二次电池堆视觉成像系统及其二次电池堆视觉检测方法与流程

本发明涉及一种二次电池堆视觉成像系统和用于二次电池堆的视觉检测方法。本技术要求基于2025年1月24日提交的韩国专利申请no. 10-2025-0010820的优先权权益，该韩国专利申请的全部内容作为本说明书的一部分并入本文中。

背景技术：

1、随着由于化石燃料的耗尽而导致的能源价格上升以及对环境污染的日益关注，对环保的替代能源的需求正变得重要。正在研究诸如核能、太阳能、风能和潮汐能的各种发电技术，并且用于有效地使用所产生的能量的能量存储装置也引起显著的关注。

2、特别地，由于对从诸如智能电话和膝上型计算机的便携式电子装置到电动车辆、混合动力电动车辆、无人机和能量存储系统（ess）等各种产品的技术发展和需求增加，因此对电池的需求迅速增加。正在积极地进行对电池的研究以满足这些不同的需求。特别地，由于诸如高能量密度、高放电电压和稳定的功率输出的优点，锂二次电池作为代表性能源已经引起了关注。针对诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池的锂二次电池的需求特别高。

3、二次电池包括具有其中堆叠有正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜的结构的电极组件。该电极组件可以依据其结构被分类为多种类型。例如，存在通过卷绕由隔膜分离的长片型正极和负极而形成的卷芯型电极组件，以及通过依次堆叠由隔膜分离的切割成预定尺寸的多个正极和负极而形成的堆叠型电极组件。

4、另外，二次电池可以依据其壳体的形状被分类为多种类型。二次电池包括电极组件容纳在圆柱形壳体中的圆柱形二次电池、电极组件容纳在方形壳体中的方形二次电池、以及电极组件容纳在由堆叠的片材制成的袋型壳体中的袋型二次电池。

5、同时，在电池制造工艺中降低单位成本是用于确保工业竞争力的关键挑战。为了实现这一点，提高生产设施速度是必要的。特别地，重要的是在将构成电池电芯的电极和隔膜进行堆叠的堆叠工艺中提高生产率。

6、在常用的z字形堆叠工艺中，正在开发在单次拾取放置过程中同时堆叠负极和正极以提高生产速度的技术。

7、然而，这种2cell（负极/正极）同时拾取放置方法在作为堆叠工艺中的品质管理的关键品质（ctq）项目的实时测量负极和正极之间的间隙以及负极和隔膜之间的间隙方面具有局限性。ctq项目直接影响电池的最终品质（包括性能、稳定性和寿命）。未管理这些项目可能导致产品缺陷率增加或电化学性能劣化。因此，虽然2cell同时拾取放置技术的引入提供了生产率提高的优点，但是需要技术改进来解决ctq项目的测量和管理问题。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的实施方式提供了一种二次电池堆视觉成像系统和用于二次电池堆的视觉检测方法，该二次电池堆视觉成像系统和用于二次电池堆的视觉检测方法可以通过在一次拾取放置2cells（负极/正极）的同时堆叠方法中，通过堆叠的隔膜准确地检测定位在该堆叠的隔膜下方的负极的位置而在堆叠工艺期间有效地检查电极之间的间隙和对准，由此提高工艺品质。

3、然而，本发明的实施方式要实现的技术问题不限于如上所述的技术问题，并且可能存在其它技术问题。

4、技术方案

5、作为用于实现上述技术问题的技术手段，根据本发明的第一方面，一种用于二次电池堆的视觉检测方法包括以下步骤：将隔膜以弯折状态固定到堆叠台；将第一电极和第二电极固定到第一拾取放置单元和第二拾取放置单元，以将第一电极和第二电极与隔膜叠合；通过由导光板材料制成的电芯夹持器夹持与隔膜叠合的堆叠电芯；以及将堆叠电芯移送到堆叠台以通过堆叠视觉成像执行堆叠检测。

6、在本发明的一些实施方式中，在将第一电极和第二电极固定到第一拾取放置单元和第二拾取放置单元，以将第一电极和第二电极与隔膜叠合的步骤中，第一电极可以是正极，第二电极可以是负极，并且可以相对于展开的隔膜依次叠合第一电极、隔膜和第二电极。

7、在本发明的一些实施方式中，负极可以被配置为比正极具有更大的总宽度和总长度。

8、在本发明的一些实施方式中，由电芯夹持器夹持与隔膜叠合的堆叠电芯的步骤可以包括以下步骤：使上电芯夹持器进入到堆叠电芯的上部中；使下电芯夹持器进入到堆叠电芯的上部中；以及由上电芯夹持器和下电芯夹持器夹持堆叠电芯。

9、根据本发明的一些实施方式，视觉检测方法还可以包括以下步骤：在夹持堆叠电芯之后，通过释放第一拾取放置单元和第二拾取放置单元的固定状态，将第一拾取放置单元和第二拾取放置单元返回到它们的原始位置。

10、在本发明的一些实施方式中，将堆叠电芯移送到堆叠台以通过堆叠视觉成像执行堆叠检测的步骤可以包括以下步骤：使已经进入堆叠电芯的上部的上电芯夹持器向后移动并脱离；通过将电芯按压夹具降低到堆叠电芯的上部来固定堆叠电芯；以及从下电芯夹持器的导光板发射光。

11、在本发明的一些实施方式中，导光板材料的下电芯夹持器可以由丙烯酸材料制成。

12、在本发明的一些实施方式中，导光板材料的下电芯夹持器可以具有附接到其侧表面以用作发光构件的led。

13、在将堆叠电芯移送到堆叠台以通过堆叠视觉成像执行堆叠检测的步骤中，测量堆叠电芯的负极-隔膜-正极之间的间隙以验证堆叠品质。

14、另外，根据本发明的第二方面，一种二次电池堆视觉成像系统包括：堆叠台，与隔膜叠合的堆叠电芯安装在堆叠台上；电芯夹持器，其包括用于夹持堆叠电芯并将堆叠电芯移送到堆叠台的导光板；视觉相机，其执行视觉成像以用于检测堆叠电芯；以及电芯按压夹具，其通过在视觉成像期间降低至堆叠电芯的上部来固定堆叠电芯。

15、在本发明的一些实施方式中，电芯夹持器可以包括：上电芯夹持器，其进入堆叠电芯的上部；以及下电芯夹持器，其进入堆叠电芯的下部，并且导光板可以包括在下电芯夹持器中。

16、在本发明的一些实施方式中，包括在下电芯夹持器中的导光板可以由丙烯酸材料制成。

17、在本发明的一些实施方式中，下电芯夹持器可以包括附接到下电芯夹持器的侧表面并且作为发光构件操作的led，发光构件从堆叠电芯的下部发射光。

18、根据本发明的一些实施方式，二次电池堆视觉成像系统还可以包括前照明件，该前照明件定位在堆叠电芯的上前表面上以用于通过视觉相机进行视觉成像，从而提供预定的光量和色温。

19、在本发明的一些实施方式中，led和前照明件可以各自发射具有从rgb颜色当中任选一种颜色的光。

20、在本发明的一些实施方式中，led和前照明件可以被选择为发射相同颜色的光。

21、在本发明的一些实施方式中，电芯按压夹具可以在已经进入堆叠电芯的上部的上电芯夹持器向后移动并脱离之后降低以固定堆叠电芯。

22、有益效果

23、根据上述本发明的实施方式，与常规方法相比，可以实现堆叠速度的大约两倍的提高，由此显著提高生产效率。特别地，可以精确地执行负极堆品质检测，由此预先防止在现有工艺中可能发生的品质问题并且实现可靠的电池电芯生产。

24、在常规的堆叠方法中，通常难以准确地对准负极和正极并且测量电极之间的间隙，这可能导致品质检测的缺陷。然而，根据本发明的实施方式，可以执行负极堆的品质检测，由此准确地测量负极与正极和负极与隔膜之间的间隙，并且迅速检测间隙失配或缺陷电极。因此，可以在降低生产线中可能发生的缺陷率的同时提高电池电芯的整体品质。

25、本发明的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员可以从以下描述中明显理解未提及的其它效果。