CN116817781A - 一种锂离子电池隔膜翘起量的测量方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池隔膜翘起量的测量方法及装置，锂离子电池隔膜翘起量的测量方法是通过激光位移传感器在基准板上方水平移动，激光位移传感器移动的方向与基准板的长度方向垂直，将激光位移传感器的激光发射端垂直向下，激光位移传感器移动的同时测量基准板和激光位移传感器的间距；然后将隔膜样品放置在基准板上，激光位移传感器在隔膜样品上方移动，激光位移传感器移动的同时测量隔膜和激光位移传感器的间距；最后计算出激光位移传感器在相同位置处记录的两次间距的差值，从而得到隔膜在MD方向差值和TD方向差值，MD方向差值和TD方向差值的最大值分别为隔膜在MD方向和TD方向的翘起量。

Description

一种锂离子电池隔膜翘起量的测量方法及测量装置

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池隔膜翘起量的测量方法及测量装置，属于锂电池隔膜检测技术领域。

背景技术

隔膜作为锂离子电池重要的材料之一，其性能和平整度直接影响电池的性能和使用寿命。一方面，锂离子电池隔膜在生产卷绕过程中受到力的作用导致隔膜产生形变；另一方面，锂电池电池隔膜存在区域厚度差异，因此单层隔膜在未施加外力情况下存在自然翘边，在电池卷绕过程中易出现褶皱，正负极短接，造成电池短路；隔膜翘起在涂布过程中易出现无法展平现象，导致漏涂（基膜表面未覆盖浆料），影响电池性能。因此需要一种准确、高效的检出手段，在前端控制并调整翘起量，避免电池端出现不良。

公告号为CN108604657B、名称为“隔膜的卷曲量测定方法、分切装置及卷曲量测定装置”公开了一种隔膜卷曲量的测定装置和方法，其是针对隔膜长条，一边沿着隔膜长条与长边方向赋予张力，一边测定该隔膜长条与长边方向平行的边的卷曲量。虽然其在测定前无需分切隔膜，但是其在测定时隔膜会受卷绕部和输送部的张力，这种张力的作用会影响隔膜翘起量的测定效果。

现有技术有一种PCB板（印制线路板）的翘曲度检测方法，是利用一对位移传感器检测经过其中的PCB样品，通过软件计算翘起度，但是这种测试方法需要被测试物持续移动，对于厚度不足20微米的隔膜来说，移动过程隔膜受外界影响易出现边部翘起情况，导致测试结果不可靠，因此这种PCB板翘起度的检测方法不适合隔膜检测使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池隔膜翘起量的测量方法及测量装置，用以解决现有技术的测量方法结果不准确或不适用于厚度为微米级的隔膜。

本发明的锂离子电池隔膜翘起量的测量方法采用如下技术方案：一种锂离子电池隔膜翘起量的测量方法，其包括以下步骤：（1）将基准板水平放置，并使基准板的上表面保持水平状态；（2）激光位移传感器在基准板上方水平移动，激光位移传感器移动的方向与基准板的长度方向垂直，将激光位移传感器的激光发射端垂直向下，激光位移传感器移动的同时测量基准板和激光位移传感器的间距，激光位移传感器在移动的同时记录实时测量的间距数值；（3）沿隔膜MD方向裁取一定长度的隔膜样品，将隔膜样品分别按MD方向和TD方向平整放置在基准板上，使隔膜MD方向或TD方向与激光位移传感器移动方向平行；（4）激光位移传感器在隔膜样品上方移动，激光位移传感器移动的方向与基准板的长度方向垂直，激光位移传感器的激光发射端垂直向下，激光位移传感器移动的同时测量隔膜和激光位移传感器的间距，激光位移传感器在移动的同时记录实时测量的间距数值；（5）计算出步骤（2）和步骤（4）在相同位置处记录的间距差值，从而得到MD方向差值和TD方向差值，MD方向差值和TD方向差值的最大值分别为隔膜在MD方向和TD方向的翘起量。

步骤（2）和步骤（4）开始之前，先进行初始位置校准，具体是：激光位移传感器水平移动，使激光位移传感器的激光点移至基准板一侧的边缘，直至激光点与基准板边缘相切，然后再进行步骤（2）和步骤（4）的间距测量步骤。

计算出MD方向差值和TD方向差值后，绘制出隔膜在MD方向和TD方向的翘起量曲线。

步骤（3）中，将隔膜样品放置在基准板上，同时使隔膜样品的边缘与基准板一侧的边缘对齐。

MD方向翘起量检测时，步骤（2）和步骤（4）中激光位移传感器移动的距离等于隔膜在MD方向上的宽度；TD方向翘起量检测时，步骤（2）和步骤（4）中激光位移传感器移动的距离等于隔膜在TD方向上的宽度。

步骤（3）中，裁取隔膜样品的长度为15cm。

本发明的锂离子电池隔膜翘起量的测量装置采用如下技术方案：一种锂离子电池隔膜翘起量的测量装置，其包括测量台架和基准板，测量台架上设有水平设置的基准杆，测量台架的两侧分别设有支撑台架，基准板的中部位于基准杆的下方且与基准杆之间具有间隔，基准板的两端分别支撑在两个支撑台架的上表面上，基准板的上表面为用于放置隔膜的水平面，基准杆上设有沿基准杆水平移动的激光位移传感器，激光位移传感器的激光发射端垂直向下设置，激光位移传感器上连接有用于驱动激光位移传感器移动的驱动机构，激光位移传感器向基准板或放置在基准板上的隔膜样品发射激光，并记录激光位移传感器与激光点的间距，激光位移传感器与控制系统连接并将检测的间距数据发送给控制系统，控制系统将检测的间距数据经过计算后得到隔膜翘起量。

所述支撑台架上设有水平设置的支撑辊，支撑辊的轴线与激光位移传感器的移动方向平行，所述基准板放置在支撑辊上。

所述支撑辊为钢辊，一个支撑台架上的钢辊有一个，另一个支撑台架上的钢辊有三个。

本发明的有益效果是：本发明采用激光位移传感器移动、被测物静止的检测方法，测试过程仪器不接触被测物，整个过程隔膜不被破坏，不受到按压，避免检测过程隔膜发生形变的问题，大大降低了检测方法对检测结果的影响；

每次测试前首先测量基准板翘起量值，再测试隔膜样品，通过两次测试的差值的绝对值衡量实际隔膜翘起量，每次测量均进行此操作，排除基准板形变对最终测试结果的影响。本发明检测时，隔膜不受外力影响，还能避免基准板形变对测试造成的影响，翘起量检测结果准确。

翘起量检测后，根据测得隔膜翘起量对隔膜进行评估和筛选，既避免隔膜翘起在涂布过程中无法展平导致涂覆隔膜漏涂，影响电池性能，又避免翘起量较大的隔膜进入生产线，在卷绕过程中褶皱，导致正负极短接使电池短路，同时未超标准的隔膜正常流转使用，避免产品浪费。

附图说明

图1是本发明一种实施例的锂离子电池隔膜翘起量的测量装置的示意图；

图2是图1的平面视图。

图中：1-测量台架，2-基准板，3-基准杆，4-激光位移传感器，5-支撑台架，6-支撑辊，7-隔膜样品。

实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明锂离子电池隔膜翘起量的测量方法，其是采用如图1至图2中的测量装置进行测量，测量装置包括测量台架1和基准板2，测量台架1上设有水平设置的基准杆3，测量台架1的两侧分别设有支撑台架5，基准板2的中部位于基准杆3的下方且与基准杆3之间具有间隔，基准板2的两端分别支撑在两个支撑台架5的上表面上，基准板2的上表面为用于放置隔膜的水平面，基准杆3上设有沿基准杆水平移动的激光位移传感器4，激光位移传感器4的激光发射端垂直向下设置，激光位移传感器4上连接有用于驱动激光位移传感器4移动的驱动机构，所述锂离子电池隔膜翘起量的测量方法包括以下步骤：（1）将基准板2放置在两个支撑台架5上，并使基准板2的上表面保持水平状态；（2）驱动机构带动激光位移传感器4沿基准杆3水平移动，使激光位移传感器4的激光点移至基准板2一侧的边缘，直至激光点与基准板2边缘相切；（3）驱动机构带动激光位移传感器4朝向基准板2的另一侧移动，激光位移传感器4移动的同时测量基准板2和激光位移传感器4的间距，激光位移传感器4在移动的同时将实时测量的间距数值发送给控制系统；（4）沿隔膜MD方向裁取一定长度的隔膜样品7，隔膜样品的长度为15cm，将隔膜样品分别按MD方向和TD方向平整放置在基准板2上，使隔膜MD方向或TD方向与激光位移传感器4移动方向平行，然后重复步骤（2）；（5）驱动机构带动激光位移传感器5朝向基准板2的另一侧移动，激光位移传感器5移动的同时测量隔膜样品7和激光位移传感器5的间距，激光位移传感器5在移动的同时将实时测量的间距数值发送给控制系统；（6）利用控制系统计算出步骤（3）和步骤（5）在相同位置处记录的间距差值，从而得到MD方向差值和TD方向差值，控制系统计算出MD方向差值和TD方向差值后，绘制出隔膜在MD方向和TD方向的翘起量曲线；MD方向差值和TD方向差值的最大值分别为隔膜在MD方向和TD方向的翘起量。

MD方向翘起量检测时，步骤（3）和步骤（5）中激光位移传感器移动的距离等于隔膜在MD方向上的宽度；TD方向翘起量检测时，步骤（3）和步骤（5）中激光位移传感器移动的距离等于隔膜在TD方向上的宽度。

步骤（4）中，可以将隔膜样品放置在基准板上，同时使隔膜样品的边缘与基准板一侧的边缘对齐。若隔膜样品放置在基准板中部时，可以先记录隔膜样品与基准板两侧的距离。

控制系统可采用西门子激光测距系统，具体操作过程如下：

A：开启仪器电源旋钮，自动进入初始画面，点击“进入系统”进入测量画面；

B：将基准板水平放在支撑辊上，保证基准板两端都被支撑辊支撑，保持基准板与辊面平整；

C：参数设置：测量基准模式选择“中位值基准”，依据实际宽度选择测量宽度；

D：设置好参数后，驱动机构运行将激光点移至基准板右侧边缘，使激光点与基准边缘相切，点击激光测量，激光位移传感器开始自动测量；测量时，将高于中位值基准的结果显示为正值，低于中位值基准的结果显示为负值；

E：测试完成后，中间趋势图中的差值为测试值；

F：将样品分别按MD方向和TD方向平整放置在测试基准板上，重复D步骤测试，分切记录MD方向差值及TD方向差值，即隔膜测试值；

G：测试完成后，使用隔膜测试值与基准板测试值差值的绝对值衡量实际隔膜翘起量。

测量后，规定取最大值、最小值的绝对值最大的作为测试数值H，具体过程如下：首先测试基准板，如基准板在某一位置的翘起量为H1，将隔膜放置在基准板上测量，隔膜在相同的位置上测得的数值为H2，最终在该点的翘起量H=ABS(H1-H2)，若H小于设定的标准则翘起量满足要求，若H大于设定的标准则翘起量不满足要求。

本发明是通过激光位移传感器移动监测距离，最终生成隔膜翘起量曲线，可制定翘起量标准，根据测得隔膜翘起量对隔膜进行评估和筛选，既避免隔膜翘起在涂布过程中无法展平导致涂覆隔膜漏涂，影响电池性能，又避免翘起量较大的隔膜进入生产线，在卷绕过程中褶皱，导致正负极短接使电池短路，同时未超标准的隔膜正常流转使用，避免产品浪费。该方法衡量锂电池隔膜翘起量准确可靠且操作简单，并已应用于Panasonic系列产品中。

本发明一种实施例的锂离子电池隔膜翘起量的测量装置如图1至图2所示，本实施例的锂离子电池隔膜翘起量的测量装置包括测量台架1和基准板2，测量台架1上设有水平设置的基准杆3，测量台架1的两侧分别设有支撑台架5，基准板2的中部位于基准杆3的下方且与基准杆3之间具有间隔，基准板2的两端分别支撑在两个支撑台架5的上表面上，基准板2的上表面为用于放置隔膜的水平面，基准杆3上设有沿基准杆水平移动的激光位移传感器4，激光位移传感器4的激光发射端垂直向下设置，激光位移传感器4上连接有用于驱动激光位移传感器4移动的驱动机构，驱动机构在附图中未显示，可以采用电机驱动丝杆螺母机构带动驱动激光位移传感器移动的形式。

本实施例中，所述支撑台架5上设有水平设置的支撑辊6，支撑辊6的轴线与激光位移传感器4的移动方向平行，所述基准板2放置在支撑辊6上。所述支撑辊6为钢辊，一个支撑台架上的钢辊有一个，另一个支撑台架上的钢辊有三个。

激光位移传感器4用于向基准板2或放置在基准板2上的隔膜样品7发射激光，并记录激光位移传感器与激光点的间距，激光位移传感器与控制系统（附图中未显示）连接并将检测的间距数据发送给控制系统，控制系统将检测的间距数据经过计算后得到隔膜翘起量。

隔膜翘起量是用于表述平面物体在空间中的弯曲程度，在数值上定义为被测物体相对基准板在高度方向上差距最大的两个点间的距离。隔膜在MD方向上的翘起量：激光位移传感器沿被测隔膜样品TD方向扫描，相对基准板在高度方向上差距最大的两个点间的距离；隔膜在TD方向的翘起量：激光位移传感器沿被测隔膜样品MD方向扫描，相对基准板在高度方向上差距最大的两个点间的距离。

具体使用时，首先驱动机构带动激光位移传感器从基准板一侧向另一侧移动，激光位移传感器移动的同时测量基准板和激光位移传感器的间距，激光位移传感器在移动的同时将实时测量的间距数值发送给控制系统；然后将待检测的隔膜样品放置在基准板上（此时可记录隔膜样品与基准板两侧的距离），驱动机构带动激光位移传感器从基准板一侧向另一侧移动，激光位移传感器移动的同时测量隔膜样品和激光位移传感器的间距，激光位移传感器在移动的同时将实时测量的间距数值发送给控制系统；通过控制系统计算出两次间距测量时在相同位置处记录的间距差值，最大值为隔膜翘起量。系统在计算差值后，同时绘制出间距差值曲线，即得到隔膜轮样品的廓曲线。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池隔膜翘起量的测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）将基准板水平放置，并使基准板的上表面保持水平状态；（2）激光位移传感器在基准板上方水平移动，激光位移传感器移动的方向与基准板的长度方向垂直，将激光位移传感器的激光发射端垂直向下，激光位移传感器移动的同时测量基准板和激光位移传感器的间距，激光位移传感器在移动的同时记录实时测量的间距数值；（3）沿隔膜MD方向裁取一定长度的隔膜样品，将隔膜样品分别按MD方向和TD方向平整放置在基准板上，使隔膜MD方向或TD方向与激光位移传感器移动方向平行；（4）激光位移传感器在隔膜样品上方移动，激光位移传感器移动的方向与基准板的长度方向垂直，激光位移传感器的激光发射端垂直向下，激光位移传感器移动的同时测量隔膜和激光位移传感器的间距，激光位移传感器在移动的同时记录实时测量的间距数值；（5）计算出步骤（2）和步骤（4）在相同位置处记录的间距差值，从而得到MD方向差值和TD方向差值，MD方向差值和TD方向差值的最大值分别为隔膜在MD方向和TD方向的翘起量。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜翘起量的测量方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（4）开始之前，先进行初始位置校准，具体是：激光位移传感器水平移动，使激光位移传感器的激光点移至基准板一侧的边缘，直至激光点与基准板边缘相切，然后再进行步骤（2）和步骤（4）的间距测量步骤。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜翘起量的测量方法，其特征在于：计算出MD方向差值和TD方向差值后，绘制出隔膜在MD方向和TD方向的翘起量曲线。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜翘起量的测量方法，其特征在于：步骤（3）中，将隔膜样品放置在基准板上，同时使隔膜样品的边缘与基准板一侧的边缘对齐。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池隔膜翘起量的测量方法，其特征在于：MD方向翘起量检测时，步骤（2）和步骤（4）中激光位移传感器移动的距离等于隔膜在MD方向上的宽度。

6.根据权利要求4所述的锂离子电池隔膜翘起量的测量方法，其特征在于：TD方向翘起量检测时，步骤（2）和步骤（4）中激光位移传感器移动的距离等于隔膜在TD方向上的宽度。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜翘起量的测量方法，其特征在于：步骤（3）中，裁取隔膜样品的长度为15cm。

8.一种锂离子电池隔膜翘起量的测量装置，其特征在于：其包括测量台架和基准板，测量台架上设有水平设置的基准杆，测量台架的两侧分别设有支撑台架，基准板的中部位于基准杆的下方且与基准杆之间具有间隔，基准板的两端分别支撑在两个支撑台架的上表面上，基准板的上表面为用于放置隔膜的水平面，基准杆上设有沿基准杆水平移动的激光位移传感器，激光位移传感器的激光发射端垂直向下设置，激光位移传感器上连接有用于驱动激光位移传感器移动的驱动机构，激光位移传感器向基准板或放置在基准板上的隔膜样品发射激光，并记录激光位移传感器与激光点的间距，激光位移传感器与控制系统连接并将检测的间距数据发送给控制系统，控制系统将检测的间距数值经过计算后得到隔膜翘起量。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池隔膜翘起量的测量装置，其特征在于：所述支撑台架上设有水平设置的支撑辊，支撑辊的轴线与激光位移传感器的移动方向平行，所述基准板放置在支撑辊上。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池隔膜翘起量的测量装置，其特征在于：所述支撑辊为钢辊，一个支撑台架上的钢辊有一个，另一个支撑台架上的钢辊有三个。