FR3124271A1 - Appareil et procédé d’inspection d’une cellule secondaire - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un appareil d’inspection (1) pour inspecter au moins une cellule secondaire (110), l’appareil d’inspection comprenant : - un élément de support (101) fixe ; - un élément mobile (102) ; - des éléments de pression (103) installés entre l’élément de support (101) et l’élément mobile (102) et pouvant se déplacer librement le long de l’axe principal (X), deux éléments de pression adjacents (103) définissant un espace (120) destiné à recevoir une cellule secondaire (110) ; et chaque élément de pression parmi les éléments de pression (103) comprend une plaque thermique configurée pour maintenir une température raisonnablement constante entre les éléments de pression (103).
Figure 2
Description
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne le domaine de la détection des défauts dans une cellule secondaire, en particulier la présente invention concerne un appareil et un procédé d’inspection pour inspecter au moins une cellule secondaire.
Arrière-plan technique
Lors de la fabrication des cellules secondaires, à savoir des batteries électriques qui peuvent être chargées, déchargées dans une charge électrique, et rechargées de nombreuses fois, et en particulier des sachets souples de cellules secondaires, la contamination de la cellule secondaire est un problème fréquemment rencontré. Cette contamination peut être causée, par exemple, par une particule métallique ou une bavure qui reste à la surface d’une électrode à l’intérieur de la cellule secondaire.
En effet, dans les cellules des batteries lithium-ion, la présence indésirable d’une contamination entre deux électrodes peut provoquer un court-circuit interne à l’intérieur de la batterie lithium-ion, entraînant une défaillance, des dommages et, dans les cas graves, l'inflammation de la batterie.
Cette contamination est particulièrement difficile à détecter dans les cellules secondaires. De nombreuses tentatives ont été faites pour résoudre ce problème. Par exemple, le document EP3415938 A1 décrit une technique pour détecter un défaut de basse tension qui peut se produire dans une cellule secondaire, comprenant une étape d’assemblage d’une cellule secondaire, une étape de vieillissement de la cellule secondaire assemblée, une étape de charge de la cellule secondaire vieillie, et une étape de détection d'un défaut de la secondaire. Si la cellule secondaire présente une chute de tension supérieure à son taux d’autodécharge normal, on considère qu’un défaut de basse tension se produit dans la cellule secondaire.
Cependant, la technique décrite dans le document EP3415938 A1 nécessite un temps considérable du fait des longues étapes de vieillissement impliquées. En outre, la technique décrite ne tient pas compte de l'influence de la variation de température sur les paramètres mesurés.
Un objet de la présente invention est d’inspecter avec précision, facilité et rapidité si un contaminant est présent à l'intérieur d'une cellule secondaire.
À cet effet, l’invention concerne un appareil d’inspection pour inspecter au moins une cellule secondaire, l’appareil d’inspection comprenant :
- un élément de support fixe ;
- un élément mobile installé pour faire face à l’élément de support et étant mobile par rapport à l’élément de support le long d’un axe principal dans une première direction vers l’élément de support et une seconde direction opposée à la première direction, chaque direction étant le long de l’axe principal ;
- des éléments de pression installés entre l’élément de support et l’élément mobile, lesdits éléments de pression étant librement mobiles le long de l’axe principal, deux éléments de pression adjacents définissant un espace destiné à recevoir une cellule secondaire ;
et
- une unité d’entraînement configurée pour fonctionner dans un premier état dans lequel l’unité d’entraînement presse l’au moins une cellule secondaire qui se trouve entre deux éléments de pression, et un second état dans lequel l’unité d’entraînement libère l’au moins une cellule secondaire,
un changement de fonctionnement entre le premier état et le second état étant obtenu en déplaçant l’élément mobile dans la première direction et dans la seconde direction ;
- une unité de mesure de pression configurée pour mesurer la pression appliquée par l’unité d’entraînement ;
- une unité de contrôle de courant configurée pour appliquer une tension sur l’au moins une cellule secondaire et pour mesurer un courant correspondant à travers l’au moins une cellule secondaire ;
dans lequel :
chaque élément de pression parmi les éléments de pression comprend une plaque thermique, la plaque thermique étant configurée pour maintenir une température raisonnablement constante entre les éléments de pression.
- un élément de support fixe ;
- un élément mobile installé pour faire face à l’élément de support et étant mobile par rapport à l’élément de support le long d’un axe principal dans une première direction vers l’élément de support et une seconde direction opposée à la première direction, chaque direction étant le long de l’axe principal ;
- des éléments de pression installés entre l’élément de support et l’élément mobile, lesdits éléments de pression étant librement mobiles le long de l’axe principal, deux éléments de pression adjacents définissant un espace destiné à recevoir une cellule secondaire ;
et
- une unité d’entraînement configurée pour fonctionner dans un premier état dans lequel l’unité d’entraînement presse l’au moins une cellule secondaire qui se trouve entre deux éléments de pression, et un second état dans lequel l’unité d’entraînement libère l’au moins une cellule secondaire,
un changement de fonctionnement entre le premier état et le second état étant obtenu en déplaçant l’élément mobile dans la première direction et dans la seconde direction ;
- une unité de mesure de pression configurée pour mesurer la pression appliquée par l’unité d’entraînement ;
- une unité de contrôle de courant configurée pour appliquer une tension sur l’au moins une cellule secondaire et pour mesurer un courant correspondant à travers l’au moins une cellule secondaire ;
dans lequel :
chaque élément de pression parmi les éléments de pression comprend une plaque thermique, la plaque thermique étant configurée pour maintenir une température raisonnablement constante entre les éléments de pression.
Selon un mode de réalisation, l’appareil d'inspection comprend en outre un élément de guidage configuré pour guider chaque élément de pression pour qu'il se déplace le long de l'axe principal librement dans la première direction et dans la deuxième direction de manière à ajuster un espace séparant deux éléments de pression adjacents.
Selon une caractéristique, les plaques thermiques sont couplées à un régulateur de température qui contrôle une valeur de la température entre deux éléments de pression adjacents.
Selon un mode de réalisation, les plaques thermiques ont une plage de température de fonctionnement comprise entre 5°C et 120°C.
Selon un mode de réalisation, l’appareil d’inspection comprend en outre une unité de contrôle de courant comprenant :
- une source d’énergie pour appliquer une tension pour atteindre une valeur de tension prédéterminée par rapport à l’au moins une cellule secondaire mise sous pression par l’élément de pression ; et
- une unité de mesure de courant pour mesurer une valeur de courant circulant à travers l’au moins une cellule secondaire.
- une source d’énergie pour appliquer une tension pour atteindre une valeur de tension prédéterminée par rapport à l’au moins une cellule secondaire mise sous pression par l’élément de pression ; et
- une unité de mesure de courant pour mesurer une valeur de courant circulant à travers l’au moins une cellule secondaire.
Selon un mode de réalisation, l’appareil d’inspection comprend en outre un module d'électrode connecté à chacune des bornes d'électrode de l’au moins une cellule secondaire pour ainsi appliquer ou recevoir du courant.
Selon un mode de réalisation, l’appareil d’inspection comprend en outre un contrôleur qui est connecté à l’unité d’entraînement de pression, au module d’électrode et à l’unité de contrôle de courant, respectivement, pour commander les opérations de mise sous pression et de relâchement de l’unité d’entraînement, et pour déterminer s’il y a ou non un défaut dans l’au moins une cellule secondaire en comparant la valeur de courant mesurée par l’unité de contrôle de courant et une valeur de courant de référence.
Selon un mode de réalisation, l’appareil d’inspection comprend un cadre destiné à être installé sur un support, l’élément de support étant installé de manière à être perpendiculaire au cadre,
le cadre comprenant un châssis reposant sur le sol et une paire de cadres de support prévus de part et d’autre du châssis pour se faire face,
et dans lequel :
l'unité de mesure de pression comprend un capteur de pressione interposé entre un élément fixe fixé pour faire face à l'élément de support et le cadre de support prévu sur un côté du châssis,
le capteur de pression étant configuré pour mesurer une pression lorsque les éléments de pression mettent sous pression l’au moins une cellule secondaire lorsque l'unité d'entraînement est dans son premier état de fonctionnement.
le cadre comprenant un châssis reposant sur le sol et une paire de cadres de support prévus de part et d’autre du châssis pour se faire face,
et dans lequel :
l'unité de mesure de pression comprend un capteur de pressione interposé entre un élément fixe fixé pour faire face à l'élément de support et le cadre de support prévu sur un côté du châssis,
le capteur de pression étant configuré pour mesurer une pression lorsque les éléments de pression mettent sous pression l’au moins une cellule secondaire lorsque l'unité d'entraînement est dans son premier état de fonctionnement.
Selon un mode de réalisation, l’unité de mesure de pression comprend un capteur de pression compris entre deux éléments de pression adjacents parmi les éléments de pression.
Selon une caractéristique, l’espace est destiné à recevoir une seule cellule secondaire.
L’invention concerne en outre un procédé d’inspection pour inspecter au moins une cellule secondaire, le procédé d’inspection comprenant les étapes suivantes :
- fournir l’appareil d’inspection tel que décrit précédemment ;
- fournir l’au moins une cellule secondaire à inspecter ;
- introduire l’au moins une cellule secondaire dans l’appareil d’inspection de sorte que l’au moins une cellule secondaire soit introduite entre deux éléments de pression adjacents ;
- mettre sous pression et libérer l’au moins une cellule secondaire entre les éléments de pression des deux côtés en déplaçant l’élément mobile par rapport à l’élément de support le long d’un axe principal dans une première direction et une seconde direction opposées l’une à l’autre ;
- maintenir une température raisonnablement constante entre les éléments de pression en utilisant les plaques thermiques comprises dans les éléments de pression ;
- mesurer la pression appliquée à l’au moins une cellule secondaire en utilisant l’unité de mesure de pression afin de déterminer si la pression appliquée est dans une plage de pression prédéfinie ;
- appliquer une tension à l’au moins une cellule secondaire et mesurer un courant correspondant à travers l’au moins une cellule secondaire.
- fournir l’appareil d’inspection tel que décrit précédemment ;
- fournir l’au moins une cellule secondaire à inspecter ;
- introduire l’au moins une cellule secondaire dans l’appareil d’inspection de sorte que l’au moins une cellule secondaire soit introduite entre deux éléments de pression adjacents ;
- mettre sous pression et libérer l’au moins une cellule secondaire entre les éléments de pression des deux côtés en déplaçant l’élément mobile par rapport à l’élément de support le long d’un axe principal dans une première direction et une seconde direction opposées l’une à l’autre ;
- maintenir une température raisonnablement constante entre les éléments de pression en utilisant les plaques thermiques comprises dans les éléments de pression ;
- mesurer la pression appliquée à l’au moins une cellule secondaire en utilisant l’unité de mesure de pression afin de déterminer si la pression appliquée est dans une plage de pression prédéfinie ;
- appliquer une tension à l’au moins une cellule secondaire et mesurer un courant correspondant à travers l’au moins une cellule secondaire.
Selon une caractéristique du procédé d’inspection, le procédé d’inspection comprend en outre les étapes suivantes :
- comparer la valeur de courant mesurée à une valeur de courant de référence ;
- trier l’au moins une cellule secondaire comme étant fonctionnelle ou défectueuse sur la base de la comparaison entre la valeur de courant mesurée et la valeur de courant de référence de telle sorte que :
si la valeur de courant mesurée dépasse la valeur de courant de référence, l’au moins une cellule secondaire est considérée comme défectueuse,
si la valeur de courant mesurée est inférieure à la valeur de courant de référence, l’au moins une cellule secondaire est considérée comme fonctionnelle.
- comparer la valeur de courant mesurée à une valeur de courant de référence ;
- trier l’au moins une cellule secondaire comme étant fonctionnelle ou défectueuse sur la base de la comparaison entre la valeur de courant mesurée et la valeur de courant de référence de telle sorte que :
si la valeur de courant mesurée dépasse la valeur de courant de référence, l’au moins une cellule secondaire est considérée comme défectueuse,
si la valeur de courant mesurée est inférieure à la valeur de courant de référence, l’au moins une cellule secondaire est considérée comme fonctionnelle.
Selon un mode de réalisation, l’étape consistant à fournir l’au moins une cellule secondaire comprend les sous-étapes suivantes :
- assembler une première électrode et une seconde électrode et un séparateur interposé entre la première électrode et la seconde électrode afin de créer un bobinot ou un empilement ;
- placer le bobinot ou l’empilement dans un boîtier ou un sachet souple;
- remplir le boîtier ou le sachet d’un électrolyte ;
- fermer hermétiquement le boîtier ou le sachet afin d’obtenir l’au moins une cellule secondaire ;
- charger l’au moins une cellule secondaire à un état de charge prédéterminé afin de former une interphase d'électrolyte solide sur la surface de la première électrode avant de placer l’au moins une cellule secondaire dans l'appareil d'inspection.
- assembler une première électrode et une seconde électrode et un séparateur interposé entre la première électrode et la seconde électrode afin de créer un bobinot ou un empilement ;
- placer le bobinot ou l’empilement dans un boîtier ou un sachet souple;
- remplir le boîtier ou le sachet d’un électrolyte ;
- fermer hermétiquement le boîtier ou le sachet afin d’obtenir l’au moins une cellule secondaire ;
- charger l’au moins une cellule secondaire à un état de charge prédéterminé afin de former une interphase d'électrolyte solide sur la surface de la première électrode avant de placer l’au moins une cellule secondaire dans l'appareil d'inspection.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront dans la description détaillée qui suit.
Brève description des figures
L’invention va maintenant être décrite, à titre d’exemple seulement, en référence aux figures ci-jointes, dans lesquelles :
Dans ces figures, les mêmes chiffres de référence sont utilisés pour désigner les mêmes éléments.
Pour des raisons de clarté, les figures ne sont pas nécessairement reproduites à l'échelle.
Claims (13)
- Appareil d’inspection (1) pour inspecter au moins une cellule secondaire (110), l’appareil d’inspection (1) comprenant :
- un élément de support (101) fixe ;
- un élément mobile (102) installé pour faire face à l’élément de support (101) et étant mobile par rapport à l’élément de support (101) le long d’un axe principal (X) dans une première direction vers l’élément de support (101) et une seconde direction opposée à la première direction, chaque direction étant le long de l’axe principal (X) ;
- des éléments de pression (103) installés entre l’élément de support (101) et l’élément mobile (102), lesdits éléments de pression (103) étant librement mobiles le long de l’axe principal (X), deux éléments de pression adjacents (103) définissant un espace (120) destiné à recevoir une cellule secondaire (110) ;
et
- une unité d’entraînement (105) configurée pour fonctionner dans :
un premier état dans lequel l’unité d’entraînement (105) presse l’au moins une cellule secondaire (110) qui se trouve entre les éléments de pression (103) des deux côtés, et
un second état dans lequel l’unité d’entraînement (105) libère l’au moins une cellule secondaire (110),
un changement de fonctionnement entre le premier état et le second état étant obtenu en déplaçant l’élément mobile (102) dans la première direction et dans la seconde direction ;
- une unité de mesure de pression configurée pour mesurer la pression appliquée par l’unité d’entraînement (105) ;
- une unité de contrôle de courant configurée pour appliquer une tension sur l’au moins une cellule secondaire (110) et pour mesurer un courant correspondant à travers l’au moins une cellule secondaire (110) ;
dans lequel :
chaque élément de pression parmi les éléments de pression (103) comprend une plaque thermique (109), la plaque thermique (109) étant configurée pour maintenir une température raisonnablement constante entre les éléments de pression (103). - Appareil d’inspection (1) selon la revendication 1, comprenant en outre :
- un élément de guidage (104) configuré pour guider chaque élément de pression (103) pour qu'il se déplace le long de l'axe principal (X) librement dans la première direction et dans la seconde direction de manière à ajuster l'espace (120) séparant deux éléments de pression adjacents (103). - Appareil d’inspection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les plaques thermiques (109) sont couplées à un régulateur de température qui contrôle une valeur de la température entre deux éléments de pression adjacents.
- Appareil d’inspection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les plaques thermiques (109) ont une plage de température de fonctionnement comprise entre 5°C et 120°C.
- Appareil d’inspection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’unité de contrôle de courant comprend :
- une source d’énergie pour appliquer une tension pour atteindre une valeur de tension prédéterminée par rapport à l’au moins une cellule secondaire (110) mise sous pression par les éléments de pression (103 ); et
- une unité de mesure de courant pour mesurer une valeur de courant circulant à travers l’au moins une cellule secondaire (110). - Appareil d'inspection (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre un module d'électrode connecté à chacune des bornes d'électrode de l’au moins une cellule secondaire (110) pour ainsi appliquer ou recevoir du courant.
- Appareil d’inspection (1) selon les revendications 5 et 6, comprenant en outre un contrôleur qui est connecté à l’unité d’entraînement (105), au module d’électrode et à l’unité de contrôle de courant, respectivement, pour commander les opérations de mise sous pression et de relâchement de l’unité d’entraînement (105), et pour déterminer s’il y a ou non un défaut dans l’au moins une cellule secondaire (110) en comparant la valeur de courant mesurée donnée par l'unité de contrôle de courant et une valeur de courant de référence.
- Appareil d’inspection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un cadre destiné à être installé sur un support, l’élément de support (101) étant installé de manière à être perpendiculaire au cadre,
le cadre comprenant un châssis (112) reposant sur le sol et une paire de cadres de support (111) prévus de part et d’autre du châssis (112) pour se faire face,
et dans lequel :
l'unité de mesure de pression comprend un capteur de pression (106) interposé entre un élément fixe fixé pour faire face à l'élément de support (101) et le cadre de support prévu sur un côté du châssis (112),
le capteur de pression (106) étant configuré pour mesurer une pression lorsque les éléments de pression (103) mettent sous pression l’au moins une cellule secondaire (110) lorsque l'unité d'entraînement (105) est dans son premier état de fonctionnement. - Appareil d’inspection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’unité de mesure de pression comprend un capteur de pression compris entre deux éléments de pression adjacents parmi les éléments de pression.
- Appareil d'inspection (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'espace (120) est destiné à recevoir une seule cellule secondaire (110).
- Procédé d’inspection pour inspecter au moins une cellule secondaire(110), le procédé d’inspection comprenant les étapes suivantes :
- fournir un appareil d’inspection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 ;
- fournir l’au moins une cellule secondaire (110) à inspecter ;
- introduire l’au moins une cellule secondaire (110) dans l’appareil d’inspection (1) de sorte que l’au moins une cellule secondaire (110) soit introduite entre deux éléments de pression adjacents (103) ;
- mettre sous pression et libérer l’au moins une cellule secondaire (110) entre les éléments de pression (103) des deux côtés en déplaçant l’élément mobile (102) par rapport à l’élément de support (101) le long d’un axe principal (X) dans une première direction et une seconde direction opposées l’une à l’autre le long de l’axe principal (X) ;
- maintenir une température raisonnablement constante entre les éléments de pression (103) en utilisant les plaques thermiques (109) comprises dans les éléments de pression (103) ;
- mesurer la pression appliquée à l’au moins une cellule secondaire (110) en utilisant l’unité de mesure de pression afin de déterminer si la pression appliquée est dans une plage de pression prédéfinie ;
- appliquer une tension à l’au moins une cellule secondaire (110) et mesurer un courant correspondant à travers l’au moins une cellule secondaire (110). - Procédé d’inspection selon la revendication 11 comprenant en outre les étapes suivantes :
- comparer la valeur de courant mesurée à une valeur de courant de référence ;
- trier l’au moins une cellule secondaire (110) comme étant fonctionnelle ou défectueuse sur la base de la comparaison entre la valeur de courant mesurée et la valeur de courant de référence de telle sorte que :
si la valeur de courant mesurée dépasse la valeur de courant de référence, l’au moins une cellule secondaire (110) est considérée comme défectueuse,
si la valeur de courant mesurée est inférieure à la valeur de courant de référence, l’au moins une cellule secondaire (110) est considérée comme fonctionnelle. - Procédé d’inspection selon les revendications 11 et 12, dans lequel l’étape consistant à fournir l’au moins une cellule secondaire (110) comprend les sous-étapes suivantes :
- assembler une première électrode (201) et une seconde électrode (202) et un séparateur (203) interposé entre la première électrode (201) et la seconde électrode (202) afin de créer un bobinot ou un empilement ;
- placer le bobinot ou l’empilement dans un boîtier ou un sachet souple ;
- remplir le boîtier ou le sachet d’un électrolyte ;
- fermer hermétiquement le boîtier ou le sachet afin d’obtenir l’au moins une cellule secondaire (110) ;
- charger l’au moins une cellule secondaire (110) à un état de charge prédéterminé afin de former une interphase d'électrolyte solide sur la surface de la première électrode (201) avant de placer l’au moins une cellule secondaire (110) dans l'appareil d'inspection.
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