TWI490447B - Fold detection device and crease detection method - Google Patents

Description

皺摺檢測裝置及皺摺檢測方法

本發明係關於皺摺檢測裝置及皺摺檢測方法。

近年來在各種製品中使用二次電池。二次電池係包含層積有正極、隔離件、負極的電池要素。在形成電池要素時，以正極、隔離件、負極、隔離件的順序，交替層積電極與隔離件。

在將隔離件重疊在電極上時，會有在隔離件形成皺摺、或形成在之後可能形成皺摺的鼓起的情形。若在隔離件形成皺摺時，層積會變得不均等，施加局部壓力，或電極間的距離改變，而使電池品質降低。因此，是否形成皺摺，在判斷電池品質時乃極為重要。雖可以目測來判定皺摺，但是會有看漏的情形，而且由周期時間觀點來看，較不理想。

因此，在對隔離件的表面照射雷射光，按照來自表面的反射光強度，來檢測皺摺的技術已為人所知(參照專利文獻1)。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開2003-214828號公報

但是，在專利文獻1所記載之發明中，係以大小(長度、寬度)為基準來檢測皺摺。未來會造成皺摺的部位或實際上成為問題的皺摺(包含二者在以下僅稱之為皺摺)係可藉由起伏的斜率而非大小來進行判定。

本案發明係鑑於上述情形而研創者，目的在提供一種可根據斜率來特定皺摺的皺摺檢測裝置及皺摺檢測方法。

本發明之一態樣係具有：投光部、攝影部、及判定部的皺摺檢測裝置。投光部係一面對層積電極及隔離件而成的層積體作相對移動，一面對最外層的隔離件投射狹縫光。攝影部係對被映出在隔離件上的狹縫光的形狀進行攝影。判定部係根據所被攝影到的狹縫光的形狀，算出隔離件的斜率，根據所算出的斜率來判定皺摺。

本發明之其他態樣係包含投光工程、攝影工程、及判定工程的皺摺檢測方法。投光工程係一面對層積電極及隔離件而成的層積體作相對移動，一面對最外層的隔離件投射狹縫光。攝影工程係對被映出在隔離件上的狹縫光的形狀進行攝影。判定工程係根據所被攝影到的狹縫光的形狀，算出隔離件的斜率，根據所算出的斜率來判定皺摺。

以下參照所附圖示，說明本發明之實施形態。其中， 圖示的尺寸比率係為方便說明而誇大顯示，會有與實際比率不同的情形。

首先，簡單說明包含隔離件的電池的構成。隔離件為藉由皺摺檢測裝置來檢測皺摺的對象。

圖1係表示鋰離子二次電池(層積型電池)的外觀的斜視圖，圖2係鋰離子二次電池的分解斜視圖，圖3係負極的平面圖，圖4係袋裝正極的平面圖。其中，圖中Z方向表示層積方向或厚度方向，X方向表示正極突片及負極突片由外包裝材被導出的方向，Y方向表示與Z方向及X方向呈正交的方向。此外，將平行於與Z方向呈正交的XY平面的方向或與作為皺摺檢測對象的表面呈平行的方向亦稱為面方向。

如圖1所示，鋰離子二次電池10係具有扁平矩形形狀，正極突片及負極突片由外包裝材的同一端部被導出。在外包裝材的內部係收容有供充放電反應進行的發電要素(電池要素)20。

如圖2所示，發電要素20係交替層積負極30與袋裝正極40而形成。負極30係如圖3所示，在極薄的薄片狀負極集電體的兩面形成負極活物質層而成。

袋裝正極40係藉由隔離件60夾入正極50而成。正極50係在薄片狀正極集電體的兩面形成有正極活物質層而成。正極50係突片部分由隔離件60的袋中被拉出。2枚隔離件60係如圖4所示，在端部由熔接部62相互熔接而形成為袋狀。熔接部62係例如藉由熱熔接來形成。

其中，將負極30與袋裝正極40交替層積來製造鋰離子二次電池的方法本身為一般的鋰二次電池的製造方法，故省略詳細說明。

接著，說明皺摺檢測裝置。

圖5係顯示皺摺檢測裝置的概略構成圖，圖6係顯示狹縫光被投影在隔離件上的皺摺的樣子的圖，圖7係顯示隔離件的皺摺的剖面圖。

如圖5所示，皺摺檢測裝置100係具有投光部110、攝影機120、及控制部130。投光部110係對隔離件60投射狹縫光。在圖5中係顯示對袋裝正極40的隔離件60投射狹縫光的樣子。狹縫光係如圖5中一點鏈線所示般，以線狀被投影在隔離件60的表面。

攝影機120係作為攝影部，將被映出在隔離件60表面的狹縫光的形狀由斜向進行攝影。例如，如圖6所示，若在隔離件60上有起伏64時，由攝影機120所觀看到的狹縫光的形狀係隨著起伏64，起伏部分混亂而成為曲線。攝影機120係對因起伏64所致之狹縫光的變形進行攝影。若有圖6所示之起伏64時，未來會有起伏64崩潰而成為皺摺66的可能性。皺摺66係如圖7所示在隔離件60的表面形成折疊的狀態。藉由攝影機120，可檢測出如上所示在未來可能成為皺摺66的起伏64。

此外，即使在一開始如圖7所示之皺摺66形成在隔離件60的表面的情形下，所被投光的狹縫光的形狀亦會變形。攝影機120係可對因皺摺66所致之狹縫光的變形 進行攝影。攝影機120係可對在未來成為皺摺66之如圖6所示的起伏64、或如圖7所示之折疊皺摺66之二者進行攝影。

投光部110及攝影機120係以可對隔離件60的表面全體依序投影狹縫光的方式，對隔離件60作相對移動。所移動的方向係與在隔離件60的表面上所被投光的線狀狹縫光延伸存在的方向呈交叉的方向。藉由朝向與狹縫光呈交叉的方向作相對移動，對隔離件60的表面全體投影狹縫光，而可藉由攝影機120進行攝影。例如，若袋裝正極40被搬送而移動時，投光部110係投射相對搬送方向與平面方向呈交叉的狹縫光(投光部110係在皺摺檢測對象的表面上，投射朝向相對搬送方向呈交叉的方向延伸的狹縫光)。較佳為，投光部110係在皺摺檢測對象的表面中，投射朝向相對搬送方向以90度交叉的方向延伸的狹縫光。

控制部130係作為判定部，檢測隔離件60的表面形狀，由表面的斜率來判定皺摺。皺摺的檢測及判定手法係如下所示。其中，斜率意指皺摺檢測對象的表面相對面方向的傾斜。

圖8係顯示特定成為皺摺候補的像素的樣子的圖，圖9係顯示特定皺摺的樣子的圖。

控制部130係根據攝影機120所攝影到的隔離件60上的狹縫光的形狀，算出投影出狹縫光的位置的隔離件60的剖面形狀。在該剖面形狀包含有高度。例如，圖6所示 之狹縫光係形成為反映出2個鼓起的形狀。根據該形狀與攝影機120的攝影角度，算出狹縫光投影部分的隔離件60的剖面形狀(高度)。藉由將所算出的剖面形狀合成，來立體特定隔離件60的表面形狀。為被稱為光切斷法的手法。

在藉由攝影機120所被攝影到的畫像之中，對表現狹縫光之投影部分的各像素，控制部130係根據剖面形狀，將高度資訊產生關連而記憶在記憶部131。在使高度與各像素產生關連後，控制部130係針對各像素，算出陡峭的斜率是否位於周圍。

例如，如圖8所示，針對像素P1，將半徑R1以內的像素與高度作比較，將預定臨限值th1以上為高或低的像素個數進行計數。可知若所被計數出的個數為預定個數th2以上時，在像素P1周圍，陡峭的高度的差有很多，亦即廣泛形成有陡峭斜率。因此，控制部130係將像素P1作為構成皺摺的部分的候補(皺摺候補)來進行記憶。例如，對於皺摺候補著色紅色而與其他像素作區別來進行記憶。控制部130係針對表示藉由攝影機120所攝影到的隔離件60的所有像素，判定是否為皺摺候補。

控制部130係在皺摺候補的判別結束時，這次係如圖9所示，僅抽出皺摺候補，使用皺摺候補的各像素來特定皺摺的範圍。皺摺範圍的特定係如下所示。對於離皺摺候補的像素P2為半徑R2以內的皺摺候補的像素個數進行計數，若所計數出的個數為預定臨限值th3以上時，若判定 出像素P2構成皺摺，即進行記憶。控制部130係針對所有皺摺候補的像素，判定是否構成皺摺。

如以上所示，皺摺檢測裝置100係可對隔離件60的表面進行攝影，使高度與像素產生關連，由與各像素的周圍像素的高度的差來檢測陡峭斜率，來判定皺摺。亦即，可根據隔離件60的表面的斜率，來判定皺摺。因此，將判定出有皺摺的袋裝正極40，在之後的工程中被放出，或將包含如上所示之袋裝正極40的電池作為不良品而予以排除。

其中，在上述實施形態中，半徑R1係依該發明所屬技術領域中具有通常知識者適當決定的值。可藉由將R1設為較小的值，來檢測狹窄範圍內的斜率。例如，當像素間的距離為0.2~0.3mm時，R1為2~3mm。此外，臨限值th1或臨限值th2亦可依該發明所屬技術領域中具有通常知識者適當設定。藉由減小半徑R1的值、加大臨限值th1/臨限值th2的值，可將更為急遽的變化判定為皺摺。如上所示，半徑R1、臨限值th1及臨限值th2係構成用以判定皺摺的臨限值的參數。因此，藉由調整半徑R1、臨限值th1及臨限值th2的值，可調整用以判定為皺摺的斜率的臨限值。半徑R2及臨限值th3亦為依該發明所屬技術領域中具有通常知識者適當決定的值。半徑R2及臨限值th3亦適當調整，藉此可調整用以判定為皺摺的斜率的臨限值。

接著，說明適用皺摺檢測裝置100的工程之例。

圖10係顯示檢測以吸附運送機進行搬送之袋裝正極的隔離件的皺摺的樣子的圖。

作成圖4所示袋裝正極40而搬送時，可適用皺摺檢測裝置100。在此，袋裝正極40係藉由吸附運送機70、72而朝向圖中箭號所示方向被搬送。吸附運送機70、72係在進行旋轉的運送機表面發生負壓，藉由負壓一面固定袋裝正極40一面搬送。在吸附運送機70及吸附運送機72之間設有間隙74。在吸附運送機70及吸附運送機72之相對向的端部，負壓被開放，平順地在吸附運送機70、72間交接袋裝正極40。

皺摺檢測裝置100係在搬送路徑的吸附運送機70、72的上方及下方，分別設有2組投光部110及攝影機120。藉由上方的投光部110及攝影機120，可對袋裝正極40的表側的隔離件60表面的皺摺進行檢測。此外，藉由下方的投光部110及攝影機120，可對袋裝正極40的背側的隔離件60的表面的皺摺進行檢測。下方的投光部110及攝影機120係以可由吸附運送機70、72間的間隙74對隔離件60的表面投射狹縫光，且對該狹縫光進行攝影的方式調整角度。

如以上所示，配合搬送裝置的空暇來配置皺摺檢測裝置100，即使在採用在兩面配置有隔離件60的袋裝正極40的情形下，亦可檢測該兩面的隔離件60表面的皺摺。

此外，即使在未採用袋裝正極40的情形下，亦可適用皺摺檢測裝置100。

圖11係顯示檢測被載置於托架進行搬送之發電要素上的隔離件的皺摺的樣子的圖。

有一種在所搬送的托架80依序交替層積電極(正極或負極)及隔離件而形成層積體90(發電要素)的生產線。若為如上所示的生產線，隔離件60被層積在最上層(最外層)，在被搬送的過程中，如圖11所示，可適用皺摺檢測裝置100。藉由在層積體90的上方配置投光部110及攝影機120，可由姿勢被固定的投光部110，以移動的隔離件60表面全長投射狹縫光。攝影機120依序對隔離件60上的狹縫光進行攝影，藉此，控制部130係可檢測隔離件60的皺摺。在每次在最上層層積隔離件60而搬送的過程中，適用皺摺檢測裝置100，藉此可針對全部隔離件60來檢測皺摺。

其中，亦可在未移動的托架80上依序交替層積電極及隔離件。此時，設置在托架80上方的投光部110及攝影機120係以可對隔離件60的全面投射狹縫光，且對該狹縫光進行攝影的方式進行移動。移動方向係相對狹縫光延伸的方向，為與平面方向相交叉的方向(在皺摺檢測對象的表面上，相對狹縫光延伸的方向相交叉的方向)，較佳為以90度交叉的方向。

如以上所示，本實施形態之皺摺檢測裝置100亦可在生產線中適用各種工程。

在上述實施形態中，如圖8所示，若在半徑R1以內，高低差有臨限值th1以上的像素有臨限值th2個以上時 ，則判定像素P為皺摺候補，此外，由皺摺候補，藉由圖9所示條件來判定皺摺。但是，並非限定於此。亦可將滿足圖8的條件的像素部分，判定為皺摺，而非為皺摺候補。

此外，在判定皺摺候補或皺摺時，在半徑R1、R2的範圍內評估像素。但是，亦可在矩形領域或其他多角形領域內，而非為如半徑R1、R2般的圓形領域評估像素。

此外，以袋裝正極40而言，針對在隔離件60袋裝有正極50的形態加以說明。但是，所袋裝的亦可為負極30。此時亦同樣地可檢測隔離件60表面的皺摺。

此外，在上述實施形態中，如圖1所示，針對正極突片及負極突片由外包裝材的同一端部被導出的情形加以說明。但是，並非限定於此。亦可正極突片及負極突片由例如相反的端部被導出。此時，在形成二次電池10的發電要素20時，以突片部分相互成為相反方向的方式層積負極30與袋裝正極40。

此外，在上述實施形態中，係將1條線狀狹縫光映出在隔離件60上，但是並非限定於此。亦可投影複數條條狀狹縫光。

以上說明本發明之實施形態，惟該實施形態僅為為了易於理解本發明所記載之例示，本發明並非限定於該實施形態。本發明之技術範圍並非侷限於上述實施形態中所揭示之具體技術事項，亦包含可自此輕易導出的各種變形、變更、替代技術等。

本申請案係根據2011年4月7日所申請之日本專利申請案第2011-085793號主張優先權，該等申請案的所有內容基於參照而被組入於本說明書中。

〔產業上可利用性〕

藉由本發明之皺摺檢測裝置及皺摺檢測方法，可根據隔離件表面的斜率，來檢測皺摺。

10‧‧‧二次電池

20‧‧‧發電要素

30‧‧‧負極

40‧‧‧袋裝正極

50‧‧‧正極

60‧‧‧隔離件

62‧‧‧熔接部

64‧‧‧起伏

66‧‧‧皺摺

70、72‧‧‧吸附運送機

74‧‧‧間隙

80‧‧‧托架

90‧‧‧層積體

100‧‧‧檢測裝置

110‧‧‧投光部

120‧‧‧攝影機(攝影部)

130‧‧‧控制部

131‧‧‧記憶部

圖1係表示鋰離子二次電池之外觀的斜視圖。

圖2係鋰離子二次電池的分解斜視圖。

圖3係負極的平面圖。

圖4係袋裝正極的平面圖。

圖5係顯示皺摺檢測裝置的概略構成圖。

圖6係顯示狹縫光被投影在隔離件上的皺摺的樣子的圖。

圖7係顯示隔離件的皺摺的剖面圖。

圖8係顯示特定成為皺摺候補的像素的樣子的圖。

圖9係顯示特定皺摺的樣子的圖。

圖10係顯示檢測以吸附運送機進行搬送之袋裝正極的隔離件的皺摺的樣子的圖。

圖11係顯示檢測被載置於托架進行搬送之發電要素上的隔離件的皺摺的樣子的圖。

40‧‧‧袋裝正極

100‧‧‧檢測裝置

110‧‧‧投光部

120‧‧‧攝影機(攝影部)

130‧‧‧控制部

131‧‧‧記憶部

Claims (5)

1. 一種皺摺檢測裝置，其具有：投光部，其係一面對層積電極及隔離件而成的層積體作相對移動，一面對最外層的前述隔離件投射狹縫光；攝影部，其係對被映出在前述隔離件上的前述狹縫光的形狀進行攝影；及判定部，其係根據所被攝影到的狹縫光的形狀，算出被投射到前述狹縫光的前述隔離件表面相對面方向的傾斜，根據所算出的前述傾斜來判定皺摺。
2. 如申請專利範圍第1項之皺摺檢測裝置，其中，前述投光部及前述攝影部係被設置在搬送前述層積體的搬送路徑，前述攝影部係對前述層積體中的隔離件的表面形狀進行檢測。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之皺摺檢測裝置，其中，前述層積體係在形成為袋狀的隔離件內配置電極而成，前述投光部係對前述層積體的兩面分別投射狹縫光，前述攝影部係對前述層積體的兩面的隔離件表面的狹縫光的形狀進行攝影。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之皺摺檢測裝置，其中，前述判定部係根據所被攝影到的狹縫光的形狀，使高度與構成藉由前述攝影部所被攝影到的前述隔離件的畫像的各像素產生關連，按每個前述像素，將與預定範圍內 的其他前述像素的高低差作比較，來判定是否構成皺摺。
5. 一種皺摺檢測方法，其係包含：投光工程，其係一面對層積電極及隔離件而成的層積體作相對移動，一面對最外層的前述隔離件投射狹縫光；攝影工程，其係對被映出在前述隔離件上的前述狹縫光的形狀進行攝影；及判定工程，其係根據所被攝影到的狹縫光的形狀，算出被投射到前述狹縫光的前述隔離件表面相對面方向的傾斜，根據所算出的前述傾斜來判定皺摺。