KR102087065B1 - 반완성 배터리 셀을 테스트하는 방법 - Google Patents

반완성 배터리 셀을 테스트하는 방법 Download PDF

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치흐-밍 차이
차오-수 첸
한-초우 리아오
충-유 시앙
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크로마 에이티이 인코포레이티드
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Abstract

반완성 배터리 셀(semi-finished battery cell)을 테스트하는 방법이 제공된다. 제1 컨덕터와 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 전압 임계치보다 작으면, 반완성 배터리 셀은 정전류로 충전된다. 제1 컨덕터와 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 전압 임계치와 같거나 크면, 반완성 배터리 셀은 정전압으로 충전된다. 전체 전기량은 디폴트 시간 기간 이후에 획득되며, 여기서 전체 전기량은 디폴트 시간 기간 동안 정전류로 반완성 배터리 셀에 충전된 전기량이다. 따라서, 전체 전기량이 전기량 임계치보다 더 크면, 반완성 배터리 셀의 전극들과 관련된 절연은 불량인 것으로 결정된다.

Description

반완성 배터리 셀을 테스트하는 방법{METHOD FOR TESTING SEMI-FINISHED BATTERY CELL}
본 발명은 반완성 배터리 셀(semi-finished battery cell)을 테스트하는 방법에 관한 것으로, 특히 반완성 배터리 셀의 절연을 테스트하고 측정하는 방법에 관한 것이다.
전자 산업은 번창하고 전자 제품의 다양한 종류가 널리 보급되어 있다. 크기의 축소 및 무게에 대한 경감은 휴대용 전자 제품의 제조에 있어 가장 중요하다. 운반의 편의를 위해, 배터리는 일반적인 전기 저장 구성 요소가 되었다. 따라서, 전력은 어디서나 전자 제품에 공급될 수 있다.
현재의 휴대용 전자 장치의 대부분은 큰 배터리 용량 및 큰 에너지 밀도를 갖는 재사용 가능한 리튬-이온 배터리(lithium-ion battery)를 채택한다. 리튬-이온 배터리의 반완성 배터리는 복수의 양극 전극(anode electrodes), 복수의 음극 전극(cathode electrodes) 및 파일(pile)에 있는 절연 필름(insulation films)을 갖는다. 마지막으로 전해질(Electrolyte)은 리튬-이온 배터리를 완료(complete)하기 위해 반완성 배터리에 채워진다. 이러한 구조에서, 반완성 배터리의 양극과 음극 사이의 거리는 상당히 중요하다. 현재, 호 반완성 배터리(hoe semi-finished battery)의 양극 및 음극은 상기 절연 필름에 의해 분리되고; 즉, 상기 절연 필름은 양극과 음극 사이의 상기 거리를 만들었다. 그러나, 대응하는 프로세스(process)에서, 상기 거리는 절단된 버(cut burrs), 예기치 않은 입자 또는 불균일한 재료 두께로 인해 줄어들 수 있으며, 양극와 음극 사이에 원하지 않는 단락 회로를 유도할 수 있다.
프로세스 중에 절연 테스트가 일반적으로 수행되지만, 현재 주요 테스트 항목은 하이-포트 테스트(hi-pot test)이며 긴 에너지 전이 시간과 상당한 커패시터 편차(약 ±20%)로 인해 시험 중인 장치(device under test)(DUT)의 오판을 야기하는 경향이 있다. 게다가, 반완성 배터리 셀의 정상 상태 및 비-정상 상태 사이의 스케일(scales) 사이에는 약간의 차이가 있으므로, 정확한 결정이 달성되지 않을 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 반완성 배터리 셀(semi-finished battery cell)에 적합한(adapted) 반완성 배터리 셀을 테스트하는 방법이 제공된다. 상기 반완성 배터리 셀은 제1 전극(electrode) 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 파일로(in a pile) 배치되고, 절연 층(insulation layer)은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 상기 제1 전극은 제1 컨덕터(conductor)에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극은 제2 컨덕터에 전기적으로 연결된다. 상기 방법에서, 다음의 단계들은 수행된다: 상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 전압 임계치보다 더 작으면, 상기 반완성 배터리 셀을 정전류(constant current)로 충전하는 단계; 상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 상기 전압 임계치보다 더 크거나 같으면, 상기 반완성 배터리 셀을 정전압(constant voltage)으로 충전하는 단계; 디폴트 시간 기간(default time period) 이후에 전체 전기량(overall electric quantity)을 획득하는 단계 - 상기 전체 전기량은 상기 디폴트 시간 기간 동안 상기 정전류로 상기 반완성 배터리 셀에 충전되는 전기량임 -; 및 상기 전체 전기량이 전기량 임계치보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계 - 상기 전체 전기량이 상기 전기량 임계치보다 더 크면, 상기 반완성 배터리 셀의 제1 전극과 제2 전극 사이의 절연은 불량(poor)인 것으로 결정됨-.
본 발명은 이하에 주어진 상세한 설명 및 단지 예시의 방법으로 주어진 첨부 도면들로부터 더욱 완전히 이해될 것이며, 따라서 본 발명을 한정하지 않는다:
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상적인 반완성 배터리 셀의 구조도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함이 있는 반완성 배터리 셀의 구조도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상적인 반완성 배터리 셀을 충전하는 것과 관련된 전압 차를 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함이 있는 반완성 배터리 셀을 충전하는 것과 관련된 전압 차를 나타낸 도면이다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 결함이 있는 반완성 배터리 셀을 충전하는 것과 관련된 전압 차를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법의 흐름도이다.
도 4a는 본 발명의 도 2a에 도시된 실시예에서 반완성 배터리 셀을 정전류로 충전하는 것에 관한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 도 2b에 도시된 실시예에서 반완성 배터리 셀을 정전류로 충전하는 것에 관한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 도 2c에 도시된 실시예에서 반완성 배터리 셀을 정전류로 충전하는 것에 관한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법의 일부의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반완성 배터리 셀을 충전하는 것에 관한 전압 차를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 추가의 또 다른 실시예에 따른 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법의 일부의 흐름도이다.
이하 상세한 설명에서, 설명의 목적을 위해, 개시된 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위하여 다수의 특정 세부 사항들이 설명된다. 그러나, 하나 이상의 실시예가 이러한 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 예들에서, 잘 알려진 구조물 및 장치는 도면을 단순화하기 위해 개략적으로 도시된다.
본 발명은 반완성 배터리 셀을 테스트하는 방법을 제공한다. 테스트 방법은 반완성 배터리 셀에 적합하다. 도 1a를 참조한다. 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상적인 반완성 배터리 셀(10)의 구조도이다. 반완성 배터리 셀(10)은 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 본 실시예에서, 제1 전극(E1a, E1b, E1c, E1d, E1e) 및 제2 전극(E2a, E2b, E2c, E2d)은 예로 들어 설명 하지만, 제1 전극 및 제2 전극의 수는 이에 한정되지 않는다. 실제로, 제1 전극 중 하나와 제2 전극 중 하나 사이에 배치된 절연 층(insulation layer)이 있어 제1 전극과 제2 전극을 분리시킨다. 절연 층은 구체적으로 다루어지지 않으며 이해를 돕기 위한 명확성에 영향을 미치지 않습니다.
반완성 배터리 셀(10)의 제1 전극(E1a, E1b, E1c, E1d, E1e)은 제1 컨덕터(C1)에 연결된다. 반완성 배터리 셀(10)의 제2 전극(E2a, E2b, E2c, E2d)은 제2 컨덕터(C2)에 연결된다. 실제로, 제1 컨덕터(C1) 및 제2 컨덕터(C2)는 하나 이상의 전도성 물질(conductive materials)로 이루어진다. 제1 컨덕터(C1) 및 제2 컨덕터(C2)는, 예를 들어, 클램핑(clamping), 용접(welding) 또는 다른 방식으로 제1 전극 및 제2 전극에 각각 연결된다. 다시 말해, 제1 전극 (E1a, E1b, E1c, E1d, E1e)은 제1 컨덕터(C1)를 통해 서로 전기적으로 연결되고, 제2 전극(E2a, E2b, E2c, E2d)은 제2 컨덕터(C2)를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 제1 전극(E1a, E1b, E1c, E1d, E1e)은 배터리의 양극 및 음극 중 하나이며, 제2 전극(E2a, E2b, E2c, E2d)은 그 중 다른 하나이다.
이상적으로, 반완성 배터리 셀의 구조는 도 1a와 같을 수 있으며, 이는 제1 전극(E1a, E1b, E1c, E1d, E1e)의 각각이 제2 전극(E2a, E2b, E2c, E2d)의 각각과 접촉하지 않는다; 즉, 제1 전극(E1a, E1b, E1c, E1d, E1e) 중 임의의 전극과 제2 전극(E2a, E2b, E2c, E2d) 중 임의의 전극과 단락 회로(short circuit)가 없다. 그러나, 실질적으로, 제1 전극의 일부는 물질 버(material burrs), 절연 층의 불균일한 두께 또는 예상치 못한 입자로 인해 제2 전극의 일부와 단락될 수 있다. 도 1B를 참조한다. 비-이상적인 반완성 배터리 셀(10')의 가능한 조건은, 본 발명의 일 실시예의 결함이 있는 반완성 배터리 셀의 구조도인, 도 1b에 도시된다. 반완성 배터리 셀(10')의 구조는 반완성 배터리 셀(10)의 구조와 유사하다. 그러나, 도 1a에 도시된 것과 비교하여, 반완성 배터리 셀(10')의 구조에 입자(P)가 있다. 입자(P)는 반완성 배터리 셀(10')의 제1 전극(E1b)과 제 2 전극(E2b) 사이에 있다. 입자(P)는 제1 전극(E1b) 및 제2 전극(E2b) 모두에 접촉하고, 따라서 제1 전극(E1b) 및 제2 전극(E2b)은 입자(P)를 통해 전기적으로 연결된다.
실제로, 입자(P)는 반완성 배터리 셀(10')의 구조에 있을 때 물리적 조건에 따라 무작위로 움직일 수 있다. 따라서, 제1 전극(E1b)과 제2 전극(E2b) 사이의 상기 단락 회로의 시작 시간(starting time), 지속 시간(duration) 및 전도도(conductivity)와 같은 특성은 입자(P)의 전극과의 접촉, 크기 및 물질에 따라 변할 수 있다. 결과적으로, 반완성 배터리 셀의 구조 내의 입자는 항상 단락 회로를 유도하지 않으며, 상이한 시간에 발생하는 단락 회로의 지속 시간은 동일하지 않을 수 있다. 이러한 환경(circumstance) 하에서, 반완성 배터리 셀에서 상기 내부 절연을 측정할 수 있고 심지어 상기 내부 절연을 양자화(quantizing) 할 수 있는 테스트 방법은, 시급히 그리고 실질적으로 필요하다. 이하에서는, 반완성 배터리 셀(10)은 이상적인 반완성 배터리 셀이라 지칭할 것이고, 반완성 배터리 셀(10 ')은 비-이상적인 반완성 배터리 셀이라 지칭할 것이다.
이상적인 반완성 배터리 셀 충전에 대한 상황을 설명하기 위해 채택된 도 2a를 참조한다. 도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상적인 반완성 배터리 셀의 충전과 관련된 전압 차를 나타낸 도면이다. 특히, 도 2a는 반완성 배터리 셀(10)이 충전될 때 제1 컨덕터(C1)와 제2 컨덕터(C2) 사이의 전압 차에서의 변화를 설명하기 위해 구성된다. 수평 축은 시간을 나타내고, 수직 축은 상기 전압 차의 값을 나타낸다. 정전류 충전 시간 기간(constant current charging time period)(CCI) 및 정전압 충전 시간 기간(constant voltage charging time period)(CVI)은 도 2a에 정의된다. 즉, 반완성 배터리 셀(10)은 정전류 충전 시간 기간(CCI)에서 정전류로 충전되고, 정전압 충전 시간 기간(CVI)에서 정전압으로 충전된다.
도 2a에 도시된 실시예에서, 반완성 배터리 셀(10)은 먼저(at first) 정전류로 충전된다. 대신에 반완성 배터리 셀(10)은 전압 차가 전압 임계치(Vth)보다 크거나 같을 때 정전압으로 충전된다. 이 실시예에서, 반완성 배터리 셀(10)의 전극들의 전압 차는 충전이 시작된 후 시점(time instant)(ti)에서 전압 임계치에 도달한다. 따라서, 정전류 충전 시간 기간(CCI)은 시점(ti) 이전의 시간 기간이며, 정전압 충전 시간 기간(CVI)은 시점(ti) 이후의 다른 시간 기간이다. 시점(ti)는 정전류 충전 시간 기간(CCI) 또는 정전압 충전 시간 기간(CVI)에 포함되는 것으로 정의될 수 있다. 충전의 상이한 방식에 대응하여, 정전류 충전 시간 기간(CCI)에서 반완성 배터리 셀(10)의 전극들의 전압 차를 나타내는 충전 곡선의 제1 부분은 일정한 기울기를 갖는 곡선이고, 정전압 충전 시간 기간(CVI)에서 반완성 배터리 셀(10)의 전극들의 전압 차를 나타내는 충전 곡선의 제2 부분은 수평선(기울기는 0임)이다.
비-이상적인 반완성 배터리 셀의 충전에 대한 상황을 설명하기 위해 채택되는, 도 2b를 참조한다. 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함이 있는 반완성 배터리 셀을 충전하는 것과 관련된 전압 차 도면이다. 이상적인 상황 및 비-이상적인 상황의 충전 곡선은 도 2b에 모두 도시되어 있으며, 여기서 굵은 선으로 도시된 곡선은 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차를 나타내고, 얇은 선으로 도시된 곡선은 비교를 위해 반완성 배터리 셀(10)의 전극들의 전압 차를 나타낸다. 도 2b에서의 반완성 배터리 셀(10)의 전극들의 전압 차는 도 2a에서의 반완성 배터리 셀(10)의 전극들의 전압 차와 동일하다. 설명을 위해, 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차에 대응하여, 정전류 충전 시간 기간(CC1) 및 정전압 충전 시간 기간(CV1)은 도 2b에서 더 정의되고, 정전류 충전 시간 기간(CC1)은 시점(t2) 이전의 시간 기간이며, 정전압 충전 시간 기간(CV1)은 시점(t2) 이후의 다른 시간 기간이며, 시점(t2)은 정전류 충전 시간 기간(CC1) 또는 정전압 충전 시간 기간(CV1)에 포함될 수 있다.
도 2b에 도시된 실시예에서, 반완성 배터리 셀(10')은 먼저 정전류로 충전되고, 단락 회로는 시점(ti) 이전 또는 시점(t1)에서 발생된다. 결과적으로, 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차는 정전압 증가율(도면에서 일정한 기울기에 대응함)에 따라 증가한다. 그러나, 반완성 배터리 셀(10')의 전극 중 일부는, 도 1b에 도시된 단락 회로가 반완성 배터리 셀(10')의 구조에서 시점(t1)에 발생하면 정전류로 충전될 때 비정상적으로 방전될 수 있다. 따라서, 반완성 배터리 셀의 전극들의 전압 차는 시간(t1)을 중심으로 급속히 떨어진다(drops). 시점(t1) 이후에, 실제 물리적 조건으로 인해 단락 회로가 더 이상 존재하지 않으므로, 정전류로 충전된 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차는 정전압 증가율로 다시 상승한다(re-climbs). 시점(t2)에서, 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차는 전압 임계치에 도달하고, 대신 일정한 전압은 반완성 배터리 셀(10')을 충전하는데 적용된다.
도 2c를 참조한다. 비-이상적인 반완성 배터리 셀을 충전하는 또 다른 상황이 그에 의해 도시될 것이다. 도 2c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 결함이 있는 반완성 배터리 셀을 충전하는 것과 관련된 전압 차 도면이다. 이상적인 상황 및 비-이상적인 상황의 충전 곡선은 모두 도 2c에 도시되어 있으며, 여기서 굵은 선으로 도시된 곡선은 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차를 나타내고, 얇은 선으로 도시된 곡선은 반완성 배터리 셀(10)의 전극들의 전압 차를 나타낸다. 도 2c에서, 반완성 배터리 셀(10')의 전극의 전압 차의 충전 곡선에 관해서, 정전류 충전 시간 기간(CC2、CC2') 및 정전압 충전 시간 기간(CV2、CV2')은 정의되고, 정전류 충전 시간 기간(CC2)은 정전압 충전 시간 기간(CV2) 전이고, 정전압 충전 시간 기간(CV2)은 정전류 충전 시간 기간(CC2') 전이고, 정전류 충전 시간 기간(CC2')은 정전압 충전 시간 기간(CV2') 전이다. 시간 순서에서, 정전류 충전 시간 기간(CC2)은 시점(ti) 이전이고, 정전압 충전 시간 기간(CV2)은 시점(t3)과 시점(t4) 사이이며, 정전압 충전 시간 기간(CV2')은 시점(t4) 이후이다.
도 2c에 도시된 실시예에서, 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차는 시점(ti)에서 전압 임계치(Vth)에 도달한다. 상기 단락 회로는 시점(t3)에서 발생하는데, 여기서 시점(t3)은 시점(ti) 이후이다. 전압 차는 시간(t3)에서 급속히 떨어진다. 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차가 시점(t3) 이후 다시 전압 임계치(Vth)보다 작기 때문에, 정전류는 반완성 배터리 셀(10')을 재충전하도록 적용된다. 시점(t3) 이후에, 실제 물리적 조건으로 인해 단락 회로는 더 이상 존재하지 않으며, 정전류로 충전된 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차는 정전압 증가율로 다시 상승한다. 시점(t4)에서, 반완성 배터리 셀(10')의 전극들의 전압 차는 다시 전압 임계치(Vth)에 도달한 다음, 정전압은 반완성 배터리 셀(10')을 충전하기 위해 다시 적용된다.
전술한 상황에 기초하여, 본 발명은 비-이상적인 반완성 배터리 셀을 인식하기 위해 반완성 배터리 셀을 테스트하는 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에서 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법의 흐름도인, 도 3을 참조한다. 본 실시예에서, 다음 단계들은 수행된다: 단계(S101), 제 1 컨덕터와 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 전압 임계치보다 더 작으면, 반완성 배터리 셀을 정전류로 충전하는 단계; 단계(S103), 제1 컨덕터와 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 전압 임계치보다 크거나 같으면, 반완성 배터리 셀을 정전압으로 충전하는 단계; 단계(S105), 디폴트 시간 기간 이후의 전체 전기량을 획득하는 단계 - 전체 전기량은 디폴트 시간 기간 동안 정전류로 반완성 배터리 셀에 충전된 전기량임 -; 단계(S107), 전체 전기량이 전기량 임계치보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및 단계(S109), 전체 전기량이 전기량 임계치보다 더 크면, 반완성 배터리 셀의 제1 전극과 제2 전극 사이의 절연은 불량으로 결정되는 단계. 본 발명에 의해 제공된 테스트 방법에 의해, 상이한 타이밍(different timing)에서의 단락 회로가 인식될 수 있고, 대응하는 양자화 지수(quantization indices)는 결정될 수 있다. 상황은 다음에 도시된다.
본 발명의 도 2a에 도시된 실시예에서 정전류로 반완성 배터리 셀을 충전하는 것에 관한 도면인, 도 4a를 참조한다. 도 4a에서, 수평 축은 시간을 나타내고 수직 축은 전류 크기(current magnitude)를 나타낸다. 또한 디폴트 시간 기간(Tdef1)은 도 4a에 표시되어 있다. 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법의 단계(S105)에서, 전체 전기량은 도 4a에 도시된 실시예에서 디폴트 시간 기간(Tdef1) 내에 정전류로 반완성 배터리 셀에 충전된다. 실제로, 곡선 아래 영역은 반완성 배터리 셀(10)을 정전류로 충전하기 위해 소모된 전체 전기량에 대응한다. 다시 말해, 디폴트 시간 기간(Tdef1)이 전술한 정전류 충전 시간 기간(CCI)보다 작지 않은 것으로 설정되는 시간 및 전류 크기(IC)에 따라 전체 전기량은 획득될 수 있다. 실제로, 전체 전기량은 전류 및 시간에 따른 적분 계산(integration calculation)을 수행함으로써 획득될 수 있다. 다른 방식으로, 반완성 배터리 셀(10)이 정전류로 충전되는 전체 시간이 먼저 측정된 다음, 충전 전류의 크기가 이미 알고 있을 때, 상기 전체 전기량은 전체 시간 및 충전 전류의 크기에 따라 획득된다.
본 발명의도 2b에 도시된 실시예에서 정전류로 반완성 배터리 셀을 충전하는 것에 관한 도면인 도 4b를 참조한다. 도 2b와 유사하게, 얇은 선으로 도시된 곡선은 이상적인 상황을 나타내고, 굵은 선으로 도시된 곡선은 비-이상적인 상황을 나타낸다. 또한, 디폴트 시간 기간(Tdef2)가 도 4b에 표시된다. 반완성 배터리 셀(10')은 시점(ti) 이전인 시점(t1)에서 비정상적으로 방전하여, 정전류 충전 시간 기간(CC1)은 정전류 충전 시간 기간(CCI)보다 더 길다. 그러므로, 굵은 선 아래의 영역은 얇은 선 아래의 영역보다 더 클 것이고, 이는 비-이상적인 상황에서 정전류로 충전하기 위해 소비된 전체 전기량이 이상적인 상황에서의 것보다 더 크다는 것을 의미한다. 따라서, 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법에서의 단계(S107) 및 단계(S109)에 도시된 바와 같이, 전체 전기량과 전기량 임계치 사이의 비교는, 정전류로 충전하기 위해 소비된 전류 전체 전기량(current overall electric quantity)이 획득될 때 이루어진다. 전체 전기량이 전기량 임계치보다 더 크면 정전류로 반완성 배터리 셀을 충전하기 위해 소비된 전기량보다 전체 전기량이 더 크다는 것을 의미한다. 이 때, 반완성 배터리 셀의 제2 전극들 중 하나와 제1 전극들 중 하나 사이의 절연은 불량인 것으로 결정된다.
일 실시예에서, 디폴트 시간 기간(Tdef2)는 반완성 배터리 셀이 정전압으로 충전되는 시간 기간의 일부를 커버한다(covers). 즉, 도 4b에 도시된 실시예에서, 정전류로 반완성 배터리 셀에 충전된 전체 전기량을 측정하는 단계는 시간의 일정 기간 동안 정전류 충전으로부터 정전압 충전으로 전환하는 것보다 더 늦게 수행된다. 다른 실시예에서, 반완성 배터리 셀에 충전된 전체 전기량을 측정하기 위한 관련 회로가 트리거링(triggered) 되어 정전류 충전으로부터 정전압 충전으로의 전환시에 측정을 시작한다.
도 4c를 참조한다. 도 4c는 본 발명의 도 2c의 실시예에서 정전류로 반완성 배터리 셀에 충전된 전체 충전량에 관한 도면이다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 곡선 아래의 복수의 영역은 각각 영역(a1) 및 영역(a2)으로 정의될 수 있다. 영역(a1)과 영역(a2)의 합은 정전류로 반완성 배터리 셀(10')에 충전된 전체 전기량이다. 일 실시예에서, 시점(t4) 이전에 정전류로 충전하기 위해 소비된 전체 전기량은 시점(t4)에서 관련된 결정을 위해 계산될 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 측정은 디폴트 시간 기간(Tdef3)에서 정전류로 충전하기 위해 소비된 전체 전기량의 측정과 동일하다. 또 다른 실시예에서, 측정 및 결정은 상기 정전류 충전으로부터 상기 정전압 충전으로 전환될 때마다 이루어질 수 있다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 먼저 영역(a1) 및 영역(a2)은 각각 획득될 수 있고, 그 다음 그에 의한 합계는 획득될 수 있다. 이어서, 합이 전기량 임계치보다 더 큰지 여부가 결정된다. 다른 방식으로, 먼저 영역(a1) 및 영역(a2)은 각각 획득될 수 있고, 그 다음 영역(a1) 및 영역(a2)은 대응하는 임계치와 각각 비교되며, 영역(a1)에 대응하는 임계치는, 예를 들어, 언급된 전기량 임계치이고, 영역(a2)에 대응하는 다른 임계치는 0 또는 0에 가까운 값일 수 있다. 다른 측면에서, 상기 과정은 디폴트 시간 기간(Tdef3')에서 정전류로 충전하기 위해 소비되는 전기량 및 디폴트 시간 기간(Tdef3")에서 정전류로 충전하기 위해 소비되는 전기량을 획득하고, 결정을 수행함에 따라 상기 전체 전기량을 획득하는 단계와 동일하다.
도 4c의 실시예에 기초하여, 본 발명의 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법의 실시예는 다음의 단계들을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법의 일부의 흐름도인, 도 5를 참조한다. 도 5의 실시예에서, 다음 단계는 수행된다: 단계(S201), 반완성 배터리 셀이 정전류로 충전되는 복수의 전류 충전 시간 기간을 측정하는 단계; 단계(S203), 복수의 전류 충전 시간 기간 및 정전류에 따라 복수의 전류 충전 전기량을 획득하는 단계; 단계(S205), 전류 충전 전기량의 각각이 복수의 전기량 임계치의 각각보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계 - 전류 충전 전기량 중 하나가 대응하는 전기량 임계치보다 더 크면, 반완성 배터리 셀의 제1 전극과 제2 전극 사이의 절연은 불량인 것으로 결정됨 -.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의해 제공된 테스트 방법에서, 반완성 배터리 셀의 제1 전극과 제2 전극 사이의 절연의 결정은 전체 전기량이 전기량 임계치(QREF)보다 더 큰지 여부에 기초하여 수행된다. 일 실시예에서, 상기 전기량 임계치(QREF)는 이론적으로 이상적인 충전량 더하기(plus) 공차 값일 수 있다. 이상적인 충전량은 이론적인 계산, 프로세스 파라미터(process parameters) 또는 경험에 기초하여 획득될 수 있거나, 정전류 충전으로 전압 임계치(VTH)에 도달하기 위해 상기 전압 차가 요구되는 전체 전기량에 따라 획득될 수 있다. 공차 값은 당업자의 필요에 따라 당업자에 의해 정의될 수 있으며, 여기에 한정되지 않는다.
또 다른 실시예에서, 상기 전기량 임계치(QREF)는 실험 충전 전기량(experiment charge electric quantity) 및 공차 값을 더함으로써 획득되며, 실험 충전 전기량은 반완성 배터리 셀을 여러 번 충전함으로써 얻어진 여러 소비된 전기량 중 하나로부터 선택된다. 본 발명의 다른 실시예에서 반완성 배터리 셀을 충전하는 것과 관련된 전압 차는 도 6을 참조한다. 기준 시간 기간(Tref) 및 실제 테스트 시간 기간(Ttest)은 도 6에 도시된다. 기준 시간 기간(Tref)의 세부 사항은 전술한 실시예와 유사하므로 반복하지 않는다. 유사한 충전 과정이 기준 시간 기간(Tref)에서 수행된다. 구체적으로는, 정전류 충전 시간 기간(CCref) 및 정전압 충전 시간 기간(CVref)은 기준 시간 기간(Tref)에 정의된다. 반완성 배터리 셀의 전극들의 전압 차가 상기 전압 임계치(VTH)보다 작지 않을 때까지, 반완성 배터리 셀은 기준 시간 기간(Tref)의 정전류 충전 시간 기간(CCref)에서 정전류로 충전된다. 정전압 충전 시간 기간(CVref)에서, 반완성 배터리 셀은 정전압으로 충전되고, 기준 시간 기간(Tref)에서 정전류로 충전하기 위해 소모되는 전체 전기량은 기준 전체 전기량으로서 서브된다(served). 기준 전체 전기량 더하기 공차 값은 상기 전기량 임계치(QREF)를 형성한다.
도 6에서의 실시예에 대응하여, 다른 실시예의 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법은 전기량 임계치(QREF)를 생성하기 위한 다음의 단계들을 더 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 반완성 배터리 셀에 대한 테스트 방법의 일부의 흐름도인 도 7을 참조한다. 도 7에서, 다음의 단계들은 수행된다: 단계(S301), 제1 컨덕터와 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 기준 시간 기간에서의 전압 임계치보다 더 작으면, 반완성 배터리 셀을 정전류로 충전하는 단계 - 기준 시간 기간은 디폴트 시간 기간보다 앞서 있음 -; 단계(S303), 제1 컨덕터와 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 기준 시간 기간에서의 전압 임계치 보다 더 크거나 같으면, 반완성 배터리 셀을 정전압으로 충전하는 단계; 및 단계(S305), 기준 시간 기간에서 정전류로 반완성 배터리 셀에 충전된 기준 전체 전기량을 획득하는 단계 - 전기량 임계치는 기준 전체 전기량과 공차 값의 합임 -.
상기의 관점에서, 본 발명은 반완성 배터리 셀을 테스트하는 방법을 제공한다. 정전류로 반완성 배터리 셀에 충전된 전체 전기량이 전기량 임계치보다 큰지 여부를 결정하여 반완성 배터리 셀의 내부 절연이 적격한지(qualified) 여부를 더 평가한다. 결과적으로, 데스트 시간이 감소되고, 복수의 테스트는 개별 기계에 대한 상이한 조건을 비교하기 위해 이루어질 수 있다. 또한, 단락 회로의 존재를 인식하는 종래의 정성 분석과는 달리, 본 발명에서 제공된 테스트 방법은 전하량에 따른 정량 분석으로서 서브할 수 있으며, 훨씬 실용적이다.

Claims (8)

  1. 반완성 배터리 셀을 테스트하는 방법에 있어서,
    상기 반완성 배터리 셀은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 파일로 배치되고, 절연 층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 상기 제1 전극은 제1 컨덕터에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극은 제2 컨덕터에 전기적으로 연결되며,
    상기 방법은,
    상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 전압 임계치보다 더 작으면, 상기 반완성 배터리 셀을 정전류로 충전하는 단계;
    상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 상기 전압 임계치보다 더 크거나 같으면, 상기 반완성 배터리 셀을 정전압으로 충전하는 단계;
    디폴트 시간 기간 동안 복수의 전류 충전 시간 기간들을 측정하는 단계 - 상기 반완성 배터리 셀은 상기 복수의 전류 충전 시간 기간들에서 상기 정전류로 충전됨 -;
    상기 복수의 전류 충전 시간 기간들 및 상기 정전류에 따라 복수의 전류 충전 전기량들을 획득하는 단계; 및
    상기 전류 충전 전기량들 각각이 복수의 전기량 임계치들의 각각보다 큰지 여부를 결정하는 단계 - 상기 전류 충전 전기량들 중 어느 하나가 대응하는 전기량 임계치보다 크면, 상기 반완성 배터리 셀의 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 절연은 불량인 것으로 결정됨 -
    을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디폴트 시간 기간은 상기 반완성 배터리 셀이 상기 정전압으로 충전되는 시간 기간의 일부를 커버하는
    방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전기량 임계치들의 각각은 상기 반완성 배터리 셀에 대응하는 이상적인 충전량과 공차 값에 관련되는
    방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 기준 시간 기간에서 상기 전압 임계치보다 더 작으면, 상기 반완성 배터리 셀을 상기 정전류로 충전하는 단계 - 상기 기준 시간 기간은 상기 디폴트 시간 기간보다 앞서 있음 -;
    상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터 사이의 전압 차가 상기 기준 시간 기간에서의 전압 임계치 보다 더 크거나 같으면, 상기 반완성 배터리 셀을 상기 정전압으로 충전하는 단계; 및
    상기 기준 시간 기간에서 상기 정전류로 상기 반완성 배터리 셀에 충전된 기준 전체 전기량을 획득하는 단계 - 상기 복수의 전기량 임계치들의 각각은 상기 기준 전체 전기량과 공차 값에 관련됨 -
    를 더 포함하는 방법.
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