含有编码图案的压花电极片、制备方法、质量追溯方法、计算机设备和可读存储介质与流程

本发明属于电池，具体涉及一种含有编码图案的压花电极片、制备方法、质量追溯方法、计算机设备和可读存储介质。

背景技术：

1、在锂离子电池制造过程中，电极片是构成电芯的核心部件。对于单一大容量电芯，通常需要由数十米至上百米长的电极片经过卷绕或叠片工艺制成。因此，电极片质量的批次一致性直接影响着电芯的成品率。当电芯在化成、分容或终端使用阶段表现出性能异常时，需要迅速追溯到具体的极片段、涂布机号以及辊压批次等制造环节信息，从而缩小异常品的管控范围，减少返工带来的成本损失。

2、基于此，现有技术公开了使用以下技术方案来解决上述问题，具体如下所示：

3、（1）激光打码/喷码追溯：一技术方案公开了一种锂电池打标追溯方法，具体包括：在极片料带分切前，通过第一激光器组件对极片料带蚀刻二维码图形的同时通过第二激光器组件对极片料带蚀刻线条图形，其中所述线条图形用于标识极片料带的不良；而后在分切时通过视觉传感器识别线条图形进行跳切。虽然上述技术方案能够快速识别不良极片料带，但需要额外增设独立的激光器组件和光路系统，导致设备成本较高；同时，激光蚀刻可能会对集流体或活性物质层造成损伤，进而产生毛刺或热影响区。

4、（2）极片信息追溯系统：另一技术方案公开了一种用于锂离子电池的追溯方法，通过获取第一标识并建立绑定关系实现极片级追溯。然而，上述技术方案主要依赖外部标识（如rfid标签、喷码标记），而非极片本身的结构特征，并且外部标识可能在生产过程中存在脱落、污染或被覆盖的问题。

5、此外，为了改善电池的综合性能，现有技术公开了在电极片表面设置压花的技术方案，但其大都出于以下目的，例如增强电极片与隔膜的附着力、改善电解液浸润效果、缓解极片膨胀应力、提高界面接触一致性或包装防伪等，并不具备极片定位与追溯功能。

6、由此可知，当前在电极片制造过程中，功能性压花技术与质量追溯方法分属两套完全独立的技术体系，前者由压花辊/压花装置实现，后者由激光打码/喷码/rfid等外部标识系统实现，两者各自占用独立的工序和设备资源，且在追溯精度和结构一体化方面存在固有的不足。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种含有编码图案的压花电极片、制备方法、质量追溯方法、计算机设备和可读存储介质。本发明通过在同一电极片上设置功能不同的压花段，在提升电极片质量的同时，可以有效提高质量检测效率与追溯精度，减少对电池性能的影响。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种含有编码图案的压花电极片，包括集流体以及设置在所述集流体至少一侧的电极活性物质层，所述集流体上设置有若干个活性区域和非活性区域，所述活性区域与所述非活性区域沿极片的长度方向依次交替分布；

4、其中，所述电极活性物质层位于所述活性区域，且所述电极活性物质层的表面设置有第一压花段，所述第一压花段包括多个第一压花单元；

5、所述非活性区域的表面设置有第二压花段，所述第二压花段包括多个第二压花单元，且所述第二压花单元具有至少两种不同的深度，以及第二压花段中，相邻两个所述第二压花单元的中心距离具有至少三种不同的间距。

6、本发明通过在电极片的活性区域设置功能性第一压花段（如导液凹槽、膨胀缓冲凸起等），旨在改善电池的电化学性能；以及在电极片的非活性区域（如极耳根部空白区、单面区端部或收尾段等）设置具有制造信息的第二压花段，方便电极片的质量溯源，从而实现对不良电极片的准确识别、精准定位和有效追溯，以克服现有技术的不足，提高电极片的生产质量及其效率，具体如下所示：

7、（1）追溯精度高：通过将具有制造信息的第二压花段直接形成在电极片本体表面，以此避免外部标识容易脱落、被覆盖或伪造等情况，实现极片级物理溯源。

8、（2）不增加工序：具有制造信息的第二压花段与功能性第一压花段能够在同一辊压工序中一次成型，无需增加额外设备或工艺步骤，简化了生产流程，并降低了生产成本。

9、（3）不影响电池性能：具有制造信息的第二压花段设置在电极片的非活性区域，避免损伤电极活性物质，故不会对电池的电化学性能造成任何不利影响。

10、（4）信息容量充足：通过对第二压花单元的“深度层级”（至少两种不同深度）结合“中心距离组合”（至少三种不同间距）的多维度组合方式进行信息编码，可进一步扩展信息容量（可扩展至128bit以上），满足规模化生产的质量追溯需求。

11、优选地，所述第二压花单元在所述集流体所在平面内的投影面积对应等效圆直径为20μm~200μm，进一步优选为50μm~150μm。例如对应的等效圆直径可以为20μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm或200μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

12、示例性地，所述第二压花单元的形状包括但不限于圆形、方形或十字形中的至少一种。

13、优选地，所述第二压花单元的深度为5μm~20μm，进一步优选为8μm~18μm，例如可以为5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、18μm或20μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

14、本发明通过调控第二压花单元的平面尺寸以及深度至适宜范围内，从而可以控制在人眼不可分辨但可被ccd视觉系统在特定角度光照下进行读取，并且不影响电极片的外观。

15、优选地，相邻两个所述第二压花单元的中心距离为100μm~1000μm，进一步优选为150μm~700μm，例如可以为100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

16、优选地，所述第二压花单元的边界处设置有至少两个校准用压花标记。

17、优选地，所述校准用压花标记的尺寸为300μm~500μm，例如可以为300μm、320μm、350μm、380μm、400μm、420μm、450μm、480μm或500μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

18、优选地，所述校准用压花标记的深度为不同所述第二压花单元的深度的中间值。

19、优选地，所述校准用压花标记的形状为十字形、圆形或多边形中的至少一种。

20、本发明通过调控校准用压花标记的尺寸、深度和形状，从而有利于ccd视觉系统便于进行快速识别，确保读取角度偏差补偿，并校准坐标系。

21、优选地，所述第一压花单元的深度为所述电极活性物质层的厚度的5%~40%，例如可以为5%、8%、10%、15%、20%、25%、30%、35%或40%等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

22、优选地，所述第一压花单元的深度与所述第二压花单元的最大深度的比值为1:(0.3~3)，进一步优选为1:(0.5~2)，例如可以为1:0.3、1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.5、1:2.8或1:3等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

23、本发明通过控制上述比例关系，可以在同一辊压工序中使两种压花图案的成型精度和应力分布更加均匀，进一步提高了编码读取效果和电极片一致性。

24、在本发明中，所述第一压花单元的形状包括但不限于凹槽、凸起或沟槽中的至少一种，从而可以用于电解液导流、储液或缓冲体积膨胀。

25、在本发明中，所述集流体包括正极集流体或负极集流体。

26、作为示例，所述正极集流体包括但不限于铝箔，所述负极集流体包括但不限于铜箔，本发明对此不作限制。

27、在本发明中，所述集流体的厚度为8μm~20μm，例如可以为8μm、10μm、12μm、15μm、18μm或20μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

28、第二方面，本发明提供了一种根据第一方面所述的含有编码图案的压花电极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

29、制备得到包含电极活性物质层的电极片前驱体；

30、将所述电极片前驱体通过组合式压花辊进行一次压花处理，得到所述含有编码图案的压花电极片；

31、其中，所述组合式压花辊沿轴向方向依次设置有交替分布的第一压花部和第二压花部，所述第一压花部用于在所述电极片前驱体的活性区域形成第一压花段，以及所述第二压花部用于在所述电极片前驱体的非活性区域形成第二压花段。

32、第三方面，本发明提供了一种电极片的质量追溯方法，所述质量追溯方法包括以下步骤：

33、对根据第一方面所述的含有编码图案的压花电极片进行信息编码，生成已绑定的电极片追溯码，并将所述电极片追溯码上传至目标系统；其中，所述已绑定表示所述电极片追溯码已与电极片的信息相互绑定；

34、在电极片的制备过程中，采用图像识别技术识别所述编码图案，并将识别结果转化为二进制编码；

35、将所述二进制编码进行解码，获得所述电极片追溯码，追溯与所述电极片追溯码绑定的所述电极片，以定位所述电极片的位置。

36、优选地，所述信息编码的过程中，使用九位二进制数字分别对第二压花单元的深度以及相邻两个所述第二压花单元的中心距离进行编码。

37、在本发明中，所述信息编码的规则示例性地可以包括：

38、（a）深度维度：同一第二压花段内的各第二压花单元具有至少两种不同的预设深度。例如，第一深度层级d1=5μm~10μm（可以代表二进制的“0”），第二深度层级d2=15μm~20μm（可以代表二进制的“1”）。当采用三种深度层级时，可实现三进制或更高进制编码。

39、（b）间距维度：相邻两个第二压花单元之间的中心距离具有至少三种不同的预设间距。例如，第一间距s1=100μm~200μm（可以代表“00”），第二间距s2=200μm~400μm（可以代表“01”），第三间距s3=400μm~600μm（可以代表“10”），第四间距s4=600μm~1000μm（可以代表“11”）。

40、优选地，所述电极片的信息包括电极片生产批次号、涂布机号、辊压参数组号、分切日期或卷号中的至少一种。

41、在本发明中，所述目标系统例如可以为mes系统。

42、优选地，所述图像识别技术的设备包括ccd视觉系统，可以在特定角度光照下识别所述编码图案。

43、第四方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现根据第三方面所述的电极片的质量追溯方法。

44、在本发明中，该计算机设备可以是终端，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、nfc（近场通信）或其他技术实现。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

45、第五方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据第三方面所述的电极片的质量追溯方法。

46、在本发明中，该计算机可读存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（static random access memory，简称sram）、电可擦除可编程只读存储器（electrically erasable programmable read-onlymemory，简称eeprom）、可擦除可编程只读存储器（erasable programmable read onlymemory，简称eprom）、可编程只读存储器（programmable red-only memory，简称prom）、只读存储器（read-only memory，简称rom）、磁存储器、快闪存储器、磁盘或光盘。

47、本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

48、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

49、本发明提供了一种双功能区压花电极片，通过在电极片的活性区域设置功能性第一压花段（如导液凹槽、膨胀缓冲凸起等），旨在改善电池的电化学性能；以及在电极片的非活性区域（如极耳根部空白区、单面区端部或收尾段等）设置具有制造信息的第二压花段，方便电极片的质量溯源，从而实现对不良电极片的准确识别、精准定位和有效追溯，以克服现有技术的不足，提高电极片的生产质量及其效率，具体如下所示：

50、（1）追溯精度高：通过将具有制造信息的第二压花段直接形成在电极片本体表面，以此避免外部标识容易脱落、被覆盖或伪造等情况，实现极片级物理溯源。

51、（2）不增加工序：具有制造信息的第二压花段与功能性第一压花段能够在同一辊压工序中一次成型，无需增加额外设备或工艺步骤，简化了生产流程，并降低了生产成本。

52、（3）不影响电池性能：具有制造信息的第二压花段设置在电极片的非活性区域，避免损伤电极活性物质，故不会对电池的电化学性能造成任何不利影响。

53、（4）信息容量充足：通过对第二压花单元的“深度层级”（至少两种不同深度）结合“中心距离组合”（至少三种不同间距）的多维度组合方式进行信息编码，可进一步扩展信息容量（可扩展至128bit以上），满足规模化生产的质量追溯需求。