(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110270519 A(43)申请公布日 2019.09.24
(21)申请号 201910501930.8(22)申请日 2019.06.11
(71)申请人 河南电池研究院有限公司
地址 453000 河南省新乡市华兰大道与牧
野大道交叉口东南角
申请人 河南师范大学
(72)发明人 杨书廷 孙姣姣 刘显卿 董红玉 (74)专利代理机构 北京挺立专利事务所(普通
合伙) 11265
代理人 赵振(51)Int.Cl.
B07C 5/344(2006.01)
权利要求书1页 说明书6页
CN 110270519 A(54)发明名称
一种筛选微短路锂离子电池电芯的方法(57)摘要
本发明公开了一种筛选微短路锂离子电池电芯的方法，包括以下步骤：步骤一：用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压；步骤二：取步骤一中测得的所述隔膜的击穿电压值的30～40％为测试电压，对使用该隔膜的电池电芯进行电压短路测试，筛选出短路电池电芯。本发明通过用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压，然后取所述隔膜的击穿电压值的30～40％为电压测试值对使用该隔膜的电池电芯进行高压短路测试，避免了耐压程度不同的隔膜盲目采用相同的测试电压而带来的无谓的电池报废；另外，采用隔膜的击穿电压值的30～40％做为电压测试值，更有效地筛选了生产中的微短路锂离子电池，降低了锂离子电池在使用中的短路风险。
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权 利 要 求 书
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1.一种筛选微短路锂离子电池电芯的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压：设定脉冲时间和步幅电压值，对电池电芯极耳两端施加脉冲电压进行测试：以50V为起始脉冲电压，如果在所述设定脉冲时间内出现电压突降接近0V，则停止测试，此时的脉冲电压即为隔膜的击穿电压；若在所述设定的脉冲时间内脉冲电压正常，则以所述步幅电压值升高所述电池电芯极耳两端所施加的脉冲电压值，并重复上述操作，直至在所述的设定脉冲时间内出现电压突降接近0V，此时的脉冲电压值即为该隔膜的击穿电压值；
步骤二：取步骤一中测得的所述隔膜的击穿电压值的30～40％为测试电压，对使用该隔膜的电池电芯进行电压短路测试，筛选出短路电池电芯。
2.如权利要求1所述的筛选微短路锂离子电池电芯的方法，其特征在于，步骤一中所述的设定脉冲时间为10—500毫秒。
3.如权利要求1所述的筛选微短路锂离子电池电芯的方法，其特征在于，步骤一中所述的步幅电压值为10－50V。
4.如权利要求1所述的筛选微短路锂离子电池电芯的方法，其特征在于，步骤二中所述的隔膜的击穿电压值为随机取5支以上电池电芯测试所得的平均值。
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说 明 书
一种筛选微短路锂离子电池电芯的方法
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技术领域
[0001]本发明涉及锂离子电池筛选方法，尤其涉及一种筛选微短路锂离子电池电芯的方法。
背景技术
[0002]锂离子电池以其比能量高、循环寿命长广泛应用于储能以及新能源汽车等多种领域，然而与其他类型的电池相比，其安全性至关重要。因此，直接关系到锂电池安全的微短路锂离子电池电芯的筛选是生产过程中的重要一环。锂离子电池的短路风险直接决定电池的品质及性能。
[0003]锂离子电池生产中，由于原材料中的杂质或生产过程中的污染会使电芯中存在颗粒或毛刺，颗粒或毛刺会导致电池出现微短路。现有的短路测试是通过施加脉冲高电压测试电芯阻值或是以在一定的高电压下是否击穿做为测试以剔除有短路风险的电芯。在短路测试时，施加的电压通常采用经验值，一般是250～300V，采用该方法，对不同厚度(如12μm、16μm和25μm)及类型的隔膜(如普通隔膜、陶瓷隔膜和涂胶隔膜)不加区分，由于不同厚度或不同类型的隔膜其耐压程度不同，而使用不加区分的高电压测试方法可能会将正常隔膜击穿造成无谓的生产报废。
发明内容
[0004]本发明提供一种筛选微短路锂离子电池电芯的方法，可以对不同厚度、不同类型的隔膜区分检测，杜绝正常隔膜被击穿，减少无谓的生产报废。[0005]本发明的技术方案如下：
[0006]一种筛选微短路锂离子电池电芯的方法，包括以下步骤：[0007]步骤一：用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压：[0008]设定脉冲时间和步幅电压值，对电池电芯极耳两端施加脉冲电压进行测试：以50V为起始脉冲电压，如果在所述设定脉冲时间内出现电压突降接近0V，则停止测试，此时的脉冲电压即为隔膜的击穿电压；若在所述设定的脉冲时间内脉冲电压正常，则以所述步幅电压值升高所述电池电芯极耳两端所施加的脉冲电压值，并重复上述操作，直至在所述的设定脉冲时间内出现电压突降接近0V，此时的脉冲电压值即为该隔膜的击穿电压值；[0009]步骤二：取步骤一中测得的所述隔膜的击穿电压值的30～40％为测试电压，对使用该隔膜的电池电芯进行电压短路测试，筛选出短路电池电芯。[0010]优选地，步骤一中所述的设定脉冲时间为10—500毫秒。[0011]优选地，步骤一中所述的设定步幅电压值为10－50V。[0012]优选地，步骤二中所述的击穿电压值为随机取5支以上电池测试所得的平均值。[0013]本发明的有益效果如下：
[0014]本发明通过用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压，然后取所述隔膜的击穿电压值的30～40％为电压测试值对使用该隔膜的电池电芯进行短路测试，从而筛选
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出短路电池电芯。使用本发明的方法，由于对不同类电池的不同隔膜分别进行确定，可以对不同厚度、不同类型、不同电芯中的不同隔膜用不同的电压测试值进行测试，避免了耐压程度不同的隔膜盲目采用相同的测试电压而带来的无谓的电池报废；另外，采用隔膜的击穿电压值的30～40％做为电压测试值，更有效地筛选了生产中的微短路锂离子电池，降低了锂离子电池在使用中的短路风险。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例对本发明做详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。[0016]实施例1[0017]1、电芯制作：用厚度为12μm的隔膜制作一批型号为75125155的锂离子电池电芯，随机取5支进行以下击穿电压测试。[0018]2、用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压：[0019]取1支上述的75125155的锂离子电池电芯，设定脉冲时间为10毫秒对电池电芯极耳两端施加50V脉冲电压，观察发现脉冲电压正常；再以60V脉冲电压施加在此电池电芯极耳两端，观察发现脉冲电压正常。以每次10V的步幅电压值升高所施加的脉冲电压并观察脉冲电压是否正常。当脉冲电压升至400V时，在脉冲电压充电时出现电压突降接近0V，停止测试，由此测得电芯的隔膜的击穿电压为400V。[0020]用同样的方法测试另外4支75125155的锂离子电池电芯的隔膜的击穿电压，测得电芯的隔膜击穿电压分别为400V、410V、390V、400V，由此得到5支电池电芯的隔膜的击穿电压的平均值为400V。[0021]3、筛选微短路锂离子电池电芯：
[0022]以400V电压的30％即120V的脉冲电压为测试电压筛选微短路锂离子电池电芯：随机再取与测试隔膜击穿电压相同批次的使用该隔膜制作的75125155的锂离子电池电芯，电池电芯极耳两端施加脉冲时间为100毫秒、120V的脉冲电压进行微短路测试，测试200支发现有2支电池电芯的脉冲电压出现异常突降为0V，也即筛选出2支微短路电芯。以400V电压的40％即160V的脉冲电压为测试电压，随机再取与测试隔膜击穿电压相同批次的使用该隔膜制作的200支75125155的锂离子电池电芯并用与上述同样的方法进行微短路测试，筛选出2支微短路电芯。[0023]测试结果见表1。[0024]实施例2[0025]1、电芯制作：随机取与实施例1相同批次的厚度为12μm的隔膜制作的型号为75125155的锂离子电池电芯5支。[0026]2、用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压：[0027]取1支上述的75125155的锂离子电池电芯，设定脉冲时间为100毫秒对电池电芯极耳两端施加50V脉冲电压，观察发现脉冲电压正常；再以60V为脉冲电压对电池电芯极耳两端施加脉冲电压，脉冲电压正常。以每次10V的步幅电压值升高所施加的脉冲电压并观察脉冲电压是否正常。当脉冲电压升至400V时，在脉冲电压充电时出现电压突降接近0V，停止测试，此时测得电芯的隔膜的击穿电压为400V。
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用同样的方法测试另外4支75125155的锂离子电池电芯的隔膜的击穿电压，测得
电芯的隔膜击穿电压分别为390V、400V、410V、400V，由此得到5支电池电芯的隔膜的击穿电压的平均值为400V。[0029]3、筛选微短路锂离子电池电芯：[0030]采用与实施例1中同样的方法，以400V电压的30％即120V的脉冲电压为测试电压，随机再取与测试隔膜击穿电压相同批次的使用该隔膜制作的200支75125155的锂离子电池电芯进行微短路测试，筛选出2支微短路电芯。[0031]采用与实施例1中同样的方法，以400V电压的35％即140V的脉冲电压为测试电压，随机再取与测试隔膜击穿电压相同批次的使用该隔膜制作的200支75125155的锂离子电池电芯进行微短路测试，筛选出2支微短路电芯。[0032]测试结果见表1。[0033]实施例3[0034]1、电芯制作：随机取与实施例1相同批次的厚度为12μm隔膜制作的型号为75125155的锂离子电池电芯5支。[0035]2、用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压：[0036]取1支上述的75125155的锂离子电池电芯，设定脉冲时间为500毫秒对电池电芯极耳两端施加50V脉冲电压，观察发现脉冲电压正常；再以100V为脉冲电压对电池电芯极耳两端施加脉冲电压，脉冲电压正常。以每次50V的步幅电压值升高所施加的脉冲电压并观察脉冲电压是否正常。当脉冲电压升至400V时，在脉冲电压充电时出现电压突降接近0V，停止测试，此时测得电芯的隔膜的击穿电压为400V。[0037]用同样的方法测试另外4支75125155的锂离子电池电芯的隔膜的击穿电压，测得电芯的隔膜击穿电压分别为400V、400V、400V、400V，由此得到5支电池电芯的隔膜的击穿电压的平均值为400V。[0038]3、筛选微短路锂离子电池电芯：[0039]采用与实施例1中同样的方法，以400V电压的35％即140V的脉冲电压为测试电压，随机再取与测试隔膜击穿电压相同批次的使用该隔膜制作的200支75125155的锂离子电池电芯进行微短路测试，筛选出2支微短路电芯。[0040]测试结果见表1。[0041]对比例1
[0042]随机取与实施例1相同批次的厚度为12μm隔膜制作的型号为75125155的锂离子电池电芯进行微短路测试，此时使用现有技术中常用的经验值200V的脉冲电压做为测试电压，采用与实施例1中同样的方法测试200支电池电芯，筛选出4支微短路电芯。测试结果见表1。
[0043]由以上对比可以看出，相同批次的电池电芯采用本发明的筛选方法检查出2支短路电芯，而采用现有技术中常用的电压经验值200V，此电压较本发明中得到的测试电压高，此时检查出4支短路电芯，说明使用本发明的方法进行微短路锂离子电池电芯的筛选可以避免高电压将隔膜击穿的风险。[0044]实施例4[0045]1、电芯制作：用厚度为16μm的隔膜制作一批型号为75125155的锂离子电池电芯，
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随机取5支进行以下击穿电压测试。[0046]2、用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压：[0047]取1支上述的75125155的锂离子电池电芯，设定脉冲时间为10毫秒对电池电芯极耳两端施加50V脉冲电压，观察发现脉冲电压正常；再以100V为脉冲电压施加在此电池电芯极耳两端，观察发现脉冲电压正常。以每次50V的步幅电压值升高所施加的脉冲电压并观察脉冲电压是否正常。当脉冲电压升至800V时，在脉冲电压充电时出现电压突降接近0V，停止测试，此时测得电芯的隔膜的击穿电压为800V。[0048]用同样的方法测度另外4支75125155的锂离子电池电芯的隔膜的击穿电压，测得电芯的隔膜击穿电压分别为800V、800V、800V、800V，由此得到5支电池电芯的隔膜的击穿电压的平均值为800V。[0049]3、筛选微短路锂离子电池电芯：[0050]采用与实施例1中同样的方法，以800V电压的30％即240V的脉冲电压为测试电压，随机再取与测试隔膜击穿电压相同批次的使用该隔膜制作的200支75125155的锂离子电池电芯进行微短路测试，筛选出2支微短路电池电芯。[0051]采用与实施例1中同样的方法，以800V电压的40％即320V的脉冲电压为测试电压，随机再取与测试隔膜击穿电压相同批次的使用该隔膜制作的200支75125155的锂离子电池电芯进行微短路测试，筛选出2支微短路电池电芯。[0052]测试结果见表1。[0053]实施例5[0054]1、电芯制作：随机取与实施例4相同批次的厚度为16μm隔膜制作的型号为75125155的锂离子电池电芯5支。[0055]2、用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压：[0056]取1支上述的75125155的锂离子电池电芯，设定脉冲时间为100毫秒对电池电芯极耳两端施加50V脉冲电压，观察发现脉冲电压正常；再以60V为脉冲电压对电池电芯极耳两端施加脉冲电压，脉冲电压正常。以每次10V的步幅电压值升高所施加的脉冲电压并观察脉冲电压是否正常。当脉冲电压升至800V时，在脉冲电压充电时出现电压突降接近0V，停止测试，此时测得电芯的隔膜的击穿电压为800V。[0057]用同样的方法测另外4支75125155的锂离子电池电芯的隔膜的击穿电压，测得电芯的隔膜击穿电压分别为810V、800V、790V、800V，由此得到5支电池电芯的隔膜的击穿电压的平均值为800V。[0058]3、筛选微短路锂离子电池电芯：[0059]采用与实施例1中同样的方法，以800V电压的35％即280V的脉冲电压为测试电压，随机再取与测试隔膜击穿电压相同批次的使用该隔膜制作的200支75125155的锂离子电池电芯进行微短路测试，筛选出2支微短路电池电芯。测试结果见表1。[0060]实施例6[0061]1、电芯制作：随机取与实施例4相同批次的厚度为16μm隔膜制作的型号为75125155的锂离子电池电芯5支。[0062]2、用脉冲电压测试锂离子电池电芯中隔膜的击穿电压：[0063]取1支上述的75125155的锂离子电池电芯，设定脉冲时间为500毫秒对电池电芯极
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耳两端施加50V脉冲电压，观察发现脉冲电压正常；再以100V为脉冲电压对电池电芯极耳两端施加脉冲电压，脉冲电压正常。以每次50V的步幅电压值升高所施加的脉冲电压并观察脉冲电压是否正常。当脉冲电压升至800V时，在脉冲电压充电时出现电压突降接近0V，停止测试，此时测得电芯的隔膜的击穿电压为800V。[0064]用同样的方法测另外4支75125155的锂离子电池电芯的隔膜的击穿电压，测得电芯的隔膜击穿电压分别为800V、800V、800V、800V，由此得到5支电池电芯的隔膜的击穿电压的平均值为800V。[0065]3、筛选微短路锂离子电池电芯：[0066]采用与实施例1中同样的方法，以800V电压的40％即320V的脉冲电压为测试电压，随机再取与测试隔膜击穿电压相同批次的使用该隔膜制作的200支75125155的锂离子电池电芯进行微短路测试，筛选出2支微短路电池电芯。[0067]测试结果见表1。[0068]对比例2
[0069]随机再取与实施例4相同批次制作的75125155锂离子电池电芯200支采用与实施例1中同样的方法进行微短路测试，此时使用所测得的隔膜的击穿电压的平均值的50％即400V的脉冲电压做为测试电压，筛选出5支短路电芯。测试结果见表1。[0070]由以上对比可以看出，相同批次的电池电芯采用本发明的筛选方法检查出2支短路电芯，而采用击穿电压的平均值的50％即400V的脉冲电压，电压较高，高电压检查出5支微短路电芯，说明采用本发明的方法可以避免在筛选时高电压将隔膜击穿的风险。[0071]对比例3
[0072]随机再取与实施例4相同批次制作的75125155锂离子电池电芯200支进行微短路测试，此时使用所测得的隔膜的击穿电压的平均值800V的20％的电压为测试电压，即采用160V的脉冲电压为测试电压采用与实施例1中同样的方法进行微短路测试，未测出微短路电池电芯。测试结果见表1。
[0073]由此可见用低于隔膜的击穿电压值的30％为测试电压无法进行微短路电池电芯的筛选。
[0074]表1为以上各实施例及对比例中筛选微短路电池电芯的的数据。由表1可以看出，[0075]实施例1、2和3中隔膜厚度为12μm的电池电芯采用本发明的方法确定击穿电压后，用击穿电压值的30～40％为测试电压，对使用该隔膜的电池电芯进行电压短路测试，每200支筛选出短路电池电芯均为2支，即微短路的出现率均为1％；而高于此电压进行测试测得的微短路率为2％。[0076]实施例4、5和6中使用隔膜厚度为16μm的电池电芯并采用本发明的方法确定的击穿电压后，用击穿电压值的30～40％为测试电压，对使用该隔膜的电池电芯进行电压短路测试，每200支筛选出短路电池电芯均为2支，即微短路的出现率均为1％；而高于此电压测试测得的微短路率为2.5％,低于此电压则测不出微短路电池电芯。[0077]本发明中各实施例、对比例除了隔膜厚度外，均采用同批次的锂离子电池电芯，即所用锂离子电池电芯均有相同原材料、相同的工艺、相同的工作环境、相同的设备、相同的操作人员和相同的型号进行，所以从多次的测试结果来看，此条件下微短路率为1％的数据是可靠的，而对比例1、对比例2和对比例3中出现的异常为不可靠的数据，是由于测试电压
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过高或过低所导致。由以上各实施例及对比例可知，使用本发明的方法，可以针对对不同类电池的不同隔膜分别进行确定，因此不同厚度、不同类型、不同电芯中的不同隔膜可采用较合理的的电压测试值进行测试，避免了耐压程度不同的隔膜盲目采用相同的测试电压而带来的无谓的电池报废；另外，采用隔膜的击穿电压值的30～40％做为电压测试值，更有效地筛选了生产中的微短路锂离子电池，同时降低了锂离子电池在使用中的短路风险。
[0078]以上面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外以上仅为本发明的部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。比如，在本发明中，实施例中仅用了厚度为12μm和16μm的隔膜，而在实际生产中，也适用于其它厚度的隔膜，当然，所用的电池的规格也不限于75125155锂离子电池电芯，本领域技术人员很容易想到本发明的方法可以用于其它型号以及类型的电池。[0079]表1
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