电池单体评估方法和电池单体评估装置与流程 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.相关申请的交叉引用2.本技术要求于2020年11月23日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0157741号和于2021年10月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0138338号的权益，其公开的全部内容通过引用并入本文。3.本公开涉及一种电池单体评估方法和电池单体评估装置，更具体地，涉及一种在软包膜外层是否剥离的准确性方面提高的电池单体评估方法和电池单体评估装置。背景技术：4.随着技术的发展和对移动设备需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和高电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商用并且被广泛使用。5.二次电池的软包主要用作包装这样的二次电池的外部材料，软包(pouch)通常是由外层、粘合层、铝层、粘合层和内层结构制成的软包膜。然而，软包二次电池可能在各种工序中被损坏。例如，在将电极组件安装到软包中的工序中，软包的内层中可能会出现例如裂纹的损坏，由此铝层可能会暴露于软包膜内侧。在这种情况下，铝层可能会暴露于软包中的电解液并且被腐蚀，这导致产生腐蚀性气体的问题。6.图1是示出电池单体制造工序中的电解液注入工序的图。图2是示出图1的电解液注入工序后的脱气(degassing)再密封工序的图。7.参照图1，在电池单体的制造工序中，执行电解液注入工序，即，在电极组件安装在软包100的容纳部中的状态下注入电解液，然后在软包100的一端形成气体密封部a。然后，参照图2，在电解液工序之后，进行脱气工序，即，在软包的一个表面上形成孔b以去除软包中产生的气体，然后进行再密封(resealing)工序以在软包膜上形成密封部c。8.这里，在如图2所示的脱气工序中，在将软包内部设为真空状态后形成孔b，从而可能对在软包中形成的容纳部的角部施加冲击。因此，在脱气工序和再密封工序中，存在由于与容纳部的角部相邻的软包的外层与电解液直接接触或暴露于电解液气氛而发生剥离现象的问题。9.然而，在常规的电池单体评估方法的情况下，将软包膜浸渍到包含电解液的容器中以评估电解液电阻，由此可以评估电解液直接接触软包膜的情况，但是难以准确地评估在上述工序的进行中软包外层是否剥离是否发生剥离。因此，考虑到在制造电池单体的过程中发生的情况，需要开发一种提高了准确性的电池单体评估方法。技术实现要素：10.技术问题11.本公开的目的是提供一种提高了软包膜的外层是否剥离的准确性的电池单体评估方法和电池单体评估装置。12.本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员应从以下详细描述和附图清楚地理解本文未描述的其他目的。13.技术方案14.根据本公开的一个方面，提供了一种电池单体评估方法，包括以下步骤：模制软包膜以形成容纳部，电极组件安装在容纳部中；向容纳部的至少一个角部施加冲击；将软包膜与包含电解液的第一容器一起存储在第二容器内；以及检测软包膜的外层是否剥离。15.第一容器可以朝向第二容器开口，并且第二容器可以密封以与外部空气隔离。16.至少一部分电解液可以在第二容器内蒸发。17.电池单体评估方法还可以包括将第二容器存储在保持在高温和高湿度条件下的腔室中的步骤。18.腔室的内部可以保持在40摄氏度至80摄氏度的温度。19.腔室的内部可以保持在70％rh至99％rh的湿度。20.第二容器可以在腔室中存放1天至28天。21.第一容器可以包含水与电解液混合在一起的溶液。22.第二容器可以在腔室中存放5小时至12小时。23.对容纳部施加冲击的步骤还包括以下步骤：将以与容纳部相似的形状凹入的夹具单元安装到容纳部，并且通过夹具单元向容纳部施加冲击。24.夹具单元可以以40mm/min至60mm/min的速度和0.5n至1.5n的力在0.1分钟至1分钟的时间段内向容纳部施加冲击。25.根据本公开的另一方面，提供了一种电池单体评估装置，包括：夹具单元，用于向通过模制软包膜形成的容纳部的至少一个角部施加冲击，电极组件在安装在容纳部中；存储单元，将经受了来自夹具单元的冲击的软包膜与包含电解液的第一容器一起存储在第二容器中；以及检测单元，确定软包膜的外层是否剥离。26.夹具单元可以包括主体部和能够容纳容纳部的凹入部，并且凹入部可以相对于主体部的外表面朝向底面凹入。27.凹入部的尺寸可以等于或大于容纳部的尺寸。28.凹入部的尺寸可以等于或大于容纳部的尺寸。29.可以在凹入部的每个角部处形成凹口部。30.凹口部可以形成为圆形。31.夹具单元可以以40mm/min至60mm/min的速度和0.5n至1.5n的力在0.1分钟至1分钟的时间段内向容纳部施加冲击。32.存储单元还可以包括保持在高温和高湿度条件下的腔室，并且第二容器可以存储在腔室中。33.腔室的内部可以保持在40摄氏度至80摄氏度的温度。34.腔室的内部可以保持在70％rh至99％rh的湿度。35.有益效果36.根据本公开的实施例的电池单体评估方法和电池单体评估装置可以通过将软包膜存储在电解液气氛中来提高软包膜的外层是否剥离的准确性。37.本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从详细描述和附图中清楚地理解以上未描述的其他附加效果。附图说明38.图1是示出电池单体制造工序中的电解液注入工序的图。39.图2是示出图1的电解液注入工序后的脱气和再密封工序的图。40.图3是示出根据本公开的实施例的电池单体评估方法的流程图。41.图4是根据本公开的另一实施例的电池单体评估装置的部件的示意图。42.图5是示出图4的电池单体评估装置中包括的夹具单元的图。43.图6的(a)是示出根据实验例1的实例1的结果的图，图6的(b)是示出根据实验例1的实例2的结果的图。44.图7的(a)是示出根据实验例2的实例1的结果的图，图7的(b)是示出根据实验例2的实例2的结果的图。45.图8的(a)是示出根据实验例3的实例4的结果的图，图8的(b)是示出根据实验例3的实例5的结果的图。具体实施方式46.在下文中，将参照附图详细描述本公开的各种实施例，以便本领域技术人员能够容易地实施这些实施例。本公开可以以各种不同的方式进行修改，并且不限于本文阐述的实施例。47.为了清楚起见，本文将省略与说明无关的部分的描述，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。48.此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某个部件时，除非另有说明，否则表示该部分可以进一步包括其他部件而不排除其他部件。49.此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，是指从上侧观察目标部分时，当被称为“截面”时，是指从垂直切割的截面侧观察目标部分时。50.图3是示出根据本公开的实施例的电池单体评估方法的流程图。51.参照图3，根据本公开的实施例的电池单体评估方法包括软包膜形成步骤(s10)、损伤提供步骤(s20)、软包膜存储步骤(s30)和剥离检测步骤(s40)。52.软包膜形成步骤(s10)可以是模制软包膜以形成安装电极组件的容纳部的步骤。软包膜形成步骤(s10)可以包括将软包膜模制到与软包膜的极限模制深度对应的深度的步骤。这里，可以通过与模具(例如，冲压机)直接接触来模制软包膜。然而，当需要对几种类型的软包膜进行比较和评估时，优选基于具有最低模制深度的软包将它们全部模制到相同深度。53.损伤提供步骤(s20)可以是对在软包膜形成步骤(s10)中形成的容纳部的至少一个角部施加冲击的步骤。更具体地，损伤提供步骤(s20)可以是将以类似于容纳部的形状凹入的夹具单元安装到容纳部，然后通过夹具单元向容纳部施加冲击的步骤。作为示例，夹具单元可以被控制为以40mm/min至60mm/min的速度和0.5n至1.5n的力在0.1至1分钟的时间段内向容纳部施加冲击。54.因此，根据本实施例的电池单体评估方法能够模拟预先对容纳部施加冲击并且在脱气工序中对软包的容纳部的角部施加冲击的情况，并且对在电池单体的制造过程中产生的软包膜是否剥离的评估的准确性得到提高。55.软包膜存储步骤(s30)可以是将损伤提供步骤(s20)的软包膜与包含电解液的第一容器一起存储在第二容器中的步骤。56.这里，第一容器朝向第二容器开口，并且第二容器可以密封以与外部空气隔离。此外，包含在第一容器中的电解液的至少一部分可以在第二容器内蒸发。因此，通过包含在第一容器中的电解液的蒸发而产生的电解液蒸汽可以扩散到第二容器内。也就是说，包含在第二容器中的软包膜可以暴露于电解液蒸汽。57.此外，软包膜存储步骤(s30)还可以包括将第二容器存储在保持在高温和高湿度条件下的腔室中的步骤。58.腔室的内部可以保持在40至80摄氏度的温度。具体地，腔室的内部可以保持在50至50摄氏度的温度。作为示例，腔室的内部可以保持在55至65摄氏度的温度。59.因此，可以将腔室的内部保持在上述温度范围内，从而在暴露于电解液蒸汽的软包膜中会发生化学反应，使得可以提高评估软包膜是否剥离的准确性。另一方面，当腔室内部的温度保持在40摄氏度以下时，在软包膜与电解液蒸汽之间难以发生化学反应，导致难以准确评估软包膜是否剥离的问题。此外，当腔室内部的温度保持在80摄氏度以上时，温度过高，因此电解液会迅速蒸发，导致难以准确评估软包膜是否剥离的问题。60.腔室的内部可以保持在70％rh至99％rh的湿度。更具体地，腔室的内部可以保持在75％rh至95％rh的湿度。作为示例，腔室的内部可以保持在80％rh至90％rh的湿度。61.因此，可以将腔室的内部保持在上述湿度范围内，从而在暴露于电解液蒸汽的软包膜中会发生化学反应等，使得可以提高评估软包膜是否剥离的准确性。另一方面，当腔室内部的湿度保持在70％rh以下时，在软包膜与电解液蒸汽之间难以发生化学反应，导致难以准确评估软包膜是否剥离的问题。此外，当腔室内部的湿度保持在99％rh以上时，存在腔室内消耗的水量增加的问题，导致难以进行实验的问题。62.第二容器可以在腔室中存放1至28天。更具体地，第二容器可以在腔室中存放3至21天。作为示例，第二容器可以在腔室中存放5至16天。63.因此，可以将第二容器在腔室中存放上述时间段，从而在暴露于电解液蒸汽的软包膜中能够充分地发生化学反应等，使得可以提高评估软包膜是否剥离的准确性。另一方面，当第二容器在腔室中存放不到1天时，在软包膜与电解液蒸汽之间难以充分发生化学反应，导致难以准确评估软包膜是否剥离的问题。64.剥离检测步骤(s40)可以是检测在软包膜存储步骤(s30)中存储的软包膜的外层是否剥离的步骤。这里，软包膜的外层是否剥离可以用肉眼检测。这里，可以根据软包膜的容纳部的边缘和角部评估软包膜的外层是否剥离。作为示例，外层是否剥离可以是软包膜的外层膜分离、产生有裂纹或者在软包膜的铝之间观察到空隙的情况。65.在根据本公开的另一实施例的电池单体评估方法中，在软包膜存储步骤(s30)中，第一容器可以包含水与电解液混合在一起的溶液。作为示例，第一容器可以包含混合有100ml的电解液和1000ppm的h2o的溶液。66.本公开使用的电解液可以包括可用于锂二次电池的制造的有机液体电解质、无机液体电解质、固体聚合物电解液、凝胶型聚合物电解液、固体无机电解液、熔融无机电解液等，但本公开不限于此。67.具体地，电解液可以包括有机溶剂和锂盐。可以使用有机溶剂而不特别限制，只要其可以用作参与电池的电化学反应的离子可以在其中移动的介质即可。可以使用锂盐而不特别限制，只要其是能够提供锂二次电池中使用的锂离子的化合物即可。68.在一个示例中，当电解液含有氟例如lipf6时，可以与水和氧气反应产生腐蚀性气体氢氟酸(hf)。也就是说，氢氟酸(hf)可以与第一容器内的电解液蒸汽一起扩散。由此，根据本实施例的电池单体评估方法能够确定软包膜是否在氢氟酸(hf)气氛和电解液气氛中剥离。69.第二容器可以在腔室中存放5至12小时。更具体地，第二容器可以在腔室中存放6至11小时。作为示例，第二容器可以在腔室中存放7至10小时。70.因此，可以将第二容器在腔室中存放上述时间段，从而在暴露于电解液蒸汽和氢氟酸(hf)的软包膜中能够充分地发生化学反应等，使得可以提高评估软包膜是否剥离的准确性。另一方面，当第二容器在腔室中存放不到5小时时，在软包膜与电解液蒸汽和氢氟酸(hf)之间难以充分发生化学反应，导致难以准确评估软包膜是否剥离的问题。71.图4是根据本公开的另一实施例的电池单体评估装置的部件的示意图。72.参照图4，根据本实施例的电池单体评估装置1000可以包括软包模制单元1100、夹具单元1200、存储单元1300和检测单元1400。然而，本公开不限于此，并且可以省略一些上述部件或可以添加其他部件。73.更具体地，软包模制单元1100可以在软包膜中形成容纳部。软包模制单元1100可以形成等于或大于电池单体的电极组件的尺寸的容纳部。特别地，软包模制单元1100可以形成容纳部，使得软包膜的最大模制深度相同。然而，本公开不限于此，软包模制单元1100可以形成具有最大模制深度或适于检测电池单体的外层是否剥离的尺寸的容纳部。74.此外，夹具单元1200可以对形成有安装电极组件的容纳部的软包膜中的容纳部的至少一个角部施加冲击。稍后将参照图5描述夹具单元1200的细节。75.此外，存储单元1300可以将经受了来自夹具单元1200的冲击的软包膜与包含电解液的第一容器一起存储在第二容器内。更具体地，存储单元1300还包括保持在高温和高湿度条件下的腔室，并且第二容器可以存储在腔室中。在一个示例中，腔室的内部可以保持在40摄氏度至80摄氏度的温度。在另一示例中，腔室的内部可以保持在70％rh至99％rh的湿度。76.此外，检测单元1400可以确定软包膜的外层是否剥离。更具体地，检测单元1400可以用肉眼，也可以通过检测手段(例如，显微镜)确定软包膜的外层是否剥离。然而，检测单元1400不限于此，确定软包膜的外层是否剥离的任何手段可以包括在本实施例中。77.图5是示出图4的电池单体评估装置中包括的夹具单元的图。78.参照图4和图5，在根据本实施例的电池单体评估装置1000中，夹具单元1200可以包括凹入部1250，凹入部1250能够容纳由主体部1210和软包模制单元1100形成的容纳部。这里，凹入部1250可以相对于主体部1210的外表面朝向底面凹入。79.凹入部1250可以具有等于或大于容纳部的尺寸。更具体地，凹入部1250的尺寸可以比容纳部的尺寸大2mm以上至6mm以下。在一个示例中，凹入部1250的尺寸可以比容纳部的尺寸大3mm以上至5mm以下。然而，本公开不限于此，并且如果夹具单元1200的凹入部1250大到足以对容纳部施加冲击，则可以包括在本实施例中。80.因此，在本实施例的电池单体评估装置1000中，凹入部1250可以对容纳部的每个角部提供均匀的损坏。81.此外，参照图5，在根据本实施例的电池单体评估装置1000中，夹具单元1200还可以包括形成在凹入部1250中的凹口部1250h。更具体地，在夹具单元1200中，凹口部1250h可以形成在凹入部1250的每个角部处。在一个示例中，凹口部1250h可以形成为圆形。然而，凹口部1250h的形状不限于此，并且如果凹入部1250的每个角部具有不会对容纳部造成损坏的形状，则可以包括在本实施例中。82.因此，在本实施例的电池单体评估装置1000中，在将容纳部安装到夹具单元1200的凹入部1250的工序中，可以防止凹入部1250由于用户的操作对容纳部的每个角部造成损坏。83.此外，夹具单元1200可以以40mm/min至60mm/min的速度和0.5n至1.5n的力在0.1至1分钟的时间段内向容纳部施加冲击。84.因此，根据本实施例的电池单体评估装置1000能够模拟夹具单元1200预先对容纳部施加冲击并且在脱气工序中对容纳部的角部施加冲击的情况，并且能够提高由检测单元1400执行的对软包膜是否剥离的评估的准确性。85.在下文中，将通过更具体的实例来描述本公开的内容，但以下实例仅用于说明目的，本公开的范围不限于此。86.《实例1》87.关于由dnp(dai nippon printing co.,ltd)制造的软包膜，使用n93模制工具制造形成有存储单元的软包膜。将以与制造的软包膜的容纳部相似的形状凹入的夹具单元安装在容纳部上，然后通过夹具单元对容纳部的角部施加冲击。此时，夹具单元以50mm/min的速度和0.5n至1.5n的力以0.5分钟对容纳部的角部施加冲击。88.《实例2》89.在实例1中，软包膜是由showa制造的软包膜。除此之外，以与实例1相同的方式制造具有容纳部的软包膜，并且对容纳部的角部施加冲击。90.《实例3》91.在实例1中，软包膜形成为具有4.5mm的模制深度用于容纳部。除此之外，以与实例1相同的方式制造具有容纳部的软包膜，并且对容纳部的角部施加冲击。92.《实例4》93.在实例1中，软包膜形成为具有5.0mm的模制深度用于容纳部。除此之外，以与实例1相同的方式制造具有容纳部的软包膜，并且对容纳部的角部施加冲击。94.《实例5》95.在实例1中，软包膜是由showa制造的软包膜，并且软包膜形成为具有5.0mm的模制深度用于容纳部。除此之外，以与实例1相同的方式制造具有容纳部的软包膜，并且对容纳部的角部施加冲击。96.《实例6》97.在实例1中，软包膜是由showa制造的软包膜，并且软包膜形成为具有5.5mm的模制深度用于容纳部。除此之外，以与实例1相同的方式制造具有容纳部的软包膜，并且对容纳部的角部施加冲击。98.《实验例1_高温高湿度条件》99.将实例1中制造的5个软包膜和实例2中制造的5个软包膜分别存储在保持在60摄氏度和90％rh的腔室中，然后确定每个软包膜的外层是否剥离，结果如下表1所示。100.[表1][0101][0102][0103]参照图6和表1，当在高温高湿度条件下存储软包膜时，可以确认即使经过一段时间，也没有检测到另一外层剥离现象。由此，在如实验例1中那样仅将软包膜存储在高温高湿度条件下时，可以确认在制造电池单体的过程中难以预先检测到会产生外层剥离的软包膜。[0104]《实验例2_电解液气氛》[0105]与包含标准电解液(ec:emc:dmc＝3:3:4，lipf6 1m，密度1.227g/ml)的第一容器一起，实例1中制造的5个软包膜和实例2中制造的5个软包膜被容纳在第二容器中，然后第二容器被存储在保持在60摄氏度和90％rh的密闭状态的腔室中。之后，确定每个软包膜的外层是否剥离，结果如下表2所示。[0106][表2][0107][0108]参照图7和表2，当软包膜被存储在电解液气氛以及高温高湿度条件下时，可以确认在经过7天和/或14天后，在一些软包膜的角部处检测到外层的剥离。由此，与实验例1不同，在仅将软包膜存储在电解液气氛以及高温高湿度条件下时，可以确认即使如实例1和实例2中的不同制造商的软包膜的情况下，也可以在制造电池单体的过程中预先检测到是否发生外层剥离。[0109]此外，在实例1的情况下，可以确认在某些样品中从7天起检测到外层的剥离，但在实例2的情况下，可以确认在某些样品中从14天起检测到外层的剥离。由此，在实例1的情况下，可以确认在电解液气氛中迅速检测到外层的剥离。因此，对于实例1和实例2的不同制造商的软包膜，可以确认在制造电池单体的过程中某个制造商的软包膜的外层剥离的情况较好。[0110]《实验例3_电解液和氢氟酸(hf)气氛》[0111]与包含100ml的标准电解液(ec:emc:dmc＝3:3:4，lipf6 1m，密度1.227g/ml)和1000ppm的h2o的第一容器一起，实例3至6中制造的5个软包膜中的每一个被容纳在第二容器中，然后第二容器被存储在保持在60摄氏度和90％rh的密闭状态的腔室中。之后，确定每个软包膜的外层是否剥离，结果如下表3所示。[0112][表3][0113][0114]参照图8和表3，当软包膜被存储在电解液和氢氟酸(hf)气氛以及高温高湿度条件下时，可以确认在经过8小时后，在容纳部的模制深度相同的实例4和5的软包膜的一些角部检测到外层的剥离。因此，与实验例1不同，在仅将软包膜存储在电解液和氢氟酸(hf)气氛以及高温高湿度条件下时，可以确认即使如实例4和实例5中的不同制造商的软包膜的情况下，也可以在制造电池单体的过程中快速检测到是否发生外层剥离。[0115]此外，与在经过7天以上时检测到外层剥离的实验例2不同，可以确认当将软包膜存储在氢氟酸(hf)气氛以及电解液气氛中时，在制造电池单体的过程中可以更快速地检测到会产生外层剥离的软包膜。[0116]此外，比较实例3和实例6。在实例3的软包膜中，在相对较小的模制深度(4.5mm)下，在经过8小时后检测到外层的剥离。在实例6的软包膜中，在相对较大的模制深度(5.5mm)下，在经过相同时间后检测到外层的剥离。由此，可以确认在电解液和氢氟酸(hf)气氛以及高温高湿度条件下，即使如在实例3和实例6中的不同制造商和模制深度的软包膜的情况下，也可以很好地检测到是否发生外层剥离。[0117]尽管以上参照优选实施例示出和描述了本发明，但本公开的范围不限于此，本领域技术人员可以使用所附权利要求中描述的本发明的基本原理设计出许多其他修改和改进，也落入本公开的精神和范围内。









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