KR20230114039A - Inspection method of internal short defect in secondary battery - Google Patents

Inspection method of internal short defect in secondary battery Download PDF

Info

Publication number
KR20230114039A
KR20230114039A KR1020220010052A KR20220010052A KR20230114039A KR 20230114039 A KR20230114039 A KR 20230114039A KR 1020220010052 A KR1020220010052 A KR 1020220010052A KR 20220010052 A KR20220010052 A KR 20220010052A KR 20230114039 A KR20230114039 A KR 20230114039A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit cell
resistance
value
defective
analyzed
Prior art date
Application number
KR1020220010052A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
허연혁
김미경
김경민
최낙희
황동국
윤희순
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020220010052A priority Critical patent/KR20230114039A/en
Publication of KR20230114039A publication Critical patent/KR20230114039A/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사 방법에 관한 것으로서, 이차전지를 약 10 사이클(Cycle) 정도의 소량의 충/방전하는 것만으로도, 리튬 석출양을 예측하여, 리튬 석출로 기인하는 내부 단락에 대한 불량 검사가 가능한 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a method for inspecting a defect caused by an internal short circuit in a secondary battery, and predicts the amount of lithium precipitation by simply charging/discharging a secondary battery in a small amount of about 10 cycles, and thereby detects a defect caused by lithium precipitation. It is an object of the present invention to provide a method for inspecting defects due to internal short circuits of a secondary battery capable of inspecting defects for internal short circuits.

Description

이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사 방법{INSPECTION METHOD OF INTERNAL SHORT DEFECT IN SECONDARY BATTERY}Defect inspection method by internal short circuit of secondary battery {INSPECTION METHOD OF INTERNAL SHORT DEFECT IN SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지의 불량 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차전지에서 리튬 석출에 의해 발생된 내부 단락을 사전 예측하여 불량 여부를 검사하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for inspecting a secondary battery for defects, and more particularly, to a method for predicting an internal short circuit caused by lithium precipitation in a secondary battery and inspecting for defects.

리튬 이차전지는 일반적으로 리튬 이온을 삽입/방출할 수 있는 양극 활물질 및 음극 활물질을 이용하여 양극과 음극을 각각 제조하고, 상기 두 전극 사이에 분리막을 개재하여 적층한 전극 조립체(단위 셀)를 외장재에 수납한 후 전해액을 주입하는 패키징 과정을 통해 제조될 수 있으며, 리튬 이온이 전해액을 통해 음극과 양극 사이를 오가며 전지의 충전과 방전이 일어난다.A lithium secondary battery generally manufactures a positive electrode and a negative electrode using a positive electrode active material and a negative electrode active material capable of intercalating/extracting lithium ions, and an electrode assembly (unit cell) laminated with a separator interposed between the two electrodes as an exterior material. It can be manufactured through a packaging process in which electrolyte is injected after being stored in the battery, and charging and discharging of the battery occur as lithium ions move back and forth between the negative electrode and the positive electrode through the electrolyte.

또한, 이차전지는 상기 패키징 과정 이후에, 이차전지는 활성화를 위한 초기 충방전 과정, 즉 전해액이 함침되어 있는 전극조립체에 소정의 전압까지 전류를 인가하는 과정으로 거쳐 제조된다. 상기 활성화 과정에서 전극의 표면에 보호 피막을 형성하게 되고 일부 전해액이 분해되어 다량의 가스가 발생하며, 상기 발생 가스를 제거하는 탈기 공정을 거쳐 완제품을 생산하게 된다.In addition, after the packaging process, the secondary battery is manufactured through an initial charging and discharging process for activation, that is, a process of applying a current up to a predetermined voltage to an electrode assembly impregnated with an electrolyte solution. In the activation process, a protective film is formed on the surface of the electrode, and a large amount of gas is generated by decomposing some electrolyte, and a final product is produced through a degassing process to remove the generated gas.

상기 전극 조립체의 제조시에 양극에서 방출된 리튬 이온이 음극의 내부로 삽입되지 못하고 석출되는 리튬 플레이팅(Li-plating) 현상을 방지하기 위해서는 음극의 면적이 양극보다 넓어야 하는데, 양극 종단부가 음극 종단부보다 돌출되는 경우 오버행(overhang) 불량이 발생한다. 이러한 오버행 불량 전지는 충방전 과정에서 음극 종단부에 리튬 석출이 지속적으로 일어나는 경우 양극 및 음극 간의 내부 단락이 일어나 전기 저항이 급격하게 상승되어 과열, 폭발 등의 안전성 문제를 초래한다.In order to prevent a lithium plating (Li-plating) phenomenon in which lithium ions emitted from the positive electrode are not inserted into the negative electrode and precipitated during the manufacture of the electrode assembly, the area of the negative electrode should be wider than that of the positive electrode. If it protrudes beyond the portion, an overhang defect occurs. In such an overhang-defective battery, when lithium precipitation continuously occurs at the end of the negative electrode during charging and discharging, an internal short circuit between the positive and negative electrodes occurs, resulting in a rapid increase in electrical resistance, resulting in safety problems such as overheating and explosion.

또한, 상기 전극 조립체는 음극 및 양극의 단위면적 당 용량 비율(N/P ratio)은 일반적으로 1 이상이 되어 음극의 용량이 많아지도록 설계되는데, 이때 로딩 문제가 발생하는 경우 음극에서 리튬이 석출되어 내부 단락이 초래될 수 있다.In addition, the electrode assembly is designed so that the capacity ratio (N/P ratio) per unit area of the negative electrode and the positive electrode is generally 1 or more to increase the capacity of the negative electrode. At this time, when a loading problem occurs, lithium is precipitated from the negative electrode Internal short circuits may result.

이러한 이차전지의 제조 과정에서 발생한 초기 내부 단락은 발열 수준에 그치지만, 단락 부위가 증가하면 대형 화재를 유발하므로 사전에 그 불량을 검사하여 선별하는 것이 필요하다.Although the initial internal short circuit generated during the manufacturing process of the secondary battery is only at the level of heat generation, if the short circuit area increases, it causes a large-scale fire, so it is necessary to inspect and select the defect in advance.

본 발명은 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사 방법에 관한 것으로서, 이차전지를 약 10 사이클(Cycle) 정도의 소량의 충/방전하는 것만으로도, 리튬 석출양을 예측하여, 리튬 석출로 기인하는 내부 단락에 대한 불량 검사가 가능한 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a method for inspecting a defect caused by an internal short circuit in a secondary battery, and predicts the amount of lithium precipitation by simply charging/discharging a secondary battery in a small amount of about 10 cycles, and thereby detects a defect caused by lithium precipitation. It is an object of the present invention to provide a method for inspecting defects due to internal short circuits of a secondary battery capable of inspecting defects for internal short circuits.

본 발명의 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사방법은,The method for inspecting defects due to internal short circuit of a secondary battery of the present invention,

분리막을 매개로 적층되는 양극과 음극 간에 불량 상태를 부여하여 리튬 석출을 유도한 불량 모사 단위 셀을 제조하는 단계(S1);Manufacturing a defective simulated unit cell in which lithium precipitation is induced by imparting a defective state between the positive electrode and the negative electrode stacked through a separator (S1);

상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 각각에 교류 인피던스 측정기를 연결하고, 초기 상태에서 설정 사이클만큼 더 충방전한 후 전기화학 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectrometry, EIS)에 따른 저항 데이터를 측정하며, 각각의 저항 측정 데이터를 플로팅하여 저항 스펙트럼을 얻는 단계(S2); 및An AC impedance meter is connected to each of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed, and after further charging and discharging by a set cycle in the initial state, resistance data according to electrochemical impedance spectrometry (EIS) are measured, plotting each resistance measurement data to obtain a resistance spectrum (S2); and

상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 저항 스펙트럼을 비교하여, 전하 이동 저항(charge transfer resistance) Rct 값 또는 직렬 저항(equivalent series resistance) Rs 값을 기준으로 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 단계(S3)를 포함하는 것일 수 있다.Resistance spectra of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed are compared, and whether the unit cell to be analyzed is defective in lithium precipitation based on the charge transfer resistance Rct value or the equivalent series resistance Rs value. It may include a step (S3) of determining.

본 발명의 검사방법의 상기 단계 (S2)에서 상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 저항은 OCV(open circuit voltage)에서 측정되는 것일 수 있다.In the step (S2) of the inspection method of the present invention, resistances of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed may be measured at an open circuit voltage (OCV).

본 발명의 검사방법의 상기 단계 (S2)에서 상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 저항 데이터는 1 내지 10 mHz의 대역의 주파수에서 측정되는 것일 수 있다.In the step (S2) of the inspection method of the present invention, the resistance data of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed may be measured at a frequency of 1 to 10 mHz.

본 발명의 검사방법에서, 상기 전하 이동 저항(Rct)은 100μHz 내지 1mHz 대역의 저항 데이터로부터 산출되는 것일 수 있다.In the inspection method of the present invention, the charge transfer resistance (Rct) may be calculated from resistance data in a band of 100 μHz to 1 mHz.

본 발명의 검사방법에서, 상기 직렬 저항(Rs)은 10mHz 내지 1kHz 대역의 저항 데이터로부터 산출되는 것일 수 있다.In the inspection method of the present invention, the series resistance (Rs) may be calculated from resistance data in a band of 10 mHz to 1 kHz.

본 발명의 검사방법의 상기 단계 (S3)에서, 상기 불량 모사 단위 셀의 Rct 값 보다 상기 분석 대상 단위 셀의 Rct 값이 더 작거나, 상기 불량 모사 단위 셀의 Rs 값보다 상기 분석 대상 단위 셀의 Rs 값이 더 작은 경우에 상기 분석 대상 단위 셀을 정상상태로 판단하는 것일 수 있다.In the step (S3) of the inspection method of the present invention, the Rct value of the unit cell to be analyzed is smaller than the Rct value of the defective replica unit cell, or the Rs value of the defective replica unit cell is smaller than the Rct value of the unit cell to be analyzed. When the Rs value is smaller, the unit cell to be analyzed may be determined to be in a normal state.

본 발명의 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사방법은,The method for inspecting defects due to internal short circuit of a secondary battery of the present invention,

분석 대상 단위 셀에 전기화학 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectrometry, EIS)을 수행하여 제1 저항 데이터를 수집하고, 상기 제1 저항 데이터를 플로팅하여 제1 저항 스펙트럼을 얻는 제1 저항 스펙트럼 획득 단계;A first resistance spectrum acquisition step of collecting first resistance data by performing electrochemical impedance spectrometry (EIS) on the unit cell to be analyzed, and obtaining a first resistance spectrum by plotting the first resistance data;

상기 분석 대상 단위 셀을 설정 사이클만큼 충방전하는 충방전 단계;a charge and discharge step of charging and discharging the unit cell to be analyzed by a set cycle;

상기 분석 대상 단위 셀에 전기화학 임피던스 분광법을 다시 수행하여 제2 저항 데이터를 수집하고, 상기 제2 저항 데이터를 플로팅하여 제2 저항 스펙트럼을 얻는 제2 저항 스펙트럼 획득 단계; 및a second resistance spectrum obtaining step of collecting second resistance data by again performing electrochemical impedance spectroscopy on the analysis target unit cell, and obtaining a second resistance spectrum by plotting the second resistance data; and

상기 제1 저항 스펙트럼과 상기 제2 저항 스펙트럼을 비교하여 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 판단 단계를 포함하는 것일 수 있다.The method may include a determining step of comparing the first resistance spectrum and the second resistance spectrum to determine whether the unit cell to be analyzed has poor lithium precipitation.

본 발명의 검사방법의 상기 충방전 단계에서, 상기 설정 사이클은 5회 내지 20회인 것일 수 있다.In the charging and discharging step of the inspection method of the present invention, the setting cycle may be 5 to 20 times.

본 발명의 검사방법에서 상기 판단 단계는, 상기 제1 저항 스펙트럼으로부터 직렬 저항(equivalent series resistance) Rs1 값을 추출하고, 상기 제2 저항 스펙트럼으로부터 직렬 저항 Rs2 값을 추출하는 1차 추출 단계; 및 상기 Rs1 값과 상기 Rs2 값을 비교하여 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 1차 판단 단계를 포함하는 것일 수 있다.In the inspection method of the present invention, the determining step may include a primary extraction step of extracting an equivalent series resistance Rs1 value from the first resistance spectrum and extracting a series resistance Rs2 value from the second resistance spectrum; and a first determination step of comparing the Rs1 value and the Rs2 value to determine whether the analysis target unit cell is defective in lithium precipitation.

본 발명의 검사방법의 상기 1차 판단 단계에서, 상기 Rs2 값에서 상기 Rs1 값을 차감한 값이 제1 판단 값보다 크면 상기 분석 대상 단위 셀은 불량으로 판단되는 것일 수 있다.In the first determination step of the inspection method of the present invention, if a value obtained by subtracting the Rs1 value from the Rs2 value is greater than the first determination value, the analysis target unit cell may be determined to be defective.

본 발명의 검사방법에서 상기 판단 단계는 상기 1차 판단 단계 이후에, 상기 제1 저항 스펙트럼으로부터 전하 이동 저항(charge transfer resistance) Rct1 값을 추출하고, 상기 제2 저항 스펙트럼으로부터 전하 이동 저항 Rct2 값을 추출하는 2차 추출 단계; 및 상기 Rct1 값과 상기 Rct2를 비교하여 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 2차 판단 단계를 포함하는 것일 수 있다.In the inspection method of the present invention, in the determining step, after the first determining step, the charge transfer resistance Rct1 value is extracted from the first resistance spectrum, and the charge transfer resistance Rct2 value is calculated from the second resistance spectrum. Secondary extraction step of extracting; and a second determination step of comparing the Rct1 value with the Rct2 to determine whether the unit cell to be analyzed has poor lithium precipitation.

본 발명의 상기 2차 판단 단계에서, 상기 Rst1 값에서 상기 Rst2 값을 차감한 값이 제2 판단 값보다 작으면 상기 분석 대상 단위 셀은 불량으로 판단되는 것일 수 있다.In the second determination step of the present invention, if a value obtained by subtracting the Rst2 value from the Rst1 value is smaller than the second determination value, the analysis target unit cell may be determined to be defective.

본 발명의 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사 방법은 적은 수의 충방전 사이클을 진행하는 것만으로도, 리튬 석출 여부를 예측함으로써, 전지 제조시에 생산된 대량의 이차전지에 대해서 이차전지의 내부 단락에 의한 불량을 검사할 수 있다.The method for inspecting defects due to internal short circuit of a secondary battery of the present invention predicts whether or not lithium is precipitated only by performing a small number of charge/discharge cycles, and thus, for a large amount of secondary batteries produced during battery manufacturing, the inside of the secondary battery Defects caused by short circuits can be inspected.

따라서, 본 발명의 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사 방법은 이차전지의 제조 과정에서 불량 전지를 효과적으로 선별함으로써 전지 성능 확보 및 폭발과 같은 위험 사고의 예방에 기여할 수 있다.Therefore, the method for inspecting defects of a secondary battery due to an internal short circuit of the present invention can contribute to securing battery performance and preventing dangerous accidents such as explosions by effectively selecting defective batteries in the manufacturing process of secondary batteries.

구체적으로, 본 발명의 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사 방법은 적은 수의 충방전 사이클을 진행하는 것만으로도, 오버행(overhang) 불량을 감지할 수 있다.Specifically, the method for inspecting a defect due to an internal short circuit in a secondary battery according to the present invention can detect an overhang defect only by performing a small number of charge/discharge cycles.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 검사 방법에 사용된 오버행(overhang) 불량 모사 단위 셀의 구조를 예시한 것이다.
도 2는 실험예에 따른 이차전지의 검사 방법에서 불량 모사 단위 셀 및 정상적인 단위 셀 각각의 초기 상태(1 사이클)와 10 사이클에 측정된 저항 데이터를 플로팅하여 나타낸 교류 저항 스펙트럼(Nyquist Plot) 그래프이다.
도 3은 도 2의 표시된 4개의 선도를 x절편 값이 일치하도록 x축 이동시킨 그래프이다.1 illustrates a structure of a simulated unit cell having an overhang defect used in a method for inspecting a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is an alternating current resistance spectrum (Nyquist Plot) graph shown by plotting resistance data measured in an initial state (1 cycle) and 10 cycles of each of a defective simulated unit cell and a normal unit cell in a secondary battery inspection method according to an experimental example. .
FIG. 3 is a graph obtained by moving the four graphs of FIG. 2 along the x-axis so that the x-intercept values coincide.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention based on the principle that there is.

일실시 양태로서, 본 발명의 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사방법은, As an embodiment, the method for inspecting a defect due to an internal short circuit of a secondary battery of the present invention,

분리막을 매개로 적층되는 양극과 음극 간에 불량 상태를 부여하여 리튬 석출을 유도한 불량 모사 단위 셀을 제조하는 단계(S1);Manufacturing a defective simulated unit cell in which lithium precipitation is induced by imparting a defective state between the positive electrode and the negative electrode stacked through a separator (S1);

상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 각각에 교류 인피던스 측정기를 연결하고, 초기 상태에서 설정 사이클만큼 더 충방전한 후 전기화학 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectrometry, EIS)에 따른 저항 데이터를 측정하며, 각각의 저항 측정 데이터를 플로팅하여 저항 스펙트럼을 얻는 단계(S2); 및An AC impedance meter is connected to each of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed, and after further charging and discharging by a set cycle in the initial state, resistance data according to electrochemical impedance spectrometry (EIS) are measured, plotting each resistance measurement data to obtain a resistance spectrum (S2); and

상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 저항 스펙트럼을 비교하여, 전하 이동 저항(charge transfer resistance) Rct 값 또는 직렬 저항(equivalent series resistance) Rs 값을 기준으로 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 단계(S3)를 포함한다.Resistance spectra of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed are compared, and whether the unit cell to be analyzed is defective in lithium precipitation based on the charge transfer resistance Rct value or the equivalent series resistance Rs value. and determining (S3).

이하에서는 본 발명에 따른 이차전지의 검사방법을 단계별로 설명한다.Hereinafter, a secondary battery inspection method according to the present invention will be described step by step.

상기 단계 (S1)에서, 분리막을 매개로 적층되는 양극과 음극 간에 불량 상태를 부여하여 리튬 석출을 유도한 불량 모사 단위 셀을 제조한다.In the step (S1), a defective simulated unit cell in which lithium precipitation is induced is manufactured by imparting a defective state between the positive electrode and the negative electrode stacked through a separator.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 검사 방법에 사용된 오버행(overhang) 불량 모사 단위 셀의 구조를 예시한 것이다. 오버행 불량은 음극 면적을 양극 면적보다 작게 형성하여 불량 상태를 부여한 것일 수 있다. 오버행 불량 외에도 불량 모사 단위 셀의 제조를 위해 부여되는 불량 상태로서, 전극을 일부 접어 NP 비율(ratio)를 감소시키는 것과 같이, Li 석출 상황을 유도하는 구조를 형성하여 불량 상태를 부여할 수 있다.1 illustrates a structure of a simulated unit cell having an overhang defect used in a method for inspecting a secondary battery according to an embodiment of the present invention. The overhang defect may be formed by forming a cathode area smaller than an anode area to give a defective state. In addition to the overhang defect, as a defect state given for manufacturing a defective simulated unit cell, a defect state can be given by forming a structure that induces a Li precipitation situation, such as reducing an NP ratio by partially folding an electrode.

도 1을 참조할 때, 단위 셀에서 분리막을 매개로 한 양극과 음극의 적층시에 양극과 음극이 길이 방향으로 서로 어긋나게 배치시킨 오버행(overhang) 현상을 모사하여 충방전 과정에서 음극 상에서 리튬 석출을 유도할 수 있다. 이러한 오버행 현상을 모사한 단위 셀은 처음에는 각각 전극이 서로 연결되지 않은 오픈 회로(open circuit)를 구성하지만, 양극-분리막-음극으로 연결된 회로에 전원을 연결하여 충방전을 진행하여 리튬 석출물이 생성되면 전지에 연결되는 저항 측정기로 리튬 석출물의 저항을 측정할 수 있게 된다. 이로써, 리튬 석출에 의한 양극과 음극 간의 전기적 단락 여부를 실시간으로 파악할 수 있다.Referring to FIG. 1, when a positive electrode and a negative electrode are stacked through a separator in a unit cell, the overhang phenomenon in which the positive electrode and the negative electrode are displaced from each other in the longitudinal direction is simulated to deposit lithium on the negative electrode during charging and discharging. can induce The unit cell that mimics this overhang phenomenon initially constitutes an open circuit in which electrodes are not connected to each other, but lithium precipitates are generated by charging and discharging by connecting power to a circuit connected by anode-separator-cathode. Then, the resistance of the lithium precipitate can be measured with a resistance meter connected to the battery. Accordingly, it is possible to determine in real time whether there is an electrical short circuit between the positive electrode and the negative electrode due to lithium precipitation.

상기 분석 대상 단위 셀은 모노셀 또는 바이셀의 구조일 수 있다. 모노셀 또는 바이셀 외에도 중대형 전지와 같은 구조도 본 발명의 검사방법의 검사 대상이 될 수 있다.The unit cell to be analyzed may have a structure of a monocell or a bicell. In addition to monocells or bicells, structures such as medium- or large-sized batteries can also be inspected by the inspection method of the present invention.

불량 모사 단위 셀은 분석 대상 단위 셀과 대비하여 음극 및 양극 간의 기하학적인 구조를 제외한 다른 부분들은 동일한 스펙으로 제조될 수 있다.The defective simulated unit cell may be manufactured with the same specifications as the unit cell to be analyzed except for the geometrical structure between the cathode and anode.

상기 단계 (S2)에서, 상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 각각에 교류 임피던스 측정기를 연결하고, 초기 상태에서 설정 사이클만큼 더 충방전한 후 전기화학 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectrometry, EIS)에 따른 저항 데이터를 측정한다. 초기 상태는 단위 셀을 제조한 직후의 상태 또는 1회 충방전된 상태를 의미할 수 있다. 본 발명의 검사방법은 신규로 제조된 단위 셀이 충방전 되면서 안정화되는 과정의 정보를 이용할 수도 있기 때문에 초기 상태는 충방전이 되지 않았거나 사이클(10회 미만)이 매우 작은 상태일 수 있다.In the step (S2), an AC impedance meter is connected to each of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed, and after charging and discharging for a set cycle in the initial state, electrochemical impedance spectrometry (EIS) Measure the resistance data according to The initial state may mean a state immediately after manufacturing a unit cell or a state after being charged and discharged once. Since the inspection method of the present invention may use information of a process in which a newly manufactured unit cell is stabilized while being charged and discharged, the initial state may be a state in which charge and discharge are not performed or a cycle (less than 10 times) is very small.

상기 교류(AC) 임피던스 측정기는 이차전지에 다양한 주파수의 교류 전류 신호를 입력하여 저항을 측정한다. 예를 들어, 미리 설정된 복수의 주파수 조건에서 전기화학 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectrometry, EIS)을 이용하여 주파수에 따라 단위 셀의 저항을 측정할 수 있다.The alternating current (AC) impedance meter measures resistance by inputting alternating current signals of various frequencies to the secondary battery. For example, resistance of a unit cell may be measured according to a frequency using electrochemical impedance spectrometry (EIS) under a plurality of preset frequency conditions.

상기 EIS는 전지 내부에 존재하는 2개의 전극과 전해질 사이에서 일어나는 전기화학 반응을 등가 전기 회로의 형태로 모형화하여 해석하는 분석 방법으로, 전지에서 시간에 따라 주기적으로 방향이 변하는 교류 전압을 인가하고 전류의 응답 특성을 해석하여 저항(resistance), 캐패시턴스(capacitance), 인덕턴스(inductance) 등을 측정하는 방식이다. 상기 인덕턴스 성분은 고주파에서 전지와 연결된 전선에 의한 저항을 나타내며, 상기 저항은 전지 내부의 전극 및 전해질에서 발생하는 직렬 저항(equivalent series resistance, RS)(즉, 옴(ohm) 저항), 전극 계면에서 산화 및 환원 반응으로 발생하는 전하 전달 저항(charge transfer resistance, Rct)(즉, non-ohmic resistance) 등을 포함할 수 있다.The EIS is an analysis method that models and analyzes an electrochemical reaction occurring between two electrodes and an electrolyte in a battery in the form of an equivalent electric circuit. It is a method of measuring resistance, capacitance, inductance, etc. by analyzing the response characteristics of The inductance component represents the resistance due to the wire connected to the battery at high frequency, and the resistance is the series resistance (equivalent series resistance, R S ) (ie, ohm resistance) generated from the electrode and electrolyte inside the battery, the electrode interface It may include charge transfer resistance (R ct ) (ie, non-ohmic resistance) generated by oxidation and reduction reactions in .

본 발명의 일 실시형태에서, 각 단위 셀의 저항은 OCV(open circuit voltage)에서 측정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the resistance of each unit cell may be measured in open circuit voltage (OCV).

상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 저항 데이터는 1 내지 10 mHz의 대역의 주파수에서 측정될 수 있다. 저항 데이터는 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀 각각에 하나씩, 두 세트로 수집될 수 있다.Resistance data of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed may be measured at a frequency of 1 to 10 mHz. Resistance data may be collected in two sets, one for each of the defective simulated unit cell and the unit cell under analysis.

저항 데이터는 상기 교류 임피던스 측정기가 입력하는 교류 전원의 주파수들 각각에 대해서 출력되는 임피던스 값들의 그룹일 수 있다.The resistance data may be a group of impedance values output for each frequency of the AC power input by the AC impedance meter.

또한, 각 단위 셀에 인가하는 교류 전류 신호의 주파수는 사용자의 설정에 의해 달라질 수 있다. 예를 들어, 교류 전류의 주파수는 1mHz 내지 1GHz, 상세하게는 1 내지 10 mHz의 범위에서 수십 내지 수백 포인트로 가변될 수 있다.In addition, the frequency of the AC current signal applied to each unit cell may vary according to a user's setting. For example, the frequency of the alternating current may vary from tens to hundreds of points in the range of 1 mHz to 1 GHz, specifically 1 to 10 mHz.

이어서, 측정된 저항 데이터를 플롯팅하여 스펙트럼을 얻으며, 저항 스펙트럼은 실수부 저항(real impedance)에 대한 허수부 저항(imaginary impedance)로 표시되는 극좌표선도(Nyquist plot)로 나타낼 수 있다(도 2 참조). 즉, 플로팅된 점의 x 좌표는 저항 측정 데이터의 실수부 값에 해당하고, 플로팅된 점의 y 좌표는 저항 측정 데이터의 허수부 값에 해당한다.Then, the measured resistance data is plotted to obtain a spectrum, and the resistance spectrum can be represented by a Nyquist plot represented by imaginary resistance against real resistance (see FIG. 2). ). That is, the x-coordinate of the plotted point corresponds to the real part value of the resistance measurement data, and the y-coordinate of the plotted point corresponds to the imaginary part value of the resistance measurement data.

상기 전하 이동 저항(Rct)은 100μHz 내지 1mHz 대역의 저항 데이터로부터 산출되고, 상기 직렬 저항(Rs)은 10mHz 내지 1kHz 대역의 저항 데이터로부터 산출되는 것일 수 있다. 예를 들어, 복소평면에 작성되는 저항 스펙트럼에서 x절편 값은 직렬 저항(Rs) 값이 되고, 캐패시턴스가 최대인 지점으로서 수직축(y축) 값이 최대인 지점의 수평축 성분에서 옴 저항(Rohm)을 뺀 값에 2배를 하여 전하 전달 저항(Rct)을 산출할 수 있다. 전기 이중층에 의한 캐패시턴스는 나이키스트 선도(저항 스펙트럼)에서 y축이 가장 높은 지점의 주파수를 통해 계산될 수 있다.The charge transfer resistance Rct may be calculated from resistance data in a band of 100 μHz to 1 mHz, and the series resistance Rs may be calculated from resistance data in a band of 10 mHz to 1 kHz. For example, in the resistance spectrum written on the complex plane, the x-intercept value becomes the series resistance (Rs) value, and the ohmic resistance (Rohm) at the horizontal axis component of the vertical axis (y-axis) value as the point where the capacitance is maximum. The charge transfer resistance (Rct) can be calculated by doubling the value minus . The capacitance by the electric double layer can be calculated through the frequency of the highest point on the y-axis in the Nyquist diagram (resistance spectrum).

상기 단계 (S3)에서는 상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 저항 스펙트럼을 비교하여, 전하 이동 저항(charge transfer resistance) Rct 값 또는 직렬 저항(equivalent series resistance) Rs 값을 기준으로 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단한다.In the step (S3), resistance spectra of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed are compared, and the unit to be analyzed is based on the charge transfer resistance Rct value or the equivalent series resistance Rs value. Determining whether or not the cell has a lithium precipitation defect.

구체적으로, 상기 불량 모사 단위 셀의 Rct 값 보다 상기 분석 대상 단위 셀의 Rct 값이 더 작거나, 상기 불량 모사 단위 셀의 Rs 값보다 상기 분석 대상 단위 셀의 Rs 값이 더 작은 경우에 상기 분석 대상 단위 셀을 정상상태로 판단할 수 있다.Specifically, when the Rct value of the unit cell to be analyzed is smaller than the Rct value of the defective replica unit cell, or the Rs value of the unit cell to be analyzed is smaller than the Rs value of the defective replica unit cell, the analysis target A unit cell may be determined to be in a normal state.

단위 셀이 정상일 경우, 직렬 저항 Rs 값은 초기 상태에 대해서 큰 변동없이 유지되지만, 리튬이 석출되는 불량 상태의 경우 적은 사이클의 충방전에도 Rs 값은 증가할 수 있다.When the unit cell is normal, the series resistance Rs value is maintained without a large change with respect to the initial state, but in the case of a defective state in which lithium is deposited, the Rs value may increase even after charging and discharging for a small number of cycles.

더하여, 단위 셀이 정상으로 제조되면 사이클이 진행되면서 안정화가 진행되고 전하 이동 저항 Rct 값은 감소할 수 있지만, 불량일 경우 전하 이동 저항 Rct 값의 감소가 둔화될 수 있다.In addition, if the unit cell is manufactured normally, stabilization progresses as the cycle progresses and the charge transfer resistance Rct value may decrease. However, if the unit cell is defective, the decrease in the charge transfer resistance Rct value may be slowed down.

따라서, 구체적으로, 상기 불량 모사 단위 셀의 Rct 값 및 Rs 값은 정상 상태 단위 셀의 Rct 값 및 Rs 값보다 클 수 있다.Accordingly, specifically, the Rct value and Rs value of the defective simulated unit cell may be greater than the Rct value and Rs value of the normal state unit cell.

상기한 바와 같이, 양극 보다 음극의 길이가 짧게 하여 리튬 석출을 유도한 불량 모사 단위 셀을 기준이 되는 정상 단위 셀과 비교하여, 주파수에 따라 측정한 교류 저항 스펙트럼에서 리튬 석출에 의한 내부 단락을 예측하는 판단 기준을 결정할 수 있으며, 상기 결정된 저항 기준을 이용하여 불량 전지를 선별할 수 있다. 또한, 불량 전지를 배제시킴으로써 완제품으로 출시되는 전지의 성능을 확보할 수 있고, 폭발과 같은 위험 사고의 예방에 기여할 수 있다.As described above, by comparing the defective simulated unit cell in which lithium precipitation was induced by making the negative electrode shorter than the positive electrode with the standard normal unit cell, the internal short circuit due to lithium precipitation was predicted from the AC resistance spectrum measured according to the frequency Defective batteries may be selected using the determined resistance criterion. In addition, by excluding defective batteries, it is possible to secure the performance of batteries released as finished products and contribute to the prevention of dangerous accidents such as explosions.

다른 실시 양태에서, 본 발명의 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사방법은,In another embodiment, the method for inspecting defects due to internal short circuit of a secondary battery of the present invention,

분석 대상 단위 셀에 전기화학 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectrometry, EIS)을 수행하여 제1 저항 데이터를 수집하고, 상기 제1 저항 데이터를 플로팅하여 제1 저항 스펙트럼을 얻는 제1 저항 스펙트럼 획득 단계; A first resistance spectrum acquisition step of collecting first resistance data by performing electrochemical impedance spectrometry (EIS) on the unit cell to be analyzed, and obtaining a first resistance spectrum by plotting the first resistance data;

상기 분석 대상 단위 셀을 설정 사이클만큼 충방전하는 충방전 단계;a charge and discharge step of charging and discharging the unit cell to be analyzed by a set cycle;

상기 분석 대상 단위 셀에 전기화학 임피던스 분광법을 다시 수행하여 제2 저항 데이터를 수집하고, 상기 제2 저항 데이터를 플로팅하여 제2 저항 스펙트럼을 얻는 제2 저항 스펙트럼 획득 단계; 및a second resistance spectrum obtaining step of collecting second resistance data by again performing electrochemical impedance spectroscopy on the analysis target unit cell, and obtaining a second resistance spectrum by plotting the second resistance data; and

상기 제1 저항 스펙트럼과 상기 제2 저항 스펙트럼을 비교하여 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 판단 단계를 포함하는 것일 수 있다.The method may include a determining step of comparing the first resistance spectrum and the second resistance spectrum to determine whether the unit cell to be analyzed has poor lithium precipitation.

상기 제1 저항 스펙트럼 획득 단계에서, 상기 분석 대상 전지는 제조된 직후의 충방전이 진행되지 않은 상태이거나 10회 미만의 매우 적은 사이클의 충방전만 진행된 것일 수 있다.In the first resistance spectrum acquisition step, the battery to be analyzed may be in a state in which charging and discharging has not progressed immediately after fabrication or only charging and discharging of a very small number of cycles of less than 10 times may have been performed.

상기 충방전 단계에서, 상기 설정 사이클은 5회 내지 20회인 것일 수 있다. 본 발명의 검사방법은 단위 셀 제조 양산라인에서 적용될 수 있는 것으로, 단시간에 진행될 수 있는 충방전으로 단위 셀의 불량을 검사하는 것일 수 있다. 이를 고려하여, 설정 사이클은 불량 판단의 유의미한 변화량이 감지할 수 있는 최소수준으로 설정되는 것이 바람직하여, 예를 들어, 설정 사이클은 10회가 바람직할 수 있다.In the charging and discharging step, the setting cycle may be 5 to 20 times. The inspection method of the present invention can be applied in a unit cell manufacturing mass production line, and may be to inspect unit cells for defects by charging and discharging that can proceed in a short time. Considering this, the setting cycle is preferably set to a minimum level at which a significant change in the defect determination can be detected, and, for example, the setting cycle may be set to 10 times.

상기 판단 단계는, 상기 제1 저항 스펙트럼으로부터 직렬 저항(equivalent series resistance) Rs1 값을 추출하고, 상기 제2 저항 스펙트럼으로부터 직렬 저항 Rs2 값을 추출하는 1차 추출 단계; 및 상기 Rs1 값과 상기 Rs2 값을 비교하여 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 1차 판단 단계를 포함하는 것일 수 있다.The determining step may include: a primary extraction step of extracting an equivalent series resistance Rs1 value from the first resistance spectrum and extracting a series resistance Rs2 value from the second resistance spectrum; and a first determination step of comparing the Rs1 value and the Rs2 value to determine whether the analysis target unit cell is defective in lithium precipitation.

구체적으로, 1차 판단 단계에서, 상기 Rs2 값에서 상기 Rs1 값을 차감한 값이 제1 판단 값보다 크면 상기 분석 대상 단위 셀은 불량으로 판단되는 것일 수 있다.Specifically, in the first determination step, if a value obtained by subtracting the Rs1 value from the Rs2 value is greater than the first determination value, the analysis target unit cell may be determined to be defective.

상기 판단 단계는 상기 1차 판단 단계 이후에, 본 발명의 검사방법은,The determination step is after the first determination step, the inspection method of the present invention,

상기 제1 저항 스펙트럼으로부터 전하 이동 저항(charge transfer resistance) Rct1 값을 추출하고, 상기 제2 저항 스펙트럼으로부터 전하 이동 저항 Rct2 값을 추출하는 2차 추출 단계; 및a secondary extraction step of extracting a value of charge transfer resistance Rct1 from the first resistance spectrum and extracting a value of charge transfer resistance Rct2 from the second resistance spectrum; and

상기 Rct1 값과 상기 Rct2를 비교하여 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 2차 판단 단계를 포함하는 것일 수 있다. A secondary determination step of comparing the Rct1 value and the Rct2 to determine whether the analysis target unit cell has a lithium precipitation defect may be included.

구체적으로, 상기 2차 판단 단계에서, 상기 Rst1 값에서 상기 Rst2 값을 차감한 값이 제2 판단 값보다 작으면 상기 분석 대상 단위 셀은 불량으로 판단되는 것일 수 있다.Specifically, in the second determination step, if a value obtained by subtracting the Rst2 value from the Rst1 value is smaller than the second determination value, the analysis target unit cell may be determined to be defective.

본 발명의 검사방법은 짧은 시간의 간격(10회의 사이클 진행 시간)으로 단위 셀을 단 두 번 측정하는 것으로서, 단위 셀의 리튬 석출에 의한 불량 여부를 검사할 수 있다.The inspection method of the present invention measures a unit cell only twice at a short time interval (10 cycles), and can inspect whether a unit cell is defective due to lithium precipitation.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실험예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실험예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, an experimental example will be described in detail to aid understanding of the present invention. However, the experimental examples according to the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following experimental examples. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

실험예 Experimental example

도 1에 예시한 바와 같이, 분리막을 매개로 적층되는 양극과 음극 간에 오버행(overhang) 불량을 모사하여 리튬 석출을 유도한 단위 셀을 준비하였다. 한편, 기준 셀로서 정상적인 단위 셀을 준비하였다. 상기 각각의 단위 셀은 전해액 주입 후, 초기 충방전의 활성화 공정을 거쳐 SOC(state of charge)가 100% 였으며, 이후 탈기 공정을 거쳤다.As illustrated in FIG. 1, a unit cell in which lithium precipitation was induced was prepared by simulating an overhang defect between a positive electrode and a negative electrode stacked through a separator. Meanwhile, a normal unit cell was prepared as a reference cell. Each of the unit cells had a state of charge (SOC) of 100% through an activation process of initial charging and discharging after electrolyte injection, and then a degassing process.

상기 각각의 단위 셀에 AC 저항 측정기를 연결하고, EIS 실험을 OCV(open circuit voltage) 및 1 내지 10 mHz의 주파수 범위에서 수행하고 주파수에 따라 교류 저항을 측정하였다. 상기 EIS 측정은 초기(충방전 이전) 상태 및 충방전 사이클 10회 상태 각각에 대해서 수행하였다.An AC resistance meter was connected to each unit cell, and an EIS experiment was performed in an open circuit voltage (OCV) and a frequency range of 1 to 10 mHz, and AC resistance was measured according to frequency. The EIS measurement was performed for each of the initial state (before charge and discharge) and the state after 10 charge and discharge cycles.

이후, 측정된 저항 데이터를 플롯팅하여 도 2 및 도 3에 나타내었다.Thereafter, the measured resistance data were plotted and shown in FIGS. 2 and 3 .

도 2에 나타난 바와 같이, 불량 모사 단위 셀의 경우 10회 사이클 충방전 이후에 직렬 저항 Rs 값이 증가하는 것을 볼 수 있으며, 도 3에 나타난 바와 같이, 정상적인 단위 셀의 경우 10회 사이클 충방전 이후에 전하 이동 저항 Rct 값이 감소하는 것을 볼 수 있다.As shown in FIG. 2, in the case of the defective simulated unit cell, it can be seen that the series resistance Rs value increases after 10 cycles of charging and discharging, and as shown in FIG. 3, in the case of the normal unit cell, after 10 cycles of charging and discharging. It can be seen that the value of the charge transfer resistance Rct decreases.

Claims (12)

(S1) 분리막을 매개로 적층되는 양극과 음극 간에 불량 상태를 부여하여 리튬 석출을 유도한 불량 모사 단위 셀을 제조하는 단계;
(S2) 상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 각각에 교류 인피던스 측정기를 연결하고, 초기 상태에서 설정 사이클만큼 더 충방전한 후 전기화학 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectrometry, EIS)에 따른 저항 데이터를 측정하며, 각각의 저항 측정 데이터를 플로팅하여 저항 스펙트럼을 얻는 단계; 및
(S3) 상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 저항 스펙트럼을 비교하여, 전하 이동 저항(charge transfer resistance) Rct 값 또는 직렬 저항(equivalent series resistance) Rs 값을 기준으로 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사방법.(S1) manufacturing a defective simulated unit cell in which lithium precipitation is induced by imparting a defective state between the positive electrode and the negative electrode stacked through a separator;
(S2) An AC impedance meter is connected to each of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed, and after charging and discharging as much as a set cycle in the initial state, resistance data according to electrochemical impedance spectrometry (EIS) are obtained. measuring and plotting each resistance measurement data to obtain a resistance spectrum; and
(S3) Comparing resistance spectra of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed, lithium of the unit cell to be analyzed based on the charge transfer resistance Rct value or the equivalent series resistance Rs value A method for inspecting a defect due to an internal short circuit of a secondary battery, comprising the step of determining whether a precipitation defect exists. 제1항에 있어서, 상기 단계 (S2)에서 상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 저항은 OCV(open circuit voltage)에서 측정되는 검사방법.The inspection method according to claim 1, wherein in the step (S2), resistances of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed are measured at OCV (open circuit voltage). 제1항에 있어서, 상기 단계 (S2)에서 상기 불량 모사 단위 셀 및 분석 대상 단위 셀의 저항 데이터는 1 내지 10 mHz의 대역의 주파수에서 측정되는 검사방법.The inspection method according to claim 1, wherein in the step (S2), the resistance data of the defective simulated unit cell and the unit cell to be analyzed are measured at a frequency of 1 to 10 mHz. 제1항에 있어서, 상기 전하 이동 저항(Rct)은 100μHz 내지 1mHz 대역의 저항 데이터로부터 산출되는 것인 검사방법.The inspection method according to claim 1, wherein the charge transfer resistance (Rct) is calculated from resistance data in a band of 100 μHz to 1 mHz. 제1항에 있어서, 상기 직렬 저항(Rs)은 10mHz 내지 1kHz 대역의 저항 데이터로부터 산출되는 것인 검사방법.The inspection method according to claim 1, wherein the series resistance (Rs) is calculated from resistance data in a band of 10 mHz to 1 kHz. 제1항에 있어서, 상기 단계 (S3)에서, 상기 불량 모사 단위 셀의 Rct 값 보다 상기 분석 대상 단위 셀의 Rct 값이 더 작거나, 상기 불량 모사 단위 셀의 Rs 값보다 상기 분석 대상 단위 셀의 Rs 값이 더 작은 경우에 상기 분석 대상 단위 셀을 정상상태로 판단하는 것인 검사방법. The method according to claim 1, wherein in the step (S3), the Rct value of the unit cell to be analyzed is smaller than the Rct value of the defective replica unit cell, or the Rs value of the unit cell to be analyzed is smaller than the Rs value of the defective replica unit cell. The inspection method of determining that the unit cell to be analyzed is in a normal state when the Rs value is smaller. 분석 대상 단위 셀에 전기화학 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectrometry, EIS)을 수행하여 제1 저항 데이터를 수집하고, 상기 제1 저항 데이터를 플로팅하여 제1 저항 스펙트럼을 얻는 제1 저항 스펙트럼 획득 단계;
상기 분석 대상 단위 셀을 설정 사이클만큼 충방전하는 충방전 단계;
상기 분석 대상 단위 셀에 전기화학 임피던스 분광법을 다시 수행하여 제2 저항 데이터를 수집하고, 상기 제2 저항 데이터를 플로팅하여 제2 저항 스펙트럼을 얻는 제2 저항 스펙트럼 획득 단계; 및
상기 제1 저항 스펙트럼과 상기 제2 저항 스펙트럼을 비교하여 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 판단 단계를 포함하는, 이차전지의 내부 단락에 의한 불량 검사방법.A first resistance spectrum acquisition step of collecting first resistance data by performing electrochemical impedance spectrometry (EIS) on the unit cell to be analyzed, and obtaining a first resistance spectrum by plotting the first resistance data;
a charge/discharge step of charging and discharging the unit cell to be analyzed by a set cycle;
a second resistance spectrum obtaining step of collecting second resistance data by again performing electrochemical impedance spectroscopy on the analysis target unit cell, and obtaining a second resistance spectrum by plotting the second resistance data; and
A method for inspecting a defect due to an internal short circuit of a secondary battery comprising a determining step of comparing the first resistance spectrum and the second resistance spectrum to determine whether the analysis target unit cell has a lithium precipitation defect. 제7항에 있어서, 상기 충방전 단계에서,
상기 설정 사이클은 5회 내지 20회인 것인 검사방법.The method of claim 7, wherein in the charging and discharging step,
The test method of the setting cycle is 5 to 20 times. 제7항에 있어서,
상기 판단 단계는,
상기 제1 저항 스펙트럼으로부터 직렬 저항(equivalent series resistance) Rs1 값을 추출하고, 상기 제2 저항 스펙트럼으로부터 직렬 저항 Rs2 값을 추출하는 1차 추출 단계; 및
상기 Rs1 값과 상기 Rs2 값을 비교하여 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 1차 판단 단계를 포함하는 것인 검사방법.According to claim 7,
The judgment step is
a primary extraction step of extracting an equivalent series resistance Rs1 value from the first resistance spectrum and a series resistance Rs2 value from the second resistance spectrum; and
And a first determination step of determining whether the analysis target unit cell has a lithium precipitation defect by comparing the Rs1 value and the Rs2 value. 제9항에 있어서, 상기 1차 판단 단계에서,
상기 Rs2 값에서 상기 Rs1 값을 차감한 값이 제1 판단 값보다 크면 상기 분석 대상 단위 셀은 불량으로 판단되는 것인 검사방법.The method of claim 9, wherein in the first judgment step,
And if a value obtained by subtracting the Rs1 value from the Rs2 value is greater than the first determination value, the analysis target unit cell is determined to be defective. 제7항에 있어서,
상기 판단 단계는 상기 1차 판단 단계 이후에,
상기 제1 저항 스펙트럼으로부터 전하 이동 저항(charge transfer resistance) Rct1 값을 추출하고, 상기 제2 저항 스펙트럼으로부터 전하 이동 저항 Rct2 값을 추출하는 2차 추출 단계; 및
상기 Rct1 값과 상기 Rct2를 비교하여 상기 분석 대상 단위 셀의 리튬 석출 불량 여부를 판단하는 2차 판단 단계를 포함하는 것인 검사방법.According to claim 7,
The determination step is after the first determination step,
a secondary extraction step of extracting a value of charge transfer resistance Rct1 from the first resistance spectrum and extracting a value of charge transfer resistance Rct2 from the second resistance spectrum; and
and a secondary determination step of determining whether the unit cell to be analyzed is defective in lithium precipitation by comparing the Rct1 value with the Rct2. 제11항에 있어서, 상기 2차 판단 단계에서,
상기 Rst1 값에서 상기 Rst2 값을 차감한 값이 제2 판단 값보다 작으면 상기 분석 대상 단위 셀은 불량으로 판단되는 것인 검사방법.The method of claim 11, wherein in the second judgment step,
And if a value obtained by subtracting the Rst2 value from the Rst1 value is smaller than the second determination value, the analysis target unit cell is determined to be defective.
KR1020220010052A 2022-01-24 2022-01-24 Inspection method of internal short defect in secondary battery KR20230114039A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220010052A KR20230114039A (en) 2022-01-24 2022-01-24 Inspection method of internal short defect in secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220010052A KR20230114039A (en) 2022-01-24 2022-01-24 Inspection method of internal short defect in secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230114039A true KR20230114039A (en) 2023-08-01

Family

ID=87561852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220010052A KR20230114039A (en) 2022-01-24 2022-01-24 Inspection method of internal short defect in secondary battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230114039A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9454888B2 (en) Advanced battery early warning and monitoring system
US9465077B2 (en) Battery health monitoring system and method
US8378687B2 (en) Method of measuring characteristics regarding safety of battery
KR101288647B1 (en) Secondary battery tester, secondary battery testing method, and manufacturing method of secondary battery
JP4887581B2 (en) Battery inspection method and inspection apparatus
CN113131026B (en) Evaluation device and evaluation method for battery health state of hard-shell battery
CN116457675A (en) Battery diagnosis apparatus and method
JP3677993B2 (en) Battery electrode group short circuit inspection method and short circuit inspection apparatus therefor
JP2013140759A (en) Method for inspecting nonaqueous electrolytic secondary battery in short circuit
KR20230114039A (en) Inspection method of internal short defect in secondary battery
JP7501831B2 (en) Device and method for inspecting electrode tabs of battery cells for breaks
EP3995844B1 (en) Battery defect screening device and method
Gasper et al. Lithium loss, resistance growth, electrode expansion, gas evolution, and Li plating: Analyzing performance and failure of commercial large-format NMC-Gr lithium-ion pouch cells
Zhou et al. Cycle life prediction and match detection in retired electric vehicle batteries
CN116686129A (en) Method for checking state of welding point in battery
KR20180001351A (en) Method of the electrical and physical defect inspection between Lead-acid battery cell
TWI528044B (en) Elimination of battery screening methods
JP2017126539A (en) Method for manufacturing secondary battery
KR20230155034A (en) Prediction method of internal short circuit in battery
CN221124403U (en) Welding inspection apparatus for battery module
EP4187268A2 (en) Method and apparatus for detecting defects of rechargeable battery
JP7479465B2 (en) How to inspect for welding defects
EP4270032A1 (en) Disconnection testing apparatus for electrode tab of battery cell
KR20230102309A (en) Inspection method of venting defect in secondary battery
JP2022076604A (en) Method of evaluating all-solid-state battery