电池水含量在线检测方法和装置与流程

1.本发明涉及电池制造技术领域，具体而言，涉及一种电池水含量在线检测方法和装置。


背景技术：

2.锂离子电池制造过程中，会进行电池水含量的测试，目前的测试方法大多采用这种方式：在烘烤前将一个预备的假电池与一定数量的正常电池一起放置在夹具中，夹具装满后将其搬运至炉腔中进行真空烘烤，按照设定的工艺时间进行烘烤，烘烤结束后，取出假电池，人工拿去检测水含量。如果水含量的结果满足要求，则把夹具从炉腔中取出流至下道工序。如果水含量的结果不满足要求，则需要把假电池重新放入夹具中，再入炉重新烘烤，再重复上述步骤进行检测，直到水含量的结果满足要求，才能流入下道工序。
3.这种方式中，需要人工预先制作假电池，成本高；并且属于离线测试，操作流程复杂，效率低。此外，人工取样需要满足温湿度要求和严格按照操作规范执行，整个测试过程容易导致测试结果误差大，从而导致产品报废或影响产品品质。


技术实现要素：

4.本发明的目的包括，例如，提供了一种电池水含量在线检测方法和装置，其能够实现在烘烤过程中对电池的水含量进行在线测试，测试效率高，易于实施，有利于提高电池的生产效率。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本发明提供一种电池水含量在线检测方法，应用在电池烘烤工序中，所述方法包括：
7.获取烘烤前电池的初始重量；
8.获取烘烤过程中电池的实时重量；
9.计算所述初始重量和所述实时重量的差值，若所述差值大于等于预设值，则控制烘箱停止工作；若所述差值小于所述预设值，则控制烘箱继续工作。
10.在可选的实施方式中，所述烘箱内设有传感器、固定座和加热治具，所述传感器置于所述烘箱内，所述固定座设于所述传感器上，所述加热治具设于所述固定座上，所述电池置于所述加热治具中；
11.所述获取烘烤前电池的初始重量的步骤包括：
12.获取由所述传感器测量所述固定座、所述加热治具和所述电池的初始总重量。
13.在可选的实施方式中，所述检测烘烤过程中电池的实时重量的步骤包括：
14.烘烤过程中，获取由所述传感器测量所述固定座、所述加热治具和所述电池的实时总重量；
15.所述计算所述初始重量和所述实时重量的差值的步骤包括：
16.计算所述初始总重量和所述实时总重量的差值。
17.在可选的实施方式中，所述检测烘烤过程中电池的实时重量的步骤包括：
18.每隔预设时间，检测烘烤过程中电池的实时重量。
19.第二方面，本发明提供一种电池水含量在线检测装置，可实现如前述实施方式中任一项所述的电池水含量在线检测方法，所述装置包括：
20.烘箱，所述烘箱用于烘烤电池；
21.传感器，所述传感器设于所述烘箱内，用于检测所述电池的初始重量和电池在烘烤过程中的实时重量；
22.控制器，所述控制器分别与所述传感器和所述烘箱连接，所述控制器用于获取所述初始重量和所述实时重量，并计算所述初始重量和所述实时重量的差值；若所述差值大于等于预设值，则所述控制器还用于控制所述烘箱停止工作；若所述差值小于所述预设值，则所述控制器还用于控制烘箱继续工作。
23.在可选的实施方式中，所述烘箱内设有加热治具，所述加热治具与所述控制器连接，所述加热治具用于容置所述电池，且用于对所述电池加热烘烤。
24.在可选的实施方式中，所述烘箱内设有固定座，所述固定座设于所述传感器上，所述加热治具设于所述固定座上；所述传感器用于测量所述固定座、所述加热治具和所述电池的总重量。
25.在可选的实施方式中，所述烘箱包括箱体和与所述箱体密封连接的箱门，所述箱门用于打开或关闭所述箱体；
26.所述传感器、所述固定座和所述加热治具设于所述箱体内，所述控制器设于所述箱体外。
27.在可选的实施方式中，所述烘箱的底部设有移动轮。
28.在可选的实施方式中，所述移动轮包括分别连接在所述烘箱底部的定向脚轮和万向脚轮。
29.本发明实施例的有益效果包括，例如：
30.本发明实施例提供的电池水含量在线检测方法，通过测试烘烤前和烘烤后的重量，依据两者的重量差值来判断电池的含水量，操作简单，结果准确，有利于提高电池生产效率。
31.本发明实施例提供的电池水含量在线检测装置，结构简单，可操作性强，检测效率高，有利于提高电池的生产效率。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对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发明的某些实施例，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。
33.图1为本发明实施例提供的电池水含量在线检测装置的结构示意图；
34.图2为本发明实施例提供的电池水含量在线检测装置的剖面结构示意图；
35.图3为本发明实施例提供的电池水含量在线检测装置的拆分结构示意图。
36.图标：100-电池水含量在线检测装置；101-电池；110-烘箱；111-箱体；113-箱门；
115-门锁；117-合页；120-传感器；130-固定座；140-加热治具；150-控制器；160-移动轮；161-定向脚轮；163-万向脚轮；165-底座。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
39.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。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明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发明和简化描述，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发明的限制。
41.此外，若出现术语“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。
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
43.锂离子电池制造过程中，会进行电池水含量的测试，目前的测试方法大多采用这种方式：在烘烤前将一个预备的假电池与一定数量的正常电池一起放置在夹具中，夹具装满后将其搬运至炉腔中进行真空烘烤，按照设定的工艺时间进行烘烤，烘烤结束后，将夹具从炉腔里取出来放置于下料平台，再用机械手取出假电池，人工拿去检测水含量，然后把夹具放回炉腔中，等待水含量的检测结果。如果水含量的结果满足要求，则又把夹具从炉腔中搬运至下料平台，机械手将电池放入冷却炉，经过冷却后流至下道工序。如果水含量的结果不满足要求，则需要重新把夹具搬运出来，将假电池一并放入夹具中，再入炉重新烘烤，再重复上述繁琐的检测步骤，直到水含量的结果满足要求，才能流入下道工序。
44.这种方式中，需要人工预先制作假电池，属于离线测试，操作流程复杂，效率低；且人工取样需要满足温湿度要求和严格按照操作规范执行，整个测试过程容易导致测试结果误差大，从而导致产品报废或影响产品品质。
45.请参考图1至图3，本发明实施例提供一种电池101水含量在线检测方法，应用在电池101烘烤工序中，方法包括：获取烘烤前电池101的初始重量；获取烘烤过程中电池101的实时重量；计算初始重量和实时重量的差值，若差值大于等于预设值，则控制烘箱110停止工作；若差值小于预设值，则控制烘箱110继续工作。
46.可以理解，在相同真空度和温度条件下进行烘烤，每个电池101的水分蒸发速率是一致的，故各个时间段每个电池101被蒸发出来的水分是相同的，等同于每个电池101减少的重量也是相等的，并且同一批次生产的电池101，在烘烤前电池101的初始水含量是相等
的，所以烘烤过程中每个电池101的水含量也是相等的。基于上述特点，本实施例采用称重的方式实现电池101的水含量的在线检测，操作更加简单方便，测试效率更高。当电池101的水含量满足要求后，能及时停止烘箱110工作，减少烘箱110的无效烘烤时间。
47.可选的，烘箱110内设有传感器120、固定座130和加热治具140，传感器120置于烘箱110内，固定座130设于传感器120上，加热治具140设于固定座130上，电池101置于加热治具140中。获取烘烤前电池101的初始重量时，可利用传感器120测量固定座130、加热治具140和电池101的初始总重量。这样设置，无需将电池101单独取出烘箱110进行测试。由于传感器120设置在烘箱110内，可以直接检测出固定座130、加热治具140和电池101的总重量，并且烘烤过程中固定座130和加热治具140的重量几乎不会变化，因此也不会对电池101的水含量的测试产生影响。
48.同理，获取烘烤过程中电池101的实时重量时，利用传感器120测量固定座130、加热治具140和电池101的实时总重量。烘烤前的初始总重量和烘烤过程中的实时总重量的差值可以理解为所有电池101在烘烤过程中蒸发的水分，即电池101的初始重量和烘烤过程中实时重量的差值。当电池101蒸发的水分达到预设值后，则表明电池101的含水量满足要求。
49.本实施例中，传感器120可以采用重量传感器，也可以采用压力传感器，或者采用其他计量仪，只要能直接或间接地测出电池101的总重量即可，这里不作具体限定。
50.可选的，在检测烘烤过程中电池101的实时重量时，可每隔预设时间，检测烘烤过程中电池101的实时重量。这里的实时重量可以理解为固定座130、加热治具140和电池101的实时总重量。每隔预设时间检测一次，可以使得在电池101的水含量满足要求后，能及时停止烘箱110工作，避免烘箱110继续加热做无效工作。并且能使电池101及时出炉下料，进入下一道工序，可大大提高生产效率。此外，每隔预设时间及时检测一次，可避免烘烤时间过长或过短影响生产效率。这里的每隔预设时间可以是每隔30秒、50秒、60秒、90秒、两分钟或三分钟等，可根据实际情况灵活设定，这里不作具体限定。
51.本发明实施例提供的一种电池水含量在线检测装置100，可实现如前述实施方式中任一项的电池101水含量在线检测方法，装置包括烘箱110、传感器120和控制器150，烘箱110用于烘烤电池101；传感器120设于烘箱110内，用于检测电池101的初始重量和电池101在烘烤过程中的实时重量，并用于将重量信息传递至控制器150。控制器150分别与传感器120和烘箱110连接，控制器150用于计算初始重量和实时重量的差值；若差值大于等于预设值，则控制器150还用于控制烘箱110停止工作；若差值小于预设值，则控制器150还用于控制烘箱110继续工作。
52.可选的，烘箱110内设有加热治具140，加热治具140与控制器150连接，加热治具140用于容置电池101，且用于对电池101加热烘烤。加热治具140设有多个容置槽，每个容置槽放置一个电池101，容置槽的形状大小与电池101的形状大小相适应，保持电池101在移动和烘烤过程中的稳定性。容置槽的槽壁内设有加热件，加热件可以是电阻丝等。加热件用于对电池101进行烘烤加热，以保持对各个电池101均匀加热，使得所有电池101的均温性更好，确保烘烤过程中所有电池101的水分蒸发速率一致。加热件与控制器150连接，包括但不限于是有线连接或无线连接。当电池101的水含量满足要求后，控制器150控制加热件停止加热。
53.可选地，加热治具140内设有感温探头，感温探头与控制器150连接。感温探头用于
检测电池101的实时烘烤温度，并将该温度信息传递至控制器150，控制器150根据该温度信息调节加热件的功率，以调整电池101的烘烤温度。
54.应当理解，烘箱110的内壁也可以设置加热器，如加热器采用红外灯管等，可以实现对电池101地进一步加热，提高烘烤效率，缩短烘烤时间，进而提高生产效率。相应地，加热器与控制器150连接，包括但不限于是有线连接或无线连接。当电池101的水含量满足要求后，控制器150控制加热器停止加热。
55.可选的，烘箱110内设有固定座130，固定座130设于传感器120上，加热治具140设于固定座130上；传感器120用于测量固定座130、加热治具140和电池101的总重量。传感器120可采用称重传感器120或压力传感器120等。本实施例中，传感器120设置在烘箱110的底壁，传感器120的上方依次设置固定座130和加热治具140，电池101位于加热治具140内。传感器120位于固定座130的中部，这样传感器120受力更加均匀，测量结果更加准确。
56.可选的，烘箱110包括箱体111和与箱体111密封连接的箱门113，箱门113用于打开或关闭箱体111。传感器120、固定座130和加热治具140设于箱体111内，控制器150设于箱体111外。控制器150与传感器120采用线缆连接，控制器150与加热件采用线缆连接，当然，在其它一些实施方式中，线缆连接也可以采用无线通讯连接，这里不作具体限定。箱门113采用装置如合页117可转动地安装在箱体111上，箱门113和箱体111的至少一者中设有密封条，在箱门113关闭的状态下，密封条实现箱门113和箱体111的密封连接，提高气密性。这样设置，烘箱110的保温效果更好，防止烘烤过程中热量散发，提高烘烤效率。此外，该电池101的烘烤工艺在真空环境中进行，烘箱110良好的密封性有利于真空环境的保持，满足电池101的烘烤条件，提高烘烤质量，进而提升电池101的产品品质。
57.可以理解，通过设置密封条，还能起到缓冲作用，防止箱门113关闭过程中与箱体111发生刚性碰撞。
58.可选地，箱门113和箱体111上还设有相互扣合的门锁115，用于确保烘烤过程中箱门113处于关闭状态，并且，门锁115在锁紧状态下，能压持密封条，进一步提高烘箱110的密封性。
59.本实施例中，控制器150设置在箱体111的顶部，控制器150上可集成指令输入部件以及显示器等，便于人工查看电池101的烘烤状态。指令输入部件可以实现烘箱110的烘烤启停、温度调节、烘烤时间设定、重量检测频率设定、和差值比较的预设值范围设定等，显示器可以显示出电池101的初始重量、实时重量、电池101型号参数、含水量、烘烤温度等。
60.控制器150可以采用通用处理器，包括但不限于中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等，还可以是数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field－programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。当然，控制器150也可以集成为plc控制器150、单片机等，这里不作具体限定。
61.可选的，烘箱110的底部设有移动轮160。移动轮160包括分别连接在烘箱110底部的定向脚轮161和万向脚轮163，便于烘箱110的移动，使用更加方便。本实施例中，烘箱110底部安装有底座165，定向脚轮161和万向脚轮163分别安装在底座165上。
62.本发明实施例提供的电池101水含量在线检测方法和装置，其具体使用过程如下：
63.将电池101放置在加热治具140中，将加热治具140放入烘箱110内，关闭箱门113。
64.传感器120测量初始总重量，其中，初始总重量为固定座130、加热治具140和电池101在烘烤前的初始总重量。
65.烘箱110和加热治具140对电池101进行烘烤，烘烤温度约为80℃至150℃，保持烘箱110内为真空环境。烘烤过程中，每隔一分钟测量实时总重量。其中，实时总重量为固定座130、加热治具140和电池101在烘烤过程中的总重量。
66.控制器150根据初始总重量和实时总重量的差值判断电池101的水含量是否满足要求，若差值大于等于预设值，则控制烘箱110停止工作；若差值小于预设值，则控制烘箱110继续工作，直至差值大于等于预设值。该预设值可以根据实际情况灵活调整。
67.该方法无需将电池101从烘箱110中取出进行水含量测试，减少离线检测的繁琐步骤，无需人工取样测试并上传水含量，减少专门的水分测试仪，减少夹具回炉的动作和重新烘烤，避免了人工操作导致水含量结果上传错误而使产品报废或影响产品质量，同时减少人工、物料、设备和维护成本，节约制造成本，大大提高生产效率。此外，该检测方法无需放置假电池，可增加一个正常电芯进行正常烘烤，提高生产效率，同时减少制作假电池的人工和制造成本；无需按照固定的设置时间进行烘烤，根据传感器120和控制器150反馈的值即时停止烘烤出炉下料，防止烘烤时间过长或过短影响生产效率，本发明大大的提高了生产效率。
68.综上所述，本发明实施例提供的电池101水含量在线检测方法和装置，其有益效果包括，例如：
69.本发明实施例提供的电池101水含量在线检测方法，通过测试烘烤前和烘烤后的重量，依据两者的重量差值来判断电池101的含水量，操作简单，结果准确，有利于提高电池101生产效率。无需从烘箱110中取出电池101进行离线测试，减少人工、物料、设备和维护成本，节约制造成本，防止烘烤时间过长或过短影响生产效率，本发明大大的提高了生产效率。
70.本发明实施例提供的电池水含量在线检测装置100，结构简单，可操作性强，检测效率高，有利于提高电池101的生产效率。
71.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种电池水含量在线检测方法，其特征在于，应用在电池烘烤工序中，所述方法包括：获取烘烤前电池的初始重量；获取烘烤过程中电池的实时重量；计算所述初始重量和所述实时重量的差值，若所述差值大于等于预设值，则控制烘箱停止工作；若所述差值小于所述预设值，则控制烘箱继续工作。2.根据权利要求1所述的电池水含量在线检测方法，其特征在于，所述烘箱内设有传感器、固定座和加热治具，所述传感器置于所述烘箱内，所述固定座设于所述传感器上，所述加热治具设于所述固定座上，所述电池置于所述加热治具中；所述获取烘烤前电池的初始重量的步骤包括：获取由所述传感器测量的所述固定座、所述加热治具和所述电池的初始总重量。3.根据权利要求2所述的电池水含量在线检测方法，其特征在于，所述获取烘烤过程中电池的实时重量的步骤包括：烘烤过程中，获取由所述传感器测量的所述固定座、所述加热治具和所述电池的实时总重量；所述计算所述初始重量和所述实时重量的差值的步骤包括：计算所述初始总重量和所述实时总重量的差值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池水含量在线检测方法，其特征在于，所述检测烘烤过程中电池的实时重量的步骤包括：每隔预设时间，检测烘烤过程中电池的实时重量。5.一种电池水含量在线检测装置，其特征在于，可实现如权利要求1至4中任一项所述的电池水含量在线检测方法，所述装置包括：烘箱，所述烘箱用于烘烤电池；传感器，所述传感器设于所述烘箱内，用于检测所述电池的初始重量和电池在烘烤过程中的实时重量；控制器，所述控制器分别与所述传感器和所述烘箱连接，所述控制器用于获取所述初始重量和所述实时重量，并计算所述初始重量和所述实时重量的差值；若所述差值大于等于预设值，则所述控制器还用于控制所述烘箱停止工作；若所述差值小于所述预设值，则所述控制器还用于控制烘箱继续工作。6.根据权利要求5所述的电池水含量在线检测装置，其特征在于，所述烘箱内设有加热治具，所述加热治具与所述控制器连接，所述加热治具用于容置所述电池，且用于对所述电池加热烘烤。7.根据权利要求6所述的电池水含量在线检测装置，其特征在于，所述烘箱内设有固定座，所述固定座设于所述传感器上，所述加热治具设于所述固定座上；所述传感器用于测量所述固定座、所述加热治具和所述电池的总重量。8.根据权利要求7所述的电池水含量在线检测装置，其特征在于，所述烘箱包括箱体和与所述箱体密封连接的箱门，所述箱门用于打开或关闭所述箱体；所述传感器、所述固定座和所述加热治具设于所述箱体内，所述控制器设于所述箱体外。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的电池水含量在线检测装置，其特征在于，所述烘箱的底部设有移动轮。10.根据权利要求9所述的电池水含量在线检测装置，其特征在于，所述移动轮包括分别连接在所述烘箱底部的定向脚轮和万向脚轮。

技术总结
本公开提供的一种电池水含量在线检测方法和装置，涉及电池制造技术领域。该电池水含量在线检测方法包括：获取烘烤前电池的初始重量；获取烘烤过程中电池的实时重量；计算初始重量和实时重量的差值，若差值大于等于预设值，则控制烘箱停止工作；若差值小于预设值，则控制烘箱继续工作。该方法操作简单，易于实现，提高检测效率，进而提高电池的生产效率。进而提高电池的生产效率。进而提高电池的生产效率。


技术研发人员：张文辉 彭先政 熊亮 李建军
受保护的技术使用者：兰钧新能源科技有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/8/5