CN103760621B - 隔膜微孔检测装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

隔膜微孔检测装置及其控制系统，包括检测台，其特征在于，所述检测台上设置有隔膜传送平台和隔膜夹头，在所述隔膜传送平台与隔膜夹头之间所形成的检测区的上方设置有供气窗，该供气窗的下端有开口，在供气窗上安装有进气管，在所述检测区的下方设置有微压传感器，该微压传感器正对所述供气窗的下端开口，在隔膜夹头与隔膜传送平台之间伸展有待测隔膜，且所述待测隔膜位于供气窗与微压传感器之间。有益效果是：利用微孔漏气的原理，向隔膜一端吹气，另一端传感器检测是否有压力，检测装置简单，结果准确，自动化程度高。能够自动牵引待测隔膜移动，逐渐完成整块待测隔膜的检测。设有空气过滤系统为气源做净化，防止影响仪器精确度或者污染隔膜。

Description

隔膜微孔检测装置及其控制系统

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜检测，尤其是涉及一种隔膜微孔检测装置及其控制系统。

背景技术

采用液体电解液的化学电源体系如锂离子电池等需要采用隔膜材料阻隔正、负极，避免短路。隔膜材料主要是以聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)等为主要成分的含有微孔结构的聚合物膜或无纺布。液体电解液(一般是含有电解质盐的碳酸酯类有机溶剂)存在于微孔结构中，实现离子在正、负极之间的传导。隔膜与液体电解液共同构成了电解质体系。

隔膜的生产主要包括干法和湿法两种工艺。干法工艺是通过首先将聚烯烃树脂熔化，挤出成膜，退火增加聚合物膜中片状微晶的尺寸和个数，然后对聚合物膜进行精确的拉伸(单向或双向)形成紧密有序的微孔结构，生产厂家主要是美国Celgard公司和日本Ube公司；湿法工艺又被称为相反转法(Phase Inversion Process)是通过将聚烯烃树脂溶解与液体碳氢化合物或低分子量有机物混合，加热并熔化该混合物，挤出成膜，在机械方向或轴向方向拉伸形成微孔结构，最后用易挥发的溶剂如丙酮等抽提出碳氢化合物或低分子量有机物，生产厂家主要包括日本的旭化成、东燃及美国的Entek等。隔膜的孔隙率、孔径分布、材料、组成、结构、厚度、渗透性、透气度、润湿性、对电解液的吸附和保持、机械强度、与电极的界面特性、化学、电化学及热稳定性等性能都会影响其在锂离子电池等二次化学电源中的使用。因此，在成分确定的条件下，需要对隔膜的孔径、孔隙率等参数进行严格的控制。隔膜由于技术壁垒较高，曾长期被美、日等企业垄断。近两年，我国也开始出现国产化的隔膜产品，但产品质量与国外厂家产品相比还有较大差距，如孔径分布在一个较宽的范围内。由于隔膜制造工艺和使用的特殊性，隔膜的检测一直处于“盲用”状态，即出现问题时才能确认隔膜产品的品质，这为锂离子电池的应用带来了安全隐患。尤其是目前锂离子电池中采用的磷酸铁锂正极材料主要是粒径小于100nm的纳米颗粒，很容易在循环过程中通过隔膜中不均匀的大孔穿过隔膜，造成电池的微短路，因而引发诸如起火、爆炸等严重的安全问题。因此，找到不均匀的大孔，避免微短路发生的方法显得十分重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种准确，简单，自动化的检测隔膜微孔检测装置及其控制系统。

为达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种隔膜微孔检测装置，包括检测台，其特征在于，所述检测台上设置有隔膜传送平台和隔膜夹头，在所述隔膜传送平台与隔膜夹头之间所形成的检测区的上方设置有供气窗，该供气窗的下端有开口，在供气窗上安装有进气管，在所述检测区的下方设置有微压传感器，该微压传感器正对所述供气窗的下端开口，，在所述隔膜夹头与隔膜传送平台之间伸展有待测隔膜，且所述待测隔膜位于所述供气窗与微压传感器之间，隔膜夹头安装在丝杆上，该丝杆通过一对轴承座设置在所述检测台上，丝杆的一端和步进电机相连，隔膜传送平台上还设有隔膜压杆。

采用上述结构隔膜夹头和隔膜传送平台用于将隔膜展平拉直，供气窗用于对隔膜表面进行吹气，微压传感器用于检测，是否有不均匀微孔，如果有孔径较大的微孔孔，供气窗吹出的风就会透过隔膜吹到传感器上，通过传感器接收的信号进行检测，检测装置简单，结果准确，自动化程度高，步进电机为隔膜夹头的移动提供动力，这样可以使隔膜夹头能够沿着丝杆往复移动，在检测时能够实现自动化，采用上述结构隔膜压杆可以压平、压紧待测隔膜。使待测隔膜保持平整，并使隔膜具有一定张力。

更进一步的技术方案是步进电机和丝杆中间还装有一对联轴器，在两个联轴器的中间设有变速器。

更进一步的技术方案是供气窗连接在气缸上，检测时，气缸的活塞推杆推动所述供气窗使其下端开口与所述待测隔膜相贴合。

采用上述结构通过气缸可以带动供气窗上下移动，方便装卸待测隔膜，在检测工作中，也方便移动待测隔膜，当供气窗和待测隔膜相贴合时，数据更准确。

更进一步的技术方案是气缸的供气管路上设有空气过滤系统和第一电磁阀，在所述供气窗的供气管路上设有空气过滤系统和第二电磁阀。

采用上述结构通过电磁阀就可以控制气缸和供气窗气源的通断，空气过滤系统为气源做净化，防止影响仪器精确度或者污染隔膜。

更进一步的技术方案是空气过滤系统依次由过滤器、冷干机、油雾分离器、微雾分离器、超微油雾分离器和减压阀组成。

采用上述结构，对空气进行分层次，按顺序净化，结构合理并可防止空气进入下个流程后影响仪器精确度或者污染隔膜。

一种隔膜微孔检测装置的控制系统，其特征在于，所述微压传感器连接在可编程控制器上，该可编程控制器还和所述第一电磁阀和第二电磁阀的控制端相连，在所述可编程控制器上还连有计算机和控制开关。

采用上述结构，能够通过可编程控制器通过计算机和控制开关操作，通过微压传感器接受检测信号，通过第一电磁阀和第二电磁阀控制气缸和供气窗的进出气情况。实现检测自动化，供气自动化。

更进一步的技术方案是隔膜夹头由步进电机牵引其往复移动，该步进电机的驱动器连接在所述可编程控制器上。

可以让隔膜夹头在步进电机带动下移动，不需要人为移动，节省人力，且更精确。

本发明的有益效果是：利用微孔也会漏气的原理，使用气体来检测能自动检测待测是否有不均匀的微孔，检测装置简单，结果准确，自动化程度高。能够自动牵引待测隔膜移动，逐渐完成整块待测隔膜的检测。设有空气过滤系统为气源做净化，防止影响仪器精确度或者污染隔膜。

附图说明

图1是本发明一种隔膜微孔检测装置的结构示意图；

图2是本发明一种隔膜微孔检测装置的控制系统的结构示意图；

图3是本发明空气过滤系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种隔膜微孔检测装置及其控制系统，包括检测台1，其特征在于，所述检测台1上设置有隔膜传送平台8和隔膜夹头6，在所述隔膜传送平台8与隔膜夹头6之间所形成的检测区的上方设置有供气窗9，该供气窗9的下端有开口，在供气窗9上安装有进气管11，在所述检测区的下方设置有微压传感器12，该微压传感器12正对所述供气窗9的下端开口，，在所述隔膜夹头6与隔膜传送平台8之间伸展有待测隔膜，且所述待测隔膜位于所述供气窗9与微压传感器12之间。隔膜夹头6安装在丝杆7上，该丝杆7通过一对轴承座5a、5b设置在所述检测台1上，丝杆7的一端和步进电机2相连。步进电机也可以设置在检测台上。

采用上述结构隔膜夹头6和隔膜传送平台8用于将隔膜展平拉直，供气窗9用于对隔膜表面进行吹气，微压传感器用于检测，是否有不均匀的微孔，如果有不均匀的微孔，供气窗吹出的风就会透过隔膜吹到传感器上，通过传感器接收的信号进行检测，检测装置简单，结果准确，自动化程度高。步进电机为隔膜夹头的移动提供动力，这样可以使隔膜夹头能够沿着丝杆往复移动，在检测时能够实现自动化。

本实施例中步进电机2和丝杆7中间还装有一对联轴器3a、3b，在两个联轴器的中间设有变速器4。实施例中变速器速比选择为1:3，还可以根据需要选择其他速比。

隔膜传送平台8上还设有隔膜压杆13。隔膜压杆可以是辊轴，且可以多个并排。隔膜压杆可以压平、待测隔膜，使待测隔膜保持平整，还可以对待测隔膜形成一个向下的压力，使待测隔膜一端被固定，待测隔膜另一端被隔膜夹头夹稳，致使该待测隔膜被拉伸且有一定张力。

供气窗9连接在气缸10上，检测时，气缸10的活塞推杆推动所述供气窗9使其下端开口与所述待测隔膜相贴合。通过气缸可以带动供气窗上下移动，方便装卸待测隔膜，在检测工作中，也方便移动待测隔膜，当供气窗和待测隔膜相贴合形成一个密封气室时，数据检测得可以更准确，气缸可以选择SMC公司的型号为MBB40-50的气缸。气缸10的供气管路上设有空气过滤系统和第一电磁阀，在所述供气窗9的供气管路上设有空气过滤系统和第二电磁阀。通过第一电磁阀和第二电磁阀就可以控制气缸和供气窗气源的通断，空气过滤系统为气源做净化，防止影响仪器精确度或者污染隔膜。空气过滤系统可以共有一个，也可以分别使用。第一电磁阀可以是二位二通电磁阀、型号是VXP2260-10-50D，第二电磁阀可以是二位五通电磁阀、型号是SYJ5520-5D-M5。

本实施例的检测过程可以按如下方法进行：

a、将待测隔膜一端用隔膜夹头6夹稳，另一端放在隔膜传送平台8上，将待测隔膜展平；

b、打开微压传感器12的开关，通过进气管11向供气窗9注气，检测微压传感器12是否有突变量，如果有，则说明隔膜有不均匀的微孔，如果没有，进行下一步。

c、拉动隔膜夹头6使隔膜移动，当待检测隔膜的新区域移入检测区域内时，重复步骤b，直至整张隔膜测试完毕。

如图2所示，图2示出了一种隔膜微孔检测装置的控制系统的结构示意图，其特征在于，所述微压传感器12连接在可编程控制器上，该可编程控制器还和所述第一电磁阀和第二电磁阀的控制端相连，在所述可编程控制器上还连有计算机和控制开关。隔膜夹头6由步进电机2牵引其往复移动，该步进电机2的驱动器连接在所述可编程控制器上。通过可编程控制器通过计算机和控制开关操作，通过微压传感器接受检测信号，通过第一电磁阀和第二电磁阀控制气缸和供气窗的进出气情况。实现检测自动化，供气自动化。步进电机带动隔膜夹头移动，不需要人为移动，节省人力，且更精确。

本实施例中可编程控制器选用的是西门子S7-266可编程控制器。步进电机扭矩可以选用的是20、30、40、50、60牛米等规格。步进电机的驱动器还和变压器相连，计算机还可以根据实际需要连接打印机、监视器以及鼠标和键盘。可编程控制器接受计算机下送的控制参数并控制完成整张隔膜的检测，在计算机设置控制参数，显示测试数据、建立数据库并保存测试数据，打印测试报表。

如图3所示，图3示出了空气过滤系统的结构示意图，空气过滤系统依次由过滤器、冷干机、油雾分离器、微雾分离器、超微油雾分离器和减压阀组成。对空气进行分层次，按顺序净化，结构合理并可防止空气进入下个流程后影响仪器精确度或者污染隔膜。

本实施例中为了保证空气过滤系统可靠性，气动元件均选用SMC日本启动公司的产品，过滤器的型号是AFF22B-1CD，冷干机的型号是IDFA22E-23-R,油雾分离器的型号是AM55D-10D、微雾分离器的型号是AMD550-10D、超微油雾分离器的型号是AME550-10、减压阀的型号是AR50-10G。

以上实施例仅以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域普通技术人员应当理解，其依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种隔膜微孔检测装置，包括检测台(1)，其特征在于，所述检测台(1)上设置有隔膜传送平台(8)和隔膜夹头(6)，在所述隔膜传送平台(8)与隔膜夹头(6)之间所形成的检测区的上方设置有供气窗(9)，该供气窗(9)的下端有开口，在供气窗(9)上安装有进气管(11)，在所述检测区的下方设置有微压传感器(12)，该微压传感器(12)正对所述供气窗(9)的下端开口，在所述隔膜夹头(6)与隔膜传送平台(8)之间伸展有待测隔膜，且所述待测隔膜位于所述供气窗(9)与微压传感器(12)之间，所述隔膜夹头(6)安装在丝杆(7)上，该丝杆(7)通过一对轴承座(5a、5b)设置在所述检测台(1)上，丝杆(7)的一端和步进电机(2)相连，所述隔膜传送平台(8)上还设有隔膜压杆(13)；

所述供气窗(9)连接在气缸(10)上，检测时，气缸(10)的活塞推杆推动所述供气窗(9)使其下端开口与所述待测隔膜相贴合；

在所述气缸(10)的供气管路上设有空气过滤系统和第一电磁阀，在所述供气窗(9)的供气管路上设有空气过滤系统和第二电磁阀。

2.根据权利要求1所述隔膜微孔检测装置，其特征在于，所述步进电机(2)和丝杆(7)中间还装有一对联轴器(3a、3b)，在两个联轴器的中间设有变速器(4)。

3.根据权利要求1所述隔膜微孔检测装置，其特征在于，所述空气过滤系统依次由过滤器、冷干机、油雾分离器、微雾分离器、超 微油雾分离器和减压阀组成。

4.一种如权利要求2或3所述的隔膜微孔检测装置的控制系统，其特征在于：所述微压传感器(12)连接在可编程控制器上，该可编程控制器还和所述第一电磁阀和第二电磁阀的控制端相连，在所述可编程控制器上还连有计算机和控制开关。

5.根据权利要求4所述隔膜微孔检测装置的控制系统，其特征在于，所述隔膜夹头(6)由步进电机(2)牵引其往复移动，该步进电机(2)的驱动器连接在所述可编程控制器上。