KR20230062573A - 전지 케이스 단락 처리 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지 단락 처리 방법 및 시스템을 제공한다. 상기 전지 케이스의 단락 처리 방법은, 전지 케이스와 전지의 제1 전극의 단락이 감지되면, 케이스와 전지의 제2 전극을 합선시키는 단계 - 여기서 제1 전극이 정극이면, 제2 전극은 부극이고; 제1 전극이 부극이면, 제2 전극은 정극임 -; 전지 케이스와 제2 전극 사이의 합선을 해제하고, 전지를 기설정된 시간 동안 정치하는 단계; 전지를 정치한 다음, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차를 감지하는 단계; 및, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지에 따라 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형 및 단락의 제거 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 특히 전지 케이스의 단락 처리 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 2021년 10월 25일에 제출된 발명 명칭이 "전지 케이스 단락 처리 방법 및 시스템"이고 중국 특허 출원 번호가 2021112415320의 우선권을 주장하며, 해당 출원의 전체 내용이 인용되어 본문에 포함된다.
최근 몇년동안, 동력 전지의 적용범위가 점점 더 광범위해짐에 따라 수력, 화력, 풍력 및 태양에너지 발전소 등과 같은 에너지 저장 전원시스템, 및 전동 공구, 군사 장비, 항공 우주 등 여러 분야에서 널리 적용되고 있다.
동력 전지의 조립 및 테스트 과정에서 전해액이 전지 케이스를 오염시키거나 절연되어야 하는 부품 사이의 절연이 비정상적으로 발생되어 전지 케이스의 단락 등 문제가 발생 할 수 있다.
상기 문제를 감안하여, 본 발명은 전지 케이스 단락 처리 방법 및 시스템을 제공하는 바, 전지 케이스의 단락 문제를 적어도 부분적으로 해결할 수 있다.
전지 케이스와 전지의 제1 전극의 단락이 감지된 경우, 케이스와 전지의 제2 전극을 합선시키는 단계 - 여기서, 제1 전극이 정극이면, 제2 전극은 부극이고; 제1 전극이 부극이면, 제2 전극은 양극임 -;
전지 케이스와 제2 전극 사이의 합선을 해제하고, 전지를 기설정된 시간 동안 정치하는 단계;
전지를 상기 시간 동안 정치한 후, 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차를 감지하는 단계; 및,
케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지에 따라, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형 및 단락의 제거 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
전지 케이스와 제1 전극의 단락이 발견된 경우, 케이스와 제2 전극의 합선에 의해 케이스와 제2 전극 사이에서 전류가 전이됨으로써, 제1 전극에 대한 케이스의 전위차가 정상 값으로 복원되도록 하며, 정치에 의해 케이스 내부의 단락이 제거될 수 있는 경우, 정치 기간 동안 케이스 내부 단락은 다시 제1 전극에 대한 케이스의 전위차를 비정상으로 되도록 한다. 전지의 정치가 기설정된 시간에 도달한 후, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차를 감지하여, 전위차가 기설정된 범위 이내이면, 상기 케이스와 제1 전극 사이의 단락이 케이스 외부 단락이고, 또한 이러한 케이스 외부 단락이 이미 복구되었음을 의미하며, 전위차가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 이러한 단락은 케이스 내부의 단락으로 간주되여 복구될 수 없다. 한편으로, 제2 전극과 케이스 사이의 합선 및 정치에 의해, 케이스 외부의 단락을 복구하고, 다른 한편으로는 복구불가능한 케이스의 내부 단락을 제거할 수 있어, 케이스 내부의 단락된 전지를 사용하여 생기게 되는 안전성 문제를 줄일 수 있다.
상기 해결수단에 근거하여, 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지에 따라, 케이스와 상기 제1 전극 사이의 단락 유형 및 단락 제거 여부를 결정하는 단계는,
케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있을 경우, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 외부 단락이고 케이스의 외부 단락이 제거된 것으로 결정하는 단계를 포함한다.
상기 해결수단에 근거하여, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지에 따라, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형 및 단락 제거 여부를 결정하는 단계는,
케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 내부 단락이고, 케이스 내부 단락이 제거되지 않은 것으로 결정하는 단계를 포함한다.
위에서 언급된 케이스 내부 단락 및 케이스 외부 단락의 단락 유형의 결정은, 제2 전극과 케이스 사이의 합선 및 전지의 정치 후, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차를 측정하고, 측정된 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지 여부를 비교 판단하여, 간편하게 구현할 수 있다.
상기 해결수단에 근거하여, 상기 방법은,
케이스와 제2 전극을 합선시키기 전에, 케이스의 전해액을 세척하는 단계를 포함한다.
케이스와 제2 전극 사이의 합선에 있어서, 전해액의 제거를 통해 케이스 외부 단락을 복구시킨 후, 케이스 외부 단락은 케이스에 잔류된 전해액의 이동으로 인해 다시 발생하여, 케이스 외부 단락의 복구를 보다 철저하게 구현할 수 있다.
상기 해결수단에 근거하여, 케이스와 제2 전극을 합선시키기 전에, 케이스의 전해액을 세척하는 단계는,
전해액의 유기용매를 사용하여 전지를 침지하여 케이스 표면의 전해액을 녹이는 단계, 및
유기용매에서 꺼낸 상기 전지를 휘발성 알코올 물질로 침지하여 케이스 표면에 잔류된 유기용매를 제거하는 단계를 포함한다.
전해액의 유기용매로 케이스 외부 표면에 잔류된 전해액을 세척할 수 있고, 동시에 휘발성 알코올 물질을 사용하여 전지를 침지하면, 전지 케이스 표면에 잔류된 유기용매 및 유기용매 내 용매의 전해액이 알코올 물질의 휘발성 특성에 의해 제거될 수 있으며, 전지 케이스 외부 표면의 전해액을 보다 철저하게 제거할 수 있다.
상기 해결수단에 근거하여, 유기 용매에 전지를 침지하는 시간은 제1 지속시간이고;
및/또는,
알코올 물질에 전지를 침지하는 시간은 제2 지속시간이다.
케이스 외부 표면의 전해액이 충분히 제거되는 것을 보장하도록 전지가 유기용매와 알코올 물질에 침지되는 지속시간을 각각 한정한다.
상기 해결수단에 근거하여, 케이스와 제2 전극을 합선시키기 전에, 케이스의 전해액을 세척하는 단계는,
유기용매를 사용하여 전지를 침지하기 전에, 기설정된 온도의 탈이온수에 전지를 침지하여, 케이스 표면의 전해액의 결정을 녹이는 단계를 포함한다.
보다 높은 온도의 탈이온수에 전지를 침지하면, 케이스 표면의 전해액 결정이 용해되어, 케이스 외부 표면을 더 철저하게 세척할 수 있다.
상기 해결수단에 근거하여, 탈이온수에 전지를 침지하는 시간은 제3 지속시간이다.
케이스 외부 표면의 전해액 결정이 더 철저하게 용해되도록, 전지가 탈이온수에 침지되는 시간은 제3 지속시간에 도달해야 한다.
상기 해결수단에 근거하여, 기설정된 온도는 70섭씨도 내지 90섭씨도 사이이다.
상기 기설정된 온도는 결정이 빠르고 완전히 용해되도록 보장할 수 있다.
상기 해결수단에 근거하여, 케이스와 제2 전극을 합선시키기 전에, 케이스의 전해액을 세척하는 단계는,
전지가 침지된 경우, 전지에 초음파를 발신하는 단계를 포함한다.
초음파 발신으로 인한 미세진동을 통해, 전지 케이스를 보다 철저하게 세척할 수 있다.
상기 해결수단에 근거하여, 유기용매는, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 중 적어도 하나를 포함하며; 및/또는, 알코올 물질은, 무수 에탄올 및/또는 무수 메탄올을 포함한다.
상기 유기용매 및 알코올 물질은 모두 쉽게 얻을 수 있고 원가가 저렴한 특징이 있다.
상기 해결수단에 근거하여, 상기 방법은,
케이스 표면의 전해액을 세척하기 전에, 전지의 제2 전극 포스트를 밀봉하는 단계를 더 포함한다.
전지의 포스트를 밀봉하여, 전지가 침지되었을 시 포스트의 부식을 줄일 수 있으므로, 복구 후 전지의 사용 수명을 보장한다.
상기 해결수단에 근거하여,
케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위를 벗어난 것이 감지되는 경우, 케이스와 제1 전극 사이에 단락되었음을 결정하는 단계를 더 포함한다.
케이스와 제1 전극 사이의 전위차를 감지하여 전지 케이스의 단락 여부를 쉽고 빠르게 발견할 수 있다.
상기 해결수단에 근거하여, 기설정된 지속시간은 6 내지 54시간이다.
제2 전극과 케이스 사이에서 전지의 합선이 해제된 후의 정치시간을 기설정된 시간으로 하면, 케이스 내부가 단락되어 다시 방전될 수 있으므로, 케이스 내부 단락을 최대한 감지하여 케이스 내부가 단락된 전지가 유입되어 사용되는 것을 방지한다.
본 발명의 실시예의 제2 양태에서는 전지 케이스의 단락 처리 시스템을 제공하는 바,
상기 처리 시스템은 합선 부품, 감지 장치 및 정보처리 장치를 포함하고,
합선 부품은 전지 케이스와 전지의 제1 전극 사이의 단락이 감지된 경우, 케이스와 전지의 제2 전극을 합선시키는데 사용되고; 여기서, 제1 전극이 정극이면, 제2 전극은 부극이고; 제1 전극이 부극이면, 제2 전극은 정극이며;
감지장치는 케이스와 제1 전극 사이의 합선을 해제한 후 전지를 기설정된 시간 동안 정치시킨 다음, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차를 감지하는데 사용되며;
정보처리 장치는 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위내에 있는지에 따라, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형 및 단락의 제거 여부를 결정하는데 사용된다.
상기 해결수단에 근거하여, 정보처리 장치는 구체적으로 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있을 경우, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 외부 단락이고 케이스 외부 단락의 제거를 결정하는데 사용된다.
정보처리 장치는 또한 구체적으로 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 내부 단락이고 케이스 내부 단락이 제거되지 않은 것으로 결정하는데 사용된다.
정보처리 장치는 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위를 벗어나는지 여부에 따라, 케이스와 제1 전극 사이의 단락이 제거되었는지 여부를 결정하고 케이스 내부의 단락을 정확하게 선택할 수 있다
상기 해결수단에 근거하여, 시스템은,
케이스와 제2 전극을 합선시키기 전에, 케이스의 전해액을 세척하는데 사용되는 세척 장치를 더 포함한다.
상기 해결수단에 근거하여, 세척장치는,
기설정된 온도의 탈이온수, 전해액의 유기용매 및 휘발성 알코올 물질에 전지를 순차적으로 침지하는 용기;
전지가 침지된 경우, 전지에 초음파를 발신하는 초음파 발신기를 포함한다.
초음파의 도입으로, 더 나은 세척을 구현할 수 있다.
상술된 설명은 본 발명의 기술적 해결수단에 대한 개요일 뿐이며, 본 발명의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 이해할 수 있도록, 명세서의 내용에 따라 구현될 수 있으며, 본 발명의 상술된 및 기타 목적, 특징 및 이점을 보다 명백하고 이해하기 쉽게 하기 위해, 이하 본 발명의 특정 실시예가 제공된다.
전지 케이스와 제1 전극의 단락이 발견된 경우, 케이스와 제2 전극의 합선에 의해 케이스와 제2 전극 사이에서 전류가 전이됨으로써, 제1 전극에 대한 케이스의 전위차가 정상 값으로 복원되도록 하며, 정치에 의해 케이스 내부의 단락이 제거될 수 있는 경우, 정치 기간 동안 케이스 내부 단락은 다시 제1 전극에 대한 케이스의 전위차를 비정상으로 되도록 한다. 전지의 정치가 기설정된 시간에 도달한 후, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차를 감지하여, 전위차가 기설정된 범위 이내이면, 상기 케이스와 제1 전극 사이의 단락이 케이스 외부 단락이고, 또한 이러한 케이스 외부 단락이 이미 복구되었음을 의미하며, 전위차가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 이러한 단락은 케이스 내부의 단락으로 간주되여 복구될 수 없다. 한편으로, 제2 전극과 케이스 사이의 합선 및 정치에 의해, 케이스 외부의 단락을 복구하고, 다른 한편으로는 복구불가능한 케이스의 내부 단락을 제거할 수 있어, 케이스 내부의 단락된 전지를 사용하여 생기게 되는 안전성 문제를 줄일 수 있다.
하기 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명을 읽으면서, 다양한 다른 이점 및 유익한 점은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 도면은 단지 바람직한 실시형태의 목적을 나타내기 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 또한, 도면 전체에 걸쳐, 동일한 도면의 참조번호로 동일한 구성요소를 표시하였다. 도면에 있어서,
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스의 단락 처리방법의 흐름 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지의 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지와 제2 전극의 합선 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스의 단락 처리방법의 흐름 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 케이스 표면 전해액 세척 흐름 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스 단락 처리방법 흐름 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스 단락 처리방법 효과 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스 단락 처리 시스템의 구조 모식도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스의 단락 처리방법의 흐름 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지의 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지와 제2 전극의 합선 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스의 단락 처리방법의 흐름 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 케이스 표면 전해액 세척 흐름 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스 단락 처리방법 흐름 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스 단락 처리방법 효과 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스 단락 처리 시스템의 구조 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 해결수단의 실시예를 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 해결수단을 더욱 명확하게 설명하기 위해 사용된 것일 뿐이며, 따라서 예로서만 사용되며, 본 발명의 보호 범위를 제한하는데 사용되어서는 안된다.
달리 정의되지 않는 한, 본문에서 사용되는 모든 기술 및 과학적 용어는 본 발명에서 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지며; 본문에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며; 본 발명의 명세서와 특허청구범위 및 상기 도면의 설명 중의 용어 "포함", "갖는" 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 커버하도록 의도된다.
본 발명의 실시예에 대한 설명에서, 기술적 용어 “제1", "제2" 등은 단지 상이한 대상을 구별하기 위해 사용된 것으로, 상대적 중요성을 나타내거나 암시하거나 또는 표시된 기술적 특징의 수량, 특정 순서 또는 우선 순위 관계를 암시하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예에 대한 설명에서, "복수"의 의미는 달리 특별히 제한되지 않는 한 둘 이상을 의미한다.
본문에서 언급된 "실시예"는 실시예와 결부하여 설명된 특정된 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 각각의 위치에 있는 문구의 출현이 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 다른 실시예와 상호 배타적인 별개의 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것도 아니다. 본문에 기술된 실시예가 다른 실시예와 조합될 수 있다는 것은 당업자에 의해 명시적으로 그리고 묵시적으로 이해된다.
본 발명의 실시예에 대한 설명에서, 용어 "및/또는"은 연관된 대상을 설명하기 위한 연관 관계일 뿐이며, 세 종류의 관계가 있을 수 있음을 나타내며, 예를 들어 A 및/또는 B는 A가 단독으로 존재하고, A와 B가 동시에 존재하며, B가 단독으로 존재하는 세 종류의 경우를 나타낼 수 있다. 또한, 본문에서 문자 "/"는 일반적으로 전후 연관된 대상이 "또는"의 관계임을 의미한다.
본 발명의 실시예에 대한 설명에서， 용어 "복수"는 2개 이상(2개를 포함)을 의미하고, 같은 의미로, "복수 그룹"은 2개 이상의 그룹(2개 그룹을 포함)을 의미하고, "복수 시트"는 2개 이상 시트 (2개 시트를 포함)을 의미한다.
본 발명의 실시예에 대한 설명에서，기술적 용어 "중앙" "종 방향" "횡 방향" "길이" "폭" "두께" "상" "하" "전" "후" "좌" "우" "수직" "수평" "상단" "저부" "내" "외" "순시침" "역시침" "축방향" "반경방향" "원주방향" 등으로 표시된 방위 또는 위치 관계는 도면에 표시된 방위 또는 위치관계에 기반한 것이며, 표시된 장치 또는 부품이 반드시 특정 방위를 가져야 하고 특정 방위로 구성 및 작동되어야 함을 나타내거나 암시하기보다는 본 발명 실시예를 쉽게 설명하고 설명을 단순화하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 실시예에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다.
본 발명의 실시예에 대한 설명에서, 달리 명시적으로 지정되고 제한되지 않는 한, 기술적 용어 "장착", "서로 연결", "연결", "고정" 등 용어는 넓은 의미로 이해되어야 하며, 예를 들어 고정 연결, 탈착 가능한 연결 또는 일체형 연결일 수 있고; 기계적 연결, 전기적 연결일 수 있으며; 직접 연결되거나 중간 매개를 통해 간접적으로 연결될 수 있고; 2개 부품 내부의 연통이거나 2개 부품간의 상호 작용 관계일 수 있다. 당업자에게 있어서, 본 발명의 실시예에서 상기 용어들의 구체적인 의미는 특정 상황에 따라 이해될 수 있다.
현재 케이스와 부극 또는 정극 사이에는 단락이 발생할 수 있으며, 케이스와 전지의 정극 또는 부극 사이의 단락은 복구가 어려우며, 잠시 복구 후 케이스와 전지의 정극 또는 부극 사이에 또 다시 단락되게 된다.
연구결과에 따르면, 케이스와 전지의 포스트 사이에 잔류된 전해질 또는 금속 입자 등이 있으면 전지 케이스와 대응되는 전극 사이의 케이스 외부에서 단락이 발생하고, 이러한 케이스 외부의 단락으로 인해 정극에 대한 케이스의 전위차가 작아지거나 부극에 대한 전위차가 감소되도록 하는 것을 발견하였다. 전지 케이스 내부의 부분적 구조가 파손되면, 케이스와 전지의 정극 또는 부극 사이에 케이스 내부 단락이 발생할 수 있다.
케이스 외부 단락의 경우, 케이스와 부극 사이가 단락되면, 케이스와 정극 사이를 합선시킬 수 있으며, 합선을 통해 정극으로부터 케이스로 방전하여, 부극에 대한 케이스의 전위차가 증가하도록 된다. 케이스와 정극 사이가 단락되면, 케이스와 부극 사이를 합선시킬 수 있으며, 합선을 통해 케이스로부터 부극으로 방전하여, 케이스에 대한 정극의 전위차가 증가하며, 이로써, 정극 및 부극에 대한 케이스의 전위차가 정상으로 회복하도록 한다.
정극 및 부극에 대한 케이스의 전위차가 정상으로 회복된 후, 전지를 일정 시간 동안 정치시키며, 케이스의 단락 유형이 케이스 내부 단락이면, 케이스의 단락은 이러한 합선 후에 복구불가능하게 되며, 정치시간 동안 케이스 내부 단락의 방전은 정극 및 부극에 대응하는 케이스의 전위차를 다시 비정상이 되도록 하고, 이와 같이, 정치시킨 후의 전위차를 측정하여 합선으로 복구된 전지를 선택해 낼 수 있고, 케이스 내부 단락으로 복구불가능한 전지를 선택해 낼 수 있다.
본 발명의 실시예에 개시된 전지는 차량, 선박 또는 항공기와 같은 전기 장치에 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예는 전지를 전원으로 사용하는 전기 장치를 제공하는 바, 상기 전기 장치는 휴태폰, 태블릿, 노트북, 전동 장난감, 전동 공구, 전지 자동차, 전기 자동차, 선박, 우주 설비 등이 될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 여기서, 전동 장난감에는 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장남감 및 전기 비행기 장난감과 같은 고정식 또는 이동식 장난감이 포함될 수 있으며, 우주 설비에는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 언급된 용어 "합선"은 전기적 연결로 이해될 수 있으며, 예를 들어, 소프트 와이어 또는 금속 와이어를 사용하여, 제2 전극과 케이스 사이를 연결시킴으로써 제2 전극과 케이스 사이의 방전 연결을 형성한다.
본 발명의 실시예에서 언급된 용어 "정치"는 실온(또는 상온이라고 함)에 방치하는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시의 실시예에서 언급된 용어 "전해액의 유기용매"는 전해액을 녹일 수 있는 모든 유기물질로 이루어진 용매로 이해될 수 있다.
본 개시의 실시예에서 언급된 용어 "휘발성 알코올 물질"은 하이드록실기를 갖는 다양한 알코올 시약으로 이해될 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예는 전지 케이스의 단락 처리방법을 제공하는 바, 상기 방법은,
S110：전지 케이스와 전지의 제1 전극의 단락이 감지되면, 케이스와 전지의 제2 전극을 합선시키는 단계 - 여기서, 제1 전극이 정극이면, 제2 전극은 부극이고; 제1 전극이 부극이면, 제2 전극은 정극임 -;
S120：전지 케이스와 전지의 제2 전극 사이의 합선을 해제하고, 전지를 기설정된 시간 동안 정치하는 단계;
S130：전지를 상기 시간 동안 정치시킨 다음, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차를 감지하는 단계; 및,
S140：케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지에 따라, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형 및 단락의 제거 여부를 결정하는 단계;
를 포함한다.
상기 전지는 리튬 전지 또는 나트륨 전지와 같은 동력 전지일 수 있다.
도 2를 참조하면, 전지는 케이스, 정극 포스트, 정극 시트, 부극 포스트 및 부극 시트 등을 포함할 수 있다. 정극 포스트 및 부극 포스트를 총칭하여 포스트라고 하며, 케이스의 개구부를 통해 전지 외부로 노출된다. 정극 포스트는 정극시트에 전기적으로 연결되고; 부극 시트는 부극 포스트에 전기적으로 연결된다.
케이스는 일반적으로 금속 케이스 또는 합금 케이스일 수 있다. 예시적으로, 케이스는 알루미늄 케이스일 수 있다. 즉, 케이스 자체도 도체이다.
케이스와 정극이 단락되면, 케이스에서 전기가 누출된다. 부극과 케이스가 단락되면, 전지의 방전 능력이 감소되고, 케이스가 부식되어 천공되며, 이로써 전지의 안전성에 영향을 미치게 된다.
케이스와 전지 사이가 단락되지 않으면, 정극의 전위가 케이스의 전위보다 높고; 케이스의 전위가 부극의 전위보다 높으며, 또한 정극과 케이스 사이의 전위차가 하나의 기설정된 값보다 커야 하고, 케이스와 부극 사이의 전위차도 하나의 기설정된 값보다 커야만이, 케이스와 각각의 정극 및 부극 사이의 절연성이 충분히 양호한 것으로 해석할 수 있다.
따라서, 감지 장치를 사용하여, 전지 케이스와 정극 및 부극 사이의 전위차를 감지하고, 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지 여부에 따라, 케이스와 전지의 정극 또는 부극 사이에 단락이 나타나는지 여부를 결정하게 된다.
전지 케이스와 제1 전극의 단락이 감지되면, 전지의 제2 전극과 케이스를 단락시켜, 케이스의 이온(예컨대, 리튬 이온 또는 나트륨 이온)이 케이스로부터의 이탈을 구현하여, 케이스에 축적된 이온과 정극 또는 부극 사이의 접촉으로 인해 초래된 단락을 감소시킨다.
전지 케이스와 정극 및 부극 사이의 단락은 케이스 내부 단락 및 케이스 외부 단락으로 나뉜다.
도 2는 부극과 케이스 사이의 단락을 나타내며, 합선된 것은 정극과 케이스이다.
케이스 외부 단락의 대부분 원인은 케이스 표면이 전해액이나 금속으로 오염되어, 케이스 외부와 전지의 정극 또는 부극 사이에 단락이 발생되고, 이러한 방식은 케이스에서의 이온 탈리튬화에 의해 전지 케이스의 복구를 구현할 수 있다.
케이스 내부 단락은 케이스 내부에서 발생되며, 전지 케이스 표면의 이온이나 금속의 제거로 복구를 구현하기가 상대적으로 어렵다.
단락 유형이 케이스 내부 단락인 경우, 제2 전극과 케이스 사이를 일정 시간 동안 합선시킨 후, 제1 전극에 대한 케이스의 전위차가 정상 값으로 복원되지만, 일정 시간 동안 정치시킨 다음, 케이스 내부의 단락이 실제로 제거되지 않고, 제1 전극에 대한 케이스의 전위차는 전지가 정치된 시간 내에 다시 비정상 값으로 돌아간다.
따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 케이스와 제2 전극사이의 합선을 해제한 후, 전지를 기설정된 시간 동안 정치시켜야 하며, 케이스 내부의 단락을 복구하지 않아 제1 전극에 대한 케이스의 전위차가 다시 비정상적인 값으로 돌아가도록 한다. 상기 비정상적인 값은 기설정된 범위내의 임의의 값일 수 있다.
이와 같이, 일정 시간 동안 전지를 정치시킨 후, 전지의 제1 전극과 케이스 사이의 전위차를 측정하며, 전위차가 정상(예컨대, 기설정된 범위내)이면, 제1 전극과 케이스 사이의 단락이 제거되었음을 의미하고, 제거될 수 있는 케이스와 제1 전극사이의 단락 유형은 케이스 외부 단락이다. 측정된 전위차가 비정상적이면, 제1 전극과 케이스 사이의 단락이 제거되지 않았음을 의미하며, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 내부 단락일 확률이 매우 높다.
케이스 외부 단락은 복구 가능한 케이스 이상으로 간주될 수 있으며, 반면에 케이스 내부 단락은 복구 불가능한 케이스 이상으로 간주될 수 있다.
전형적인 케이스 외부 단락에는,
전해액이 케이스를 오염시켜, 외부에서 전해액과 전지의 정극 또는 부극 사이에서 발생하는 단락;
포스트와 케이스 사이의 겹침이음;
충방전을 위한 전지 표면의 프로브와 케이스 사이의 겹침이음;
이 포함될 수 있다.
전형적인 케이스 내부 단락에는,
탭과 케이스 사이의 겹침이음, 집전체와 케이스 사이의 겹침이음, 격막파손, 절연막 파손이 포함될 수 있다.
탭과 케이스 사이의 겹침이음에 있어서, 탭은 케이스 내부에 위치하고, 탭은 전극 시트의 일부분으로서, 전극 시트와 포스트 사이의 연결 구조이다.
집전체와 케이스 사이의 겹침이음에 있어서, 집전체는 전극 시트의 일부분으로서, 전극 시트는 집전체를 포함하고, 집전체에 활성 물질을 설치하고 집전체에서 활성 물질 비코팅 부분은 탭을 형성할 수 있다. 활성 물질에는 리튬 이온과 나트륨 이온 등 이온이 있고, 이온의 이동을 통해 전지의 충방전을 구현할 수 있다.
격막파손에 있어서, 격막은 정극 시트와 부극 시트 사이에 위치하여, 정극 시트와 부극 시트를 분리한다.
전지 케이스의 개구부 부근의 절연 부품의 저항값이 비정상적이다. 상기 개구부는 포스트가 돌출되도록 하며, 상기 절연 부품의 배치에 의해, 포스트와 케이스간에 절연되도록 하나, 절연 부품의 저항값이 너무 작은 이상이 나타나면, 포스트와 케이스 사이에 단락이 발생하게 되며, 이러한 단락은 케이스 내부에서 발생한다. 상기 개구부는 케이스 본체 부분 이외의 엔드 캡(End-cap)에 의해 커버되며, 즉, 상기 절연 부품은 상기 엔드 캡 내부에 위치한다.
단계S110에서 케이스와 제1 전극의 합선은, 제1 전극의 포스트와 케이스를 도선으로 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 예시적으로, 가이드 베인(Guide vanes)을 이용하여 각각 케이스와 제1 전극의 포스트를 접촉시켜, 도체 사이의 접촉을 통해 합선을 구현한다.
일부 실시예에 있어서, 단락 유형이 케이스 내부 단락이면, 전지의 안전성을 보장하기 위해 전지를 폐기하게 된다. 불필요한 폐기를 줄이기 위해서는, 위에서 언급된 케이스 단락 처리 방법의 처리 결과를 1회 수행해야 하며, 단락 유형이 케이스 내부 단락 전지임을 판단하면, 위에서 언급된 케이스 단락 처리 방법을1회 또는 여러회 반복하여, 한 번의 케이스 내부 단락 판정 결과의 오판으로 불필요한 전지의 폐기를 방지해야 한다.
따라서, 본 발명에 개신된 실시예에서, 전지 자체의 제2 전극과 케이스 사이의 합선 및 전지의 정치 및 케이스와 제1 전극 사이의 전위차의 측정을 이용하여, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형을 쉽게 알 수 있고, 케이스 외부의 단락 유형을 제거할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 전극과 케이스 사이 단락을 복구할 경우, 케이스와 제1 전극 사이에 단락된 복수의 전지에 대해 일괄적으로 복구가 수행될 수 있다.
예시적으로, 단계S140은:
케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있을 경우, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 외부 단락이고, 케이스 외부 단락의 제거를 결정하는 단계를 포함한다.
전지의 활성 물질이 상이하면, 기설정된 범위가 상이하다. 예를 들어, 리튬 전지를 예로 들면, 삼원 폴리머 리튬 전지의 경우, 기설정된 범위는 기설정된 값의 범위보다 크거나 같을 수 있다. 상기 기설정된 값은 2V 또는 2V를 중앙값으로 한 특정 범위 내의 임의의 값일 수 있다.
리튬인산철 전지의 경우, 기설정된 범위는 기설정된 값의 범위보다 크거나 같을 수 있다. 상기 기설정된 값은 1.5V를 중앙값으로 한 범위일 수 있다. 예시적으로, 상기 기설정된 값의 범위는 1 내지 3.5V사이일 수 있다.
제1 전극이 정극 및 부극일 경우, 기설정된 범위를 정의하는 기설정된 값은 동일하거나 상이할 수 있다.
예시적으로, 제1 전극이 정극 또는 부극일 경우, 부극에 대한 기설정된 값은 정극에 대한 기설정된 값보다 약간 클 수 있다.
예시적으로, 삼원 폴리머 리튬 전지의 경우, 부극과 케이스 사이의 전압이 1.5V미만이면, 부극과 케이스 사이의 단락으로 간주될 수 있으며, 정극과 케이스 사이의 전압이 1V미만이면, 정극과 케이스 사이의 단락으로 간주될 수 있다. 부극과 케이스 사이의 전압이 1.5V보다 크거나 같으면, 부극과 케이스 사이에 단락이 없는 것으로 간주될 수 있으며; 정극과 케이스 사이의 전압이 1V보다 크거나 같으면, 정극과 케이스 사이에 단락이 없는 것으로 간주될 수 있다.
다른 예시로, 리튬인산철 전지의 경우, 부극과 케이스 사이의 전압이 2V미만이면, 부극과 케이스 사이의 단락으로 간주될 수 있으며, 정극과 케이스 사이의 전압이 1.5V미만이면, 정극과 케이스 사이의 단락으로 간주될 수 있다. 부극과 케이스 사이의 전압이 2V보다 크거나 같으면, 부극과 케이스 사이에 단락이 없는것으로 간주될 수 있으며; 정극과 케이스 사이의 전압이 1.5V보다 크거나 같으면, 정극과 케이스 사이에 단락이 없는 것으로 간주될 수 있다. 물론 상기 내용은 예시일 뿐이다.
합선, 정치 및 재측정을 통해, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있음을 발견하면, 이는 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 정상으로 복귀되었음을 나타내며, 이러한 케이스와 제1 전극 사이의 단락은 이미 복구 된 것으로 간주할 수 있으며, 이러한 단락 유형은 케이스 외부 유형이다.
다른 일 실시예에서, 단계 S140은: 케이스와 제1 전극사이의 전위차가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 내부 단락이고 케이스 내부 단락이 제거되지 않은 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
합선마감 초기에, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차는 정상값으로 회복되지만, 일정시간 동안 정치시킴에 따라, 케이스와 제1 전극 사이의 단락이 케이스 내부 단락인 경우, 케이스 내부 단락에 의해 형성된 회로는 제1 전극에 대한 케이스의 전위차가 다시 비정상으로 되도록 하므로, 이 때 측정된 전위차는 기설정된 범위를 벗어나며, 케이스와 제1 전극 사이의 단락이 제거되지 않은 것으로 간주될 수 있으며, 이 때 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형은 복구 불가능한 내부 단락이다.
일부 실시예에 있어서, 도 4에 나타낸 바와 같이 상기 방법은;
단계 S100: 케이스와 제2 전극을 합선시키기 전에, 케이스 전해액을 세척하는 단계를 더 포함한다.
케이스 외부 단락을 제거한 후, 케이스에 잔류된 전해액의 이동으로 인해, 케이스와 전지의 제1 전극 및 제2 전극 사이를 다시 단락시키는 것을 감소시켜, 케이스 외부 단락을 더 철저하게 제거한다.
본 개시의 실시예에 있어서, 케이스와 제1 전극 사이를 합선시킨 경우, 우선 케이스의 전해액을 세척하고, 케이스 외부 표면 전해액의 세척을 통해, 한편으로 이상을 제거하기 위해 합선에 소요하는 시간을 줄일 수 있고, 다른 한편으로 이러한 케이스 외부 단락으로 인한 이상을 보다 철저하게 제거할 수 있다.
여기서, 케이스와 제2 전극을 합선시키기 전에, 케이스 전해액을 세척하는 단계는 적어도;
케이스와 제2 전극을 합선시키기 전에, 케이스와 제1 전극의 포스트 사이의 전해액을 세척하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같이, 다양한 용액을 사용하여 케이스의 전해액을 세척하는 경우, 적어도 제1 전극의 포스트와 제1 전극의 포스트 부근의 케이스를 대응하는 용매에 침지해야 하며, 예를 들어, 제1 전극의 포스트와 부분적 케이스를 탈이온수, 전해액의 유기용매 및 휘발성 알코올 물질에 침지해야 한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 단계 S100은:
단계 S102: 전해액의 유기용매를 사용하여 전지를 침지하여, 케이스 표면의 전해액을 녹이는 단계;
단계 S104: 휘발성 알코올 물질을 사용하여 유기용매에서 꺼낸 전지를 침지하여, 케이스 표면에 잔류된 유기용매를 제거하는 단계
를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전해액의 유기용매를 사용하여, 케이스 표면의 전해액을 녹여, 케이스 표면의 전해액의 세척을 구현할 수 있다. 그 다음 전지를 유기용매에서 꺼내면 된다.
상기 유기용매에는 다양한 탄산염이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다.
본 개시의 실시예에 있어서, 전지에 대해 유기용매에서 제거된 후, 전지 케이스에 잔류된 유기용매에 의해 용해된 전해액이 계속하여 케이스와 전지의 정부극 사이의 단락을 초래하는 것을 더 한층 줄이기 위해, 추가적으로 고 휘발성 알코올 물질을 사용하여 유기용매를 녹이고, 알코올 물질의 고 휘발성을 이용하여 유기용매를 빠르게 휘발시킨다.
알코올 물질의 고농도를 높여, 알코올 물질의 휘발성을 보장할 수 있다. 따라서, 알코올 물질에 전지를 다시 침시시켜, 전지 케이스 표면의 전해액 및/또는 금속 물질에 대한 제거를 더 철저하게 구현할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 유기용매에 전지를 침지하는 시간은 제1 지속시간이고;
및/또는,
알코올 물질에 전지를 침지하는 시간은 제2 지속시간이다.
제1 지속시간과 제2 지속시간은 동일하거나 상이할 수 있다.
예시적으로, 제1 지속시간과 제2 지속시간은 모두 5 내지 30분 사이 일 수 있다.
바람직하게는, 제1 지속시간과 제2 지속시간은 모두 5분, 10분 또는 15분일 수 있으며, 구체적인 시간은 전지의 부피 및/또는 케이스의 형태에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 단계 S100은:
단계 S101: 유기용매를 사용하여 전지를 침지하기 전에, 기설정된 온도의 탈이온수에 전지를 침지하여, 케이스 표면의 전해액 결정을 녹이는 단계를 더 포함한다.
전해액이 케이스를 오염시킨 후, 비교적 건조한 외부 환경에서, 전해액에서 결정이 석출 될 수 있다. 이러한 결정을 더 잘 제거하고 케이스 외부 단락이 복구된 후 제거되지 않은 결정으로 인한 재현되는 이상을 줄이기 위해, 우선 기설정된 온도의 탈이온수로 전지를 침지하여, 케이스의 결정이 탈이온수에 용해되도록 한다.
탈이온수를 사용하면 전도성이 약한 특성이 있어, 처리 과정에서의 안전성을 높인다.
일 실시예에 있어서, 탈이온수에 전지를 침지하는 시간은 제3 지속시간이다.
제3 지속시간은 제1 지속시간 및/또는 제2 지속시간과 동일하거나 상이할 수 있다.
예시적으로, 제3 지속시간의 값의 범위도 동일하게 5 내지 30분 사이 일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기설정된 온도는 70 내지 90섭씨도 사이에 위치한다.
탈이온수의 수온은 70 내지 90섭씨도 사이로 설정되어, 전해액의 결정이 극도로 높은 온도에서 탈이온수에 더 충분히 용해될수 있도록 한다.
바람직하게는, 기설정된 온도는 75섭씨도 내지 85섭씨도 사이이며, 보다 바람직하게는, 기설정된 온도는 80섭씨도 내지 85섭씨도 사이이다.
일부 실시예에 있어서, 단계 S100은:
단계 S106: 전지가 침지된 경우, 전지에 초음파를 발신하는 단계를 더 포함한다.
전지를 순차적으로 탈이온수, 유기용매 및 알코올 물질에 침지하면, 모두 전지에 초음파를 발신하며, 케이스 표면의 전해액의 결정, 전해액 또는 금속 입자 등은 초음파에 의해 더 깨끗하게 세척될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 유기용매는, 디메틸카보네이트; 디에틸카보네이트; 디 프로필카보네이트; 중 적어도 하나를 포함하며; 다른 일 실시예에 있어서, 알코올 물질은 무수 에탄올 및/또는 무수 메탄올을 포함한다.
물론, 위의 내용은 유기용매 및 알코올 물질에 대한 예시일 뿐이며, 구체적인 구현은 해당 예시에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 실시예에 있어서,
일부 실시예에 있어서, 도 6에 나타낸 바와 같이 전지 케이스의 단락 처리 방법은:
단계 S002: 케이스 표면의 전해액을 세척하기 전에, 전지의 제2 전극의 포스트를 밀봉하는 단계를 더 포함한다.
예를 들어, 전지가 탈이온수와 같은 액체에 침지되는 경우 제2 전극의 포스트가 산화되는것을 방지하기 위해, 방수 접착제 또는 방수 필름을 사용하여 제2 전극의 포스트를 감싸서, 케이스 외부 단락이 복구된 후 전지의 정상적인 사용을 보장한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 방법은:
단계 S001：케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위를 벗어난 것이 감지되면, 케이스와 제1 전극사이가 단락된 것으로 결정하는 단계를 더 포함한다.
예를 들어, 전압계 등 방식을 통해, 케이스와 전지의 정극 또는 부극 사이의 전위차를 각각 측정하고, 측정된 전위차에 따라 케이스와 제1 전극 사이의 단락 여부가 결정된다.
케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위를 벗어나면, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 비정상적이고, 케이스와 제1 전극 사이에 단락이 나타남을 의미하며, 전술된 임의의 기술적 해결수단에 의해 제공되는 케이스 단락 처리 방법으로 케이스 외부 단락을 제거하거나, 케이스 내부 단락을 판단하여 상기 전지에 대한 폐기를 수행하여, 상기 전지의 유입 사용으로 인해 초래되는 안전성 문제를 방지한다.
케이스와 제1 전극 사이의 단락이 감지된 후, 전술된 단계 S110 내지 단계 S140을 적어도 1회 수행함으로써 케이스에 대한 단락을 제거할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 전극과 케이스 합선이 해제된 후 정치하는 기설정된 지속시간은 6 내지 54시간이다.
바람직하게는, 기설정된 지속시간은 24시간, 36시간 또는 48시간이다.
기설정된 시간이 24시간, 36시간 또는 48시간 등 값인 경우, 케이스와 제1 전극 사이의 미세한 내부 단락도 모두 감지될 수 있으므로, 복구 불가능한 케이스 내부 단락으로 인한 이상 전지를 보다 정확하게 선별하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 케이스 단락 처리 방법을 사용하여 케이스의 부극과 케이스 사이의 단락 복구 전 후의 효과 비교도이다. 여기서, 도 7의 횡축은 날짜 및 시간축이고, 종축은 부극 및 케이스 사이의 전위차이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 전지 케이스의 단락 처리 시스템은 합선 부품(110), 감지 장치(120) 및 정보처리 장치(130)를 포함하고,
합선 부품(110)은, 전지 케이스와 전지의 제1 전극 사이의 단락이 감지된 경우, 케이스와 전지의 제2 전극의 합선에 사용되고, 여기서, 제1 전극이 정극이면, 제2 전극은 부극이고; 제1 전극이 부극이면, 상기 제2 전극은 정극이다;
감지 장치(120)는, 케이스와 제1 전극 사이의 합선을 해제한 후 전지를 기설정된 시간 동안 정치시킨 다음, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차를 감지하는데 사용되며;
정보처리 장치(130)는, 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위내에 있는지에 따라, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형 및 상기 단락의 제거 여부를 결정하는데 사용된다.
상기 합선 부품(110)은 소프트 와이어 및 가이드 베인 중 적어도 하나를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
소프트 와이어에는 연결 단자가 있으며, 양단은 케이스와 제1 전극의 포스트와 각각 접촉하여, 케이스와 제1 전극 사이의 합선을 구현하며;
가이드 베인은 케이스와 제1 전극에 각각 접촉되어, 도체간의 접촉을 통해 케이스와 제1 전극 사이를 합선시킨다.
감지 장치(120)는 제1 전극과 케이스 사이의 전위차를 측정할 수 있는 전압계와 같은 전자 기기를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
정보 처리 장치(130)는 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 또는 감지 장치(120)와 집성 설치된 마이크로프로세서 또는 내장형 컨트롤러를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
일 실시예에 있어서, 정보처리 장치(130)는 감지 장치(120)와 별도로 설치될 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 정보처리 장치(130)는 감지 장치(120)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이와 같이, 정보 처리 장치는 감지 장치(120)에서 감지된 전위차에 따라 케이스와 제1 전극 사이의 단락 복구 여부를 결정할 수 있고, 케이스와 제1 전극 사이의 단락이 복구되지 않은 경우, 이 때 케이스의 단락 유형은 복구 불가능한 케이스 내부 단락으로 결정한다.
상술된 케이스 단락 처리 시스템을 사용하여, 전지 케이스의 외부 단락을 최대한 간단하게 복구할 수 있으며, 동시에 케이스 내부의 단락된 전지를 제거하여, 출하되어 사용되는 전지의 양품률을 확보하고, 전지의 사용 안정성을 확보한다.
일부 실시예에 있어서, 정보처리 장치(130)는 구체적으로 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내일 경우, 케이스와 제1 전극 사이의 단락 유형은 외부 단락이고 케이스 외부 단락이 제거된 것으로 결정하는데 사용된다.
다른 일부 실시예에 있어서, 정보처리 장치(130)는 더 구체적으로 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 케이스와 제1 전극사이의 단락 유형은 케이스 내부 단락이고 케이스 내부 단락이 제거되지 않은 것으로 결정하는데 사용된다.
일부 실시예에 있어서, 시스템은,
케이스와 제2 전극을 합선시키기 전에, 케이스의 전해액의 세척에 사용되는 세척장치를 더 포함한다.
세척장치는 케이스와 제2 전극 사이를 단락시켜, 케이스의 전해액을 세척하는데 사용되며, 이로써 케이스와 제2 전극 복구 후의 전지의 단락을 감소시키게 되는데, 이는 케이스 표면의 전해액이 완전히 제거되지 않아 케이스와 제1 전극 사이의 재차 단락이 발생하기 때문이다.
일부 실시예에 있어서, 세척 장치는:
기설정된 온도의 탈이온수, 전해액의 유기용매 및 휘발성 알코올 물질에 전지를 순차적으로 침지하는 용기;
전지가 침지된 상태에서, 상기 전지에 초음파를 발신하는 초음파 발신기를 포함한다.
용기는 탈이온수, 전해액의 유기용매 및 휘발성 알코올 물질과 같은 물질 등을 침지하는데 사용되며, 케이스 단락이 필요한 전지를 상기 물질이 담긴 용기에 침지한다.
초음파 발신기는 초음파를 발신할 수 있고, 용기 내의 액체에 전지를 침지하는 경우, 전지에 초음파를 발신하고, 초음파에 인한 진동으로 케이스 표면이 더 잘 세척된다.
물론, 일부 실시예에 있어서, 시스템은:
전지를 세척하기 전에 제2 전극의 포스트 등을 감싸서 밀봉하는 밀봉 장치를 더 포함한다.
상기 밀봉 장치는 방수 테이프를 제2 전극의 포스트에 감싸는 로봇 팔, 또는 상기 제2 전극의 포스트 표면에 방수 접착층 코팅하기 위한 접착제 코팅 기기 등을 포함할 수 있다.
물론 이는 밀봉 장치에 대한 예시에 불과하며, 구체적인 구현은 이 예에 한정되는 것은 아니다.
하기 리튬 전자를 예로 설명한다:
리튬 이온 전지 산업은 빠르게 발전하고 있으며, 특히 동력 전지는 점점 더 많은 사람들의 관심을 모으고 있다. CATL에서 출시한 1세대 나트륨 이온 전지는 폭 넓은 주목을 받았으며, 이는 나트륨 이온 전지가 실험실 연구에서 대규모 상업 응용으로의 비약적인 도약을 보여주었다. 알루미늄 케이스 리튬 이온 전지 또는 나트륨 이온 전지의 생산 제조 및 테스트 과정에서 부극은 케이스와 단락될 수 있으며, 단락 위치에 따라 케이스 내부 단락(내부 단락이라고 함)과 케이스 외부 단락(외부 단락이라고 함)으로 나눌 수 있다.
케이스 내부 단락을 일으키는 원인은 부극 탭의 겹침이음, 집전체의 겹침이음, 격막/Mylar막 파손, 엔드 캡 플라스틱시멘트 부품의 저항 값 이상을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
케이스 외부 단락을 일으키는 원인은 부극 포스트의 전해액 오염, 부극 포스트의 금속/프로브의 겹침이음을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
부극과 케이스가 단락되는 경우, 알루미늄 케이스와 부극으로 구성된 갈바니 전지는 완전한 폐쇄 회로를 형성하며, 상기 갈바니 전지 중의 알루미늄 케이스를 정극으로, 부극 시트를 부극으로 한다. 전해액의 리튬 이온은 지속적으로 알루미늄 케이스에 매립되어 LixAl(리튬 알루미늄 합금 즉 부식 생성물)을 형성하며, 이때 알루미늄 케이스의 전극 전위는 급격히 감소하고, 알루미늄 케이스와 부극의 전위차는 크게 줄어든다.
LixAl화합물의 구조는 느슨하고, 장시간 동안 상기 반응을 수행하면 알루미늄 케이스가 부식되어 천공된다.
본 개시에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 전지의 부극-케이스 내부 단락과 부극-케이스 외부 단락을 선별 및 구분하고, 부극과 케이스 사이의 단락으로 인한 전지 케이스 내부의 부식을 복구하는 것이다.
본 발명의 실시예에서 전지 케이스 내부 부식에 대한 자가 복구 방법을 제공하는 바,
부극과 케이스에 대해 전위차 테스트를 수행하여, 불량품을 결정하며, 예를 들어, 부극과 케이스 사이의 전위차가 V0미만으로 측정된 경우, 해당 전지는 불량품으로 간주된다. 상기 V0의 값 범위는 1 내지 3.5V 사이일 수 있으며;
불량제품인 경우, 도선을 사용하여 전지의 정극 포스트와 케이스를 일정 시간 동안 합선시켜, 알루미늄 케이스 내부에 매립된 Li을 제거하여 복구의 목적을 달성할 수 있으며, 복구된 후의 전지는 상온에서 일정 시간 동안 정치시킨 다음, 부극과 케이스 사이의 전위차를 재 측정한다.
재 측정된 전위차가 V0보다 크거나 같은 전지이면, 복구된 전지이다.
재 측정된 전위차가 V0 미만인 전지이면, 복구 불가한 전지이며, 이러한 전지의 부극과 케이스 사이는 내부 단락이다.
상기 방법은 부극과 케이스 내부 단락과 부극 및 부극과 케이스 사이의 외부 단락을 간단하고 빠르게 구분하여, 부극과 케이스 사이의 내부 단락으로 인한 전지 전류가 고객에게 유입되어 안전 사고가 발생하는 것을 줄인다.
상기 방법은 추가 복구 장비가 필요없이, 부극과 케이스 사이의 외부 단락으로 인한 케이스 내부 부식을 간단하고 빠르게 복구한다. 부극과 케이스 사이의 외부 단락(전해액, 금속 등으로 인한 잠시적인 외부 단락)으로 인한 케이스에 대한 부극의 전압 테스트 불량품의 실수에 따른 폐기를 감소시켜, 전지 제조의 양품률을 향상시키고, 비용을 절감한다.
전지의 정극과 케이스 사이를 합선시켜 전지를 복구하기 전에, 부극 포스트의 세척을 수행한다: 뜨거운 물, 디에틸카보네이트（Diethyl Carbonate，DEC）, 무수 알코올을 각각 사용하여 초음파 세척을 수행하고;
복구 후 상온에서 정치시켜 부극과 케이스 사이의 내부 단락 및 부극과 케이스 사이의 외부 단락을 구분하여 선별한다.
상기 방법은 알루미늄 케이스 리늄 이온 전지 및 나트륨 이온전지에 동시에 적용되며, 위의 내용은 리튬 전지를 사용한 예시일 뿐이다.
상기 방법은 부극-케이스 외부 단락으로 인한 전지 케이스 내부 부식을 간단하고 빠르게 복구할 수 있으며, 알루미늄 케이스에서 생성된 LixAl화합물 중 Li 또는 Na이온이 탈리되어, 부극과 케이스 사이의 전위차가 정상으로 복구되도록 한다.
전해액 오염으로 인해 전지 부극과 케이스 외부가 단락된 전지의 경우, 복구 전에 뜨거운 물, DEC, 무수 에탄올로 초음파 세척을 수행하면, 잔류된 전해액을 효과적으로 제거하고, 잔류된 전해액이 후속 사용 시에 물을 흡수하여 다시 부극 포스트와 케이스를 연결하는 것을 방지할 수 있으며;
상기 방법은 부극과 케이스 사이의 내부 단락 및 부극과 케이스 사이의 외부 단락을 간단하고 빠르게 구분하여, 부극과 케이스 사이의 내부 단락으로 전지 전류가 고객에게 유입되어 안전 사고가 발생하는 것을 줄인다.
본 실시예는 전지 케이스 내부 부식에 대한 자가 복구 방법을 제공하는 바, 우선 정극 포스트를 절연, 방수 테이프로 밀봉한 후, 부극 포스트를 순차적으로 뜨거운 물(30 내지 85℃ 탈이온수), DEC, 무수 에탄올에 침지하고 초음파로 5 내지 60분 동안 세척한 다음 꺼내어 건조시켰다.
정극 포스트의 절연, 방수 테이프를 제거한 다음, 전지의 정극 포스트와 케이스를 도체(구리 도선 또는 알루미늄 도선 또는 기타 금속 도선)로 연결하며;
0.2 내지 24시간 복구 후 도선을 제거하였다. 도선을 정극과 케이스에 연결한 후, 정극과 케이스 사이에 도선이 연결된 전지를 상온 환경에 정치시켰다. 상기 상온은 25 섭씨도 플러스 마이너스 기설정된 섭씨도 일수 있다.
복구 된 전지는 상온 환경에서 1 내지 48시간 동안 정치시키고;
이어서 부극-케이스 전압을 측정하고, 전위차가 지정된 값 V0미만인 전지를 제거하면, 나머지 전지는 복구된 전지이다.
리튬 전지의 전해액의 세척 원리는 하기와 같다:
LiPF6+H2O→LiF+2HF+PF3O
DEC와 같은 유기용매의 사용은 잔류된 전해액 및 첨가제를 용해시킬 수 있으며, 알코올과 같은 휘발성 알코올 물질은 주로 부극 포스트에 잔류된 DEC를 용해 및 세척한다.
자가 복구 메커니즘
정극 포스트와 케이스가 도선으로 연결된 후, 정극 포스트와 케이스로 구성된 갈바니 전지가 폐쇄 회로를 형성하며, 즉 정극/케이스로 구성된 갈바니 전지가 방전된다:
정극（LiFePO4）：FePO4+xLi+ +xe-→xLiFePO4+(1-x)FePO4
부극（Al）: Li x Al ↔ x Li++x e-
사전에 알루미늄 케이스에 매립되어 있던 Li이 디인터칼레이트되어, 알루미늄 케이스의 전극 전위가 증가하며, 즉 정극과 케이스 사이의 전위차가 감소한다.
정극과 부극 사이의 전위차는 정극과 케이스 사이의 전위차에 케이스와 부극 사이의 전위차를 가한 값이다. 따라서, 케이스의 전위가 증가하면, 케이스와 부극 사이의 전위차가 증가하고, 이와 같이, 일정 시간 동안 복구된 후, 케이스와 부극 사이의 전위차는 정상값으로 돌아가게 된다.
더 한층, 도 2에 나타낸 바와 같이, 도선으로 정극 포스트와 케이스를 연결하는 방식을 사용할 수 있으며, 또는 도 3에 나타낸 바와 같이, 자가 설계한 장비를 사용하여 일괄적으로 복구 할 수 있으며, 기기 프로브는 정극 포스트와 케이스에 각각 접촉되어, 내부 회로를 통해 정극 포스트와 케이스를 전기적 연결시킨다.
부극과 케이스 사이의 전위차로 측정된 전압 테스트에서 불량 리튬 이온 전지의 부극을 80℃의 뜨거운 물, DEC, 무수 에탄올에 각각 침지하여 초음파로 15분간 세척하고, 꺼내서 건조시켰다. .
세척된 전지의 정극과 케이스를 구리도선으로 연결한 다음, 실온 환경에서 2시간 동안 복구하고, 도선을 제거하였다.
복구 후 부극과 케이스 사이의 전위차를 측정하고, 실온에서 48시간 동안 정치시킨 다음 다시 부극-케이스 전압을 측정하였다.
다시 측정된 전압이 지정된 값 V0미만인 경우 상기 전지를 제거하고, 다른 전지는 복구 완료된 전지이다.
부극과 케이스 사이의 전위차로 불량품을 테스트하였다(지정된 값 V1미만, 상이한 유형의 전지 부극-케이스 전압의 지정된 값은 상이하다).
나트륨 이온 전지의 부극을 각각 80℃의 뜨거운 물, DEC, 무수 에탄올에 각각 침지하여 초음파로 15분간 세척하고, 꺼내서 건조시켰다.
세척된 전지의 정극과 케이스를 구리도선으로 연결한 다음, 실온 환경에서 2시간 동안 복구하고, 도선을 제거하였다.
복구 후 부극과 케이스 사이의 전위차를 측정하였고, 실온에서 48시간 동안 정치시킨 후 다시 부극-케이스 전압을 측정하였으며, 다시 측정된 전압이 지정된 값 V0미만인 경우 상기 전지를 제거하고, 다른 전지는 복구 완료된 전지이다.
마지막으로 설명해야 할 것은, 위의 각 실시예는 본 발명의 기술적 해결수단을 예시하기 위해 사용된 것일뿐, 이를 제한하기 위한 것은 아니며; 본 발명은 전술한 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 당업자에 의해 이해되어야 하며; 전술한 실시예에 기재된 기술적 해결수단을 수정하거나, 기술적 특징의 일부 또는 전부에 대해 동등한 대체를 수행하는 것은 여전히 가능한 반면에; 이러한 수정 또는 치환으로 인해, 해당 기술적 해결수단의 본질이 본 발명의 각 실시예의 기술적 해결수단의 범위에서 벗어나는 것은 아니며, 이들 모두는 본 발명의 청구항 및 명세서의 범위에 포함되어야 한다. 특히, 구조적 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각각의 기술적 특징은 모두 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 본 발명은 본문에 개시된 특정 실시예로 제한되지 않고, 청구항의 범위 내에 속하는 모든 기술적 해결수단을 포함한다.
Claims (19)
- 전지 케이스 단락 처리 방법으로서,
전지 케이스와 전지의 제1 전극의 단락이 감지되면, 상기 케이스와 상기 전지의 제2 전극을 합선시키는 단계 - 여기서, 상기 제1 전극이 정극이면, 제2 전극은 부극이고; 상기 제1 전극이 부극이면, 상기 제2 전극은 정극임 -; 상기 전지 케이스와 제2 전극 사이의 합선을 해제하고, 상기 전지를 기설정된 시간 동안 정치시키는 단계;
상기 전지를 상기 시간 동안 정치시킨 후, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차를 감지하는 단계; 및,
상기 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지에 따라, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 단락 유형 및 상기 단락의 제거 여부를 결정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 케이스 단락 처리 방법. - 제1항에 있어서,
상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지에 따라, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 단락 유형 및 상기 단락 제거 여부를 결정하는 단계는,
상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 상기 기설정된 범위 내에 있을 경우, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 외부 단락이고 상기 케이스의 외부 단락이 제거된 것으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위 내에 있는지에 따라, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 단락 유형 및 상기 단락 제거 여부를 결정하는 단계는,
상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 내부 단락이고, 상기 케이스 내부 단락이 제거되지 않은 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 케이스와 상기 제2 전극을 합선시키기 전에, 상기 케이스의 전해액을 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제4항에 있어서,
상기 케이스와 상기 제2 전극을 합선시키기 전에, 상기 케이스의 전해액을 세척하는 단계는,
상기 전해액의 유기용매를 사용하여 상기 전지를 침지하여 상기 케이스 표면의 전해액을 녹이는 단계, 및
상기 유기용매에서 꺼낸 상기 전지를 휘발성 알코올 물질로 침지하여 케이스 표면에 잔류된 유기용매를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 유기용매에 상기 전지를 침지하는 시간은 제1 지속시간이고;
및/또는,
상기 알코올 물질에 상기 전지를 침지하는 시간은 제2 지속시간인 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 케이스와 상기 제2 전극을 합선시키기 전에, 상기 케이스의 전해액을 세척하는 단계는,
유기용매를 사용하여 상기 전지를 침지하기 전에, 기설정된 온도의 탈이온수에 상기 전지를 침지하여, 상기 케이스 표면의 전해액의 결정을 녹이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제7항에 있어서,
상기 탈이온수에 상기 전지를 침지하는 시간은 제3 지속시간인 것을 특징으로 하는 전지 케이스 단락 처리 방법. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 기설정된 온도는 70섭씨도 내지 90섭씨도 사이인 것을 특징으로 하는 방법. - 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이스와 상기 제2 전극을 합선시키기 전에, 상기 케이스의 전해액을 세척하는 단계는,
상기 전지가 침지된 상태에서 상기 전지에 초음파를 발신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기용매는 디메틸카보네이트， 디에틸카보네이트， 디프로필카보네이트 중 적어도 하나를 포함하며;
및/또는,
상기 알코올 물질은 무수 에탄올 및/또는 무수 메탄올을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은，
상기 케이스 표면의 전해액을 세척하기 전에, 상기 제2 전극의 포스트를 밀봉하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 상기 기설정된 범위를 벗어난 것이 감지될 경우, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이가 단락된 것으로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설정된 시간은 6 내지 54시간인 것을 특징으로 하는 전지 케이스 단락 처리 방법. - 전지 케이스의 단락 처리 시스템으로서,
상기 처리 시스템은 합선 부품, 감지 장치 및 정보처리 장치를 포함하고,
상기 합선 부품은 전지 케이스와 전지의 제1 전극 사이의 단락이 감지될 경우, 상기 케이스와 상기 전지의 제2 전극을 합선시키는데 사용되고; 여기서, 상기 제1 전극이 정극이면, 상기 제2 전극은 부극이고; 상기 제1 전극이 부극이면, 상기 제2 전극은 정극이며;
상기 감지 장치는 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 합선을 해제한 후 상기 전지를 상기 기설정된 시간 동안 정치시킨 다음, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차를 감지하는데 사용되며;
상기 정보처리 장치는 상기 케이스와 제1 전극 사이의 전위차가 기설정된 범위내에 있는지에 따라, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 단락 유형 및 상기 단락의 제거 여부를 결정하는데 사용되는,
것을 특징으로 하는 전지 케이스 단락 처리 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 정보처리 장치는 구체적으로 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 상기 설정된 범위 내에 있을 경우, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 외부 단락이고 상기 케이스 외부 단락의 제거 여부를 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 정보처리 장치는 더 구체적으로 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 전위차가 상기 설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 케이스와 상기 제1 전극 사이의 단락 유형은 케이스 내부 단락이고 상기 케이스 내부 단락이 제거되지 않은 것으로 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 케이스와 상기 제2 전극을 합선시키기 전에, 상기 케이스의 전해액을 세척하는데 사용되는 세척 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제18항에 있어서,
상기 세척 장치는,
기설정된 온도의 탈이온수, 전해액의 유기용매 및 휘발성 알코올 물질에 상기 전지를 순차적으로 침지하는 용기;
상기 전지가 침지된 상태에서, 상기 전지에 초음파를 발신하는 초음파 발신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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