电芯容量检测方法及设备的制作方法
【专利摘要】一种电芯容量检测方法及设备，其特征在于，该检测方法将电芯的重量、电压和/或内阻值作为检测电芯容量是否合格的重要检测标准，当电芯的重量、电压和/或内阻值同时符合检测标准时，则判定电芯容量合格；若电芯的重量、电压或内阻值不符合检测标准时，则判定电芯容量不合格。本发明摒弃了传统的通过长时间充放电测试来判断电芯容量是否合格的方法，而通过电芯的重量检测和电压/内阻测试来进行判断，其不仅简单、便于操作，而且可在保证检测准确性的同时提高检测效率，大大降低检测时间和单位检测成本。相比于现有技术，其可大大节约人力、电力和使用空间。此外，本发明的电芯容量检测设备将各检测工序及加工工序集于一体，大大提高了流水线自动化程度，可减少人工，并提升检测及加工效率。
【专利说明】电芯容量检测方法及设备
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及电芯容量的检测，特别涉及一种通过重量检测作为重要判断标准的电芯容量检测方法及设备。
【【背景技术】】
[0002]锂离子电芯在出厂之前，通常会按照客户的要求，对电芯容量、电压、内阻进行检测及分级。目前几乎所有的厂家都是使用分容柜设备对电芯容量进行分选，然后手动或半自动使用电压内阻测试仪对电芯进行分选。分容柜主要是依靠电芯的长时间充放电原理对电芯容量进行分选，其不仅需要工位较多，而且耗时较长:首先需要人工将待检测的电芯
放入分容柜，放入分容柜的电芯需要4个小时左右完成分容,分容完成之后需要人工将电芯一一取下，然后才能流转至下一工序。此外，使用分容柜进行分容，还存在生产成本高的缺点:如果同时对10000个容量为2000mAH电芯进行分容，需要约20台分容柜。以分容柜2.8万一台的市场价计算，完成该批检测则需花费约56万元设备款，占用约300平米的场地。如果分容的时候以IC作为充放电标准，10000个2000mAh的电芯经过4小时的分容则大概会产生400度的耗电量。由此可见，传统的分容柜通过充放电测试判断电芯容量是否合格，不仅检测时间长，不利于提高产量，而且检测成本高，不利于节约成本。
【
【发明内容】
】
[0003]本发明旨在解决上述问题，而提供一种通过重量参数和电压/内阻参数作为重要检测标准来判断电芯容量是否合格的的电芯容量检测方法及设备。
[0004]为实现上述目的，本发明提供了一种电芯容量检测方法，其特征在于，该测试方法将电芯的重量、电压和/或内阻值作为检测电芯容量是否合格的重要检测标准，当电芯的重量、电压和/或内阻值同时符合检测标准时，则判定电芯容量合格；若电芯的重量、电压或内阻值不符合检测标准时，则判定电芯容量不合格。
[0005]所述测试方法包括重量检测步骤和电压和/或内阻测试步骤:通过称重仪器测量电芯的重量，判断电芯的重量是否满足容量合格的电芯的重量标准；通过电压内阻测试仪测量电芯的电压和/或内阻，判断电芯的电压和/或内阻是否满足容量合格的电芯的电压、内阻标准。
[0006]该测试方法通过抽样测量电芯的重量和容量而推算出电芯的重量与容量之间对应的计算公式，所述重量检测步骤中电芯的重量标准由该计算公式及设定的合格容量的范围值确定，当电芯通过称重仪器测量重量时，可通过其重量而判断该被测电芯的容量是否合格。
[0007]该检测设备设有重量检测平台和电压/内阻测试平台，在所述重量检测平台下设有重量传感器，在电压/内阻测试平台上设有可检测电芯电压和内阻的电压/内阻测试装置，在所述重量检测平台与电压/内阻测试平台之间设有传送带，从而使得电芯可通过重量检测平台和电压/内阻测试平台而快速检测出容量不合格的电芯。
[0008]所述检测设备设有控制单元，在所述重量检测平台或传送带上设有重量分选装置，所述重量传感器及重量分选装置分别与所述控制单元连接，当所述重量传感器检测到待测电芯的重量不合格时，其通过所述控制单元联动所述重量分选装置而将该重量不合格的待测电芯输送至不合格品回收槽，当所述重量传感器检测到待测电芯的重量合格时，该待测电芯通过所述传送带而输送至下一工序。
[0009]在所述电压/内阻测试平台上设有电压/内阻分选装置，所述电压/内阻测试装置及电压/内阻分选装置分别与所述控制单元连接，当所述电压/内阻测试装置检测到待测电芯的电压和内阻合格时，其通过所述控制单元联动所述电压/内阻分选装置将该合格产品按照电压/内阻进行分级筛选。
[0010]在所述重量检测平台和电压/内阻测试平台之间依次设有电芯自动套膜装置、贴面垫装置及热风热缩装置，当重量检测合格的电芯通过传送带依次通过该电芯自动套膜装置、贴面垫装置及热风热缩装置时而自动被包装成套膜电芯。
[0011]所述检测设备设有可投放若干电芯的料斗，在所述料斗与重量检测平台之间设有可将电芯传送至重量检测平台的传送结构，在所述料斗内设有可打开并关闭的隔料构件，该隔料构件与所述控制单元连接，其可随检测节拍而规律的打开或关闭而使电芯按序传送至重量检测平台上进行重量测量。
[0012]所述传送结构为传送带、呈倾斜状态的滑板或导流槽。
[0013]该检测设备设有显示设备运行状态及显示各种检测参数的显示屏，该显示屏与所述控制单元连接，当电芯通过重量检测平台时，该显示屏实时显示当前电芯的容量。
[0014]本发明的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本发明摒弃传统的通过长时间充放电测试来判断电芯容量是否合格的方法，而通过电芯的重量检测和电压/内阻测试来进行判断，其不仅简单、便于操作，而且可在保证检测准确性的同时提高检测效率，大大降低检测时间和单位检测成本。相比于现有技术，其可大大节约人力、电力和使用空间。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0015]图1是本发明的方法原理示意图。
[0016]图2是本发明的设备结构框图。
【【具体实施方式】】
[0017]下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
[0018]本发明的电芯容量检测方法主要通过检测电芯重量、电芯电压和/或电阻值作为判断标准，从而可快速判断电芯的容量是否合格。
[0019]众所周知，电芯的容量是指在一定的放电条件下，电芯实际放出的电量。因此，常规的电芯容量的测定方法与电池放电性能检测的方法基本一致，其主要为恒电流放电法:通过放电时间与电流的大小计算电芯的容量。恒电流放电法的放电容量与放电电流有很大关系，并且充电制度、静置时间等都会对容量有影响，在同一放电制度下，不同的充电制度对电池的充电效率是不一致的，因此，电池的放电容量也会有区别。国际通行惯例，采用0.2C率电流进行充放电测试，工业上为了节约时间，一般采用IC率进行测定。目前采用放电原理对电芯进行容量测定已成为行业标准测试，并且测试设备也是以该原理进行研发的，如分容柜。虽然电芯的容量测定在各工厂现场中已有标准的作业规范，但在工厂实际生产过程中，电芯容量的测定，主要是为了判断电芯容量是否合格，而放电法测试仅为其测试方式之一，因而采用传统的放电原理测试容量是否合格并非必需的测试手段。
[0020]实际中，经常长期实验发现，若电芯重量满足合格容量电芯的重量，则该电芯的容量基本可以判断合格。因此，本发明的方便便是摒弃传统的放电法原理进行测试，而直接采用电芯的重量测量作为主要判定标准，通过对每个电芯进行重量测量，并辅以电压/内阻测试进行判断，若电芯的重量、电压和内阻值均能符合检测标准，即使不能直接获得每个电芯的实际容量，但也可间接判定该电芯容量合格。因此，通过电芯重量测量及电芯电压/内阻测量可更准确更快速的筛选出容量合格的电芯。
[0021]本发明采用电芯重量作为主要判定标准的理论依据如下:在理论状态下，若制备电芯的原料配方一致，制备工艺一致，则制备的电芯的各项性能参数也一致。而实际制备过程中出现不合格产品，主要是由于人工操作的误差及机械设备的精度有限等各种原因导致，例如正极活性材料的添加量出现误差，电解液的添加量出现误差等，导致产品一致性差，从而出现性能的差异。因此，通过衡量各步骤叠加的误差程度，在一定程度上是可用判断产品是否合格。而对于电芯，其前后不同制作工艺的误差，经过叠加而体现出的误差程度，是可通过电芯的重量和电压/内阻进行衡量的，因此，通过重量测量和电压、内阻的测试，便可在一定程度上判断电芯的容量是否合格。此外，电池的设计原本亦是以各种主要材料的克重作为依据的，如正极材料、负极材料、电解液的克重。由于制作电池使用的其他零部件相同，因此，若装配出来的电芯的重量符合检测标准，则说明电芯的容量也基本达标。例如，当正极材料重量偏轻时，最终制取的电芯重量亦偏轻，其电芯容量便无法达到合格要求。同理，当某一材料偏重时，最终制取的电芯容量亦无法达到合格要求。为避免各材料各自有偏差，而总重量无偏差时造成误检，如正极材料偏重，负极材料偏轻，两者重量偏差刚好中和，在重量检测后辅以电压和内阻测试便能排除误检。这样，重量合格的电芯，若电压和内阻均符合检测标准，则该电芯容量合格。若仅为重量合格，而电压和内阻测试不合格，则电芯容量不合格。由此可见，通过重量检测和电压/内阻测试，便可精确检测出容量不合格的电芯。经实验，使用本发明的方法进行容量检测，其准确率高达95%以上，其基本满足工业生产需求，并高于使用分容柜进行检测的准确度。
[0022]如图1所示，本发明的方法在重量检测过程中，重量的检测标准可根据理论值结合取样的容量值进行确定。具体实施时，可先使用常规的放电法测量出使用同一工艺制作出的电芯的容量，并进行多次抽样检查，记录下各电芯的容量及其对应的重量。然后使用数学方法，如曲线拟合方法，推算出电芯的重量与容量之间的计算公式。通过推算出的计算公式，和原本设定的电芯的合格容量范围，便可推算出合格容量电芯所对应的重量范围，从而可确定出重量检测标准。需说明的是，由于使用不同配方和制备工艺制取的电芯的容量与重量之间的关系有所不同，因此，对于不同工艺和不同配方制备的电芯，其需分别取样推算出各自的计算公式。这样，只需使用分容柜进行前期的取样测试，后期便可直接通过电芯的重量测量、电压和/或内阻测试而判断电芯容量是否合格，大大简化检测步骤，并提高检测效率。
[0023]为方便通过重量测量和电压、内阻测试进行电芯容量检测，本发明提供了一种电芯容量检测设备。如图2所示，该设备设有重量检测平台、电压/内阻测试平台、传送带、重量传感器、控制单元、重量分选装置、电压/内阻分选装置、电压/内阻测试装置、显示屏等。
[0024]具体地，在所述重量检测平台下设有重量传感器，该重量传感器与控制单元连接。在所述重量检测平台的周边设有重量分选装置，其用于将重量不合格的电芯输送至不合格品回收槽内。所述重量分选装置与所述控制单元连接，其可为各种公知的重量分选装置。如该重量分选装置可以是设置在重量检测平台周边的推板结构，其与控制单元连接，当重量传感器检测到当前电芯的重量不符合检测标准时，其联动所述推板结构从侧面将当前电芯推送至设于重量检测平台周边的不合格品回收槽。当重量传感器检测到当前电芯的重量符合检测标准时，其通过传送带而将电芯传送至下一工序。此外，根据不同的工艺要求，所述重量分选装置还可设置成按质量对电芯进行精确分级筛选。
[0025]为便于流水线操作，在所述重量检测平台之前设有料斗，其可一次性投入若干个待检电芯进行检测。在料斗与重量检测平台之间设有传送结构，其用于将电芯从料斗输送至重量检测平台上进行重量检测。所述传送结构可为传送带或带一定倾斜角度的滑板。在所述料斗内设有隔料构件，该隔料构件可打开或关闭而使电芯从料斗内流出。所述隔料构件与所述控制单元连接，其在控制单元的控制下而可按照整条流水线的传送节拍而有规律的打开或关闭，使电芯的输送速度和检测速度相协调。
[0026]所述电压/内阻测试平台用于测试电芯的电压和内阻，其上设有可检测电芯电压和内阻的电压/内阻测试装置。所述电压/内阻测试装置可为公知的电芯电压/内阻测试仪。在所述电压/内阻测试平台上设有电压/内阻分选装置，该电压/内阻分选装置与所述控制单元连接。当所述电压/内阻测试装置检测到当前电芯的电压值和内阻值符合检测标准时，其联动所述电压/内阻分选装置将该检测合格的电芯按照电压/内阻值进行分级筛选。所述电压/内阻分选装置可参考公知的分选结构，如其可为电磁式、气吸式、抓取式机械手臂，其根据电压/内阻测试装置的测试结果而抓取电芯，将当前电芯放入相应的分选槽内，以完成分级筛选。此外，现有的电压/内阻测试通常采用电芯直立的方式进行检测，电芯呈立式容易使得测试过程不稳定，因此，本发明对电芯进行电压/内阻测试时，所述电芯呈卧式稳定于电压/内阻测试平台上接收检测，其不仅便于操作，而且测试更准确，并可提闻测试针的使用寿命。
[0027]由于电芯的后期制备过程中，不仅需要先进行容量分级，还需贴面垫、套热缩膜等，将电芯封装成套膜电芯后再进行电压、内侧测试，因此，为提高流水线检测效率，在所述重量检测平台与电压/内阻测试平台之间依次设有电芯自动套膜装置、贴面垫装置及热风热缩装置。所述电芯自动套膜装置、贴面垫装置及热风热缩装置集成于一体而可提供自动化程度，减少人工操作所带来的误差，并减少贴面垫过程中胶水对操作员工的危害，同时提高加工效率。当重量检测合格的电芯从重量检测平台流出并经过所述电芯自动套膜装置时，直立的电芯通过传送带传送至自动套膜装置的热缩膜下面，自动套膜装置自动为电芯套膜并根据电芯的尺寸切割至相应的长度，然后由贴面垫装置自动将无胶水的面垫放置在电芯顶部，最后通过传送带输送至热风热缩装置内，由热风热缩装置对包覆有热缩膜的电芯进行热缩封装，形成套膜电芯，以进行电压/内阻测试。
[0028]为便于显示设备运行状态及设定各种检测参数，在所述设备上设有显示屏。所述显示屏与所述控制单元连接，当电芯通过重量检测平台时，所述显示屏可及时显示当前电芯的容量。
[0029]藉此，便形成了本发明的电芯检测设备。使用时，先校验好重量检测平台和重量传感器，然后将待检电芯放入料斗内，使电芯可依次进入重量检测平台。其后通过显示屏手动设置好重量、电压、内阻检测标准值。当电芯从料斗流入重量检测平台时，重量传感器进行重量检测，并在显示屏上显示其当前容量、联动重量分选装置将重量不合格的电芯剔除流水线，使重量合格的电芯流通至下一工序，重量不合格的电芯进入不合格品回收槽内。其后设备自动对电芯进行套膜、裁切、热缩封装，形成套膜电芯。套膜电芯经过电压/内阻测试平台时，电压/内阻测试装置自动检测其电压值和内阻值，然后联动电压/内阻分选装置进行分级分选，然后进入到下一流程进行包装等，以此自动完成电芯的后期检测及加工工艺。使用本发明的检测设备和检测方法，可大大降低电芯容量检测的时间和单位检测成本，相比于现有技术，其可大大节约人力、电力和使用空间:对于10000个容量为2000mAh的电芯，使用本发明的方法，则只需一台设备，约3个小时便能分容完成。而本发明的设备的占地面积约为:3m2，耗电量约为10度，在同等生产效率情况下，使用此方法的设备的制造成本较低，占地面积大大减少，能耗也大大降低，从而降低了单位产品的生产成本。
[0030]本发明的方法可快速检测出电芯容量是否合格，其不仅可广泛应用于生产线上作为全检控制手段，判断生产出的电芯容量是否合格，而且可用于使用商的来料检验，快速判断来料的电芯容量是否合格。此外，其可用于电池的成品检测或抽检。本发明的检测方法简单而实用，可根据需要而应用于电芯生产相关的各领域。
[0031]尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属【技术领域】人员了解的相似或等同元件来替换。
【权利要求】
1.一种电芯容量检测方法，其特征在于，该测试方法将电芯的重量、电压和/或内阻值作为检测电芯容量是否合格的重要检测标准，当电芯的重量、电压和/或内阻值同时符合检测标准时，则判定电芯容量合格；若电芯的重量、电压或内阻值不符合检测标准时，则判定电芯容量不合格。
2.如权利要求1所述的电芯容量检测方法，其特征在于，所述测试方法包括如下步骤: 重量检测步骤:通过称重仪器测量电芯的重量，判断电芯的重量是否满足容量合格的电芯的重量标准； 电压和/或内阻测试步骤:通过电压内阻测试仪测量电芯的电压和/或内阻，判断电芯的电压和/或内阻是否满足容量合格的电芯的电压、内阻标准。
3.如权利要求2所述的电芯容量检测方法，其特征在于，该测试方法通过抽样测量电芯的重量和容量而推算出电芯的重量与容量之间对应的计算公式，所述重量检测步骤中电芯的重量标准由该计算公式及设定的合格容量的范围值确定，当电芯通过称重仪器测量重量时，可通过其重量而判断该被测电芯的容量是否合格。
4.一种电芯容量检测设备，其特征在于，该检测设备设有重量检测平台和电压/内阻测试平台，在所述重量检测平台下设有重量传感器，在电压/内阻测试平台上设有可检测电芯电压和内阻的电压/内阻测试装置，在所述重量检测平台与电压/内阻测试平台之间设有传送带，从而使得电芯可通过重量检测平台和电压/内阻测试平台而快速检测出容量不合格的电芯。
5.如权利要求4所述的电芯容量检测设备，其特征在于，所述检测设备设有控制单元，在所述重量检测平台或传送带上设有重量分选装置，所述重量传感器及重量分选装置分别与所述控制单元连接，当所述重量传感器检测到待测电芯的重量不合格时，其通过所述控制单元联动所述重量分选装置而将该重量不合格的待测电芯输送至不合格品回收槽，当所述重量传感器检测到待测电芯的重量合格时，该待测电芯通过所述传送带而输送至下一工序。
6.如权利要求5所述的电芯容量检测设备，其特征在于，在所述电压/内阻测试平台上设有电压/内阻分选装置，所述电压/内阻测试装置及电压/内阻分选装置分别与所述控制单元连接，当所述电压/内阻测试装置检测到待测电芯的电压和内阻合格时，其通过所述控制单元联动所述电压/内阻分选装置将该合格产品按照电压/内阻进行分级筛选。
7.如权利要求6所述的电芯容量检测设备，其特征在于，在所述重量检测平台和电压/内阻测试平台之间依次设有电芯自动套膜装置、贴面垫装置及热风热缩装置，当重量检测合格的电芯通过传送带依次通过该电芯自动套膜装置、贴面垫装置及热风热缩装置时而自动被包装成套膜电芯。
8.如权利要求7所述的电芯容量检测设备，其特征在于，所述检测设备设有可投放若干电芯的料斗，在所述料斗与重量检测平台之间设有可将电芯传送至重量检测平台的传送结构，在所述料斗内设有可打开并关闭的隔料构件，该隔料构件与所述控制单元连接，其可随检测节拍而规律的打开或关闭而使电芯按序传送至重量检测平台上进行重量测量。
9.如权利要求8所述的电芯容量检测设备，其特征在于，所述传送结构为传送带、呈倾斜状态的滑板或导流槽。
10.如权利要求8所述的电芯容量检测设备，其特征在于，该检测设备设有显示设备运行状态及显示各种检测参数的显示屏，该显示屏与所述控制单元连接，当电芯通过重量检测平台时，该显示屏实时显示当前电芯的容量。
【文档编号】G01R31/36GK104330738SQ201410562685
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】陈佩 申请人:陈佩