一种隔膜热收缩检测装置及其检测方法与流程

本技术涉及电池材料检测，具体涉及一种隔膜热收缩检测装置，还涉及一种应用该装置的隔膜热收缩检测方法。

背景技术：

1、隔膜是设置于电池正、负极片之间的薄膜材料，其在高温下会发生热收缩，评估隔膜的热收缩率是电池热安全管理的重要环节。

2、传统的隔膜热收缩评估方式通常先对隔膜材料进行封闭式加热，再由人工将隔膜转移至观察位置进行评估。这种方式难以保证人工操作的一致性，并且在离位转移的过程中引入了冷却变量和环境变量，评估结果的可信度低。

3、相关领域出现了将升温与观测集成于一体的检测设备，以期在升温过程中对隔膜进行观测。然而，现有的一体化设备在实际使用中仍存在诸多不足：例如，观测用的电器元件容易受到升温环境的影响，难以对隔膜的连续变化进行稳定检测；同时，检测过程涉及温控设备、图像采集设备等多种设备，多设备之间的协调配合存在滞后性，容易造成部件损坏，提高了使用成本；此外，检测流程缺乏统一的管理与时序控制，所采集数据的完整性和准确性难以保证。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种隔膜热收缩检测装置及其检测方法，以改善现有的一体化检测设备中观测用电器元件易受高温影响、难以对隔膜热收缩进行连续稳定检测的问题。

2、本技术实施例提供一种隔膜热收缩检测装置，包括：第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室沿竖直方向排布并固定连接，所述第一腔室位于所述第二腔室的上方，所述第一腔室与所述第二腔室之间设置有连接层，所述连接层将所述第一腔室的内部空间与所述第二腔室的内部空间分隔开；观测层，所述观测层为透明材质，所述观测层设置于所述连接层；测试模块，所述测试模块设置于所述第二腔室内，所述测试模块用于承载待测隔膜；加热模块，所述加热模块包括加热组件，所述加热组件设置于所述第二腔室内，所述加热组件用于对所述第二腔室的内部空间升温；观测模块，所述观测模块设置于所述第一腔室内，所述观测模块、所述观测层与所述测试模块沿竖直方向同轴布置，所述观测模块用于透过所述观测层记录所述待测隔膜在升温过程中的热收缩变化；及散热模块，所述散热模块穿设于所述第一腔室的侧板，所述散热模块用于散出由所述第二腔室传导至所述第一腔室的热量。

3、上述隔膜热收缩检测装置中，加热与测试在下方的第二腔室内进行，观测模块及相关电器元件设置于上方的第一腔室内，两个腔室通过连接层分隔，观测模块透过设置于连接层的透明观测层对待测隔膜进行原位观测；由第二腔室传导至第一腔室的热量经由穿设于第一腔室侧板的散热模块及时散出。如此，观测模块及相关电器元件与高温的加热空间相互隔离，其工作温度得到有效控制，能够在升温全程对待测隔膜进行连续、稳定的观测；观测模块、观测层与测试模块沿竖直方向同轴布置，待测隔膜无需离位转移即可被原位观测，避免了人工操作差异以及离位过程引入的冷却变量和环境变量，提高了检测结果的可信度。

4、在一些实施例中，所述观测模块包括ccd（charge coupled device，电荷耦合器件）视觉仪，所述ccd视觉仪位于所述观测层的正上方，所述ccd视觉仪的镜头角度可调。ccd视觉仪位于观测层正上方，取景方向与待测隔膜正对，镜头角度可调便于根据待测隔膜的位置调整取景范围，保证成像质量。

5、在一些实施例中，所述观测模块还包括光源部，所述光源部固定于所述第一腔室的内侧面，所述光源部斜向出射光线，所述光源部出射的光线能够穿过所述观测层到达所述第二腔室。光源部斜向出射光线，可以避免光线垂直入射观测层时观测层表面产生的大量反射光进入ccd视觉仪而影响观测的清晰度。

6、在一些实施例中，所述光源部的出射角度可调，便于根据观测需要调整照明效果，进一步降低反射光的影响。

7、在一些实施例中，所述光源部设置有挡光板，所述挡光板用于遮挡所述光源部直射的光线并对出射的光线进行柔化，从而避免光源直射或光量过量，使照明更加均匀柔和。

8、在一些实施例中，所述光源部为条形led灯，光带状照明覆盖范围大、发热量低。

9、在一些实施例中，所述散热模块包括至少一个排气风扇，排气风扇将由第二腔室传导至第一腔室的热量迅速排出，且不遮挡观测模块的拍摄光路，在不影响拍摄的情况下保护第一腔室中的电器元件。

10、在一些实施例中，所述散热模块包括两个排气风扇，两个排气风扇分别穿设于第一腔室相对的两个侧板，且分别位于观测模块的两侧，从两侧同步排出热空气，散热效率高且散热气流的路径避开拍摄光路。

11、在一些实施例中，所述加热模块还包括温度控制部，所述温度控制部设置于所述第二腔室的外部，所述温度控制部用于对所述加热组件的升温速率和目标温度进行调节和反馈。温度控制部设置于腔室外部，便于操作人员在检测过程中随时调节和查看温度状态。

12、在一些实施例中，所述温度控制部的目标温度设定范围为30℃至200℃，控温精度为±0.2℃，覆盖隔膜热收缩评估的常用温度区间。

13、在一些实施例中，所述加热组件设置于所述第二腔室的内侧底面，热量自下而上传递，对第二腔室的内部空间均匀升温。

14、在一些实施例中，所述测试模块包括测试工装和调节平台，所述测试工装设置于所述调节平台上，所述调节平台能够带动所述测试工装沿竖直方向升降以及沿水平方向调节位置，从而根据观测模块的取景需求对待测隔膜进行高度调节和水平对位。

15、在一些实施例中，所述调节平台上开设有多个呈阵列分布的开孔，阵列分布的开孔能够促进第二腔室内热量的传导，使测试工装受热更加均匀。

16、在一些实施例中，所述测试工装包括第一板和第二板，所述第一板为具有中空区域的回字形结构，所述第一板设置有夹紧部，所述夹紧部用于夹紧所述第二板，所述第二板位于所述第一板的上方，所述待测隔膜放置于所述第二板上。回字形的第一板通过夹紧部对第二板进行稳定夹持，中空区域有利于热量向第二板传导。

17、在一些实施例中，所述第二板设置有样品槽，所述样品槽的样式多样，优选为倒梯形结构，还可以包括矩形、倒圆弧形等。隔膜的质量非常轻，容易被腔室内的气流带动而移动，倒梯形结构的样品槽能够限制气流对放置于槽内的待测隔膜的扰动，使待测隔膜在检测过程中不会因气流带动而发生明显位移。

18、在一些实施例中，所述第二板的底面设置有导热槽，导热槽的样式多样，优选为齿状，齿状导热槽增大了第二板底面与热空气的接触面积，使第二板受热更加均匀，进而使待测隔膜的受热更加均匀。

19、在一些实施例中，所述样品槽的上方设置有透明的止挡件，所述止挡件用于在所述待测隔膜放入所述样品槽后对所述样品槽进行顶部封闭，进一步隔绝气流对待测隔膜的扰动，且不遮挡观测视野。

20、在一些实施例中，所述止挡件由玻璃或透明陶瓷制成，兼顾透光性与耐温性。

21、在一些实施例中，所述止挡件通过卡槽与所述第二板配合锁定，装拆方便且锁定可靠。

22、在一些实施例中，所述连接层的中心位置穿设有贯通的安装槽，所述观测层嵌设于所述安装槽内，安装结构简单，且便于观测层的更换和清理检查。

23、在一些实施例中，所述安装槽的侧边为向中心靠近的收拢结构，如倒梯形结构，所述观测层在自身重力作用下压紧固定于所述安装槽内，无需额外的紧固件即可实现观测层的稳定安装。

24、在一些实施例中，所述观测层与所述连接层一体成型，减少装配环节，提高连接层与观测层之间的密封性。

25、在一些实施例中，所述观测层的耐受温度不低于300℃，能够承受第二腔室升温过程中的高温以及温度骤变而不发生断裂。

26、在一些实施例中，所述隔膜热收缩检测装置还包括声光报警器，用于在设备异常时发出报警提示。

27、在一些实施例中，所述第二腔室的前侧设置有放样口，便于放入和取出待测隔膜。

28、在一些实施例中，所述放样口处设置有可开合的门体，所述门体被配置为具有锁定功能，如设置有电子锁，电子锁的状态能够被读取，用于实验开始前的预检。

29、在一些实施例中，所述隔膜热收缩检测装置还包括上位机，上位机分别与加热模块、观测模块和声光报警器通信连接，对各设备进行协同控制，使各设备的动作在统一的时序控制下执行，避免多设备协调滞后引起的时序冲突。

30、本技术实施例还提供一种隔膜热收缩检测方法，应用于上述任一实施例所述的隔膜热收缩检测装置，所述隔膜热收缩检测方法包括：对所述隔膜热收缩检测装置的各设备进行预检，在预检通过后进入升温环节；控制所述加热组件按设定的目标温度对所述第二腔室的内部空间升温，并实时反馈所述第二腔室内的温度状态；在监测到所述第二腔室内的温度满足设定条件后，触发所述观测模块透过所述观测层对所述待测隔膜进行图像采集；在所述温度满足设定条件后的保温过程中，控制所述观测模块连续采集所述待测隔膜的图像，并将所采集的图像与对应的温度信息、时间信息关联记录；根据所采集的图像中所述待测隔膜的尺寸变化，得到所述待测隔膜的热收缩率；在检测过程中，当任一设备发生异常时，联动控制相关设备进行安全处理并发出报警。

31、上述隔膜热收缩检测方法中，预检机制在实验开始前对各设备状态进行全面检查，避免实验中途因设备状态问题而失败；温度满足设定条件后才触发图像采集，避免温度未达到目标值时采集图像导致测量结果不准确；图像与温度信息、时间信息关联记录，保证了检测数据的完整性和准确性；设备异常时的联动处理实现了多设备之间的安全保护。

32、在一些实施例中，所述隔膜热收缩检测方法通过有限状态机对检测流程的各阶段进行状态管理与状态转移控制，所述各阶段至少包括预检阶段、升温阶段、图像采集阶段和异常处理阶段；预检通过则由预检阶段转移至升温阶段，温度满足设定条件则由升温阶段转移至图像采集阶段，任一阶段监测到设备异常则转移至异常处理阶段；各阶段的状态变化被记录以实现状态可追溯，从而实现检测流程的标准化管理。

33、在一些实施例中，所述预检至少包括对电子锁状态和门体闭合状态的检查，避免电子锁未关闭、门未关好等问题导致实验开始后出现错误。

34、在一些实施例中，当监测到温度异常时，联动控制声光报警器发出报警，并执行安全策略，及时提醒用户采取措施，避免设备损毁。

35、在一些实施例中，在检测过程中实时反馈实验状态，所述实验状态包括温度、运行时长和实验进度中的至少一种，使用户能够实时掌握实验进度。

36、在一些实施例中，在所述温度满足设定条件后的保温过程中，按设定的时间间隔连续采集所述待测隔膜的图像，每幅图像关联记录采集时刻、采集时刻的温度以及所述待测隔膜的尺寸信息，形成规范化的检测数据序列。

37、在一些实施例中，所述热收缩率包括所述待测隔膜沿第一方向的收缩率、沿第二方向的收缩率以及面积收缩率，全面反映待测隔膜在不同方向上的热收缩特性。