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辊系参数对锂离子电池极片厚度一致性的影响研究

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塑性工程学报 2018年第1期25卷 46-51页

作者：王荣军杜晓钟刘斌斌闫时建王金鹏太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024 晋西工业集团有限责任公司山西太原030027 太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024

单体锂离子电池极片的厚度一致性对电池组的性能发挥至关重要。针对在极片辊压中对极片的厚度的高精度要求,采用有限元软件,基于弹塑性有限元法对辊压过程中轧辊的变形进行了仿真。研究了辊系参数变化对极片厚度一致性的影响规律,并对Φ... 详细信息

单体锂离子电池极片的厚度一致性对电池组的性能发挥至关重要。针对在极片辊压中对极片的厚度的高精度要求,采用有限元软件,基于弹塑性有限元法对辊压过程中轧辊的变形进行了仿真。研究了辊系参数变化对极片厚度一致性的影响规律,并对Φ500 mm×500 mm的轧辊辊径及弯辊力设定进行优化。结果表明：辊径不变时,增加辊身长度,极片的厚度一致性变差;辊长不变时,增加辊径和施加弯辊力可以改善极片的厚度一致性;轧辊长径比为1∶1时,同时增加辊长和辊径,极片的厚度一致性变差。通过实验验证了有限元模拟的准确性,研究结果可为技术研究和现场生产提供参考。

关键词：锂离子电池极片辊系参数极片辊压厚度一致性

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锂离子电池极片辊压热力耦合模拟与实验研究

锂离子电池极片辊压热力耦合模拟与实验研究

作者：段浩太原科技大学

学位级别：硕士

随着经济的快速增长与现代化建设的需要,石油、煤炭、天然气等化石燃料资源的消耗不断加剧,能源紧缺与环境污染的问题日益加重,新能源汽车以其清洁环保的特性,成为汽车行业目前的主要发展方向,而作为其核心储能部件的动力电池也因此受... 详细信息

随着经济的快速增长与现代化建设的需要,石油、煤炭、天然气等化石燃料资源的消耗不断加剧,能源紧缺与环境污染的问题日益加重,新能源汽车以其清洁环保的特性,成为汽车行业目前的主要发展方向,而作为其核心储能部件的动力电池也因此受到世界各国的广泛关注。目前的动力电池,因其续航里程短、电池组性能一致性差等缺陷,严重制约着新能源汽车的快速发展;而锂离子电池极片的厚度一致性是影响电池组性能一致性的最关键因素之一。因此,本论文通过锂离子电池极片热力耦合模拟与实验,对锂离子电池极片辊压工艺进行研究,为提高锂离子电池极片的制造精度提供技术支持。本文针对锂离子电池极片在实际辊压过程中厚度一致性差、辊压宽度较窄的问题,采用有限元热力耦合模拟与实验相结合的研究方法,对现有锂离子电池极片的辊压工艺进行了分析:首先,对锂离子电池工作原理及锂离子电池极片辊压理论进行分析;其次,基于弹塑性有限元法,建立Ф100×150二辊极片辊压机辊压模型,研究了辊压速度、辊压温度、涂布厚度等辊压工艺参数的改变对锂离子电池极片厚度一致性的影响规律;最后,通过极片辊压实验,研究了锂离子电池正极片辊压工艺中的浆料配比、辊压速度、辊压温度和涂布厚度等参数的改变,对锂离子电池极片厚度一致性、微观形貌及其三元NCA锂离子电池电化学性能的影响。研究结果表明:对于本论文研究的该型号极片辊压机,在极片辊压过程中,其他工艺参数一定时,降低其辊压速度、可在一定程度上减小极片绝对厚度偏差,提高其厚度一致性;其他工艺参数一定时,减小其涂布厚度,可在一定程度上减小极片绝对厚度偏差,提高其厚度一致性;其他工艺参数一定时,提高其辊压温度,可在一定程度上减小极片绝对厚度偏差,改善其厚度一致性。这是因为减小面密度、适当增大压实密度和提高极片厚度一致性与极片表面形貌均匀性都会减小电池的内阻特别是减小电解液与正极片接界处的电荷转移阻抗,从而提升电池电化学性能,反之,则可能会降低电池电化学性能。上述研究结果可为之后的研究及工业生产提供技术支持和理论指导。

关键词：动力电池锂离子电池极片极片辊压有限元仿真一致性

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动力锂离子电池极片的辊压工艺研究

机械科学与技术 2018年第4期37卷 592-598页

作者：刘斌斌杜晓钟王荣军闫时建太原科技大学重型机械教育部工程研究中心太原030024 太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

极片的厚度一致性对动力锂离子电池组的容量、循环寿命和安全性等有重要的影响。针对极片在实际辊压中存在厚度一致性差和辊压宽度窄的问题,采用有限元软件建立了二辊辊压机和四辊辊压机的轧辊有限元模型,借助实验的方法验证了所建有限... 详细信息

极片的厚度一致性对动力锂离子电池组的容量、循环寿命和安全性等有重要的影响。针对极片在实际辊压中存在厚度一致性差和辊压宽度窄的问题,采用有限元软件建立了二辊辊压机和四辊辊压机的轧辊有限元模型,借助实验的方法验证了所建有限元模型的准确性。得到了相同辊压工艺条件下与二辊辊压机■500×500等效的四辊辊压机辊系模型;分析了四辊辊压机工作辊辊径、支撑辊辊径、辊身长度及弯辊力的变化对极片厚度一致性的影响规律。研究结果表明:四辊辊压机代替二辊辊压机辊压动力锂离子电池极片具有可行性;随着四辊辊压机工作辊辊径和支承辊辊径的增加,极片沿宽度方向的厚度一致性有所提高;随着四辊辊压机辊身长度的增加,极片沿宽度方向的厚度一致性变差;随着对工作辊施加弯辊力的增加,极片沿宽度方向的厚度一致性提高,同时极片辊压宽度也有所增加,可以改善目前实际生产中极片辊压宽度过窄的问题。

关键词：动力锂离子电池锂离子电池极片极片辊压一致性

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基于机器视觉的锂离子电池极片检测系统的研究与设计

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基于机器视觉的锂离子电池极片检测系统的研究与设计

作者：刘学山华南理工大学

学位级别：硕士

锂离子电池是一种非常重要的动力电池,在当今社会的各个领域都有着广泛的应用。然而由于电池极片材料的脆性,在涂料、辊压等环节都有可能导致极片破损,而这些缺陷会严重影响电池的质量和使用寿命。传统的人工检测方法效率低、误差大,已... 详细信息

锂离子电池是一种非常重要的动力电池,在当今社会的各个领域都有着广泛的应用。然而由于电池极片材料的脆性,在涂料、辊压等环节都有可能导致极片破损,而这些缺陷会严重影响电池的质量和使用寿命。传统的人工检测方法效率低、误差大,已经不能适应现代工业高精度、高速率的要求,因此有必要在新技术的基础上开发一种高效的、实时的电池极片检测系统。机器视觉作为近年来发展和完善起来的现代科学技术,具有精度高、速度快、非接触等优点,在各个工程技术领域获得广泛的应用。本文根据电池极片检测要求,对基于机器视觉的电池极片检测系统进行了深入的探讨和研究。本文主要内容如下： 1.针对电池极片检测系统的特点,分析和研究了基于机器视觉在线检测系统的工作原理和软硬件的构成;2.分析了电池极片在线检测的具体流程,包括图像获取、信息处理、特征提取;3.讨论了各种适合电池极片图像处理的算法。如中值滤波、直方图均衡化、Canny算子边缘检测、区域生长法,数学形态学区域填充等;4.在硬件选择上,详细阐述了各种硬件的选择标准,并选择了最佳的硬件设备;5.基于VC++6.0软件,设计了在线电池极片检测系统。

关键词：锂离子电池极片缺陷检测机器视觉数字图像处理 OpenCV

车载锂离子电池极片厚度一致性改进流程模拟仿真

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天津理工大学学报 2024年

作者：王颖安雨豪天津理工大学管理学院西安科技大学管理学院

针对车载锂离子电池中的极片厚度不一致问题，运用试验设计及质量管理相关知识设计提出有效提高极片厚度一致性的改善流程：首先对可能影响极片厚度的因子进行因子筛选试验，确定影响辊压厚度的关键因子；随后进行优化试验缩小相关因子... 详细信息

针对车载锂离子电池中的极片厚度不一致问题，运用试验设计及质量管理相关知识设计提出有效提高极片厚度一致性的改善流程：首先对可能影响极片厚度的因子进行因子筛选试验，确定影响辊压厚度的关键因子；随后进行优化试验缩小相关因子的水平范围；最后确认最佳的因子水平组合并进行确认试验。通过仿真平台完成验证试验，确定理想加工参数并验证该流程的可行性与有效性。结果表明该优化流程可加强辊压过程能力控制，有效提高极片厚度一致性，为企业改进车载锂离子电池生产加工技术提供改进思路。

关键词：工业技术流程设计质量管理锂离子电池极片仿真实验

基于图像处理技术的锂离子电池电极缺陷检测算法研究

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基于图像处理技术的锂离子电池电极缺陷检测算法研究

作者：孙浩然华南理工大学

学位级别：硕士

随着锂离子电池工业制造水平的日益提升,对电池零部件的检测速度与精度要求也在不断提高。极片作为锂离子电池的关键部件,其表面缺陷种类繁多且面积微小。传统的目视检测已难以满足现阶段的极片生产需求,因此亟待开发一种准确高效的新... 详细信息

随着锂离子电池工业制造水平的日益提升,对电池零部件的检测速度与精度要求也在不断提高。极片作为锂离子电池的关键部件,其表面缺陷种类繁多且面积微小。传统的目视检测已难以满足现阶段的极片生产需求,因此亟待开发一种准确高效的新型锂离子电池极片缺陷检测系统,以突破锂电行业的发展瓶颈。本文基于实验室自研系统采集锂电池极片图像数据,针对检测难点设计一种基于图像处理技术的锂离子电池电极缺陷检测算法。该算法改进YOLOv4算法以实现缺陷区域的精准快速定位与类型识别,优化目标分割算法以实现对缺陷边缘的高精度提取。本文的主要研究内容如下:1.针对YOLOv4网络难以捕获微小缺陷细节特征的问题,首先提出一种融合通道注意力机制的残差模块以强调重要特征;其次引入改进ASPP模块,在扩大感受野的基础上进一步保护细节信息;最后新增细粒度特征层并提出一种改进的特征融合方式,显著提升微小缺陷的识别精度。2.为增强网络的综合性能引入多种模型优化策略,优化损失函数提高预测值与真实值之间的差别度量精准度;采用Adam优化算法提高网络学习速率与稳定性;通过K-means++算法聚类获取更贴近样本分布的先验框。经上述改进后的YOLO算法的平均准确率高达96.47%且平均检测时间仅45ms。3.为解决极片表面微小缺陷对比度低的分割难点,改进图像预处理算法,首先灰度化ROI图像,保留关键特征并降低运算冗余;随后提出一种改进的自适应滤波算法,通过融合联合双边滤波与引导滤波得到最佳的保边去噪效果;最后结合灰度线性变换算法并改进多尺度Retinex算法,增强图像的同时保护边缘细节。4.为提高缺陷边缘的分割精度,提出一种改进的Canny算子,首先采用自适应联合双边滤波初步平滑图像;之后引入四方向Sobel算子获取全方位的缺陷边缘细节;随后融合鲸鱼优化算法与最大熵算法以实现高低阈值的自适应获取;最后合理判定边缘点并应用形态学闭运算完善边缘。本文算法可满足电极缺陷的高精度实时检测需求,具有一定的理论意义与应用价值。

关键词：锂离子电池极片缺陷检测 YOLOv4 图像预处理 Canny算子