柔性膜材表面金属颗粒的收集设备、收集方法和检测方法与流程

1.本发明涉及柔性膜材表面检测技术领域，尤其是涉及一种柔性膜材表面金属颗粒的收集设备、柔性膜材表面金属颗粒的收集方法以及柔性膜材表面金属颗粒的检测方法。


背景技术：

2.随着柔性膜材的不断普及，生产上对柔性膜材的性能要求也越来越高。对于柔性膜材的性能而言，其主要体现在膜材的自身性能和表面状态这两个方面。膜材的自身性能直接影响到膜材的使用，膜材的表面状态对膜材的使用也具有重要的影响。比如，在锂电池的制备过程中，会使用到诸如铜箔、铝箔隔膜以及集流体等柔性膜材。这些柔性膜材在生产和使用过程中，难以避免地会存在有一些金属颗粒附着到其表面的问题。此时，当将表面附着有金属颗粒的膜材应用到电池的装配中时，会对电池产生较大的危害。例如，金属颗粒刺穿隔膜造成短路、金属颗粒的附着导致活性物质分布不均而影响电池循环性能等。因此，对柔性膜材表面的金属颗粒进行去除对改善柔性膜材的使用性能具有重要意义。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供一种能够有效收集柔性膜材表面的金属颗粒的设备以及收集方法和对金属颗粒进行检测的方法。
4.为了解决以上技术问题，本发明一实施例的技术方案为：
5.一种柔性膜材表面金属颗粒的收集设备，包括机架、放卷辊、传输装置、磁性件以及收卷辊；所述传输装置连接于所述机架，所述传输装置上设有传输通道，所述传输通道具有进料端和出料端；所述放卷辊和所述收卷辊分别连接于所述机架，且所述放卷辊位于所述传输通道的进料端以用于放卷柔性膜材，所述收卷辊位于所述传输通道的出料端以用于收卷柔性膜材；所述磁性件连接于所述机架，且所述磁性件位于所述传输通道的至少一侧以用于吸附柔性膜材表面的金属颗粒。
6.在其中一个实施例中，所述磁性件有多个，多个所述磁性件分别设于所述传输通道的两侧。
7.在其中一个实施例中，所述磁性件由多个磁块依次拼接而成。
8.在其中一个实施例中，所述机架上设有引导件，所述磁性件活动连接于所述引导件以用于调节所述磁性件与所述传输通道之间的距离，进而调节所述磁性件与柔性膜材的表面之间的距离。
9.在其中一个实施例中，所述传输装置包括导料辊，所述导料辊连接于所述机架以用于引导柔性膜材穿过所述传输通道。
10.在其中一个实施例中，所述柔性膜材表面金属颗粒的收集设备还包括压力辊，所述压力辊活动连接于所述机架，所述压力辊与所述收卷辊之间的距离可调，且所述压力辊能够运动至抵接于所述收卷辊上的柔性膜材。
11.在其中一个实施例中，所述柔性膜材表面金属颗粒的收集设备还包括张力辊，所
述张力辊连接于所述机架以用于调节柔性膜材的张力。
12.一种柔性膜材表面金属颗粒的收集方法，采用上述任一实施例中所述的柔性膜材表面金属颗粒的收集设备，所述收集方法包括如下步骤：
13.将卷状柔性膜材安装到放卷辊上放卷，并将柔性膜材通过所述传输装置传输至所述收卷辊收卷；
14.通过所述磁性件吸附柔性膜材表面的金属颗粒。
15.在其中一个实施例中，控制柔性膜材的传输速度为10m/min～100m/min。
16.在其中一个实施例中，控制所述磁性件与所述柔性膜材的表面之间的距离为0mm～20mm。
17.在其中一个实施例中，控制柔性膜材的张力为3n～100n。
18.一种柔性膜材表面金属颗粒的检测方法，包括如下步骤：
19.采用所述的收集方法收集柔性膜材表面的金属颗粒；
20.将所述磁性件吸附的金属颗粒转移到胶带上；
21.对所述胶带上的金属颗粒进行检测。
22.在其中一个实施例中，通过偏振光对所述胶带上的金属颗粒进行检测。
23.上述柔性膜材表面金属颗粒的收集设备中，主要通过放卷辊、传输装置、磁性件以及收卷辊的配合，通过传输装置对柔性膜材进行传输，通过放卷辊和收卷辊分别对柔性膜材进行收卷和放卷。在柔性膜材的传输过程中，通过磁性件对柔性膜材表面的金属颗粒进行吸附，以收集柔性膜材表面的金属颗粒。同时，通过上述收集设备对柔性膜材表面的金属颗粒进行收集，使得柔性膜材表面的金属颗粒得到了有效去除，进而可以改善柔性膜材的表面状态，改善柔性膜材的使用性能。
24.上述柔性膜材表面金属颗粒的收集方法采用该柔性膜材表面金属颗粒的收集设备，在对柔性膜材表面的金属颗粒进行收集时，操作方法简单易行，不需要依赖复杂的设备和操作，可以降低柔性膜材表面金属颗粒的收集和去除的成本，提高柔性膜材表面金属颗粒的收集和去除的效率。
25.上述柔性膜材表面金属颗粒的检测方法，主要通过上述柔性膜材表面金属颗粒的收集方法将柔性膜材表面的金属颗粒收集至磁性件的表面，再将磁性件表面的金属颗粒转移到胶带上，然后对胶带上的金属颗粒进行检测。在上述柔性膜材表面金属颗粒的检测方法中，转移到胶带上的金属颗粒作为整个柔性膜材表面的金属颗粒，可以代表整个柔性膜材的表面状态，进而可以提高检测的真实性和可靠性。
26.进一步地，在对柔性膜材表面金属颗粒进行检测时，通过偏振光对胶带上的颗粒进行检测，可以准确地判断金属颗粒的大小和数量，更加真实地反映柔性膜材的表面状态。
附图说明
27.图1为本发明一实施例中柔性膜材表面金属颗粒的收集设备的结构示意图。
28.图中标记说明：
29.100、柔性膜材表面金属颗粒的收集设备；101、机架；102、放卷辊；103、导料辊；104、磁性件；105、收卷辊；106、压力辊；107、张力辊；108、备用辊；109、引导件；200、柔性膜材。
具体实施方式
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
32.在本发明中，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.请参阅图1，本发明一实施例提供了一种柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100。该柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100包括机架101、放卷辊102、传输装置、磁性件104以及收卷辊105；传输装置连接于机架101，传输装置上设有传输通道，传输通道具有进料端和出料端；放卷辊102和收卷辊105分别连接于机架101，且放卷辊102位于传输通道的进料端以用于放卷柔性膜材200，收卷辊105位于传输通道的出料端以用于收卷柔性膜材200；磁性件104连接于机架101，且磁性件104位于传输通道的至少一侧以用于吸附柔性膜材200表面的金属颗粒。本实施例的柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100中主要通过放卷辊102、传输装置、磁性件104以及收卷辊105的配合，通过传输装置对柔性膜材200进行传输，通过放卷辊102和收卷辊105分别对柔性膜材200进行收卷和放卷。在柔性膜材200的传输过程中，通过磁性件104对柔性膜材200表面的金属颗粒进行吸附，以收集柔性膜材200表面的金属颗粒。同时，通过上述收集设备对柔性膜材200表面的金属颗粒进行收集，使得柔性膜材200表面的金属颗粒得到了有效去除，进而可以改善柔性膜材200的表面状态，改善柔性膜材200的使用性能。
35.可以理解的是，柔性膜材200在传输通道中传输时，在传输通道的至少一侧设置磁性件104，可以对柔性膜材200的至少一个表面的颗粒进行吸附。为了提高磁性件104对柔性膜表面的颗粒的吸附效果，在传输通道的两侧均设置磁性件104。
36.具体地，磁性件104有多个，多个磁性件104分别设于传输通道的两侧。可选地，磁性件104的数量为2个～10个。比如，磁性件104的数量可以是但不限定为2个、3个、5个、6个、8个等。在图1所示的实施例中，磁性件104的数量为2个，2个磁性件104分别设于传输通道的两侧。可选地，磁性件104的数量为偶数个，进一步可选地，传输通道两侧的磁性件104错开
设置。进一步地可选地，传输通道两侧的磁性件104分别一一相对设置。
37.在一个具体的示例中，磁性件104可翻转连接于机架101。通过对磁性件104的翻转可以方便地将磁性件104上吸附的金属颗粒转移到胶带上。可选地，磁性件104与机架101通过卡扣(图中未示出)连接，通过卡扣连接的方式可以方便地实现磁性件104可翻转连接于机架101。具体地，卡扣为不锈钢卡扣。
38.在一个具体的示例中，磁性件104为永磁铁或电磁铁。可选地，磁性件104为8000gs～20000gs磁场强度的磁性件104。可选地，磁性件104的磁场强度可以是但不限定为8000gs、1000gs、12000gs、15000gs、18000gs等。进一步可选地，永磁铁的磁场强度为8000gs～12000gs。电磁铁的磁场强度为8000gs～20000gs。
39.在一个具体的示例中，磁性件104由多个磁块依次拼接而成。具体地，磁性件104由多个磁块沿其长度方向依次拼接而成。通过多个磁块拼接成磁性件104，可以获得更加均匀的磁场，减少吸附死角。可选地，磁块的数量为2～10。譬如，磁块的数量可以是但不限定为2个、3个、5个、6个、8个等。进一步可选地，磁块的长度为0.1m～0.5m。比如，磁块的长度可以是但不限定为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm等。又一步可选地，磁性件104中多个磁块为相同的磁块。
40.在一个具体的示例中，机架101上设有引导件109，磁性件104活动连接于引导件109以用于调节磁性件104与传输通道之间的距离，进而调节磁性件104与柔性膜材200的表面之间的距离。通过引导件109的设置，便于对磁性件104的位置进行调节，进而调节磁性件104与柔性膜材200的表面之间的距离，改善磁性件104对柔性膜材200表面金属颗粒的吸附效果。可选地，引导件109为滑轨。此时，磁性件104滑动连接于引导件109。可以理解的是，为了便于磁性件104的安装，在滑轨上设置滑块，滑块可以在滑轨上滑动，磁性件104固定于滑块上，进而通过滑块的滑动带动磁性件104沿滑轨运动。
41.可以理解的是，传输装置包括导料辊103，导料辊103连接于机架101以用于引导柔性膜材200穿过传输通道。还可以理解的是，导料辊103与放卷辊102和收卷辊105配合形成传输通道。进一步地，导料辊103的数量为1～20。比如，导料辊103的数量可以是但不限定为2个、3个、5个、6个、8个、10个、12个、15个、18个等。又进一步地，导料辊103有多个。通过多个导料辊103的设置可以对传输通道的形状进行灵活设计，进而对柔性膜材200的传输方向进行调节，同时也能够提高柔性膜材200传输的稳定性。在图1所示的实施例中，导料辊103的数量为9个，通过9个导料辊103的设置，对柔性膜材200进行稳定传输。
42.在一个具体的示例中，柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100还包括压力辊106，压力辊106活动连接于机架101，压力辊106与收卷辊105之间的距离可调，且压力辊106能够运动至抵接于收卷辊105上的柔性膜材200。在机架101上设置压力辊106，可以在收卷柔性膜材200时，通过压力辊106的挤压作用，排出收卷辊105上各层柔性膜材200之间的空气，使收卷更加稳定和紧实。
43.在一个具体的示例中，柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100还包括张力辊107，张力辊107连接于机架101以用于调节柔性膜材200的张力。通过张力辊107的设置，可以对柔性膜材200的张力进行调节，使柔性膜材200更加顺利地传输和收卷。
44.在另一个具体的示例中，柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100还包括备用辊108，备用辊108连接于机架101以用于替换导料辊103。当导料辊103出现损坏或者需要周期
性更换时，使用备用辊108将导料辊103进行替换，使柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100稳定工作。
45.可以理解的是，为了减少放卷辊102、导料辊103、压力辊106、张力辊107以及收卷辊105等的转动产生颗粒对收集和检测的影响，可以在保持柔性膜材200正常转运的基础上，减少辊的使用。另外，为了降低收集设备运行过程中金属颗粒的产生风险，在设备中的轴承选用陶瓷轴承。同时，在磨损转动部件处加装防护罩，进一步减少设备运行时产生的颗粒对收集和检测的影响。
46.在一个具体的示例中，柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100为柔性膜材200表面磁性颗粒的收集设备。其中，磁性颗粒为可以被磁性件104吸附的颗粒。
47.本发明还有一实施例提供了一种柔性膜材200表面金属颗粒的收集方法。该收集方法采用上述柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100，收集方法包括如下步骤：将卷状柔性膜材200安装到放卷辊102上放卷，并将柔性膜材200通过传输装置传输至收卷辊105收卷；通过磁性件104吸附柔性膜材200表面的金属颗粒。在对柔性膜材200表面的金属颗粒进行收集时，该收集方法操作方法简单易行，不需要依赖复杂的设备和操作，可以降低柔性膜材200表面金属颗粒的收集和去除的成本，提高柔性膜材200表面金属颗粒的收集和去除的效率。
48.可选地，在柔性膜材200表面金属颗粒的收集方法中，控制柔性膜材200的传输速度为10m/min～100m/min。柔性膜材200的传输速度越小，磁性件104与柔性膜材200表面的颗粒的作用时间越长，吸附效果越好。实际生产过程中可以根据生产计划排单等进行传输速度的设计。比如，控制柔性膜材200的传输速度为10m/min、30m/min、50m/min、60m/min、80m/min或90m/min等。
49.可选地，在柔性膜材200表面金属颗粒的收集方法中，控制磁性件104与柔性膜材200的表面之间的距离为0mm～20mm。磁性件104的磁场强度由近到远是逐渐减弱的，磁性件104与柔性膜材200的表面之间的距离越小，磁性件104与柔性膜材200表面的颗粒的作用强度越大，吸附效果越好。实际生产过程中磁性件104与柔性膜材200的表面之间的距离主要取决于柔性膜材200的平整度，既要距离小，同时需要保证磁性件104不能碰到柔性膜材200的表面，防止柔性膜材200表面的划伤，比如，控制磁性件104与柔性膜材200的表面之间的距离为1mm、5mm、8mm、10mm、15mm或18mm等。优选地，控制磁性件104与柔性膜材200的表面之间的距离为2mm～5mm。
50.可选地，在柔性膜材200表面金属颗粒的收集方法中，控制柔性膜材200的张力为3n～100n。比如，控制柔性膜材200的张力为5n、10n、20n、50n或80n等。
51.可以理解的是，将卷状柔性膜材200安装到放卷辊102上之前还包括如下步骤：对柔性膜材表面金属颗粒的收集设备100进行清洗，具体地，对收集设备的辊、磁性件104等进行清洗。更具体地，使用酒精、无尘布以及胶带等对收集设备的辊、磁性件104等进行清洗。
52.本发明还有一实施例提供了一种柔性膜材200表面金属颗粒的检测方法。该柔性膜材200表面金属颗粒的检测方法包括如下步骤：采用上述收集方法收集柔性膜材200表面的金属颗粒；将磁性件104吸附的金属颗粒转移到胶带上；对胶带上的金属颗粒进行检测。该检测方法中，主要通过上述柔性膜材200表面金属颗粒的收集方法将柔性膜材200表面的颗粒收集至磁性件104的表面，再将磁性件104表面的金属颗粒转移到胶带上，然后对所述
胶带上的金属颗粒进行检测。在上述柔性膜材200表面金属颗粒的检测方法中，转移到胶带上的金属颗粒作为整个柔性膜材200表面的金属颗粒，可以代表整个柔性膜材200的表面状态，进而可以提高检测的真实性和可靠性。同时，上述柔性膜材200表面金属颗粒的检测方法适用范围广泛，对透明和不透明的柔性膜材200均能够获得较为准确的测试结果。
53.关于柔性膜材200表面金属颗粒的检测方法，传统的方式主要采用扫描电镜法和ccd表面瑕疵检测法进行。具体为，扫描电镜法是将检测对象在卷料上裁剪下来，制成3mm
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5mm大小的电镜样品，置于测试载样台，利用电镜聚焦的很窄的高能电子束来扫描样品，通过光束与物质间的相互作用，来激发各种物理信息，对这些信息收集、放大、再成像以达到对物质微观形貌表征，并且电镜系统配置eds元素分析功能，通过分析微观表面物质的元素成分分析表面是否含有金属颗粒。该扫描电镜法需要依赖昂贵的电镜设备，且取样面积较小，存在较大的偶然性，难以反应整个柔性膜材的真实表面状态。ccd表面瑕疵检测法针对透光率高的薄膜材料，系统采用透射的打光检测方式进行检测，即光源在薄膜的下方，相机在薄膜的上方进行图像拍摄。产线运行时，系统通过编码器实时的采集产线运行状态信息并开始检测，系统将相机采集到的图像通过simv图像分析软件进行瑕疵处理，由于瑕疵与正常产品的图像在灰阶上存在明显差异，从而使得系统能够发现瑕疵，并通过进一步的计算、分析来确定瑕疵的大小、位置、类型等信息。该ccd表面瑕疵检测法使用范围较小，主要检查对象为透光材料，使用范围较窄。对于铜箔、铝箔等不透光材料无法使用。
54.在一个具体的示例中，通过偏振光对所述胶带上的金属颗粒进行检测。在对柔性膜材200表面金属颗粒进行检测时，通过偏振光对胶带上的颗粒进行检测，可以准确地判断金属颗粒的大小和数量，更加真实地反映柔性膜材200的表面状态。具体地，金属表面的物理特性决定了光线不能进入金属物质，它会像镜子般把入射光反射出去。入射光在经由金属表面反射后，其反射光与入射光具有相同的振动方向；入射光在经过非金属物质后，其振动方向会发生改变(主要原因是光射入非金属物质内部)，经过非金属物质内部后再出来的反射光不再具有偏振性，其方向也会发生改变。利用这一原理偏振光可以穿过具有相同方向的偏振镜进入摄像机，当两个偏振镜处于十字交叉位置(其中一个转动90度)，偏振后的反射光不能穿过第二个偏振镜。金属颗粒在十字交叉状态下是黑色，从而判断是否是金属颗粒，以及其大小和数量，更加真实地反映柔性膜材200的表面状态。可选地，通过偏振光对胶带上的颗粒进行检测时，采用jomes偏振光测试仪器对胶带上的颗粒进行检测。
55.可选地，作为胶带的选择示例，胶带包括麦拉胶带、透明胶带、双面胶或pp胶。在一个具体的示例中，胶带为麦拉胶带，在检测时，将麦拉胶带裁成长宽为5mm
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5mm的方块，每次移动4cm进行颗粒转移，每个位置重复粘附3次。
56.在一个具体的示例中，将磁性件104吸附的颗粒转移到胶带上时，采用胶带将磁性件104吸附的金属颗粒进行粘黏转移。其中，颗粒转移的要求满足以下两个要求：第二次粘取的数量是前两次总和的30％以下，以及最后一次粘取数量小于前面所有次总和的10％以下。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
57.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。