4U视觉工控机助力锂电池封边检测新方案

在锂电池生产线上，通过工控机运用视觉识别技术，能够有效地检测电池封边的缺陷、瑕疵或异物，以确保产品质量。与此同时，工控机还能够实时监测电池的温度、湿度和电压，为保障电池的性能和安全性提供了有力的支持。这些自动化系统的引入不仅提高了检测的精度，也极大地提升了生产效率，为锂电池制造业带来了质的飞跃，同时保证了产品的可靠性和安全性。

行业介绍：锂电池在电动汽车、3C等领域的广泛应用不断蓬勃发展，导致全球锂电池产量和市场规模近年来迅猛增长。我国政府为推动锂离子电池产业的壮大，于2020年2月发布《关于有序推动工业通信业企业复工复产的指导意见》，明确表示将持续支持智能光伏、锂离子电池等产业以及制造业的单项冠军企业，以巩固产业链竞争优势。此外，政府还着力支持5G、工业互联网、集成电路、工业机器人、增材制造、智能制造、新型显示、新能源汽车、节能环保等战略性新兴产业。

各地方为促进锂电池产业进一步壮大也推出了不同的优惠政策和补贴措施。我国的锂电池检测企业多数仍在采用人工方式进行质检。质检人员主要依靠肉眼对产品外观进行检查，并手动区分合格和不合格的产品。然而，由于人工检测存在较强的主观性，因此面临质检质量不稳定、难以辨识部分缺陷以及检测效率低下等挑战。随着机器视觉技术的日益发展，越来越多的制造企业开始思考如何应用这一技术来提升生产线的工作效率，从而实现生产效益的最大化。

4U视觉工控机利用AI深度学习软件成功实施对锂电池封边缺陷的检测。在其操作过程中，首先进行A/D转换，将数据转化为数字信号，并传送至专用的图像处理系统。该系统根据像素分布、亮度、颜色等信息进行多种计算，以提取出目标特征。然后，根据预设的判别标准，输出相应的判断结果，以控制执行机构进行必要的处理。最后，通过边缘模板匹配的相似性值比对，系统能够检测锂电池封边是否存在各种缺陷，包括尺寸问题、变形、裂痕、毛刺、色差、字符等。同时，该系统还配备防静电和电池碰撞的保护功能，能够高效完成检测闭环，向终端看板提供可视的产品良品、不良品、工作效率和工作完成情况，以及清晰的数据展示。

艾控工控方案：基于客户的需求，艾控为客户提供了ARC-646M型号4U上架式工控机系列产品，该系列产品具有如下优势：

强大计算性能：产品支持intel® Core i7-8700, 3.2GHZ,6核12线程。能满足大量检测的数据运算能力，保障机器的控制系统稳定、快速运行提供强大的算力保障。

丰富的I/O接口，扩展性强：支持 I/O接口： 2 x USB 3.1 Gen1 , 2 x USB 3.1 Gen2 , 4 x USB2.0 , 8GPIO， 5 x RS232，1 xRS232/422/485，DB9 接口，扩展接口： 2 x GPU 卡，RTX1660S， 2 x PCIex16 扩展槽,3 x PCIex4 扩展槽,1 x PCIex1,1 x PCIs 扩展槽。，充分支持外部监测设备连接，为工作人员提供了高效、便捷的监测环境。

超强网络稳定性，千兆网口：方案支持6*intel®10/100/1000MMbps。RJ45 Port，独立千兆。稳定的网络数据传输性能极大程度上减少了网络传输过程中数据丢包现象的发生。

持续运行：支持在0~50°C温度范围内实现7*24小时的持续稳定运行。

未来展望：锂电池需求与电动汽车和可再生能源的迅猛发展息息相关，呈现不断攀升的趋势。工控机在高效封边检测方面的运用为电池的安全性和性能提供了有力支持。展望未来，随着自动化技术和AI的深度融合，工控机将不仅提供更为精准的检测和质量控制，还将助推锂电池产业的持续增长，并在清洁能源革命中发挥着关键的推动作用。

锂电池组装的工序有哪些？软包、方形、圆柱

大家好呀，这期主要来介绍组装的内容，主要介绍圆柱、方壳、软包三种电池的组装过程，本期也是简单介绍，有争议的地方，欢迎大家留言讨论~[比心]

圆柱电池组装工序

圆柱电池的组装工序主要包括入壳、底焊、滚槽、烘干、注液、焊盖帽、封口、清洗等 。下面逐一简单介绍下相关内容：

入壳： 卷芯入壳前需要进行短路测试，测试电压在 200 伏至 500 伏，确认是否存在高压短路。将下面垫片垫入卷芯底部，弯折负极耳，使极耳面正对卷芯卷针孔，最后垂直压入到钢壳中。卷芯的横截面积要小于钢壳内截面积，大约入壳率在 97% 至98.5%，因为要考虑到极片反弹值和后期注液时下液程度；同样步骤，将上面垫片也装配完成。常见的缺陷有：

①卷心损伤 ：由于定位不准，导致卷芯刮伤或者受压

②壳体变形 ：由于压力过大，导致壳体变形异常。

底焊： 将焊针（一般是铜质或合金材质）插入卷芯中间孔，将负极耳与钢壳焊接在一起，必须严格控制焊接电流、时间、压力，做到极耳无炸火、滤焊、脱落现象，翘体底部无焊穿、凸凹点、变形、炸火等不良现象。常见的缺陷有：焊接强度过低，容易虚焊，内阻偏大；焊接强度过高，容易将钢壳表面的液层焊掉，导致焊点处生锈、漏液等隐患 。

滚槽： 简单理解就是将卷芯固定在壳体内不显动。此工序需特别注意横向挤压速度和纵向下压速度匹配，避免横向速度过大将壳体割破，纵向速度过快，槽口镍层脱落或影响槽高进行影响封口。滚槽高度需严格把控，过低时卷芯被破坏，过高时卷芯容易松动。

烘干： 电芯在制作过程中会带入一定的水分，如果不及时的把水分控制在标准之内，将会严重影响电池性能的发挥和安全性能。一般采用自动真空烤箱进行烘烤，整齐放入带烘烤电芯，在烘箱里面摆好干燥剂，设置参数，烘烤一定的时间，测试水分，直至卷芯的水分含量达到标准后才能转入下一工序。

注液： 即通过注液机将电解液注入烘烤后水分要求合格的卷芯。注液完成后，锂电池的四大主材均被应用到电芯之中。注液工序关键在于精控注液量、控温、控湿及防水，且需达到电解液能够较好的浸润渗透到正负极片的效果。电解液量的多少直接关系着电池的安全性能和容量 。如果注液量过多，电池内部产气量较大，圆柱型电池的安全阀往往会过早开启。如果注液量过少，电池容量会偏低，而且析锂，更容易产生热失控，甚至引起爆炸。

焊盖帽： 电芯正极耳与盖帽极耳对齐，进行超声焊接，之后需要全检电芯，检查极耳焊接效果，首先是观察极耳是否对齐，其次是轻拉极耳，看极耳是否松开。虚焊的电芯需要重新进行焊接，将盖板与正极耳焊接在一起，这时整个盖板就是电池的正极。焊接的管控点在于防止虚焊、偏焊及盖帽外观不良。

封口： 将钢壳与盖板密封，整个卷芯就是一个密闭的电化学系统。封口工序是整个电芯制造最后一道至关重要的工序，其压力成型技术的工艺稳定性决定了电池的密封性是否完好、可靠。完成封口工序意味着一颗外形完整的电芯制造已经全部结束。

清洗： 目的是清除电池钢壳表面残留的电解液，防止电解液腐蚀钢壳。

方形电池组装工序

方形电池的组装工序主要包括极耳预焊、盖板与连接片焊接、盖板组件与极耳焊接、安装保持架、包麦拉膜、入壳、密封焊、气密性检测、烘干、注液等 。下面逐一简单介绍相关内容：

极耳预焊： 需要使用超声波焊接机对极耳进行预焊，可以起到整形的作用，有利于盖板连接片与极耳之间的焊接，控制焊接功率、时间、压力，避免虚焊、过焊及焊接后多极耳发生弯折。

盖板与连接片焊接： 通过连续激光，把铜铝连接片焊接到盖板对应的极柱内表面上。注意事项：焊接过程中产生的粉尘及时去除，焊接长度、宽度、激光功率等 。

盖板组件与极耳焊接： 采用电芯立放的方式进行超声波焊接，对电芯正负极分别进行焊接，焊接后使用高温胶纸对焊印处进行粘贴。注意事项：电芯极耳与盖板连接位置、焊接有效面积、焊接功率、压力、时间、焊印处贴胶要平整覆盖焊印处 。

安装保持架： 防止卷芯在壳体中晃动。顶盖与电芯居中，即电芯边缘与盖板边缘不可出现错位。折极耳过程中不能损坏电芯与极耳且需避免焊印处胶纸脱落。装保持架过程中不能损坏电芯极耳及隔膜，保持架需完全包裹极耳。

包麦拉膜： 又称包膜，主要目的是为了防止电芯与外壳接触，防止短路现象的发生。注意事项，电芯来料平整，对其，麦拉膜平整无静电，热熔温度达到要求，焊印面积符合要求。麦拉膜与保持支架粘结良好，包膜后贴胶，保证膜不会撑开，胶带不脱落。

入壳： 电芯来料后进行入壳工位，同时设备对进行正负压除尘清洁，保证壳内无异物后进入，进行短路测试，再进行预固定焊接及点焊，点焊是为了方便后续顶盖与外壳密封焊接，先对顶盖与外壳进行预焊固定，防止顶盖位置错位影响电池品质。

密封焊： 将遇焊后电池通过激光将顶盖与铝壳密封焊接。注意事项，焊接机构不能划伤电池顶盖，焊接时顶盖需有保护盖板，禁止出现极柱的塑胶件划伤、烧伤现象，保护盖板结构牢固可靠。焊接工位设有焊渣防护机构，无焊扎残留铝壳表面，焊接后电芯焊痕光滑平整，无炸火、炸点、虚焊、漏焊、焊穿等不良。

气密性检测： 通过对被检电池抽真空和充注氦气，判断出被检工件中的合格与不合格。

烘干： 电芯烘烤的主要目的是为了降低锂离子电池中的水分含量。

注液： 将一定量的电解液在一定时间内从注液口注入电芯。电解液是锂离子通道，保证电池在充放电过程中有足够的锂离子在正负极来回往返，从而实现可逆循环。主要工艺参数有：注液时间、真空度、真空循环次数等。在电芯材料确定的情况下，可以通过减小和增大压力差，可以提高注液效率。

软包电池组装工序

软包电池的组装工序主要包括极耳预焊、极耳裁切、tab片焊接、贴胶、铝塑膜成型、顶封、注液 。

极耳预焊： 主要控制要点：焊接的压力、时间、功率、焊头的焊点、焊座的纹路、焊接后的拉力。主要问题有：虚焊、焊接错位、极耳焊裂 。

极耳裁切： 作用是切掉多余的极耳，使极耳平整，保证极耳外露长度。主要控制要点：极耳外露金属屑不会落入电池。主要问题：极耳外露尺寸有偏差，影响极耳焊接位置在双顶封时造成极耳与铝塑膜短路，有电池短路的隐患，并且会在后续的充电过程中腐蚀铝塑膜，金属屑落入电池，刺破隔膜，造成电池短路。

tab片焊接： 是将tab片焊接到极耳上。主要控制要点：焊接的位置、压力、时间、面积、振幅、功率、焊头的焊点、焊座的纹路，焊接后的拉力。主要问题点：虚焊、焊接错位，极耳焊裂 。

贴胶： 焊接位贴胶，作用：防止tab片与铝塑膜接触。贴终止胶作用：包紧电池，防止隔膜褶皱。主要控制要点：胶带尺寸、贴胶位置 。

铝塑膜成型： 用铝塑膜冲坑成型机将铝塑膜卷料冲坑成型，并修整成型后的铝塑膜尺寸。主要控制要点：铝塑膜下料尺寸长度和宽度，深坑和浅坑的深度，内坑的长度和宽度，顶封边宽、成型后的铝塑膜长度和宽度。主要问题有：冲坑过浅，铝塑膜包不住电池，封装的封口容易起皱、开裂。冲坑过深，最后成型的电池表面有褶皱。顶封边宽度不准，影响双顶封工序封装效果和后续电池尺寸。

顶封： 使用双顶封机，铝塑膜袋包住电池后，对电池顶部进行热封装。主要控制要点：热封宽度、露出极耳胶的长度、热封效果要求熔胶均匀，无过容、无漏气。主要问题有：露出极耳胶长度不准，造成铝塑膜与极耳短路，热封效果差，造成注液后电池漏液，封头压坏电池，热封时极耳不再避胶槽位，造成注液后漏液。

注液： 通过注液机将电解液注入电池，抽真空后封装。主要控制要点，电解液量、热封位置、热封宽度、热封拉力、热封效果、无漏液、无过容、溶胶均匀、真空度。主要问题有：注液量不准，影响电池性能。热封效果差，电解液流出，真空度过低。封装后电池中有气体，不利于电解液充分浸润，热冷压后电池表面褶皱。