疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法，其包括以下步驟：1)通過兩次互余的X-Ray光照射，利用入射角α及兩次照射測得的錯位數值D1和D2，計算出陰陽極膜片角位A處的錯位長度L和錯位寬度W；2)利用同樣方法測量待檢測電芯角位B處的陰陽極膜片錯位長度L’和錯位寬度W’；3)將測得的L、W、L’、W’和規定的陰陽極膜片錯位規格進行比較，判定待檢測電芯是否為合格品。本發明采用雙入射角和雙角位的檢測方法對疊片電芯的陰陽極膜片錯位距離進行檢測，有效避免了現有單一角度檢測方法易于出現的錯位不良電芯誤判以及由誤判導致的安全隱患，從而降低了成品電池因陰陽極膜片錯位不足引起的安全風險。
【專利說明】疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋰離子電池無損檢測領域，更具體地說，本發明涉及一種對疊片電芯的陰陽極膜片錯位進行精確檢測的方法。
【背景技術】
[0002]隨著電池技術的不斷突破與發展，疊片技術因具有外觀整齊漂亮不易變形、能量密度高、可以制作成任意形狀等優點，逐漸受到用戶和技術人員的青睞。尤其是用在某些特殊形狀的空間內時，為了更好的利用空間，人們希望能做出與空間形狀相匹配的異形電池；由于傳統的卷繞電池無法做成異形，因此需要通過疊片技術來滿足上述要求。人們對異形電池的需求，要求疊片技術必須能夠克服異形疊片過程中出現的新技術問題，而陰陽極膜片錯位的檢測問題就是其中之一。
[0003]為防止析鋰，鋰離子電池生產時，必須保證陽極膜片的長度和寬度大于相鄰陰極膜片的長度和寬度。但是，在陰陽極片卷繞或疊片過程中，有時會由于定位錯位而使得陰極膜片的某一邊緣超出陽極膜片邊緣。這種陰陽極膜片錯位現象會造成電池局部充電不均勻，甚至導致陰陽極膜片直接接觸而引起發熱起火。電池的安全性能一直都是人們使用電池的最基本要求，因此，生產制造企業對電池生產過程中的陰陽極膜片錯位都有非常嚴格的要求。
[0004]卷繞式電芯膜片的錯位是采用垂直于電芯平面的X-Ray光源進行檢測的，但是對于疊片式電芯來說，極片的層疊使得X-Ray光源無法檢測到每層陰陽極膜片的錯位距離，因此并不適用。CT設備檢測雖然可靠性較高，但卻由于具有成本高、效率低等缺點也不適用于實際生產。所以，目前大多數的疊片電池生產制造企業都采用與電芯呈特定入射角的X-Ray光源來檢測疊片電芯的陰陽極膜片錯位距離，進而判定電芯是否合格。上述方法在陰陽極膜片平行度非常好的情況下是適用的，但在檢測陰陽極膜片邊緣存在相對傾斜的電芯時，就會出現將部分不良品誤判為合格品的情況；這種誤判無疑會給電池的安全埋下極大隱患。
[0005]有鑒于此，確有必要提供一種經濟準確的疊片電芯陰陽極膜片錯位檢測方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于:提供一種經濟準確的疊片電芯陰陽極膜片錯位檢測方法，以解決和避免現有疊片電池檢測方法中所產生的誤判及由此帶來的安全風險。
[0007]為了實現上述發明目的，本發明在大量的試驗驗證工作基礎上，提供了一種疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法，其包括以下步驟:
[0008]I)測量待檢測電芯角位A處的陰陽極膜片錯位距離:利用平行于陰陽極膜片的X-Ray光對疊片電芯的角位A進行兩次照射，要求兩次照射的入射角α和β互余，并分別測量出兩次照射的疊片電芯陰陽極膜片錯位數值Dl和D2，利用α、0、01和02計算出陰陽極膜片角位A處的錯位長度L和錯位寬度W ；[0009]2)利用同樣方法測量待檢測電芯角位B處的陰陽極膜片錯位長度L’和錯位寬度W，；
[0010]3)將測得的L、W、L’、W’和規定的陰陽極膜片錯位規格進行比較:當L、L’、W、W’均在錯位規格范圍內時，待檢測電芯被判定為合格品；iL、L’、W、W’中的一個或多個不在錯位規格沮圍內時，待檢測電芯被判定為不良品。
[0011]作為本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法的一種改進，所述陽極膜片的長度和寬度均大于陰極膜片的長度和寬度，陰陽極膜片錯位長度L、L’和寬度W、W’是指陽極膜片的長度和寬度超出陰極膜片的距離。
[0012]作為本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法的一種改進，所述步驟3)的陰陽極膜片錯位規格為陽極膜片的長度和寬度均超出陰極膜片1-10_。
[0013]作為本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法的一種改進，所述步驟1)、2)中角位A、B的錯位長度L、L’和寬度W、W’是利用計算機軟件通過公式W= (D2*sin a -Dl*cos α ) / (sin2 α -cos2 α )和 L= (D2*cos a -Dl*sin α ) / (cos2 a -sin2 α )進行計算并直接輸出結果的。
[0014]作為本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法的一種改進，當待檢測電芯為多層疊片電芯時，步驟I)和2)均需要對各層電芯的陰陽極膜片錯位長度L、L’和寬度W、W’進行分別計算；只有當各層電芯的陰陽極膜片錯位長度L、L’和寬度W、W’均在錯位規格范圍內時，待檢測電芯才能被判定為合格品。
[0015]作為本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法的一種改進，所述步驟1)、2)中的檢測是將待檢測電芯固定在夾具上放入X-Ray檢測設備內進行的。
[0016]作為本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法的一種改進，所述待檢測電芯的角位A和角位B為相鄰角位。
[0017]與現有技術相比，本發明采用雙入射角和雙角位的檢測方法對疊片電芯的陰陽極膜片錯位距離進行檢測，有效避免了現有單一角度檢測方法易于將錯位不良的電芯判定為正常電芯的誤判以及由誤判導致的安全隱患，從而降低了成品電池因陰陽極膜片錯位不足引起的安全風險；同時，本發明具有成本低，效率高等優點，因此遠比CT掃描法更適合于實際生產應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法及其有益效果進行詳細說明，其中:
[0019]圖1為本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法的原理圖。
[0020]圖2為本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法所使用夾具結構示意圖。
[0021]圖3為CT掃描法和本發明檢測方法所測得的多層疊片電芯的陰陽極膜片錯位數值之間的關系圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明的發明目的、技術方案及其有益技術效果更加清晰，以下結合附圖和【具體實施方式】，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的【具體實施方式】僅僅是為了解釋本發明，并非為了限定本發明。
[0023]為了便于理解，以下首先對本發明的檢測原理進行說明。
[0024]請參閱圖1，本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法的基本原理是:利用X-Ray光源對疊片電芯的角位A進行兩次照射，測量出兩次照射的疊片電芯陽極膜片44、陰極膜片42之間的錯位數值Dl和D2 (未圖示)，再通過解二元一次方程組精確計算出陰陽極膜片42、44角位A處的錯位長度L和錯位寬度W ；以同樣方法得到陰陽極膜片42、44角位B處的錯位長度L’和錯位寬度W’，進而將兩個角位A、B處的錯位長度L、L’和寬度W、Ψ分別與規定的錯位規格對比，從而判定電芯是否存在陰陽極錯位不良問題。
[0025]首先，利用平行于陰陽極膜片的X-Ray光10、12對疊片電芯的角位A進行兩次照射，要求兩次照射的入射角(X-Ray光源與疊片電芯邊緣之間的銳角)α和β互余，即滿足α+β=90°，并分別測量出兩次照射的疊片電芯陰陽極膜片錯位數值Dl和D2。利用α、β、Dl和D2計算陰陽極膜片42、44角位A處的錯位長度L和錯位寬度W的公式，推導如下:
[0026]首先，對于入射光10,由于線段ab+bd=ac+cd,因此可得到:
[0027]W/sin a+L/cos a =Dl* (tan a+ctg α )【I】； [0028]同理，對于入射光12，可得到:
[0029]ff/sin β +L/cos β =D2* (tan β +ctg β )【2】；
[0030]又由于α+β=90° ,因此式【2】可變形為:
[0031]W/cos a+L/sin a =D2* (tan a+ctg α )【3】；
[0032]cos α*【I】得:
[0033]W*ctg a+L=Dl* (tan a+ctg α ) *cos α 【4】；
[0034]sina *【3】得:
[0035]W*tan a+L=D2* (tan a+ctg a ) *sin a 【5】；
[0036]【5】-【4】得:
[0037]W* (tan a-ctg a ) = (tan a+ctg a ) * (D2*sin a-Dl*cos a ) 【6】；
[0038]由【6】可解出陰陽極膜片的錯位寬度W:
[0039]W= (D2*sin a-Dl*cos a ) / (sin2 a-cos2 a )【7】；
[0040]類似地，可解出陰陽極膜片的錯位長度L:
[0041]L= (D2*cos a-Dl*sin a ) / (cos2 a-sin2 a )【8】。
[0042]可見，通過兩次互余的X-Ray光照射，利用入射角α及兩次照射測得的錯位數值Dl和D2，即可計算出陰陽極膜片42、44角位A處的錯位長度L和錯位寬度W。
[0043]為了避免誤判，進一步保證檢測結果的準確性，本發明檢測方法對每一待檢測電芯的兩個相鄰角位Α、Β分別進行檢測，并將兩個角位Α、Β的錯位長度L、L’和寬度W、W’分別與規定的陰陽極膜片錯位規格對比；只有當L、L’、W、Ψ均在錯位規格范圍內時，待檢測電芯才被判定為合格品。
[0044]請參閱圖2，本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法所使用的夾具包括底座20、電芯定位塊22、電芯壓緊夾具24、X-Ray光源26、刻度盤28和旋轉手柄29。
[0045]電芯定位塊22設于底座20的一側面200靠近底部處,用于支撐待檢測電芯40 ；電芯壓緊夾具24設于電芯定位塊22的側上方，其與底座20的側面200配合而夾緊固定待檢測電芯40。[0046]X-Ray光源26通過刻度盤28可旋轉地設置在底座20的頂部。X-Ray光源26朝向待檢測電芯40的一個角位，使得自身射出的X-Ray光能夠在該角位對待檢測電芯40的陰陽極膜片進行平行照射。旋轉手柄29連接于刻度盤28的背面，以方便帶動刻度盤28轉動。
[0047]以下將通過與其他檢測法的對比，對本發明疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法的準確性進行驗證。
[0048]單電芯錯位檢測
[0049]首先，制作陰陽極活性物質材料分別為LC0/NCM與石墨C的陰陽極片，采用簡單的一片陰極片、一片陽極片和兩片隔膜做成簡單的單電芯作為樣品電芯。
[0050]I) CCD檢測方法測量:將做出的樣品電芯放在CCD測量儀下分別測量出四個角位陰陽極膜片的錯位長度L和錯位寬度W，結果如表1所示。
[0051]2)本發明檢測方法測量:將做出的樣品電芯固定在圖2所示的夾具上，利用X-Ray光源26、以入射角10°、80°對樣品電芯的角位A進行兩次照射，過程如下:轉動旋轉手柄29，使X-Ray光源26射出的光線與待測角位A的入射角度為10°，將得到的檢測圖像調整至清晰穩定后，使用軟件自帶的測量工具測量并記錄陰陽極膜片錯位數值Dl ;然后，轉動旋轉手柄29，使X-Ray光源26射出的光線與待測角位A的入射角度為80°，將圖像調整至清晰穩定后，記錄陰陽極膜片錯位數值D2。完成角位A的檢測后，取下樣品電芯，將鄰近角位B作為測試對象，同樣以10°和80°的入射角測量出D3、D4 ;同樣測量角位C和角位D的陰陽極膜片錯位數值；最后，通過計算機軟件的計算得到陰陽極膜片各角位的錯位長度L和錯位寬度W。所有的檢測結果如表1所示。
[0052]表1、本發明檢測`方法與CCD測量法的測量結果對比表
【權利要求】
1.一種疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)測量待檢測電芯角位A處的陰陽極膜片錯位距離:利用平行于陰陽極膜片的X-Ray光對疊片電芯的角位A進行兩次照射，要求兩次照射的入射角α和β互余，并分別測量出兩次照射的疊片電芯陰陽極膜片錯位數值Dl和D2，利用α、β、Dl和D2計算出陰陽極膜片角位A處的錯位長度L和錯位寬度W ； 2)利用同樣方法測量待檢測電芯角位B處的陰陽極膜片錯位長度L’和錯位寬度W’； 3)將測得的L、W、L’、W’和規定的陰陽極膜片錯位規格進行比較:當L、L’、W、W’均在錯位規格范圍內時，待檢測電芯被判定為合格品；iL、L’、W、W’中的一個或多個不在錯位規格沮圍內時，待檢測電芯被判定為不良品。
2.根據權利要求1所述的疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法，其特征在于，所述陽極膜片的長度和寬度均大于陰極膜片的長度和寬度，陰陽極膜片錯位長度L、L’和寬度W、r是指陽極膜片的長度和寬度超出陰極膜片的距離。
3.根據權利要求1所述的疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法，其特征在于，所述步驟3)的陰陽極膜片錯位規格為陽極膜片的長度和寬度均超出陰極膜片1-10_。
4.根據權利要求1、2或3所述的疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法，其特征在于，所述步驟1)、2)中角位A、B的錯位長度L、L’和寬度W、W’是利用計算機軟件通過公式W= (D2*sin a -Dl*cos α ) / (sin2 α -cos2 α )和 L= (D2*cos a -Dl*sin α ) / (cos2 a -sin2 α )進行計算并直接輸出結果的。
5.根據權利要求1、2或3所述的疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法，其特征在于，當待檢測電芯為多層疊片電芯時，步驟I)和2)均需要對各層電芯的陰陽極膜片錯位長度L、L’和寬度W、W’進行分別計算；只有當各層電芯的陰陽極膜片錯位長度L、L’和寬度W、W’均在錯位規格范圍內時，待檢測電芯才能被判定為合格品。
6.根據權利要求1、2或3所述的疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法，其特征在于，所述步驟I)、2)中的檢測是將待檢測電芯固定在夾具上放入X-Ray檢測設備內進行的。
7.根據權利要求1、2或3所述的疊片電芯的陰陽極膜片錯位檢測方法，其特征在于，所述待檢測電芯的角位A和角位B為相鄰角位。
【文檔編號】G01B15/00GK103743361SQ201410013135
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】趙義, 路超 申請人:寧德新能源科技有限公司, 東莞新能源科技有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
