使用TDR检测电池单体内部缺陷的设备和方法技术

本技术涉及一种用于检测电池单体内部缺陷的装置，该装置包括：时域反射计(TDR)模块，其被配置为将电脉冲施加到电池单体中，并将参考波形与通过检测电脉冲的反射波所产生的测量波形进行比较，以确定是否出现了缺陷；以及信号线，其被配置为将TDR模块电连接到电池单体的电极引线，其中，在电池单体的纵向方向上施加电脉冲。本技术还涉及检测电池单体内部缺陷的方法。陷的方法。陷的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用TDR检测电池单体内部缺陷的设备和方法


[0001]本专利技术涉及一种使用时域反射计(time domain reflectometry：TDR)检测电池单体内部缺陷的装置和方法。
[0002]更具体而言，本专利技术涉及一种用于检测电池单体内部缺陷的装置和方法，其能够使用TDR快速且准确地检测可能在电池单体各个内部区域中出现的缺陷。
[0003]本申请要求基于2021年8月31日提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0115841的优先权利益，通过引用将该韩国专利申请的全部内容合并于此。

技术介绍

[0004]近来，将可充电二次电池广泛用作无线移动装置的能源。此外，二次电池作为已被引入作为由于使用化石燃料的现有汽油车辆和柴油车辆所致空气污染的解决方案的电动车辆、混合动力电动车辆等的能源受到关注。因此，由于二次电池的优点，使用二次电池的应用类型正在多样化，未来二次电池有望应用于更多领域和产品。
[0005]根据电极和电解质的组成可以将二次电池分为锂离子电池、锂离子聚合物电池、锂聚合物电池等，并且在这些电池中，不易出现电解质泄漏且易于制造的锂离子聚合物电池的使用正在增加。
[0006]通常，根据电池外壳的形状，二次电池分类为圆柱形或棱柱形电池以及袋式电池，在圆柱形或棱柱形电池中，将电极组件包括在圆柱形或多边形金属罐中，在袋式电池中，将电极组件包括在铝层压片材的袋式外壳中。包括在电池外壳中的电极组件是可充电可放电的电力产生装置，其包括正极、负极以及正极和负极之间的分隔件。电极组件分类为果冻卷式和堆叠式，果冻卷式通过在形式为涂覆有活性材料的长片材的正极与负极之间插入分隔件并卷绕所得结构而形成，在堆叠式中，将各自具有一定尺寸的正极和负极顺序地堆叠，同时将分隔件插入其之间。
[0007]通过将包含正极活性材料的正极浆料施加在正极集电器上，将包含负极活性材料的负极浆料施加在负极集电器上，并干燥和轧辊所得结构来形成正极和负极。
[0008]同时，在电极组件的一侧形成电极接线片，以将电池单体连接到外部，并将电极引线焊接到电极接线片上。电极引线被拉到电池外壳之外。
[0009]然而，在电极的制造和电极组件的组装期间，在电池单体中可能出现各种缺陷。
[0010]具体而言，由于涂覆部分和未涂覆部分之间的伸长率差异、焊接施加的物理外力等所致的电极接线片中的破裂，可能出现断开连接。此外，诸如电极接线片与电极引线之间的不良焊接、在电极接线片的形成过程中未涂覆部分与涂覆部分之间的边界中的破裂、导致内部短路的枝晶的生长、以及组装过程期间分隔件的损坏的各种缺陷可能出现在不同的位置。
[0011]当出现这种缺陷时，在包括缺陷的电池模块或电池组的组装期间，可能出现大幅度的性能劣化，并且因此，提前检测缺陷以将有缺陷的电池单体与正常的电池单体区分开事关重要。在现有技术中，使用计算机断层扫描(CT)检查、X射线检查、涡流检查等作为无损
检查。然而，在使用现有技术的这些方法时，可以检测出内部缺陷，但是要花相当长的时间来进行检查，因此，执行处理效率很低，并且检查准确性不高。
[0012]因此，需要开发一种在实际大规模生产过程中通过无损方法快速且准确地检查具有内部缺陷的电池单体的技术。
[0013][现有技术文献][0014][专利文献][0015]日本专利公开No.2020
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165859

技术实现思路

[0016][技术问题][0017]为了解决上述问题，本专利技术意图提供一种用于检测电池单体内部缺陷的装置和方法，其能够在实际批量生产过程中快速且准确地检测电池单体的各种内部缺陷。
[0018][技术方案][0019]本专利技术提供一种用于检测电池单体内部缺陷的装置，电池单体具有下述结构：在其一侧或两侧包括至少一个电极接线片的电极组件被容纳在电池外壳中，并且至少一个电池接线片连接到从电池外壳被拉出的电极引线，所述装置包括：时域反射计(TDR)模块，其被配置为将电脉冲施加到电池单体中，并将参考波形与通过检测电脉冲的反射波所产生的测量波形进行比较，以确定是否出现了缺陷；以及信号线，其被配置为将TDR模块电连接到电池单体的电极引线，其中，在电池单体的纵向方向上施加电脉冲。
[0020]例如，TDR模块可以包括：电脉冲发生器，其被配置为产生要施加到电池单体中的电脉冲；反射波检测器，其被配置为检测电脉冲的反射波；以及确定器，确定器被配置为根据由反射波检测器检测的电脉冲的反射波来产生测量波形，将测量波形与参考波形进行比较，并且当测量波形与参考波形之间出现偏移时确定出现了缺陷。
[0021]当测量波形表示的阻抗与参考波形相比的变化率为10％以上时，可以确定存在表示缺陷的出现的偏移。
[0022]可以将在电池单体的纵向方向上为电池单体的每个区域产生的测量波形与参考波形进行比较，以确定在电池单体的每个区域中是否出现了缺陷。
[0023]在这种情况下，电池单体的区域可以包括通过焊接来接合的电池单体的电极引线与电极接线片之间的焊接部分、将电极接线片定位在其上的电极接线片部分、涂覆有电极活性材料的涂覆部分、以及作为电极接线片部分与涂覆部分之间的边界区域的边界部分。
[0024]具体而言，参考波形可以是通过将电脉冲施加到正常电池单体中并检测电脉冲的反射波所产生的测量波形。
[0025]作为具体示例，TDR模块可以包括：第一TDR模块，第一TDR模块被配置为通过第一电极引线来施加电脉冲信号；以及第二TDR模块，第二TDR模块被配置为通过第二电极引线来顺序地施加电脉冲信号，并且信号线可以包括：第一信号线，第一信号线被配置为将第一电极引线电连接到第一TDR模块；以及第二信号线，第二信号线被配置为将第二电极引线电连接到第二TDR模块。
[0026]例如，所述装置可以进一步包括接地线，接地线被配置为将电池单体布置在其上的接地表面电连接到TDR模块。
[0027]作为具体示例，电池单体可以被布置为在纵向方向上与接地表面平行。
[0028]装置可以进一步包括固定构件，固定构件被配置为固定电池单体的电极引线。
[0029]本专利技术还提供一种检测电池单体内部缺陷的方法。
[0030]检测电池单体内部缺陷的方法包括：通过电连接到电池单体的电极引线的信号线，通过时域反射计(TDR)模块将电脉冲施加到电池单体中；通过信号线，通过检测随着电脉冲在电池单体的纵向方向上传播而产生的反射波，由TDR模块产生测量波形；以及通过将由TDR模块产生的测量波形与参考波形进行比较来检测是否出现了缺陷。
[0031]在这种情况下，检测是否出现了缺陷可以包括：在测量波形与参考波形之间出现偏移时确定出现了缺陷。
[0032]此外，TDR模块可以将在电池单体的纵向方向上为电池单体的每个区域产生的测量波形与参考波形进行比较，以确定在电池单体的每个区域中是否出现了缺陷。在这种情况下，电池单体的区域可以包括通过焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测电池单体内部缺陷的装置，所述电池单体具有下述结构：在其一侧或两侧包括至少一个电极接线片的电极组件被容纳在电池外壳中，并且所述至少一个电池接线片连接到从所述电池外壳被拉出的电极引线，所述装置包括：时域反射计(TDR)模块，所述TDR模块被配置为将电脉冲施加到所述电池单体中，并将参考波形与通过检测所述电脉冲的反射波所产生的测量波形进行比较，以确定是否出现了缺陷；以及信号线，所述信号线被配置为将所述TDR模块电连接到所述电池单体的所述电极引线，其中，在所述电池单体的纵向方向上施加所述电脉冲。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述TDR模块包括：电脉冲发生器，所述电脉冲发生器被配置为产生要施加到所述电池单体中的所述电脉冲；反射波检测器，所述反射波检测器被配置为检测所述电脉冲的所述反射波；以及确定器，所述确定器被配置为根据由所述反射波检测器检测的所述电脉冲的所述反射波来产生所述测量波形，将所述测量波形与所述参考波形进行比较，并且当所述测量波形与所述参考波形之间出现偏移时确定出现了缺陷。3.根据权利要求2所述的装置，其中，当所述测量波形表示的阻抗与所述参考波形相比的变化率为10％以上时，确定存在表示缺陷的出现的偏移。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述TDR模块将在所述电池单体的纵向方向上为所述电池单体的每个区域产生的测量波形与所述参考波形进行比较，以确定在所述电池单体的每个区域中是否出现了缺陷。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述电池单体的区域包括通过焊接来接合的所述电池单体的所述电极引线与所述电极接线片之间的焊接部分、将所述电极接线片定位在其上的电极接线片部分、涂覆有电极活性材料的涂覆部分、以及作为所述电极接线片部分与所述涂覆部分之间的边界区域的边界部分。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述参考波形包括通过检测将所述电脉冲施加到正常电池单体中时反射的反射波而产生的测量波形。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述TDR模块包括：第一TDR模块，所述第一TDR模块被配置为通过第一电极引线来施加电脉冲信号；以及第二TDR模块，所述第二TDR模...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵忍焕，朴相大，李周美，金珠英，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：