一种在线检查涂层隔膜朝向的方法及装置与流程

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种在线检查涂层隔膜朝向的方法及装置。

背景技术：

锂离子电池由正极片、负极片、隔膜、极耳、电解液和外包装组成，其中隔膜的作用主要是为了将正负极片隔开，以起到阻隔电子、允许锂离子迁移的作用。而为了提高电芯的硬度、防止电芯在循环过程中发生变形，以及增加电芯的安全性能等因素，需要对隔膜进行表面处理，通常是给隔膜增加功能性涂层，如：陶瓷涂层、pvdf涂层等。目前，锂电行业的隔膜根据涂层可分为四类：无涂层隔膜、单面涂层隔膜、双面相同涂层隔膜和双面不同涂层隔膜；无涂层隔膜与双面相同涂层隔膜，不存在朝向问题，但单面涂层隔膜和双面不同涂层隔膜由于功能性涂层的加入，使得隔膜两面不一致；而在涂层隔膜在使用过程中隔膜朝向对电芯性能的影响是很大的。

一般地，涂层面应面对应正极，即朝向正极；比如：在单面pvdf隔膜使用时，需要使隔膜涂层面对应正极片，才能保证隔膜与极片有良好的粘接；若隔膜涂层面对应了负极，将会导致隔膜与极片不粘结，会导致电芯硬度下降，甚至造成电芯严重变形。因此，涂层面的朝向正确与否是很重要的。

目前，行业内使用涂层隔膜时，主要通过员工经验识别涂层隔膜外观的方式判定涂层隔膜的朝向，但此方法存在以下缺陷：

1、通过员工主观判定涂层隔膜朝向，受员工经验和责任心影响，当员工经验不足或者责任心不强时，可能会导致漏判或错判；

2、部分涂层隔膜，两面外观差异极小、肉眼难以识别，容易导致误判，无法保证100％识别正确；

3、通过员工主观判定，无法形成准确数据信息，无法追溯；

4、当员工错判时，不易察觉，会导致大批量不良电池的产生，严重浪费了原材料，提高了生产成本。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于：通过提供一种在线检查涂层隔膜朝向的方法，解决了目前无法100％保证隔膜朝向正确的问题，通过该方法，以确保涂层隔膜朝向正确，并且能做到实时检查和反馈，形成准确的数据记录，供后续的追溯。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种在线检查涂层隔膜朝向的方法，包括以下步骤：

s1，根据涂层隔膜两面表面张力的不同，选择合适的涂层测试笔，所述涂层测试笔所能检测的表面张力值为c，以所述涂层隔膜的一面为a面，所述a面的表面张力值为a，以所述涂层隔膜的另一面为b面，所述b面的表面张力值为b，其中，a>c>b；

s2，先利用所述涂层测试笔在所述涂层隔膜的一面上划线，经过1～10s后利用ccd成像机构进行拍照，然后通过plc控制台判断线段的情况，预先在所述plc控制台中设定所述涂层隔膜的正确朝向，如判断的实际朝向与设定的正确朝向一致，则表示朝向正确；如判断的实际朝向与设定的正确朝向不一致，则表示朝向异常。

本发明提供的涂层隔膜朝向的判断方法，利用涂层两面的表面张力存在的差异，通过涂层测试笔的划线测试判断该面的朝向是否正确，以完成涂层隔膜朝向的检查。先是选择合适的涂层测试笔，该涂层测试笔所能检测的表面张力值应介于隔膜两面的表面张力值之间，即满足a>c>b；然后利用该涂层测试笔在涂层隔膜上划线，经过一定时间后，再通过ccd成像机构拍照进而判断线段的情况，通过与plc控制台中设定的正确朝向进行对比，如判断的实际朝向与设定的正确朝向一致，则表示朝向正确；如判断的实际朝向与设定的正确朝向不一致，则表示朝向异常，应提示工作人员转换隔膜的朝向。

优选的，s2步骤中，设定所述涂层隔膜的正确朝向为所述a面朝向正极片或者所述b面朝向负极片。

此外，本发明还提供了另外一种在线检查涂层隔膜朝向的方法，包括以下步骤：

s1，根据涂层隔膜两面表面张力的不同，选择合适的涂层测试笔，所述涂层测试笔所能检测的表面张力值为c，以所述涂层隔膜的一面为a面，所述a面的表面张力值为a，以所述涂层隔膜的另一面为b面，所述b面的表面张力值为b，其中，a>c>b；

s2，先利用所述涂层测试笔在所述涂层隔膜的一面上划线，经过1～10s后利用ccd成像机构进行拍照，然后通过plc控制台判断线段的情况，预先在所述plc控制台中设定所述涂层隔膜的错误朝向，如判断的实际朝向与设定的错误朝向不一致，则表示朝向正确；如判断的实际朝向与设定的错误朝向一致，则表示朝向异常。

优选的，s2步骤中，设定所述涂层隔膜的错误朝向为所述a面朝向负极片或者所述b面朝向正极片。

优选的，s2步骤中，如线段保持均匀完整、无断层、不收缩，则表示该面为a面；反之，如线段出现明显断层、收缩，则表示该面为b面。即是在单层涂层隔膜中涂层面(即a面)应与正极片相对应设置，而b面应背向正极片设置。当预先在所述plc控制台中设定所述涂层隔膜的a面朝向正极片或b面朝向负极片设置时，即设定的朝向正确，如判断得到的实际朝向与设定的朝向一致时，则表示朝向正确；反之，则表示朝向异常，应提示工作人员转换隔膜的朝向，确保涂层隔膜的a面朝向正极片设置。同理，设定为错误朝向时参考上述的判断方法。

优选的，所述涂层测试笔设置在所述涂层隔膜上料之后，用于在卷绕或叠片之前预先判断所述涂层隔膜朝向的准确性。本发明的检测装置设置入料之前，确保在卷绕或叠片之前隔膜朝向的准确性，做到未雨绸缪，防止卷绕或叠片后才发现隔膜的涂层面没有与正极片对应，拒绝亡羊补牢，从源头上避免了隔膜朝向出错的问题，减少原材料的损耗。其中，在电芯的生产中每更换一卷隔膜，都需重新进行测试，也即是每生产完一卷隔膜，都需重新测试一次。

优选的，所述涂层测试笔的运动、所述ccd成像机构的成像以及所述涂层隔膜朝向的判定均通过所述plc控制台进行控制。通过plc控制台控制涂层测试笔的运动，在开启隔膜涂层朝向测试程序后，涂层测试笔可在plc的控制下自动在隔膜的表面划线，再对经过ccd成像机构的隔膜进行拍照传送至plc控制台，plc控制台通过预设程序对隔膜朝向进行判断，完成实现涂层隔膜朝向检测的自动化。

优选的，所述plc控制台中设置有若干比对照片，用于与所述ccd成像机构的成像照片进行比对，以判断线段的情况。预先将大量的照片储存在plc控制台中，当涂层隔膜的测试图传送到plc控制台后，其中的程序运行对测试图进行检测，判断测试线的情况。当然，也可利用其他对比方法进行检测对比，如可以通过对线段的感应进而判断得出线段是否是保持均匀完整、无断层、不收缩的状态，进而判定涂层隔膜的朝向是否正确。

优选的，所述涂层测试笔为达因笔，所述达因笔的表面张力值为28～70。

本发明的目的之二在于，提供一种在线检查涂层隔膜朝向的装置，包括涂层测试笔、ccd成像机构和plc控制台，所述涂层测试笔与所述plc控制台电连接，所述ccd成像机构与所述plc控制台电连接。

优选的，所述涂层测试笔与所述ccd成像机构的安装距离大于或等于涂层隔膜的运行速度与测试时间的乘积。

优选的，所述plc控制台中还设置有报警器，如判定所述涂层隔膜的涂层面或涂层厚的一面没有朝向正极片，则启动所述报警器进行报警。

本发明的有益效果在于：

1)本发明提供一种在线检查涂层隔膜朝向的方法，包括以下步骤：s1，根据涂层隔膜两面表面张力的不同，选择合适的涂层测试笔，所述涂层测试笔所能检测的表面张力值为c，以所述涂层隔膜的一面为a面，所述a面的表面张力值为a，以所述涂层隔膜的另一面为b面，所述b面的表面张力值为b，其中，a>c>b；s2，先利用所述涂层测试笔在所述涂层隔膜的一面上划线，经过1～10s后利用ccd成像机构进行拍照，然后通过plc控制台判断线段的情况，预先在所述plc控制台中设定所述涂层隔膜的正确朝向，如判断的实际朝向与设定的正确朝向一致，则表示朝向正确；如判断的实际朝向与设定的正确朝向不一致，则表示朝向异常。相比于现有技术，本发明提供的涂层隔膜朝向的判断方法，利用涂层两面的表面张力存在的差异，通过涂层测试笔的划线测试以判断该面的朝向是否正确，经过一定时间后，将实际判断得到的朝向情况与plc控制台中设定的正确朝向进行对比，如判断的实际朝向与设定的正确朝向一致，则表示朝向正确；如判断的实际朝向与设定的正确朝向不一致，则表示朝向异常，应提示工作人员转换隔膜的朝向。解决了目前无法100％保证隔膜朝向正确的问题，通过该方法，可以确保涂层隔膜朝向100％正确，并且能做到实时检查和反馈，形成准确的数据记录，供后续的追溯。

2)本发明还提供一种在线检查涂层隔膜朝向的装置，该装置成本低，便于制作，通过对检查涂层隔膜朝向的方法的辅助，很好地解决了目前无法100％保证隔膜朝向正确的问题，适用于工业上的实际应用。

附图说明

图1为本发明检查方法的流程示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为涂层隔膜a面的线段成像图。

图4为涂层隔膜b面的线段成像图。

图中：1-涂层测试笔；2-ccd成像机构；3-plc控制台。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1～4所示，一种在线检查涂层隔膜朝向的方法，包括以下步骤：

s1，根据涂层隔膜两面表面张力的不同，选择合适的涂层测试笔1，涂层测试笔1所能检测的表面张力值为c，以涂层隔膜的一面为a面，a面的表面张力值为a，以涂层隔膜的另一面为b面，b面的表面张力值为b，其中，a>c>b；

s2，先利用涂层测试笔1在涂层隔膜的一面上划线，1～10s后利用ccd成像机构2进行拍照，然后通过plc控制台3判断线段的情况，预先在plc控制台3中设定涂层隔膜的正确朝向，如判断的实际朝向与设定的正确朝向一致，则表示朝向正确；如判断的实际朝向与设定的正确朝向不一致，则表示朝向异常。

其中，在本实施例中，plc控制台3中设定涂层隔膜的正确朝向为a面与正极片相对应，涂层测试笔1与a面相对设置，用于在a面上划线，且设置在涂层隔膜上料之后，在卷绕或叠片之前预先判断涂层隔膜朝向的准确性。此外，涂层测试笔1的运动、ccd成像机构2的成像以及涂层隔膜朝向的判定均通过plc控制台3进行控制，在开启隔膜涂层朝向测试程序后，涂层测试笔1可在plc控制台3的控制下自动在隔膜的表面划线，再对经过ccd成像机构2的隔膜进行拍照传送至plc控制台3，plc控制台3通过预设程序对隔膜朝向进行判断，完成实现涂层隔膜朝向检测的自动化。可在plc控制台3中设置有若干比对照片，将大量的照片储存在plc控制台3中，当涂层隔膜的测试图(即ccd成像机构的成像照片)传送到plc控制台3后，plc控制台3中的程序运行对测试图进行检测，判断测试线的情况，如果检测得到线段仍保持均匀完整、无断层、不收缩状态，则表示该面为a面，与设定一致，表示朝向正确，可以进行下一步工序。当然，也可利用其他对比方法进行检测对比，如可以通过对线段的感应进而判断得出线段是否是保持均匀完整、无断层、不收缩的状态，进而判定涂层隔膜的朝向是否正确。

例如，对16+2μm单面pvdf涂层隔膜进行测试，此隔膜a面的表面张力值为50，b面的表面张力值为36，则涂层测试笔1(选用达因笔)所能检测的表面张力值的取值范围为50>c>36，推荐c的取值为40～46，该值即为达因笔的型号值。接着将涂层隔膜a面朝向正极片设定，当隔膜上料之后，开启涂层隔膜朝向的测试程序，涂层测试笔1在plc控制台3的控制下自动在涂层隔膜表面划线，经过1～10s后，即到达ccd成像机构2的设定位置后，ccd成像机构2自动拍照成像，并将照片传送至plc控制台3，根据线段的图像，判断该面为a面或者b面，如果判定为a面，即所述涂层隔膜的实际朝向与设定一致，则表示隔膜朝向正常，卷绕或者叠片设备正常运行，可以进行卷绕或叠片工序；反之，如果判定为b面，即所述涂层隔膜的实际朝向与设定不一致，则表示隔膜朝向异常，应进行报警提示。线段的图像可如图3～4所示。而对于双面不同涂层隔膜的检测原理与此相同，可参照对于单面涂层隔膜的测试方法对其进行测试，这里不再赘述。

一种在线检查涂层隔膜朝向的装置，包括涂层测试笔1、ccd成像机构2和plc控制台3，涂层测试笔1与plc控制台3电连接，ccd成像机构2与plc控制台3电连接。

其中，plc控制台3中还设置有报警器，如判定涂层隔膜的朝向错误，则启动所述报警器进行报警；反之，如判定涂层隔膜的朝向正确，则卷绕或者叠片设备正常运行，可以进行卷绕或叠片工序。涂层测试笔1与ccd成像机构2的安装距离大于或等于涂层隔膜的运行速度与测试时间的乘积；可设置为相等，满足测试时间后隔膜即经过ccd成像机构的设定位置进行拍照，而隔膜的运行速度为1～50m/min，根据实际情况进行选择即可，测试时间更优选的可为1～5s。

实施例2

与实施例1不同的是plc控制台3对于涂层隔膜的朝向设定与涂层测试笔1的位置。本实施例的plc控制台3将涂层隔膜b面朝向负极片设定，涂层测试笔1与b面相对设置，用于在b面上划线相应的，同样是为正确朝向，判断的方法与实施例1相同，如果判定的所述涂层隔膜的朝向与设定一致，则表示朝向正常；反之，如果判定的所述涂层隔膜的朝向与设定一致，则表示朝向有误。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同的是plc控制台3对于涂层隔膜a、b面的朝向设定。本实施例的plc控制台3将涂层隔膜a面朝向负极片设定，即为错误朝向，相应的，判断的方法随之改变，如果判定的所述涂层隔膜的朝向与设定不一致，则表示朝向正常；反之，如果判定的所述涂层隔膜的朝向与设定一致，则表示朝向有误。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例4

与实施例3不同的是plc控制台3对于涂层隔膜的朝向设定与涂层测试笔1的位置。本实施例plc控制台的将涂层隔膜b面朝向正极片设定，涂层测试笔1与b面相对设置，用于在b面上划线相应的，同样是为错误朝向，判断的方法与实施例3相同，如果判定的所述涂层隔膜的朝向与设定不一致，则表示朝向正常；反之，如果判定的所述涂层隔膜的朝向与设定一致，则表示朝向有误。

相比于现有技术，本发明提供了四种涂层测试笔的设置及判断方法，均可以实现对涂层隔膜的检测，保证测试结果的100％准确，提高了产品的良率。当后续需要对电芯进行坏品检测时，可以追溯到原始数据及时发现坏品的原因所在，以更好的改正产品的性能。

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。