锂电池检测团队：样机开发完成 试用效果良好

近日，由我院锂电池检测团队自主研发的锂电池电芯外观瑕疵检测设备完成开发，并顺利进入浙江某工厂进行测试，测试效果良好。

该团队由创新研究院2016年底从中科院自动化所对外引进，经过一年多的建设，团队目前拥有6名博士、3名硕士等多名研发人员，其中高级工程师2名，研究员2名，副研究员1名。团队成员已先后完成多项省部级科技型项目，发表科技论文30余篇，取得发明专利17项。

自入驻洛阳创新研究院以来，团队依托中科院自动化所精密感知与控制研究中心在视觉检测方面的深厚积累，致力于工业产品外观检测设备的研发，特别是聚焦锂电池生产过程中的各种视觉检测需求，目前主要完成锂电池电芯外观瑕疵检测设备和锂电池极片尺寸测量设备的研发工作。

2017年11月，该团队被河南省科技厅认定为省创新型科技团队。

锂离子电池电芯外观检测设备

1.1背景

随着新能源的发展，锂电池的产能快速增长，逐渐形成一个巨大的产业群，相应的生产设备和检测设备早已突破了千亿市场规模。但是锂电池在生产过程中不可避免的会产生一些表面损伤，如划痕、凸点等，这些损伤对电池的安全性构成了严重的威胁。相应的外观检测，特别是终检将直接决定着电池产品的品质，有时甚至决定着电池生产企业的生死存亡。

随着人力成本的提高和市场对锂电池质量要求的提升，国内各大锂电池生产商对锂电池电芯智能检测的需求越来越迫切。

1.2产品说明

通过CCD相机系统采集锂电池电芯外观图像，由图像算法软件对采集的图像进行分析与处理，判定锂电池电芯外观的品质等级，并对不合格样品进行标记或在线分拣。识别算法融合常规特征提取技术和机器学习技术，提高了设备对环境的适应能力，降低了误检率，突破了现有技术瓶颈。

整个设备分为按钮区、显示区、电气安装部分、传送带部分、拍照部分和电芯翻转部分。其整体结构如下图1所示。

图1 整体结构图

设备操作部分主要有显示屏、按钮、鼠标和键盘，其中显示屏选用19寸液晶显示器，按钮为常用的启动、停止及急停按钮，鼠标和键盘采用抽屉方式安装，方便美观。下半部分的空间设置有电气安装板，前后两开门，门锁采用平面锁。设备底部设置地脚及脚轮，方便固定及移动设备。第一传感器及第二传感器安装位置如图2所示。

图2 内部结构图

图3 样机实物图

1.3参数规格

1.4技术优势

（1）采用机器学习智能算法，更准确的判断产品合格与否；

（2）采用伺服模组系统，实现整个检测过程中无人工操作；

（3）以独特的打光方式实现瑕疵的清晰可辨；

（4）设备运行方式灵活，可单独运行，也可在线使用。

1.5发展前景

随着国家新能源汽车行业的发展和手机等数码产品产业链向中国的集中，中国的锂电行业进入快速发展时期，预计到2020年中国锂电池生产规模将达到20035.9万kWh（图4所示）。由于相关关键技术瓶颈难以攻克，到目前为止，市场上一直没有实用的类似产品，因此该产品的市场潜力巨大。

图4 中国锂电池市场规模预测走势图

锂电池极片尺寸测量设备

2.1背景

锂电池的成型分两种，一种是卷绕，一种是叠片。其中叠片工艺适用于大型电池，如汽车动力电池。叠片工艺在生产中需要提前将极片切成预设尺寸，然后进行堆叠，对极片尺寸的一致性有非常严苛的要求，如果一致性太差，可直接导致锂电池的报废。目前极片尺寸检测为人工抽检，使用游标卡尺进行测量，测量精度低且操作不便。

2.2产品说明

锂电池极片尺寸测量设备使用机器视觉技术，采用非接触的方式对锂电池极片尺寸进行测量。使用该设备可减轻工人的劳动强度，提高极片尺寸的一致性，使叠片而成的锂电池更加安全可靠。

系统总体功能：

通过CCD相机系统采集极片图像，由图像算法软件对采集的图像进行尺寸测量，测量过程无接触、无人工干预，测量方式更加方便、测量结果更加准确。

系统性能及特点：

★可测量正负极极片的直边、圆弧等尺寸，包括极耳尺寸和各种圆角、倒角；

★测量结果输出方式为液晶显示器、I/O控制输出；

★系统可记录不合格品数据及类型并进行统计；

★单片极片的测量时间小于4s；

★结构简单，占用空间小，稍加调整即可适配于各种尺寸的极片；

★提供多种规格标准配置，并可根据要求进行个性化定制；

★显示不合格极片的详细信息，包括类型、位置等；

图5 极片尺寸测量设备

2.3 参数规格

2.4 发展前景

随着新能源汽车的发展，动力电池发展越来越迅速，因此叠片工艺是大趋势。极片尺寸测量是叠片工艺不可缺少的环节，发展前景十分广阔。

发展规划

谈起未来的发展规划，团队负责人表示，团队计划在一年内攻克锂电池外观检测的技术难题，申请发明专利5项；两年内研发出具有实用价值的锂离子电池软包电芯外观检测设备，替代目前工厂中不稳定的人工检测，以提高出厂锂电池的安全可靠性，获得市场的初步认可。

此外，团队以锂离子电池软包电芯外观检测设备为切入点，开展锂电池行业生产过程中的外观检测系列产品研发，例如极片毛刺在线检测、极片外观在线检测、正负极材料外观在线检测等，相关的前期技术研发已经启动。

如果您有工业外观检测方面的技术需求，欢迎跟我们联系合作，共同致力于相关技术的推广和应用，促进工业外观自动化检测领域水平的不断提高和发展。