[发明专利]二次电池的不良检测方法及装置

说明书

本发明公开利用交流阻抗法检测二次电池的不良的方法及实现该方法的装置。本发明的方法包括如下步骤：以调制频率的方式向二次电池施加输入信号来测定输出信号，从输入信号和输出信号算出基于频率的交流阻抗；将所算出的交流阻抗形成为奈奎斯特图，并基于此来构建等效电路模型；在等效电路模型中，将电荷转移电阻成分和电双层电容成分的乘积作为时间常数算出，或者在奈奎斯特图中，算出呈现在低频带的直线的斜率；比较时间常数和预设时间常数，或者比较所算出的直线的斜率的绝对值与预设斜率的绝对值；以及在时间常数小于预设时间常数或者所算出的直线的斜率的绝对值小于预设斜率的绝对值的情况下，将二次电池判断为不良。

技术领域

本发明涉及诊断二次电池的方法及装置，更具体地，涉及使用交流阻抗法检测二次电池的不良的方法及应用该方法的装置。

背景技术

随着化石燃料的枯竭，能源的价格上升和环境污染备受瞩目，对环保替代能源的需求是未来生活必不可少的因素。对此，对于核能、太阳能、风能和潮汐能等各种电力生产技术的研究仍在持续，用于有效地使用以此生产的能量的储电装置也备受瞩目。

尤其，在锂二次电池的情况下，随着对移动发备的技术开发和需求的增加，对能源的需求也急剧增加，最近，实现了用作电动车(EV)、混动车(HEV)的动力源，且其使用区域也逐渐扩展到基于网格(Grid)化的电力辅助电源等。

用作电动车(EV)、混动车(HEV)的动力源的锂二次电池需要具备高能量密度和可以在短时间内发挥出大量输出的特性以及需要在短时间内反复实现基于大电流的充放电的恶劣条件下使用10年以上，因此，必然需要比现有的小型锂二次电池卓越的安全性及长期寿命特性。

并且，用作大容量储电装置的锂二次电池需要具备高能量密度和高效率且需要具备较长的使用寿命，当因高性能化及大容量化而导致系统故障时将引发火灾或爆炸等大型事故，因此，尤其需要确保安全性和可靠性。

在大量生产二次电池的制备过程中，电池之间有可能发生多种偏差，不仅如此，当制备电池时，因原料内混入不纯物及制备工序不良而有可能发生内部短路。这种内部短路将导致自我放电而存在使电池效率降低的问题，从而有可能引起电池使用上的问题。但是，最重要的是，这种内部短路为电能转换为热能的过程，因此，当发生内部短路或内部短路在使用时扩大时，有可能发生发热及起火等安全事故。因此，针对所制备的电池，需要一种在出货之前通过诊断检查来有效检测内含这种问题的不良电池的方法。

发明内容

至今，检测发生这种内部短路的电池的方法使用了如下方法，将所制备的电池搁置3日至14日左右并将电压下降程度大的电池判断为不良。当发生内部短路时，根据短路程度发生自我放电，因此，可将上述方法作为最直接的检测方法，但在检测过程中，存在需要很长时间的问题，同时在选择能力方面受限。

本发明的目的在于，提供基于交流阻抗变化来检测内部短路的方法及实现上述方法的装置，而并非基于自我放电来检测。交流阻抗法为如下的方法，通过改变频率来施加幅度小的交流并测定基于频率的阻抗来分析阻抗的大小和相位差异，通过电化学反应的阻抗依赖于交流频率的特性来分析电化学系统的特性。将其称为交流阻抗法(A.C.impedance)或电化学阻抗分析法(electrochemical impedance spectroscopy，EIS)。

本发明所要解决的技术问题并不局限于以上提及的技术问题，本发明所属技术领域的普通技术人员可从以下的记载明确理解未提及的其他技术问题。

本发明的二次电池的不良检测方法的特征在于，包括如下步骤：以调制频率的方式向二次电池施加输入信号来测定输出信号，从输入信号和输出信号算出基于频率的交流阻抗；将所算出的交流阻抗形成为奈奎斯特图，并基于此来构建等效电路模型；在等效电路模型中，将电荷转移电阻成分Rct和电双层电容成分Cdl的乘积作为时间常数算出；比较时间常数和预设时间常数；以及在时间常数小于预设时间常数的情况下，将二次电池判断为不良。