電池內部短路評價方法技術

本發明專利技術改良了涉及電池的內部短路安全性的評價方法，消除評價結果的參差不齊，正確評價電池的內部短路安全性。通過使用發生內部短路時所得到的電池信息幾乎不因電池的結構發生變化的內部短路發生方法，使電池發生內部短路，檢測此時的電池信息，由此正確評價電池的內部短路安全性，特定安全性水平。

Method for evaluating internal short-circuit of batteries

The invention improves the evaluation method of the internal short-circuit safety of the battery, eliminates the uneven evaluation result, and correctly judges the safety of the internal short-circuit of the battery. By using an internal short circuit when the battery information is almost not because of battery internal short-circuit structure change of method, the battery internal short circuit occurs, the detection of battery information, thus the correct evaluation of internal short-circuit safety battery, specific safety level.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及及電池內部短路評價裝置以及電池、電池組件 以及它們的制造方法。更詳細地，本專利技術主要涉及的改良。
技術介紹
由于鋰離子二次電池重量輕、具有高能量密度，因此主要作為便攜式設備用電源 而被實用化。此外，現在，作為大型且高功率的電源(如車載用的電源)鋰離子二次電池受 人注目，其開發進行地很活躍。鋰離子二次電池中，在正極和負極之間設置有絕緣層。絕緣層具有將正極及負極 的極板電絕緣、還保持電解液的功能。樹脂制的絕緣層被廣泛使用。在極度高溫環境中長 時間保存鋰離子二次電池時，由于上述樹脂制的絕緣層易收縮，因此正極和負極物理接觸 即直接接觸而存在發生內部短路的傾向。尤其，近年來，隨著鋰離子二次電池的高容量化， 絕緣層有薄型化的傾向，相應地，防止內部短路正成為更重大的技術課題。一旦發生內部短 路，伴隨短路電流的焦耳熱所引起的短路部進一步擴大，有時也達到電池過熱的地步。此外，即便在電池發生內部短路時，確保其安全性是非常重要的。因此，對提高電 池內部短路時的安全性的技術正如火如荼地推進開發。如，提出了在正極或負極的集流端 子露出部上粘貼絕緣性帶，防止集流端子之間的內部短路的技術(如，參考專利文獻1)。此 外，提出了在極板上印刷離子透過性的含有陶瓷離子和膠粘劑的絕緣層的技術(如，參考 專利文獻2)。還有，為了確保發生內部短路時的安全性，正確評價內部短路發生時的電池的安 全性也非常重要。作為鋰離子二次電池等的電池的安全性項目，以用于鋰電池的UL規格 (UL1642)、由電池工業會制定的指南(SBA G1101-1997鋰二次電池安全性評價基準指南) 等制定評價內部短路時的發熱行為的電池評價試驗。這些試驗方法如在專利文獻中也被用 于電池的安全性評價(如，參考專利文獻3)。在以往的評價試驗中如有釘刺試驗、抗壓試驗等。釘刺試驗是從電池側面使釘子 貫通或刺入來進行的內部短路試驗。通過刺入釘子，在電池內部的正極、負極、釘之間產生 內部短路，短路電流在短路部流過，產生焦耳發熱。通過觀察基于這些現象的電池溫度、電 池電壓等的變化，評價安全性。此外，抗壓試驗是通過圓棒、方桿、平板等使電池發生物理變 形的內部短路試驗。由此使內部短路在正極、負極之間發生，觀察電池溫度、電池電壓等的 變化，評價安全性的試驗。然而，以往的電池評價方法都不能正確評價對于內部短路的安全性。此外，考慮電池的使用用途方面，發生內部短路時需要知道具有“完全不發熱”、 “存在一些發熱”等何種水平的安全性能。然而，由于以往的電池評價方法不能正確評價內部短路的安全性，因此將安全性 的水平也特定也是非常困難的。專利文獻1 日本專利特開2004-247064號公報專利文獻2 日本專利特開平10-106530號公報專利文獻3 日本專利特開平11-1027 號公報
技術實現思路
本專利技術人為解決上述課題而進行了專心研究。結果，發現了電池發生內部短路 時的安全性由電池內的短路位置(自電池表面的距離、集流端子的露出部、電極活性物質 等)、電池的形狀等不同而有很大的變化。如，在放熱的影響上，在電池表面附近發生的短路比在內部發生的短路表觀安全 性變高。此外，若在與電極的集流端子等低電阻構件相對之處、和與電極活性物質等電阻一 定程度高的構件相對之處同時發生短路，伴隨短路的短路電流的大部分流向與電阻低的集 流端子的相對之處。所以，大部分焦耳熱也發生在集流端子相對部，而不是在熱穩定性不高 的活性物質層相對部發生，表觀內部短路的安全性變高。S卩，即便在有可能成為更危險狀態的電池中，根據發生短路的位置不同，如果評價 方法不適當，也有可能會得出電池是安全的這樣的錯誤評價。本專利技術人發現了 為了正確評 價電池內部短路安全性，鑒于電池的形狀或內部結構等的構成，避開那些在表觀上被評價 為安全的位置，而在隨機的地方使其發生內部短路，這一點是非常重要的。釘刺試驗中，由于短路處被局限在電池的外周部、尤其是最外周部，因此其評價結 果很大程度被電池外周部的結構所左右。如，在釘刺試驗中，在短路部中的發熱量W(單位 瓦特)由下述式所示。W = V2XR1/(R1+R2)2從該式可知短路部的發熱量W與短路部的電阻Rl并不是正比例的關系，發熱量 W伴隨短路部電阻Rl的增加而增加，發熱量W變得極大之后，即使短路部的電阻Rl進一步 增加，發熱量W也變小。然而，釘刺試驗中，通過在發生短路的最外周部，在電阻小的地方、 具體地說不存在活性物質層的集流端子的露出部等處評價安全性，評價結果變得安全。但 是，假設電池內有異物混入時，根據其大小、形狀、硬度等，有可能在與通常進行釘刺試驗的 部分不同的部分中發生內部短路。所以，釘刺試驗法無法對市場中可能發生內部短路的安 全性進行正確的評價。此外，本專利技術人從抗壓試驗時的短路行為的分析發現，即使在抗壓試驗法中，也會 有多個點一次發生短路的情況或短路的發生處因試驗而參差不齊。因此，用抗壓試驗法也 不能正確評價對內部短路的安全性。本專利技術的目的在于，提供用于在電池內部的任意地方進行短路試驗、綜合評價電池內部短路安全性、將安全性水平特定的以及電池內部短路評價裝置。本專利技術的其他目的在于，提供電池的制造方法以及電池組件的制造方法及由這些 制造方法制造的電池及電池組件，所述電池和電池組件的安全性已被電池內部短路評價方 法以及電池內部短路評價裝置特定。即，本專利技術提供一種，所述方法是電池內部短路時的安全 性評價方法，該電池含有電極組、電解質、外裝體及將電極組和外部端子電連接的集流端 子，所述外裝體內含電極組、電解質，并具有外部端子，所述電極組將正極、負極和將正負極 電絕緣的絕緣層卷繞或層壓而成，所述的特征在于，通過選自下述 組中的方法使電池發生內部短路，通過檢測由該電池得到的電池信息或通過目視來檢測內 部短路的發生，(a)對內部插入有異物的電池加壓的內部短路發生方法；(b)將內部插入有形狀記憶合金或雙金屬的電池加熱或冷卻的內部短路發生方 法；(c)對含有已除去一部分絕緣層的電池，對除去絕緣層的部分加壓的內部短路發 生方法(d)如下內部短路發生方法，對于含有在最外周部具有集流端子露出部的正極的 電池，在外加超聲波下，將具有銳利突起的加壓子刺入至到達集流端子露出部，然后在未外 加超聲波下，再將所述加壓子刺入；(e)如下內部短路發生方法，對于含有在最外周部具有集流端子露出部的正極的 電池，切除正極的最外周部的集流端子露出部，在其切除部插入具有銳利突起的加壓子；(f)在電池底部插入具有銳利突起的加壓子的內部短路發生方法；(g)如下內部短路發生方法，電池為含有層壓型電極組的電池，在電池的側部插入 具有銳利突起的加壓子；以及(h)如下內部短路發生方法，將電池的外周部加熱到絕緣層的熔點以上，使電池的絕緣層熔融。理想的是，電池信息為電池的電壓，且檢測電池的電壓降低來檢測內部短路的發生。理想的是，電池信息為電池的溫度，且檢測電池的溫度變化來檢測內部短路的發生。理想的是，電池信息為從電池發生的聲音，且檢測伴隨內部短路而從電池發生的 聲音來檢測內部短路的發生。理想的是，電池信息為從電池發生的光，且檢測伴隨內部短路而從電池發生的光 來檢測內部短路的發生。(a)的內部短路發生方法理想的是如下進行通過將異物插入到電池的電極組內 部的正本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種電池內部短路評價方法，是電池內部短路時的安全性評價方法，該電池含有電極組、電解質、外裝體及將電極組和外部端子電連接的集流端子，所述外裝體內含電極組、電解質，并具有外部端子，所述電極組將正極、負極和將正負極電絕緣的絕緣層卷繞或層壓而成，所述電池內部短路評價方法的特征在于，通過對含有已除去一部分絕緣層的電池，對除去絕緣層的部分加壓的內部短路發生方法使電池發生內部短路，通過檢測由該電池得到的電池信息或通過目視來檢測內部短路的發生。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：藤川萬鄉，笠松真治，西野肇，島田干也，
申請(專利權)人：松下電器產業株式會社，
類型：發明
國別省市：JP