测厚仪及使用其测量电池极片的厚度的方法与流程

1.本发明涉及电池极片制造技术领域；具体地说，本发明涉及一种极片测厚仪。


背景技术：

2.锂离子电池是一种非常重要的动力电池，在各个领域都有着广泛的应用。极片作为锂离子电池的重要组成部分，其批次稳定性会影响电池在充放电时嵌锂及界面膨胀厚度的均匀性，也会影响批量生产电芯的一致性。
3.目前监控极片工序稳定性常用的方法包括采用极片测厚仪监控极片厚度的均匀性。在这种情况下亟需保证测厚仪的工作可靠性、消除测量仪的校验误差，提高设备利用率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了极片测厚仪，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述技术问题和其它方面问题中的一个或多个。
5.首先，根据本发明的一个方面，提供了一种测厚仪，其中，所述测厚仪包括：第一激光位移传感器和第二激光位移传感器，所述第一激光位移传感器和所述第二激光位移传感器以相对于彼此对射的方式布置；位于同一平面上的校验片和校准片，所述平面位于所述第一激光位移传感器和所述第二激光位移传感器之间并且与所述第一激光位移传感器和所述第二激光位移传感器之间的连线相垂直，所述校验片和所述校准片之间的距离大于待测厚材料的宽度，其中，所述第一激光位移传感器和所述第二激光位移传感器能够同步地往复移动于所述校验片和所述校准片之间并对所述测厚仪进行校准，并且，所述测厚仪还包括第一防尘罩和第二防尘罩，所述第一防尘罩从外部遮罩所述校验片的至少一部分，所述第二防尘罩从外部遮罩所述校准片的至少一部分。这种测厚仪为校验片和校准片提供了防尘罩，能够在一定程度上减缓校验片和校准片上灰尘的积聚，改善测厚仪校验稳定性，减少人工清洁的频次，能够提高设备的利用率。
6.可选地，在如前所述的侧厚仪中，所述第一防尘罩从外部完全遮罩所述校验片，所述第二防尘罩从外部完全遮罩所述校准片，并且在所述第一防尘罩和所述第二防尘罩的校验部位处均设置有长形孔。通过如此设置的测厚仪，不仅能够最大程度地防止灰尘污染校验片和校准片，而且不会妨碍激光位移传感器的测量，进一步改善了测厚仪的校验稳定性。
7.可选地，在如前所述的侧厚仪中，所述平面经过所述连线的中点。
8.可选地，在如前所述的侧厚仪中，所述第一防尘罩和所述第二防尘罩具有朝向相应的所述校验片和/或所述校准片的上表面的吹风口，和/或，所述第一防尘罩和所述第二防尘罩具有朝向相应的所述校验片和/或所述校准片的下表面的吹风口。借助于通过吹风口向防尘罩内的校验片和校准片吹送洁净的气流，能够带走其中的灰尘。
9.可选地，在如前所述的侧厚仪中，所述吹风口的吹扫方向是可调的。
10.可选地，在如前所述的侧厚仪中，从所述吹风口吹出的是离子风。离子风能够消除
灰尘的电荷，易于清除掉静电吸附于各个部件的灰尘。
11.可选地，在如前所述的侧厚仪中，所述吹风口的吹扫的启停、流量和/或时间是可控的。
12.可选地，在如前所述的侧厚仪中，所述第一防尘罩和所述第二防尘罩分别以相应的所述长形孔作为排风口。以这些长形孔作为排风口，使排风吹到激光位移传感器上，有利于实时清洁激光位移传感器上沾染的灰尘。
13.可选地，在如前所述的侧厚仪中，所述第一激光位移传感器和所述第二激光位移传感器分别位于所述测厚仪的c型架的第一臂和第二臂上，所述c型架通过直线滑轨安装于所述测厚仪。
14.其次，根据本发明的另一方面，提供了一种使用如前述方面中任一项所述的测厚仪测量电池极片的厚度的方法，其中，所述待测厚材料为电池极片生产线上的电池极片。
15.从与附图相结合的以下详细描述中，可以清楚地理解根据本发明的各技术方案的原理、特点、特征以及优点等。采用本发明的方案可以克服或者至少缓解现有测厚仪及其使用方法中存在的缺陷或不足，尤其能够有利地消除由于积尘造成的测厚仪校验误差、避免生产中批量的质量问题中，并且减少测厚仪的异常处理次数、提高设备利用率。
附图说明
16.参照附图，通过对本发明的示例性实施例的如下详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得更加清楚；但是应当了解，附图仅用于描述的目的而不对本发明的范围构成限制。图中，
17.图1是根据本发明的测厚仪的一个实施例的示意图；
18.图2是图1中的一个防尘罩的放大示意图；
19.图3示意性地示出了离子风对激光位移传感器的吹扫。
20.附图标记：
21.1-第一激光位移传感器；2-第二激光侠移传感器；3-校验片；4-校准片；5-c型架；51-第一臂；52-第二臂；6-直线滑轨；7-壳体；8-脚撑；91-第一防尘罩；92-第二防尘罩；921-长形孔；922-吹风口；923-吹风口。
具体实施方式
22.下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。附图中的各组成和结构仅为示意性的，并非按必然的比例绘制。应当了解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值等仅为描述性的，而不用于限制本发明的范围。
23.在本文中，术语“第一”、“第二”仅用于进行区分性表述目的而无意于表示它们的顺序和相对重要性。
24.图1是根据本发明的测厚仪的一个实施例的示意图。
25.从图中可以看出，在图示的实施例中，测厚仪包括第一激光位移传感器1、第二激光位移传感器2，以及校验片3、校准片4等。在使用中，利用第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2在校验片3和校准片4处的两次测量操作，通过比较两次测量的结果对测厚仪进行校验，以确定测厚系统是否存在异常。此处不再对其具体校验原理进行赘述。
26.在可替代的实施例中，校验片3和校准片4可以是例如钨钢片等，用来标定第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2。这在应用测厚仪前后或在应用过程中可用以进行校准位置。此时，这些相关部件上存在灰尘都可能会影响校验的结果，导致设备停机报警。
27.第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2设置在c型架5上，具体是在c型架5的第一臂51、第二臂52的末端处。依据该示例，第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2以相对于彼此对射的方式布置。在替代的实施例中，在满足对射的情况下，第一激光传感器1和第二激光位移传感器2也可以设置在第一臂51和第二臂52的非末端位置。
28.通过该第一激光位移传感器1和该第二激光位移传感器2，能够测量二者之间的待测厚材料的厚度。具体地，第一激光传感器1能够测量其与待测厚材料的上表面之间的距离，第二激光传感器2能够测量其与待测厚材料的下表面之间的距离，在第一激光传感器1和第二激光传感器2之间的距离已知的情况下，通过这些距离能够计算出待测厚材料的厚度。
29.在此可以指出的是，本发明的测厚仪的实施例能够测量的上述待测厚材料可以包括但不限于电池极片。例如，还可以为各种不同的带状件、箔片、纸张等。测厚仪可以用以测量这些材料的厚度。
30.c型架5以可滑动的方式安装在直线滑轨6上。通过c型架在直线滑轨6上的往复滑动，第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2能够在校验片3及校准片4之间同步地往复移动，以实现对测厚仪进行校准。c型架的第一臂51和第二臂52之间具有间距，提供了第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2相对于校验片3和校准片4的通过性。
31.根据图示示例，校验片3和校准片4分别通过托架固定在位。它们并不能相对于直线滑轨6往复移动。在不同的实施例中，可以通过其它一些常用的固定方式将校验片3和校准片4固定安装在位，此处不再赘述。在一些实施例中，校验片3和校准片4可以通过例如但不限于钨钢、陶瓷等材料制成。
32.依照该实施例的图示，校验片3和校准片4可以位于同一平面上。如图所示，该平面可以位于第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2之间并且与第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2之间的连线相垂直。在可选的实施例中，该平面可以经过第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2之间的连线的中点。
33.为了便于放置待测厚材料，校验片3和校准片4之间的距离可以大于待测厚材料的宽度。例如，在待测厚材料是电池极片的情况下，校验片3和校准片4之间的距离可以大于电池极片，从而电池极片可以布置在二者之间。当测厚仪用于电池极片的在线测量时，电池极片能够在测厚仪中高速通过。
34.在图示示例中，还示出了测厚仪可以具有的壳体7和脚撑8。在可选的其它实施例中，根据需要，也可以省略这些部件。
35.为了保证生产出的极片的厚度的均匀性，该测厚仪，例如，能够用于在线测量电池极片的厚度。为了防止测厚仪的异常、避免批量的质量问题，需要经常或者定期地对测厚仪进行校验。然而，这种校验又非常容易由于校验片及校准片上沾染灰尘而造成失效，导致测厚仪不能测到极片的真实厚度，并最终造成更严重的后续问题，例如电池不易入壳、废品率上升等。这种批量的质量问题是不期望的。
36.在图示的实施例中，为校验片3和校准片4分别提供了防尘罩，具体是罩设在校验
片3外部的第一防尘罩91及罩设在校准片4外部的第二防尘罩92。为了便于观测防尘罩内部校验片、校准片的状态，防尘罩可以由透明材料制成。防尘罩的材料是根据具体需要可选的，此处不再赘述。
37.通过设置防尘罩，相对于裸露的校验片及校准片而言，能够有利地避免测厚仪因为校验片3和/或校准片4上的沾染灰尘而引起的测量系统的校验误差。第一防尘罩91和第二防尘罩92分别在校验片3和校准片4上的遮罩可以为一致的，从而其分别对校验片3和校准片4的防尘作用相同，有利于第一激光位移传感器1、第二激光位移传感器2在二者处测厚时的外界条件相同，保证测厚仪校验的准确性，消除测量系统误差、提高设备利用率。
38.第一防尘罩91和第二防尘罩92可以如图中所示安装在用于定位校验片3和校准片4的托架上。例如但不限于可以通过螺栓或其它方式锁紧。在不同的实施例中，可以以通过另外的辅助部件或固定件安装第一防尘罩91和第二防尘罩92。该第一防尘罩91和该第二防尘罩92可以是可更换的、可开闭的，以便于其本身及校验片、校准片等的维护、检修等。
39.在可选的实施例中，也可以考虑设置第一防尘罩91和第二防尘罩92，使得第一防尘罩91从外部仅遮罩校验片3的一部分，而第二防尘罩92从外部仅遮罩校准片4的一部分。如前面所述，在这种情况下，第一防尘罩91和第二防尘罩92分别在校验片3和校准片4上的遮罩也可以为一致的，从而其分别对校验片3和校准片4的防尘作用相同，有利于第一激光位移传感器1、第二激光位移传感器2在二者处测厚时的外界条件相同，保证测厚仪校验的准确性。
40.图2是图1中的一个防尘罩的放大示意图。
41.在图2的实施例中，第二防尘罩92从外部基本上完全遮罩校准片4。为了不妨碍第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2在校准片4处的工作，在该第二防尘罩92的校验部位处设置有长形孔921。这些校验部位为激光位移传感器进行校验和/或测量所需经过的部位。
42.相应地，虽然未图示，但是为了在校验片3处获得一致的防尘效果，第一防尘罩91也可以从外部基本上完全遮罩校验片3。同样，为了不妨碍第一激光位移传感器和第二激光位移传感器2在校验片3处的工作，该所述第一防尘罩91的校验部位处也可以设置有长形孔。图1中基本上示出了这些设置。相应地，这些校验部位为激光位移传感器进行校验和/或测量所需经过的部位。
43.通过在第一防尘罩91和第二防尘罩92的校验部位处的长形孔，使得第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2的激光可以投射进去，而不会对激光产生影响。第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2的激光的光斑可以类似于矩形、圆形等(但不局限于此)。在进行校验时，激光位移传感器并不是测一个点的距离，而是测一个范围内的距离，然后在这个范围里面再取平均值。所以，第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2的激光并不是仅单单地投射在校验片3和/或校准片4的一点处就行，而是激光需要扫过一段距离，例如10毫米、15毫米等。因为激光的路径是直线的，激光投射的光斑扫过的路径是长形的截面，所以长形孔的形状可以选为长形的。可以理解，为了满足激光的通过性，长形孔的宽度可以不小于、或者大于激光的光斑在其宽度方向上的尺寸。
44.从图中可以看出，该第二防尘罩92可以具有朝向相应的校准片4的上表面的吹风口922，和/或，该第二防尘罩92可以具有朝向相应的校准片4的下表面的吹风口923。在一些
实施例中，吹风口922、923可以采用压缩空气直接吹向校准片4，具体可以是以一定的角度吹至校准片4的上表面和下表面，从而清除校准片4上仍然可能存在的灰尘。
45.相应地，为了在校验片3处获得一致的防尘效果，第一防尘罩91也可以具有朝向相应的校验片3的上表面的吹风口，和/或，第一防尘罩91可以具有朝向相应的校验片3的下表面的吹风口。图1中基本上示出了这些设置。在一些实施例中，第一防尘罩91上的吹风口也可以采用压缩空气直接吹向校验片3，具体可以是以一定的角度吹至校验片3的上表面和下表面，从而清除校验片3上仍然可能存在的灰尘。
46.在一些实施例中，根据需要，这些吹风口的吹扫的启停、流量和/或时间可以是可控的。此处并不排除其它的控制方式，例如但不限于吹风口在测厚工作过程中始终吹扫、不另外控制吹扫气流的流量和/或不另外控制吹扫气流的时间等。相对于现有技术而言，这些控制方式仍能实现良好的除尘效果，改善了测厚仪的校验效果。
47.根据不同的实施例，第一防尘罩91和第二防尘罩92处的吹风口可以具有不同的实现方式。在图示示例中，吹风口示例性地通过朝向防尘罩内部吹送气流的喷气嘴实现。通过对喷气嘴进行不同的操作，例如开闭、角度调整等即可实现对气流的调整。喷气嘴可以是伸入到防尘罩内部的，也可以从防尘罩外部通过防尘罩上的开口向内吹扫。
48.可以理解，为了保证除尘质量，吹风口吹进的气流可以是比校验片和校准片周围的环境气体更洁净的气流。
49.应当了解，在此针对第一防尘罩91、第二防尘罩92及其吹风口的描述，并非意在限制这些吹风口的位置、数量等。在不同的可选实施例中，根据本文的启示，可以按需布置吹风口的位置、数量、吹风角度、距离校验片和/校准片的距离等。
50.在进一步的实施例中，为了进一步改善除尘效果，上述这些吹风口的吹扫方向也可以是可调的。通过调节吹风口的方向，能够有利地扩展吹除灰尘的范围，风向的变化及吹扫位置的变化也能够更有利地吹走落在校验片3、校准片4上的灰尘，从而保证测厚仪校验的可靠性。
51.另外，在一些实施例中，可以考虑通过为第一防尘罩91和第二防尘罩92提供抽风口(未图示)、在第一防尘罩91和第二防尘罩92内设置扫尘装置(未图示)等来与吹风口共同作用，进一步增强除尘效果。
52.例如，抽风口能够与吹风口一起作用，在吹风口朝向校验片3或校准片4吹风的同时，从抽风口抽吸，有利地增大了穿过防尘罩的除尘气流，并且更加快速有效地将灰尘吸走，以免灰尘在防尘罩内形成旋流而始终难以离开防尘罩，并最终大机率地沾染在校验片3或校准片4上。
53.为了清扫沾染在校验片3、校准片4上的灰尘，在某些实施例中可以考虑在防尘罩内提供扫尘装置，以接触的方式直接扫除沾染在校验片3、校准片4等上的灰尘。尤其是在灰尘通过某些吸附力，例如静电吸附力，而被吸附在校验片3、校准片4的情况下，以接触式刮扫结合压缩空气吹扫来清除这些灰尘会更加有效。通过设置这些抽风口及扫尘装置等，都能更有效地提高测厚仪的测厚可靠性。
54.生产中经常发生的问题是，空气中的灰尘可能自身带有静电，不论校验片为金属或陶瓷等任何材料制成，带静电灰尘都有可能吸附沾染在其上，在没有除去静电的难以直接有效去除，即使去除后也有可能再次吸附回去。在这种情况下，考虑到灰尘由于静电吸附
力而粘染在校验片、校准片上，在一些实施例中，从吹风口吹出的可以是离子风。一方面，离子风有利于中和掉灰尘的电荷、去除灰尘的静电吸附力，另一方面，离子风能够带走吸附力消失的灰尘。
55.图3示意性地示出了离子风对激光位移传感器的吹扫。
56.经过长时间的使用后，第一激光位移传感器91和第二激光位移传感器92也会存在沾染灰尘的问题，这些灰尘会影响激光信号的发射、接收等。可以理解，激光位移传感器的工作需要依靠光的反射，如果其上沾染有灰尘会对光的反射产生不利影响，并进一步影响传感器工作稳定性、引起测量系统的误差，同时也会增加测厚仪的异常处理次数、降低测厚仪的设备利用率。此处意识到该问题并提出了有效的解决方法。
57.根据图3中所示，第二防尘罩92以长形孔921作为排风口。相应地，第一防尘罩91也可以采取同样的设置，以相应的长形孔作为排风口。由此，如图所示，在第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2移动至校验片3或校准片4进行校验时，经由长形孔的排风可以吹扫到第一激光位移传感器1和第二激光位移传感器2，实现对其进行清洁的目的。即，在此，长形孔起到不止一个方面的作用，例如包括但不限于允许激光穿过进行测量、允许排风清洁激光位移传感器等。
58.除此之外，本发明还提供了使用如前述方面中任一实施例中所述的测厚仪测量电池极片的厚度的方法。在这种情况下，所述待测厚材料为电池极片生产线上的电池极片。
59.在极片生产设备的启动时，在测厚仪开始测量或测量结束时，以及在一般的工作情况下、使用测厚仪在线测量电池极片的厚度时，为了确保测厚系统的工作正常，测厚仪定期或不定期进行实时校验。如果在校验中如果发现测厚仪工作异常，则报警对生产系统进行停机处理，以避免批量废品产生。测厚仪的工作异常可能是由于例如校验片、校准片或激光位移传感器上积尘而导致的，此时工作人员需要工作对这些部位进行清洁。
60.本发明各实施例的测厚仪通过例如但不限于防尘罩、吹风口、离子风等提供了除尘功能，因此，在使用这种测厚仪的电池极片在线测量方法中，能够避免或减缓灰尘的积聚、有利地消除测量系统的校验误差，避免或者减缓了上述人工清洁的需要，提高了设备的利用率。
61.以上示例性地描述了根据本发明的测厚仪及使用其测量电池极片的厚度的方法的一些实施例。在不偏离所描述的各实施例的范围和精神的情况下，本技术领域的技术人员能够对各实施例及其中的特征做出增减或修改。所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并被认为落入本发明的范围。