CN102338609B - 电池用厚度及挠度检测治具以及使用该治具的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测电池的厚度及挠度的检测治具、以及使用该治具来检测电池的厚度及挠度的检测方法。所述检测治具的特征在于，包括底板、垂直于所述底板的一对平行的侧板、在端部连接所述一对侧板的一对端板、和位于所述侧板之间的2个以上的检测部：所述检测部在上方开口，其内壁形成为能够插入待测电池的插入槽，外壁与所述侧板之间留有间隙；且所述检测部可沿垂直于所述侧板的方向滑动。

Description

电池用厚度及挠度检测治具以及使用该治具的检测方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测电池的厚度及挠度的检测治具、以及利用该治具对电池的厚度及挠度进行检测的方法。

背景技术

随着电子工业的迅速发展，特别是近年来移动设备、掌上电子产品的广泛普及，具有高容量密度且易于小型化的二次电池越来越多地被用作笔记本电脑、电动工具等便携式设备的电源。从生产性和实用性的角度出发，不仅要求电池具有良好的充放电性能，还要求电池具有良好的外观。例如，在大规模生产和使用过程中，对电池整体厚度和平整度的要求非常高，如果电池厚度不均匀或表面翘曲，会直接影响到电池能否顺利地与使用设备的电池放置槽连接。

上述便携式设备中使用的电池包括单体电池和由单体电池组成的电池组(battery pack)这两种类型。单体电池例如有方型锂离子二次电池等，电池组是由单体电池通过多种方式组合成或直接设计成整体结构。这样的扁平型的电池组在生产中难免出现厚度不均的情况。如果厚度不均匀，其公差大于工艺标准，则不能顺利地装入电子设备的电池放置槽中，成为不合格品。目前一般采用厚度测量设备或过厚治具来测量电池厚度。厚度测量设备可以测出准确的数值，但检测效率较低，不能用于大规模生产的电池厚度检测。

为了快速方便地检测电池厚度，专利文献1和2中分别公开了一种锂离子电池厚度检测装置，其由底板、验块、卡规所构成，底板呈斜坡状，圆柱形卡规与底板上表面之间设有间隙。电池在重量作用下沿底板的斜坡下滑，能滑过圆柱形卡规的电池判定为厚度合格，未滑过的电池判定为厚度不合格。该方法操作简单，但缺点在于只能检测电池的单点厚度，即仅仅依据电池厚度的最大值来判断是否合格，而且未考虑到电池本身的翘曲度的问题，从而对电池的整体外观无法正确地掌握。

对于长条状的方形电池或扁平型电池组来说，除了存在厚度不均匀的问题以外，生产过程中还存在电池表面发生翘曲的问题。一般用“挠度”来表示电池的翘曲度。挠度通常表示构件(如梁，柱，板等)受到外力时发生弯曲变形的程度，以构件弯曲后各横截面的中心至原轴线的距离来度量。对挠度进行测定的装置大多结构复杂，适用于大规模结构物的验收检测(参见专利文献3)。现有技术中尚没有对电池的挠度(翘曲度)进行测定的简单快速的方法。

图1是我们目前所采用的电池用厚度检测治具的示意图。其包括底板2、垂直于底板的一对平行的侧板3、以及位于侧板两端部的端板4，其中，由侧板3及端板4围成对电池厚度进行测定的测定槽。2个厚度检测端5分别位于测定槽的两端部，对待测电池的两端厚度进行管理，如果电池的两端厚度过厚，则不能顺利地插入该检测治具，被判定为不合格品。

考虑到电池表面的翘曲，目前采取的方法是在上述厚度检测治具的厚度检测端与中央部设定一定的高度差。例如，在电池挠度为0.5mm的工艺中，即在设定待测电池的实际中心线偏离设计中心线的允许值为0.5mm以下的情况下，可以使两端部的厚度检测端的表面高出中央部的侧板表面，两侧的高度差合计为0.5mm，从而为电池的翘曲面预留了一定的空间。

但上述检测治具存在的问题是，因为只在较少部位(例如两端部)进行厚度检测，无法对电池的整体厚度进行管理。也就是说，虽然电池的两端厚度合格，能顺利插入检测治具并被判断为合格品，但实际上存在电池整体的厚度不均匀例如局部过厚等而不能使用的情况。而且，由于电池的厚度公差通常小于挠度公差，所以若采用上述电池厚度检测装置来管理电池的整体厚度，有时会因为电池翘曲的部分过大而无法进行。因此存在即使电池的整体厚度合格，也存在因翘曲度过高被判断为不合格品的情况。这样，仅通过上述现有的厚度检测治具，无法找出不合格品的问题症结所在，不能针对性地改善电池的制造工艺。

因此，现有技术中存在的问题是，无法对电池的整体厚度进行多点检测，而且，由于电池板存在翘曲，无法同时管理电池的厚度和挠度。

专利文献1：中国实用新型专利ZL200620025568.x

专利文献2：中国实用新型专利ZL200820074146.0

专利文献3：中国实用新型专利ZL200620004256.0

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种电池用厚度及挠度检测治具，利用该检测治具来实现对电池厚度的多点检测、以及对厚度和挠度的同时管理。

为了实现本发明的上述目的，发明人的基本思路是在现有的厚度检测治具的基础上增加了多个滑动部件，此滑动部件可以用于检测电池的厚度，同时可以通过控制该滑动部件与侧板之间的距离来检测电池的挠度，从而不仅可以实现对电池厚度的多点检测，而且可以对电池的厚度和挠度同时进行管理，大大提高了厚度及挠度检测的准确性。

具体来说，本发明提供一种检测治具，其特征在于，包括底板、垂直于底板的一对平行的侧板、在端部连接该一对侧板的一对端板、和位于所述侧板之间的2个以上的检测部；所述检测部在上方开口，其内壁形成为能够插入待测电池的插入槽，外壁与所述侧板之间留有间隙；且所述检测部可沿垂直于所述侧板的方向滑动。

优选地，所述检测部满足下述关系式(1)和关系式(2)，

关系式(1)：检测部的内壁间距一电池的标准厚度＝电池的厚度公差，

关系式(2)：两侧板间距一检测部的外壁间距＝电池的挠度公差。

优选地，所述检测部的个数为3～8个。

优选地，所述检测部为具有下述结构的滑动部件：包括一对垂直于底板的立杆、以及连接于该一对立杆的下部之间的连接块，所述一对立杆的相对置的内壁形成为可插入待测电池的插入槽，所述连接块可对应于待测电池的厚度而更换。

更优选地，所述一对侧板的下端各设置有2个以上的通槽，所述一对立杆的外壁的下端各形成有向外侧突出的突出部，该突出部与所述通槽游隙嵌合，可使所述滑动部件沿垂直于所述侧板的方向滑动。

更优选地，所述底板的上表面设置有2个以上的垂直于所述侧板的方向的凹槽，所述滑动部件的底部嵌合在所述凹槽中，可使所述滑动部件沿垂直于所述侧板的方向滑动。

更优选地，所述一对侧板之间设置有2个以上的垂直于所述侧板的方向的滑杆，所述滑动部件在垂直于所述侧板的方向上具有穿孔，该穿孔与所述滑杆游隙嵌合，可使所述滑动部件沿垂直于所述侧板的方向滑动。

更优选地，所述滑动部件的底部设置有滚轮。

更优选地，所述检测部的内壁表面由绝缘橡胶形成，且内壁边缘形成为光滑的倒角，所述检测部的外壁表面为平面。

另外，本发明还提供了一种电池的厚度及挠度检测方法，其特征在于，该检测方法中使用了上述的检测治具。

根据本发明的检测治具，实现了电池厚度的多点检测，加强了对电池厚度的整体管理，并且实现了电池厚度和挠度的同时管理，大大增强了电池厚度及挠度检测的准确性，降低了不良电池的流出。

附图说明

图1：现有技术中的电池用厚度检测治具的示意图

图2：本发明的检测治具的主视图。

图3：本发明的检测治具的俯视图。

图4：图3的局部放大图。

图5：本发明的检测治具中的滑动部件的一例的示意图。

符号说明

1检测治具

2底板

3侧板

4端板

5厚度检测端

6检测部(滑动部件)

7通槽

8立柱

8a立柱的内壁

8b立柱的外壁

9连接块

10突起部

11待测电池

具体实施方式

下面，结合附图来对本发明的厚度及挠度检测治具进行具体的说明。但是，本发明并不局限于下述说明的具体形态。

<检测治具>

首先，参照图2对本发明的检测治具进行说明。

如图2所示，本发明的检测治具1包括底板2、垂直于底板2的一对平行的侧板3、在两个侧板的端部连接该一对侧板的一对端板4、和位于该一对侧板3之间的多个检测部6。所述检测部6被容纳在由上述侧板3、端板4及底板2围成的测定槽中。该检测部6在上方开口，内壁形成为可插入待测电池的插入槽，外壁与侧板3之间留有间隙，可沿垂直于侧板3的方向自由滑动。

根据上述结构，由于设定了2个以上的检测部(图2中为7个)，而且上述检测部可沿垂直于侧板的方向自由滑动，因此，即使电池存在一定的翘曲，也可以通过移动各处检测部的位置使得电池得以顺利插入，从而可以在多个部位同时对电池的厚度进行检测，确实地得到多点数据，实现对电池厚度的多点管理，提高电池厚度检测的准确性。

另外，如果待测电池的表面存在翘曲，当将电池插入多个检测部的由内壁形成的插入槽中时，各个检测部会追随电池表面的各个部位的翘曲程度而发生相应的位置移动，因此，检测部的外壁与两侧板的相对位置会发生改变。但通过将检测部的两侧外壁与侧板的距离之和(即侧板间距与检测部的外壁间距之差)限定为规定值，可以将电池的挠度限定在规定范围内。因此，在本发明的厚度及挠度检测治具中，可以通过调节检测部的内壁之间的距离来实现对待测电池的厚度的管理，并且通过调节检测部的外壁与侧板之间的距离来实现对电池的挠度的管理。

具体来说，优选所述检测部满足下述关系式(1)和关系式(2)：

关系式(1)：检测部的内壁间距-电池的标准厚度＝电池的厚度公差，

关系式(2)：两侧板间距-检测部的外壁间距＝电池的挠度公差。

上述各关系式中，“检测部的内壁间距”是指形成用于插入待测电池的插入槽的两侧内壁之间的距离(mm)，当内壁表面为曲面时，该间距指内壁之间距离的最小值；“检测部的外壁间距”是指该部件的与侧板相对置的两侧外壁之间的距离(mm)，当外壁表面为曲面时，该间距指两侧外壁之间距离的最大值。另外，在本说明书中，术语“公差”的含义是实际参数值(例如厚度、挠度)的允许变动量的最大值。在机械制造领域，制定公差的目的是为了确定产品的几何参数，使其变动量在一定的范围之内，以便达到互换或配合的要求。因此，在上述关系式中，“厚度公差”是指电池厚度的允许变动量的最大值(mm)，即待测电池的厚度与该型号电池的标准厚度之间差值的上限值，其数值可以参照电池的厚度的工艺标准来适当确定；“挠度公差”的含义是指电池挠度的允许变动量的最大值(mm)，即待测电池的翘曲表面偏离电池厚度方向的中心线的距离的上限值，其数值同样可以参照电池的挠度工艺标准来适当确定。

本发明中，厚度公差和挠度公差的预定值可以根据待测电池的工艺来预先设定。然后，根据该电池的标准厚度和预设的厚度公差的数值来调整检测部的内壁间距，并根据预定的挠度公差的数值来调整两侧端板之间的距离。也就是说，对于不同规格和种类的电池，可以通过适宜调整或替换端板及检测部的尺寸来对应不同的工艺标准和要求。

根据上述结构，由于检测部的内壁间距限定了待测电池厚度的允许范围。进而，两侧板与检测部外壁的间距限定了电池挠度的允许范围，只有在待测电池的对应于检测部的多个部位同时满足厚度要求及挠度要求的情况下，待测电池才能顺利地插入该多个检测部的插入槽中。也就是说，通过使本发明的检测治具的检测部同时满足上述关系式(1)和关系式(2)，可以在保证电池厚度符合要求的同时，确保电池的翘曲度也在工艺容许范围之内，从而实现对电池厚度和挠度的同时管理。

在本实施方式中，上述检测部的个数为2个以上，通过将检测部的个数设定为2个以上，可以对电池的多处厚度进行管理，此时，检测部的位置不限于测定槽的两端，可以设置在所希望的任意位置上。进而，检测部的个数优选为3～10个，其中，当检测部的个数为3个以上时，可以将其中两个检测部固定设置于测定槽的两端，将剩下的一个以上的检测部在长度方向上大致等间隔地排列于测定槽的中央部。这样，可以更合理地检测电池在长度方向上的厚度分布及挠度。更优选检测部的个数为4～8个。另外，对检测部的个数的上限值不特别限定，但从节约成本的角度出发，可以将检测部的个数设定为10个以下。

为了减小电池插入时的摩擦力，所述检测部的内壁表面优选由绝缘橡胶形成，且内壁边缘形成为光滑的倒角。另外，为了测量的方便，检测部的外壁表面优选为平面。

下面，通过图3～图5来具体说明本发明的检测部的结构。

在本发明的一个具体实施方式中，检测部为具有下述结构的滑动部件6，该滑动部件6包括一对垂直于底板的立杆8、以及位于该一对立杆8的下部的连接块9。连接块9的高度低于立杆8的高度，这样，一对立杆8的两内壁8a形成为可插入待测电池的插入槽。外壁8b与侧板3之间具有间隙(参见图3)，所述连接块9将一对立杆8连接成为整体。滑动部件6与侧板3以滑动连接的方式相互连接，可沿垂直于侧板3的方向自由滑动。

另外，在上述滑动部件6中，连接块9与立杆8之间例如可以通过螺钉铆接、粘接、嵌合等任何方式进行连接，优选以可拆卸的方式进行连接。当测定不同种类的电池时，对应于待测电池的厚度，可以更换不同尺寸(宽度)的连接块9来调节上述立杆8的内壁间距(即电池插入槽的宽度)。这样，通过更换不同尺寸的连接块，可以容易地进行工艺标准不同的多种电池的厚度测定。

对于滑动部件6与侧板3的连接方式不作特别的限定，但作为滑动连接的一个例子，可以如图2所示，在两个侧板3的下端各设置有相对置的2个以上的通槽7，将立杆8的外壁8b形成为L型，其下端具有向外侧突出的突出部10。同一滑动部件的一对立杆8的两个突出部10分别游隙嵌合于上述两个侧板的相对置的通槽7中，从而使滑动部件6稳定地在垂直于侧板3的方向上滑动。各侧板3上的通槽7的数目应当大于等于滑动部件6的个数，优选与滑动部件的个数相等。

另外，作为滑动连接的另一个例子，也可以在底板3的上表面设置有2个以上的垂直于侧板方向的凹槽(未图示)，将滑动部件6的底部嵌合于所述凹槽中，从而使滑动部件6更稳定地沿垂直于侧板的方向滑动。

进而，作为滑动连接的又一个例子，可以在一对侧板3之间设置有2个以上的垂直于所述侧板的方向上的滑杆，该滑杆可以是连接两侧板间的连续的一根滑杆，也可以是从两侧板表面各自向外突出的中间不连续的两根滑杆。并且，在滑动部件6的垂直于所述侧板的方向上设置有穿孔，该穿孔与上述侧板间的滑杆游隙嵌合，可使所述滑动部件6沿垂直于侧板3的方向稳定地滑动。

上述滑动连接的方式可以单独采用，也可以任意组合。另外，在上述各种连接方式中，更优选在滑动部件6的底部设置滚轮(未图示)，使得滑动部件6可以在底板上的滑动阻力减小，可以更加顺利地滑动。

下面，对本实施方式中的滑动部件的尺寸设定方式进行具体说明。

如图4所示，L1表示滑动部件6的内壁间距，即立柱8的两侧内壁8a表面之间的距离，也就是连接块9的宽度；L1的尺寸可以根据电池的标准厚度以及厚度公差(预定值)来设定。对应于特定的电池，当该电池的标准厚度为D时，将连接块的宽度L1设定为L1＝D+厚度公差。

另外，L2表示滑动部件6的外壁间距，即立柱8的两侧外壁8b表面之间的距离；L3表示“两侧板间距离”，指的是两侧板3的内表面之间的距离，也就是端板4的宽度；L4和L5分别表示立柱8的外壁8b表面与两侧板3之间的距离，(L4+L5)即电池翘曲度的允许范围(挠度公差)。由于(L3-L2)与(L4+L5)在数值上相等，因此，可以根据电池的挠度公差(预定值)来设定L3和L2的尺寸。具体来说，对应于特定电池的挠度公差，将端板的宽度L3和滑动部件的外壁间距L2设定为L3＝L2+挠度公差。这样，在电池的翘曲度为0时，电池的表面各处到厚度方向的中心线的距离相等，当将电池插入滑动部件6的电池插入槽中后，所有的滑动部件的外壁与侧板的距离均相等，此时L4与L5相等，且其总和(L4+L5)等于预先设定的挠度公差。当电池表面存在翘曲时，各滑动部件的外壁与侧板之间的相对位置发生改变，此时L4与L5各不相等，但对于每一个滑动部件来说，其总和(L4+L5)仍然等于预先设定的挠度公差。作为厚度公差和挠度公差的预设值的具体示例，例如可以列举出厚度公差为0.20mm，挠度公差为0.55mm。

如图5所示，立杆8与待测电池接触的内壁8a表面为具有倒角的光滑面，而与侧板相对置的外壁8b表面为平面。通过将立杆8的内壁8a的边缘形成光滑的倒角，可以减少电池插入时的摩擦阻力，保持电池外壳的良好外观，并延长治具的使用寿命。通过将立杆8的外壁8b表面设定为平面，可以容易地调整并测量立杆8的外壁8b与侧板3之间的距离。

立杆8与待测电池接触的内壁8a表面优选由绝缘橡胶、例如聚四氟乙烯形成。由此，可以进一步减少电池插入时的摩擦阻力，提高测量时的安全性。

在上述的具体实施方式中，以滑动部件经由通槽和突出部与侧板连接等方式为例，介绍了检测部与侧板滑动连接的具体方式，但本发明并不限于此，只要是可以使检测部在垂直于侧板方向上自由滑动的任何连接方式都可以，可以采用本领域常用的滑动连接方式或滚动连接方式等。

根据本发明的检测治具，通过设置2个以上的可沿垂直于侧板的方向移动的检测部，可以对电池厚度进行多点测定，实现了对电池厚度的整体管理。并且，通过使检测治具的尺寸符合特定的关系式，实现了对电池厚度和挠度的同时管理，增强了电池厚度及挠度的检测准确性。

<电池的厚度及挠度检测方法>

本发明还提供一种电池的厚度及挠度检测方法，其特征在于，该检测方法使用了上述检测治具，从而不仅可以对电池的厚度进行多点检测，而且可以对待测电池的厚度及挠度同时进行管理。

具体来说，本发明的电池厚度及挠度检测方法是：将电池垂直放入检测治具的测定槽中，通过多个滑动部件对电池厚度的多个部位进行检测，判断电池的厚度是否合格。并且，在插入电池的同时移动滑动部件，根据滑动部件与侧板的间距来检测电池的翘曲度，判断电池的挠度是否合格。如果电池可以顺畅放入治具，则此电池在厚度以及挠度两方面均符合要求，为合格品，如果电池无法顺畅放入治具，则此电池为不合格品。

通过利用本发明的检测治具的检测方法，可以对电池厚度进行多点测定，实现了对电池厚度的整体管理，并实现了对厚度和挠度的同时管理，增强了电池厚度及挠度检测的准确性，大大降低了不良电池的流出。

本发明的厚度及挠度检测治具经适当变形可以适用于所有的扁平型的电池(包括单电池和电池组)，特别优选适用于方型锂离子二次电池或扁平型的锂离子二次电池组。

以上对本发明的实施方式进行了详细的说明，但本发明并不限定于上述具体的例子。本领域技术人员可以在后附的权利要求书的记载范畴内想到各种变形或修改，这些变形例和修改例当然也属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于检测电池的厚度及挠度的检测治具，其特征在于，包括底板、垂直于所述底板的一对平行的侧板、在端部连接所述一对侧板的一对端板、和位于所述侧板之间的2个以上的检测部；所述检测部在上方开口，其内壁形成为能够插入待测电池的插入槽，外壁与所述侧板之间留有间隙；且所述检测部可沿垂直于所述侧板的方向滑动，

所述检测部满足下述关系式(1)和关系式(2)，

关系式(1)：检测部的内壁间距-电池的标准厚度＝电池的厚度公差，

关系式(2)：两侧板间距-检测部的外壁间距＝电池的挠度公差。

2.根据权利要求1所述的检测治具，其特征在于，所述检测部的个数为3～8个。

3.根据权利要求1或2所述的检测治具，其特征在于，所述检测部为具有下述结构的滑动部件：包括一对垂直于底板的立杆、以及连接于该一对立杆的下部之间的连接块，所述一对立杆的相对置的内壁形成为可插入待测电池的插入槽，所述连接块可对应于待测电池的厚度而更换。

4.根据权利要求3所述的检测治具，其特征在于，所述一对侧板的下端各设置有2个以上的通槽，所述一对立杆的外壁的下端各形成有向外侧突出的突出部，该突出部与所述通槽游隙嵌合，可使所述滑动部件沿垂直于所述侧板的方向滑动。

5.根据权利要求3所述的检测治具，其特征在于，所述底板的上表面设置有2个以上的垂直于所述侧板的方向的凹槽，所述滑动部件的底部嵌合在所述凹槽中，可使所述滑动部件沿垂直于所述侧板的方向滑动。

6.根据权利要求3所述的检测治具，其特征在于，所述一对侧板之间设置有2个以上的垂直于所述侧板的方向的滑杆，所述滑动部件在垂直于所述侧板的方向上具有穿孔，该穿孔与所述滑杆游隙嵌合，可使所述滑动部件沿垂直于所述侧板的方向滑动。

7.根据权利要求3所述的检测治具，其特征在于，所述滑动部件的底部设置有滚轮。

8.根据权利要求1或2所述的检测治具，其特征在于，所述检测部的内壁表面由绝缘橡胶形成，且内壁边缘形成为光滑的倒角，所述检测部的外壁表面为平面。

9.一种电池的厚度及挠度检测方法，其特征在于，该检测方法中使用了权利要求1～8中任一项所述的检测治具。

Images