用于电池电芯的电极接头的断开检查装置和断开检查方法与流程

1.本发明涉及一种用于检查电池电芯的电极接头的断开的装置和方法，以用于非破坏性地检查目标电池电芯的电极接头的断开。
2.本技术要求2021年8月6日提交的韩国专利申请no.10-2021-0104021的优先权，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。


背景技术：

3.最近，能够充电和放电的二次电池被广泛用作无线移动设备的能源。此外，作为电动车辆、混合动力电动车辆等的能源，二次电池已经引起了人们的关注，它们被提出作为解决使用化石燃料的现有汽油车辆、柴油车辆等的空气污染的解决方案。因此，由于二次电池的优点，使用二次电池的各种应用已经被多样化，并且在未来，二次电池有望应用于甚至更多的领域和产品。
4.这样的二次电池可以根据电极和电解液的组成被分为锂离子电池、锂离子聚合物电池、锂聚合物电池等，其中，电解液泄漏的可能性小且易于制造的锂离子聚合物电池的使用正在增加。通常，二次电池根据电池壳体的形状被分类，包括电极组件被安装在圆柱形或棱柱形金属罐中的圆柱形电池和棱柱形电池、以及电极组件被安装于由铝层压片材形成的袋型壳体中的袋型电池。安装在电池壳体中的电极组件被形成为包括正极、负极和插置在正极和负极之间的隔膜的结构，是能够充电和放电的电力生成元件，并且被分类为啫喱卷型和堆叠型，在啫喱卷型中，隔膜被插入在涂覆有活性材料的具有长片形状的正极和负极之间并且被卷绕，在堆叠型中，具有预定尺寸的多个正极和多个负极以隔膜被插入其间的状态被顺序地堆叠。
5.图1是示出袋型电池电芯10的电极接头13断开的位置的示意图。
6.如图所示，电极组件12安装在袋型电池电芯10的电池壳体11中，并且电极接头13从电极组件12中取出并且被焊接到电极引线14。由于在电池电芯的制造过程中，电极接头与接头的焊接部分以及电极接头与电极引线的焊接部分在各个方向上接收力，因此在焊接部分中的一个或更多个焊接部分处可能发生断开15。当发生断开时，可能会导致诸如低电压的缺陷。
7.为了检测电极接头的断开，传统上，如专利文献1中那样，已经使用了按压电池电芯并测量根据按压的阻抗变化或者通过捕获计算机断层扫描(ct)图像物理地检查焊接位置的方法。
8.在专利文献1的技术中，由于需要按压电池电芯的单独按压设备来测量阻抗变化，因此难以将该方法应用于大规模生产水平检查。
9.此外，在拍摄ct图像的情况下，由于检查每个电池电芯需要大约1分30秒，因此不可能进行大规模生产水平检查。
10.因此，需要开发一种电池电芯电极接头断开检查技术，其中，电池电芯不被按压并且不需要很长时间来检查，并且可以在大规模生产水平上快速地执行。
11.[现有技术]
[0012]
[专利文献]
[0013]
韩国专利公开no.10-2020-0035594


技术实现要素：

[0014]
技术问题
[0015]
本发明的目的是提供一种用于检查电池电芯的电极接头的断开的装置和方法，该装置和方法能够在短时间内检查电极接头的断开。
[0016]
技术方案
[0017]
根据本发明的一种用于检查电池电芯的电极接头的断开的装置，所述装置包括：测量部，所述测量部测量根据检查目标电池电芯的频率的阻抗值和阻抗角；计算部，所述计算部根据所述阻抗值和所述阻抗角来计算根据所述检查目标电池电芯的频率的阻抗的实部电阻值；以及确定部，所述确定部通过将与所述检查目标电池电芯类型相同的良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值与所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值进行比较，来确定所述电池电芯的电极接头是否断开。
[0018]
作为一个示例，当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值大于所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的所述实部电阻值范围内的实部电阻值时，所述确定部可以确定所述检查目标电池电芯的所述电极接头断开。
[0019]
作为一个示例，所述测量部可以是电化学阻抗谱eis仪。
[0020]
作为特定示例，当所述良好电池电芯在所述谐振频率范围内的所述实部电阻值范围的一部分与有缺陷电池电芯的实部电阻值的变化线或者所述有缺陷电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的实部电阻值范围交叠时，所述确定部可以通过将良好电池电芯的包括或不包括所述交叠变化线或范围的实部电阻值范围内的所述实部电阻值与所述检查目标电池电芯的所述实部电阻值进行比较，来检查所述检查目标电池电芯的所述电极接头是否断开。
[0021]
作为另一示例，所述确定部可以通过基于所述良好电池电芯的所述谐振频率范围的频率数据和所述谐振频率范围内的实部电阻值数据确定所述良好电池电芯的实部电阻值范围内的实部电阻值并且将所述良好电池电芯的所述实部电阻值范围内的所述实部电阻值与所述检查目标电池电芯的所述实部电阻值进行比较，来确定所述检查目标电池电芯的所述电极接头是否断开。
[0022]
此外，用于检查电池电芯的电极接头的断开的装置还可以包括存储部，在所述存储部中存储与多个电池电芯的所述谐振频率范围、所述良好电池电芯在所述谐振频率范围内的所述实部电阻值范围、以及所述谐振频率范围内的实部电阻值与频率之间的相关性中的至少一者有关的信息。
[0023]
根据本发明的另一方面的一种用于检查电池电芯的电极接头的断开的方法，所述方法包括以下步骤：测量根据检查目标电池电芯的频率的阻抗值和阻抗角；根据所述阻抗值和所述阻抗角计算根据所述检查目标电池电芯的频率的阻抗的实部电阻值；以及通过将
与所述检查目标电池电芯类型相同的良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值与所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值进行比较，来确定所述检查目标电池电芯的电极接头是否断开。
[0024]
所述良好电池电芯的所述谐振频率范围可以是包括多个良好电池电芯中的每一者的测量阻抗值的虚部电阻从正(+)值变为负(-)值的频率的范围。
[0025]
作为一个示例，所述方法可以包括以下步骤：通过将根据每个所述良好电池电芯在所述谐振频率范围内的频率的实部电阻值连接，获得各个良好电池的良好产品阻抗的实部电阻值线；以及将所述良好电池电芯的、良好产品阻抗的实部电阻值线相邻的实部电阻值区域设置为所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的所述实部电阻值范围。
[0026]
具体地，所述确定的步骤可以包括：当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值大于所述良好电池电芯的所述实部电阻值区域的所述实部电阻值时，将所述检查目标电池电芯确定为有缺陷产品；以及当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的所述实部电阻值小于或等于所述实部电阻值区域的所述实部电阻值的范围时，将所述检查目标电池电芯确定为良好产品。
[0027]
另选地，所述确定的步骤可以包括：通过在所述谐振频率范围内的最小频率、中间频率、以及最大频率三个点处将所述良好电池电芯的所述实部电阻值区域内的实部电阻值与所述检查目标电池电芯的实部电阻值进行比较，来确定所述检查目标电池电芯是好的还是坏的。
[0028]
作为具体示例，该方法可以包括：通过将根据电极接头断开的所述多个有缺陷电池电芯中的每一者的频率的实部电阻值连接，获得各个电池电芯的有缺陷产品实部电阻值线或多个有缺陷电池电芯的实部电阻值线相邻的有缺陷实部电阻值区域；以及当所述有缺陷产品实部电阻值线或所述有缺陷产品实部电阻值区域与所述良好电池电芯的所述实部电阻值区域交叠时，将包括或不包括所述交叠区或线的范围设置为所述良好电池电芯的实部电阻值范围，以确定所述电池电芯是好的还是坏的。
[0029]
作为另一示例，该方法可以包括：从所述多个良好电池电芯的所述谐振频率范围内的频率数据和实部电阻值数据推导所述谐振频率范围内的所述实部电阻值与频率之间的相关性；以及基于所推导的与所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的实部电阻值范围的相关性，设置在所述谐振频率范围内的实部电阻值范围。
[0030]
作为一个示例，所述确定的步骤可以包括：当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的所述实部电阻值大于所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的基于所述相关性的所述实部电阻值时，将所述检查目标电池电芯确定为有缺陷产品；以及当所述检查目标电池电芯的所述阻抗在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的所述实部电阻值小于所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的基于所述相关性的所述实部电阻值范围时，将所述检查目标电池电芯确定为良好产品。
[0031]
作为另一个示例，所述确定的步骤可以包括：通过将在所述谐振频率范围的最小频率、中间频率和最大频率三个点处根据所述相关性表达的良好产品的每个实部电阻值与所述检查目标电池电芯在所述三个频率处的实部电阻值进行比较，来确定所述电池电芯是好的还是坏的。
[0032]
所述确定的步骤可以包括：当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的所述实部电阻值比所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的基于所述相关性的实部电阻值大预定范围或更多时，将所述检查目标电池电芯确定为有缺陷产品。
[0033]
有益效果
[0034]
根据本发明，由于可以快速地检查电极接头的断开，因此可以执行大规模生产水平检查。此外，由于本发明的断开检查，可以防止有缺陷电池电芯被装运。
[0035]
此外，根据本发明，不仅可以在电池电芯制造阶段中进行快速检查，而且还可以在回收阶段或再使用阶段中快速地检查目标电池电芯的缺陷(电极接头的断开)，其中，在回收阶段或者再使用阶段中，成品电池电芯在使用一定时段之后被再次使用。因此，当电池电芯被回收时，可以简单地通过快速检查电池电芯的缺陷来确定是否要使用电池。
附图说明
[0036]
图1是示出袋型电池电芯的电极接头断开的位置的示意图。
[0037]
图2是示出电池电芯的奈奎斯特图(nyquist plot)的示例的图表。
[0038]
图3是示出复平面上的阻抗值的图表。
[0039]
图4是示出用于检查本发明的电池电芯的电极接头的断开的装置的示意图。
[0040]
图5是示出设置应用于本发明的用于检查电池电芯的电极接头的断开的方法的良好电池电芯的实部电阻值范围的过程的流程图。
[0041]
图6是用于描述根据本发明的一个实施方式的用于检查电极接头的断开的方法获得实部电阻值范围并确定电池电芯是好还是坏的过程的图表。
[0042]
图7是用于描述根据本发明另一实施方式的用于检查电极接头的断开的方法获得实部电阻值范围并确定电池电芯是否良好的过程的图表。
具体实施方式
[0043]
在下文中，将详细描述本发明。首先，本说明书和权利要求中使用的术语和词语不应被解释为限于字典中常用的含义或意义，并且应该基于发明人已经适当地定义术语的概念以按照最好的方式描述本发明的原则通过与本发明的技术范围一致的含义和概念来解释。
[0044]
在本技术中，应当理解，诸如“包括”或“具有”之类的术语旨在表示存在说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合，并且它们不预先排除存在或添加一个或更多个其它特征或数量、步骤或操作、组件、部件或其组合的可能性。此外，当一部分(例如层、膜、区域、板等)被称为“在另一部分之上”时，这不仅包括该部分“直接位于另一个部分之上”的情况，还包括另一部分介于其间的情况。另一方面，当一部分(例如层、膜、区域、板等)被称为“在另一部分之下”时，这不仅包括该部分“直接在另一部分之下”的情况，还包括另一部分介于其间的情况。此外，在本技术中设置在“上”可以包括设置在底部和顶部。
[0045]
同时，在本说明书中，“纵向”是电池电芯的电极引线突出的方向。
[0046]
当电池电芯的电极接头如图1所示断开时，估计电池电芯的阻抗值可能发生变化。基于此，在专利文献1中采用了通过按压电池电芯并测量阻抗变化来检测是否发生断开的
方法。
[0047]
然而，如上所述，本发明旨在在不施加压力的情况下基于阻抗来检测是否发生断开。即使当由于断开而发生阻抗变化时，由于阻抗是根据频率改变的值，因此应指定基于阻抗来测试是否发生断开的频率。
[0048]
谐振频率是阻抗的电抗分量为零的频率。即，谐振频率是阻抗的虚分量为零的频率。电池电芯的谐振频率不是100％相同，而是根据电池电芯的形状、化学成分和类型而改变。即，电池电芯的谐振频率是指示电池电芯的特征或物理特性的一个参数。因此，发明人预测，可以通过测量谐振频率处的阻抗来观察电池电芯的物理特性的变化。电池电芯的电极接头的断开也可以是物理特性变化的一个示例。本发明的出发点是，当获得电极接头未断开的良好电池电芯在谐振频率处的阻抗值时，可以通过将该阻抗值与检查目标电池电芯的阻抗值进行比较来快速且简单地检查电极接头是否断开。
[0049]
图2是示出电池电芯的奈奎斯特图的示例的图表。当使用阻抗测量设备(例如电化学阻抗谱(eis)仪)将具有不同频率的小ac信号施加到特定电池电芯时，可以获得如图2所示的奈奎斯特图。然而，尽管eis仪测量的实际点限于频率的数量，但是可以通过适当的曲线拟合获得如图2所示的标绘图。在这种情况下，谐振频率是阻抗的虚部电阻为零的点的频率。也就是说，当使用eis仪测量电池电芯的阻抗时，阻抗值的虚部电阻从正(+)值变为负(-)值(或者反之亦然)的频率为谐振频率。即，在图2中，阻抗rs是谐振频率处的阻抗，即，实部电阻值。
[0050]
图3是示出在复平面上示出的阻抗值的图表。如图3所示，阻抗的实部电阻rs被表示为|z|cosθ。本发明的前提是获得良好电池电芯的谐振频率的范围(谐振频率范围)，并提取良好电池电芯在谐振频率范围内的实部电阻值范围。在提供良好产品的这种电阻值数据的状态下，当获得根据检查目标电池电芯10的频率的实部电阻值并与良好产品在相同频率范围(谐振频率范围)内的实部电阻值进行比较时，可以容易地检查出有缺陷的产品(即，在电极接头中发生了断开的电池电芯)。
[0051]
在下文中，将详细描述本发明。
[0052]
图4是示出本发明的用于检查电池电芯的电极接头的断开的装置的示意图。
[0053]
根据本发明的用于电池电芯10的电极接头断开检查装置100包括：测量部110，其测量根据检查目标电池电芯10的频率的阻抗值和阻抗角；计算部120，其根据阻抗值和阻抗角计算根据检查目标电池电芯10的频率的阻抗的实部电阻值rs；以及确定部，其通过将与检查目标电池电芯10类型相同的良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值rs与检查目标电池电芯10在与谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值rs进行比较，来确定检查目标电池电芯10的电极接头是否断开。
[0054]
本发明的电极接头断开检查装置100包括测量部110。测量部110可以是eis仪。根据eis仪，可以如上所述获得各种频率的阻抗参数。例如，可以获得阻抗z、电抗x、阻抗角θ、电压、温度等。此外，还可以检查谐振频率，该谐振频率是电抗(其为虚部电阻)的符号变化的点的频率。测量部110可以测量根据检查目标电池电芯10的频率的阻抗值和阻抗角。
[0055]
此外，本发明的电极接头断开检查装置100包括计算部120，其根据阻抗值和阻抗角来计算根据检查目标电池电芯10的频率的阻抗的实部电阻值rs。当阻抗z和阻抗角θ已知时，可以通过上述等式rs＝|z|cosθ获得实部电阻值rs。即，可以根据频率的变化获得多个
实部电阻值rs。
[0056]
本发明包括确定部，该确定部将检查目标电池电芯10的阻抗的实部电阻值rs与良好电池电芯在谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值rs进行比较。已经使用eis仪预先获得了与检查目标电池电芯10类型相同的良好电池电芯的谐振频率范围内的良好产品实部电阻值范围。下面将结合本发明的用于检查电池电芯的电极接头的断开的方法来描述良好产品实部电阻值范围的设置。
[0057]
为了检查电极接头是否断开，从检查目标电池电芯10在与良好电池电芯的谐振频率范围相同的频率范围内的实部电阻值rs中选择实部电阻值rs。由于检查目标电池电芯10是与良好产品类型相同的电池电芯，因此检查目标电池电芯10的谐振频率很可能处于良好产品的谐振频率范围内。然而，根据电池电芯的内部状态，检查目标电池电芯10的谐振频率可能不在谐振频率范围内。然而，在本发明中，由于将通过多个良好电池电芯验证的良好产品的实部电阻值数据与检查目标电池电芯10的实部电阻值数据进行比较，因此检查目标电池电芯10的谐振频率不必须在良好产品的谐振频率范围内。即，在测量检查目标电池电芯10的频率当中，当测量检查目标电池电芯10的频率范围与良好产品的谐振频率范围相同时，该频率范围是可接受的，并且当将检查目标电池电芯10在频率范围内的阻抗的实部电阻值rs与良好产品的实部电阻值范围进行比较时，可以快速地确定检查目标电池电芯10的电极接头是否断开。在这种情况下，由于仅将由eis仪测量的检查目标电池电芯10的特定频率范围内的实部电阻值与预设的良好产品实部电阻值范围进行比较，因此不需要按压电池电芯。因此，可以通过算法或计算程序简单地检查电池电芯是否断开，该算法或计算程序使用测量部110执行测量，使用计算部120计算实部电阻值rs，并使用确定部130执行比较。在这方面，由于本发明的电极接头断开检查装置100可以在可应用于大规模生产的水平上快速地执行检查，因此电极接头断开检查装置100对于工厂自动化是非常有利的。
[0058]
作为具体示例，存在良好电池电芯在谐振频率范围内的实部电阻值范围的一部分与有缺陷电池电芯在与谐振频率范围相同的频率范围内的实部电阻值或者有缺陷电池电芯的实部电阻值范围的变化线交叠的情况。也就是说，良好产品的实部电阻值范围不一定与有缺陷产品的实部电阻值rs完全区分开。良好产品和有缺陷产品之间的实部电阻值范围的交叠在低频范围内变得严重，如下所述。然而，如下面将描述的，在谐振频率范围内，交叠小得多，这也是比较谐振频率范围内的实部电阻rs的原因。
[0059]
确定部130可以通过将包括交叠变化线或不包括良好电池电芯的交叠范围的实部电阻值范围内的实部电阻值rs与检查目标电池电芯10的实部电阻值rs进行比较，来检查检查目标电池电芯10的电极接头是否断开。例如，在质量标准严格且要求非常高的安全水平的领域中的电池电芯的情况下，通过仅比较良好产品的良好产品实部电阻值范围(该范围不包括与有缺陷产品的电阻值范围或实部电阻值的变化线交叠的范围)与检查目标电池电芯10的实部电阻值rs来检查是否发生断开。在这种情况下，尽管具有良好质量的电池电芯也可以被视为有缺陷产品并被丢弃，但是当安全性被优先考虑时，具有交叠的实部电阻值rs的电池电芯也被视为有缺陷产品。
[0060]
另一方面，在不要求相对较高质量标准和相对较高安全性的领域中的电池电芯的情况下，从产品生产率的观点出发，通过将具有交叠范围内的良好产品实部电阻值rs的所有产品视为包括在良好产品范围内，来检查是否发生断开。在这种情况下，尽管有可能将发
生断开的有缺陷电池电芯确定为良好产品，但是对生产率和安全性进行加权和比较，并接受该可能性。
[0061]
另一方面，确定部130可以通过将基于良好电池电芯的谐振频率范围的频率数据和谐振频率范围内的实部谐振值数据之间的相关性推导的良好电池电芯的实部电阻值范围中的实部电阻值rs与检查目标电池电芯10的实部电阻值rs进行比较，来检查检查目标电池电芯10的电极接头是否断开。例如，可以针对每个良好电池的多个频率获得多条实部电阻值数据。在这种情况下，当频率数据和阻抗值数据被绘制在坐标平面上时，将显示几个分散的数据点。例如，可以使用线性回归分析来获得频率数据和实部电阻值数据之间的相关性。当获得这样的相关性时，可以在多个电池电芯的谐振频率范围内推导一个函数或相关性。然后，由于将良好产品的根据单个相关性的实部电阻值范围与检查目标电池电芯的实部电阻值范围相比较，因此可以更快速和准确地检查是否发生了断开。将结合本发明的用于检查电极接头的断开的方法提供其更详细的描述。
[0062]
本发明的电极接头断开检查装置100还可以包括存储部140，该存储部140存储与多个电池电芯的谐振频率范围、良好电池电芯在谐振频率范围内的实部电阻值范围、以及频率与谐振频率范围内的实部电阻值rs之间的相关性中的至少一个有关的信息。如图4所示，存储部140可以被提供为与确定部130(参见图4a)分开的服务器或数据库(db)的类型。另选地，存储部131可以作为一种类型的存储器被包括在确定部130中(参见图4b)。
[0063]
如图4所示，可以通过使用测量部110测量根据检查目标电池电芯10的频率的阻抗值和阻抗角，使用计算部120从这些值计算根据频率的实部电阻值rs，以及使用确定部130将在良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值rs与检查目标电池电芯10在相同频率范围内的实部电阻值rs进行比较，来快速地检查断开是否发生。计算部120和确定部130中的每一者可以是通过使用预定软件来控制包括计算设备(诸如，中央处理单元(cpu)或微控制器单元(mcu))和存储设备(诸如，硬盘)的硬件实现的计算设备，并且计算部120和确定部130被设置为彼此通信。此外，根据实施方式，计算部120和确定部130也可以被实现为一个处理器。
[0064]
以下，将根据本发明描述用于检查电池电芯的电极接头的断开的方法。
[0065]
本发明的用于检查电极接头的断开的方法包括：测量根据检查目标电池电芯的频率的阻抗值和阻抗角；根据所述阻抗值和所述阻抗角计算根据所述检查目标电池电芯的频率的阻抗的实部电阻值rs；以及通过将与检查目标电池电芯类型相同的良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值与检查目标电池电芯在与谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值进行比较，来确定检查目标电池的电极接头是否断开。
[0066]
首先，如图2所示，当检查目标电池电芯连接到诸如eis仪的测量部110时，测量根据检查目标电池的频率的阻抗值和阻抗角。如上所述，由于eis仪可以测量与阻抗相关的各种参数，所以eis仪可以测量阻抗值和阻抗角。
[0067]
接下来，根据阻抗值和阻抗角计算根据检查目标电池电芯的频率的阻抗的实部电阻值rs。例如，安装有预定计算程序的计算部120可以通过图3中所示的预定等式机械地和自动地计算根据检查目标电池电芯的频率的阻抗的实部电阻值rs。
[0068]
最后，通过将与检查目标电池电芯类型相同的良好电池电芯的谐振频率范围内的
实部电阻值范围内的实部电阻值rs与检查目标电池电芯在与谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值rs进行比较，来确定检查目标电池的电极接头是否断开。
[0069]
在该确定中，将与检查目标电池电芯类型相同的良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值rs与检查目标电池电芯的实部电阻值进行比较。因此，需要与良好电池电芯的谐振频率范围有关的信息和与谐振频率范围内的良好产品实部电阻值范围有关的信息。此外，确定是否发生断开的方法可能会根据获得的是什么类型的良好产品实部电阻值范围而略有不同。
[0070]
在对检查目标电池电芯进行检查之前应该预先获得该信息。在下文中，将描述信息的获取以及用于检查断开的方法或与获取这种信息相关的确定方法。
[0071]
图5是示出设置应用于本发明的用于检查电池电芯的电极接头的断开的方法的良好电池电芯的实部电阻值范围的过程的流程图。
[0072]
首先，在改变频率的同时测量多个良好电池电芯(电池电芯的电极接头没有断开)的阻抗值和阻抗角。如上所述，该过程可以使用eis仪来执行。由此，可以获得上述阻抗参数。
[0073]
此后，提取每个电池电芯的谐振频率以推导多个良好电池电芯的谐振频率范围。在这种情况下，良好电池电芯的谐振频率范围是包括多个良好电池电芯中的每个的测量阻抗值的虚部电阻从正(+)值变化到负(-)值的频率的范围。由于即使当电池电芯类型相同时谐振频率也略有不同，因此当获得多个电池电芯中的每个的谐振频率时，获得整个谐振频率范围。这被确定为对应的良好电池电芯的谐振频率范围。
[0074]
接下来，通过图3的等式从阻抗值和阻抗角计算多个良好电池电芯的阻抗的实部电阻值rs。
[0075]
此外，根据谐振频率范围和所计算的rs值来设置良好电池电芯在谐振频率范围内的实部电阻值范围。
[0076]
下面将描述与实部电阻值范围的设置相关的两个实施方式。用于检查断开的方法可以在每个实施方式中改变。
[0077]
用于实现本发明的形式
[0078]
(第一实施方式)
[0079]
图6是用于描述根据本发明的一个实施方式的用于检查电极接头的断开的方法获得实部电阻值范围并确定电池电芯是好还是坏的过程的图表。
[0080]
如图6所示，可以将根据每个良好电池电芯在谐振频率范围内的频率f的实部电阻值rs连接，以获得每个电池电芯的良好产品阻抗实部电阻值线。在本实施方式中，获得根据十个良好电池电芯的频率f的实部电阻值rs，并且实部电阻值r被连接为线。
[0081]
在这种情况下，良好电池电芯的其中良好产品阻抗实部电阻值线相邻的实部电阻值区域可以是良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围。在图6中，在频率f上示出了良好产品区域。然而，如下所述，在低频下，由于存在与有缺陷产品的实部电阻值区域交叠的许多区域，因此只有谐振频率范围内的实部电阻值范围被限制到用于断开检查的良好产品实部电阻范围。
[0082]
在这种情况下，在检查目标电池电芯的实部电阻值rs中，将与谐振频率范围相同的频率范围内的实部电阻值与良好电池电芯的实部电阻值区域在图6的谐振频率范围内的
实部电阻值进行比较。当前者大于后者时，可以将检查目标电池电芯确定为有缺陷产品，并且当前者落在后者的范围内或更小时，可以确定检查目标电池电芯是良好产品。
[0083]
另选地，在确定时，可以通过在谐振频率范围内的最小频率、中间频率和最大频率三个点处比较良好电池电芯的实部电阻值区域的实部电阻值rs和特定电池电芯的实部电阻值rs来确定电池电芯是好的还是坏的。即，由于十个良好电池电芯的谐振频率跨越一个范围(谐振频率范围)，因此在该范围内的一个点处的实部电阻值rs之间的比较可能降低可靠性。因此，通过比较良好电池电芯在图6的谐振频率范围内的最小频率z、中间频率y和最大频率x这三个点处的实部电阻值rs与检查目标电池电芯在与所述频率相同的三个频率点处的实部电阻值rs，来确定电池电芯是好的还是坏的。
[0084]
尽管理想的是良好产品实部电阻值范围和有缺陷产品的实部电阻值范围不交叠，但是实际上，可能存在如图6所示的交叠范围。例如，在电极接头均断开的多个(五个)有缺陷电池电芯中，可以通过将根据电池电芯的频率f的实部电阻值连接来获得各个电池电芯的有缺陷产品实部电阻值线或多个有缺陷电池电芯的实部电阻值线相邻的有缺陷产品实部电阻值区域。如图6所示，有缺陷产品实部电阻值区域在低频处与良好产品区域交叠得很多。然而，如图所示，在谐振频率范围内，有缺陷产品实部电阻值区域中的实部电阻值rs与良好产品区域的实部电阻值rs相对清晰地被区分，并且有缺陷产品实部电阻值区域中的实部电阻值rs中的仅一些与良好产品区域的实部电阻值rs交叠。在这种情况下，如上所述，可以通过加权并且比较质量标准、安全性和生产率的视点来确定基于实部电阻值rs确定良好产品的范围。如图6的放大图所示，当质量和安全性很重要时，不包括有缺陷产品实部电阻值线或有缺陷产品实部电阻值区域与良好电池电芯的实部电阻值区域交叠的部分b，并且通过将部分b下的实部电阻值(区域)c与检查目标电池电芯的实部电阻值rs进行比较来确定检查目标电池是否良好。当质量标准不严格并且考虑生产率时，通过将包括部分b和实部电阻值(区域)c的整个良好产品实部电阻范围与检查目标电池电芯的实部电阻值rs进行比较来确定检查目标电池电芯是否良好。
[0085]
(第二实施方式)
[0086]
图7是用于描述根据本发明的另一实施方式的用于检查电极接头的断开的方法获得实部电阻值范围并确定电池电芯是好还是坏的过程的图表。
[0087]
与图6类似，本实施方式的特征在于，通过诸如回归分析的统计技术来简化良好电池的实部电阻值范围，以简化断开检查，而不是组合各个良好电池电芯的谐振频率处的实部电阻值线。
[0088]
即，如图6所示，在具有频率-实部电阻值rs的坐标平面上绘制谐振频率范围内的多个(例如，10个、100个或1000个)良好电池电芯的频率数据和实部电阻数据。在这种情况下，随着电池电芯的数量增加，用点标记为坐标的数据点的分散也可能增加。基于该数据，可以以频率f作为自变量并且以实部电阻值rs作为因变量来推导适当地反映数据的关系方程。也就是说，可以通过回归分析推导多段数据之间的相关性。关系方程可以是诸如线性函数、二次函数、另一多项式函数、指数函数和对数函数的各种函数之一。
[0089]
如上所述，推导谐振频率范围内的频率与实部电阻值rs之间的相关性，并且基于所推导的相关性，将谐振频率范围内的实部电阻值区域定义为良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围。
[0090]
参考图7，示出了十个良好电池电芯的频率数据和实部电阻值数据之间的一种相关性。
[0091]
因此，在检查目标电池电芯中，当检查目标电池电芯在与谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值rs大于良好电池电芯在谐振频率范围内的基于相关性的实部电阻值时，检查目标电池电芯可以被确定为有缺陷产品，并且当检查目标电池电芯在与谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值rs小于在良好电池电芯的谐振频率范围内的基于相关性的实部电阻值范围时，检查目标电池电芯可以被确定为良好产品。
[0092]
具体地，可以通过将在谐振频率范围内的最小频率z、中间频率y和最大频率x这三个点处被表示为相关性的良好产品实部电阻值r、q和p与特定电池电芯在三个频率点处的实部电阻值rs进行比较来确定检查目标电池电芯是好的还是坏的。
[0093]
另选地，在确定时，当特定电池电芯在与谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值比良好电池电芯在谐振频率范围内的基于相关性的实部电阻值大预定范围或更多时，检查目标电池电芯可以被确定为有缺陷产品。由于回归分析对多条数据进行建模，因此误差(残差和估计的标准误差)不可避免地出现在实际测量数据和根据相关性方程的数据之间。因此，当将图7中所示的单个函数关系的实部电阻值与检查目标电池电芯的实部电阻值进行比较，并且检查目标电池电芯的实部电阻值比良好电池电芯在谐振频率范围内的实部电阻值大一定范围(例如，统计产生的误差范围)时，检查目标电池电芯可以被确定为有缺陷产品。这类似于从实部电阻值范围内排除良好产品区域的与图6的实施方式中的有缺陷产品区域的实部电阻值交叠的实部电阻值，以确定是否发生断开。因此，可以更严格地检查电池电芯的电极接头是否断开。
[0094]
如上所述，在本发明中，即使不按压电池电芯，也可以快速检查电池电芯的电极接头是否断开。也就是说，通过使用诸如eis仪的常规阻抗仪和预定统计技术，仅通过与良好电池电芯的实部电阻值进行比较，就可以快速且简单地检查电池电芯的电极接头是否断开。
[0095]
此外，根据本发明，不仅可以在电池电芯制造阶段中进行快速检查，而且还可以快速检查电池电芯在回收阶段或再使用阶段(成品电池电芯在一定使用时间之后再次被使用)中的缺陷(电极接头的断开)。因此，当电池电芯被回收时，可以通过检查电池电芯的缺陷来简单地确定是否使用电池。
[0096]
以上描述仅是描述本发明的技术精神的示例，本领域技术人员可以在不脱离本发明的必要特征的情况下进行各种改变、修改和替换。因此，本发明中公开的实施方式仅在描述意义上被考虑，而不是出于限制的目的，并且本发明的范围不受实施方式的限制。应当理解，本发明的范围由所附权利要求限定，并且包括落入所附权利要求的范围内的所有修改和等同物。
[0097]
另外，在本说明书中，虽然已经使用了诸如向上、向下、向左、向右、向前和向后等指示方向的术语，但是这些术语仅仅是为了描述的方便，并且清楚的是，方向根据目标对象或观察者的位置而改变。
[0098]
(附图标记)
[0099]
10：电池电芯
[0100]
11：电池壳体
[0101]
12：电极组件
[0102]
13：电极接头
[0103]
14：电极引线
[0104]
15：断开
[0105]
100：电池电芯电极接头断开检查设备
[0106]
110：测量部
[0107]
120：计算部
[0108]
130：确定部
[0109]
131、140：存储部。

技术特征：
1.一种用于检查电池电芯的电极接头的断开的装置，所述装置包括：测量部，所述测量部测量根据检查目标电池电芯的频率的阻抗值和阻抗角；计算部，所述计算部根据所述阻抗值和所述阻抗角来计算根据所述检查目标电池电芯的频率的阻抗的实部电阻值；以及确定部，所述确定部通过将与所述检查目标电池电芯类型相同的良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值与所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值进行比较，来确定所述电池电芯的电极接头是否断开。2.根据权利要求1所述的装置，其中，当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值大于所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的所述实部电阻值范围内的实部电阻值时，所述确定部确定所述检查目标电池电芯的所述电极接头断开。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述测量部包括电化学阻抗谱eis仪。4.根据权利要求1所述的装置，其中，当所述良好电池电芯在所述谐振频率范围内的所述实部电阻值范围的一部分与有缺陷电池电芯的实部电阻值的变化线或者所述有缺陷电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的实部电阻值范围交叠时，所述确定部通过将良好电池电芯的包括或不包括交叠变化线或范围的实部电阻值范围内的所述实部电阻值与所述检查目标电池电芯的所述实部电阻值进行比较，来检查所述检查目标电池电芯的所述电极接头是否断开。5.根据权利要求1所述的装置，所述确定部通过基于所述良好电池电芯的所述谐振频率范围的频率数据和所述谐振频率范围内的实部电阻值数据确定所述良好电池电芯的实部电阻值范围内的实部电阻值并且将所述良好电池电芯的所述实部电阻值范围内的实部电阻值与所述检查目标电池电芯的实部电阻值进行比较，来检查所述检查目标电池电芯的所述电极接头是否断开。6.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括存储部，在所述存储部中存储与多个电池电芯的所述谐振频率范围、所述良好电池电芯在所述谐振频率范围内的所述实部电阻值范围、以及所述谐振频率范围内的实部电阻值与频率之间的相关性中的至少一者有关的信息。7.一种用于检查电池电芯的电极接头的断开的方法，所述方法包括以下步骤：测量根据检查目标电池电芯的频率的阻抗值和阻抗角；根据所述阻抗值和所述阻抗角计算根据所述检查目标电池电芯的频率的阻抗的实部电阻值；以及通过将与所述检查目标电池电芯类型相同的良好电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值与所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值进行比较，来确定所述检查目标电池电芯的电极接头是否断开。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述良好电池电芯的所述谐振频率范围是当针对多个良好电池电芯中的每一个良好电池电芯测量的阻抗值的虚部电阻值从正(+)值变为负(-)值时的频率的范围。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法包括以下步骤：通过将根据每个所述良好电池电芯在所述谐振频率范围内的频率的实部电阻值连接，获得各个良好电池的良好产品阻抗的实部电阻值线；以及将所述良好电池电芯的、良好产品阻抗的实部电阻值线相邻的实部电阻值区域设置为所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的所述实部电阻值范围。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述确定的步骤包括：当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值大于所述良好电池电芯的所述实部电阻值区域的实部电阻值时，将所述检查目标电池电芯确定为有缺陷产品；以及当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的所述实部电阻值小于或等于所述实部电阻值区域的所述实部电阻值的范围时，将所述检查目标电池电芯确定为良好产品。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述确定的步骤包括：通过在所述谐振频率范围内的最小频率、中间频率、以及最大频率三个点处将所述良好电池电芯的所述实部电阻值区域内的每个实部电阻值与所述检查目标电池电芯的每个实部电阻值进行比较，来确定所述检查目标电池电芯是好的还是坏的。12.根据权利要求9所述的方法，所述方法包括以下步骤：通过将根据电极接头断开的多个有缺陷电池电芯中的每一者的频率的实部电阻值连接，获得各个电池电芯的有缺陷产品实部电阻值线或所述多个有缺陷电池电芯的实部电阻值线相邻的有缺陷实部电阻值区域；以及当所述有缺陷产品实部电阻值线或所述有缺陷产品实部电阻值区域与所述良好电池电芯的所述实部电阻值区域交叠时，将包括或不包括交叠区域或线的范围设置为所述良好电池电芯的实部电阻值范围，以确定所述电池电芯是好的还是坏的。13.根据权利要求8所述的方法，所述方法包括以下步骤：从所述多个良好电池电芯的所述谐振频率范围内的频率数据和实部电阻值数据推导所述谐振频率范围内的所述实部电阻值与频率之间的相关性；以及基于推导的与所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的实部电阻值范围的相关性，设置所述谐振频率范围内的实部电阻值范围。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述确定的步骤包括：当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的所述实部电阻值大于所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的基于所述相关性的所述实部电阻值时，将所述检查目标电池电芯确定为有缺陷产品；以及当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的所述实部电阻值小于所述良好电池电芯的所述谐振频率范围内的基于所述相关性的所述实部电阻值范围时，将所述检查目标电池电芯确定为良好产品。15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述确定的步骤包括：通过将在所述谐振频率范围的最小频率、中间频率和最大频率三个点处根据所述相关性表达的良好产品的每个实部电阻值与所述检查目标电池电芯在这三个频率处的每个实部电阻值进行比较，来确定所述电池电芯是好的还是坏的。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述确定的步骤包括：当所述检查目标电池电芯在与所述谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的所述实部电阻值比所述良好电池电芯的在所述谐振频率范围内的基于所述相关性的实部电阻值大预定范围或更多时，将所述检查目标电池电芯确定为有缺陷产品。

技术总结
根据本发明的用于电池电芯的电极接头的断开检查装置包括：测量单元，其测量根据要检查的电池电芯的频率的阻抗值和阻抗角；计算单元，其根据所述阻抗值和所述阻抗角计算根据要检查的电池电芯的频率的阻抗的实部电阻值；以及确定单元，其通过将与要检查的电池电芯类型相同的良好质量的电池电芯的谐振频率范围内的实部电阻值范围内的实部电阻值与要检查的电池电芯在与该谐振频率范围相同的频率范围内的阻抗的实部电阻值进行比较来检查要检查的电池电芯的电极接头是否断开。的电池电芯的电极接头是否断开。的电池电芯的电极接头是否断开。


技术研发人员：朴相大 金珠英 李周美 赵忍焕
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：2022.08.02
技术公布日：2023/7/22