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CN111902994B - 用于测试二次电池内部短路的方法和设备以及用于测试内部短路的二次电池 - Google Patents

用于测试二次电池内部短路的方法和设备以及用于测试内部短路的二次电池 Download PDF

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CN111902994B CN201980021739.1A CN201980021739A CN111902994B CN 111902994 B CN111902994 B CN 111902994B CN 201980021739 A CN201980021739 A CN 201980021739A CN 111902994 B CN111902994 B CN 111902994B
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Abstract

提供了通过模拟使用二次电池的环境条件来测试内部短路的方法和设备以及用于该方法来测试其内部短路的二次电池。根据本发明的用于测试二次电池内部短路的方法包括以下步骤：在二次电池内侧安装P‑N结二极管；对二次电池进行充电；以及当P‑N结二极管导通时，假设已经发生了二次电池的内部短路的情况下评估二次电池的状态。

Description

用于测试二次电池内部短路的方法和设备以及用于测试内部 短路的二次电池
技术领域
本公开涉及一种用于评估二次电池的安全性的方法和设备，并且更具体地，本公开涉及一种用于测试二次电池的内部短路的方法和设备。本申请要求2018年7月4日在韩国提交的韩国专利申请号10-2018-0077791的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
背景技术
随着技术的发展和对移动装置、电动车辆、能量存储装置和不间断电源装置的需求的增加，对作为满足高功率和高容量需求的能源的二次电池的需求正在快速增加。因此，正在研究能够应对各种需求的二次电池。在关于二次电池的主要研究主题中，最重要的是通过提高能量密度来改进二次电池的性能和提高二次电池的安全性。
二次电池包括位于正极电极板和负极电极板之间的分隔件。分隔件易于收缩。因此，如果二次电池被长时间保持在极高温环境中，则由于正极电极板和负极电极板之间的物理接触而可能发生内部短路。另外，分隔件因附着到正极电极板或负极电极板的表面的导电粉末或者从负极电极板提取的锂金属而受损，这可能将正极电极板和负极电极板电连接，从而引起内部短路。另外，由于来自二次电池的外侧的冲击，可能发生内部短路。
一旦发生内部短路，则由于随着短路电流而产生异常热量的焦耳热，从而可能进一步扩大短路电路部分，这可能损坏电池。如果如上所述发生内部短路，则与诸如过度充电或过度放电这样的其它安全事故不同，存储在每个电极板中的高电能将被立即传导，这可能具有很高的爆炸风险。
因此，需要谨慎管控内部短路。重要的是防止在二次电池中发生内部短路，并且即使在二次电池中发生内部短路时，重要之处还在于抑制上述损坏并确保安全性。另外，如果二次电池的性能增加，则固有能量也增加，并且发生事故的可能性也同等程度地增加。为此目的，进一步需要开发一种技术，以在发生内部短路时增加二次电池的安全性。
同时，为了即使在二次电池中发生内部短路时也确保电池安全性，重要的是在电池设计阶段期间或在电池制造之后正确评估是否针对内部短路确保了安全性。目前，与内部短路有关的二次电池安全性评估项目包括：压缩测试，其模拟由于外部压力而在电池中发生内部短路的情形；碰撞测试，其模拟当电池受到杆件撞击时、由于内部短路而在电池中发生着火或爆炸的情形；穿刺测试，其类似于碰撞测试，用于模拟在被封装和运输时、由于电池被尖锐物穿刺而发生内部短路的情形的；热暴露(加热)测试，其评估当环境温度异常升高时、电池承受其被暴露在温度气氛的能力；以及其它测试。
然而，这些测试需要从外侧对二次电池施加强大的物理作用力，从而模拟异常状况。另外，由于从外侧施加能量，因此在模拟实际使用二次电池的使用环境状况方面存在限制。
发明内容
技术问题
本公开被设计成解决相关技术的问题，因此，本公开旨在提供一种通过模拟实际使用二次电池的使用环境情况来测试二次电池的内部短路的方法和设备。
本公开还旨在提供一种用于内部短路测试的二次电池，该二次电池可以用于以上内部短路测试方法。
本公开的这些和其它目的和优点可以从以下详细描述得到理解，并且将从本公开的示例性实施例变得更加显而易见。而且，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的装置及其组合来实现。
技术方案
在本公开的一个方面，提供了一种用于测试二次电池的内部短路的方法，包括：在二次电池中安装P-N结二极管；对二次电池进行充电；并且通过当P-N结二极管导通时认为在二次电池中发生内部短路来评估二次电池的状态。
P-N结二极管可以被安装成使得：其一个表面与二次电池的正极电极板接触，并且其另一个表面与二次电池的负极电极板接触。
此时，P-N结二极管可以穿过二次电池的分隔件被安装在二次电池的正极电极板和负极电极板之间。
所述二次电池可以通过使用具有如下阈值电压(Vth)的所述P-N结二极管而被充电到完全充电电压：所述阈值电压(Vth)对应于所述二次电池的完全充电电压。
作为另一个实例，所述二次电池可以通过使用具有如下阈值电压(Vth)的所述P-N结二极管被充电到实验目标电压：所述阈值电压(Vth)对应于在所述二次电池的完全放电电压和完全充电电压之间的范围中选择的所述实验目标电压。
另外，二次电池的电压和温度可以在充电继续的同时被测量。二次电池的电压被测量以检查是否达到充电和放电电压并检查电化学操作状态。二次电池的温度被测量以检查物理操作状态。
在二次电池内侧安装P-N结二极管的步骤是：拆解组装的二次电池，将P-N结二极管安装于此，然后重新组装二次电池，或者组装二次电池，以从一开始就在其中包括P-N结二极管。
为了执行根据本公开的用于测试二次电池的内部短路的方法，可以使用如下的用于内部短路测试的二次电池。用于内部短路测试的二次电池包括：正极电极板；负极电极板；被置入正极电极板和负极电极板之间的分隔件；穿过分隔件安装在正极电极板和负极电极板之间的P-N结二极管；和连接到正极电极板和负极电极板的电极引线。
在用于内部短路测试的二次电池中，P-N结二极管可以被安装成使得：其一个表面与二次电池的正极电极板接触，并且其另一个表面与二次电池的负极电极板接触。
优选地，P-N结二极管的P型半导体区域与正极电极板接触，N型半导体区域与负极电极板接触。另外的元件可以被进一步包括在P型半导体区域和正极电极板之间以及在N型半导体区域和负极电极板之间，以在减小它们之间的电接触电阻时将它们电连接。优选地，用于内部短路测试的二次电池可以进一步包括置入P-N结二极管和正极电极板之间以及P-N结二极管和负极电极板之间的接触层。
而且，P-N结二极管可以具有对应于包括正极电极板、负极电极板和分隔件的二次电池的全充电电压的阈值电压(Vth)。
作为另一个实例，P-N结二极管可以具有对应于在包括正极电极板、负极电极板和分隔件的二次电池的全放电电压和全充电电压之间的范围中选择的实验目标电压的阈值电压(Vth)。
在本公开的另一个方面，还提供一种用于测试二次电池的内部短路的设备，包括：防爆腔室，如上所述的用于内部短路测试的二次电池被装载在该防爆腔室中；连接到用于内部短路测试的二次电池的电极以向其施加充电电流的电源；和测量仪器，该测量仪器被连接到用于内部短路测试的二次电池的电极以测量电压并被配置为测量用于内部短路测试的二次电池的温度。
有利效果
不同于现有技术的压缩测试、碰撞测试、穿刺测试和热暴露(加热)测试，根据本公开的内部短路测试方法并不是模拟异常状况，并且也不是模拟除了充电电流之外还从外侧施加能量的状况。因此，根据本公开，可以在与实际使用二次电池的使用环境类似的条件下造成内部短路，并由此评估此时二次电池的安全性。
可以在电池设计状态期间或在组装之后的验证阶段之后使用根据本公开的内部短路测试方法。由于在准确模拟了二次电池的内部短路状况的状态下评估二次电池的状态，所以可以对电池设计进行实际的安全性评估，并且还验证和修改新的设计标准。
附图说明
附图示出本公开的优选实施例，并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此本公开不被解释为限于附图。
图1是用于示意根据本公开实施例的用于测试二次电池的内部短路的方法的流程图。
图2概略地示出P-N结二极管被安装在二次电池中的状态。
图3是示出P-N结二极管的阈值电压(Vth)的I-V曲线图。
图4是用于示意用于制造用于内部短路测试的二次电池的方法的流程图，其可以用于执行图1的方法。
图5是用于示意图4的流程图的每个处理步骤的视图。
图6是示出当用于内部短路测试的二次电池被充电时、二次电池的内部状况的变化的视图。
图7是示出根据本公开实施例的用于测试二次电池的内部短路的设备的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。然而，可以以各种方式修改根据本公开的实施例，并且本公开的范围不应被解释为限于以下实施例。本公开的实施例被提供为向本领域技术人员更充分地描述本公开。
应当理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般的和词典的含义，而是基于本发明人被允许适当地定义术语以进行最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，本文提出的描述仅是出于示意目的的优选实例，而非旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，能够对其作出其它等同替换和修改。
图1是用于示意根据本公开实施例的用于测试二次电池的内部短路的方法的流程图。
参考图1，P-N结二极管被安装在二次电池中(步骤S1)。
在图2中可以发现P-N结二极管被安装在二次电池中的状态。参考图2，在包括位于正极电极板10和负极电极板20之间的分隔件30的二次电池内，P-N结二极管5被安装在正极电极板10和负极电极板20之间。通过在正极电极集电器12上形成正极电极活性材料层14来制备正极电极板10。通过在负极电极集电器22上形成负极电极活性材料层24来制备负极电极板20。P-N结二极管5优选被安装成使得其一个表面接触正极电极板10，另一个表面接触负极电极板20。此时，P-N结二极管5优选地通过分隔件30被安装在正极电极板10和负极电极板20之间。
通常，P-N结二极管基本上通过联结P型半导体和N型半导体来制备，并且具有作为最基本的半导体元件形式的一个P-N结。众所周知，P-N结二极管仅在阈值电压(Vth)以上才形成单向电流路径。作为P-N结二极管的代表性实例，锗二极管、硒二极管、硅二极管和砷化镓二极管已被公知。
图3是示出P-N结二极管的阈值电压(Vth)的I-V曲线图，其作为实例描绘了普通商用硅二极管的阈值电压。
参考图3，如果向商用硅二极管施加正向偏置(+V)，则电流流动。特别地，如果电压达到约0.7V的阈值电压(Vth)，则正向电流快速增加。在负向偏置(-V)中，只有很小的漏电流(直到发生击穿)，并且无电流流动。换言之，在高于阈值电压(Vth)的正向电压下，电流流动良好，如果施加负向电压，则仅有非常小的漏电流流动，如果电压达到击穿电压，则负向电流流动。虽然其它类型的P-N结二极管的阈值电压有所不同，但其呈现与商用硅二极管类似的I-V行为。
通常，P-N结二极管通过调节形成在基板处的P型和N型半导体区域的掺杂浓度来控制P型半导体区域和N型半导体区域的结处的耗尽区，从而将阈值电压(Vth)设定为期望电平。如果掺杂浓度增加，则阈值电压趋于增加。阈值电压也根据基板本身的材料特性而改变。例如，砷化镓二极管具有比硅二极管更高的阈值电压。
二次电池具有允许被物理充电的上限和允许被物理放电的下限。然而，在实际使用环境中，二次电池并不是被充电和放电至物理上限和物理下限。相反，考虑到二次电池的安全性、寿命和能量效率来在二次电池的上限和下限内适当地设定使用范围，并且仅在该使用范围内对二次电池进行充电和放电。即，使用范围的下限被设定为高于物理放电极限点，使用范围的上限被设定为低于物理充电极限点。可以根据二次电池的特性、使用环境、所需的充电/放电容量、能量输出等来不同地设定使用范围。如果在二次电池正被充电时、二次电池的状态达到设定使用范围的下限，则这意味着二次电池被完全放电或充分放电。另外，如果在二次电池正被充电时、二次电池的状态达到设定使用范围的上限，则这意味着二次电池被完全充电或充分充电。完全冲电电压是指在二次电池的充电过程中、当二次电池的状态达到设定使用范围的上限时的电池电压。根据二次电池的规格，完全放电电压和完全充电电压可以变化，例如，完全充电电压可以为4.2V。
在优选实施例中，P-N结二极管的阈值电压(Vth)的值可以对应于要测试的二次电池的完全充电电压。
由于要测试的二次电池刚被组装，所以要测试的二次电池可能处于完全放电状态中，或者由于正被测试或使用，因此可能被部分地放电。因此，在充电开始(用于内部短路测试)时，二次电池可能具有或可能不具有完全放电电压。新组装的电池的电压为0V，但完全放电电压可能不是0V，而是根据设定使用范围可能是0V和完全放电电压之间的任何值，例如2.1V。在任何情况下，P-N结二极管的阈值电压(Vth)的值可以对应于要测试的二次电池的完全充电电压。
作为另一个实例，P-N结二极管的阈值电压(Vth)的值可以对应于在要测试的二次电池的完全放电电压和完全充电电压之间范围内选择的实验目标电压。例如，除了在完全充电电压下测试内部短路之外，还可能有必要在二次电池的使用范围内测试内部短路。例如，即使完全充电电压为4.2V，也可能有必要在3.4V(使用范围内的电池电压)下测试内部短路。在这种情况下，P-N结二极管可以具有3.4V的阈值电压(Vth)。由于在使用范围的下限处的电池电压为完全放电电压，在使用范围的上限处的电池电压为完全充电电压，因此，如果在使用范围内对内部短路进行测试，则在要测试的二次电池的完全放电电压和完全充电电压之间的范围内选择实验目标电压，并且P-N结二极管的阈值电压(Vth)值与其对应。
可以通过控制基板材料、杂质类型、掺杂浓度等来制备具有期望阈值电压(Vth)的P-N结二极管。P-N结二极管5如上所述，并且如图2所示被安装在二次电池内。在这种状态下，执行步骤S1。
优选地，P-N结二极管5的P型半导体区域与正极电极板10接触，N型半导体区域与负极电极板20接触。在P型半导体区域和正极电极板10之间以及在N型半导体区域和负极电极板20之间可以进一步包括其它元件，以在减小电接触电阻的同时将其彼此电连接。例如，作为不影响二次电池的电池性能的元件，可以进一步包括用于电连接的欧姆接触层。优选地，欧姆接触层可以包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Ag和Au中的至少一种。
在步骤S1中，组装后的二次电池可以被拆解，然后在安装P-N结二极管5之后重新组装。可替代地，二次电池可以被组装成使得从一开始就在其中包括P-N结二极管5。包括P-N结二极管5的二次电池是根据本公开的用于内部短路测试的二次电池，并且在描述内部短路测试方法之后将更详细地描述该二次电池。
如果通过执行步骤S1来制备二次电池，则开始对二次电池充电(步骤S2)。在图1和关于该方法的以下描述中，将主要基于P-N结二极管的阈值电压(Vth)值对应于二次电池的完全充电电压的情形进行解释。然而，以上方法同样适用于P-N结二极管的阈值电压(Vth)值对应于二次电池的使用范围内的实验目标电压的情形。
二次电池通过如下方式充电：将充电电源连接到二次电池，并按照设定的充电协议(例如CC-CV充电)进行充电。如果二次电池被充电，则电压升高。
此后，持续充电，直到二次电池的电压达到完全充电电压(步骤S3)。如果P-N结二极管的阈值电压(Vth)值对应于实验目标电压，则可以继续充电，直到达到实验目标电压。
在继续充电时，可以测量二次电池的电压和温度。测量二次电池的电压来检查是否达到充电和放电电压，并检查电化学操作状态。可以使用电流-电压测量仪来执行测量。测量二次电池的温度来检查物理操作状态。可以使用热电偶等执行测量。
如果由于继续充电而使得P-N结二极管5导通，则认为在二次电池处发生内部短路，并且评估二次电池的状态(步骤S4)。
如图3所示，当二次电池被充电时，如果二次电池的电压等于P-N结二极管的阈值电压(Vth)，则大的正向电流立即流过P-N结二极管5。当P-N结二极管5导通从而流过大电流时，正极电极板10和负极电极板20被电连接，这与内部短路状况相同。
根据本公开，可以通过如下方式模拟内部短路状况：仅通过像实际电池使用状态那样充电，而不从外侧施加诸如冲击或热量这样的能量。换言之，在不从外侧向二次电池施加强物理力或者施加除了充电电流以外能量的情况下，可以由于充电而自然地产生内部短路状况。如上所述，根据本公开，可以在不模拟诸如来自外侧的物理冲击这样的异常状况的情况下、通过模拟实际的电池使用环境状况来产生内部短路。
图4是用于示意用于制造用于内部短路测试的二次电池的方法的流程图，其可以用于执行图1的方法。图5是用于示意图4的流程图的每个处理步骤的图表。
将参考图4和5详细描述用于内部短路测试的二次电池及其制造方法。
首先，制备P-N结二极管5(图4的步骤S10)。
可以从前述实施例的描述理解P-N结二极管5。
接下来，制造安装有P-N结二极管5的、用于内部短路测试的二次电池60(图4的步骤S20)。该步骤可以包括如下的详细步骤。
二次电池最初基于通过在正极电极板和负极电极板之间置入分隔件而制造的电极组件。因此，需要正极电极板制备步骤(图4的步骤S21)、负极电极板制备步骤(图4的步骤S22)和分隔件制备步骤(图4的步骤S23)。
还参考图5(a)，首先，在正极电极板制备步骤(步骤S21)中，可以通过如下方式来制备正极电极板10：在正极电极集电器12上涂覆包括作为正极电极活性材料的NCM的正极电极活性材料层14，然后对其进行干燥和压延，所述NCM是含有Ni、Co和Mn的锂金属氧化物，所述正极电极集电器12例如由铝制成。
接下来，在负极电极板制备步骤(步骤S22)中，可以通过如下方式来制备负极电极板20：在负极电极集电器22上涂覆负极电极活性材料层24，然后对其进行干燥和压延，所述负极电极活性材料层24含有作为负极电极活性材料的石墨，并且所述负极电极集电器22例如由铜制成。
正极电极集电器12和负极电极集电器22具有未被活性材料层覆盖的未涂覆部分，并且电极极耳(未示出)形成在未涂覆部分中。电极极耳可以在两个方向上突出，以面向彼此，或者可以在一个方向上并排突出。
分隔件30是多孔绝缘膜，以在允许锂离子转移的同时将电极板10、20电绝缘。在分隔件制备步骤(步骤S23)中，分隔件30可以采用具有耐化学性和疏水性的片材或无纺布制成，例如基于烯烃的聚合物，如聚丙烯、玻璃纤维或聚乙烯，但是不限于此。优选地，分隔件30的表面可以涂覆无机颗粒。
此时，特别在分隔件30中人为生成孔32。孔32被设置成安装P-N结二极管5，并且考虑到P-N结二极管5的尺寸和安装位置而制备所述孔。可以使用冲压机来形成孔32。
接下来，如图5(b)所示，在P-N结二极管5被安装在孔32内之后，电极板10、20被置放成放置在分隔件30的上部和下部上(图4的步骤S24)，使得P-N结二极管5的两个侧表面分别与电极板10、20接触。还重要的是，从周边来密封孔32和P-N结二极管5，使得电极板10、20在以后不通过孔32而直接地彼此接触。
此后，根据期望的设计，以诸如堆叠形式、折叠形式、堆叠-折叠形式、果冻卷形式等适当形式来制造电极组件40(见图4的步骤S25和图5(c))。此后，将贴附有密封带54的电极引线56连接到每个电极极耳52，然后电极组件40被容纳在适当的电池外壳50中。在电解质被注入电池外壳50中之后，密封电池外壳50，从而完成制造用于内部短路测试的二次电池60(见图4的步骤S26和图5(d))。
电极组件40包括多个单元单体。单元单体具有正极电极板、分隔件和负极电极板被堆叠的结构。优选地，所述多个单元单体中的至少一个单元单体具有上述结构(即，图5(b)所示)。如果以果冻卷形式来制造电极组件40，则沿着一个方向连续地折叠配备有P-N结半导体元件的单元单体，以具有本领域已知的果冻卷结构。以各种类型制造电极组件40的方法在本领域中是公知的，因此这里将不再详细描述。
尽管附图示出了如下实例：用于内部短路测试的二次电池60被制造为袋形，其使用由铝层压板制成的电池外壳，并且热熔接电池外壳的边缘，但是本公开不限于此。
同时，用于内部短路测试的二次电池60可以包括电流阻挡装置(例如，被连接在电极极耳和电极引线之间的保险丝或排气结构)，从而即使提前发生内部短路也抑制电池的损坏。另外，根据本公开的内部短路测试方法可以用于测试电流阻挡装置是否合适。
另一方面，用于内部短路测试的二次电池60可以通过如下方式制造：执行在上述步骤S21到S26中除了与P-N结二极管5有关的步骤以外的步骤，从而以传统方式完全地组装二次电池，然后拆解二次电池，以在分隔件30中形成孔32，从而将P-N结二极管5安装在其中，然后重新组装二次电池。换言之，P-N结二极管5可以在稍后或组装二次电池之后被安装到完成的二次电池，或者可以在组装二次电池时从一开始就被包括在二次电池中。
无论如何，如上制造的用于内部短路测试的二次电池60包括：正极电极板10；负极电极板20；被置于正极电极板10和负极电极板20之间的分隔件30；通过分隔件30被安装在正极电极板10和负极电极板20之间的P-N结二极管5；和被连接到正极电极板10和负极电极板20的电极引线56。换言之，分隔件30被设置在正极电极板10和负极电极板20之间，以将电极板10、20彼此电绝缘，并将电解质维持在其中，P-N结二极管5被安装在正极电极板10和负极电极板20之间。另外，电极引线56被连接到二次电池60的正极电极板10和负极电极板20，以通过电极极耳52进行内部短路测试，并且电极引线56被从电池外壳50引出。
如上所述，P-N结二极管5的阈值电压(Vth)值例如可以对应于例如在通过引起内部短路状况而被评估的二次电池中的完全充电电压。另外，P-N结二极管5的阈值电压(Vth)值可以例如对应于在通过引起内部短路状况而被评估的二次电池的使用范围内选择的目标实验电压。如果用于内部短路测试的二次电池60被制造为包括具有期望电平的阈值电压(Vth)的P-N结二极管5，则可以在当通过对用于内部短路测试的二次电池60进行充电以使得电池电压升高、从而导通P-N结二极管5的时刻，模拟内部短路的发生。
根据本公开的用于测试二次电池的内部短路的方法包括对如上制备的用于内部短路测试的二次电池60进行充电的步骤。如果由于充电而使得用于内部短路测试的二次电池60的电压对应于P-N结二极管5的阈值电压(Vth)，则认为发生了内部短路，因此可以评估用于内部短路测试的二次电池60的状态。
图6是示出当用于内部短路测试的二次电池被充电时、二次电池的内部状况的视图。
例如，如果二次电池具有4.2V的全充电电压，则对于在全充电电压下的内部短路测试，制备用于内部短路测试的二次电池60，使得P-N结二极管5的阈值电压(Vth)为4.2V。
图6(a)示出用于内部短路测试的二次电池60的初始充电状态。例如，如果用于内部短路测试的二次电池60被部分地充电、从而其电压升高到3.0V，则该电压低于4.2V的P-N结二极管5的阈值电压(Vth)。因此，P-N结二极管5不导通，并且电流不流过P-N结二极管5。
图6(b)示出充电继续、从而用于内部短路测试的二次电池60的电压达到是全充电电压的4.2V的情形。此时，由于通过达到4.2V的P-N结二极管5的阈值电压(Vth)，从而P-N结二极管5导通，因此形成了从正极电极板10到负极电极板20的单向电流路径，并且这可以被视为内部短路状况。这样，可以通过模拟实际的电池使用环境来产生内部短路。
为了更适当地执行用于测试二次电池的内部短路的方法，可以使用如图7所示的用于测试二次电池的内部短路的设备。
参考图7，用于测试二次电池的内部短路的设备100包括防爆腔室70、电源80和测量仪器90。
防爆腔室70允许用于内部短路测试的二次电池60被装载在其内部空间中。防爆腔室70可以是带有安全门的样本腔室。防爆腔室70被设置成阻挡外侧和内侧，从而当在二次电池处发生火灾或爆炸时保护工人和周围区域。如果在防爆腔室70内侧、根据用于二次电池的内部短路测试而使得二次电池发生爆炸或产生有毒气体，则优选地密封防爆腔室70的内部，从而无任何有毒气体泄漏出防爆腔室70。还有必要进一步提供一种用于排出和净化有毒气体的构造。可以单独设置观察窗以允许对内侧进行观察，或者防爆腔室70可以是部分或完全透明的。可以考虑到用于测试二次电池的内部短路的设备100的占地面积来设计防爆腔室70的尺寸。
电源80被连接到用于内部短路测试的二次电池60的电极引线56，以施加充电电流。测量仪器90被连接到用于内部短路测试的二次电池60的电极引线56，以测量电压，并且还测量用于内部短路测试的二次电池60的温度。
同时，可以进一步为每个构件单独地或一体地包括用于电源80、测量仪器90等的方便和有效操作的合适的控制单元(未示出)。控制单元通常是计算机，其包括用于驱动和控制构件并且用于设定和存储各种数据值的软件。用于测试二次电池的内部短路的设备100中还可以进一步包括诸如监视器的显示装置、诸如键盘的用户输入装置以及各种接口装置。它们可以使用普通的商业产品来实现。例如，可以使用监视器来检查诸如当前测试状况和测试质量的信息，并且测量仪器90可以将测量结果输出到控制单元，从而测量结果在监视器上输出。
在使用用于测试二次电池的内部短路的设备100的内部短路评估方法中，用于内部短路测试的二次电池60被装载在防爆腔室70中。电源80被连接到用于内部短路测试的二次电池60的电极引线56，以开始充电。在充电时，测量仪器90被用于测量用于内部短路测试的二次电池60的电压(V)和温度(T)。如果由于持续充电，用于内部短路测试的二次电池60的电压对应于P-N结二极管5的阈值电压(Vth)，则模拟了内部短路状况。此时，检查用于内部短路测试的二次电池60是否爆炸或着火。在测试之后，如果用于内部短路测试的二次电池60稳定，则二次电池60从防爆腔室70取出并被拆解，以分析其内部构件。
如果作为使用P-N结二极管5模拟内部短路的结果，用于内部短路测试的二次电池60未爆炸或着火，则确定包括正极电极板10、负极电极板20、分隔件30和用于内部短路测试的二次电池60的电解质的所制造的二次电池是合适的。如果用于内部短路测试的二次电池60设置有即使发生内部短路也可以抑制电池的损坏的电流阻挡装置等，则确定电流阻挡装置等已经适当地操作。
相反，如果作为模拟内部短路的结果，用于内部短路测试的二次电池60爆炸或着火，则包括正极电极板10、负极电极板20、分隔件30和用于内部短路测试的二次电池60的电解质的所制造的二次电池是不合适的。另外，如果用于内部短路测试的二次电池60设置有即使发生内部短路也可以抑制电池的损坏的电流阻挡装置，则确定电流阻挡装置不合适。因此，确定需要改变二次电池的元件或需要改变诸如电流阻挡装置的设计条件，并且然后采取适当的动作。
另外，在电池设计步骤中或在电池制造之后的安全项目评估步骤中，可以使用这里未描述的各种类型的安全性评估。另外，只要利用根据本公开的内部短路测试方法获得的各种信息，就应将其包括在本公开的范围中。
已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细说明和具体实例虽然指示了本公开的优选实施例，但是仅以示意的方式给出，因为从这个详细的描述，在本公开的范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (8)

1.一种用于测试二次电池的内部短路的方法，包括：
在所述二次电池中安装P-N结二极管，并且所述P-N结二极管被安装成使得：所述P-N结二极管的一个表面与所述二次电池的正极电极板接触，并且所述P-N结二极管的另一个表面与所述二次电池的负极电极板接触；
对所述二次电池进行充电；以及
通过当所述P-N结二极管被导通时认为在所述二次电池中发生内部短路来评估所述二次电池的状态，
其中，所述P-N结二极管穿过所述二次电池的分隔件被安装在所述二次电池的所述正极电极板和所述负极电极板之间。
2.根据权利要求1所述的用于测试二次电池的内部短路的方法，
其中，所述二次电池通过使用具有如下阈值电压的所述P-N结二极管而被充电到完全充电电压：所述阈值电压对应于所述二次电池的完全充电电压。
3.根据权利要求1所述的用于测试二次电池的内部短路的方法，
其中，所述二次电池通过使用具有如下阈值电压的所述P-N结二极管被充电到实验目标电压：所述阈值电压对应于在所述二次电池的完全放电电压和完全充电电压之间的范围中选择的所述实验目标电压。
4.一种用于内部短路测试的二次电池，包括：
正极电极板；
负极电极板；
分隔件，所述分隔件被置于所述正极电极板和所述负极电极板之间；
P-N结二极管，所述P-N结二极管穿过所述分隔件被安装在所述正极电极板和所述负极电极板之间，并且所述P-N结二极管被安装成使得：所述P-N结二极管的一个表面与所述二次电池的正极电极板接触，并且所述P-N结二极管的另一个表面与所述二次电池的负极电极板接触；和
电极引线，所述电极引线被连接到所述正极电极板和所述负极电极板。
5.根据权利要求4所述的用于内部短路测试的二次电池，
其中，所述P-N结二极管被安装成：使得其一个表面与所述二次电池的所述正极电极板接触，其另一个表面与所述二次电池的所述负极电极板接触。
6.根据权利要求5所述的用于内部短路测试的二次电池，进一步包括：
被置于所述P-N结二极管和所述正极电极板之间以及所述P-N结二极管和所述负极电极板之间的接触层。
7.根据权利要求4所述的用于内部短路测试的二次电池，
其中，所述P-N结二极管具有对应于包括所述正极电极板、所述负极电极板和所述分隔件的所述二次电池的完全充电电压的阈值电压。
8.根据权利要求4所述的用于内部短路测试的二次电池，
其中，所述P-N结二极管具有对应于在包括所述正极电极板、所述负极电极板和所述分隔件的所述二次电池的全放电电压和全充电电压之间的范围中选择的实验目标电压的阈值电压。
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