CN217587473U - 一种隔膜耐压测试仪 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种隔膜耐压测试仪，涉及锂电池技术领域。隔膜耐压测试仪包括导电辊和导电压辊，导电辊和导电压辊均能够自转，且导电压辊能够将通过导电压辊和导电辊之间的隔膜压合至导电辊上；导电辊和导电压辊分别与电压测试电路电连接。隔膜耐压测试仪能够连续测试整卷隔膜不同位置是否会形成电荷通路导致短路，形成有效检测报告，为实际生产、提升隔膜质量提供依据。

Description

一种隔膜耐压测试仪

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种隔膜耐压测试仪。

背景技术

在锂电池中，隔膜位于正极和负极之间，主要作用是将正极和负极的活性物质分隔开，防止正极和负极因接触而短路。在生产过程中，为了保证隔膜的质量，需要对隔膜进行耐压测试，通过检验隔膜是否能够形成电荷通路导致短路，从而判断隔膜是否存在物理孔隙或金属杂质。现有的测试方法是将要检验的隔膜取样，手动设置测试点，通电提供电压进行耐压测试，这种人工检验的过程繁琐，效率低；而且为点对点测试，很难检测整卷隔膜的孔隙是否会导电导致短路，因此在需要排查生产过程中的问题时，无法形成整卷隔膜的有效检测报告，也就无法为提升隔膜质量提供依据。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种隔膜耐压测试仪，能够连续测试整卷隔膜不同位置是否会形成电荷通路导致短路，形成有效检测报告，为实际生产、提升隔膜质量提供依据。

第一方面，本申请实施例提供了一种隔膜耐压测试仪，其包括导电辊和导电压辊，导电辊和导电压辊均能够自转，且导电压辊能够将隔膜压合至导电辊上；导电辊和导电压辊分别与电压测试电路电连接。

在上述实现过程中，使隔膜卷中的隔膜连续通过导电压辊和导电辊之间，利用导电辊和导电压辊、放电部件、电压测试电路对通过导电压辊和导电辊之间的隔膜进行耐压测试：电压测试电路向导电辊放电，导电压辊将隔膜压合在导电辊上，当隔膜本身存在物理孔隙、或者因对隔膜施加压力使膜面的金属异物把隔膜刺穿形成物理孔隙，或者电压过大将隔膜击穿形成物理孔隙时，电流传导至导电压辊，形成的放电信号再经导电压辊传导至电压测试电路形成数据报告，从而能够连续测试整卷隔膜不同位置的孔隙是否会形成电荷通路导致短路，验证不同厚度、性能的隔膜的击穿电压极限，形成缺陷数量、缺陷位置及检验条件的检测报告，形成有效检测报告，为实际生产、提升隔膜质量提供依据。同时，导电压辊将隔膜压合在导电辊上进行测试，可以避免在空气中形成电弧，提高了测试的安全性和准确性。需要说明的是，本申请中所提到所有辊或隔膜卷的自转是指辊或隔膜卷可以沿中轴线转动以便完成隔膜膜面运动、收放卷等功能。

在一种可能的实现方式中，导电压辊包括安装轴，以及同轴套设于安装轴上并能够自转的辊体，辊体的表面至少部分区域包覆有导电橡胶环。

在上述实现过程中，安装轴起到安装的作用，辊体套在安装轴上实现自转，辊体的表面至少部分区域包覆有导电橡胶环，不仅具有良好的导电性，保证能够导电，并且导电橡胶环压合至导电辊上后，导电橡胶环与导电辊相互作用，导电橡胶环适当变形，形成平整有效的辊面，与隔膜的接触面积大，避免辊体和硬质的导电辊直接相互作用把隔膜压破形成击穿。

在一种可能的实现方式中，辊体未包覆导电橡胶环的区域设置有绝缘环，绝缘环的外径小于导电橡胶环的外径；

和/或，安装轴的两端连接有用于驱动安装轴相对于导电辊升降的气缸。

在上述实现过程中，绝缘环外径较橡胶层的外径小，能够保证导电压辊工作状态时只有导电橡胶环能够接触，有效防止检测过程中膜面范围以外的辊体放电造成检测误差。通过气缸驱动，能够调节辊体上的导电橡胶环与导电辊之间的配合作用，从而控制导电橡胶环对不同厚度隔膜膜面的作用力和作用面积。

在一种可能的实现方式中，电压测试电路包括放电部件和电压测试部件，放电部件与导电辊电连接，电压测试部件与导电压辊电连接。

在上述实现过程中，放电部件向导电辊放电，导电压辊将隔膜压合在导电辊上，当隔膜存在物理孔隙时，电流传导至导电压辊，形成的放电信号再经导电压辊传导至电压测试部件形成数据报告。

在一种可能的实现方式中，其还包括用于设置隔膜卷并能够使隔膜卷自转的放卷部件，用于收卷由隔膜卷放出的隔膜的收卷部件，放卷部件和收卷部件之间的隔膜能够通过导电压辊和导电辊之间。

在上述实现过程中，放卷部件和收卷部件配合，能够连续放出隔膜卷中的隔膜，使隔膜连续通过导电压辊和导电辊之间进行耐压测试，得到隔膜的耐压值或极限耐压值。而且该隔膜耐压测试仪可以用于对隔膜卷进行抽检并收卷，若是检测过程中出现异常，则可以通过整卷隔膜卷的测试数据研究异常出现的次数以及原因；若是未出现异常，即不发生击穿或击穿的位置较少可以满足品控要求，则该隔膜卷可以作为产品正常使用。

在一种可能的实现方式中，放卷部件、导电压辊、导电辊和收卷部件顺次设置，且放卷部件和导电压辊之间、导电辊和收卷部件之间分别设置有导向辊。

在上述实现过程中，放卷部件、导电压辊、导电辊和收卷部件顺次设置，并配合用于改变隔膜行走路径的导向辊，方便操作实现放卷部件和收卷部件之间的隔膜能够平整通过导电压辊和导电辊之间，且导电压辊能够将隔膜压合至导电辊上，还便于观察膜面。对于收卷部件为自动收卷配备电机、减速箱等的情况，重量较大，设置在下方，能够保证运行的稳定性。

在一种可能的实现方式中，放卷部件和导电压辊之间的导向辊的下沿与导电辊的上沿位于同一平面上。

在上述实现过程中，使隔膜能够平整进入导电压辊与导电辊之间的压合点，且不会与导电压辊形成包角，减少导电辊对膜面放电的影响因素。

在一种可能的实现方式中，放卷部件包括用于固定隔膜卷至少两端的固定件，固定件对应隔膜卷两端的部分分别插设于转动座和轴承座中。

在上述实现过程中，实现隔膜卷的安装及自转。

在一种可能的实现方式中，固定件设置于转动座的部分连接有磁粉制动器；

和/或，轴承座具有缺口，固定件设置于轴承座的部分能够脱离轴承座并以转动座为中心转动。

在上述实现过程中，磁粉制动器为隔膜提供持续平稳的张力；当需要更换检测成品隔膜卷时，只需解锁轴承座缺口的限位，使固定件设置于轴承座的部分能够脱离轴承座并以转动座为中心转动，即可进行换卷操作，方便快捷。

在一种可能的实现方式中，在隔膜的运动方向上，导电压辊和导电辊后方设置有标记装置，标记装置用于标记隔膜上被电压击穿的位置。

在上述实现过程中，实现整卷隔膜的自动检测和缺陷位置的标记，可满足人工快速找到异常位置，提高进一步分析的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种隔膜耐压测试仪的结构示意图；

图2为图1去除部分保护外壳和电控系统后的结构示意图；

图3为图2中放卷部件的结构示意图；

图4为图2中导电压辊和导电辊的结构示意图；

图5为图2中收卷部件的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种隔膜耐压测试仪配套的电控系统的结构示意图。

图标：100-隔膜耐压测试仪；110-放卷部件；111-第一安装座；112-第一推力球轴承；113-第一转动座；114-第一键式气涨轴；115-第一轴承座；116-磁粉制动器；120-收卷部件；121-第二安装座；122-第二推力球轴承；123-第二转动座；124-第二键式气涨轴；125-第二轴承座；126-减速箱；131-第一导向辊；132-第二导向辊；140-导电压辊；141-铜辊体；142-安装轴；143-导电橡胶环；144-气缸；150-导电铜辊；160-保护外壳；170-电控系统；171-上位机；172-PLC；173-通讯转换器；174-伺服驱动器；175-气动比例阀。

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描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

第一实施例

请参看图1和图2，本实施例提供的一种隔膜耐压测试仪100，其主要由保护外壳160和安装于保护外壳160内的5部分功能部件组成，保护外壳160具有可开关的窗门，保护外壳160能够保证测试环境，减少测试时的影响因素，同时提高测试过程中的安全性，5部分功能部件分别为：放卷部件110、收卷部件120、导向部件、导电部件和电控部件。其中，放卷部件110用于设置隔膜卷并能够使隔膜卷自转；收卷部件120用于收卷由隔膜卷放出的隔膜；导向部件用于导向放卷部件110和收卷部件120之间的隔膜使其能够通过导电部件；导电部件用于对通过的隔膜进行辊压并测试；电控部件用于往导电部件放电和收集电流信号。以下对各部分进行详细说明。

一、放卷部件110

请参看图3，放卷部件110是用于隔膜卷的安装和自转，从而实现放卷，通常情况下，放卷部件包括用于固定隔膜卷至少两端的固定件，固定件对应隔膜卷两端的部分分别插设于转动座和轴承座中。本实施例中放卷部件包括用于同轴套设隔膜卷的第一键式气涨轴114，隔膜卷套在第一键式气涨轴114上且第一键式气涨轴114两端伸出隔膜卷，并使隔膜卷固定于第一键式气涨轴114上，第一键式气涨轴114的两端分别插设于第一转动座113和第一轴承座115中并通过轴承连接，第一转动座113内安装有两个轴承，第一键式气涨轴114的一轴头安装在第一转动座113内的轴承内，第一转动座113通过第一安装座111绝缘固定于保护外壳160内，第一轴承座115直接绝缘固定于保护外壳160内，能够起到对放卷部件110的绝缘作用，安全性高。在其他实施例中，还可以采用其他固定件固定隔膜卷的至少两端，可以采用固定固件分别固定隔膜卷两端，比如滑差环，夹头等方式，同时配合第一转动座113和第一轴承座115实现隔膜卷的自转。

第一键式气涨轴114设置于第一转动座113的一端连接有磁粉制动器116，第一键式气涨轴114伸出第一转动座113的轴头安装磁粉制动器116，并将磁粉制动器116安装固定在第一转动座113上，第一键式气涨轴114可以自转，磁粉制动器116为第一键式气涨轴114提供制动力。

第一轴承座115具有缺口，第一键式气涨轴114设置于第一轴承座115的一端能够脱离第一轴承座115并以第一转动座113为中心转动。第一转动座113与第一推力球轴承112配合安装在第一安装座111上，使第一键式气涨轴114、第一转动座113、磁粉制动器116的组合件能够以第一转动座113为中心转动，能够使换卷操作简单方便。

二、收卷部件120

请参看图5，收卷部件120包括与隔膜卷同轴设置的第二键式气涨轴124，第二键式气涨轴124的两端分别插设于第二转动座123和第二轴承座125中并通过轴承连接，第二转动座123通过第二安装座121绝缘固定于保护外壳160内，第二轴承座125直接绝缘固定于保护外壳160内。第二键式气涨轴124设置于第二转动座123的一端连接有用于驱动第二键式气涨轴124自转的减速箱126和电机，电机和减速箱126为收卷提供动力，速度可调范围为0-70rpm。同样的，第二键式气涨轴124设置于第二轴承座125的一端能够脱离第二轴承座125并以第二转动座123为中心转动，第二转动座123与第二推力球轴承122配合安装在第二安装座121上，使第二键式气涨轴124、第二转动座123、磁粉制动器116的组合件能够以第二转动座123为中心转动，方便换卷操作。收卷部件120的结构和设置可以按照放卷部件110的设计为其他固定隔膜卷的结构，即第二键式气涨轴124也可以为滑差环，夹头等方式，其与第二转动座123、第二轴承座125配合，方便换卷。

三、导向部件

导向部件为导电的第一导向辊131和第二导向辊132，第一导向辊131设置于放卷部件110和导电部件，第二导向辊132设置于导电部件和收卷部件120之间，为隔膜进行导向。本实施例中，导线部件为两根铝辊。

四、导电部件

请参看图4，导电部件是由配套的导电辊和导电压辊140组成。其中的导电辊为导电铜辊150，导电铜辊150为一体式结构，具有良好的导电性。导电铜辊150和导电压辊140并排设置且均能够自转，放卷部件110和收卷部件120之间的隔膜经过导向部件导向，能够通过导电压辊140和导电铜辊150之间，且导电压辊140能够将隔膜压合至导电铜辊150上。

其中，导电压辊140包括与隔膜卷并排设置的安装轴142，以及同轴套设于安装轴142上并能够自转的铜辊体141。铜的导电性能好，对电压降压影响较小，相较于其他降压较大的材料，铜辊能够减少对测量击穿电压值准确性的影响，在其他实施例中，导电辊可以为铜材料以外的其他导电材料制成，导电铜辊150也可以为其他导电材料制成的导电辊体；铜辊体141的表面至少部分区域包覆有导电橡胶环143，导电橡胶环143的内孔与铜辊体141配合安装；铜辊体141未包覆导电橡胶环143的区域设置有绝缘环，绝缘环为尼龙材质，强度高，绝缘性好，绝缘环的内孔与铜辊体141配合安装，绝缘环的外径小于导电橡胶环143的外径。本实施例中，导电橡胶环143的外径为100mm，绝缘环的外径为90mm，导电橡胶环143与导电铜辊150压合接触，绝缘环的区域不导电，且不接触导电铜辊150。

压辊由铜辊体141、导电橡胶环143、绝缘环组成，配合形成可调节的导电辊面，导电橡胶环143和绝缘环可随时更换，能够根据不同规格隔膜产品调整压辊的导电宽度，即调整导电橡胶环143的安装数量。在实际生产过程中，检测不同宽度尺寸的隔膜时，可根据实际宽度，安装对应数量的绝缘环和导电橡胶环143，使导电压辊140的导电橡胶环143都在隔膜膜面范围内，比如检测1米宽的隔膜，导电橡胶环143的安装总宽度需小于1米，否则导电橡胶环143直接与导电铜辊150接触形成通路放电。

安装轴142的两端连接有用于驱动安装轴142相对于导电铜辊150升降的气缸144。且气缸144为气动比例阀控制，可以根据需求改变压辊的压力。

从整体上看，放卷部件110的第一键式气涨轴114、导电压辊140、导电铜辊150和收卷部件120的第二键式气涨轴124由上至下并排水平顺次设置，且放卷部件110和导电压辊140之间并排设置有第一导向辊131，导电铜辊150和收卷部件120之间并排设置有第二导向辊132。第一键式气涨轴114、第一导向辊131、导电压辊140、导电铜辊150、第二导向辊132和第二键式气涨轴124均水平设置且分别绝缘安装于保护外壳160内(具体是安装于保护外壳160内的绝缘胶木墙板上)，它们由上至下并排顺次设置，第一导向辊131的下沿与导电铜辊150的上沿位于同一水平面上，导电铜辊150的上沿与第二导向辊132的下沿位于同一水平面上，保证隔膜膜面平整传送至导电铜辊150和导电压辊140之间。

五、电控部件

电控部件包括放电部件和电压测试部件，放电部件与导电铜辊150电连接，为导电铜辊150提供高压，放电部件具体是经碳刷夹持导电铜辊150的轴头将电流传导至导电铜辊150的辊体；电压测试部件与导电压辊140电连接，具体是与固定不动的安装轴142电连接，避免其与持续自转的铜辊体141电连接而无法设置接触点传导电压电流的问题。

对于如果有很小的金属异物在隔膜表面，压辊后金属异物所在的那个点就很容易被击穿，击穿电压小；普通击穿的话，需要电压大于隔膜的耐压电压才能击穿，击穿电压较高。

另外，请参看图6，隔膜耐压测试仪100配套的电控系统170是由：上位机171、PLC172、通讯转换器173、伺服驱动器174和气动比例阀175组成。

1、上位机171通过通讯转换器173与隔膜耐压测试仪100通讯，在上位机171软件里可以设置测试所需的电压等级、电流等级、电压类型、升压时间等参数，方便员工操作。

测试电压升压时间降至1秒，极大的提升了测试精度，并且能完整的输出品质所需要的击穿电流、击穿电压等数据，帮助品质人员更好的分析隔膜性能。

2、PLC172通过算法计算配合气动比例阀175控制压辊压力，并将压力值传给上位机171，上位机171将压力值记录在数据库中，可帮助操作人员对隔膜测试时设定最优的压辊压力。

3、伺服驱动器174可精确的控制电机转速，PLC172通过通讯功能可实时读取电机转速、转矩、电流等数据，通过电机转速可以计算隔膜纵向出现击穿的位置。

4、上位机171通过设备启动、停止信号自动记录测试数据并生产报表。上位机171会通过通讯功能读取、击穿电流、击穿电压、压辊压力、击穿位置、电机速度等数据，生产在报表里，方便操作人员分析隔膜性能。

5、还可根据需要加装报警器等，当出现击穿时用声、光等方式提示。

第二实施例

本实施例提供的一种隔膜耐压测试仪，其与第一实施例的不同之处在于：在隔膜的运动方向上，在导电压辊和导电铜辊后方设置有喷墨装置，当出现异常信号时，进行喷墨标记；上述喷墨装置还可以带有墨水存放装置的夹指气缸，接收到击穿信号并根据隔膜运动速度和装置距离，控制夹指气缸工作，夹一下隔膜留下墨迹，标记击穿位置，以便于在整卷隔膜测完之后，再找回隔膜卷上的异常部位。当然，除了喷墨装置，标记装置也可以是其他方式进行标记，例如自动贴标签等。

综上所述，本申请实施例的隔膜耐压测试仪能够连续测试整卷隔膜不同位置是否会形成电荷通路导致短路，形成有效检测报告，为实际生产、提升隔膜质量提供依据。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔膜耐压测试仪，其特征在于，其包括导电辊和导电压辊，所述导电辊和所述导电压辊均能够自转，且所述导电压辊能够将隔膜压合至所述导电辊上；所述导电辊和所述导电压辊分别与电压测试电路电连接。

2.根据权利要求1所述的隔膜耐压测试仪，其特征在于，所述导电压辊包括安装轴，以及同轴套设于所述安装轴上并能够自转的辊体，所述辊体的表面至少部分区域包覆有导电橡胶环。

3.根据权利要求2所述的隔膜耐压测试仪，其特征在于，所述辊体未包覆导电橡胶环的区域设置有绝缘环，所述绝缘环的外径小于所述导电橡胶环的外径；

和/或，所述安装轴的两端连接有用于驱动所述安装轴相对于所述导电辊升降的气缸。

4.根据权利要求1所述的隔膜耐压测试仪，其特征在于，所述电压测试电路包括放电部件和电压测试部件，所述放电部件与所述导电辊电连接，所述电压测试部件与所述导电压辊电连接。

5.根据权利要求1所述的隔膜耐压测试仪，其特征在于，其还包括用于设置隔膜卷并能够使所述隔膜卷自转的放卷部件，用于收卷由所述隔膜卷放出的隔膜的收卷部件，所述放卷部件和所述收卷部件之间的隔膜能够通过所述导电压辊和所述导电辊之间。

6.根据权利要求5所述的隔膜耐压测试仪，其特征在于，所述放卷部件、所述导电压辊、所述导电辊和所述收卷部件顺次设置，且所述放卷部件和所述导电压辊之间、所述导电辊和所述收卷部件之间分别设置有导向辊。

7.根据权利要求6所述的隔膜耐压测试仪，其特征在于，所述放卷部件和导电压辊之间的所述导向辊的下沿与所述导电辊的上沿位于同一平面上。

8.根据权利要求5所述的隔膜耐压测试仪，其特征在于，所述放卷部件包括用于固定所述隔膜卷至少两端的固定件，所述固定件对应所述隔膜卷两端的部分分别插设于转动座和轴承座中。

9.根据权利要求8所述的隔膜耐压测试仪，其特征在于，所述固定件设置于所述转动座的部分连接有磁粉制动器；

和/或，所述轴承座具有缺口，所述固定件设置于所述轴承座的部分能够脱离所述轴承座并以所述转动座为中心转动。

10.根据权利要求1～9任一所述的隔膜耐压测试仪，其特征在于，在所述隔膜的运动方向上，所述导电压辊和所述导电辊后方设置有标记装置，所述标记装置用于标记隔膜上被击穿的位置。

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