[发明专利]用于LiB隔离片制造的勃姆石检测和警告系统及浓度指示器

说明书

本发明题为用于LiB隔离片制造的勃姆石检测和警告系统及浓度指示器。本发明公开了一种方法，该方法包括接收从x射线发射器传输穿过涂覆的隔离膜的x射线信号。该方法还包括从该涂覆的隔离膜获得红外(IR)信号。这些IR信号包括两个或更多个光谱分量，这些光谱分量包括峰，这些峰包括来自该隔离膜的第一峰。该方法还包括由处理器确定是否存在第二峰，以及确定该涂覆的隔离膜内存在的涂层中是否存在至少一种污染物/添加剂。该方法还包括由该处理器计算该至少一种污染物/添加剂的浓度/面积重量以及该涂层的重量、密度或厚度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年2月26日提交的名称为“用于电池的涂覆的隔离片制造的勃姆石检测”的美国临时申请序列第63/154,249号的权益和优先权，该文献全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明所公开的方面涉及测量用于电池的涂覆的隔离片的涂层参数。

背景技术

涂覆陶瓷的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)隔离膜为锂离子电池(LiB)的性能的重要组件。隔离膜提供在阴极与阳极之间的离子可渗透屏障。这些膜是多孔的，并且如果未涂覆的话，则通常在约120℃的温度下开始降解，从而导致LiB短路并因此失效。施加至隔离膜的陶瓷涂层防止或抑制隔离膜在升高的温度下的收缩。陶瓷涂层的一个示例是氧化铝(Al₂O₃)。有时，在一些隔膜样品上发现的氧化铝不纯，而是含有污染物/添加剂，诸如勃姆石或其他粘合剂材料诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)。已知施加在隔离膜表面上的包括铝的陶瓷涂层有助于将隔膜的温度和化学稳定性提高至高达约200℃。在较高温度下，塑料膜分解，在阴极与阳极之间产生导电路径。导致短路，导致热失控，然后爆炸。

发明内容

提供本发明内容以介绍简化形式的公开概念的简要选择，其在下文包括所提供附图的具体实施方式中被进一步描述。该发明内容不旨在限制所要求保护的主题的范围。

所公开的方面认识到隔离膜上的氧化铝涂层可以包括勃姆石的混合物。氧化铝涂层中勃姆石的存在或勃姆石涂层中氧化铝的存在通常会影响隔离膜的物理性质。例如，勃姆石的密度比氧化铝低30％，并且勃姆石的硬度也大大低于氧化铝。在具有低质量氧化铝的氧化铝涂层的情况下，钠离子和勃姆石会浸出并污染电池的电解质。

从电池制造商的角度来看，重要的是准确知道涂层的组成是纯氧化铝、纯勃姆石还是这两种材料的混合物。从测量质量控制的角度来看，知道基材(诸如隔离膜)上的涂层的组成和密度，使得能够更准确地确定涂层厚度。在某种程度上，这是因为无论是基于X射线、基于β粒子还是基于红外(IR)的吸收测量技术本质上都是重量测量技术，而不是厚度测量技术。因此，本文中认识到能够检测基材(诸如隔离膜)上的氧化铝涂层中勃姆石的存在和量，或者勃姆石涂层中氧化铝的存在和量将会有所帮助。

一个所公开的方面包括用于测量涂覆的隔离膜的测量设备，该隔离膜包括在至少一个表面上具有铝化合物涂层(包括氧化铝和勃姆石中的至少一者)的独立隔膜。测量设备包括x射线传感器和IR传感器，该x射线传感器包括用于发射x射线的x射线源，该x射线源具有耦接到该x射线源的高压电源，和x射线检测器，该x射线检测器用于响应于接收到传输穿过涂覆的隔离膜之后的x射线而提供x射线信号。IR传感器提供来自涂覆的隔离膜的IR信号，这些IR信号包括至少两个光谱分量，即针对隔离膜的第一峰和针对勃姆石的至少第二峰。另一个IR光谱分量可以(但不是必须)充当参考信道。

包括处理器和存储器的计算装置被耦接以接收x射线信号和IR信号。处理器用于确定是否存在第二峰以表明铝化合物涂层中是否存在勃姆石。处理器还使用应用于IR信号和x射线信号的算法(诸如多元回归算法)，用于计算勃姆石的浓度和氧化铝的浓度。任选地，还可以计算铝化合物涂层的重量、铝化合物涂层的密度和铝化合物涂层的厚度中的至少一者。