CN109786853B - 一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池的技术领域，具体涉及一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法，包括如下步骤：1)根据电池型号，设置卷绕层的标准值；2)在电芯卷绕过程中，相机采集每层所述卷绕层的图像；3)根据所述卷绕层的图像，对每层所述卷绕层的位置参数进行分析，然后根据分析结果判断所述卷绕层是否发生位移，若所述卷绕层发生位移，则对下一个电芯的所述卷绕层进行调整。本发明能够在电芯卷绕过程中进行卷绕层检测，并修正下一个电芯的各隔离膜和电极层边界，有助于简化工序，提高生产效率，还能提高电芯质量。

Description

一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法

技术领域

本发明属于电池的技术领域，具体涉及一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法。

背景技术

如今，锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。因为理想的状态是锂电池的卷绕层在卷绕过程中各层边界相对于其初始位置不发生位移变化，而通常情况下，锂电池的卷绕层的各层相对它们各自初始位置的位移量非常小，在肉眼情况下不易察觉，这样就无法判断出锂电池的卷绕层在卷绕过程中相对其初始位置或者预设位置的位移变化情况，不能判断卷绕效果的好坏。

其中，中国专利文献公开了一种锂电池卷绕层边界的检测设备及检测方法(公开号：CN 108180826 A)，包括：卷绕层至少包括层叠设置的第一隔膜层、第一电极层、第二隔膜层和第二电极层；检测设备包括：第一照明光，设置于卷绕层的一侧，第一照明光的照射区域大于或等于卷绕层的边界区域；摄像装置，设置于卷绕层背向第一照明光的一侧，摄像装置用于采集第一隔膜层的边界与第二隔膜层的同侧边界的图像；检测设备用于检测所采集的图像中第一隔膜层的边界与第二隔膜层的同侧边界是否重合，以判断第一隔膜层的边界与第二隔膜层的同侧边界是否对齐。上述的方案在一定程度上能检测边界的对齐度，但是这种方案至少还存在以下缺陷：第一，检测方法复杂且成本较高；第二，只能对电池的卷绕层进行监控，无法修正卷绕层。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法，能够在电芯卷绕过程中进行卷绕层检测，并修正下一个电芯的各隔离膜和电极层边界，有助于简化工序，提高生产效率，还能提高电芯质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法，包括如下步骤：

1)根据电池型号，设置卷绕层的标准值；

2)在电芯卷绕过程中，相机采集每层所述卷绕层的图像；

3)根据所述卷绕层的图像，对每层所述卷绕层的位置参数进行分析，然后根据分析结果判断所述卷绕层是否发生位移，若所述卷绕层发生位移，则对下一个电芯的所述卷绕层进行调整。

还需要说明的是：本发明的修正方法中，步骤1)中，由于电池的种类较多，不同种类的电池对卷绕层要求也不同，导致相应的标准值也随之改变，用户需要根据电池的实际尺寸和电路设计设置标准值；步骤2)中，相机采集每层卷绕层的图像，并在图像中显现各隔膜层和电极层的边界，且高清的图像可以进行进一步放大操作，便于从采集的图像中判断卷绕层是否位移，能够解决无法通过肉眼准确检测卷绕层是否存在位移的问题，有助于保证锂电池的质量，同时，采用拍照的方式记录各隔膜层和电极层的边界的位置，不仅提高检测的精度，还便于用户实时监测或复查；步骤3)中，采集的每层卷绕层图像均需要提取隔膜层和电极层的边界的位置参数，同时，为了减少误差，均进行多次测量，因此产生多组位置参数，而有效分析不仅能够减少测试误差，还能总结出每层卷绕层位移的趋势，有助于提前发现卷绕层发生位移，并自动进行相应的位置调整，从而简化生产工序，提高生产效率。

作为本发明所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法的一种改进，步骤3)中，分析所述位置参数的方法，包括如下步骤：

A1、分别计算所述位置参数的平均值、标准值、最大值、最小值及标准差；

A2、将所述位置参数进行汇总，并绘制成SPC控制图。

上述分析方法中，步骤A1中，计算平均值能够判断卷绕层的总***置；计算最大值和最小值，能够快速识别卷绕层是否在标准值内，同时通过计算标准差，便于用户及时知道卷绕层位移的趋向性；步骤A2中，SPC控制图是对过程质量加以测定、记录，从而进行控制管理的一种用科学方法设计的图，SPC控制图中包括三条线：控制上限、中心线、控制下限，当位置参数超过控制上限或控制下限，用户能够直接从SPC控制图了解卷绕层位移的情况，做出相应的位置调整，如移动隔离膜或极片，便于对比移动前的位置参数和移动后的位置参数，对电池的质量进行控制。

作为本发明所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法的一种改进，步骤3)中，判断所述卷绕层发生位移的方法，包括：

若所述平均值超出所述标准值，则所述卷绕层发生位移；

若所述最大值或所述最小值超出所述标准值，则所述卷绕层发生位移；

若所述标准差大于0.08，则所述卷绕层发生位移。

作为本发明所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法的一种改进，步骤3)中，调整所述卷绕层的方法，包括如下步骤：

B1、将发生位移的电芯剔出；

B2、根据所述SPC控制图重新调整下一个电芯的所述卷绕层的位置，直到每层所述卷绕层的所述位置参数均落入所述标准值内。

上述调整方法中，步骤B1中，将发生位移的电芯从卷绕机中剔出，有助于对此类电芯进行回收，同时，防止此类电芯继续生产导致成本上升且良品率下降；步骤B2中，通过自动判断每层卷绕层的位置参数是否均落入标准值内，实现调整下一个电芯的隔膜层和电极层的边界位置，这种方法不仅有助于找出位移的原因，还能防止下一个电芯在相同卷绕层发生位移，从根本上提高电芯的良品率。

作为本发明所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法的一种改进，步骤2)中，所述相机为CCD数码光电传感器和CMOS数码光电传感器。

作为本发明所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法的一种改进，步骤2)中，还包括对相机进行开机校准。

作为本发明所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法的一种改进，步骤1)中，所述卷绕层包括层叠设置的正极片、隔离膜和负极片。

作为本发明所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法的一种改进，步骤3)中，所述位置参数包括隔离膜边缘在宽度方向上超出负极片的距离、负极片边缘在宽度方向上超出正极片的距离。

作为本发明所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法的一种改进，步骤A2中，所述SPC控制图，用于统筹分析所述卷绕层的异常波动，并对异常趋势作出报警。

本发明的有益效果在于，本发明包括如下步骤：1)根据电池型号，设置卷绕层的标准值；2)在电芯卷绕过程中，相机采集每层所述卷绕层的图像；3)根据所述卷绕层的图像，对每层所述卷绕层的位置参数进行分析，然后根据分析结果判断所述卷绕层是否发生位移，若所述卷绕层发生位移，则对下一个电芯的所述卷绕层进行调整。本发明的修正方法中，步骤1)中，由于电池的种类较多，不同种类的电池对卷绕层要求也不同，导致相应的标准值也随之改变，用户需要根据电池的实际尺寸和电路设计设置标准值；步骤2)中，相机采集每层卷绕层的图像，并在图像中显现各隔膜层和电极层的边界，且高清的图像可以进行进一步放大操作，便于从采集的图像中判断卷绕层是否位移，能够解决无法通过肉眼准确检测卷绕层是否存在位移的问题，有助于保证锂电池的质量，同时，采用拍照的方式记录各隔膜层和电极层的边界的位置，不仅提高检测的精度，还便于用户实时监测或复查；步骤3)中，采集的每层卷绕层图像均需要提取隔膜层和电极层的边界的位置参数，同时，为了减少误差，均进行多次测量，因此产生多组位置参数，而有效分析不仅能够减少测试误差，还能总结出每层卷绕层位移的趋势，有助于提前发现卷绕层发生位移，并自动进行相应的位置调整，从而简化生产工序，提高生产效率。本发明能够在电芯卷绕过程中进行卷绕层检测，并修正下一个电芯的各隔离膜和电极层边界，有助于简化工序，提高生产效率，还能提高电芯质量。

附图说明

图1为本发明中实施例1的流程图。

图2为本发明中实施例2的流程图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，也可以是电连接 ；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1~2所示，一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法，包括如下步骤：

1)根据电池型号，设置卷绕层的标准值；

2)在电芯卷绕过程中，相机采集每层卷绕层的图像；

3)根据卷绕层的图像，对每层卷绕层的位置参数进行分析，然后根据分析结果判断卷绕层是否发生位移，若卷绕层发生位移，则对下一个电芯的卷绕层进行调整。

还需要说明的是：本发明的修正方法中，步骤1)中，由于电池的种类较多，不同种类的电池对卷绕层要求也不同，导致相应的标准值也随之改变，用户需要根据电池的实际尺寸和电路设计设置标准值；步骤2)中，相机采集每层卷绕层的图像，并在图像中显现各隔膜层和电极层的边界，且高清的图像可以进行进一步放大操作，便于从采集的图像中判断卷绕层是否位移，能够解决无法通过肉眼准确检测卷绕层是否存在位移的问题，有助于保证锂电池的质量，同时，采用拍照的方式记录各隔膜层和电极层的边界的位置，不仅提高检测的精度，还便于用户实时监测或复查；步骤3)中，采集的每层卷绕层图像均需要提取隔膜层和电极层的边界的位置参数，同时，为了减少误差，均进行多次测量，因此产生多组位置参数，而有效分析不仅能够减少测试误差，还能总结出每层卷绕层位移的趋势，有助于提前发现卷绕层发生位移，并自动进行相应的位置调整，从而简化生产工序，提高生产效率。

优选的，步骤3)中，分析位置参数的方法，包括如下步骤：

A1、分别计算位置参数的平均值、标准值、最大值、最小值及标准差；

A2、将位置参数进行汇总，并绘制成SPC控制图。

上述分析方法中，步骤A1中，计算平均值能够判断卷绕层的总***置；计算最大值和最小值，能够快速识别卷绕层是否在标准值内，同时通过计算标准差，便于用户及时知道卷绕层位移的趋向性；步骤A2中，SPC控制图是对过程质量加以测定、记录，从而进行控制管理的一种用科学方法设计的图，SPC控制图中包括三条线：控制上限、中心线、控制下限，当位置参数超过控制上限或控制下限，用户能够直接从SPC控制图了解卷绕层位移的情况，做出相应的位置调整，如移动隔离膜或极片，便于对比移动前的位置参数和移动后的位置参数，对电池的质量进行控制。

优选的，步骤3)中，判断卷绕层发生位移的方法，包括：

若平均值超出标准值，则卷绕层发生位移；

若最大值或最小值超出标准值，则卷绕层发生位移；

若标准差大于0.08，则卷绕层发生位移。

优选的，步骤3)中，调整卷绕层的方法，包括如下步骤：

B1、将发生位移的电芯剔出；

B2、根据SPC控制图重新调整下一个电芯的卷绕层的位置，直到每层卷绕层的位置参数均落入标准值内。

上述调整方法中，步骤B1中，将发生位移的电芯从卷绕机中剔出，有助于对此类电芯进行回收，同时，防止此类电芯继续生产导致成本上升且良品率下降；步骤B2中，通过自动判断每层卷绕层的位置参数是否均落入标准值内，实现调整下一个电芯的隔膜层和电极层的边界位置，这种方法不仅有助于找出位移的原因，还能防止下一个电芯在相同卷绕层发生位移，从根本上提高电芯的良品率。

优选的，步骤2)中，相机为CCD数码光电传感器和CMOS数码光电传感器。CCD与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个像素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个像素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用内存电路的方式将数据输出，两者均满足对待检极片进行信息采集；其中，CCD数码光电传感器的相机型号为Basler acA2440-20gc，有助于提高拍摄质量，更好的显示个隔膜层和电极层边界。

优选的，步骤2)中，还包括对相机进行开机校准。进行开机校准，能够加快提取卷绕层图像的位置参数的速度，同时减少调节卷绕层位置的误差，也使得通过不同相机进行拍摄时，检测到的隔膜层和电极层的边界也同样准确，保证相机的位置符合其进行采集图像的要求。

优选的，步骤1)中，卷绕层包括层叠设置的正极片、隔离膜和负极片。

优选的，步骤A2中，SPC控制图，用于统筹分析卷绕层的异常波动，并对异常趋势作出报警。SPC控制图能够提示报警信息，有助于查找原因，重新对卷绕层进行修正。

实施例2

与实施例1不同的是：本实施例的电池型号为425970，在步骤3)中，位置参数包括隔离膜边缘在宽度方向上超出负极片的距离、负极片边缘在宽度方向上超出正极片的距离。根据工艺要求设定，隔离膜边缘在宽度方向上超出负极片的距离为1mm，负极片边缘在宽度方向上超出正极片的距离为0.75mm；

现采集一组隔离膜边缘在宽度方向上超出负极片的距离进行分析，如

1.02 1.02 1.01 1.01 1.00

1.01 0.99 1.01 1.03 1.02

计算得到平均值为1.01，标准参数为1mm，设定相机比例系数为0.5 。根据补偿值=(平均值-标准值)*比例系数=0.005mm，即隔离膜边缘在宽度方向上靠近了正极片0.05mm，即可满足要求。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (5)

1.一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据电池型号，设置卷绕层的标准值，所述卷绕层包括层叠设置的正极片、隔离膜和负极片；

2)在电芯卷绕过程中，相机采集每层所述卷绕层的图像，并在图像中显现各隔膜层和电极层的边界；

3)根据所述卷绕层的图像，对每层所述卷绕层的位置参数进行分析，所述位置参数包括隔离膜边缘在宽度方向上超出负极片的距离、负极片边缘在宽度方向上超出正极片的距离，然后根据分析结果判断所述卷绕层是否发生位移，若所述卷绕层发生位移，总结出每层卷绕层位移的趋势，对下一个电芯的所述卷绕层进行调整；

步骤3)中，分析所述位置参数的方法，包括：

A1、分别计算所述位置参数的平均值、标准值、最大值、最小值及标准差；

A2、将所述位置参数进行汇总，并绘制成SPC控制图；

步骤3)中，判断所述卷绕层发生位移的方法，包括：

若所述平均值超出所述标准值，则所述卷绕层发生位移；

若所述最大值或所述最小值超出所述标准值，则所述卷绕层发生位移；

若所述标准差大于0.08，则所述卷绕层发生位移。

2.如权利要求1所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法，其特征在于：步骤3)中，调整所述卷绕层的方法，包括如下步骤：

B1、将发生位移的电芯剔出；

B2、根据所述SPC控制图重新调整下一个电芯的所述卷绕层的位置，直到每层所述卷绕层的所述位置参数均落入所述标准值内。

3.如权利要求1所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法，其特征在于：步骤2)中，所述相机为CCD数码光电传感器和CMOS数码光电传感器。

4.如权利要求1所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法，其特征在于：步骤2)中，还包括对相机进行开机校准。

5.如权利要求1所述的一种锂电池卷绕层边界位移的自动修正方法，其特征在于：步骤A2中，所述SPC控制图，用于统筹分析所述卷绕层的异常波动，并对异常趋势作出报警。

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