CN115839684A - 间隙检测装置及间隙检测方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种间隙检测装置及间隙检测方法，该间隙检测装置用于卷绕电芯，且在卷绕电芯的高度方向上，卷绕电芯包括相互连接的卷绕本体部和极耳，间隙检测装置包括：相对设置的X射线源和X射线探测器、以及位于X射线源和X射线探测器之间的承载机构；其中，承载机构包括至少一个容置槽，容置槽用于容纳卷绕电芯，且卷绕电芯的高度方向与X射线源指向X射线探测器的第一方向相互交叉；X射线源用于照射卷绕本体部的弧形区，X射线探测器用于获得被照射的弧形区的成像图像，以使得基于成像图像获得弧形区内的两个极片之间的间隙值。通过该设计方式可以简单、高效的对卷绕电芯的两个极片之间的间隙值进行检测。

Description

间隙检测装置及间隙检测方法
技术领域
本申请属于电芯检测技术领域，具体涉及一种间隙检测装置及间隙检测方法。
背景技术
随着新能源行业的高速发展，以锂离子电池作为动力电池的电动汽车已开始被广泛使用。动力电池质量的优劣不但影响着动力电池的寿命，而且影响着驾驶的安全性。
其中，动力电池由若干电芯组成，在动力电池循环过程中，电芯的正极极片和负极极片之间的间隙值是影响锂离子迁移的重要因素。例如，当间隙值较大时，容易出现锂离子堆积、析锂的现象，从而出现安全风险。因此，需要在动力电池的生产过程中对间隙值进行准确检测。
发明内容
本申请提供一种间隙检测装置及间隙检测方法，以简单、高效的对卷绕电芯的两个极片之间的间隙值进行检测。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种间隙检测装置，用于卷绕电芯，且在卷绕电芯的高度方向上，卷绕电芯包括相互连接的卷绕本体部和极耳，间隙检测装置包括：相对设置的X射线源和X射线探测器、以及位于X射线源和X射线探测器之间的承载机构；其中，承载机构包括至少一个容置槽，容置槽用于容纳卷绕电芯，且卷绕电芯的高度方向与X射线源指向X射线探测器的第一方向相互交叉；X射线源用于照射卷绕本体部的弧形区，X射线探测器用于获得被照射的弧形区的成像图像，以使得基于成像图像获得弧形区内的两个极片之间的间隙值。
通过上述间隙检测装置可以无需对卷绕电芯进行多角度图像采集、三维重建以及CT断层图截图等过程，可以直接通过X射线源和X射线探测器获得卷绕电芯的弧形区的成像图像，即可获得弧形区内的两个极片之间的间隙值，其检测过程较为简单、且效率较高。
在一些实施例中，承载机构包括承载件和缓冲固定件，承载件面向X射线源或X射线探测器一侧包括容置腔，缓冲固定件位于容置腔内，且缓冲固定件上设置有容置槽。上述承载机4的结构较为简单，易于制备形成。
在一些实施例中，在第一方向上，容置槽贯穿缓冲固定件。该设计方式可以降低缓冲固定件对卷绕电芯成像效果的影响。
和/或，缓冲固定件的邵氏硬度大于或等于40度且小于或等于50度。该设计方式可以使得缓冲固定件能兼顾限位和降低损伤的效果
和/或，缓冲固定件包括泡棉。该材质的缓冲固定件具有X射线穿透性好、重量轻等优点，以降低缓冲固定件对卷绕电芯成像效果的影响。
在一些实施例中，容置槽包括相互连通的第一子容置槽和第二子容置槽，第一子容置槽用于容纳卷绕本体部，第二子容置槽用于容纳极耳；其中，卷绕本体部与第一子容置槽的内壁之间、以及极耳与第二子容置槽的内壁之间具有预设间隔。该设计方式可以降低容置槽对卷绕电芯的损伤。
在一些实施例中，极耳的个数为两个，且设置于卷绕本体部的同一侧；第二子容置槽用于容纳两个极耳。该设计方式可以降低放置过程中对位的难度。
在一些实施例中，在第二方向上，第一子容置槽相对设置的两侧分别设置有一个取放槽；其中，第二方向与第一子容置槽指向第二子容置槽的第三方向相互垂直，且在第三方向上容置槽的尺寸大于取放槽的尺寸。该取放槽的引入可以降低取放卷绕电芯的难度，降低对卷绕电芯的损伤。
在一些实施例中，缓冲固定件设置有第一防呆部，容置腔内设置有第二防呆部，第一防呆部与第二防呆部相互配合。该设计方式可以降低将缓冲固定件放置于承载件中摆放方向错误的概率，以提高检测效率。
在一些实施例中，承载件包括相互连接的底板和侧板，且侧板围设在底板的四周以形成容置腔；其中，底板的材质包括碳纤维，侧板的材质包括金属。上述材质的底板可以降低对卷绕电芯成像效果的影响；上述材质的侧板可以使底板具有一定的承重能力，且侧板对于缓冲固定件起到限位的作用，有利于提高缓冲固定件对卷绕电芯的限位作用。
在一些实施例中，承载件还包括相对设置的两个把手，位于侧板背离容置腔一侧的外表面。通过把手的设计可以便于搬运。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种间隙检测方法，利用上述任一实施例中的间隙检测装置，该间隙检测方法包括：使卷绕电芯放置于承载机构的容置槽中，并使承载机构设置于相对设置的X射线源和X射线探测器之间；其中，在卷绕电芯的高度方向上，卷绕电芯包括相互连接的卷绕本体部和极耳，且卷绕电芯的高度方向与X射线源指向X射线探测器的第一方向相互交叉；使X射线源照射卷绕本体部的弧形区，X射线探测器获得弧形区的成像图像；基于成像图像获得弧形区内两个极片之间的间隙值。
在一些实施例中，卷绕本体部包括交替设置的正极极片和负极极片；基于成像图像获得弧形区内的卷绕本体部内两个极片之间的间隙值的步骤，包括：对成像图像进行预处理，并从预处理后的成像图像中获得目标区域；基于正极极片和负极极片的尺寸信息从目标区域中确定出正极极片和负极极片的位置信息；基于正极极片和负极极片的位置信息从目标区域中获得相邻的正极极片和负极极片之间的间隙值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图，其中：
图1为卷绕电芯一实施方式的结构示意图；
图2为图1中卷绕电芯沿A-A剖线一实施方式的剖视示意图；
图3为卷绕电芯另一实施方式的结构示意图；
图4为本申请间隙检测装置一实施方式的结构示意图；
图5为图4中承载机构一实施方式的爆炸示意图；
图6为图4中缓冲固定件另一实施方式的结构示意图；
图7为图4中缓冲固定件另一实施方式的结构示意；
图8为本申请间隙检测方法一实施方式的流程示意图；
图9为图8中步骤S103对应的一实施方式的流程示意图；
图10为经过图9中步骤S201之后目标区域一实施方式的示意图；
具体附图标号如下：
卷绕电芯1，卷绕本体部10，极耳12；
正极极片100，负极极片102，隔膜104，正极极耳120，负极极耳122，弧形区106，平面区108；
正极集流体1000，正极活性物质层1002，负极集流体1020，负极活性物质层1022；
间隙检测装置2，X射线源20，X射线探测器22，承载机构24；
容置槽240，承载件242，缓冲固定件244，容置腔246，取放槽248，第一防呆部241，第二防呆部243；
底板2420，侧板2422，把手2424，第一子容置槽2400，第二子容置槽2402；
卷绕电芯1的高度方向P1，卷绕电芯1的宽度方向P2，卷绕电芯1的厚度方向P3，第一方向L1，第二方向L2，第三方向L3。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增；其中，由卷绕电芯组成的动力电池的应用尤为广泛。
请参阅图1和图2，图1为卷绕电芯一实施方式的结构示意图，图2为图1中卷绕电芯沿A-A剖线一实施方式的剖视示意图。首先，定义卷绕电芯1包含两两相互垂直的高度方向P1、宽度方向P2和厚度方向P3。在卷绕电芯1的高度方向P1上，卷绕电芯1包括相互连接的卷绕本体部10和极耳12。其中，卷绕本体部10一般由正极极片100和负极极片102卷绕形成，且正极极片100与负极极片102之间设有隔膜104。正极极片100包括正极集流体1000和涂覆于正极集流体1000表面的正极活性物质层1002，负极极片102包括负极集流体1020和涂覆于负极集流体1020表面的负极活性物质层1022。此时，相应的极耳12包括正极极耳120和负极极耳122，正极极耳120与正极极片100连接，负极极耳122与负极极片102连接。如图1所示，正极极耳120和负极极耳122可以位于卷绕本体部10的同一侧。当然，在其他实施例中，正极极耳120和负极极耳122也可分别位于卷绕本体部10的相对两侧，本申请对此不作限定。此外，如图1所示，卷绕电芯1的卷绕本体部10可以为方形；当然在其他实施例中，如图3所示，卷绕电芯1的卷绕本体部10也可为圆柱型，本申请对此不作限定。
进一步，如图1、图2和图3所示，卷绕本体部10包含弧形区106，弧形区106可以为卷绕本体部10上任意具有弧度(即非平面)的区域。例如，图1中卷绕本体部10的左右两侧拐角处；又例如，图2中任意位置处的卷绕本体部10。
本申请的发明人注意到，对于卷绕电芯1而言，卷绕电芯1卷绕过程中由于弧形区106的内圈和外圈半径差异受力不一样，热压后容易导致内圈的负极极片102和正极极片100之间的间隙值过大。且目前针对卷绕电芯1的间隙值测试一般采用如下CT切片检测方法：对卷绕电芯1进行多角度的图像采集，基于采集后的多个图像进行三维重建；然后对三维重建后的模型进行截取，以获得预设方向上CT断层图，基于该CT断层图获得相应的间隙值。很明显，该检测方法存在检测效率低、检测成本高的问题。
为了解决上述技术问题，请参阅图4，图4为本申请间隙检测装置一实施方式的结构示意图。该间隙检测装置2用于对上述卷绕电芯1的间隙值进行检测，其包括X射线源20、X射线探测器22和承载机构24。其中，X射线源20和X射线探测器22相对且间隔设置，承载机构24位于X射线源20和X射线探测器22之间。其中，承载机构24包括至少一个容置槽240，容置槽240用于容纳卷绕电芯1，且在检测时卷绕电芯1的高度方向P1与X射线源20指向X射线探测器22的第一方向L1相互交叉；X射线源20用于照射卷绕本体部10的弧形区106(如图1、图2、图3所标示)，X射线探测器22用于获得被照射的弧形区106的成像图像，以使得基于成像图像获得弧形区106内的两个极片之间的间隙值。
具体地，上述X射线源20是指能够发射出X射线的装置。X射线探测器22可以为平板探测器，其可将接收到的X射线能量转化为可记录的电信号，通过测量它接受到的X射线量，产生与X射线成正比的电信号，进而形成相应的成像。可选地，X射线探测器22可以包含X射线转换模组、光电转化模组、信号读出及传输模组三部分。在间隙检测装置2测试过程中，X射线源20中从阴极发射的电子，经阴极和阳极间的电场加速后，轰击X射线源靶，将其动能传递给靶上的原子，其中约有1％左右的能量转化为X射线，并从X射线照射窗中射出；射出的X射线穿透卷绕电芯1后，由X射线探测器22进行成像。
在一个应用场景中，如图2所示，卷绕电芯1中相邻的负极极片102和正极极片100之间的间隙值d的检测分辨率要求小于20微米。为了满足该检测要求，一方面，本申请中X射线源20选择一体式的微焦点X射线源。一般而言，X射线源20的焦点尺寸越小，成像图像的分辨率越高，成像图片也越清晰。一体式的微焦点X射线源具有稳定性高、返修率低、体积小、且方便操作与安装，适用于生产线使用等优点。且本申请中为提高X射线透过率，提高卷绕电芯1成像图像的信噪比，采用150KV微焦点X射线源。另一方面，本申请中X射线探测器22的选型像元尺寸除以放大倍数需小于20微米。可选地，当放大倍数大于或等于5倍时，X射线探测器22的像元尺寸小于或等于100微米。
上述卷绕电芯1的高度方向P1与X射线源20指向X射线探测器22的第一方向L1相互交叉是指，卷绕电芯1是以平躺的方式放入X射线源20和X射线探测器22之间。较佳地，卷绕电芯1的高度方向P1与第一方向L1相互垂直，第一方向L1与卷绕电芯1的厚度方向P3相互平行，X射线源20发出的X射线能够从卷绕电芯1的厚度方向P3穿透卷绕电芯1。
请再次参阅图2，弧形区106可以包含卷绕本体部10任意具有弧度(即非平面)的区域。在厚度方向P3上，弧形区106内相邻的正极极片100和负极极片102非完全相互遮挡，X射线源20照射后，X射线探测器22能够获得该弧形区106内间隔设置的正极极片100和负极极片102的成像图像。此外，如图1和图2所示，当卷绕本体部10还包括平面区108时，在厚度方向P3上，相邻的正极极片100和负极极片102之间完全相互遮挡，X射线源20照射后，X射线探测器22所获得的成像图像中相邻的正极极片100和负极极片102之间相互重合，无法准确地获得正极极片100和负极极片102之间的间隙值d。即，本申请所提供的间隙检测装置2中X射线源20必须照射至卷绕本体部10的弧形区106。
此外，可以知晓的是，在X射线探测器22获得被照射的弧形区106的成像图像后，基于该成像图像可以获得弧形区106内的任意两个极片之间的间隙值，该任意两个极片可以是相邻的正极极片100和负极极片102，也可以是相邻且间隔设置的两个正极极片100，也可以是相邻且间隔设置的两个负极极片102。此外，该任意两个极片可以处于弧形区106的最内侧，也可以处于弧形区106的其他位置，本申请对此不作限定。
总之，通过上述间隙检测装置2可以无需对卷绕电芯1进行多角度图像采集、三维重建以及CT断层图截图等过程，可以直接通过X射线源20和X射线探测器22获得卷绕电芯1的弧形区106的成像图像，即可获得弧形区106内的两个极片之间的间隙值，其检测过程较为简单、且效率较高。
请参阅图5，图5为图4中承载机构一实施方式的爆炸示意图。该承载机构24包括承载件242和缓冲固定件244，承载件242面向X射线源20或X射线探测器22一侧包括容置腔246，缓冲固定件244位于容置腔246内，且缓冲固定件244上设置有容置槽240。上述承载机构24的结构较为简单，易于制备形成。
具体地，上述承载件242面向X射线源20或X射线探测器22一侧包括容置腔246是指：当X射线源20位于承载机构24的上方，X射线探测器22位于承载机构24的下方时，承载件242面向其上方的X射线源20一侧包括容置腔246。当X射线探测器22位于承载机构24的上方，X射线源20位于承载机构24的下方时，承载件242面向其上方的X射线探测器22一侧包括容置腔246。
该容置腔246为非封闭的腔室，容置腔246在面向X射线源20或X射线探测器22具有开口。一方面，缓冲固定件244和待测的卷绕电芯1可以自该开口较为容易的进出承载件242；另一方面，可以降低承载件242对X射线的阻挡作用，以提高后续成像效果。当承载件242面向X射线源20一侧包括容置腔246时，X射线源20发出的X射线会依次穿透卷绕电芯1和卷绕电芯1一侧的承载件242；当承载件242面向X射线探测器22一侧包括容置腔246时，X射线源20发出的X射线会依次穿透卷绕电芯1一侧的承载件242和卷绕电芯1。
如图5所示，承载件242包括相互连接的底板2420和侧板2422，且侧板2422围设在底板2420的四周以形成容置腔246，即此时侧板2422为环状结构。该承载件242的结构设计较为简单，易于制备形成。
可选地，底板2420的材质包括碳纤维。此时，底板2420是将同一方向排列的碳素纤维使用树脂浸润硬化形成碳纤维板材，具备密度低、X射线穿透性好、重量轻、柔韧性好、良好的耐久性和耐腐蚀性等优点；即该材质的底板2420可以降低对卷绕电芯1成像效果的影响。较佳的，底板2420在第一方向L1上的厚度为1.5mm-2.5mm(例如，2mm等)。
另一可选地，侧板2422的材质包括金属(例如，不锈钢等)。由于侧板2422不会对卷绕电芯1的成像效果产生影响，故对侧板2422的X射线穿透性要求并不高。上述金属材质的侧板2422可以使底板2420固定，使底板2420具有一定的承重能力，且侧板2422对于缓冲固定件244起到限位的作用，有利于提高缓冲固定件244对卷绕电芯1的限位作用，进一步可以提升检测位置的准确性。
另一可选地，承载件242还包括相对设置的两个把手2424，位于侧板2422背离容置腔246一侧的外表面。通过把手2424的设计可以便于搬运。较佳地，该把手2424的材质为金属，把手2424可以与侧板2422一体成型。此外，该把手2424的形状可以为弧形等，以便于抓取。
上述缓冲固定件244是指能够发生一定形变且对卷绕电芯1的位置起到限位固定作用的构件。一方面，当设备抖动或移动时，缓冲固定件244能够通过自身形变来缓冲应力，降低卷绕电芯1位置发生偏移的概率。另一方面，在取放卷绕电芯1时，缓冲固定件244对卷绕电芯1的干涉小，能够降低对卷绕电芯1的损伤。
可选地，缓冲固定件244包括泡棉；例如，其材质为EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)等。该材质的缓冲固定件244具有X射线穿透性好、重量轻等优点，以降低缓冲固定件244对卷绕电芯1成像效果的影响。
另一可选地，缓冲固定件244的邵氏硬度大于或等于40度且小于或等于50度，例如，缓冲固定件244的邵氏硬度为45度等。一般而言，硬度越低，缓冲固定件244的形变能力越大，对卷绕电芯1的限位效果较差；而硬度越高，在取放卷绕电芯1时，缓冲固定件244对卷绕电芯1产生损伤的概率越大。因此综合考虑两方面的因素，设计出上述邵氏硬度范围的缓冲固定件244，以使得缓冲固定件244能兼顾限位和降低损伤的效果。
又一可选地，在第一方向L1上，容置槽240贯穿缓冲固定件244；即底板2420是从容置槽240中露出的。相比于容置槽240非贯穿缓冲固定件244而言，该设计方式中X射线仅需穿透卷绕电芯1的弧形区106和对应位置处的底板2420而被X射线探测器22接收到，以降低缓冲固定件244对卷绕电芯1成像效果的影响。
请继续参阅图4和图5，容置槽240包括相互连通的第一子容置槽2400和第二子容置槽2402，第一子容置槽2400用于容纳卷绕本体部10，第二子容置槽2402用于容纳极耳12。其中，卷绕本体部10与第一子容置槽2400的内壁之间、以及极耳12与第二子容置槽2402的内壁之间具有预设间隔。也就是说，容置槽240的尺寸比其需容纳的卷绕电芯1的尺寸大，以降低容置槽240对卷绕电芯1的损伤。
可选地，预设间隔为0.5mm-1.5mm(例如，1mm等)。该设计方式中容置槽240的尺寸比其需容纳的卷绕电芯1的尺寸略大，在降低容置槽240对卷绕电芯1的损伤的同时，保证缓冲固定件244对卷绕电芯1的限位效果。
另一可选地，如图4所示，定义两个相互垂直的第二方向L2和第三方向L3；其中，第一子容置槽2400指向第二子容置槽2402的方向为第三方向L3，第三方向L3与卷绕电芯1的高度方向P1相互平行，第二方向L2与卷绕电芯1的宽度方向P2相互平行。一般而言，在第二方向L2上，卷绕本体部10的宽度大于极耳12的宽度。相应的，第一子容置槽2400的宽度大于第二子容置槽2402的宽度。
请一并参阅图1和图6，图6为图4中缓冲固定件另一实施方式的结构示意图。一般而言，极耳12的个数为两个，对应的第二子容置槽2402的个数为两个。例如，当两个极耳12设置于卷绕本体部10的同一侧时，两个第二子容置槽2402设置于第一子容置槽2400的同一侧，且两个第二子容置槽2402之间可以非连通设置。进一步，当两个极耳12的尺寸有差异，对应的两个第二子容置槽2402的尺寸也有差异，因此在放置过程中需要确保两个极耳12与对应的两个第二子容置槽2402的对位关系正确。为了降低放置过程中对位的难度，可在每个第二子容置槽2402位置设置对位标记。
当然，也可采用其他方式实现。例如，请参阅图4和图5，可以将图6中两个第二子容置槽2402连通，即此时第二子容置槽2402的个数为视为一个，用于同时容纳两个极耳12。该设计方式可以降低放置过程中对位的难度。
请继续参阅图4、图5和图6，在第二方向L2上，第一子容置槽2400相对设置的两侧分别设置有一个取放槽248，取放槽248与第一子容置槽2400连通。该取放槽248的引入可以降低取放卷绕电芯1的难度，降低对卷绕电芯1的损伤。其中，第二方向L2与第一子容置槽2400指向第二子容置槽2402的第三方向L3相互垂直，且在第三方向L3上第一子容置槽2400的尺寸大于取放槽248的尺寸；例如，在第三方向L3上第一子容置槽2400的尺寸大于取放槽248的尺寸的两倍等。该设计方式可以降低所引入的取放槽248对卷绕电芯位置的影响，以保证容置槽240对卷绕电芯的限位效果。
请继续参阅图4，缓冲固定件244设置有第一防呆部241，容置腔246内设置有第二防呆部243，第一防呆部241与第二防呆部243相互配合。通过上述第一防呆部241和第二防呆部243的设计方式可以降低将缓冲固定件244放置于承载件242中摆放方向错误的概率，以提高检测效率。
可选地，如图4所示，缓冲固定件244包含多个角部，其中一个角部设置有缺口以形成第一防呆部241；相应的第二防呆部243为与该缺口匹配的凸块。或者，在其他实施例中，缓冲固定件244的某个区域设置有过孔，容置腔246对应该过孔的位置设置有凸块。
此外，图4、图5、图6中容置槽240的结构均对应图1中方形卷绕电芯进行设计的。当待检测对象为图3中圆柱形卷绕电芯时，如图7所示，图7为图4中缓冲固定件另一实施方式的结构示意。缓冲固定件244上容置槽240的结构适应图3中圆柱形卷绕电芯进行设计即可。
进一步，为了区分不同型号的卷绕电芯对应的缓冲固定件244，如图5、图6和图7所示，缓冲固定件244背离底板2420一侧表面可以设置有标志区(即图5、图6、图7中标记为A1的位置)，在该标志区中可以设置有检测电芯型号、数字编号等，有利于快速识别出当前待测卷绕电芯对应的缓冲固定件244。
下面从间隙检测方法的角度对本申请所提供的间隙检测装置做进一步说明。请一并参阅图1、图4和图8，图8为本申请间隙检测方法一实施方式的流程示意图，该间隙检测方法包括：
S101：使卷绕电芯1放置于承载机构24的容置槽240中，并使承载机构24设置于相对设置的X射线源20和X射线探测器22之间；其中，在卷绕电芯1的高度方向P1上，卷绕电芯1包括相互连接的卷绕本体部10和极耳12，且卷绕电芯1的高度方向P1与X射线源20指向X射线探测器22的第一方向L1相互交叉。
具体地，可以从产线中抽取出卷绕电芯1放入承载机构24中；此时卷绕电芯1处于裸电芯，即未封装状态。一般而言，承载机构24中设置有多个容置槽240，此时可以在所有容置槽240中均分别放入一个卷绕电芯1，且可针对每个卷绕电芯1分别进行检测。
S102：使X射线源20照射卷绕本体部10的弧形区106，X射线探测器22获得弧形区106的成像图像。
具体地，X射线源20发出的X射线能够穿透卷绕电芯1的弧形区106，X射线探测器22将接收到的X射线转化为电信号进行成像。由于X射线对于样品内不同结构、材料穿透能力的不同，其内部结构就可以被X射线探测器22所采集并在电脑上呈现。
S103：基于成像图像获得弧形区106内两个极片之间的间隙值。
具体地，请参阅图9，图9为图8中步骤S103对应的一实施方式的流程示意图。上述步骤S103的具体实现过程包括：
S201：对成像图像进行预处理，并从预处理后的成像图像中获得目标区域。
具体地，预处理的过程可以包括多帧叠加平均去噪、感兴趣区域(ROI)截取、对比度增强、和滤波四个步骤。其中，多帧叠加平均去噪是将X射线探测器22连续采集的多帧成像图像叠加再平均，将平均值赋给对应的新图像，保存去噪后的新图像，释放内存，从而降低图像噪声，有利于后续处理。ROI截取是对新图像进行目标区域裁切，将需要检测的目标区域裁切出来，以提升图像处理准确性及处理时间。对比度增强是提取出原图中各部分的反差，突出目标区域正负极极片线条，弱化非检测区域，使图像显示效果更清晰。滤波是采用模板扫描图像中的每一个像素，用模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的值，使图像利于人工识别。具体地，如图10所示，图10为经过图9中步骤S201之后目标区域一实施方式的示意图。
S202：基于正极极片100和负极极片102的尺寸信息从目标区域中确定出正极极片100和负极极片102的位置信息。
具体地，因正极极片100和负极极片102材质的差值，负极极片102的宽度比正极极片100的宽度宽。因此，可以基于正极极片100和负极极片102的尺寸信息从目标区域中确定出各个正极极片100和负极极片102的位置。
S203：基于正极极片100和负极极片102的位置信息从目标区域中获得相邻的正极极片100和负极极片102之间的间隙值。
具体地，如图10所示，在确定出各个正极极片100和负极极片102的位置之后，可以从负极极片102的起点往下0.8mm处画线，线条中心为负极极片102最亮位置(即极片中心位置)。同样地，可以从正极极片100的起点往下1mm处画线，线条中心为正极极片100最亮位置(即极片中心位置)。在本实施例中，为了方便区分，故将正极极片100的画线高度低于负极极片102的画线高度。当然，在其他实施例中，也可采用其他方式进行区分；例如，通过设置不同的线条类型和/或线条颜色进行区分；其中，线条类型包括实线、虚线等。后续可以自动测量负极线到正极线间隙值，测得的间隙值为负极极片102中心至正极极片100中心的距离。之后，可以将测得的间隙值与风险阈值进行比对，响应于间隙值大于或等于风险阈值，则判定该卷绕电芯不合格；响应于间隙值小于风险阈值，则判定该卷绕电芯合格。检测人员可以将检测合格和不合格的卷绕电芯进行分类，并及时将检测结果反馈给生产线。
为验证本申请所提供的间隙检测方法的准确性，随机从生产线上选取三个卷绕电芯，采用本申请所提供的间隙检测方法和现有技术中的CT切片检测方法对其进行测试。对比两种测试方法检测获得的间隙值之间的相对误差。如下表1所示，表1为现有技术和本申请测试结果对比表。
表1：现有技术和本申请测试结果对比表
Figure BDA0003900666900000151
其中，相对误差＝∣(CT切片检测方法测试值-本申请检测方法测试值)∣/本方法检测方法测试值*100％。如表1所示，两种方法所测试获得的间隙值之间的相对误差小于20％，本申请所提供的间隙检测方法的准确性较高。
在一个具体的应用场景中，本申请所提供的间隙检测装置中采用150KV微焦点X射线源、像元尺寸小于或等于100微米且放大倍数大于或等于5倍的平板探测器、以及承重超过25KG的承载机构。其中，承载机构包括承载件和缓冲固定件；承载件中底板的采用碳纤维板制成，侧板采用不锈钢制成，且承载机构中侧板和底板所形成的容置腔在第一方向上的高度为10mm。缓冲固定件采用黑色EVA泡棉制成，邵氏硬度45度，在第一方向上的高度为20mm。缓冲固定件的其中一个角部留有一个三角缺口以形成第一防呆部，对应的容置腔内设置有与三角缺口形状匹配的三角形凸块形式的第二防呆部，当缓冲固定件设置于容置腔内后第一防呆部和第二防呆部相互抵顶。此外，缓冲固定件邻近第一防呆部的位置设置有编号，例如，检测电芯型号、数字编号等。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种间隙检测装置，其特征在于，用于卷绕电芯，且在所述卷绕电芯的高度方向上，所述卷绕电芯包括相互连接的卷绕本体部和极耳，所述间隙检测装置包括：
相对设置的X射线源和X射线探测器、以及位于所述X射线源和X射线探测器之间的承载机构；
其中，所述承载机构包括至少一个容置槽，所述容置槽用于容纳所述卷绕电芯，且所述卷绕电芯的高度方向与所述X射线源指向所述X射线探测器的第一方向相互交叉；所述X射线源用于照射所述卷绕本体部的弧形区，所述X射线探测器用于获得被照射的所述弧形区的成像图像，以使得基于所述成像图像获得所述弧形区内的两个极片之间的间隙值。
2.根据权利要求1所述的间隙检测装置，其特征在于，
所述承载机构包括承载件和缓冲固定件，所述承载件面向所述X射线源或所述X射线探测器一侧包括容置腔，所述缓冲固定件位于所述容置腔内，且所述缓冲固定件上设置有所述容置槽。
3.根据权利要求2所述的间隙检测装置，其特征在于，
在所述第一方向上，所述容置槽贯穿所述缓冲固定件；
和/或，所述缓冲固定件的邵氏硬度大于或等于40度且小于或等于50度；
和/或，所述缓冲固定件包括泡棉。
4.根据权利要求2所述的间隙检测装置，其特征在于，
所述容置槽包括相互连通的第一子容置槽和第二子容置槽，所述第一子容置槽用于容纳所述卷绕本体部，所述第二子容置槽用于容纳所述极耳；其中，所述卷绕本体部与所述第一子容置槽的内壁之间、以及所述极耳与所述第二子容置槽的内壁之间具有预设间隔。
5.根据权利要求4所述的间隙检测装置，其特征在于，
所述极耳的个数为两个，且设置于所述卷绕本体部的同一侧；所述第二子容置槽用于容纳两个所述极耳。
6.根据权利要求4所述的间隙检测装置，其特征在于，
在第二方向上，所述第一子容置槽相对设置的两侧分别设置有一个与其连通的取放槽；其中，所述第二方向与所述第一子容置槽指向所述第二子容置槽的第三方向相互垂直，且在所述第三方向上所述容置槽的尺寸大于所述取放槽的尺寸。
7.根据权利要求2所述的间隙检测装置，其特征在于，
所述缓冲固定件设置有第一防呆部，所述容置腔内设置有第二防呆部，所述第一防呆部与所述第二防呆部相互配合。
8.根据权利要求2所述的间隙检测装置，其特征在于，
所述承载件包括相互连接的底板和侧板，且所述侧板围设在所述底板的四周以形成所述容置腔；
其中，所述底板的材质包括碳纤维，所述侧板的材质包括金属。
9.根据权利要求8所述的间隙检测装置，其特征在于，
所述承载件还包括相对设置的两个把手，位于所述侧板背离所述容置腔一侧的外表面。
10.一种间隙检测方法，其特征在于，利用权利要求1-9中任一项所述的间隙检测装置，所述间隙检测方法包括：
使卷绕电芯放置于所述承载机构的容置槽中，并使所述承载机构设置于相对设置的X射线源和X射线探测器之间；其中，在所述卷绕电芯的高度方向上，所述卷绕电芯包括相互连接的卷绕本体部和极耳，且所述卷绕电芯的高度方向与所述X射线源指向所述X射线探测器的第一方向相互交叉；
使X射线源照射所述卷绕本体部的弧形区，所述X射线探测器获得所述弧形区的成像图像；
基于所述成像图像获得所述弧形区内两个极片之间的间隙值。
11.根据权利要求10所述的间隙检测方法，其特征在于，所述卷绕本体部包括交替设置的正极极片和负极极片；所述基于所述成像图像获得所述弧形区内的所述卷绕本体部内两个极片之间的间隙值的步骤，包括：
对所述成像图像进行预处理，并从预处理后的所述成像图像中获得目标区域；
基于所述正极极片和所述负极极片的尺寸信息从所述目标区域中确定出所述正极极片和所述负极极片的位置信息；
基于所述正极极片和所述负极极片的位置信息从所述目标区域中获得相邻的所述正极极片和所述负极极片之间的间隙值。
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