CN113241502B - 一种虚焊检测方法、虚焊检测装置及锂电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

虚焊检测方法、虚焊检测装置及锂电池的制备方法，可以检测焊接在第二焊接件上的第一焊接件是否存在虚焊，第一焊接件具有磁性，第二焊接件不具有磁性，检测方法步骤如下：设置磁性部件，检测时将第一焊接件和第二焊接件放置于磁性部件的一侧，第一焊接件和磁性部件相对；设置距离获取部件，用于获取所述第一焊接件和所述第二焊接件之间的距离信息；根据获得的距离信息确定第一、第二焊接件之间的距离，将其中的最大值和设定阈值进行比较，若大于设定阈值则认为第一焊接件为虚焊。本发明为非接触式检测，可避免因接触造成检测件的损伤，有利于提高产品良率，而且可以在焊接完成后就立即进行检测，避免焊接不良导致后续工序的材料和人力的浪费。

Description

一种虚焊检测方法、虚焊检测装置及锂电池的制备方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种焊接质量的检测方法及检测装置。
背景技术
锂离子电池具有便携、能量密度高等优点，目前被广泛应用在各个领域，与此同时，使用者对锂离子电池质量的要求也越来越高，因此有效的质量管控手段至关重要。锂离子电池的生产过程中有一个极耳焊接的工序，受制程和原材料波动较大的影响，有时会出现极片和极耳焊接不牢或未焊接等虚焊现象。锂离子电池的负极片通常为镍极耳和铜箔片焊接，正极片通常为铝金属和铝金属焊接，负极耳的焊接和正极耳的焊接相比，需要输出的能量要更高，公差更大，也更容易出现虚焊，因此如何检测负极耳虚焊是业内面临的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种虚焊检测方法及虚焊检测装置。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种虚焊检测方法，用于检测焊接在第二焊接件上的第一焊接件是否存在虚焊，所述第一焊接件具有磁性，所述第二焊接件不具有磁性，步骤如下：
设置磁性部件，检测时将焊接在一起的第一焊接件和第二焊接件放置于所述磁性部件的一侧，所述第一焊接件和所述磁性部件相对；
设置距离获取部件，用于获取所述第一焊接件和所述第二焊接件之间的距离信息；
根据获得的距离信息确定所述第一焊接件不同位置和所述第二焊接件之间的距离，将其中的最大值和设定阈值进行比较，若大于设定阈值则认为第一焊接件为虚焊。
更具体的，所述第一焊接件为锂电池的负极耳，所述第二焊接件为锂电池的负极片。
优选的，所述磁性部件为电磁铁。
更具体的，所述距离获取部件为相机或CCD图像传感器。
更具体的，所述设定阈值采用以下方法确定：设计不同虚焊面积的不良品，将不良品分别放置于磁性部件下方，记录各不良品在磁性部件的磁力作用下第一焊接件和第二焊接件之间的最大距离，以最低能容忍的虚焊面积对应的不良品的最大距离值作为失效阈值，该失效阈值即为设定阈值。
更具体的，所述磁性部件的磁力值的确定方法如下：将虚焊不良品放置于磁性部件下方，磁性部件位置固定，改变磁性部件的磁力大小，记录不同磁力作用下第一焊接件和第二焊接件之间距离的最大值a值，当a值不随磁力的增加而增加时，记录此时的磁力值为m，将该磁力值m设为磁性部件的磁力值。
进一步的，所述磁性部件为电磁铁，将电磁铁的磁力值设为m+0.5N。
本发明还提供了一种虚焊检测装置，用于检测焊接在第二焊接件上的第一焊接件是否存在虚焊，包括：磁性部件，所述磁性部件位于所述第一焊接件和所述第二焊接件的一侧，与所述第一焊接件相对；距离获取部件，所述距离获取部件用于获取所述第一焊接件和所述第二焊接件之间的距离信息；识别判断单元，所述识别判断单元用于接收所述距离获取部件获得的距离信息，并根据距离信息确定所述第一焊接件不同位置和所述第二焊接件之间的距离，将其中的最大值和设定阈值进行比较，若大于设定阈值则认为第一焊接件为虚焊。
本发明还提供了一种锂电池的制备方法，在极耳焊接完成后，对负极耳采用前述虚焊检测方法进行检测，检测完毕后将识别为良品的极片进行贴胶。
由以上技术方案可知，本发明利用如负极耳和极片等材料磁属性的不同，采用磁力吸附检测的方式，通过测量磁力作用下两个焊接件之间的最大间距来识别虚焊不良品，这种非接触式的检测手段可以避免对焊接件表面造成接触损伤，有利于提高产品良率，而且可以安排在焊接完成之后即进行检测，识别工序早，可以避免因焊接质量不合格造成后面工序的材料及人力的浪费。在优选的实施例中，采用电磁铁作为磁性部件，可以根据不同的产品需求调节电流控制电磁铁的磁力，避免需要频繁更换检测元件，适用度高，兼容性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为锂电池极片的结构示意图；
图2为增加了本发明方法进行极耳虚焊检测的锂电池制备工艺部分工序流程图；
图3a至图3c分别为本发明方法检测原理不同状态的示意图。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，锂电池极片一般包括极片集流体100，极片集流体100上涂覆有涂膏，极片集流体100的一端保留有未涂覆涂膏的空箔，极耳101(第一焊接件)焊接在极片集流体100(第二焊接件)的空箔上。对于负极片来说，一般采用镍带来制备负极耳，镍是一种磁性金属，具有磁性，而极片的集流体一般是由非磁性材料制成，如铜箔，其不具有磁性。本发明的思路是：利用负极片的集流体和极耳的材料特性的不同，采用磁体对负极耳是否存在虚焊进行检测，具体步骤如下：
设置磁性部件，磁性部件具有磁性，磁性部件可为永磁体，或者电磁铁，将磁性部件放置于负极耳的一侧，与负极耳相对；
设置距离获取部件，距离获取部件可采用相机、CCD图像传感器等，用于获取负极耳和极片(集流体)之间距离的图像信息；
获得距离获取部件拍摄的图像信息后，对图像信息进行识别，确定负极耳和极片之间距离的最大值，判断负极耳与极片之间距离的最大值否大于设定阈值，如果是，则认为负极耳与极片之间存在虚焊，否则为合格品。图像信息的识别处理可采用处理器作为识别判断单元进行处理。
如图2所示，本发明的虚焊检测步骤可以设置在负极耳焊接完成之后、贴胶工序之前。由于负极耳是磁性材料制成，当有磁性部件位于其上方时，负极耳在磁性部件的磁力作用下，具有偏离极片的趋势，如果负极耳焊接不牢会发生偏离极片的位移，而负极片集流体为非磁性材料制成，磁性部件对负极片集流体没有力的作用，负极片本身不会产生位移。此时，通过距离获取部件拍照，获取负极耳和极片之间的距离信息，根据图像信息确定负极耳和极片之间的最大距离，基于该最大距离与设定阈值之间的比较来判断负极耳是否虚焊。
下面结合图3a至图3b对本发明方法作进一步的说明，在以下实施例中，磁性部件采用电磁铁201，距离获取部件202采用相机。
当负极耳205焊接完成后，即对其是否虚焊进行检测，如图3a所示，将极片203放置于电磁铁201的下方，使电磁铁201与负极耳205相对，204表示负极耳205和极片203之间的焊接点；本实施例的极耳厚度为0.1mm，厚度公差为±10μm；
调节电磁铁201的电流，控制电磁铁201的磁力，本实施例将电磁铁201的磁力设定为5N，测试时间为2秒，即电磁铁201位于负极耳205上方保持5N的磁力，维持2秒；磁性部件的磁力大小设置值可以采用单因子DOE实验(DESIGN OF EXPERIMENT，试验设计法)设计得到，具体方法如下：将虚焊极片放置于磁性部件下方，磁性部件位置固定，改变磁性部件的磁力大小，并记录不同磁力作用下极耳和极片之间距离的最大值a值，当a值不随磁力的增加而增加而趋于稳定时，记录此时的磁力值为m，可将磁性部件的磁力设定为该磁力值m，当采用电磁铁作为磁性部件时，考虑到输出的磁力公差为±0.5N，因此采用电磁铁作为磁性部件时，可将电磁铁的磁力值设置为m+0.5N，不同规格的极耳可通过使用相应规格的虚焊不良品测试后确定磁性部件的磁力大小，测试时间可设置为相机稳定获取图像的时间和极片与极耳间距处于稳定状态所需时间中的较大值；
距离获取部件202获取负极耳205和极片203之间距离的图像信息；
得到图像信息后，根据图像信息确定负极耳205与极片203之间的间距a，负极耳205不同位置处和极片203之间的(垂直)距离值可能不同，找出其中的最大值，将该最大值与设定阈值进行比较。设定阈值的取值为经验值，也可采用DOE来确定其取值，通过设计不同虚焊面积的不良品，按照上述方式测试出最低能容忍的虚焊面积的失效阈值，该失效阈值即为设定阈值，本实施例的设定阈值为0.15mm；如果负极耳205没有虚焊，其与极片203之间的连接紧固，则其不会偏离极片203，也就是负极耳205上各点与极片之间的距离均可在0.15mm内(图3a)，则认为负极耳没有虚焊，识别为良品，如果负极耳205与极片203之间距离的最大值大于0.15mm，也就是负极耳205偏离了极片203(图3b，图3c)，则认为负极耳为虚焊，识别为不良品。虚焊检测完成后，可对识别为良品的极片进行贴胶工序。
本发明的检测方法为非接触式检测，磁性部件在检测过程中不与负极耳相接触，从而可以避免因检测接触造成极片或极耳的损伤，影响产品良率。而且可以在极耳焊接完成后就立即进行检测，无需制成电芯再检测，可以避免焊接不良导致后续工序的材料和人力的浪费。在优选的实施例中，磁性部件采用电磁铁，可以根据电芯规格的不同调节电流的大小来控制磁性部件的磁力，避免了生产不同型号电芯时需频繁更换磁性部件，提高了检测手段的兼容通用性，也有利于提高效率。本发明的检测方法可适用于蓝牙电芯、动力电芯、圆柱电芯等，可在制片机或制片卷绕一体机上使用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种虚焊检测方法，用于检测焊接在第二焊接件上的第一焊接件是否存在虚焊，其特征在于：所述第一焊接件具有磁性，所述第二焊接件不具有磁性，步骤如下：
设置磁性部件，检测时将焊接在一起的第一焊接件和第二焊接件放置于所述磁性部件的一侧，所述第一焊接件和所述磁性部件相对；
设置距离获取部件，用于获取所述第一焊接件和所述第二焊接件之间的距离信息；
根据获得的距离信息确定所述第一焊接件不同位置和所述第二焊接件之间的垂直距离，将其中的最大值和设定阈值进行比较，若大于设定阈值则认为第一焊接件为虚焊；
所述第一焊接件为极耳，所述第二焊接件为极片集流体；
所述虚焊检测方法为非接触式检测，所述磁性部件在检测过程中不与所述第一焊接件相接触。
2.如权利要求1所述的虚焊检测方法，其特征在于：所述第一焊接件为锂电池的负极耳，所述第二焊接件为锂电池的负极片。
3.如权利要求1所述的虚焊检测方法，其特征在于：所述磁性部件为电磁铁。
4.如权利要求1所述的虚焊检测方法，其特征在于：所述设定阈值采用以下方法确定：设计不同虚焊面积的不良品，将不良品分别放置于磁性部件下方，记录各不良品在磁性部件的磁力作用下第一焊接件和第二焊接件之间的最大距离，以最低能容忍的虚焊面积对应的不良品的最大距离值作为失效阈值，该失效阈值即为设定阈值。
5.如权利要求1所述的虚焊检测方法，其特征在于：所述磁性部件的磁力值的确定方法如下：将虚焊不良品放置于磁性部件下方，磁性部件位置固定，改变磁性部件的磁力大小，记录不同磁力作用下第一焊接件和第二焊接件之间距离的最大值a值，当a值不随磁力的增加而增加时，记录此时的磁力值为m，将该磁力值m设为磁性部件的磁力值。
6.如权利要求5所述的虚焊检测方法，其特征在于：所述磁性部件为电磁铁，将电磁铁的磁力值设为m+0.5N。
7.虚焊检测装置，用于检测焊接在第二焊接件上的第一焊接件是否存在虚焊，其特征在于，所述第一焊接件为极耳，所述第二焊接件为极片集流体，所述虚焊检测装置包括：
磁性部件，所述磁性部件位于所述第一焊接件和所述第二焊接件的一侧，与所述第一焊接件相对，所述磁性部件在检测过程中不与所述第一焊接件相接触；
距离获取部件，所述距离获取部件用于获取所述第一焊接件和所述第二焊接件之间的距离信息；
识别判断单元，所述识别判断单元用于接收所述距离获取部件获得的距离信息，并根据距离信息确定所述第一焊接件不同位置和所述第二焊接件之间的垂直距离，将其中的最大值和设定阈值进行比较，若大于设定阈值则认为第一焊接件为虚焊。
8.如权利要求7所述的虚焊检测装置，其特征在于：所述磁性部件为电磁铁。
9.如权利要求7所述的虚焊检测装置，其特征在于：所述距离获取部件为相机或CCD图像传感器。
10.锂电池的制备方法，其特征在于：在极耳焊接完成后，对负极耳采用如权利要求1至6任一项所述的虚焊检测方法进行虚焊检测，检测完毕后将识别为良品的极片进行贴胶。
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