專利名稱：電池試驗裝置和電池試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)置在移動電話等移動設(shè)備中的鋰離子電池等電池的性 能和安全性等的試驗裝置和試驗方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)置在移動電話等移動設(shè)備中的可以充電的二次電池、例如鋰離子 電池由正極的鈷酸鋰化合物、負極的石墨以及電解液中包含鋰鹽的有機 電解液構(gòu)成。這種二次電池采用在由很薄的薄膜構(gòu)成的正極與負極之間 夾著使正極與負極之間電絕緣的隔離物的狀態(tài)下，將該正極、負極和隔 離物巻起來而形成的結(jié)構(gòu)。尤其是在方形的鋰離子電池中，使巻起來的 結(jié)構(gòu)變形為方形，將其插入方形的鋁罐等中，注入電解液并進行密閉， 由此來形成該鋰離子電池。
這種鋰離子電池的特征在于小型化、輕量化以及高能量密度化，而 為了實現(xiàn)這種目的則利用了化學上活性度高的鈷氧化物和有機電解液， 并使用薄的正極和負極的薄膜來構(gòu)成電池。而且，為了實現(xiàn)電池的小型 化和輕量化而在輕量的鋁殼中容納上述電池材料。
在這種結(jié)構(gòu)的鋰離子電池中，由于外壓導致的電池內(nèi)部電極的損壞， 而會產(chǎn)生正極與負極的內(nèi)部短路等，有可能產(chǎn)生電池異常發(fā)熱和冒煙等 問題。因此，以往己經(jīng)開始進行通過有意地破壞鋰離子電池來實現(xiàn)損壞 狀態(tài)下的安全性的安全性試驗(參照專利文件1)。例如，在這種安全性 試驗中，從外部用金屬的金屬棒(圓棒)抵壓充滿電的鋰離子電池使其 完全損壞(完全壓壞)，然后對完全壓壞后的電池的動作、例如是否發(fā)生
大約160。以上的異常發(fā)熱或冒煙等進行確認。然后，僅將沒有出現(xiàn)異常 發(fā)熱和冒煙等異常狀態(tài)的電池判斷為質(zhì)量良好的電池(ok電池)，由此
對電池的安全性進行了評價。
專利文獻1日本特開2005—327616號公報
然而，作為放入到移動電話等中的一般鋰離子電池所遭受的來自外 部的力很少是上述那樣的使電池完全壓壞的力，而比較容易受到使電池 部分損壞(部分壓壞)的力。因此，在移動電話等中所通常使用的范圍 內(nèi)使電池完全壓壞的試驗可以稱為極端試驗，其不適合于用于實現(xiàn)電池 損壞的情況下的動作的試驗。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)﹄姵負p壞的情況下的動作進行 恰當?shù)臋z驗的電池試驗裝置和電池試驗方法。
本申請的發(fā)明人重復地進行了對電池安全性進行恰當?shù)脑u價的討 論，作為結(jié)果得到了如下見解在鋰離子電池等電池中，當完全壓壞時
電池系統(tǒng)被完全損壞，因此由內(nèi)部短路所導致的內(nèi)部發(fā)熱有可能迅速結(jié) 束，而與其相反，在使鋰離子電池等電池部分損壞而產(chǎn)生內(nèi)部短路的情
況下，電池系統(tǒng)的被損壞的部分以外的部分仍然動作，因此由內(nèi)部短路
導致的內(nèi)部發(fā)熱容易持續(xù)。作為該結(jié)果，發(fā)明人得到了如下結(jié)論:在從 外部對鋰離子電池等電池施加力使其損壞時，部分壓壞更容易導致安全 性的不穩(wěn)定(產(chǎn)生異常的發(fā)熱或冒煙)。本發(fā)明正是基于該結(jié)論而完成的。
本發(fā)明所涉及的電池試驗裝置的特征在于，該電池試驗裝置具有 試驗臺，其用于設(shè)置電池；擠壓部件，其用于壓壞電池；加壓單元，其 用于控制擠壓部件向電池施加的擠壓力；以及測定單元，其對電池的溫 度和電壓中的至少一方進行測定，加壓單元對擠壓力進行控制，使得電 池成為不完全的部分壓壞狀態(tài)，測定單元對被部分壓壞的電池的溫度和 電壓中的至少一方進行測定。
電池的完全壓壞狀態(tài)是在使用移動電話等移動設(shè)備的狀況中極少發(fā) 生的狀態(tài)，而且，電池的完全壓壞狀態(tài)在因內(nèi)部短路等引起的異常判定 中并不是最差條件，因此不能夠?qū)﹄姵卦趽p壞情況下的動作進行恰當?shù)?檢驗。但是根據(jù)本發(fā)明，是在使電池部分壓壞的狀態(tài)下對溫度或電壓進 行測定，因此能夠?qū)﹄姵卦趽p壞情況下的動作進行恰當?shù)臋z驗。進而優(yōu)選的是，擠壓部件分別對作為試驗對象的相同的多個電池進 行部分壓壞，加壓單元對擠壓力進行控制，使得多個電池各自被部分壓 壞的深度不同，測定單元對被部分壓壞的多個電池各自的溫度和電壓中 的至少一方進行測定。由于作為試驗對象的多個電池各自被部分壓壞的 深度不同，因此能夠利用各自的部分壓壞深度來對電池在損壞情況下的 動作進行恰當?shù)臋z驗。
進一步優(yōu)選的是，加壓單元對擠壓力進行控制，使得多個電池各自 的被部分壓壞的深度D、試驗對象的總個數(shù)NM、與多個電池分別對應(yīng)的
從1到NM的自然數(shù)Na以及設(shè)置在試驗臺上的狀態(tài)下的電池從上端到下 端的距離L成為下式(1)的關(guān)系
D= (Na/NM) xL (1)。
根據(jù)這種電池試驗裝置，能夠根據(jù)式(1)進行定量的檢驗，從而容 易進行與其他種類的電池等的評價判定。
進一步優(yōu)選的是，多個電池按照自然數(shù)Na的順序被部分壓壞，加壓 單元對擠壓力進行控制，使得深度D階段性地增大，測定單元對被部分 壓壞的多個電池各自的溫度和電壓中的至少一方進行測定，并且求出測 定結(jié)果超過規(guī)定閾值的最初的自然數(shù)Na。能夠以所求出的Na為基準來 判定電池是否良好。
進一步優(yōu)選的是，擠壓部件相對于設(shè)置在試驗臺上的電池從規(guī)定高 度下落，使電池部分壓壞，加壓單元通過調(diào)整規(guī)定高度來控制擠壓力。 根據(jù)本發(fā)明，能夠通過下落沖擊來對部分壓壞情況下的電池動作進行檢 驗。
進一步優(yōu)選的是，電池為方形，電池試驗裝置還具有棒狀的干涉部 件，該干涉部件倚靠在設(shè)置于試驗臺上的電池的角部分上，擠壓部件通 過對干涉部件進行沖擊來間接地使電池的角部分部分壓壞。根據(jù)本發(fā)明， 能夠主要使電池的角部分部分壓壞，能夠通過擠壓部件的下落沖擊來檢 驗角部分被部分壓壞的電池的動作。
進一步優(yōu)選的是，擠壓部件分別對作為試驗對象的相同的多個電池 進行部分壓壞，加壓單元通過使針對多個電池的規(guī)定高度不同來控制擠
7壓力，測定單元對被部分壓壞多個電池各自的溫度和電壓中的至少一方 進行測定。能夠通過改變規(guī)定高度來容易地控制由擠壓部件的下落沖擊 所引起的擠壓力。
進一步優(yōu)選的是，加壓單元對擠壓力進行控制，使得分別針對多個 電池的規(guī)定高度H、作為基準的高度Ho以及與多個電池分別對應(yīng)地從1 開始按照順序賦予的自然數(shù)Nb成為下式(2)的關(guān)系
H=H0xNb (2)。
根據(jù)這種電池試驗裝置，能夠根據(jù)式(2)進行定量的檢驗，從而容 易進行與其他種類的電池等的評價判定。
進一步優(yōu)選的是，多個電池按照自然數(shù)Nb的順序被部分壓壞，加壓 單元通過使高度H階段性地增高來控制擠壓力，測定單元對被部分壓壞 的多個電池各自的溫度和電壓中的至少一方進行測定，并且求出測定結(jié) 果超過規(guī)定閾值的最初的自然數(shù)Nb。能夠以所求出的Nb為基準來判定 電池是否良好。
進一步優(yōu)選的是，測定單元對被部分壓壞的多個電池各自的溫度進 行測定，規(guī)定閾值包含在150。C 16(TC的范圍內(nèi)。在使電池尤其是二次 電池部分壓壞而發(fā)生內(nèi)部短路時，二次電池的溫度由于短路電流引起的 焦耳熱而上升，進而，當二次電池的溫度達到臨界溫度(二次電池2的 材料開始熱分解的溫度150'C 16(TC左右)時，二次電池2的電極或 電解液的電池材料自身開始熱分解，由此開始熱失控。因此，作為不合 格電池的判斷基準，最希望對二次電池的電池溫度是否到達臨界溫度進 行監(jiān)視，因此規(guī)定閾值優(yōu)選設(shè)定為包含在150'C 16(TC范圍內(nèi)的規(guī)定溫 度。
并且本發(fā)明所涉及的電池試驗方法優(yōu)選為包括以下步驟部分壓壞 步驟，其向電池施加擠壓力，以使設(shè)置在試驗臺上的電池成為不完全的 部分壓壞狀態(tài)；檢測步驟，其檢測被部分壓壞的電池的溫度和電壓中的 至少一方；以及判定步驟，其對檢測步驟中的測定結(jié)果是否在規(guī)定閾值 以下進行判定。
根據(jù)本發(fā)明，由于在使電池部分壓壞的狀態(tài)下對溫度或電壓進行測定，因此能夠?qū)﹄姵卦趽p壞狀態(tài)下的動作進行恰當?shù)臋z驗。
進一步優(yōu)選的是，按照順序從作為試驗對象的相同的多個電池中抽 出電池，針對所抽出的電池進行部分壓壞步驟、檢測步驟和判定步驟， 在部分壓壞步驟中，按照順序階段性地增大施加給電池的擠壓力，在判 定步驟中，在表示被判定為測定結(jié)果超過規(guī)定閾值的最初的電池的順序 的值為判定是否良好的基準值以上的情況下，判定為電池為合格品。通 過被判定為測定結(jié)果超過規(guī)定閾值的最初的電池的順序與判定是否良好 的基準值之間的對比，能夠簡單地判定電池是否良好。
進一步優(yōu)選的是，電池為方形，并且電池的周面具有相對置的一對 平面部分以及面積小于平面部分的側(cè)面部分，針對多個電池的每一個、 向平面部分施加擠壓力而進行部分壓壞的情況下的判定是否良好的基準 值小于針對多個電池的每一個、向側(cè)面部分施加擠壓力而進行部分壓壞 的情況下的基準值。根據(jù)本發(fā)明，電池的較薄側(cè)損壞的情況下的評價更 加嚴格，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的安全性。
根據(jù)本發(fā)明，能夠適當?shù)貙崿F(xiàn)電池損壞情況下的動作。


圖1是示出本發(fā)明第1實施方式所涉及的電池試驗裝置的概略的圖。
圖2是示出將二次電池的平面部部分壓壞的狀態(tài)的立體圖。
圖3是示出將二次電池的側(cè)面部部分壓壞的狀態(tài)的立體圖。
圖4是示出第1實施方式所涉及的電池試驗方法的步驟的流程圖。
圖5是示出試驗擠壓力與壓壞變形量之間的關(guān)系的曲線圖。 圖6是示出按壓圓棒而部分損壞后的時間(試驗時間)的經(jīng)過與電 池溫度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖7是示出本發(fā)明第2實施方式所涉及的電池試驗裝置的概略的圖。
圖8是示出將二次電池的角部分部分壓壞的狀態(tài)的立體圖。
圖9是示出第2實施方式所涉及的電池試驗方法的步驟的流程圖。
圖IO是示出下落量與沖擊變形量之間的關(guān)系的曲線圖。
圖11是示出使重物下落而部分壓壞后的時間(試驗時間)的經(jīng)過與電池溫度之間的關(guān)系的曲線圖。 符號說明
1A、 1B電池試驗裝置；2二次電池；2a平面部分；2b側(cè)面部分；2c 角部分；3試驗臺；5圓棒(擠壓部件)；9加壓裝置(加壓單元)；13測 定裝置(測定單元)；21下落臺控制裝置(加壓單元)；23圓棒(干涉部 件)。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明所涉及的電池試驗裝置的優(yōu)選實施方式進 行說明。
圖I是示出第1實施方式所涉及的電池試驗裝置的概略的圖。電池 試驗裝置1A是測定鋰離子電池或鋰聚合物電池等可以充電的二次電池2 損壞的情況下的動作的裝置。另外，電池試驗裝置1A的試驗對象不限于 二次電池，也可以是一次電池等。
電池試驗裝置1A具有試驗臺3，其用于設(shè)置作為試驗對象的二次 電池2;圓棒(擠壓部件)5，其與二次電池2抵接，用于壓壞二次電池 2;加壓裝置(加壓單元)9，其與使圓棒5相對于二次電池2升降的可 動板7連接，用于控制圓棒5對二次電池2的擠壓力；溫度傳感器ll， 其與載置在試驗臺3上的二次電池2接觸；以及測定裝置13，其與溫度 傳感器11連接。另外，在本實施方式中，根據(jù)由溫度傳感器U檢測的 溫度來對壓壞的二次電池2的動作進行檢驗，但是也可以設(shè)置取代溫度， 而對二次電壓2的電壓進行測定，或者對溫度和電壓雙方進行測定的檢 測單元，根據(jù)其測定結(jié)果來對被壓壞的二次電池2的動作進行檢驗。
試驗臺3上豎直地設(shè)置有一對引導桿3a，以夾持設(shè)置二次電池2的 規(guī)定部位，可動板7通過引導桿3a的引導而沿著預定軌道進行升降。圓 棒固定棒7a突出到可動板7的下面，圓棒5水平(與圓棒固定棒7a垂 直)地固定在圓棒固定棒7a的下端。
加壓裝置9具有由CPU、 RAM和ROM等構(gòu)成的控制電路9a、使可 動板7升降的驅(qū)動電機9b和接受試驗實施者的操作輸入的操作部9c等?？刂齐娐?a例如在通過操作部9c接受到二次電池2的型號等時，對驅(qū) 動電機9b進行控制，使得能夠賦予與二次電池2相符的階段性的擠壓力， 并通過圓棒5來對二次電池2進行部分壓壞。
測定裝置13具有測定電路13a，其由CPU、RAM和ROM等構(gòu)成； 以及顯示器等輸出部13b，其輸出測量結(jié)果等。測定裝置13通過有線或 無線與溫度傳感器11連接，從輸出部13b輸出溫度傳感器11的測定結(jié) 果。而且，測定裝置13對測定結(jié)果是否是規(guī)定閾值、例如160。以下進行 判斷。
并且，測定裝置13與加壓裝置9以可以發(fā)送和接收信號的方式連接。 加壓裝置9通過使二次電池2部分壓壞的規(guī)定的擠壓力來擠壓二次電池 2，將與該擠壓力相關(guān)的數(shù)據(jù)通知給測定裝置13。測定裝置13接受與擠 壓力有關(guān)的數(shù)據(jù)，并且從輸出部13b輸出判定二次電池2是否良好所需 要的信息。
接著，參照圖4說明電池試驗的方法。圖4是示出電池試驗方法的 步驟的流程圖。
在開始電池試驗方法時，試驗實施者首先選擇作為試驗對象的鋰離 子電池等二次電池2，準備好處于充滿電狀態(tài)的相同型號的多個(例如8 個)二次電池2，進而決定二次電池2的壓壞方向(步驟S1)。
如圖2和圖3所示，二次電池2是由六面體構(gòu)成的方形，二次電池2 的周面具有一對平面部分2a和平面部分2a以外的側(cè)面部分2b。平面部 分2a是各面中面積最大的區(qū)域，側(cè)面部分2b是與各平面部分2a相連的 圍繞起來的區(qū)域，遠遠小于平面部分2a。并且，二次電池2的平面部分 2a為矩形，在圖2和圖3中，橫向(長邊側(cè))的尺寸以"A"表示，縱向(短 邊側(cè))的尺寸以"B"表示，而且一對平面部分2a彼此之間的距離(高度 尺寸)以"C"表示。而且，壓壞深度以"D"表示，通過使深度D變化來實 施壓壞試驗，由此使二次電池2部分損壞(部分壓壞)。另外，在圖2所 示的狀態(tài)中，深度D與電池高度C相同時為全部壓壞，在圖3所示的狀 態(tài)中，深度D與電池高度A相同時為全部壓壞。
接著，對壓壞方向的決定進行說明。圖2和圖3示出了按照壓壞面為上側(cè)的方式來將二次電池2安裝到試驗臺3上的情況。所謂壓壞方向 的決定是指決定圓棒5進行抵接而壓壞的面，在將壓壞方向決定為平面
部分2a的情況(參照圖2)下，以使平面部分2a朝向上側(cè)的方式設(shè)置到 試驗臺3上。其結(jié)果，圓棒5與平面部分2a抵接，從而主要使平面部分 2a損壞。另外，在決定為側(cè)面部分2b的情況(參照圖3)下，以使側(cè)面 部分2b朝向上側(cè)的方式設(shè)置到試驗臺3上。其結(jié)果，圓棒5與側(cè)面部分 2b抵接，從而主要使側(cè)面部分2b損壞。
如圖4所示，在二次電池2的選擇結(jié)束并決定了壓壞方向后，試驗 實施者任意抽出8個二次電池2中的任意一個，進行數(shù)據(jù)設(shè)定以使"Na =1"(步驟S2)。該最初抽出的二次電池2是與"Na二l"對應(yīng)的二次電池 2。而且，試驗實施者將所抽出的二次電池2安裝到試驗臺3上(步驟S3)。 另外，依次抽出二次電池2來進行以下的處理，每次抽出時都按照"Na =2 8"的順序進行數(shù)據(jù)設(shè)定。
接著，試驗實施者進行加壓裝置9的開始操作。加壓裝置9的控制 電路9a控制驅(qū)動電機9b使圓棒5降下而擠壓二次電池2，實施部分壓壞。 在該情況下，加壓裝置9按照部分壓壞的深度D為下式(1)的方式來控 制圓棒5對二次電池2施加的擠壓力(步驟S4)。
D= (Na/NM) xL... (1)
式(1)中的"L"是從設(shè)置于試驗臺3上的狀態(tài)下的二次電池2的上 端到下端的長度，"D"是由圓棒5引起的二次電池2的部分壓壞的深度。 并且，"NM"表示所有試驗對象的個數(shù)，在本實施方式中為"8"。另夕卜，"L" 在平面方向上與側(cè)面方向上不同，在平面方向的情況下為尺寸"C"(參照 圖2)，在側(cè)面方向的情況下為尺寸"A"(參照圖3)或尺寸"B"。
由于通過試驗實施者的操作輸入而設(shè)定為"Na-l"，因此加壓裝置9 通過深度D為"(1/8) xL"這樣的擠壓力來使二次電池2的部分壓壞。
接著，測定裝置13的測定電路13a根據(jù)溫度傳感器ll的檢測值來 測定被部分壓壞的二次電次2的電池溫度T。進而，測定電路13a對測定 結(jié)果是否超過規(guī)定的閾值、例如160'C進行判斷(步驟S5)。測定電路13a 在判斷為測定結(jié)果沒有超過16(TC的情況下，向加壓裝置9通知表示未達到16(TC的數(shù)據(jù)，之后加壓裝置9使圓棒5上升從而解除向二次電池2的 擠壓。試驗實施者在解除了基于圓棒5的擠壓后取下設(shè)置在試驗臺3上 的二次電池2 (步驟S6)。
接著，試驗實施者抽出新的二次電池2，通過操作加壓裝置9的操作 部9c來設(shè)定"Na-Na+l"，即設(shè)定Na=2 (步驟S7)，再次執(zhí)行步驟S3 步驟S5的處理。試驗實施者一邊依次抽出作為試驗對象而準備的多個二 次電池2—邊重復執(zhí)行上述步驟S3 步驟S5。根據(jù)上式(1)， Na值越 大，部分壓壞的深度D越深，因此在步驟S4中對各二次電池2所施加的 擠壓力隨著Na的變大而階段性地變大。作為其結(jié)果，實施了部分壓壞的 深度D不同的多個階段的壓壞試驗。
電池試驗裝置1A的測定電路13a從Na-l的二次電池2開始依次測 定電池溫度T，并且每次測定時都對測定結(jié)果是否超過規(guī)定閾值U60'C) 進行判定(步驟S5)，在發(fā)現(xiàn)了超過16(TC的最初的二次電池2的情況下， 求出電池溫度T超過16(TC的最初的二次電池2的Na值，從輸出部Hb 輸出該值，中止后續(xù)的處理。例如，在第三個二次電池2的電池溫度T 超過16(TC的情況下，從輸出部13b輸出Na=3;在最后所抽出二次電池 2的電池溫度T超過160。C的情況下，從輸出部輸出N『8。并且，在所 有8個二次電池2的電池溫度T都沒有超過16(TC的情況下，從輸出部 13b輸出表示沒有異常的結(jié)束消息。另外，在Na-l的測定結(jié)果超過160°C 的情況下，并不進行后述的是否良好的判定，而是使Na-2將新的二次電 池2設(shè)置到試驗臺3上重復地實施壓壞試驗。并且，在Na-8的情況下， "D= (8/8) xL"，為全部壓壞。
在從輸出部13b輸出Na的值或結(jié)束消息時，試驗實施者根據(jù)所輸出 的內(nèi)容判定電池是否良好(步驟S8)。例如，在將壓壞方向為平面部分 2a時判定是否良好的基準值規(guī)定為"2"的情況下，在輸出結(jié)束消息或者 NaS2的值、例如Na=l或2的情況下，判定為質(zhì)量不好的電池(歩驟S9)， 在輸出Na〉2的值、例如3的情況下，判定為質(zhì)量良好的電池(步驟S0)。 此外，在將壓壞方向為側(cè)面部分2b時判定是否良好的基準值規(guī)定為"l" 的情況下，在輸出結(jié)束消息或者NC1的值的情況下，才判定為質(zhì)量不好的電池，在輸出Na〉l的值、例如2的情況下，判定為質(zhì)量良好的電池。 這里，對判定是否良好的基準值的決定進行說明。圖5示出了二次 電壓2壓壞時的施加擠壓力(kgf)與壓壞時的變形量(深度)。在日常使 用移動電話等移動設(shè)備的范圍內(nèi)，作為所遭受到的壓力可以設(shè)想到人體 的體重、包、熨斗以及筆記本PC等日用品，大致可以規(guī)定在IOO (kg) 以下。因此，根據(jù)利用由100(kg)的靜載荷進行擠壓時的擠壓力100(kgf) 來使二次電池2損壞的情況下的變形量，來決定判定是否良好的基準值。 例如，在本實施方式所涉及的二次電池2中，當對平面部分2a施加100
(kgf)的擠壓力時，發(fā)生相對于深度方向的整個厚度的1/8左右的變形。 因此，在將平面部分2a選擇作為壓壞方向的情況下，Na=I (根據(jù)上述式
(l))為質(zhì)量良好的電池的判定基準的Na。另一方面，將側(cè)面部分2b 選擇作為壓壞方向的情況下，當施加100kgf的壓力時，發(fā)生相對于深度 方向的整個厚度的2/8左右的變形。因此，將側(cè)面部分2b選擇作為壓壞 方向的情況下，Na=2 (根據(jù)上述式(2))為質(zhì)量良好的電池的判定基準 的Na。
接著，對判定成為被部分壓壞的二次電池2有無異常的基準的規(guī)定 的閾值(160°C)的決定進行說明。圖6示出了壓壞后的二次電池2的溫 度變化。如圖6所示，在將二次電池2壓壞的情況下，確認到圖形1 3 三種方式的溫度變化(動作)。
圖形1是即使在將二次電池壓壞的情況下二次電池2內(nèi)部的正極與 負極之間也不發(fā)生短路，從而沒有溫度變化的圖形。而圖形2則是這樣 的圖形二次電池2內(nèi)部的正極與負極之間發(fā)生短路，二次電池2的電 池溫度T由于短路電流引起的焦耳熱而上升，但是由于沒有達到臨界溫 度(二次電池2的材料開始熱分解的溫度15(TC 16(TC左右)，并且短 路電流自我收斂，因此電池溫度T在到達峰值后下降。而圖形3則是這 樣的圖形二次電池2內(nèi)部的正極與負極之間發(fā)生短路，二次電池2的 溫度由于短路電流引起的焦耳熱而上升，進而二次電池2的溫度達到臨 界溫度(二次電池2的材料開始熱分解的溫度15(TC 16CrC左右)，二 次電池2的電極或電解液的電池材料自身開始熱分解，由此開始熱失控。由于圖形3的熱失控，二次電池自身在50(TC前后引起異常發(fā)熱或冒
煙等。在本實施方式中，在將二次電池2部分壓壞從而進行圖形1或圖 形2的動作的情況下，判斷為質(zhì)量良好的電池的范疇，在進行圖形3的
動作的情況下，定義為質(zhì)量不好的電池。其結(jié)果，作為質(zhì)量不好的電池
的判斷基準，最希望對二次電池2的電池溫度T是否到達臨界溫度進行 監(jiān)視，因此希望成為判斷有無異常的基準的電池溫度T為15(TC 16(TC， 尤其，通過決定為該上限值的160'C能夠更可靠地確認熱失控的發(fā)生。
另夕卜，在本實施方式中，試驗實施者根據(jù)從輸出部13b輸出的Na值 來判定電池是否良好，但是也可以采用如下這樣的方式在測定裝置13 中預先設(shè)定滿足安全基準的Na的值，測定電路13a將在步驟S5中所求 出的Na的值與滿足安全基準的Na的值進行對比，來判定電池是否良好， 在判定為質(zhì)量良好的電池的情況下從輸出部13b輸出表示"合格品"的消 息，在判定為質(zhì)量不好的電池的情況下從輸出部13b輸出表示"不合格" 的消息。并且，在本實施方式中，試驗實施者進行了二次電池2的設(shè)置 和二次電池2的更換，但是也可以使它們自動地進行。例如，可以在加 壓裝置上設(shè)置二次電池2的投入漏斗和存積部，在試驗實施者從投入漏 斗投入作為試驗對象的多個相同型號的二次電池后，依次任意地抽出二 次電池，使二次電池部分壓壞并且進行適當?shù)母鼡Q。
在本實施方式所涉及的電池試驗裝置1A和電池試驗方法中，并不是 從一個方向完全壓壞(全部壓壞)二次電池2來測定溫度和電壓，而是 在不完全的部分壓壞的狀態(tài)下來測定溫度和電壓。說起二次電池2的壓 壞，在與移動電話等的使用中所遭受的力相近的狀況(移動電話的使用 者在下落或損壞等情況下所容易遇到的狀況)下，部分壓壞比全部壓壞 更容易發(fā)生。而且，主要在鋰離子電池等中，電池的完全壓壞狀態(tài)在因 內(nèi)部短路等引起的異常判定中并不是最差條件，不能夠?qū)﹄姵卦趽p壞的 情況下的動作進行恰當?shù)臋z驗。即，部分壓壞試驗比完全壓壞試驗更有 利于作為對二次電池2進行嚴格的試驗來確認安全性的方法。而且，在 電池試驗裝置1A和電池試驗方法中，由于通過部分壓壞試驗來對二次電 池2進行評價，因此能夠?qū)Χ坞姵?在損壞的情況下的動作進行恰當?shù)臋z驗。
而且，加壓裝置9對圓棒5的擠壓力進行控制，以使多個二次電池2
各自的部分壓壞深度D不同，測定裝置13對被部分壓壞的多個二次電池 2各自的溫度進行測定。并且，由于作為試驗對象的多個二次電池2各自 的部分壓壞深度不同，因此能夠通過各個部分壓壞深度D來恰當?shù)貦z驗 二次電池2在損壞情況下的動作。
而且，加壓裝置9由于按照上述式(1)來控制擠壓力，因此能夠根 據(jù)式(1)來進行定量的檢驗，而進行與其他種類的電池等的評價判定。
而且，多個二次電池2按照Na的順序被部分壓壞，加壓裝置9對擠 壓力進行控制以使式(1)的D階段性地增大，測定裝置13對被部分壓 壞的多個二次電池2各自的溫度進行測定，并且求出測定結(jié)果超過規(guī)定 閾值(16CTC)的最初的值Na，因此能夠以所求出的Na為基準來判定電 池是否良好。
而且，二次電池2為方形，并且具有一對平面部分2a和側(cè)面部分2b， 針對多個二次電池2的每一個、向平面部分2a施加擠壓力而進行部分壓 壞的情況下的判定是否優(yōu)良的基準值'T'小于針對多個二次電池2的每一 個、向側(cè)面部分2b施加擠壓力而進行部分壓壞的情況下的基準值"2"， 因此，電池的較薄側(cè)損壞的情況下的評價更嚴格，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的安全 性。
(第2實施方式)
接著，參照圖7 圖11說明本發(fā)明的第2實施方式。另外，在圖中 對于第2實施方式所涉及的電池試驗裝置1B，與第1實施方式所涉及的 電池試驗裝置1A相同或同等的要素賦予相同的符號，并省略其說明。
圖7是示出第2實施方式所涉及的電池試驗裝置1'B的概略的圖。電
池試驗裝置1B具有試驗臺3;引導桿3b，其豎直地設(shè)置在試驗臺3上；
下落臺20，其以被引導桿3b所引導的方式進行升降，下落臺控制裝置(加 壓單元)21，其與下落臺20連接，使下落臺20保持規(guī)定的高度，并且 通過使下落臺20升降來控制下落臺20的高度；圓棒(干涉部件)23， 其傾斜地靠在設(shè)置在試驗臺3上的二次電池2的角部分2c上；球狀的重物25，其用于從可動板7上下落而對圓棒23進行沖擊，從而利用沖擊力 間接地擠壓二次電池2使其部分壓壞；溫度傳感器ll，其與載置在試驗 臺3上的二次電池2接觸；以及測定裝置13,其與溫度傳感器ll連接。 另外，在本實施方式中，根據(jù)由溫度傳感器ll檢測的溫度來對壓壞的二 次電池2的動作進行檢驗，但是也可以設(shè)置取代溫度，而對二次電壓2 的電壓進行測定，或者對溫度和電壓雙方進行測定的檢測單元，根據(jù)其 測定結(jié)果來對被壓壞的二次電池2的動作進行檢驗。
下落臺控制裝置21具有由CPU、 RAM和ROM等構(gòu)成的控制電路 21a、使下落臺20升降的驅(qū)動電機21b和接受試驗實施者的操作輸入的 操作部21c等?？刂齐娐?1a例如在通過操作部21c接受到二次電池2 的型號等時，對驅(qū)動電機21b進行控制而調(diào)節(jié)下落臺20的高度，使得能 夠通過與二次電池2相符的階段性的擠壓力、即重物25的沖擊力來使二 次電池部分壓壞。并且，下落臺控制裝置21與測定裝置13以可以發(fā)送 和接收信號的方式連接。下落臺控制裝置21通過使二次電池2部分壓壞 的規(guī)定的擠壓力(沖擊力)來擠壓二次電池2，將與該擠壓力相關(guān)的數(shù)據(jù) 通知給測定裝置13。測定裝置13接受與擠壓力有關(guān)的數(shù)據(jù)，并且從輸出 部13b輸出判定二次電池2是否良好所需要的信息。
接著，參照圖9說明第2實施方式所涉及的電池試驗方法。圖9是 示出第2實施方式所涉及的電池試驗方法的步驟的流程圖。
在開始電池試驗方法時，試驗實施者首先選擇作為試驗對象的鋰離 子電池等二次電池2，準備好處于充滿電狀態(tài)的相同型號的多個(例如8 個)二次電池2，進而決定二次電池2的壓壞方向(步驟S1)。
接著，參照圖4說明電池試驗方法。圖4是示出電池試驗方法的步 驟的流程圖。
在開始電池試驗方法時，試驗實施者首先選擇作為試驗對象的鋰離 子電池等二次電池2，準備好處于充滿電狀態(tài)的相同型號的多個(例如6 個)二次電池2，進而選擇重物25的重量M (步驟Sll)。在本實施方式 中，選定為M-2 (kg)。
接著，試驗實施者對下落臺控制裝置21的操作部21c進行操作，設(shè)定用于決定下落臺20的高度的下式(2)。
H=H0xNb ... (2)
式(2)中的"H"是下落臺20的高度，HQ是作為基準的高度，Nb是 與多個二次電池2分別對應(yīng)地從1開始按照順序所賦予的自然數(shù)。另外， 在本實施方式中，設(shè)Hf5 (cm)。
接著，試驗實施者任意抽出6個二次電池2中的任意一個，并且對 操作部21c進行操作，進行數(shù)據(jù)設(shè)定，使得"Nb二l"。該最初抽出的二次 電池2是與Nb=l對應(yīng)的二次電池2。而且，試驗實施者將所抽出的二 次電池2安裝到試驗臺3上(參照圖7)，使圓棒23傾斜地靠在對二次電 池2進行沖擊壓壞的角部分(步驟S14)。
接著，試驗實施者進行下落臺控制裝置21的開始操作。下落臺控制 裝置21按照式(2)中所導出的規(guī)定高度H來使下落臺20上升，在該狀 態(tài)下，通過解除設(shè)置在下落臺20上的重物止動器等等來使重物25下落 到圓棒23上，從而利用沖擊力間接地使二次電池2部分壓壞(步驟S15)。 二次電池2 (參照圖8)受到重物25的下落沖擊，從而角部分(側(cè)面部 分2b的被圓棒23倚靠的上端部分)被壓陷深度G (參照圖8)。即，通 過使重物25從規(guī)定高度H下落，來實施使深度G變化的部分壓壞。
接著，測定裝置13的測定電路13a根據(jù)溫度傳感器11的檢測值來 測定被部分壓壞的二次電次2的電池溫度T。進而，測定電路13a對測定 結(jié)果是否超過規(guī)定閾值(160°C)進行判斷(步驟S16)。測定電路13a 在判斷為測定結(jié)果沒有超過160'C的情況下，向下落臺控制裝置21通知 表示未達到16(TC的數(shù)據(jù)，從輸出部13b輸出沒有異常這一消息。
試驗實施者在確認到從輸出13b輸出的沒有異常這一消息時，抽出 新的二次電池2，通過操作下落臺控制裝置21的操作部21c來設(shè)定 "Nb=Nb+l"，即設(shè)定N-2 (步驟S17)，再次執(zhí)行步驟S3 步驟S15的 處理。試驗實施者一邊依次抽出作為試驗對象而準備的多個二次電池2 一邊重復執(zhí)行上述步驟S13 步驟S15。根據(jù)上式(2)， Nb的值越大， 下落臺20的高度H越高，因此在步驟S14中對各二次電池2所施加的擠 壓力(沖擊力)隨著Nb的變大而階段性地變大。作為其結(jié)果，實施了沖擊力不同的多個階段的壓壞試驗。
電池試驗裝置IB的測定電路13a從Nb=l的二次電池2開始依次測 定電池溫度T，并且每次測定時都對測定結(jié)果是否超過16(TC進行判定(歩 驟S16)，在發(fā)現(xiàn)了超過16(TC的最初的二次電池2的情況下，求出電池 溫度T超過160°C的最初的二次電池2的Nb值，從輸出部13b輸出該值， 中止后續(xù)的處理。并且，在所有6個二次電池2的電池溫度T都沒有超 過160'C的情況下，從輸出部13b輸出表示沒有異常的結(jié)束消息。另外， 在Nb-l的測定結(jié)果超過160。C的情況下，并不進行是否良好的判定，而 是使Nb=2將新的二次電池2設(shè)置到試驗臺3上重復地實施壓壞試驗。
在從輸出部13b輸出Nb的值或結(jié)束消息時，試驗實施者根據(jù)所輸出 的內(nèi)容判定電池是否良好(步驟S18)。在本實施方式中，將判定是否良 好的基準值規(guī)定為'T'，在結(jié)束消息或者Nb^l的值的情況下，判定為質(zhì) 量不好的電池(步驟S19)，在輸出Nb〉1的情況下，判定為質(zhì)量良好的 電池(步驟S20)。
這里，對判定是否良好的基準值的決定進行說明。圖io示出了重物
25下落的高度(cm)、即下落量和由下落沖擊引起的二次電池2的沖擊 變形量?；旧峡梢詫⒍坞姵?在深度方向上被壓壞一半左右的狀況 判斷為日常能夠發(fā)生的通常所能夠產(chǎn)生的狀況。因此，在使2kg的重物 下落的情況下，將使二次電池2的角部分損壞一半的下落距離、即5cm 時的Nb的值(Nb=l)設(shè)定為質(zhì)量良好的電池的判定基準的Nb。
在本實施方式所涉及的電池試驗裝置IB和電池試驗方法中，并不是 從一個方向完全壓壞(全部壓壞)二次電池2來測定溫度和電壓，而是 在不完全的部分壓壞的狀態(tài)下來測定溫度和電壓，因此能夠?qū)Χ坞姵? 在損壞的情況下的動作進行恰當?shù)臋z驗。
而且，下落臺控制裝置21對擠壓力(沖擊力)迸行控制，使得針對 多個二次電池2的規(guī)定高度H不同，測定裝置13對被部分壓壞的多個二 次電池2各自的溫度進行測定，因此能夠通過改變規(guī)定的高度H容易地 控制由擠壓部件的下落沖擊所引起的擠壓力。
而且，下落臺控制裝置21由于按照規(guī)定高度H為上述式(2)的方式來控制擠壓力，因此能夠根據(jù)式(2)來進行定量的檢驗，從而容易進 行與其他種類的電池等的評價判定。
而且，多個二次電池2按照Nb的順序被部分壓壞，下落臺控制裝置
21對擠壓力進行控制以使H階段性地增大，測定裝置13對被部分壓壞 的多個二次電池2各自的溫度和電壓中的至少--方進行測定，并且求出 測定結(jié)果超過規(guī)定閾值"16(TC"的最初的值Nb，因此能夠以所求出的Nb
為基準來判定電池是否良好。
另外，本發(fā)明不限于上述實施方式。例如，在上述實施方式中，針 對多個電池，按照所抽出的順序階段性地增大擠壓力(包含第2實施方 式所涉及的沖擊力)來實施了試驗，相反，也可以按照減小的方式來進 行試驗。而且，為了檢驗被部分壓壞的電池的動作而對電池溫度進行了 測定，但是也可以對電壓、電流值以及它們的組合進行測定。
權(quán)利要求
1. 一種電池試驗裝置，其特征在于，該電池試驗裝置具有試驗臺，其用于設(shè)置電池；擠壓部件，其用于壓壞所述電池；加壓單元，其用于控制所述擠壓部件向所述電池施加的擠壓力；以及測定單元，其對所述電池的溫度和電壓中的至少一方進行測定，所述加壓單元對所述擠壓力進行控制，使得所述電池成為不完全的部分壓壞狀態(tài)，所述測定單元對被部分壓壞的所述電池的溫度和電壓中的至少一方進行測定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池試驗裝置，其特征在于， 所述擠壓部件分別對作為試驗對象的相同的多個電池進行部分壓壞，所述加壓單元對所述擠壓力進行控制，使得所述多個電池各自被部 分壓壞的深度不同，所述測定單元對被部分壓壞的所述多個電池各自的溫度和11的至少一方進行測定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池試驗裝置，其特征在于， 所述加壓單元對所述擠壓力進行控制，使得所述多個電池各自的被部分壓壞的深度D、所述試驗對象的總個數(shù)NM、與所述多個電池分別對 應(yīng)的從1到NM的自然數(shù)Na以及設(shè)置在所述試驗臺上的狀態(tài)下的所述電 池從上端到下端的距離L成為下式(1)的關(guān)系 D= (Na/NM) xL (1)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池試驗裝置，其特征在于， 所述多個電池按照所述自然數(shù)Na的順序被部分壓壞， 所述加壓單元對所述擠壓力進行控制，使得所述深度D階段性地增大，所述測定單元對被部分壓壞的所述多個電池各自的溫度和電壓中的至少一方進行測定，并且求出測定結(jié)果超過規(guī)定閾值的最初的自然數(shù)Na。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池試驗裝置，其特征在于， 所述擠壓部件相對于設(shè)置在所述試驗臺上的所述電池從規(guī)定高度下落，使所述電池部分壓壞，所述加壓單元通過調(diào)整所述規(guī)定高度來控制所述擠壓力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池試驗裝置，其特征在于， 所述電池為方形，所述電池試驗裝置還具有棒狀的干涉部件，該千涉部件倚靠在設(shè)覽 于所述試驗臺上的所述電池的角部分上，所述擠壓部件通過對所述干涉部件進行沖擊來間接地使所述電池的 角部分部分壓壞。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電池試驗裝置，其特征在于， 所述擠壓部件分別對作為試驗對象的相同的多個電池進行部分壓壞，所述加壓單元通過使針對所述多個電池的所述規(guī)定高度不同來控制 所述擠壓力，所述測定單元對被部分壓壞的所述多個電池各自的溫度和電壓中的 至少一方迸行測定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池試驗裝置，其特征在于， 所述加壓單元對所述擠壓力進行控制，使得分別針對所述多個電池的所述規(guī)定高度H、作為基準的高度HQ以及與所述多個電池分別對應(yīng)地 從l開始按照順序賦予的自然數(shù)Nb成為下式(2)的關(guān)系-H二H。xNb (2)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池試驗裝置，其特征在于， 所述多個電池按照所述自然數(shù)Nb的順序被部分壓壞， 所述加壓單元通過使所述高度H階段性地增高來控制所述擠壓力， 所述測定單元對被部分壓壞的所述多個電池各自的溫度和電壓中的至少一方進行測定，并且求出測定結(jié)果超過規(guī)定閾值的最初的自然數(shù)Nb。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4或9所述的電池試驗裝置，其特征在于， 所述測定單元對被部分壓壞的所述多個電池各自的溫度進行測定，所述規(guī)定閾值包含在15(TC 160'C的范圍內(nèi)。
11. 一種電池試驗方法，其特征在于，該電池試驗方法包括以下步驟:部分壓壞步驟，其向所述電池施加擠壓力，使得設(shè)置在試驗臺上的電池成為不完全的部分壓壞狀態(tài)；檢測步驟，其檢測被部分壓壞的所述電池的溫度和電壓中的至少一 方；以及判定步驟，其對所述檢測步驟中的測定結(jié)果是否在規(guī)定閾值以上進 行判定。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電池試驗方法，其特征在于， 按照順序從作為試驗對象的相同的多個電池中抽出電池， 針對所抽出的電池進行所述部分壓壞步驟、所述檢測步驟和所述判定步驟，在所述部分壓壞步驟中，按照所述順序階段性地增大施加給所述電 池的擠壓力，在所述判定步驟中，在表示被判定為所述測定結(jié)果超過規(guī)定閾值的 最初的所述電池的順序的值，為判定是否良好的基準值以上的情況下， 判定為所述電池為合格品。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池試驗方法，其特征在于， 所述電池為方形，并且所述電池的周面具有相對置的-一對平面部分以及面積小于所述平面部分的側(cè)面部分，針對所述多個電池的每一個、向所述平面部分施加擠壓力而進行部 分壓壞的情況下的所述判定是否良好的基準值，小于針對所述多個電池 的每一個、向所述側(cè)面部分施加擠壓力而進行部分壓壞的情況下的基準 值。
全文摘要
本發(fā)明提供電池試驗裝置和電池試驗方法。電池的完全壓壞狀態(tài)是在使用移動電話等移動設(shè)備的狀況中極少發(fā)生的狀態(tài)，而且，電池的完全壓壞狀態(tài)在因內(nèi)部短路等引起的異常判定中并不是最差條件，因此不能夠?qū)﹄姵卦趽p壞情況下的動作進行恰當?shù)臋z驗。因此，利用擠壓部件來對設(shè)置在試驗臺(3)上的二次電池(2)進行部分壓壞，對二次電池(2)的溫度進行測定來判定二次電池(2)是否良好，由此能夠?qū)Χ坞姵?2)在損壞情況下的動作進行恰當?shù)臋z驗。
文檔編號G01M99/00GK101452057SQ20081017712
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者上村治雄, 竹野和彥, 金井孝之 申請人:株式會社Ntt都科摩