锂离子电池浮液检测装置及浮液检测方法与流程

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池加工过程中使用的电池浮液检测装置以及浮液检测方法。

背景技术：

圆柱锂离子电池由于具有能量高、存储时间长等优点，广泛运用于数码类、电动汽车、电动工具等产品上。随着大众环保意识的增强，整车制造能力的提升及全球性政策支持的强化，新能源汽车的发展也越来越受关注，从而人们对锂离子电池安全性能的要求也越来越高。尤其大容量锂离子电池的安全性一直是制约其发展的主要问题之一，在滥用条件下，如高温、内短路、挤压、振动等情况下，电池也会冒烟、着火甚至爆炸，给用户带来安全隐患。因此提高锂离子电池的安全性一直是动力电池研究的主要方向。

锂离子电池装配产线的注液工序中，由于电芯个体容量的偏差，会产生一定比例的浮液电池，即电解液容量超出电芯的容纳范围，造成电解液冒出的情况。在现有技术的锂离子电池装配的工艺过程中，将锂离子电池电芯注液完成后即直接进行后续的组装步骤，无法及时挑选去除出浮液电池，尤其是全自动化的锂离子电池产线，对此更是无能为力。一旦形成浮液，锂离子电池在封口时易造成液封，导致电池cid翻转、钢壳底部凸起、割槽路渗液、壳口生锈等不良现象。而锂离子电池组装完成后需对电池内部进行开路电压和交流内阻的测试，以上述两个性能指标来辅助判断电池电压平台状态、电量状态以及内阻大小，一旦产生浮液电池，则所有测试指标将全部发生错误，不仅会引起对电池电压平台以及电量状态的判定错误，造成电池差异性的判断错误，而且会导致电池内部电流通过阻力的判定错误，造成电池的档次判断错误。

目前在现有技术中还未发现针对锂离子电池装配过程中所产生的浮液电池的检测装置以及检测方法。

技术实现要素：

为了实现在锂离子电池装配过程中检测出浮液电池的目的，本发明的发明人围绕该技术目的研发出了许多方法。

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种全自动化的锂离子电池浮液检测装置以及应用该装置对锂离子电池内部是否存在浮液进行检测，本发明中的锂离子电池浮液检测装置利用内阻测试仪的正极探针与负极挡块对锂离子电池的内阻进行测试，以分辨出浮液电池并将其剔除。本发明中的锂离子电池浮液检测装置结构简单合理，与现有的锂离子电池制造线形成一体化产线，在不影响现有锂离子电池生产效率的同时，有效拣选出浮液电池，避免内部有浮液的不良电池流向下一工位。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明中提供的锂离子电池浮液检测装置，包括：

内阻检测仪、与内阻检测仪正极相连的正极探针、与内阻检测仪负极相连的负极挡块；所述正极探针设于待测电池正极绝缘片上端，所述负极挡块设于待测电池负极壳体侧面且固定装设于支撑座上；

还包括正极探针位置控制组件，所述正极探针固定装设于正极探针位置控制组件上，所述正极探针位置控制组件包括正极气缸且滑动连接于支撑座上，所述正极气缸带动正极探针位置控制组件运动，从而带动正极探针运动。

内阻测试仪主要功能是检测正负极电极检内阻，正极探针充当测试的正极电极，负极挡块则充当稳定的负极电极，同时防止测试电流分流。支撑座为本实施例中锂离子电池浮液检测装置的主体支撑结构，起到固定各个组件，并且与整体锂离子电池组装产线协调一体的作用。

进一步地，所述正极探针位置控制组件包括气缸连接板、探针固定块、轴承套筒、第一直线轴承、导向轴和轴承弹簧；所述气缸连接板与正极气缸相连，所述正极探针固定装设于探针固定块上，所述探针固定块固定连接于所述导向轴底端，所述导向轴顶端则利用第一直线轴承套接于轴承套筒内，所述轴承弹簧设于轴承套筒与导向轴之间。

为实现控制探针运动的目的，最简单的结构使用气缸带动连接探针的连接机构即可。但是考虑到实际测试过程中的复杂性，正极探针的测试位置为待测电池正极绝缘片上端，一旦位置发生偏差或者力道控制有误，则很容易导致测试位置不准，更有甚者还会使浮液检测装置由于用力过猛受损或者压伤电池极组。故使用本实施例中的导向轴与轴承套筒的连接方式控制正极探针在垂直方向上的运动，而通过加设轴承套筒与导向轴之间的轴承弹簧，则当气缸向下运动撞到电池或者其他物品时，该弹簧向内收缩，能有效的防止浮液检测装置被撞坏及用力过猛压伤电池极组，正极连接轴采用线性导向轴，为直线轴承的的反复运动起到导向和支承作用。

由于使用的是线性轴结构，若单独使用上述正极探针位置控制组件的结构，多次测试后导向轴位置易发生转动从而使正极探针的位置发生偏移，为保证正极探针位置的稳定性，进一步地，所述正极探针位置控制组件还包括导向连接块、直线轴和轴承安装块，所述直线轴与轴承套筒平行固定连接于所述导向连接块上；所述直线轴上套接第二直线轴承，所述第二直线轴承与第一直线轴承平行装设于所述轴承安装块上。

进一步地，所述负极挡块包括固定连接的电池挡板和负极电极，电池挡板固定连接于支撑座上。优选地，所述负极电极材料为铜；为防止内阻检测仪放电后电流分流至设备其他部位，电池挡板优选使用绝缘材料，所述电池挡板材料为pvc。

进一步地，还包括电池推动组件，所述电池推动组件包括电池推块、电池推块气缸以及两者之间的连接块，所述电池推块、连接块和电池推块气缸依次固定相连；所述电池推块位置与待测电池平行，在电池推块气缸的带动下向待测电池运动。将电池推送至测试位置后，电池推动组件进一步保证电池在检测的过程中不发生位移。

本发明中还提供一种利用上述锂离子电池浮液检测装置对锂离子电池进行浮液检测的方法，具体为：利用锂离子电池浮液检测机构测量待测锂离子电池正极绝缘片上方和负极壳体之间的阻值，根据阻值大小判断待测锂离子电池是否为浮液电池。

进一步地，上述测试方法包括如下步骤：

s01：将待测电池推送至测试位置；待测电池在所述测试位置时，其负极壳体侧面与负极挡块相接触；

s02：正极探针位置控制组件带动正极探针运动至与待测电池正极绝缘片相接触，内阻检测仪、正极探针、待测电池和负极挡块形成通路；

s03：利用内阻检测仪测试待测电池正极绝缘片与负极壳体之间的内阻，根据所得内阻值判断待测电池是否为浮液电池。

进一步地，与待测电池平行处还设有电池推动组件，s01中，将待测电池推送至测试位置后，电池推动组件向待测电池运动，进一步将待测电池推动固定至测试位置与负极挡块相接触。

进一步地，s03中待测电池是否为浮液电池的判断方法为：所得内阻值≤0.01mω时，判定为浮液电池。利用内阻测试仪测量正极绝缘片上方和负极钢壳间内阻，当无浮液时，正极探针和负极挡块未联通，测量内阻非常大，可达30mω。当有浮液时，电解液充当导体使正极探针和负极挡块联通，测量内阻非常小，往往小于0.01mω。

本发明具有以下优点：

1、本发明提供了一种全自动化的锂离子电池浮液检测装置，利用内阻测试仪的正极探针与负极挡块对锂离子电池的内阻进行测试，以分辨出浮液电池并将其剔除，避免内部有浮液的不良电池流向下一工位。

2、本发明中的锂离子电池浮液检测装置结构简单合理，与现有的锂离子电池制造线形成一体化产线，对现有的锂离子电池生产效率无任何影响。

3、本发明中还提供了一种锂离子电池浮液检测方法，该方法操作简单便利，无需使用人工，满足全自动化锂离子电池生产线的需求。

附图说明

图1为本发明中锂离子电池浮液检测装置的工作原理示意图；

图2为本发明中锂离子电池浮液检测装置的侧面结构示意图；

图3为本发明中锂离子电池浮液检测装置的立体结构示意图；

图4为本发明中锂离子电池浮液检测装置的正面结构示意图；

图5为图4中虚线处结构放大示意图；

其中，1为内阻检测仪，2为原理图中正极探针，3为原理图中负极挡块，4为原理图中待测电池作为负极的外壳（简称“负极外壳”）；

101为支撑座，102为待测电池，103为结构图中的正极探针，104为负极电极，105为滑轨，106为气缸连接板，107为导向连接块，108为直线轴，109为轴承套筒，110为导向轴，111为电池推块，112为连接块，113为电池推块气缸，114为气钢支撑结构，115为探针固定块，116为轴承安装块，117为电池挡板，118为正极气缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

如附图1所示为本发明中锂离子电池浮液检测装置的工作原理示意图。在实际锂离子电池装配的过程中，若产生浮液，则会聚集在电池正极绝缘片上段，即附图1中虚线框处，本发明中利用锂离子电池浮液检测机构测量待测锂离子电池正极绝缘片上方和负极壳体之间的阻值，根据阻值大小判断待测锂离子电池是否为浮液电池。如附图1，本发明中的浮液检测装置主要包括内阻检测仪1、与内阻检测仪正极相连的正极探针2、与内阻检测仪负极相连的负极挡块3，正极探针2设于待测电池正极绝缘片上端（虚线框处），负极挡块3设于待测电池负极壳体侧面且固定装设于支撑座上。实际测试时，负极挡块3与锂离子电池4负极外壳接触，形成通路。

本发明实施例中提供的锂离子电池浮液检测装置具体结构如附图2-5所示。实施例锂离子电池浮液检测机构包括内阻检测仪（附图2-5中未标示）、与内阻检测仪正极相连的正极探针103、与内阻检测仪负极相连的负极挡块。正极探针103设于待测电池102的正极绝缘片上端，负极挡块设于待测电池负极壳体侧面且固定装设于支撑座101上。支撑座为本实施例中锂离子电池浮液检测装置的主体支撑结构，起到固定各个组件，并且与整体锂离子电池组装产线协调一体的作用，如附图2所示，锂离子电池102在实际锂离子电池组装工艺中从上一工序由机械手自动上料，送至测试位置，即可开始检测。

在测试位置处，负极挡块的位置为固定不变，负极挡块包括固定连接的电池挡板117和负极电极104，电池挡板固定连接于支撑座上，负极电极用作导电电极，电池挡板一方面起到固定负极电极的作用，另一方面，防止内阻检测仪放电后电流分流至设备其他部位，故电池挡板优选使用绝缘材料。在本实施例中，负极电极材料选为导电效果良好的铜材料，电池挡板材料则选则绝缘且机械强度高的pvc材料。在本实施例中所使用的负极电极为平板状，结构简单，无需额外的加工步骤，为进一步确保负极电极与待测电池负极壳体之间的接触，还可将其设为具有弧面的电极片，使其具有与待测电池外壳相仿的形状。

将电池推送至测试位置后，为进一步保证电池在检测的过程中不发生位移，本实施例中提供的锂离子电池浮液检测装置还包括电池推动组件。如附图所示，电池推动组件包括电池推块111、电池推块气缸113以及两者之间的连接块112，电池推块111、连接块112和电池推块气缸113依次固定相连，电池推块位置与待测电池平行，在电池推块气缸的带动下向待测电池运动。本实施例中还设有气缸支撑结构114作为结构支撑件。一旦待测电池上一工序完成后被推送至测试位置，电池推块则在推块气缸的带动下向待测电池运动，给待测电池一个水平方向的推力，确保待测电池负极壳体能够与负极电极相接触。本实施例中电池推块优选使用表面硬度较低的高分子绝缘材料，如pvc材料，既不对电池表面造成物理损伤，又能够防止检测电流分流。在推块结构的优化中，可根据电池以及检测装置的实际需求改善其形状和尺寸，在实际使用过程中，电池推块推接电池的部分可采用30-45°斜角，进一步减小对电池造成损伤的风险。

本实施例中提供的锂离子电池浮液检测装置还包括正极探针位置控制组件，正极探针位置控制组件的作用为：当待测电池被推送至测试位置与负极电极相接触后，正极探针位置控制组件则带动正极探针运动至正极绝缘片上端，形成测试的导电通路。如附图所示，正极探针103固定装设于正极探针位置控制组件上，正极探针位置控制组件包括正极气缸118且滑动连接于支撑座101上，正极气缸带动正极探针位置控制组件运动，从而带动正极探针运动。

本实施例中选用的正极探针采用弹簧探针，当正极气缸向下运动撞到电池或者其他物品时，正极探针向内收缩，能有效的防止浮液检测机构被撞坏及用力过猛压伤电池极组。

正极探针位置控制组件的具体结构如下：正极气缸118通过固设于支撑座上的滑轨105与支撑座滑动连接，从而带动预制相连的其他组件沿着滑轨做相对运动。正极探针位置控制组件包括气缸连接板106、探针固定块115、轴承套筒109、第一直线轴承、导向轴110和轴承弹簧（未标示）。气缸连接板106作为连接的结构件与正极气缸118相连，正极探针113固定装设于探针固定块115上，探针固定块115固定连接于导向轴底端110，导向轴110顶端则利用第一直线轴承套接于轴承套筒109内，轴承弹簧则设于轴承套筒与导向轴之间。为使附图更清晰。轴承弹簧并未标示出，在实际使用过程中，轴承弹簧套接于导向轴110上，在轴承套筒与导向轴之间形成力量缓冲区。

为实现控制探针运动的目的，最简单的结构使用气缸带动连接探针的连接机构即可。但是考虑到实际测试过程中的复杂性，正极探针的测试位置为待测电池正极绝缘片上端，一旦位置发生偏差或者力道控制有误，则很容易导致测试位置不准，更有甚者还会使浮液检测装置由于用力过猛受损或者压伤电池极组。故使用本实施例中的导向轴与轴承套筒的连接方式控制正极探针在垂直方向上的运动，而通过加设轴承套筒与导向轴之间的轴承弹簧，则当气缸向下运动撞到电池或者其他物品时，该弹簧向内收缩，能有效的防止浮液检测装置被撞坏及用力过猛压伤电池极组，正极连接轴采用线性导向轴，为直线轴承的的反复运动起到导向和支承作用。

由于使用的是线性轴结构，若单独使用上述正极探针位置控制组件的结构，多次测试后导向轴位置易发生转动从而使正极探针的位置发生偏移，为保证正极探针位置的稳定性，本实施例中的正极探针位置控制组件还包括导向连接块107、直线轴108和轴承安装块116，直线轴108与轴承套筒109平行固定连接于导向连接块116上，两者形成相对固定的稳定结构，直线轴108上套接第二直线轴承，第二直线轴承与第一直线轴承平行装设于轴承安装块116上。在本实施例中第一直线轴承与第二直线轴承均装设于轴承安装块116内部（故两个直线轴承在附图中并未标示出），不仅保护轴承结构，而且使检测装置结构更加明确。通过设置该平行轴的结构，使带动正极探针的导向轴110位置固定，不会发生任何偏移，保证了浮液检测的一致性。

利用本实施例中锂离子电池浮液检测装置进行检测的方法包括如下步骤：

s01：将待测电池推送至测试位置；待测电池在测试位置时，其负极壳体侧面与负极挡块相接触，将待测电池推送至测试位置后，电池推动组件向待测电池运动，进一步将待测电池推动固定至测试位置与负极挡块相接触。

本发明中所述“负极壳体”即指代在锂离子电池加工产线上注液完成后的待测电池壳体，一般为钢壳结构，因其在浮液检测过程中作为测试负极，故在本发明以及本实施例中均称其为“负极壳体”。

s02：正极探针位置控制组件带动正极探针运动至与待测电池正极绝缘片相接触，内阻检测仪、正极探针、待测电池和负极挡块形成通路。

s03：利用内阻检测仪测试待测电池正极绝缘片与负极壳体之间的内阻，根据所得内阻值判断待测电池是否为浮液电池。

本实施例中对是待测电池是否为浮液电池的判断方法为：所得内阻值≤0.01mω时，判定为浮液电池。利用内阻测试仪测量正极绝缘片上方和负极钢壳间内阻，当无浮液时，正极探针和负极挡块未联通，测量内阻非常大，可达30mω。当有浮液时，电解液充当导体使正极探针和负极挡块联通，测量内阻非常小，往往小于0.01mω。

在应用本发明中锂离子电池浮液检测装置时，可在内阻测试仪上将0.01mω设为警戒值，并加设警报装置，当有浮液时内阻低于该警戒值即发出警报，通过人工或者机械手移除不合格的电池。本发明中的锂离子电池浮液检测装置利用内阻测试仪的正极探针与负极挡块对锂离子电池的内阻进行测试，以分辨出浮液电池并将其剔除。本发明中的锂离子电池浮液检测装置结构简单合理，与现有的锂离子电池制造线形成一体化产线，在不影响现有锂离子电池生产效率的同时，有效拣选出浮液电池，避免内部有浮液的不良电池流向下一工位。

为进一步实现自动化控制，可将实施例中检测装置连接电池上料装置，电池上料装置将待测电池送至所述检测装置中的测试位置。进一步地，实施例电池检测装置还可设为连接设备中控系统，将所得数据反馈至中控系统，一旦出现浮液电池，中控系统可及时获知并排出浮液电池。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。