TWI504907B - 鋰電池之電性檢測方法及設備 - Google Patents

Description

鋰電池之電性檢測方法及設備

本發明係關於一種鋰電池之檢測方法及設備，特別是關於一種鋰電池之電性檢測方法及設備。

鋰電池具有高能量密度、平穩的放電特性、允許快速充電、循環使用壽命長、及極低的自放電，所以被應用在許多領域，從微小的手錶電池到汽車的蓄電池都存在其身影。鋰電池中的正負極材料、電解液、隔離膜材料、罐體、以及組裝的品質都影響著鋰電池的電性特性。

然而，習知檢測鋰電池的方式需不斷的對鋰電池進行充電及放電，而檢測出電容容量、充電效率、蓄電率、自放電電壓、或自放電速率等等的電性特性。而每一次的充電及放電都需要耗費許久的時間，所以導致檢測的不便。再者，因為鋰電池的充電次數也是有限的，習知的檢測方式反而會降底鋰電池的使用壽命。

緣此，本發明之目的即是提供一種鋰電池的電性檢測方法及設備，對鋰電池進行非破壞性的快速檢測，以解決習知之問題。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種鋰電池之電性檢測方法，包含下列步驟：將二個超音波探頭分別貼附於一鋰電池之二側；利用二個超音波探頭對鋰電池傳遞一非破壞性的檢測超音波訊號，並由二個超音波探頭感測來 自鋰電池的一共振壓力波訊號，檢測超音波訊號係經穿透及反射於鋰電池中；以及將共振壓力波訊號與一參考共振壓力波訊號進行比對而產生一電性分析結果，其中參考共振壓力波訊號係為感測來自一參考鋰電池的共振壓力波訊號。

在本發明的一實施例中，電性分析結果係為根據共振壓力波訊號與基準共振壓力波訊號之波形資料的相似度進行比對而產生。

在本發明的一實施例中，電性分析結果係包括一電容容量、一充電效率、一蓄電率、一自放電電壓、一自放電速率、且/或一內部結構缺陷。

本發明為解決習知技術之問題所採用之另一技術手段係提供一種鋰電池之電性檢測設備，用於檢測一鋰電池之電性特性，電性檢測設備包含二個超音波探頭、一訊號發出控制裝置、訊號接收整合裝置、以及一分析裝置。二個超音波探頭用於貼附於鋰電池之二側，其中各個超音波探頭為發出一超音波訊號並接收一超音波訊號。訊號發出控制裝置控制二個超音波探頭對鋰電池傳遞一非破壞性的檢測超音波訊號。訊號接收整合裝置接收整合而得到由二個超音波探頭感測來自鋰電池的一共振壓力波訊號。分析裝置電連接於訊號接收整合裝置而分析超音波探頭所感測之共振壓力波訊號而得到一電性分析結果。

在本發明的一實施例中，超音波探頭與鋰電池之間係墊置有一耦合構件，耦合構件具有一耦合介質。

在本發明的一實施例中，耦合構件為一耦合布。

在本發明的一實施例中，耦合介質為無水酒精。

在本發明的一實施例中，更包括一輸送機構，用以輸送鋰電池至對應超音波探頭之一檢測位置。

在本發明的一實施例中，電性分析結果係包括一電容容量、一充電效率、一蓄電率、一自放電電壓、一自放電速率、 且/或一內部結構缺陷。

經由本發明所採用之技術手段，利用非破壞性的超音波檢測方式檢測鋰電池，無需耗費時間去對鋰電池進行充放電就可以快速地檢測出鋰電的各種電性特性，藉以篩選出有問題的鋰電池，而可以立即知道問題為何而作對應的修復，因而有機會使這些有問題的鋰電池能重新使用而不需將之報廢掉，既節省成本也達到環保的效果。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

100、100a‧‧‧鋰電池之電性檢測設備

1a、1b‧‧‧超音波探頭

2‧‧‧訊號發出控制裝置

3‧‧‧訊號接收整合裝置

4‧‧‧分析裝置

5‧‧‧耦合介質補給裝置

51‧‧‧耦合構件

6‧‧‧輸送機構

B‧‧‧鋰電池

第1圖係顯示本發明之第一實施例之鋰電池之電性檢測方法之流程圖；第2圖係顯示本發明之第一實施例之鋰電池之電性檢測設備之示意圖；第3圖係顯示本發明之第一實施例之鋰電池之剖面示意圖；第4圖係顯示本發明之第二實施例之鋰電池之電性檢測設備之示意圖。

請參閱第1圖，本發明之鋰電池之電性檢測方法，用於檢測一鋰電池之電性特性，其方法包括下列步驟：將二個超音波探頭分別貼附於一鋰電池之二側(步驟S10)；利用二個超音波探頭對鋰電池傳遞一非破壞性的檢測超音波訊號，並由二個超音波探頭感測來自鋰電池的一共振壓力波訊號，檢測超音波訊號係經穿透及反射於鋰電池中(步驟S20)；以及將共振壓力波訊號與一參考共振壓力波訊號進行比對而產生一電性分析結果，其中參考共振壓力波訊號係為感測來自一參考鋰電池的共振壓力波訊號(步驟S30)。

在本實施例中，係藉由一鋰電池之電性檢測設備100以實施本發明的鋰電池之電性檢測方法。如第2圖所示，鋰電池之電性檢測設備100包括二個超音波探頭1a、1b、一訊號發出控制裝置2、一訊號接收整合裝置3、及一分析裝置4。二個超音波探頭1a、1b貼附於鋰電池B之二側，其中各個超音波探頭1a、1b為發出超音波訊號並接收超音波訊號。訊號發出控制裝置2控制二個超音波探頭1a、1b對鋰電池B傳遞一非破壞性的檢測超音波訊號。訊號接收整合裝置3接收整合而得到由二個超音波探頭1a、1b感測來自鋰電池B的一共振壓力波訊號。分析裝置4電連接於訊號接收整合裝置3而分析超音波探頭1a、1b所感測之共振壓力波訊號而得到一電性分析結果。

首先，利用二個超音波探頭1a、1b貼附於一參考鋰電池之兩側，並以非破壞性之超音波檢測方式而感測到參考鋰電池之共振壓力波訊號(步驟S01)，參考鋰電池之共振壓力波訊號即為參考共振壓力波訊號。其中，參考鋰電池的電性特性係經由其他電性量測方式所測得，且選定一電性特性良好且與待測的鋰電池種類相同的鋰電池作為參考鋰電池，以用來作為進行比對時的參考標準。而在需要測量其他種類的鋰電池的時候，則將另一種類且電性特性良好的鋰電池作為參考鋰電池，然後藉由本發明之二個超音波探頭感測出其共振壓力波來作為參考共振壓力波。

接著，將二個超音波探頭1a、1b貼附於一待測的鋰電池B(步驟S10)，而且在超音波探頭1a、1b與鋰電池B之間係墊置有一耦合構件51，用來作為傳導超音波的介質而克服超音波於空氣中傳導不良的問題。耦合構件51具有一耦合介質，在本實施例中，耦合構件51為一耦合布，而耦合介質為一無水酒精，並且透過一耦合介質補給裝置5適時的補充耦合介質至耦合構件51，以確保每次量測時，超音波的傳遞式一樣的。

然後，訊號發出控制裝置2控制二個超音波探頭1a、 1b對鋰電池B傳遞非破壞性的檢測超音波訊號，並且透過訊號接收整合裝置3接收整合二個超音波探頭1a、1b接收的超音波，而得到由二個超音波探頭1a、1b感測來自鋰電池B的共振壓力波訊號(步驟S20)。

詳細而言，如第3圖所示，檢測超音波訊號於鋰電池B中經過多次的反射、折射及穿透等，而傳遞經過鋰電池B中的各個部位，如電解液(electrolyte)、殼體(shell)、隔離膜(separation film)、電極(electrode)，這些部位的品質的好壞則決定出鋰電池B的電性特性。而各個部位對於檢測超音波會對應產生不同的訊號而回傳相應的共振壓力波訊號至二個超音波探頭1a、1b。藉由將這些共振壓力波訊號與參考電池的參考共振壓力波訊號作比對而判斷出鋰電池B的電性特性。

接著，分析裝置4將共振壓力波訊號與參考共振壓力波訊號進行比對而產生一電性分析結果(步驟S30)。其中，電性分析結果係為根據共振壓力波訊號與基準共振壓力波訊號之波形資料的相似度進行比對而產生。詳細而言，比對係根據波形資料中的頻率波段、波鋒強度、波包的寬度等所對應的電性特性而比對出共振壓力波訊號對應的電性分析結果。而電性分析結果則包括一電容容量、一充電效率、一蓄電率、一自放電電壓、一自放電速率、且/或一內部結構缺陷等的電性特性。舉例而言，當一待測的鋰電池的電解液的濃度與參考鋰電池不同，所以兩者的共振壓力波也會不相同，因此經過分析裝置4進行比對後就可得知待測的鋰電池是電解液的濃度有異常，並且分析出所對應的電性特性結果。如此一來，藉由非破壞性的超音波檢測方式，可以快速地檢測出鋰電池B的各種電性特性，而不用耗費時間去對鋰電池B進行充放電。此外，經過檢測篩選有問題的鋰電池，也可以立即知道問題出在哪裡而作對應的修復，而不用報廢這些有問題的鋰電池並且將之重新使用，既節省成本也達到環保的效果。

參閱第4圖，本發明之第二實施例之鋰電池之電性檢測設備100a更包括一輸送機構6。輸送機構6用以輸送待測的鋰電池B至對應超音波探頭1a、1b之一檢測位置，並將量測好的鋰電池B輸送至其他地方。檢測完之後，輸送機構6將已測好的鋰電池B傳送至其他位置，並且輸送下一個待測的鋰電池B至檢測位置，藉此可以提供自動化的檢測，將每一顆鋰電池於在生產線上經過自動化的電性特性檢測篩選後才出貨，可以確保送到消費者的鋰電池都是良好的，進而提升消費者的滿意度。

以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。

Claims (9)

1. 一種鋰電池之電性檢測方法，包含下列步驟：(a)將二個超音波探頭分別緊密貼附於一鋰電池之二側；(b)利用該二個超音波探頭分別對該鋰電池傳遞一非破壞性的檢測超音波訊號，並由該二個超音波探頭分別感測來自該鋰電池的一共振壓力波訊號，該檢測超音波訊號係經穿透及反射於該鋰電池中；以及(c)將該共振壓力波訊號與一參考共振壓力波訊號進行比對而產生一電性分析結果，其中該參考共振壓力波訊號係為感測來自一參考鋰電池的共振壓力波訊號。
2. 如請求項1所述之鋰電池之電性檢測方法，其中在步驟(c)中，該電性分析結果係為根據該共振壓力波訊號與該基準共振壓力波訊號之波形資料的相似度進行比對而產生。
3. 如請求項1所述之鋰電池之電性檢測方法，其中在步驟(c)中，該電性分析結果係包括一電容容量、一充電效率、一蓄電率、一自放電電壓、一自放電速率、且/或一內部結構缺陷。
4. 一種鋰電池之電性檢測設備，用於檢測一鋰電池之電性特性，該電性檢測設備包含：二個超音波探頭，用於緊密貼附於該鋰電池之二側，其中該各個超音波探頭為發出一超音波訊號並接收一超音波訊號；一訊號發出控制裝置，控制該二個超音波探頭分別對該鋰電池傳遞一非破壞性的檢測超音波訊號；一訊號接收整合裝置，接收整合而得到由該二個超音波探頭分別感測來自該鋰電池的一共振壓力波訊號；以及一分析裝置，電連接於該訊號接收整合裝置而分析該超音波探頭所感測之共振壓力波訊號而得到一電性分析結果。
5. 如請求項4所述之鋰電池之電性檢測設備，其中該超音波探頭與該鋰電池之間係墊置有一耦合構件，該耦合構件具有一耦合 介質。
6. 如請求項5所述之鋰電池之電性檢測設備，其中該耦合構件為一耦合布。
7. 如請求項5所述之鋰電池之電性檢測設備，其中該耦合介質為無水酒精。
8. 如請求項4所述之鋰電池之電性檢測設備，更包括一輸送機構，用以輸送該鋰電池至對應該超音波探頭之一檢測位置。
9. 如請求項4所述之鋰電池之電性檢測設備，其中該電性分析結果係包括一電容容量、一充電效率、一蓄電率、一自放電電壓、一自放電速率、且/或一內部結構缺陷。