СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТРОЙСТВА НАКОПЛЕНИЯ МОЩНОСТИ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА НАКОПЛЕНИЯ МОЩНОСТИ И ТЕСТОВАЯ СИСТЕМА
METHOD FOR EVALUATING A POWER STORAGE DEVICE, A METHOD FOR MANUFACTURING A POWER STORAGE DEVICE AND A TEST SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу оценки устройства накопления мощности, к способу изготовления устройства накопления мощности к и тестовой системе.
Уровень техники
В публикации выложенной заявки на патент Японии № 2010-250954 раскрыт способ оценки принудительного вызывания внутреннего короткого замыкания в устройстве накопления мощности посредством вставки в устройство накопления мощности предписанной оценочной оправки на глубину, на которой возникает внутреннее короткое замыкание.
Сущность изобретения
Требуется способ оценки того, какого состояния достигает устройство накопления мощности (например, аккумулятор или конденсатор), когда внутреннее короткое замыкание возникнет вследствие проводящего постороннего предмета (например, металлического участка) в устройстве накопления мощности.
Раздел "5.5. Forced internal short circuit test of cells" в "JIS C 8714 safety tests for portable lithium ion secondary cells and batteries for use in portable electronic applications" известен как тестирование методом моделирования на предмет внутреннего короткого замыкания вследствие проводящего постороннего предмета.
В тесте с принудительным внутренним коротким замыканием, заряженный аккумулятор разбирается, и электродный узел вынимается из кожуха аккумулятора. Небольшой никелевый участок (проводящий посторонний предмет) вставляется в электродный узел. Электродный узел включает в себя собранный пакетом участок, который формируется посредством попеременной укладки, по меньшей мере, одного положительного электрода и, по меньшей мере, одного отрицательного электрода. Небольшой никелевый участок размещается между положительным электродом и отрицательным электродом, расположенным на внешней стороне собранного пакетом участка. Небольшой никелевый участок вызывает локальное внутреннее короткое замыкание.
Локальное внутреннее короткое замыкание предпочтительно представляет собой короткое замыкание между одним положительным электродом и одним отрицательным электродом (которое ниже также обозначается в качестве "короткого замыкания между единичными слоями"), поскольку считается, что короткое замыкание между единичными слоями возникает, когда проводящий посторонний предмет фактически вводится в устройство накопления мощности.
В тесте с принудительным внутренним коротким замыканием, короткое замыкание между единичными слоями имеет тенденцию к возникновению. Тем не менее, в тесте с принудительным внутренним коротким замыканием, требуется предписанное помещение с осушенной атмосферой для выполнения операции разборки устройства накопления мощности. Помимо этого, требуется также высокая квалификация для операции разборки заряженного устройства накопления мощности.
В публикации выложенной заявки на патент Японии № 2010-250954 предлагается тест, альтернативный тесту с принудительным внутренним коротким замыканием. В этой публикации, используется предписанная оценочная оправка. Оценочная оправка представляет собой такую оправку, в которой проводящий элемент предоставляется на конце верхушки изолирующего стержня. Оценочная оправка вставляется в устройство накопления мощности из-за пределов устройства накопления мощности на глубину, на которой вызывается внутреннее короткое замыкание. Способ оценки в публикации проще при работе, чем тест с принудительным внутренним коротким замыканием, и рассматривается в качестве способности вызывать локальное внутреннее короткое замыкание, аналогично тесту с принудительным внутренним коротким замыканием.
В публикации выложенной заявки на патент Японии № 2010-250954, напряжение устройства накопления мощности (разность потенциалов между положительным электродом и отрицательным электродом) используется в качестве условия для остановки оценочной оправки. Когда величина понижения напряжения превышает пороговое значение в устройстве накопления мощности, вставка оценочной оправки прекращается. Тем не менее, устройства накопления мощности могут иметь различную емкость. Неудобство, поясненное ниже, может возникать в устройстве накопления мощности с высокой емкостью.
По мере того, как устройство накопления мощности имеет более высокую емкость, отношение емкости, потерянной вследствие локального внутреннего короткого замыкания, к емкости устройства накопления мощности является более низким. Следовательно, по мере того, как устройство накопления мощности имеет более высокую емкость, величина понижения напряжения вследствие локального внутреннего короткого замыкания также становится меньшей. В устройстве накопления мощности с высокой емкостью, оценочная оправка может проникать через множество положительных электродов и множество отрицательных электродов в момент времени понижения напряжения до обнаруживаемой степени. А именно, может быть затруднительным управлять числом электродов, связанных с коротким замыканием (которое ниже также обозначается в качестве "числа короткозамкнутых слоев") в устройстве накопления мощности с высокой емкостью.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать способ оценки устройства накопления мощности, с помощью которого число короткозамкнутых слоев является управляемым.
Ниже описываются технические признаки и функции и преимущества настоящего изобретения. Тем не менее, функциональный механизм настоящего изобретения включает в себя предположение. Объем формулы изобретения не должен быть ограничен посредством того, является или нет функциональный механизм корректным.
1. Способ оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению, включает в себя, по меньшей мере, нижеприведенные пункты (a)-(f):
(a) устройство накопления мощности подготавливается. Устройство накопления мощности включает в себя, по меньшей мере, кожух и электродный узел. Электродный узел размещается в кожухе. Электродный узел включает в себя положительный электрод и отрицательный электрод. По меньшей мере, один положительный электрод и, по меньшей мере, один отрицательный электрод попеременно укладываются, чтобы формировать собранный пакетом участок в электродном узле.
(b) уровень заряда устройства накопления мощности регулируется, чтобы формировать первую разность потенциалов между положительным электродом и отрицательным электродом.
(c) положительный электрод или отрицательный электрод выбирается в качестве эталонного электрода.
(d) после того, как уровень заряда регулируется, операция для того, чтобы вставить проводящий стержневидный элемент в собранный пакетом участок вдоль направления укладки положительного электрода и отрицательного электрода, выполняется в то время, когда вторая разность потенциалов между эталонным электродом и стержневидным элементом измеряется.
(e) стержневидный элемент останавливается.
(f) устройство накопления мощности оценивается на основе состояния устройства накопления мощности после того, как стержневидный элемент остановлен.
Когда электрод, с которым стержневидный элемент входит в контакт сначала в собранном пакетом участке, отличается от эталонного электрода, операция для того, чтобы вставить стержневидный элемент, управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент, когда снижение абсолютного значения второй разности потенциалов обнаруживается, по меньшей мере, однократно.
Когда электрод, с которым стержневидный элемент входит в контакт сначала в собранном пакетом участке, является идентичным эталонному электроду, операция для того, чтобы вставить стержневидный элемент, управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент, когда увеличение абсолютного значения второй разности потенциалов обнаруживается, по меньшей мере, однократно.
Согласно настоящему изобретению, измеряется разность потенциалов (вторая разность потенциалов) между эталонным электродом (положительным электродом или отрицательным электродом) и оценочной оправкой (проводящим стержневидным элементом), а не напряжение устройства накопления мощности (абсолютное значение первой разности потенциалов). Разность потенциалов (первая разность потенциалов и вторая разность потенциалов) представляет ее абсолютное значение, если ниже не указано иное.
В дальнейшем описывается пример, в котором положительный электрод выбирается в качестве эталонного электрода, в качестве примера. Отрицательный электрод, естественно, может выбираться в качестве эталонного электрода.
Согласно настоящему изобретению, способ оценки отличается между примером, в котором электрод, с которым стержневидный элемент входит в контакт сначала в собранном пакетом участке (который ниже также обозначается в качестве "внешнего электрода"), отличается от эталонного электрода, и другим примером, в котором внешний электрод является идентичным эталонному электроду. В дальнейшем первоначально описывается пример, в котором внешний электрод отличается от эталонного электрода.
Фиг. 1 является первой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Фиг. 1 концептуально показывает поперечное сечение, параллельное направлению укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20 (направлению оси Y на фиг. 1). Собранный пакетом участок 50 формируется посредством попеременной укладки, по меньшей мере, одного положительного электрода 10 и, по меньшей мере, одного отрицательного электрода 20. Разделитель 30 размещается между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20. Тем не менее, в настоящем изобретении, устройство накопления мощности без включения разделителя 30 (например, полностью твердотельный аккумулятор) также охватывается, как описано ниже.
Первая разность (ΔV1) потенциалов формируется между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20 посредством регулирования уровня заряда. Положительный электрод 10 соединяется со стержневидным элементом 1 с размещением в середине устройства измерения напряжения. Стержневидный элемент 1 является проводящим. Стержневидный элемент 1 еще не находится в контакте с собранным пакетом участком 50. В этот момент времени, вторая разность (ΔV2) потенциалов между положительным электродом 10 (эталонным электродом) и стержневидным элементом 1 равна 0 В.
Фиг. 2 является второй концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
По мере того, как стержневидный элемент 1 вставляется в собранный пакетом участок 50, стержневидный элемент 1 входит в контакт с отрицательным электродом 20 (внешним электродом). Вторая разность (ΔV2) потенциалов между положительным электродом 10 (эталонным электродом) и стержневидным элементом 1 в этот момент времени считается равной разности потенциалов между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20. А именно, считается, что вторая разность (ΔV2) потенциалов увеличивается до значения, практически равного первой разности (ΔV1) потенциалов, в результате контакта стержневидного элемента 1 с отрицательным электродом 20. Устройство измерения напряжения (вольтметр) имеет достаточно высокое внутреннее сопротивление. Следовательно, может считаться, что короткое замыкание между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20 через устройство измерения напряжения фактически не возникает.
Фиг. 3 является третьей концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
По мере того, как стержневидный элемент 1 вставляется глубже в собранный пакетом участок 50, стержневидный элемент 1 проходит через отрицательный электрод 20 и разделитель 30. Стержневидный элемент 1, который проходит через разделитель 30, входит в контакт с положительным электродом 10. Вторая разность (ΔV2) потенциалов между положительным электродом 10 (эталонным электродом) и стержневидным элементом 1 в этот момент времени считается равной разности потенциалов между положительным электродом 10 и положительным электродом 10. А именно, считается, что вторая разность (ΔV2) потенциалов снижается практически до 0 В, в результате контакта стержневидного элемента 1 с положительным электродом 10.
Считается, что стержневидный элемент 1 замыкает накоротко один отрицательный электрод 20 и один положительный электрод 10 между собой в момент времени обнаружения снижения второй разности (ΔV2) потенциалов. А именно, считается, что возникает короткое замыкание между единичными слоями.
Величина снижения второй разности (ΔV2) потенциалов вследствие короткого замыкания между единичными слоями считается не зависящей от емкости устройства накопления мощности в настоящем изобретении. Следовательно, считается, что короткое замыкание между единичными слоями может обнаруживаться стабильно даже в устройстве накопления мощности большой емкости.
Считается, что короткое замыкание может задаваться как короткое замыкание между единичными слоями посредством управления стержневидным элементом 1 таким образом, что он останавливается в момент времени обнаружения первого снижения второй разности (ΔV2) потенциалов. Следовательно, состояние устройства накопления мощности после того, как стержневидный элемент 1 остановлен, считается равным состоянию устройства накопления мощности при возникновении короткого замыкания между единичными слоями. "Состояние" здесь представляет, например, внешний вид, то, является температура высокой или низкой, либо то, является напряжение высоким или низким. Считается, что устройство накопления мощности при возникновении короткого замыкания между единичными слоями может оцениваться на основе состояния устройства накопления мощности после того, как стержневидный элемент 1 остановлен.
Стержневидный элемент 1 может быть остановлен в момент времени, когда снижение, превышающее предписанную величину, наблюдается, даже если вторая разность (ΔV2) потенциалов не достигает 0 В.
Считается, что число короткозамкнутых слоев может подсчитываться посредством многократного вызывания короткого замыкания между единичными слоями в настоящем изобретении. Посредством подсчета числа короткозамкнутых слоев, стержневидный элемент 1 может быть остановлен, когда достигается целевое число короткозамкнутых слоев. А именно, считается, что способ оценки устройства накопления мощности в настоящем изобретении позволяет управлять числом короткозамкнутых слоев.
Далее описывается другой пример, в котором внешний электрод является идентичным эталонному электроду.
Фиг. 4 является четвертой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Собранный пакетом участок 50 на фиг. 4 является идентичным по конструкции собранному пакетом участку 50 на фиг. 1. Отрицательный электрод 20 представляет собой внешний электрод. Когда отрицательный электрод 20 выбирается в качестве эталонного электрода, внешний электрод является идентичным эталонному электроду.
Фиг. 5 является пятой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
По мере того, как стержневидный элемент 1 вставляется в собранный пакетом участок 50, стержневидный элемент 1 входит в контакт с отрицательным электродом 20 (внешним электродом). Вторая разность (ΔV2) потенциалов между отрицательным электродом 20 (эталонным электродом) и стержневидным элементом 1 в этот момент времени считается равной разности потенциалов между отрицательным электродом 20 и отрицательным электродом 20. А именно, считается, что вторая разность (ΔV2) потенциалов остается практически на уровне 0 В.
Фиг. 6 является шестой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
По мере того, как стержневидный элемент 1 вставляется глубже в собранный пакетом участок 50, стержневидный элемент 1 проходит через отрицательный электрод 20 и разделитель 30. Стержневидный элемент 1, который проходит через разделитель 30, входит в контакт с положительным электродом 10. Вторая разность (ΔV2) потенциалов между отрицательным электродом 20 (эталонным электродом) и стержневидным элементом 1 в этот момент времени считается равной разности потенциалов между отрицательным электродом 20 и положительным электродом 10. А именно, считается, что вторая разность (ΔV2) потенциалов увеличивается до значения, практически равного первой разности (ΔV1) потенциалов, в результате контакта стержневидного элемента 1 с положительным электродом 10.
Считается, что стержневидный элемент 1 замыкает накоротко один отрицательный электрод 20 и один положительный электрод 10 между собой в момент времени обнаружения увеличения второй разности (ΔV2) потенциалов. А именно, считается, что возникает короткое замыкание между единичными слоями. Следовательно, когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду, короткое замыкание между единичными слоями обнаруживается на основе увеличения второй разности (ΔV2) потенциалов.
Считается, что короткое замыкание может задаваться как короткое замыкание между единичными слоями посредством управления стержневидным элементом 1 таким образом, что он останавливается в момент времени обнаружения первого увеличения второй разности (ΔV2) потенциалов. Стержневидный элемент 1 может быть остановлен в момент времени, когда увеличение, превышающее предписанную величину, наблюдается, даже если вторая разность (ΔV2) потенциалов не достигает первой разности (ΔV1) потенциалов.
2. Стержневидный элемент может вставиться в собранный пакетом участок из-за пределов кожуха.
Поскольку необязательно разбирать устройство накопления мощности, ожидается существенное повышение функциональной эффективности.
3. Положительный электрод может выбираться в качестве эталонного электрода.
Хотя подробности механизма являются непонятными, при выборе положительного электрода в качестве эталонного электрода, величина варьирования (величина снижения или величина увеличения) второй разности (ΔV2) потенциалов имеет тенденцию быть большой. Следовательно, предполагается, что обнаружение короткого замыкания между единичными слоями упрощается с выбором положительного электрода в качестве эталонного электрода.
4. В способе оценки устройства накопления мощности, описанном в любом из 1-3, электрод, с которым стержневидный элемент входит в контакт сначала в собранном пакетом участке, может отличаться от эталонного электрода.
Как описано выше, в этом случае, короткое замыкание между единичными слоями может обнаруживаться на основе снижения второй разности (ΔV2) потенциалов.
5. Способ оценки устройства накопления мощности, описанный в 4, дополнительно может включать в себя нижеприведенное (g).
(g) Устройство накопления мощности оценивается посредством обнаружения увеличения абсолютного значения второй разности потенциалов в то время, когда стержневидный элемент остается остановленным после того, как остановлен стержневидный элемент.
Фиг. 7 является седьмой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
В то время, когда стержневидный элемент 1 остается остановленным после того, как стержневидный элемент 1 остановлен, вторая разность (ΔV2) потенциалов может увеличиваться. Это явление поясняется ниже.
Ток короткого замыкания протекает через стержневидный элемент 1 вследствие короткого замыкания между единичными слоями. Джоулево тепло формируется за счет тока короткого замыкания. Джоулево тепло расплавляет и приводит к растеканию, по меньшей мере, одного из положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20. Фиг. 7 иллюстрирует то, как положительный электрод 10 плавится и растекается. По меньшей мере, один из положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20 за счет этого считается отсоединенным от стержневидного элемента 1. В силу этого считается, что распространение тока короткого замыкания подавляется. Это явление также обозначается в качестве "плавления" ниже.
Считается, что когда положительный электрод 10 и стержневидный элемент 1 отсоединяются друг от друга вследствие плавления, вторая разность (ΔV2) потенциалов увеличивается до разности потенциалов между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20 в этот момент времени. Считается, что поскольку стержневидный элемент 1 находится в контакте с внешним электродом (отрицательным электродом 20), обнаруживается разность потенциалов между эталонным электродом (положительным электродом 10) и внешним электродом (отрицательным электродом 20). А именно, увеличение второй разности (ΔV2) потенциалов в то время, когда стержневидный элемент 1 остается остановленным, считается указывающим возникновение плавления.
Вторая разность (ΔV2) потенциалов может не увеличиваться до начальной первой разности (ΔV1) потенциалов, поскольку разность потенциалов между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20 снижается вследствие потерь части емкости, вызываемых посредством короткого замыкания между единичными слоями.
Как описано выше, ожидается подавление распространения тока короткого замыкания вследствие возникновения плавления. Устройство накопления мощности, в котором может возникать плавление, может оцениваться как устойчивое ко внутреннему короткому замыканию.
6. Способ оценки устройства накопления мощности, описанный в 5, дополнительно может включать в себя оценку устройства накопления мощности на основе периода времени, истекшего с момента времени остановки стержневидного элемента до момента времени увеличения абсолютного значения второй разности потенциалов.
Вероятность возникновения плавления может оцениваться на основе периода времени, истекшего с возникновения короткого замыкания между единичными слоями до плавления. Вторая разность (ΔV2) потенциалов может изменять свое поведение со снижения на увеличение до того, как вторая разность (ΔV2) потенциалов снижается до 0 В вследствие короткого периода времени, истекшего с возникновения короткого замыкания между единичными слоями до возникновения плавления.
7. В способе оценки устройства накопления мощности, описанном в любом из 4-6, операция для того, чтобы вставить стержневидный элемент, может управляться с возможностью останавливать стержневидный элемент, когда многократно обнаруживается снижение абсолютного значения второй разности потенциалов.
Согласно способу оценки устройства накопления мощности в настоящем изобретении, число короткозамкнутых слоев может управляться. Следовательно, считается, что устройство накопления мощности также может оцениваться при целевом числе короткозамкнутых слоев, которое превышает один.
8. В способе оценки устройства накопления мощности, описанном в любом из 1-3, электрод, с которым стержневидный элемент входит в контакт сначала в собранном пакетом участке, может быть идентичным эталонному электроду.
Как описано выше, в этом случае, короткое замыкание между единичными слоями может обнаруживаться на основе увеличения второй разности (ΔV2) потенциалов.
9. Способ оценки устройства накопления мощности, описанный в 8, дополнительно может включать в себя нижеприведенное (g).
(g) Устройство накопления мощности оценивается посредством обнаружения снижения абсолютного значения второй разности потенциалов в то время, когда стержневидный элемент остается остановленным после того, как остановлен стержневидный элемент.
Фиг. 8 является восьмой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду, и когда положительный электрод 10 и стержневидный элемент 1 отсоединяются друг от друга вследствие плавления, считается, что вторая разность (ΔV2) потенциалов снижается практически до 0 В. Считается, что поскольку стержневидный элемент 1 находится в контакте с внешним электродом (отрицательным электродом 20), обнаруживается разность потенциалов между эталонным электродом (отрицательным электродом 20) и внешним электродом (отрицательным электродом 20).
10. Способ оценки устройства накопления мощности, описанный в 9, дополнительно может включать в себя оценку устройства накопления мощности на основе периода времени, истекшего с момента времени остановки стержневидного элемента до момента времени снижения абсолютного значения второй разности потенциалов.
Когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду также, вероятность возникновения плавления может оцениваться на основе периода времени, истекшего с возникновения короткого замыкания между единичными слоями до плавления. Вторая разность (ΔV2) потенциалов может изменять свое поведение с увеличения на снижение до того, как вторая разность (ΔV2) потенциалов увеличивается до первой разности (ΔV1) потенциалов вследствие короткого периода времени, истекшего с возникновения короткого замыкания между единичными слоями до возникновения плавления.
11. В способе оценки устройства накопления мощности, описанном в любом из 8-10, операция для того, чтобы вставить стержневидный элемент, может управляться с возможностью останавливать стержневидный элемент, когда многократно обнаруживается увеличение абсолютного значения второй разности потенциалов.
Число короткозамкнутых слоев может управляться также, когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду. Следовательно, считается, что устройство накопления мощности также может оцениваться при целевом числе короткозамкнутых слоев, которое превышает один.
12. Способ изготовления устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению включает в себя, по меньшей мере, нижеприведенные (A) и (B).
(A) Изготавливается множество устройств накопления мощности.
(B) Одно или более из множества устройств накопления мощности оцениваются с помощью способа оценки устройства накопления мощности, описанного в любом из 1-11.
Способ оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению может использоваться, например, для выборочного контроля во время изготовления. Способ оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению может использоваться, например, для анализа технических требований во время разработки. Согласно способу изготовления устройства накопления мощности, в настоящем изобретении, ожидается изготовление устройств накопления мощности, которые могут демонстрировать предписанную характеристику при возникновении внутреннего короткого замыкания.
13. Тестовая система согласно настоящему изобретению представляет собой тестовую систему для оценки устройства накопления мощности. Устройство накопления мощности включает в себя, по меньшей мере, кожух и электродный узел. Электродный узел размещается в кожухе. Электродный узел включает в себя положительный электрод и отрицательный электрод. По меньшей мере, один положительный электрод и, по меньшей мере, один отрицательный электрод попеременно укладываются, чтобы формировать собранный пакетом участок в электродном узле.
Тестовая система включает в себя, по меньшей мере, приводное устройство, устройство измерения напряжения и устройство управления.
Приводное устройство выполнено с возможностью выполнять операцию для того, чтобы вставить проводящий стержневидный элемент в собранный пакетом участок вдоль направления укладки положительного электрода и отрицательного электрода.
Устройство измерения напряжения выполнено с возможностью измерять разность потенциалов между эталонным электродом и стержневидным элементом. Положительный электрод или отрицательный электрод выбирается в качестве эталонного электрода.
Устройство управления выполнено с возможностью выполнять, по меньшей мере, одно из первого управления и второго управления.
При первом управлении, когда электрод, с которым стержневидный элемент входит в контакт сначала в собранном пакетом участке, отличается от эталонного электрода, операция для того, чтобы вставить стержневидный элемент посредством приводного устройства, управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент, когда снижение абсолютного значения разности потенциалов обнаруживается, по меньшей мере, однократно.
При втором управлении, когда электрод, с которым стержневидный элемент входит в контакт сначала в собранном пакетом участке, является идентичным эталонному электроду, операция для того, чтобы вставить стержневидный элемент посредством приводного устройства, управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент, когда увеличение абсолютного значения разности потенциалов обнаруживается, по меньшей мере, однократно.
Способ оценки устройства накопления мощности, описанный в любом из 1-11, может осуществляться в тестовой системе согласно настоящему изобретению.
Вышеуказанные и другие цели, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения должны становиться более очевидными из нижеприведенного подробного описания настоящего изобретения, которое рассматривается в связи с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является первой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 является второй концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Фиг. 3 является третьей концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Фиг. 4 является четвертой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Фиг. 5 является пятой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Фиг. 6 является шестой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Фиг. 7 является седьмой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Фиг. 8 является восьмой концептуальной схемой для иллюстрации способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему изобретению.
Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций, показывающей общее представление способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему варианту осуществления.
Фиг. 10 является принципиальной схемой, показывающей один пример конструкции призматического аккумулятора.
Фиг. 11 является принципиальной схемой, показывающей электродный узел намоточного типа.
Фиг. 12 является принципиальной схемой, показывающей электродный узел собранного пакетом типа.
Фиг. 13 является принципиальной схемой, показывающей один пример конструкции цилиндрического аккумулятора.
Фиг. 14 является первой принципиальной схемой, показывающей один пример конструкции многослойного аккумулятора.
Фиг. 15 является второй принципиальной схемой, показывающей один пример конструкции многослойного аккумулятора.
Фиг. 16 является принципиальной схемой, показывающей один пример способа измерения второй разности потенциалов.
Фиг. 17 является концептуальным видом в поперечном сечении, показывающим один пример конструкции стержневидного элемента.
Фиг. 18 является блок-схемой, показывающей один пример тестовой системы согласно настоящему варианту осуществления.
Фиг. 19 является блок-схемой последовательности операций, показывающей общее представление способа изготовления устройства накопления мощности согласно настоящему варианту осуществления.
Фиг. 20 является графиком, показывающим переход разности потенциалов в примере 1.
Фиг. 21 является графиком, показывающим переход разности потенциалов в примере 2.
Фиг. 22 является графиком, показывающим взаимосвязь между номинальной емкостью устройства накопления мощности и числом короткозамкнутых слоев в сравнительных примерах 1 и 2.
Фиг. 23 является графиком, показывающим переход напряжения в сравнительном примере 2.
Фиг. 24 является графиком, показывающим взаимосвязь между номинальной емкостью устройства накопления мощности и числом короткозамкнутых слоев в примерах 1 и 2.
Фиг. 25 является графиком, показывающим переход разности потенциалов в примере 3.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Ниже описывается вариант осуществления настоящего изобретения (который также в данном документе обозначается в качестве "настоящего варианта осуществления"). Тем не менее, нижеприведенное описание не ограничивает объем формулы изобретения.
Способ оценки устройства накопления мощности
Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций, показывающей общее представление способа оценки устройства накопления мощности согласно настоящему варианту осуществления.
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя, по меньшей мере, "(a) подготовку устройства накопления мощности", "(b) регулирование уровня заряда", "(c) выбор эталонного электрода", "(d) вставку стержневидного элемента", "(e) остановку стержневидного элемента" и "(f) оценку устройства накопления мощности". Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления дополнительно может включать в себя "(g) обнаружение плавления".
(a) Подготовка устройства накопления мощности
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя подготовку устройства накопления мощности. В настоящем варианте осуществления, одно устройство накопления мощности может подготавливаться. Множество устройств накопления мощности могут подготавливаться.
Устройство накопления мощности не должно быть ограничено конкретным образом. Устройство накопления мощности может представлять собой вторичный аккумулятор (перезаряжаемый аккумулятор). Устройство накопления мощности может представлять собой первичный аккумулятор. Устройство накопления мощности может представлять собой конденсатор. Устройство накопления мощности, например, может представлять собой свинцово-кислотный аккумулятор, никель-кадмиевый аккумулятор, никель-металлогидридный аккумулятор, литий-ионный аккумулятор, натрий-ионный аккумулятор, литиевый первичный аккумулятор, электрический двухслойный конденсатор или литий-ионный конденсатор.
Форма и тип кожуха (наружной части) также не должны быть ограничены конкретно образом. Устройство накопления мощности, например, может представлять собой призматический аккумулятор, цилиндрический аккумулятор или многослойный аккумулятор. "Призматическая" форма представляет параллелепипедальную форму. "Многослойный" также может упоминаться как "собранный пакетом". Здесь, в дальнейшем описывается общее представление призматического аккумулятора, цилиндрического аккумулятора и многослойного аккумулятора.
Призматический аккумулятор
Фиг. 10 является принципиальной схемой, показывающей один пример конструкции призматического аккумулятора.
Первое устройство 101 накопления мощности представляет собой призматический аккумулятор. Первое устройство 101 накопления мощности включает в себя, по меньшей мере, первый кожух 91 и первый электродный узел 151. Внешний профиль первого кожуха 91 имеет параллелепипедальную форму. Первый кожух 91 формируется, например, из алюминия (Al), алюминиевого сплава, нержавеющей стали (SUS), железа (Fe) или смолы. Первый кожух 91 включает в себя контактный вывод 81 положительного электрода и контактный вывод 82 отрицательного электрода. Первый кожух 91 может включать в себя, например, порт для введения жидкости, выпускной газовый клапан и устройство прерывания тока (CID).
Первый электродный узел 151 размещается в первом кожухе 91. Электродный узел также может упоминаться как "группа электродов" или "корпус электрода". Электролит также размещается в первом кожухе 91. Первый электродный узел 151 может иметь намоточный тип. Первый электродный узел 151 может иметь собранный пакетом (многослойный) тип.
Фиг. 11 является принципиальной схемой, показывающей электродный узел намоточного типа.
Первый электродный узел 151 может представлять собой намотанный электродный узел 158. Намотанный электродный узел 158 включает в себя положительный электрод 10, отрицательный электрод 20 и разделитель 30. Намотанный электродный узел 158 формируется посредством укладки положительного электрода 10, разделителя 30, отрицательного электрода 20 и разделителя 30 в этом порядке и спиральной намотки означенного. Собранный пакетом участок 50 формируется в намотанном электродном узле 158 посредством попеременной укладки, по меньшей мере, одного положительного электрода 10 и, по меньшей мере, одного отрицательного электрода 20 (см., например, фиг. 1).
Намотанный электродный узел 158 может наматываться таким образом, чтобы иметь плоский профиль. Намотанный электродный узел 158 может наматываться цилиндрически и после этого формироваться таким образом, чтобы иметь плоский профиль. Намотанный электродный узел 158 может быть обернут, например, с помощью оберточного материала, изготовленного из смолы.
Фиг. 12 является принципиальной схемой, показывающей электродный узел собранного пакетом типа.
Первый электродный узел 151 может представлять собой собранный пакетом электродный узел 159. Собранный пакетом электродный узел 159 формируется посредством попеременной укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20. Собранный пакетом участок 50 формируется также в собранном пакетом электродном узле 159 посредством попеременной укладки, по меньшей мере, одного положительного электрода 10 и, по меньшей мере, одного отрицательного электрода 20. Разделитель 30 размещается между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20.
Положительный электрод 10 электрически соединяется с контактным выводом 81 положительного электрода (см. фиг. 10 и 11). Положительный электрод 10 имеет форму листа. Положительный электрод 10 может включать в себя, например, токосъемник 11 положительного электрода и участок 12 активного материала положительного электрода (см. фиг. 11). Участок 12 активного материала положительного электрода формируется, например, посредством применения композиционного материала положительного электрода, содержащего активный материал положительного электрода, к поверхности токосъемника 11 положительного электрода. Участок 12 активного материала положительного электрода может формироваться на обеих из передней и задней поверхностей токосъемника 11 положительного электрода. Композиционный материал положительного электрода дополнительно может содержать проводящий материал и связующее, в дополнение к активному материалу положительного электрода.
В литий-ионном аккумуляторе, токосъемник 11 положительного электрода, например, может представлять собой алюминиевую фольгу. Активный материал положительного электрода, например, может представлять собой оксид литийсодержащего переходного металла. Проводящий материал, например, может представлять собой углеродную сажу. Связующее, например, может представлять собой поливинилидендифторид (PVdF).
Отрицательный электрод 20 электрически соединяется с контактным выводом 82 отрицательного электрода (см. фиг. 10 и 11). Отрицательный электрод 20 имеет форму листа. Отрицательный электрод 20 может включать в себя, например, токосъемник 21 отрицательного электрода и участок 22 активного материала отрицательного электрода (см. фиг. 11). Участок 22 активного материала отрицательного электрода может формироваться на поверхности токосъемника 21 отрицательного электрода. Участок 22 активного материала отрицательного электрода формируется, например, посредством применения композиционного материала отрицательного электрода, содержащего активный материал отрицательного электрода, к поверхности токосъемника 21 отрицательного электрода. Участок 22 активного материала отрицательного электрода может формироваться на обеих из передней и задней поверхностей токосъемника 21 отрицательного электрода. Композиционный материал отрицательного электрода дополнительно может содержать связующее, в дополнение к активному материалу отрицательного электрода.
В литий-ионном аккумуляторе, токосъемник 21 отрицательного электрода, например, может представлять собой медную (Cu) фольгу. Активный материал отрицательного электрода, например, может представлять собой графит. Связующее, например, может представлять собой карбоксиметилцеллюлозу (CMC) и стиролбутадиеновый каучук (SBR).
Разделитель 30, например, может представлять собой пористую пленку, изготовленную из смолы (см. фиг. 11). Разделитель 30 может иметь многослойную структуру. Например, разделитель 30 может формироваться посредством укладки пористой пленки, состоящей из полипропилена (PP), пористой пленки, состоящей из полиэтилена (PE), и пористой пленки, состоящей из полипропилена, в этом порядке.
Электролит может представлять собой жидкий электролит. Жидкий электролит может представлять собой раствор электролита. Жидкий электролит может представлять собой ионную жидкость. Электролит может представлять собой гелеобразный электролит (полимерный электролит). Электролит может представлять собой твердый электролит. А именно, первое устройство 101 накопления мощности может представлять собой полностью твердотельный аккумулятор. Полностью твердотельный аккумулятор может не требовать разделителя 30.
Может быть затруднительным проводить тест с принудительным внутренним коротким замыканием для полностью твердотельного аккумулятора, поскольку, как только первый электродный узел 151 разбирается, чтобы вставить небольшой никелевый участок, затруднительно возвращать компоновку электродов в исходное состояние. Поскольку способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления не требует разборки первого электродного узла 151, считается, что полностью твердотельный аккумулятор также может оцениваться с его помощью.
Цилиндрический аккумулятор
Фиг. 13 является принципиальной схемой, показывающей один пример конструкции цилиндрического аккумулятора.
Второе устройство 102 накопления мощности представляет собой цилиндрический аккумулятор. Второе устройство 102 накопления мощности включает в себя второй кожух 92 и второй электродный узел 152. Внешний профиль второго кожуха 92 является цилиндрическим. Второй кожух 92 формируется, например, из нержавеющей стали, железа или смолы. Второй кожух 92 включает в себя крышку 71 и стакан 72. Крышка 71 электрически соединяется с положительным электродом 10 или отрицательным электродом 20. А именно, крышка 71 может функционировать в качестве контактного вывода положительного электрода 10 или отрицательного электрода 20. Стакан 72 может электрически соединяться с положительным электродом 10 или отрицательным электродом 20. А именно, стакан 72 может функционировать в качестве контактного вывода положительного электрода 10 или отрицательного электрода 20.
Второй электродный узел 152 размещается во втором кожухе 92. Электролит также размещается во втором кожухе 92. Второй электродный узел 152 имеет намоточный тип. Второй электродный узел 152 включает в себя положительный электрод 10, отрицательный электрод 20 и разделитель 30. Второй электродный узел 152 формируется посредством укладки положительного электрода 10, разделителя 30, отрицательного электрода 20 и разделителя 30 в этом порядке и спиральной намотки означенного. Собранный пакетом участок 50 формируется также во втором электродном узле 152 посредством попеременной укладки, по меньшей мере, одного положительного электрода 10 и, по меньшей мере, одного отрицательного электрода 20.
Многослойный аккумулятор
Фиг. 14 является первой принципиальной схемой, показывающей один пример конструкции многослойного аккумулятора. Фиг. 15 является второй принципиальной схемой, показывающей один пример конструкции многослойного аккумулятора.
Третье устройство 103 накопления мощности представляет собой многослойный аккумулятор. Третье устройство 103 накопления мощности включает в себя, по меньшей мере, третий кожух 93 и третий электродный узел 153 (см. фиг. 14 и 15). Внешний профиль третьего кожуха 93 имеет плоскую форму. Третий кожух 93 изготовлен из алюминиевого многослойного материала оболочки. Алюминиевый многослойный материал оболочки формируется посредством укладки пленки на основе смолы, алюминиевой фольги и пленки на основе смолы в этом порядке. Контактный вывод 81 положительного электрода (лепестковый вывод положительного электрода) и контактный вывод 82 отрицательного электрода (лепестковый вывод отрицательного электрода) обеспечивают возможность сообщения между внутренней частью и внешней частью третьего кожуха 93.
Третий электродный узел 153 размещается в третьем кожухе 93. Электролит также размещается в третьем кожухе 93. Третий электродный узел 153 имеет собранный пакетом тип. Третий электродный узел 153 формируется посредством попеременной укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20. А именно, собранный пакетом участок 50 формируется также в третьем электродном узле 153 посредством попеременной укладки, по меньшей мере, одного положительного электрода 10 и, по меньшей мере, одного отрицательного электрода 20. Разделитель 30 размещается между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20. Третий электродный узел 153 может иметь намоточный тип.
Первое устройство 101 накопления мощности (призматический аккумулятор), второе устройство 102 накопления мощности (цилиндрический аккумулятор) и третье устройство 103 накопления мощности (многослойный аккумулятор) включают в себя, по меньшей мере, кожух и электродный узел, как изложено выше. Электродный узел размещается в кожухе. Электродный узел включает в себя положительный электрод и отрицательный электрод. Собранный пакетом участок формируется в электродном узле посредством попеременной укладки, по меньшей мере, одного положительного электрода и, по меньшей мере, одного отрицательного электрода. До тех пор, пока эти признаки включены, может подготавливаться устройство накопления мощности, отличающееся по форме и типу от призматического аккумулятора, цилиндрического аккумулятора и многослойного аккумулятора.
Ниже для удобства описывается применение главным образом к призматическому аккумулятору (первому устройству 101 накопления мощности). Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления, естественно, может применяться также к цилиндрическому аккумулятору и многослойному аккумулятору.
(b) Регулирование уровня заряда
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя регулирование уровня заряда первого устройства 101 накопления мощности, чтобы формировать первую разность (ΔV1) потенциалов между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20.
"Уровень заряда" означает отношение, вычисленное за исключением отношения величины электричества, разряженного из полностью заряженного состояния первого устройства 101 накопления мощности. Для первичного аккумулятора, неиспользуемое состояние рассматривается как 100%-й уровень заряда для удобства. Уровень заряда также упоминается как "скорость заряда" или "состояние заряда (SOC)".
Уровень заряда может регулироваться посредством общего зарядного и разрядного устройства. Уровень заряда может регулироваться только посредством заряда. Уровень заряда может регулироваться только посредством разряда. Уровень заряда может регулироваться посредством комбинации заряда и разряда.
Уровень заряда может регулироваться, например, до 100%. Условие для короткого замыкания может регулироваться на основе уровня заряда. Например, условие считается более серьезным по мере того, как уровень заряда является более высоким. Уровень заряда может регулироваться, например, до уровня, превышающего 100%. Уровень заряда может регулироваться, например, до уровня заряда, превышающего 0% и ниже 100%. Уровень заряда может регулироваться, например, до уровня не ниже 80% и не выше 120%.
Уровень заряда может регулироваться в предписанных окружающих температурных условиях. Уровень заряда может регулироваться в окружающих температурных условиях, например, не ниже 10°C и не выше 40°C. Уровень заряда может регулироваться в окружающих температурных условиях, например, не ниже 40°C и не выше 60°C. Предписанное время выхода может задаваться между регулированием уровня заряда и вставкой стержневидного элемента 1. Время выхода может задаваться, например, равным периоду времени не менее тридцати минут и не более пяти часов. Время выхода может задаваться, например, равным периоду времени не менее одного часа и не более трех часов.
(c) Выбор эталонного электрода
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя выбор положительного электрода 10 или отрицательного электрода 20 в качестве эталонного электрода. Положительный электрод 10 может выбираться в качестве эталонного электрода. Предполагается, что величина варьирования (величина снижения или величина увеличения) второй разности (ΔV2) потенциалов увеличивается, когда положительный электрод 10 выбирается в качестве эталонного электрода. Отрицательный электрод 20 может выбираться в качестве эталонного электрода.
(d) Вставка стержневидного элемента
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя выполнение операции для того, чтобы вставить стержневидный элемент 1 в собранный пакетом участок 50 вдоль направления укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20 в то время, когда вторая разность (ΔV2) потенциалов между эталонным электродом и проводящим стержневидным элементом 1 измеряется после регулирования уровня заряда.
В настоящем варианте осуществления, стержневидный элемент 1 может вставиться в первый электродный узел 151, вынутый из первого кожуха 91. В настоящем варианте осуществления, необязательно разбирать первый электродный узел 151, а также необязательно вставить небольшой никелевый участок в первый электродный узел 151. Следовательно, работа считается проще, чем в тесте с принудительным внутренним коротким замыканием.
В настоящем варианте осуществления, стержневидный элемент 1 может вставиться в первый электродный узел 151 из-за пределов первого кожуха 91 без вынимания первого электродного узла 151. А именно, стержневидный элемент 1 может вставиться в собранный пакетом участок 50 из-за пределов первого кожуха 91. Эффективность работы считается существенно выше вследствие оценки без разборки первого устройства 101 накопления мощности.
В настоящем варианте осуществления, стержневидный элемент 1 может вставиться после того, как температура первого устройства 101 накопления мощности или первого электродного узла 151 поддерживается в пределах предписанного диапазона температур. Температура первого устройства 101 накопления мощности или первого электродного узла 151 может поддерживаться в пределах диапазона температур, например, не ниже 10°C и не выше 50°C. Например, "поддержание равной 40°C" означает то, что первое устройство 101 накопления мощности остается в термостатической камере с заданием в 40°C в течение периода не менее тридцати минут и не более одного часа.
Измерение второй разности потенциалов
Фиг. 16 является принципиальной схемой, показывающей один пример способа измерения второй разности потенциалов.
Вторая разность (ΔV2) потенциалов представляет собой разность потенциалов, сформированную между эталонным электродом и стержневидным элементом 1. Вторая разность (ΔV2) потенциалов может измеряться с помощью общего устройства 502 измерения напряжения. Устройство 502 измерения напряжения может иметь функцию, например, чтобы записывать переход напряжения. А именно, устройство 502 измерения напряжения может представлять собой регистратор данных. Устройство 502 измерения напряжения дополнительно может выполнять функцию измерения температуры, функцию измерения тока и функцию, чтобы показывать переход напряжения.
Когда стержневидный элемент 1 вставляется из-за пределов первого кожуха 91 без разборки первого устройства 101 накопления мощности, электродный контактный вывод, выбранный в качестве эталонного электрода, и стержневидный элемент соединяются с соответствующими контактными выводами измерения устройства 502 измерения напряжения. Например, когда положительный электрод 10 выбирается в качестве эталонного электрода, контактный вывод 81 положительного электрода соединяется с устройством 502 измерения напряжения. Предписанный вывод может использоваться для соединения. Фиг. 16 показывает пример, в котором положительный электрод 10 выбирается в качестве эталонного электрода. Когда отрицательный электрод 20 выбирается в качестве эталонного электрода, контактный вывод 82 отрицательного электрода соединяется с устройством 502 измерения напряжения.
Когда первый электродный узел 151 вынимается из первого кожуха 91, и проводится оценка, например, элемент коллектора, предоставленный в первом электродном узле 151 (выводе коллектора, лепестковом выводе коллектора или пластине коллектора) вместо электродного контактного вывода (контактного вывода 81 положительного электрода или контактного вывода 82 отрицательного электрода), соединяется с контактным выводом измерения. Элемент, электрически соединенный со всем положительным электродом 10 или всем отрицательным электродом 20, задается в качестве элемента коллектора.
Управление операцией вставки
Операция для того, чтобы вставить стержневидный элемент 1, выполняется посредством приводного устройства 501. Приводное устройство 501, например, может представлять собой устройство тестирования на проникновение гвоздя или устройство тестирования на удар при аварии. Приводное устройство 501 включает в себя, например, сервоэлектромотор. Приводное устройство 501 включает в себя участок присоединения стержневидного элемента 1. Приводное устройство 501 перемещает участок присоединения стержневидного элемента 1 в одном предписанном направлении (например, в вертикальном направлении).
Стержневидный элемент
Фиг. 17 является концептуальным видом в поперечном сечении, показывающим один пример конструкции стержневидного элемента.
Стержневидный элемент 1 имеет, по меньшей мере, длину, превышающую общую толщину положительного электрода 10, отрицательного электрода 20 и разделителя 30. Длина стержневидного элемента 1 может выбираться надлежащим образом в соответствии с целевым числом короткозамкнутых слоев. Стержневидный элемент 1 может иметь длину, например, не менее 10 мм и не более 200 мм. Стержневидный элемент 1 может иметь длину, например, не менее 10 мм и не более 150 мм. Стержневидный элемент 1 может иметь длину, например, не менее 10 мм и не более 50 мм. "Длина" представляет общую длину в осевом направлении.
-3
Стержневидный элемент 1 является проводящим. "Проводящий" означает формирование материала с удельным сопротивлением не выше 10 Ом*м пределах диапазона температур не ниже 0°C и не выше 25°C. Значение в литературе, к примеру, в работе "Kagaku Binran (Edited by The Chemical Society of Japan and published by Maruzen Publishing, Co., Ltd.)" может использоваться в качестве удельного сопротивления материала.
Стержневидный элемент 1, например, может быть изготовлен из металла. Стержневидный элемент 1, например, может быть изготовлен из железа. Предполагается, что стержневидный элемент 1 изготавливается дешевле оценочной оправки (составного элемента из изолирующего стержня и проводящего элемента) в выложенном патенте (Япония) № 2010-250954. Например, предлагаемый на рынке гвоздь может использоваться в качестве стержневидного элемента 1. Стержневидный элемент 1 может частично содержать изоляционный материал до тех пор, пока вторая разность (ΔV2) потенциалов может измеряться.
Стержневидный элемент 1 может быть сплошным. Стержневидный элемент 1 может быть полым. Стержневидный элемент 1, например, может быть цилиндрическим. Форма в поперечном сечении, ортогональном к осевому направлению стержневидного элемента 1, не должна быть ограничена конкретным образом. Форма поперечного сечения, например, может быть круглой, квадратной или шестиугольной. Когда форма поперечного сечения стержневидного элемента 1 не является круглой, максимальная ширина в поперечном сечении, ортогональном к осевому направлению стержневидного элемента 1, рассматривается в качестве диаметра (φ).
Диаметр (φ) стержневидного элемента 1 может выбираться надлежащим образом, например, в зависимости от материала или толщины первого кожуха 91 и первого электродного узла 151. Например, когда первый кожух 91 изготовлен из металла для прохождения стержневидного элемента 1 через первый кожух 91, его толщина до некоторой степени может быть необходимой. Например, когда кожух формируется из мягкого материала, такого как алюминиевый многослойный материал оболочки, стержневидный элемент 1 может проходить через кожух, даже если стержневидный элемент 1 является тонким.
Стержневидный элемент 1 может иметь диаметр (φ), например, не менее 1 мм и не более 20 мм. Стержневидный элемент 1 может иметь диаметр (φ), например, не менее 1 мм и не более 10 мм. Стержневидный элемент 1 может иметь диаметр (φ), например, не менее 1 мм и не более 5 мм. Стержневидный элемент 1 может иметь диаметр (φ), например, не менее 1 мм и не более 3 мм. Стержневидный элемент 1 может иметь диаметр (φ), например, не менее 3 мм и не более 5 мм.
Стержневидный элемент 1 может включать в себя наточенный конец верхушки. Для стержневидного элемента 1, включающего в себя наточенный конец верхушки, стержневидный элемент 1 предположительно должен проще проходить через первый кожух 91, положительный электрод 10 и отрицательный электрод 20. Тем не менее, чрезмерно острый конец верхушки может сминаться, например, когда он входит в контакт с первым кожухом 91, изготовленным из металла, и стержневидный элемент 1 может не иметь возможность проходить через первый кожух 91. Например, когда кожух формируется из мягкого материала, такого как алюминиевый многослойный материал оболочки, стержневидный элемент 1 может иметь возможность проходить через кожух, даже если стержневидный элемент 1 включает в себя острый конец верхушки.
Угол (θ) на конце верхушки, например, может составлять не менее десяти градусов и не более девяноста градусов. Угол (θ) на конце верхушки, например, может составлять не менее двадцати градусов и не более девяноста градусов.
Стержневидный элемент 1 может иметь клиновидную форму в целом. Только концевой участок верхушки стержневидного элемента 1 может иметь клиновидную форму. Когда только концевой участок верхушки имеет клиновидную форму, концевой участок верхушки может иметь длину, например, не менее 0,5 мм и не более 100 мм. Концевой участок верхушки может иметь длину, например, не менее 0,5 мм и не более 60 мм.
Направление вставки
Стержневидный элемент 1 вставляется в собранный пакетом участок 50 вдоль направления укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20. Направление вставки стержневидного элемента 1 предпочтительно является практически идентичным направлению укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20. Когда стержневидный элемент 1 вставляется в собранный пакетом участок 50, угол, сформированный между направлением укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20 и осевым направлением стержневидного элемента 1, например, может составлять не менее нуля градусов и не более тридцати градусов.
Когда первый электродный узел 151 представляет собой намотанный электродный узел 158 (см. фиг. 10 и 11), направление, ортогональное к поверхности, наибольшей по площади внешних поверхностей первого устройства 101 накопления мощности (направление оси Y на фиг. 10 и 11), предпочтительно выбирается в качестве направления вставки. Направление оси Z на фиг. 10 может выбираться в качестве направления вставки. Когда первый электродный узел 151 представляет собой собранный пакетом электродный узел 159 (см. фиг. 10 и 12), направление оси Y на фиг. 10 и 12 рассматривается в качестве направления укладки.
Позиция вставки
Позиция вставки стержневидного элемента 1 задается, например, вокруг центра первого электродного узла 151 (см. фиг. 10). Центр представляет геометрический центр в плоскости, ортогональной к направлению укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20 (например, в плоскости XZ на фиг. 10). Например, стержневидный элемент 1 может вставиться в круглую область 70, имеющую предписанный радиус, геометрический центр которого задается как центральная точка. Радиус круглой области 70 может варьироваться надлежащим образом в зависимости от размера первого электродного узла 151.
Скорость вставки
Скорость вставки может задаваться, например, таким образом, что расстояние хода стержневидного элемента 1 от обнаружения варьирования (снижения или увеличения) второй разности (ΔV2) потенциалов до остановки стержневидного элемента 1 меньше толщины положительного электрода 10 или отрицательного электрода 20. За счет этого ожидается, например, повышение точности управления числом короткозамкнутых слоев.
Скорость вставки, например, может составлять не выше 10 мм/секунда. Скорость вставки, например, может составлять не выше 1 мм/секунда. Скорость вставки, например, может составлять не выше 0,1 мм/секунда. Скорость вставки, например, может составлять не выше 0,01 мм/секунда. Скорость вставки, например, может составлять не ниже 0,001 мм/секунда. Скорость вставки, например, может составлять не ниже 0,001 мм/секунда и не выше 0,1 мм/секунда.
(e) Остановка стержневидного элемента
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя остановку стержневидного элемента 1.
Когда электрод, с которым стержневидный элемент 1 входит в контакт сначала в собранном пакетом участке 50 (внешнем электроде), отличается от эталонного электрода, операция вставки управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент 1, когда снижение абсолютного значения второй разности (ΔV2) потенциалов обнаруживается, по меньшей мере, однократно (см. фиг. 3). Когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду, операция вставки управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент 1, когда увеличение абсолютного значения второй разности (ΔV2) потенциалов обнаруживается, по меньшей мере, однократно (см. фиг. 6).
Интервал измерения второй разности (ΔV2) потенциалов может задаваться, например, по меньшей мере, равным 100 точек/секунда. Например, оператор может проверять переход второй разности (ΔV2) потенциалов на дисплее (мониторе) устройства 502 измерения напряжения. Оператор может обнаруживать варьирование (снижение или увеличение) за пределами порогового значения второй разности (ΔV2) потенциалов и управлять приводным устройством (устройством тестирования на проникновение гвоздя) для остановки стержневидного элемента 1.
Фиг. 18 является блок-схемой, показывающей один пример тестовой системы согласно настоящему варианту осуществления.
Ниже описываются подробности тестовой системы 500. Здесь, в дальнейшем описывается управление операцией вставки.
Например, устройство 502 измерения напряжения может обнаруживать варьирование (снижение или увеличение) за пределами порогового значения второй разности (ΔV2) потенциалов. Устройство 502 измерения напряжения может передавать сигнал обнаружения в устройство 503 управления одновременно с обнаружением варьирования за пределами порогового значения. Устройство 503 управления может передавать сигнал остановки в приводное устройство 501, чтобы останавливать стержневидный элемент 1 в ответ на сигнал обнаружения. Обнаружение варьирования за пределами порогового значения и остановки стержневидного элемента 1 может быть практически одновременным. Может возникать небольшое запаздывание во времени между обнаружением варьирования за пределами порогового значения и остановкой стержневидного элемента 1. Запаздывание во времени, например, может составлять не менее десяти секунд и не более пятидесяти секунд. Запаздывание во времени может составлять менее десяти секунд.
Пороговое значение (триггер для остановки) может задаваться, например, равным 10 мВ. Когда внешний электрод отличается от эталонного электрода, операция вставки может управляться с возможностью останавливать стержневидный элемент 1 в момент времени обнаружения снижения на 10 мВ или более второй разности (ΔV2) потенциалов. Когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду, операция вставки может управляться с возможностью останавливать стержневидный элемент 1 в момент времени обнаружения увеличения на 10 мВ или более второй разности (ΔV2) потенциалов. Пороговое значение может задаваться равным 50 мВ. Пороговое значение может задаваться равным 100 мВ. Пороговое значение может составлять не ниже 50 мВ и не выше 100 мВ.
(f) Оценка устройства накопления мощности
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя оценку первого устройства 101 накопления мощности на основе состояния первого устройства 101 накопления мощности после того, как стержневидный элемент 1 остановлен.
Считается, что короткое замыкание между единичными слоями возникает в момент времени обнаружения варьирования (снижения или увеличения) за пределами порогового значения. Состояние первого устройства 101 накопления мощности проверяется после того, как стержневидный элемент 1 остановлен, с тем чтобы не увеличивать число короткозамкнутых слоев.
Например, может проверяться, по меньшей мере, одно, выбранное из группы, состоящей из внешнего вида первого устройства 101 накопления мощности, поверхностной температуры первого устройства 101 накопления мощности и напряжения первого устройства 101 накопления мощности. Внешний вид может визуально проверяться. Внешний вид может записываться, например, в видеоизображениях и неподвижных изображениях. Например, деформация, обесцвечивание, разрушение, утечка жидкости или дымление может возникать во внешнем виде. Температура измеряется с помощью устройства измерения температуры. Тепловое распределение может измеряться с помощью термографии. Напряжение (разность потенциалов между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20) измеряется с помощью вольтметра.
Состояние может проверяться в течение предписанного периода времени. Состояние первого устройства 101 накопления мощности может проверяться, например, в течение периода не менее десяти секунд и не более одного часа. Состояние первого устройства 101 накопления мощности может проверяться, например, в течение периода не менее одной минуты и не более тридцати минут.
Первое устройство 101 накопления мощности оценивается на основе результата проверки состояния. Первое устройство 101 накопления мощности может оцениваться на основе результатов проверки множества первых устройств 101 накопления мощности.
(g) Обнаружение плавления
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления дополнительно может включать в себя обнаружение плавления. Когда внешний электрод отличается от эталонного электрода, первое устройство 101 накопления мощности может оцениваться на основе обнаружения увеличения абсолютного значения второй разности (ΔV2) потенциалов в то время, когда стержневидный элемент 1 остается остановленным после того, как стержневидный элемент 1 остановлен. Когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду, первое устройство 101 накопления мощности может оцениваться на основе обнаружения снижения абсолютного значения второй разности (ΔV2) потенциалов в то время, когда стержневидный элемент 1 остается остановленным после того, как стержневидный элемент 1 остановлен.
Как показано на фиг. 7 и 8, инверсия второй разности (ΔV2) потенциалов может обнаруживаться после того, как стержневидный элемент 1 остановлен. "Инверсия" означает изменение со снижения на увеличение (см. фиг. 7) или изменение с увеличения на снижение (см. фиг. 8). Считается, что инверсия второй разности (ΔV2) потенциалов указывает возникновение плавления. Первое устройство 101 накопления мощности, в котором может возникать плавление, может оцениваться как устойчивое ко внутреннему короткому замыканию.
Вероятность возникновения плавления может оцениваться. Вероятность возникновения плавления может оцениваться на основе периода времени, истекшего с момента времени остановки стержневидного элемента 1 до момента времени инверсии второй разности (ΔV2) потенциалов.
Когда внешний электрод отличается от эталонного электрода, подсчитывается период времени, истекший с момента времени остановки стержневидного элемента 1 до момента времени увеличения абсолютного значения второй разности (ΔV2) потенциалов. По мере того, как истекший период времени меньше, первое устройство 101 накопления мощности может оцениваться как имеющее более высокую вероятность плавления.
Когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду, подсчитывается период времени, истекший с момента времени остановки стержневидного элемента 1 до момента времени снижения абсолютного значения второй разности (ΔV2) потенциалов. По мере того, как истекший период времени меньше, первое устройство 101 накопления мощности может оцениваться как имеющее более высокую вероятность плавления.
Короткое замыкание через несколько слоев
Первое устройство 101 накопления мощности может оцениваться на основе короткого замыкания через несколько слоев. Когда внешний электрод отличается от эталонного электрода, операция вставки может управляться с возможностью останавливать стержневидный элемент 1, когда многократно обнаруживается снижение второй разности (ΔV2) потенциалов. Когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду, операция вставки может управляться с возможностью останавливать стержневидный элемент 1, когда многократно обнаруживается увеличение второй разности (ΔV2) потенциалов.
Число обнаружений определяется посредством целевого числа короткозамкнутых слоев. Например, когда внешний электрод отличается от эталонного электрода, и целевое число короткозамкнутых слоев задается равным двум, операция вставки управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент 1 в момент времени обнаружения снижения за пределами порогового значения во второй раз. После того, как стержневидный элемент 1 остановлен, состояние первого устройства 101 накопления мощности проверяется.
Например, когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду, и целевое число короткозамкнутых слоев задается равным двум, операция вставки управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент 1 в момент времени обнаружения увеличения за пределы порогового значения во второй раз. После того, как стержневидный элемент 1 остановлен, состояние первого устройства 101 накопления мощности проверяется.
Например, когда первое устройство 101 накопления мощности не может оцениваться как хорошее или дефектное на основе состояния при возникновении короткого замыкания между единичными слоями, первое устройство 101 накопления мощности может оцениваться как хорошее или дефектное также на основе состояния при возникновении короткого замыкания через несколько слоев.
Способ изготовления устройства накопления мощности
Фиг. 19 является блок-схемой последовательности операций, показывающей общее представление способа изготовления устройства накопления мощности согласно настоящему варианту осуществления.
Способ изготовления устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя, по меньшей мере, "(A) изготовление устройства накопления мощности" и "(B) оценку устройства накопления мощности".
(A) Изготовление устройства накопления мощности
Способ изготовления устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя изготовление множества первых устройств 101 накопления мощности.
Способ изготовления первого устройства 101 накопления мощности не должен быть ограничен конкретным образом. Первое устройство 101 накопления мощности может изготавливаться надлежащим образом в соответствии со своими техническими требованиями. Множество первых устройств 101 накопления мощности, идентичных по техническим требованиям, могут изготавливаться. Множество первых устройств 101 накопления мощности, отличающихся по техническим требованиям, могут изготавливаться.
(B) Оценка устройства накопления мощности
Способ изготовления устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления включает в себя оценку одного или более первых устройств 101 накопления мощности из множества первых устройств 101 накопления мощности с помощью способа оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления, описанного ранее.
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления может использоваться, например, для выборочного контроля во время изготовления. Например, одно или более первых устройств 101 накопления мощности могут выниматься из определенной производственной партии. То, является или нет хорошей производственная партия, может определяться на основе результата оценки одного или более первых устройств 101 накопления мощности. Согласно способу изготовления устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления, может изготавливаться первое устройство 101 накопления мощности, которое может демонстрировать предписанную характеристику при возникновении внутреннего короткого замыкания.
Способ оценки устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления может использоваться, например, для анализа технических требований во время разработки. Множество первых устройств 101 накопления мощности согласно определенным техническим требованиям могут изготавливаться. То, должны или нет приспосабливаться технические требования, может определяться на основе результата оценки одного или более первых устройств 101 накопления мощности. Согласно способу изготовления устройства накопления мощности в настоящем варианте осуществления, может предоставляться первое устройство 101 накопления мощности, которое может демонстрировать предписанную характеристику при возникновении внутреннего короткого замыкания.
Тестовая система
Фиг. 18 является блок-схемой, показывающей один пример тестовой системы согласно настоящему варианту осуществления.
Тестовая система 500 представляет собой тестовую систему для оценки первого устройства 101 накопления мощности. Подробности первого устройства 101 накопления мощности являются такими, как описано ранее.
Тестовая система 500 включает в себя, по меньшей мере, приводное устройство 501, устройство 502 измерения напряжения и устройство 503 управления. Приводное устройство 501 выполнено с возможностью выполнять операцию для того, чтобы вставить проводящий стержневидный элемент 1 в собранный пакетом участок 50 вдоль направления укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20. Подробности собранного пакетом участка 50 и стержневидного элемента 1 являются такими, как описано ранее.
Устройство 502 измерения напряжения выполнено с возможностью измерять разность потенциалов между эталонным электродом и стержневидным элементом 1 (вторую разность (ΔV2) потенциалов). Положительный электрод 10 или отрицательный электрод 20 выбирается в качестве эталонного электрода.
Устройство 503 управления выполнено с возможностью выполнять, по меньшей мере, одно из первого управления и второго управления. Устройство 503 управления может быть выполнено с возможностью выполнять одно из первого управления и второго управления. Устройство 503 управления может быть выполнено с возможностью выполнять как первое управление, так и второе управление.
При первом управлении, когда электрод, с которым стержневидный элемент 1 входит в контакт сначала в собранном пакетом участке 50 (внешнем электроде), отличается от эталонного электрода, операция вставки посредством приводного устройства 501 управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент 1, когда снижение абсолютного значения разности потенциалов (второй разности (ΔV2) потенциалов) обнаруживается, по меньшей мере, однократно.
При втором управлении, когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду, операция вставки посредством приводного устройства 501 управляется с возможностью останавливать стержневидный элемент 1, когда увеличение абсолютного значения разности потенциалов (второй разности (ΔV2) потенциалов) обнаруживается, по меньшей мере, однократно.
Устройство 503 управления может быть включено, например, в приводное устройство 501 или устройство 502 измерения напряжения. В тестовой системе 500 в настоящем варианте осуществления, описанной ранее, может осуществляться способ оценки устройства накопления мощности.
Примеры
Ниже описываются примеры настоящего изобретения. Нижеприведенное описание не ограничивает объем формулы изобретения.
Эксперимент 1. Число короткозамкнутых слоев
В эксперименте 1, число короткозамкнутых слоев анализируется в различных способах оценки.
Технические требования устройства накопления мощности
Призматический аккумулятор (первое устройство 101 накопления мощности) номинальной емкости ниже подготавливается.
Номинальная емкость: 5 А-ч, 25 А-ч, 50 А-ч, 75 А-ч и 100 А-ч
Технические требования, отличные от номинальной емкости каждого первого устройства 101 накопления мощности, являются такими, как показано ниже.
Верхнее предельное зарядное напряжение: 4,1 В
Нижнее предельное разрядное напряжение: 3 В
Первый кожух: изготовлен из сплава Al
Электродный узел: намотанный электродный узел (отрицательный электрод 20 выбирается в качестве внешнего электрода)
Активный материал положительного электрода: сложный оксид лития, никеля, кобальта и марганца
Активный материал отрицательного электрода: графит
Разделитель: пористая пленка, изготовленная из смолы (трехслойная структура)
В первом устройстве 101 накопления мощности в эксперименте 1, первый кожух 91 изолируется от положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20. А именно, первый кожух 91 имеет потенциал в нейтрали.
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 1 представляет способ оценки в соответствии с тестом с принудительным внутренним коротким замыканием (JIS C 8714).
Число устройств 101 накопления мощности, которые должны оцениваться, задается равным трем для каждой номинальной емкости. Уровень заряда первого устройства 101 накопления мощности регулируется до 100%. После регулирования уровня заряда, напряжение первого устройства 101 накопления мощности составляет 4,1 В. Обнаружение понижения напряжения на 50 мВ или более рассматривается в качестве возникновения короткого замыкания. После возникновения короткого замыкания, состояние первого устройства 101 накопления мощности проверяется. После того, как состояние проверяется, намотанный электродный узел 158 разбирается, и проверяется то, сколько электродов связано с коротким замыканием. Нижеприведенная таблица 1 показывает результаты.
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 2 представляет способ оценки в соответствии с выложенным патентом (Япония) № 2010-250954.
Число устройств 101 накопления мощности, которые должны оцениваться, задается равным трем для каждой номинальной емкости. Уровень заряда первого устройства 101 накопления мощности регулируется до 100%. После регулирования уровня заряда, напряжение первого устройства 101 накопления мощности составляет 4,1 В.
Оценочная оправка подготавливается. Керамический гвоздь, только концевой участок верхушки которого изготовлен из металла, приспосабливается в качестве оценочной оправки. Оценочная оправка вставляется в первое устройство 101 накопления мощности. Обнаружение понижения напряжения на 2 мВ или более рассматривается в качестве возникновения короткого замыкания, и операция для того, чтобы вставить оценочную оправку, прекращается. После того, как оценочная оправка остановлена, состояние первого устройства 101 накопления мощности проверяется. После того, как состояние проверяется, намотанный электродный узел 158 разбирается, и проверяется то, сколько электродов связано с коротким замыканием. Нижеприведенная таблица 1 показывает результаты.
Пример 1
Пример 1 реализуется с целевым числом короткозамкнутых слоев, заданным равным одному. Уровень заряда первого устройства 101 накопления мощности регулируется до 100%. После того, как уровень заряда регулируется, первая разность (ΔV1) потенциалов составляет 4,1 В. Предлагаемый на рынке гвоздь подготавливается в качестве стержневидного элемента 1. Контактный вывод 81 положительного электрода и гвоздь соединяются с соответствующими контактными выводами измерения устройства 502 измерения напряжения через предписанные выводы. А именно, положительный электрод 10 выбирается в качестве эталонного электрода. Внешний электрод (отрицательный электрод 20) отличается от эталонного электрода.
Гвоздь вставляется в первое устройство 101 накопления мощности вдоль направления укладки положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20 в то время, когда измеряется вторая разность (ΔV2) потенциалов между положительным электродом 10 (контактным выводом 81 положительного электрода) и гвоздем.
Фиг. 20 является графиком, показывающим переход разности потенциалов в примере 1.
В первый момент (t1) времени, гвоздь входит в контакт с первым кожухом 91 (сплавом Al). Вторая разность (ΔV2) потенциалов в это время указывает разность потенциалов (1,6 В) между первым кожухом 91 и положительным электродом 10.
Во второй момент (t2) времени, гвоздь входит в контакт с внешним электродом (отрицательным электродом 20). Вторая разность (ΔV2) потенциалов в это время увеличивается до разности потенциалов между положительным электродом 10 и отрицательным электродом 20, т.е. первой разности (ΔV1) потенциалов.
В третий момент (t3) времени, гвоздь проходит через отрицательный электрод 20 и разделитель 30 и входит в контакт с положительным электродом 10. Вторая разность (ΔV2) потенциалов в это время снижается практически до 0 В. В третий момент (t3) времени, гвоздь остановлен. После того, как гвоздь остановлен, состояние первого устройства 101 накопления мощности проверяется. Нижеприведенная таблица 1 показывает результаты.
В то время, когда гвоздь остается остановленным, обнаруживается увеличение (инверсия) второй разности (ΔV2) потенциалов. В четвертый момент (t4) времени, увеличение второй разности (ΔV2) потенциалов прекращается.
После этого, намотанный электродный узел 158 разбирается, и проверяется то, сколько электродов связано с коротким замыканием. Нижеприведенная таблица 1 показывает результаты.
Пример 2
Фиг. 21 является графиком, показывающим переход разности потенциалов в примере 2.
Пример 2 реализуется с целевым числом короткозамкнутых слоев, заданным равным двум. В примере 2, операции, идентичные операциям в примере 1, выполняются до четвертого момента (t4) времени. Кроме того, в примере 2, операция для того, чтобы вставить гвоздь, снова выполняется от четвертого момента (t4) времени. В пятый момент (t5) времени, гвоздь снова входит в контакт с положительным электродом 10, и вторая разность (ΔV2) потенциалов снижается практически до 0 В. В пятый момент (t5) времени, гвоздь остановлен. После того, как гвоздь остановлен, состояние первого устройства 101 накопления мощности проверяется. Нижеприведенная таблица 1 показывает результаты.
В то время, когда гвоздь остается остановленным, обнаруживается увеличение (инверсия) второй разности (ΔV2) потенциалов. В шестой момент (t6) времени, увеличение второй разности (ΔV2) потенциалов прекращается. После этого, намотанный электродный узел 158 разбирается, и проверяется то, сколько электродов связано с коротким замыканием. Нижеприведенная таблица 1 показывает результаты.
Таблица 1. Число короткозамкнутых слоев
Номинальная емкость
Состояние после короткого замыкания
Число короткозамкнутых слоев
№ 1
№ 2
№ 3
Сравнительный пример 1 (тест с принудительным внутренним коротким замыканием)
5 А-ч
Выработка тепла
2
1
2
25 А-ч
1
2
2
50 А-ч
1
2
2
75 А-ч
1
2
2
100 А-ч
1
2
2
Сравнительный пример 2 (понижение напряжения на 2 мВ в качестве условия остановки)
5 А-ч
Выработка тепла
3
4
5
25 А-ч
4
5
6
50 А-ч
7
8
6
75 А-ч
10
8
9
100 А-ч
Высокая выработка тепла
-
-
10
Пример 1 (целевое число короткозамкнутых слоев: один слой)
5 А-ч
Выработка тепла
1
1
1
25 А-ч
1
1
1
50 А-ч
1
1
1
75 А-ч
1
1
1
100 А-ч
1
1
1
Пример 2 (целевое число короткозамкнутых слоев: два слоя)
5 А-ч
Выработка тепла
2
2
2
25 А-ч
2
2
2
50 А-ч
2
2
2
75 А-ч
2
2
2
100 А-ч
2
2
2
Результаты в эксперименте 1
Фиг. 22 является графиком, показывающим взаимосвязь между номинальной емкостью устройства накопления мощности и числом короткозамкнутых слоев в сравнительных примерах 1 и 2.
В сравнительном примере 1 (тест с принудительным внутренним коротким замыканием), число короткозамкнутых слоев является стабильным при одном-двух слоях. Тем не менее, когда целевое число короткозамкнутых слоев задается равным одному, управление числом короткозамкнутых слоев также считается недостаточным.
В сравнительном примере 2, по мере того, как номинальная емкость является более высокой, число короткозамкнутых слоев больше. В сравнительном примере 2, некоторые выборки первого устройства 101 накопления мощности в 100 А-ч имеют высокую выработку тепла, и число короткозамкнутых слоев в них не может подтверждаться.
Фиг. 23 является графиком, показывающим переход напряжения в сравнительном примере 2.
В сравнительном примере 2, по мере того, как номинальная емкость первого устройства 101 накопления мощности является более высокой, напряжение после того, как керамический гвоздь остановлен, является более низким. Увеличение числа короткозамкнутых слоев, описанное ранее, учитывает этот результат.
Фиг. 24 является графиком, показывающим взаимосвязь между номинальной емкостью устройства накопления мощности и числом короткозамкнутых слоев в примерах 1 и 2.
В примерах 1 и 2, целевое число короткозамкнутых слоев (один или два) реализовано стабильно. В примерах 1 и 2, считается, что число короткозамкнутых слоев может управляться.
Как показано на фиг. 20 (пример 1) и фиг. 21 (пример 2), в примерах 1 и 2, по мере того, как номинальная емкость является более высокой, первая разность (ΔV1) потенциалов, т.е. напряжение первого устройства 101 накопления мощности, является более высокой после того, как гвоздь остановлен. Понижение напряжения вследствие короткого замыкания считается меньшим по мере того, как номинальная емкость является более высокой, поскольку число короткозамкнутых слоев является постоянным независимо от номинальной емкости.
Эксперимент 2. Эталонный электрод
В эксперименте 1 (примеры 1 и 2), подтверждено, что число короткозамкнутых слоев может управляться, когда внешний электрод отличается от эталонного электрода. В эксперименте 2 (примере 3), то, может или нет число короткозамкнутых слоев управляться, проверяется, когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду.
Пример 3
Подготавливается первое устройство 101 накопления мощности, идентичное по техническим требованиям эксперименту 1. Отрицательный электрод 20 выбирается в качестве эталонного электрода. А именно, внешний электрод (отрицательный электрод 20) является идентичным эталонному электроду. За исключением этого аспекта, операции, идентичные операциям в примере 1, выполняются.Фиг. 25 является графиком, показывающим переход разности потенциалов в примере 3.
В первый момент (t1) времени, гвоздь входит в контакт с первым кожухом 91. Вторая разность (ΔV2) потенциалов в это время указывает разность потенциалов (2,5 В) между первым кожухом 91 и отрицательным электродом 20.
Во второй момент (t2) времени, гвоздь входит в контакт с внешним электродом (отрицательным электродом 20). Вторая разность (ΔV2) потенциалов в это время снижается практически до 0 В.
В третий момент (t3) времени, гвоздь проходит через отрицательный электрод 20 и разделитель 30 и входит в контакт с положительным электродом 10. Вторая разность (ΔV2) потенциалов увеличивается в это время. В третий момент (t3) времени, гвоздь остановлен.
В то время, когда гвоздь остается остановленным, обнаруживается снижение (инверсия) второй разности (ΔV2) потенциалов. В четвертый момент (t4) времени, вторая разность (ΔV2) потенциалов снижается практически до 0 В.
Результаты в эксперименте 2
Намотанный электродный узел 158 разбирается, и подтверждено, что число короткозамкнутых слоев составляет один также в эксперименте 2. Когда внешний электрод также является идентичным эталонному электроду, короткое замыкание между единичными слоями может быть реализовано. Следовательно, считается, что число короткозамкнутых слоев может управляться также, когда внешний электрод является идентичным эталонному электроду.
Тем не менее, пример 3 меньше примера 1 по величине варьирования второй разности (ΔV2) потенциалов с коротким замыканием между единичными слоями. Предполагается, что когда электрод, отличающийся от внешнего электрода, выбирается в качестве эталонного электрода, аналогично примеру 1, величина варьирования второй разности (ΔV2) потенциалов больше, и обнаружение короткого замыкания между единичными слоями упрощается.
Альтернативно, этот результат также понимается как величина варьирования второй разности (ΔV2) потенциалов, меньшая вследствие выбора отрицательного электрода 20 в качестве эталонного электрода. Следовательно, предполагается, что когда положительный электрод 10 выбирается в качестве эталонного электрода, величина варьирования второй разности (ΔV2) потенциалов больше, и обнаружение короткого замыкания между единичными слоями упрощается.
Эксперимент 3. Потенциал кожуха
В экспериментах 1 и 2, первый кожух 91 имеет потенциал в нейтрали. В экспериментах 1 и 2, переход второй разности (ΔV2) потенциалов наблюдается в то время, когда первый кожух 91 изолируется от положительного электрода 10 и отрицательного электрода 20.
В эксперименте 3, переход второй разности (ΔV2) потенциалов наблюдается, когда первый кожух 91 равен положительному электроду 10 по потенциалу (первый кожух 91 электрически соединяется с положительным электродом 10), и когда первый кожух 91 равен отрицательному электроду 20 по потенциалу (первый кожух 91 электрически соединяется с отрицательным электродом 20). Переход второй разности (ΔV2) потенциалов проверяется в каждом из примера, в котором положительный электрод 10 выбирается в качестве эталонного электрода, и примера, в котором отрицательный электрод 20 выбирается в качестве эталонного электрода. Нижеприведенная таблица 2 показывает результаты.
В нижеприведенной таблице 2, "P (положительный)" означает то, что переход второй разности (ΔV2) потенциалов является стабильным, и обнаружение снижения или увеличения второй разности (ΔV2) потенциалов является простым. "N (отрицательный)" означает то, что переход второй разности (ΔV2) потенциалов является нестабильным.
Таблица 2. Потенциал кожуха
Потенциал кожуха
Эталонный электрод
Положительный электрод
Отрицательный электрод
Потенциал в нейтрали (эксперименты 1 и 2)
P
P
Потенциал, равный положительному электроду
N
N
Потенциал, равный отрицательному электроду
P
N
Результаты в эксперименте 3
Как показано в таблице 2, когда первый кожух 91 имеет потенциал в нейтрали, переход второй разности (ΔV2) потенциалов является стабильным независимо от того, положительный электрод 10 или отрицательный электрод 20 выбирается в качестве эталонного электрода.
Когда первый кожух 91 равен по потенциалу положительному электроду 10, переход второй разности (ΔV2) потенциалов является нестабильным независимо от того, положительный электрод 10 или отрицательный электрод 20 выбирается в качестве эталонного электрода. Следовательно, когда первый кожух 91 равен по потенциалу положительному электроду 10, намотанный электродный узел 158 может выниматься из первого кожуха 91, чтобы оценивать первое устройство 101 накопления мощности.
Когда первый кожух 91 равен отрицательному электроду 20 по потенциалу, и когда положительный электрод 10 выбирается в качестве эталонного электрода, подтверждено, что переход второй разности (ΔV2) потенциалов имеет тенденцию быть стабильным. Следовательно, считается, что когда первый кожух 91 равен отрицательному электроду 20 по потенциалу, положительный электрод 10 предпочтительно выбирается в качестве эталонного электрода.
Эксперимент 4. Диаметр (φ) стержневидного элемента
В эксперименте 4, изучается диаметр (φ) стержневидного элемента 1 (гвоздя).
Гвоздь, имеющий диаметр (φ) в нижеприведенной таблице 3, подготавливается. То, может или нет гвоздь проходить через кожух, проверяется при нижеприведенных условиях. Нижеприведенная таблица 3 показывает результаты. "P" в нижеприведенной таблице 3 означает то, что гвоздь проходит через кожух. "N" означает то, что гвоздь не может проходить через кожух.
Условия в эксперименте 4
Угол (θ) на конце верхушки гвоздя: 45 градусов
Форма гвоздя: круглый гвоздь (гвоздь, имеющий круглую форму поперечного сечения в поперечном сечении, ортогональном к осевому направлению)
Скорость вставки: 0,01 мм/секунда
Таблица 3. Диаметр стержневидного элемента
Кожух
Диаметр (φ) стержневидного элемента
Материал
Толщина стенок
Al
N
P
P
Al
N
P
P
SUS
N
P
P
Алюминиевая многослойная пленка
-
P
P
P
Результаты в эксперименте 4
Как показано в таблице 3, когда кожух изготовлен из твердого материала, и когда стержневидный элемент 1 имеет небольшой диаметр (φ), стержневидный элемент 1 может изгибаться, и стержневидный элемент 1 может не иметь возможность проходить через кожух.
Эксперимент 5. Угол (θ) на конце верхушки стержневидного элемента
В эксперименте 5, изучается угол (θ) на конце верхушки стержневидного элемента 1.
Гвоздь, имеющий угол (θ) на конце верхушки в нижеприведенной таблице 4, подготавливается. То, может или нет гвоздь проходить через кожух, проверяется при нижеприведенных условиях. Нижеприведенная таблица 4 показывает результаты. "Проникновение: P" в нижеприведенной таблице 4 означает то, что гвоздь проходит через кожух. "Проникновение: N" означает то, что гвоздь не может проходить через кожух. "Смятие: P" означает то, что конец верхушки гвоздя не сминается. "Смятие: N" означает то, что конец верхушки гвоздя сминается.
Условия в эксперименте 5
Диаметр (φ) гвоздя: 3 мм (круглый гвоздь)
Скорость вставки: 0,01 мм/секунда
Таблица 4. Угол на конце верхушки стержневидного элемента
Кожух
Угол (θ) на конце верхушки стержневидного элемента
Материал
Толщина стенок
10 градусов
20 градусов
30 градусов
90 градусов
Al
Проникновение: NСмятие: N
Проникновение: PСмятие: N
Проникновение: PСмятие: P
Проникновение: PСмятие: P
Al
Проникновение: NСмятие: N
Проникновение: PСмятие: N
Проникновение: PСмятие: N
Проникновение: PСмятие: P
SUS
Проникновение: NСмятие: N
Проникновение: PСмятие: N
Проникновение: PСмятие: N
Проникновение: PСмятие: P
Алюминиевая многослойная пленка
-
Проникновение: PСмятие: P
Проникновение: PСмятие: P
Проникновение: PСмятие: P
Проникновение: PСмятие: P
Результаты в эксперименте 5
Как показано в таблице 4, когда кожух изготовлен из твердого материала, в котором конец верхушки стержневидного элемента 1 является чрезмерно острым, конец верхушки может сминаться, и стержневидный элемент 1 может не иметь возможность проходить через кожух.
Эксперимент 6. Условие для остановки
В эксперименте 6, изучается условие для остановки стержневидного элемента 1 (гвоздя).
Гвоздь вставляется в первое устройство 101 накопления мощности при нижеприведенных условиях. Взаимосвязь между периодом времени, истекшим с момента времени, когда величина снижения второй разности (ΔV2) потенциалов превышает пороговое значение, показанное в нижеприведенной таблице 5, до момента времени фактической остановки гвоздя и числом короткозамкнутых слоев, анализируется. Нижеприведенная таблица 5 показывает результаты.
Условия в эксперименте 6
Эталонный электрод: положительный электрод 10 (внешний электрод, отличающийся от эталонного электрода)
Угол (θ) на конце верхушки гвоздя: 45 градусов
Диаметр (φ) гвоздя: 3 мм (круглый гвоздь)
Скорость вставки: 0,1 мм/секунда
Таблица 5. Условие для остановки
Пороговое значение (величина снижения ΔV2)
0 мВ
10 мВ
10 мВ
50 мВ
50 мВ
100 мВ
100 мВ
Период времени, истекший с момента времени выхода за пределы порогового значения до момента времени остановки гвоздя
10 секунд
10 секунд
50 секунд
10 секунд
50 секунд
10 секунд
50 секунд
Число короткозамкнутых слоев
0
0-1
0-1
1-2
1-3
1-2
1-3
Результаты в эксперименте 6
Как показано в таблице 5, короткое замыкание не возникает, когда пороговое значение задается равным 0 мВ. Когда пороговое значение задается равным 10 мВ, короткое замыкание может не возникать. Когда пороговое значение задается равным 10 мВ, короткое замыкание может ошибочно обнаруживаться вследствие шума. Когда пороговое значение задается равным 50 мВ, число короткозамкнутых слоев составляет от одного до двух. Когда пороговое значение задастся равным 50 мВ, ожидается результат, сравнимый с результатом в тесте с принудительным внутренним коротким замыканием. Когда период времени, истекший до тех пор, пока гвоздь не останавливается, является более длительным, число короткозамкнутых слоев имеет тенденцию увеличиваться.
Эксперимент 7. Скорость вставки
В эксперименте 7, изучается скорость вставки стержневидного элемента 1 (гвоздя).
Гвоздь вставляется в первое устройство 101 накопления мощности при нижеприведенных условиях. Взаимосвязь между скоростью вставки и числом короткозамкнутых слоев анализируется. Нижеприведенная таблица 6 показывает результаты.
Условия в эксперименте 7
Эталонный электрод: положительный электрод 10 (внешний электрод, отличающийся от эталонного электрода)
Угол (θ) на конце верхушки гвоздя: 45 градусов
Диаметр (φ) гвоздя: 3 мм (круглый гвоздь)
Пороговое значение: 50 мВ
Таблица 6. Скорость вставки
Скорость вставки
10 мм/секунда
1 мм/секунда
0,1 мм/секунда
0,01 мм/секунда
0,001 мм/секунда
Число короткозамкнутых слоев
5
2
1
1
1
Результаты в эксперименте 7
Как показано в таблице 6, по мере того, как скорость вставки является более высокой, число короткозамкнутых слоев имеет тенденцию увеличиваться. Управление числом короткозамкнутых слоев считается проще по мере того, как скорость вставки является более низкой.
Варианты осуществления, раскрытые в данном документе, являются иллюстративными и неограничивающими во всех отношениях. Объем, заданный посредством терминов формулы изобретения, включает в себя любые модификации в пределах объема и смысла, эквивалентного терминам формулы изобретения.