging the secondary battery may be further included.
상기 충전은 이차전지의 일반적인 충전과정과 같이, 정전류-정전압의 충전과정을 거칠 수 있고, 이때, 전류 값 및 전압 값은 전지에 따라 적절히 설정될 수 있다.The charging may be performed through a constant current-constant voltage charging process, such as a normal charging process of a secondary battery, wherein the current value and the voltage value may be appropriately set according to the battery.
상기 정전류 구간은 상기 범위에서 적절히 선택되는 일정 전류를 흘러주어 충전하고, 정전압 구간은 상기 범위에서 적절히 선택되는 일정 전압으로 충전하여 수행된다.The constant current section is performed by charging a constant current appropriately selected from the above range, and charging is performed with a constant voltage appropriately selected from the above range.
이때, 정전류 구간에서 정전압 구간으로 변경되는 시점은 설정된 충전 전압에 도달한 시점일 수 있다.In this case, the time point of changing from the constant current section to the constant voltage section may be a time point when the set charging voltage is reached.
이와 같은 방법으로 수행되는 이차전지의 충전은, SOC 98 내지 SOC 100의 완전 충전까지 이루어질 수 있다.Charging of the secondary battery performed in this way may be performed up to full charging of SOC 98 to
한편, 상기 충전 공정과 방전 공정은, 반복하여 수행될 수 있고, 그 횟수에 제한은 없으나, 본 발명은, 단선 여부를 검출하는 데 목적이 있는 바, 1회만 수행될 수 있다. Meanwhile, the charging process and the discharging process may be performed repeatedly, and the number of times is not limited, but the present invention has the purpose of detecting whether a wire is disconnected and can be performed only once.
한편, 본 발명의 보다 명확한 이해를 위해, 도 2에는 본 발명에 따른 단선 전지 검출 방법의 검사 순서를 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.Meanwhile, for a clearer understanding of the present invention, FIG. 2 is a flowchart illustrating an inspection procedure of a single-wire battery detection method according to the present invention.
도 2를 참조하면, 공정 P1에서 대상 전지의 SOC가 약 100%로, SOC 98 내지 100에 도달할 때까지 완전 충전한다. 그리고, 공정 P2에서 대상 전지를 방전시켜 SOC가 0% 부근, 예를 들어, SOC 0 내지 2에 도달하는 시점까지 완전 방전한다. 공정 P3에서 전류를 비인가한 상태에서 대상 전지를 1분 이상 방치한다. 이어서, 공정 P4에서 대상 전지의 전압(OCV, V(o)rest)을 측정하여, 공정 P5에서 정상 전지로 판명된 기준 전지를 상기와 같이 동일하게 수행했을 때의 전압(OCV, V(b)rest)와 비교한다. Referring to FIG. 2, in step P1, the SOC of the target cell is about 100%, and is fully charged until SOC 98 to 100 are reached. Then, in step P2, the target cell is discharged, and the battery is completely discharged until the SOC reaches 0%, for example,
이후, 상기 공정 P1에서 수행하는 방전 전류에 따라 그 차이 값이 차이가 있으나, 방전 전류를 3C 이상, 상세하게는 3C 내지 5C, 더욱 상세하게는, 3C로 수행했을 때, 상기 V(o)rest - V(b)rest ≥ 0.05V인 경우, 대상 전지를 단선 전지로 판단하고, 검사를 종료(공정 P6-1)하며, V(o)rest - V(b)rest < 0.05V인 경우, 대상 전지를 정상 전지로 판단하고, 검사를 종료(공정 OCP6-2)한다.Thereafter, the difference value varies according to the discharge current performed in the process P1, but when the discharge current is performed at 3C or more, specifically 3C to 5C, and more specifically, 3C, the V (o) rest -If V (b) rest ≥ 0.05V, the target cell is judged to be a single-cell cell, and the inspection is terminated (process P6-1), V (o) rest -V (b) rest <0.05V, subject The battery is judged to be a normal battery, and the inspection is ended (step OCP6-2).
상기에서, 기준 전지의 V(b)rest는 기존에 수행되었던 것을 그대로 사용할 수 있으며, 문헌을 참고하여 설정할 수도 있고, 또는 대상 전지의 검사 전에 새로이, 기준 전지에 대해 상기 공정 P1 내지 P4를 수행하여 그 값을 얻을 수도 있다.In the above, the V (b) rest of the reference battery may be used as it was previously performed, or may be set with reference to the literature, or newly performed the above steps P1 to P4 on the reference battery before the inspection of the target battery You can also get the value.
또한, 공정 P6의 상기 단선 전지의 판단은, P1에서 수행하는 방전 전류에 따라 다를 수 있으며, 방전 전류가 낮을수록, 단선 전지로 판단하는 전압 크기 차이, 즉 V(o)rest - V(b)rest 값이 작아지므로, 방전 전류에 따라 그 값을 설정할 수 있다.In addition, the determination of the disconnection battery in step P6 may be different depending on the discharge current performed in P1, and the lower the discharge current, the difference in voltage magnitude determined by the disconnection battery, that is, V (o) rest -V (b) Since the rest value becomes small, the value can be set according to the discharge current.
한편, 상기 이차전지는 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온(Li-ion) 이차전지, 리튬 폴리머(Li-polymer) 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 이차전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.On the other hand, the type of the secondary battery is not particularly limited, but as a specific example, a lithium ion (Li-ion) secondary battery having the advantages of high energy density, discharge voltage, output stability, lithium polymer (Li-polymer) ) It may be a secondary battery, or a lithium secondary battery such as a lithium-ion polymer secondary battery.
구체적인 구성 및 구조는 당업계에 개시되어 있는 바, 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략하고, 당업계에 개시된 일반적인 구조의 이차전지에 본 발명이 모두 적용될 수 있음은 물론이다.Since the specific configuration and structure are disclosed in the art, a detailed description is omitted in the present specification, and the present invention can be applied to all secondary batteries having a general structure disclosed in the art.
이하에서는, 본 발명에 따른 실시예를 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, description will be made with reference to examples according to the present invention, but this is for easier understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
<제조예><Production Example>
LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 양극 활물질 : 도전재(Super-P) : 바인더(PVdF)를 96 : 2 : 2의 중량비로 용제인 NMP에 첨가하여 슬러리를 만들고, 이를 알루미늄 호일 상에 70 ㎛로 코팅, 섭씨 130도에서 건조 및 압착하여 양극을 제조하였다. LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 positive electrode active material: conductive material (Super-P): binder (PVdF) in a weight ratio of 96: 2: 2 is added to the solvent NMP to make a slurry, and this is aluminum A positive electrode was prepared by coating on a foil with 70 μm, drying and pressing at 130 degrees Celsius.
인조흑연 음극 활물질 : 인조흑연 도전재(Super-P) : 바인더(PVdF)를 95 : 2.5 : 2.5의 중량비로 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 이를 구리 호일 상에 70 ㎛로 코팅, 섭씨 130도에서 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.Artificial graphite negative electrode active material: Artificial graphite conductive material (Super-P): Binder (PVdF) was added to NMP as a solvent in a weight ratio of 95: 2.5: 2.5 to prepare a negative electrode mixture slurry, which was then made to 70 μm on copper foil. A cathode was prepared by coating, drying and pressing at 130 degrees Celsius.
상기 양극과 음극, 분리막으로서 폴리 에틸렌막(Celgard, 두께: 20 ㎛), 및 에틸렌 카보네이트, 디메틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트가 1: 2: 1로 혼합된 용매에 LiPF6가 1M로 녹아 있는 액체 전해액을 사용하여, 이차전지들을 제조하였다.The positive electrode and the negative electrode, a polyethylene membrane (Celgard, thickness: 20 μm) as a separator, and a liquid electrolyte in which LiPF 6 is dissolved in 1M in a solvent in which ethylene carbonate, dimethylene carbonate, and diethyl carbonate are mixed in a 1: 2: 1 ratio. Using, to prepare a secondary battery.
<실험예 1><Experimental Example 1>
상기 이차전지들을 샘플링하여 5개를 추출하여 대상 전지들로 하고, 단선 여부를 측정하는 실험을 하였다.The secondary batteries were sampled, and five were extracted to be used as target cells, and an experiment was performed to measure whether or not there was a disconnection.
또한, 상기와 동일한 방법으로 만들어진 이차전지 중 단선이 없는 이차전지를 기준 전지로 설정하였다.In addition, among the secondary batteries made in the same manner as above, a secondary battery without disconnection was set as a reference battery.
상기 기준 전지와, 5개의 대상 전지들을 정전류-정전압(CC-CV)의 방법으로 4.2V까지 1C로 SOC 100까지 완전 충전하고, 이를 정전류(CC)의 방법으로 3C로 SOC 0까지 완전 방전한 후, 전류 비인가 상태의 레스트(rest)하였다.After charging the reference battery and 5 target cells to
그리고, 상기 기준 전지와 대상 전지들의 방전과정에서부터 레스트까지 전압 변화를 측정하였다.Then, the voltage change was measured from the discharge process of the reference and target cells to the rest.
완전 방전 시점의 전압을 V0, 레스트 1분 후의 전압을 V1.rest(기준 전지: V(b)1.rest, 대상 전지: V(o)1.rest), 레스트 10분 후의 전압을 V10.rest(기준 전지: V(b)10.rest, 대상 전지: V(o)10.rest)로 한다.The voltage at the time of full discharge is V 0, the voltage after 1 minute of rest is V 1.rest (reference battery: V (b) 1.rest , the target battery: V (o) 1.rest ), the voltage after 10 minutes of rest is V Let 10.rest (reference battery: V (b) 10.rest , target battery: V (o) 10.rest ).
또한, 상기 전지들을 분해하여, 전극 단자의 단선여부를 확인하였다.In addition, the batteries were disassembled to check whether the electrode terminals were disconnected.
그 결과를 하기 도 3 내지 도 9 및 표 1에 나타내었다.The results are shown in FIGS. 3 to 9 and Table 1 below.
먼저, 도 4 및 5는 기준 전지와, 대상 전지 1을 분해하여 음극 단자를 확인한 사진이다. 이들 도 4 및 5를 참고하면, 기준 전지와, 대상 전지 1은 모두 음극 탭의 포일이 리드부의 용접부와 잘 접촉하여, 단선 발생이 없음이 확인된다. 또한, 상기 표 1 및 도 3(도 3은 기준 전지 및 대상 전지 1 내지 5의 방전 시험시 전압 변화 양상을 나타낸 그래프이다.)을 함께 참고하면, 대상 전지 1은 V(o)rest - V(b)rest의 값이 0.7 미만으로 됨에 따라, 본 발명의 검출 방법에 의해서도 단선 발생이 없는 것으로 확인되며, 이는 도 5의 대상 전지 1의 분해를 통해 확인한 결과와 부합하는 것으로 검증되었다. First, FIGS. 4 and 5 are photographs in which the reference battery and the target battery 1 are disassembled to confirm the negative terminal. 4 and 5, it is confirmed that both the reference battery and the target battery 1 have the foil of the negative electrode tab in good contact with the welding portion of the lead portion, so that no disconnection occurs. In addition, referring to Table 1 and FIG. 3 (FIG. 3 is a graph showing a voltage change pattern in the discharge test of the reference cell and the target cells 1 to 5), the target cell 1 is V (o) rest -V ( b) As the value of rest became less than 0.7, it was confirmed that no disconnection occurred even by the detection method of the present invention, which was verified to be consistent with the result confirmed through the disassembly of the target cell 1 in FIG. 5.
한편, 도 6 내지 9는 대상 전지 2 내지 5을 분해하여 음극 단자를 확인한 사진이다. 이들 도 6 및 9를 참고하면, 대상 전지 2 내지 5는 음극 탭의 포일이 리드부의 용접부와 완전히 또는 부분적으로 떨어져 완전 단선 또는 부분 단선이 발생한 것으로 확인된다.On the other hand, Figures 6 to 9 is a photograph confirming the negative terminal by disassembling the
또한, 상기 표 1 및 도 3(도 3은 기준 전지 및 대상 전지 1 내지 5의 방전 시험시 전압 변화 양상을 나타낸 그래프이다.)을 함께 참고하면, 대상 전지 2 내지 5은 V(o)rest - V(b)rest의 값이 0.7 이상으로 됨에 따라, 본 발명의 검출 방법에 의해서도 단선 발생이 있는 것으로 확인되며, 이는 도 6 내지 9의 대상 전지 2 내지 5의 분해를 통해 확인한 결과와 부합하는 것으로 검증되었다. In addition, referring to Table 1 and FIG. 3 (FIG. 3 is a graph showing a voltage change pattern in the discharge test of the reference cell and the target cells 1 to 5), the
따라서, 본 발명에 따라 검사를 수행한 경우, 기존의 충방전 시험만으로도 정상 전지와 단선 전지를 명확히 구분하여, 전지를 분해 및 확인한 경우에 준하게 전지의 단선 여부를 신뢰성 있게 검출할 수 있음이 확인된다. Accordingly, when the inspection was performed according to the present invention, it was confirmed that the normal battery and the single-cell battery were clearly separated only by the existing charge / discharge test, and that the battery could be reliably detected if the battery was disassembled and confirmed. do.
이상 본 발명에 따른 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to the drawings and examples according to the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above.
Claims (11)
SOC(State of Charge) 0 내지 SOC 2까지의 완전방전 후 전류 비인가 상태에서 1분 이상 레스트(rest) 후의 오픈 회로 전압(OCV: open circuit voltage) Vrest를 기준으로, 단선 전지 여부를 판별하는, 단선 전지 검출 방법.A method for detecting a disconnection battery in which at least one of a positive electrode terminal extending from a positive electrode of a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and a separator and a negative electrode terminal extending from a negative electrode is disconnected,
Based on the open circuit voltage (OCV) V rest after 1 minute or more of rest in a state where no current is applied after completely discharging from SOC (State of Charge) 0 to SOC 2, it is determined whether a single-wire battery is present. Single-cell detection method.
상기 단선 전지 검출 방법은,
(i) 대상 이차전지를 완전방전하는 방전 공정;
(ii) 상기 방전 공정 후에, 대상 이차전지를 전류 비인가 상태에서 1분 이상 레스트(rest) 시키는 방치 공정; 및
(iii) 상기 방치 공정 후의 대상 이차전지의 전압 V(o)rest을 측정하여 단선 전지 여부를 판별하는 검출 공정;
을 포함하는, 단선 전지 검출 방법.According to claim 1,
The single-wire battery detection method,
(i) a discharge process of completely discharging the target secondary battery;
(ii) after the discharging step, an unattended step of restoring the target secondary battery for 1 minute or more in a non-current state; And
(iii) a detection step of determining whether a single-cell battery is present by measuring the voltage V (o) rest of the target secondary battery after the leaving step;
A single-wire battery detection method comprising a.
상기 방전 공정은, 정전류로 수행되는, 단선 전지 검출 방법.According to claim 2,
The discharge process is performed with a constant current, a single-wire battery detection method.
상기 완전방전은 2.5V 내지 3.0V까지 수행되는, 단선 전지 검출 방법.The method of claim 1 or 2,
The full discharge is performed to 2.5V to 3.0V, single-cell detection method.
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KR1020180137619A KR20200054013A (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Method for Detecting Battery Having Disconnection of Terminal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20200054013A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3908079A1 (en) | 2020-05-06 | 2021-11-10 | LG Electronics Inc. | Induction heating apparatus and method for controlling same |
KR20220107475A (en) * | 2021-01-25 | 2022-08-02 | 한국 전기안전공사 | Pairing test method and auxiliary energy system to resolve losses during test |
-
2018
- 2018-11-09 KR KR1020180137619A patent/KR20200054013A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3908079A1 (en) | 2020-05-06 | 2021-11-10 | LG Electronics Inc. | Induction heating apparatus and method for controlling same |
KR20220107475A (en) * | 2021-01-25 | 2022-08-02 | 한국 전기안전공사 | Pairing test method and auxiliary energy system to resolve losses during test |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal |