电池内部短路评价方法技术

本发明专利技术改良了涉及电池的内部短路安全性的评价方法，消除评价结果的参差不齐，正确评价电池的内部短路安全性。通过使用发生内部短路时所得到的电池信息几乎不因电池的结构发生变化的内部短路发生方法，使电池发生内部短路，检测此时的电池信息，由此正确评价电池的内部短路安全性，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.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及及电池内部短路评价装置以及电池、电池组件 以及它们的制造方法。更详细地，本专利技术主要涉及的改良。
技术介绍
由于锂离子二次电池重量轻、具有高能量密度，因此主要作为便携式设备用电源 而被实用化。此外，现在，作为大型且高功率的电源(如车载用的电源)锂离子二次电池受 人注目，其开发进行地很活跃。锂离子二次电池中，在正极和负极之间设置有绝缘层。绝缘层具有将正极及负极 的极板电绝缘、还保持电解液的功能。树脂制的绝缘层被广泛使用。在极度高温环境中长 时间保存锂离子二次电池时，由于上述树脂制的绝缘层易收缩，因此正极和负极物理接触 即直接接触而存在发生内部短路的倾向。尤其，近年来，随着锂离子二次电池的高容量化， 绝缘层有薄型化的倾向，相应地，防止内部短路正成为更重大的技术课题。一旦发生内部短 路，伴随短路电流的焦耳热所引起的短路部进一步扩大，有时也达到电池过热的地步。此外，即便在电池发生内部短路时，确保其安全性是非常重要的。因此，对提高电 池内部短路时的安全性的技术正如火如荼地推进开发。如，提出了在正极或负极的集流端 子露出部上粘贴绝缘性带，防止集流端子之间的内部短路的技术(如，参考专利文献1)。此 外，提出了在极板上印刷离子透过性的含有陶瓷离子和胶粘剂的绝缘层的技术(如，参考 专利文献2)。还有，为了确保发生内部短路时的安全性，正确评价内部短路发生时的电池的安 全性也非常重要。作为锂离子二次电池等的电池的安全性项目，以用于锂电池的UL规格 (UL1642)、由电池工业会制定的指南(SBA G1101-1997锂二次电池安全性评价基准指南) 等制定评价内部短路时的发热行为的电池评价试验。这些试验方法如在专利文献中也被用 于电池的安全性评价(如，参考专利文献3)。在以往的评价试验中如有钉刺试验、抗压试验等。钉刺试验是从电池侧面使钉子 贯通或刺入来进行的内部短路试验。通过刺入钉子，在电池内部的正极、负极、钉之间产生 内部短路，短路电流在短路部流过，产生焦耳发热。通过观察基于这些现象的电池温度、电 池电压等的变化，评价安全性。此外，抗压试验是通过圆棒、方杆、平板等使电池发生物理变 形的内部短路试验。由此使内部短路在正极、负极之间发生，观察电池温度、电池电压等的 变化，评价安全性的试验。然而，以往的电池评价方法都不能正确评价对于内部短路的安全性。此外，考虑电池的使用用途方面，发生内部短路时需要知道具有“完全不发热”、 “存在一些发热”等何种水平的安全性能。然而，由于以往的电池评价方法不能正确评价内部短路的安全性，因此将安全性 的水平也特定也是非常困难的。专利文献1 日本专利特开2004-247064号公报专利文献2 日本专利特开平10-106530号公报专利文献3 日本专利特开平11-1027 号公报
技术实现思路
本专利技术人为解决上述课题而进行了专心研究。结果，发现了电池发生内部短路 时的安全性由电池内的短路位置(自电池表面的距离、集流端子的露出部、电极活性物质 等)、电池的形状等不同而有很大的变化。如，在放热的影响上，在电池表面附近发生的短路比在内部发生的短路表观安全 性变高。此外，若在与电极的集流端子等低电阻构件相对之处、和与电极活性物质等电阻一 定程度高的构件相对之处同时发生短路，伴随短路的短路电流的大部分流向与电阻低的集 流端子的相对之处。所以，大部分焦耳热也发生在集流端子相对部，而不是在热稳定性不高 的活性物质层相对部发生，表观内部短路的安全性变高。S卩，即便在有可能成为更危险状态的电池中，根据发生短路的位置不同，如果评价 方法不适当，也有可能会得出电池是安全的这样的错误评价。本专利技术人发现了 为了正确评 价电池内部短路安全性，鉴于电池的形状或内部结构等的构成，避开那些在表观上被评价 为安全的位置，而在随机的地方使其发生内部短路，这一点是非常重要的。钉刺试验中，由于短路处被局限在电池的外周部、尤其是最外周部，因此其评价结 果很大程度被电池外周部的结构所左右。如，在钉刺试验中，在短路部中的发热量W(单位 瓦特)由下述式所示。W = V2XR1/(R1+R2)2从该式可知短路部的发热量W与短路部的电阻Rl并不是正比例的关系，发热量 W伴随短路部电阻Rl的增加而增加，发热量W变得极大之后，即使短路部的电阻Rl进一步 增加，发热量W也变小。然而，钉刺试验中，通过在发生短路的最外周部，在电阻小的地方、 具体地说不存在活性物质层的集流端子的露出部等处评价安全性，评价结果变得安全。但 是，假设电池内有异物混入时，根据其大小、形状、硬度等，有可能在与通常进行钉刺试验的 部分不同的部分中发生内部短路。所以，钉刺试验法无法对市场中可能发生内部短路的安 全性进行正确的评价。此外，本专利技术人从抗压试验时的短路行为的分析发现，即使在抗压试验法中，也会 有多个点一次发生短路的情况或短路的发生处因试验而参差不齐。因此，用抗压试验法也 不能正确评价对内部短路的安全性。本专利技术的目的在于，提供用于在电池内部的任意地方进行短路试验、综合评价电池内部短路安全性、将安全性水平特定的以及电池内部短路评价装置。本专利技术的其他目的在于，提供电池的制造方法以及电池组件的制造方法及由这些 制造方法制造的电池及电池组件，所述电池和电池组件的安全性已被电池内部短路评价方 法以及电池内部短路评价装置特定。即，本专利技术提供一种，所述方法是电池内部短路时的安全 性评价方法，该电池含有电极组、电解质、外装体及将电极组和外部端子电连接的集流端 子，所述外装体内含电极组、电解质，并具有外部端子，所述电极组将正极、负极和将正负极 电绝缘的绝缘层卷绕或层压而成，所述的特征在于，通过选自下述 组中的方法使电池发生内部短路，通过检测由该电池得到的电池信息或通过目视来检测内 部短路的发生，(a)对内部插入有异物的电池加压的内部短路发生方法；(b)将内部插入有形状记忆合金或双金属的电池加热或冷却的内部短路发生方 法；(c)对含有已除去一部分绝缘层的电池，对除去绝缘层的部分加压的内部短路发 生方法(d)如下内部短路发生方法，对于含有在最外周部具有集流端子露出部的正极的 电池，在外加超声波下，将具有锐利突起的加压子刺入至到达集流端子露出部，然后在未外 加超声波下，再将所述加压子刺入；(e)如下内部短路发生方法，对于含有在最外周部具有集流端子露出部的正极的 电池，切除正极的最外周部的集流端子露出部，在其切除部插入具有锐利突起的加压子；(f)在电池底部插入具有锐利突起的加压子的内部短路发生方法；(g)如下内部短路发生方法，电池为含有层压型电极组的电池，在电池的侧部插入 具有锐利突起的加压子；以及(h)如下内部短路发生方法，将电池的外周部加热到绝缘层的熔点以上，使电池的绝缘层熔融。理想的是，电池信息为电池的电压，且检测电池的电压降低来检测内部短路的发生。理想的是，电池信息为电池的温度，且检测电池的温度变化来检测内部短路的发生。理想的是，电池信息为从电池发生的声音，且检测伴随内部短路而从电池发生的 声音来检测内部短路的发生。理想的是，电池信息为从电池发生的光，且检测伴随内部短路而从电池发生的光 来检测内部短路的发生。(a)的内部短路发生方法理想的是如下进行通过将异物插入到电池的电极组内 部的正本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电池内部短路评价方法，是电池内部短路时的安全性评价方法，该电池含有电极组、电解质、外装体及将电极组和外部端子电连接的集流端子，所述外装体内含电极组、电解质，并具有外部端子，所述电极组将正极、负极和将正负极电绝缘的绝缘层卷绕或层压而成，所述电池内部短路评价方法的特征在于，通过对含有已除去一部分绝缘层的电池，对除去绝缘层的部分加压的内部短路发生方法使电池发生内部短路，通过检测由该电池得到的电池信息或通过目视来检测内部短路的发生。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤川万乡，笠松真治，西野肇，岛田干也，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP