锂电池极片表面缺陷检测

　　在国家的大力支持下，新能源汽车近几年迅猛发展，市场增长迅速。作为新能源汽车的核心部件，锂离子动力电池得到飞速发展。同时，市场对锂离子电池的能量密度、寿命、安全等方面不断提出新的要求，国家补贴政策调整对电池成本也提出更高的要求。因此，电池厂必须更加重视生产过程中的品质和成本，努力提高产品的质量和一致性，降低生产成本。而锂离子电池极片制造是电池生产过程中的关键过程，具体包括浆料的制备、极片涂布和干燥、极片的辊压压实，以及极片的裁切。目前，在电池极片制备过程中，越来越多的在线检测技术被采用，从而有效识别产品的制造缺陷，剔除不良品，并及时反馈给生产线，自动或者人工对生产过程做出调整，降低不良率。

　　极片制造中常用的在线检测技术包括浆料特性检测、极片质量检测、尺寸检测等方面，

　　（1）在线粘度计直接安装在涂布储料罐内实时检测浆料的流变特性，检测浆料的稳定性；

　　（2）采用X射线或β射线在涂布工艺中直接测量获得涂层的面密度，其测量精度高，但辐射大、设备价格高且维护麻烦；

　　（3）激光在线测厚技术应用于测量极片的厚度，测量精度可达±1.0μm，还能实时显示测量厚度及厚度变化趋势，便于数据追溯和分析；

　　（4）采用CCD视觉技术检测极片的表面缺陷，即采用线阵CCD扫描被测物，图像实时处理及分析缺陷类别，实现对极片表面缺陷的无损在线检测。

　　在线检测技术作为质量控制的工具，理解缺陷与电池性能之间的相关性也是必不可少的，这样才能确定半成品合格/不合格标准。
      机器视觉检测方案解决了以下重要的问题:

　　1）在电极制造过程中可能会产生哪些缺陷?

　　4)带缺陷的极片性能受损检测?

　　1、极片表面常见缺陷

　　图4极片表面常见缺陷：（a、b）凸起包/团聚体；（c、d）掉料/针孔；（e、f）金属异物；（g、h）不均匀涂层

　　图4是锂离子电池极片表面常见的缺陷，左边是光学图像，右边是热成像仪捕捉的图像。其中：

　　（a、b）凸起包/团聚体，如果浆料搅拌不均匀或涂布供料速度不稳定时就会产生此类缺陷。粘合剂和碳黑导电剂的团聚体会导致活性成分含量低，极片重量轻。

　　（c、d）掉料/针孔，这些缺陷区域没有涂层，通常是由浆料中的气泡产生的。它们减少了活性物质的量，并使集流体暴露在电解液中，从而降低了电化学容量。

　　（e、f）金属异物，浆料或者设备、环境中引入的金属异物，金属异物对锂电池的危害巨大。尺寸较大的金属颗粒直接刺穿隔膜，导致正负极之间短路，这是物理短路。另外，当金属异物混入正极后，充电之后正极电位升高，金属发生溶解，通过电解液扩散，然后再在负极表面析出， 终刺穿隔膜，形成短路，这是化学溶解短路。电池工厂现场 常见的金属异物有Fe、Cu、Zn、Al、Sn、SUS等。

　　（g、h）不均匀涂层，如浆料搅拌不充分，颗粒细度较大时容易出现条纹，导致涂层不均匀，这会影响电池容量的一致性，甚至出现完全没有涂层的条纹，对容量和安全性均有影响。
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