KR20230072630A - 비파괴방식의 배터리 음극 용량 검사방법 - Google Patents

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KR20230072630A
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Abstract

본 발명은 음극의 미코팅부 또는 낮은 활물질 로딩에 의한 음극 용량 불량을 풀셀의 충전전압과 충전용량의 변화량을 미분한 값의 피크간 거리변화를 이용하여 검사하는 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법에 관한 발명이다.

Description

비파괴방식의 배터리 음극 용량 검사방법 {Non-destructive method of battery negative capacity test}
본원 발명은 비파괴방식의 배터리 음극 용량 검사방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 음극의 미코팅부 또는 낮은 활물질 로딩에 의한 음극 용량 불량을 풀셀의 충전전압과 충전용량의 변화량을 미분한 값의 피크간 거리변화를 이용하여 검사하는 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법에 관한 것이다.
본 발명은 배터리의 음극 용량 불량 검사방법에 관한 것으로서, 특히 배터리의 충전 사이클에 따라, 충전압과 충전용량 값을 이용하여 배터리의 음극 용량을 검증할 수 있는 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법에 관한 것이다.
통상적으로, 배터리는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 배터리를 말하는 것으로서, 전력을 요구하는 전기자동차 등의 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
특히, 리튬배터리는 작동전압과 단위중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 그 수요가 고용량 및 대용량을 요구하는 전기 이동기기 시장이 급속도로 신장되고 있는 추세이다. 일반적으로는, 배터리의 경우, 액체전해질을 사용하며, 액체전해질은 배터리 내부에 해리된 상태로 존재한다. 이에 따라, 배터리의 내부에 주입된 전해액이 전해액주입공을 따라서 누수되는 현상이 발생될 수도 있으며, 이러한 누수 전해액으로 인하여 밀폐성을 보장하지 못하게 되어 배터리의 신뢰성을 저하시키는 결과를 초래할 수 있었다.
또한, 일반적으로 리튬이온 배터리는 중 대형화는 가능하지만 활성이 강해 폭발이나 화재의 위험이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 생산된 배터리의 경우, 충전과 방전을 통해 정확한 용량을 검증하며, 충전과 방전 과정 중 전극 활물질 이상유무 등의 불량여부를 판단하여 배터리의 안전성을 확보하여야 한다.
종래 배터리의 음극 용량 검증방법은 음극을 파괴분석을 통해서 검출해야 한다.
종래의 배터리 용량검증방법은 배터리의 완전충전과 완전방전에 의한 용량 검증시 기준데이터변화치를 이용하였다. 먼저, 기준데이터를 파악하기 위해 배터리의 기준데이터고정치를 고정하며, 배터리를 완전충전한 후 완전방전하면서 기준데이터변화치를 측정한다.
여기서, 상기 방식으로 측정된 기준데이터 변화치를 이용하여 기준용량데이터로 환산하고 상기 측정된 기준데이터변화치를 입력한다. 다음으로 검증데이터를 파악하기 위해 배터리의 검증데이터고정치를 고정하여 검증 대상이 되는 배터리를 완전충전한 후 완전방전하면서 검증데이터변화치를 측정하고, 측정된 검증데이터변화치를 입력한다. 다음으로 측정된 검증데이터변화치(전류, 전압 등)를 실시간 함수로 적분하여 검증 대상이 되는 배터리의 용량 데이터로 환산한다. 여기서, 상기 검증데이터변화치(전류, 전압 등)를 실시간으로 측정하여 적분에 의한 환산과정을 거쳐 누적된 값, 즉, 상기 배터리의 누적용량데이터를 상기 배터리의 용량 검증에 사용한다.
상기 측정된 기준데이터변화치와 상기 측정된 검증데이터변화치를 그래프형태로 표시한다. 다음으로 상기 배터리의 용량데이터가 설정범위 이내인지를 판단하고 상기 판단에 의해 설정범위 이탈로 판단되는 경우, 배터리는 불량으로 표시된다.
상기 배터리의 용랑검증방법에 의해 상기 기준용량데이터와 상기 검증 대상 충전배터리의 용량데이터를 비교하여 불량여부를 판단한다. 즉, 상기 배터리가 양품으로 판단되는 최대범위와 양품으로 판단되는 최소범위내이면 본 배터리는 양품으로 판단하고, 상기 최대범위 또는 최소범위를 벗어나는 경우에는 상기 배터리를 불량으로 판단한다.
즉, 종래의 배터리 불량 또는 용량 검증방법은 배터리를 완전히 충전한 후 완충된 배터리를 완전히 방전하는 방법으로서, 적게는 5시간 정도에서 많게는 24시간 정도까지 장시간이 소요되며, 또한, 배터리를 완전히 충전해야 하므로 에너지 소비량도 증대될 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.
종래의 배터리 음극 불량 또는 용량 검사방법은 음극의 미코팅부나 낮은 활물질 로딩에 의한 용량 불량은 용량이나 전압, 전류 등으로 검출이 안되기 때문에 파괴분석을 통해서 검출을 해야 한다.
이러한 파괴검출을 통해서도 불량이 검출되지 못하고, 출하되는 경우가 많아서 비파괴 방식으로 필드 데이터를 사용하여 출하 후 검출을 해서 수거해야 하는 필요성이 발행한다. 즉, 기존의 검출방식으로는 출하 후 음극 용량 검출이 불가능하였다. 따라서, 비파괴방식으로 배터리의 음극 용량의 불량을 검사하는 방법에 대한 기술은 개시된 바 없다.
일본공개특허공보 제2020-169968호 한국공개특허공보 제2011-0000558호 WO공개특허공보 제2011-039882호 일본공개특허공보 제2011-220917호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 음극의 미코팅부 또는 낮은 활물질 로딩에 의한 음극 용량 불량을 풀셀의 충전전압과 충전용량의 변화량을 미분한 값의 피크간 거리변화를 이용하여 검사하는 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법은 배터리 셀이 충전된 후 소정 사이클 동안 배터리 셀을 개방 회로 상태로 유지하는 제1단계; 상기 소정 사이클 동안 풀셀 전압(Vfullcell)을 측정하는 제2단계; 상기 소정 사이클 동안 풀셀 용량(Qfullcell)을 측정하는 제3단계; 상기 용량을 독립변수로 상기 전압을 종속변수로 풀셀 함수식그래프를 도출하는 제4단계; 상기 풀셀 함수식그래프에 대한 미분함수를 도출하여 상기 풀셀 미분함수그래프를 도출하는 제5단계; 상기 풀셀 미분함수그래프의 피크간격 비교로 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 피크간격 비교는 상기 풀셀 미분함수그래프의 첫번째 피크와 두번째 피크의 간격이 소정값 이하인 것 일 수 있다.
또한, 상기 소정값은 상기 첫번째 피크와 상기 두번째 피크의 간격이 상기 풀셀의 충전용량이 정상 일 때의 정상용량 첫번째 피크와 정상용량 두번째 피크의 간격보다 작은 것일 수 있다.
또한, 상기 피크의 간격 판단을 위한 충전을 진행하는 사이클 횟수는 1사이클 초과 10000사이클 이하일 수 있다.
또한, 상기 피크의 간격 판단을 위한 충전을 진행하는 전하량은 0.001C 이상 0.1C 이하일 수 있다.
또한, 상기 풀셀 미분함수그래프 형태는 음극 미분함수그래프 형태와 동일하며, 음극 미분함수 그래프의 형태는 음극의 용량 변화 전후 변화가 없다고 가정할 수 있다.
또한, 상기 풀셀 미분함수그래프의 두번째 피크는 기울기가 0일 수 있다.
또한, 상기 두번째 피크는 상기 미분함수 값이 최소가 되는 지점 이후에 처음으로 나타나는 피크일 수 있다.
또한, 상기 첫번째 피크와 상기 두번째 피크는 상기 미분함수 값의 최소값을 사이에 두고 형성될 수 있다.
또한, 동일한 전력양으로 충전이 진행되는 풀셀의 충전 사이클 횟수에 따른 음극용량 인덱스는 상기 첫번째 피크와 상기 기울기가 O인 두번째 피크 사이의 거리로 판단할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법은 배터리를 파괴하지 않고도 음극의 미코팅부 또는 낮은 활물질 로딩에 기인한 불량을 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 충전 사이클을 통하여 음극 불량을 확인하여 검사 시간을 단축시킬수 있는 효과가 있다.
또한, 별도의 충방전을 통한 검사가 아닌 충전과정중에 음극 불량을 검사하는 방법으로 충전시 사용되는 에너지 소비량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 충전 전하량을 조절하여 충전용량에 대한 충전압의 미분값으로 도출된 그래프의 피크간 거리를 이용함으로 간단한 방법으로 음극 용량 분량을 판단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전용량 변화에 따른 전압값을 플로팅한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전용량 변화에 따른 충전용량에 대한 충전압의 미분값을 플로팅한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전 전하량 변화에 따른 충전용량과 충전용량에 대한 충전압의 미분값을 플로팅한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전용량과 충전용량에 대한 충전압의 미분값을 플로팅한 그래프에서 첫번째 피크와 두번째 피크를 결정하여 음극 용량 인덱스를 정의한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전사이클에 따른 첫번째 피크와 기울기0인 값을 프로팅하여 음극 용량 인덱스를 정의한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 전하량 0.33C에서의 충전사이클에 따른 첫번째 피크와 기울기0인 값을 프로팅하여 음극 용량 인덱스를 정의한 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 수단을 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전용량 변화에 따른 전압값을 플로팅한 그래프이다.
본 발명의 실시예는 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 충전용량 변화에 따른 전압값을 플로팅한 그래프이다. 상기 그래프를 충전용량으로 미분하면 우측의 그래프가 얻어질 수 있다.
도 1을 살펴보면, 풀셀의 용량 도함수 그래프에 피크값을 확인할 수 있다.
음극의 프로파일 개형은 퇴화 전후로 변하지 않는다는 가정을 한다. 즉, 비정상적인 용량 저하는 리튬 플레이팅에 의한 석출 리튬이 음극의 사이트를 막아서 발생하는 것으로 간주한다.
상기 가정으로 풀셀 용량 도함수의 처음 2개의 피크값의 거리로 음극 용량의 상대적 변화을 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전용량 변화에 따른 충전용량에 대한 충전압의 미분값을 플로팅한 그래프이다.
도 2에서 확인할 수 있듯이 음극의 피크와 풀셀의 피크 위치가 같기 때문에 풀셀 피크간 거리로 음극의 용량 변화를 추측 할 수 있다. 음극의 비정상적인 용량저하는 리튬 플레이팅에 의한 것으로 간주한다.
배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법은 배터리 셀이 충전된 후 소정 사이클 동안 배터리 셀을 개방 회로 상태로 유지하는 제1단계; 상기 소정 사이클 동안 풀셀 전압(Vfullcell)을 측정하는 제2단계; 상기 소정 사이클 동안 풀셀 용량(Qfullcell)을 측정하는 제3단계; 상기 용량을 독립변수로 상기 전압을 종속변수로 풀셀 함수식그래프를 도출하는 제4단계; 상기 풀셀 함수식그래프에 대한 미분함수를 도출하여 상기 풀셀 미분함수그래프를 도출하는 제5단계; 상기 풀셀 미분함수그래프의 피크간격 비교로 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서는 음극의 용량을 비파괴 방식으로 검출하는 방법으로 풀셀의 전압(V)와 충전용량(Q)의 변화량을 미분한 (dV/dQ)의 피크간 거리변화를 이용하여 검출하는 방법을 제안하고자 한다. 하지만 전류(C)가 높을 수록 미분으로 변환된 도함수 그래프의 피크값이 뭉개져서 피크를 확인하기 용이하지 않아진다.
출하된 셀은 자동차에 장착되어 필드에서 충방전 장치로 충전하므로 일반적으로 전류값이 높다. 따라서, 필드에서 얻은 충전데이터는 풀셀 도함수의 피크를 정확히 구할 수 없어 위치를 대력적으로 추정하는 방법을 사용해야 한다.
풀셀 도함수의 두번째 피크의 경우, 충전 전류값이 높으면 안나타나지만, 기울기가 평탄해지는 부분이 나타나므로 이 부분을 검출해서 피크를 추정할 수 있다.
정상적인 전지 대비 풀셀 도함수의 피크 간격이 작다면 이는 정상 풀셀의 음극용량 대비 음극용량이 낮은 전지로 판단할 수 있다.
판단을 위한 소요시간은 알고리즘으로 계산하는 시간만큼만 소요되므로 자동화가 가능하고, 시간소요도 거의 없어 효과적이다.
본원 발명의 기술적 특징은 기존에는 음극 용량 불량을 파악히기 위해서는 매뉴얼로 분석자가 직접 전지를 분해해서 판단해야 했기 때문에 인력 및 시간소요가 높아야 했고, 추가적으로 출하 전지의 경우 측정이 불가능했다.
본 발명은 출하셀의 용량을 독립변수로 상기 전압을 종속변수로 하는 충전 프로파일을 미분하고, 풀셀의 도함수 그래프의 간격 분석을 통해서 음극 용량 불량 판단을 자동화하는 알고리즘을 고안해 시간소요를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
즉, 풀셀의 용량 변화 도함수인 충전 프로파일을 용량으로 미분한 것으로 여기서 나오는 첫번째, 두번째 피크의 간격이 음극 용량 변화를 대변한다고 가정할 수 있다.
또한, 상기 피크간격 비교는 상기 풀셀 미분함수그래프의 첫번째 피크와 두번째 피크의 간격이 소정값 이하인 것 일 수 있다.
또한, 상기 소정값은 상기 첫번째 피크와 상기 두번째 피크의 간격이 상기 풀셀의 충전용량이 정상 일 때의 정상용량 첫번째 피크와 정상용량 두번째 피크의 간격보다 작은 것일 수 있다.
또한, 상기 피크의 간격 판단을 위한 충전을 진행하는 사이클 횟수는 1사이클 초과 10000사이클 이하일 수 있다. 바람직하게는 10 사이클에서 5000사이클 이하 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 50 사이클에서 500사이클일 수 있다. 상기 충전 사이클의 범위를 벗어나면 정확한 음극 용량 불량을 판단할 수 있는 데이터를 얻을 수 없다.
또한, 상기 피크의 간격 판단을 위한 충전을 진행하는 전하량은 0.001C 이상 1C 이하일 수 있다. 바람직하게는 C 내지 C 이하일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 C 내지 C이하일 수 있다. 상기 전하량 범위를 벗어나면 정확한 음극 용량 불량을 판단할 수 있는 데이터를 얻을 수 없다.
또한, 상기 풀셀 미분함수그래프 형태는 음극 미분함수그래프 형태와 동일하며, 음극 미분함수 그래프의 형태는 음극의 용량 변화 전후 변화가 없다고 가정할 수 있다.
또한, 상기 풀셀 미분함수그래프의 두번째 피크는 기울기가 0일 수 있다.
또한, 상기 두번째 피크는 상기 미분함수 값이 최소가 되는 지점 이후에 처음으로 나타나는 피크일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전 전하량 변화에 따른 충전용량과 충전용량에 대한 충전압의 미분값을 플로팅한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전용량과 충전용량에 대한 충전압의 미분값을 플로팅한 그래프에서 첫번째 피크와 두번째 피크를 결정하여 음극 용량 인덱스를 정의한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 충전사이클에 따른 첫번째 피크와 기울기0인 값을 프로팅하여 음극 용량 인덱스를 정의한 그래프이다.
본 발명의 실시예는 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 충전 전류량에 따른 풀셀의 전압(V)와 충전용량(Q)의 변화량을 미분한(dV/dQ)의 피크간 거리변화를 이용하여 계산된 그래프이다.
전류량이 높아질 수 록 앞서 언급한 충전량 변화에 따른 전압의 도함수 값의 피크값이 감소하여 피크값 판단이 어려운 것을 확인할 수 있다.
충전 전류량을 0.33, 0.15, 0.1 및 0.05의 전하량으로 충전을 진행한 도함수 피크값의 변화를 살펴보면 피크값이 감소하는 것을 뚜렸하게 확인할 수 있다.
도 4를 살펴보면, 두번째 피크 이후 평탄면이 나타나므로 이 평탄면을 찾아서 이 위치를 두번째 피크라고 가정하고 음극 용량 변화를 추정할 수 있다. 여기서 두번째 피크는 기울기가 0인 위치로 명명하였다. 음극의 용량을 나타내는 음극용량 인덱스를 첫번째 피크와 기울기0의 사이 거리로 정의할 수 있다.
또한, 상기 첫번째 피크와 상기 두번째 피크는 상기 미분함수 값의 최소값을 사이에 두고 형성될 수 있다.
또한, 동일한 전력양으로 충전이 진행되는 풀셀의 충전 사이클 횟수에 따른 음극용량 인덱스는 상기 첫번째 피크와 상기 기울기가 O인 두번째 피크 사이의 거리로 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법의 전하량 0.33C에서의 충전사이클에 따른 첫번째 피크와 기울기0인 값을 프로팅하여 음극 용량 인덱스를 정의한 그래프이다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술 사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

Claims (10)

  1. 배터리 셀이 충전된 후 소정 사이클 동안 배터리 셀을 개방 회로 상태로 유지하는 제1단계;
    상기 소정 사이클 동안 풀셀 전압(Vfullcell)을 측정하는 제2단계;
    상기 소정 사이클 동안 풀셀 용량(Qfullcell)을 측정하는 제3단계;
    상기 용량을 독립변수로 상기 전압을 종속변수로 풀셀 함수식그래프를 도출하는 제4단계;
    상기 풀셀 함수식그래프에 대한 미분함수를 도출하여 상기 풀셀 미분함수그래프를 도출하는 제5단계;
    상기 풀셀 미분함수그래프의 피크간격 비교로 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피크간격 비교는 상기 풀셀 미분함수그래프의 첫번째 피크와 두번째 피크의 간격이 소정값 이하이면 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소정값은 상기 첫번째 피크와 상기 두번째 피크의 간격이 상기 풀셀의 충전용량이 정상 일 때의 정상용량 첫번째 피크와 정상용량 두번째 피크의 간격보다 작은 것인 음극 용량이 불량한 전지로 판단하는 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피크의 간격 판단을 위한 충전을 진행하는 사이클 횟수는 1사이클 초과 10000사이클 이하인 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피크의 간격 판단을 위한 충전을 진행하는 전하량은 0.001C 이상 1C 이하인 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 풀셀 미분함수그래프 형태는 음극 미분함수그래프 형태와 동일하며, 음극 미분함수 그래프의 형태는 음극의 용량 변화 전후 변화가 없다고 가정하는 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지로 판단하는 비파괴 검사방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 풀셀 미분함수그래프의 두번째 피크는 기울기가 0인 것으로 정의하는 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 두번째 피크는 상기 미분함수 값이 최소가 되는 지점 이후에 처음으로 나타나는 피크인 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 첫번째 피크와 상기 두번째 피크는 상기 미분함수 값의 최소값을 사이에 두고 형성되는 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법.
  10. 제7항에 있어서,
    동일한 전력양으로 충전이 진행되는 풀셀의 충전 사이클 횟수에 따른 음극용량 인덱스는 상기 첫번째 피크와 상기 기울기가 O인 두번째 피크 사이의 거리로 판단하는 배터리 셀의 음극용량이 불량한 전지를 판단하는 비파괴 검사방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110000558A (ko) 2008-04-01 2011-01-03 도요타지도샤가부시키가이샤 2차 전지 시스템
WO2011039882A1 (ja) 2009-10-01 2011-04-07 トヨタ自動車株式会社 非水電解液型リチウムイオン二次電池システム,そのシステムにおけるリチウム析出判定方法,および,そのシステムを搭載する車両
JP2011220917A (ja) 2010-04-13 2011-11-04 Toyota Motor Corp リチウムイオン二次電池の劣化判定装置および劣化判定方法
JP2020169968A (ja) 2019-04-05 2020-10-15 本田技研工業株式会社 二次電池の金属リチウム析出検知装置および方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110000558A (ko) 2008-04-01 2011-01-03 도요타지도샤가부시키가이샤 2차 전지 시스템
WO2011039882A1 (ja) 2009-10-01 2011-04-07 トヨタ自動車株式会社 非水電解液型リチウムイオン二次電池システム,そのシステムにおけるリチウム析出判定方法,および,そのシステムを搭載する車両
JP2011220917A (ja) 2010-04-13 2011-11-04 Toyota Motor Corp リチウムイオン二次電池の劣化判定装置および劣化判定方法
JP2020169968A (ja) 2019-04-05 2020-10-15 本田技研工業株式会社 二次電池の金属リチウム析出検知装置および方法

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