Brevet FR3125596A1 — publié le 20230127

L’invention concerne un procédé de détection de défaut pour détecter un défaut dans une électrode (1) destinée à être comprise dans une batterie lors de la fabrication de l’électrode (1), ledit procédé de détection comprenant les étapes suivantes : - disposer l’électrode (1) sur un convoyeur primaire (5) et la faire circuler à travers un stimulateur inductif (2) et un champ de vision d’un imageur thermique (3) ; - chauffer une surface de ladite électrode (1) à l’aide du stimulateur inductif (2) ; - obtenir des données thermographiques de la surface de l’électrode (1) à l’aide de l’imageur thermique (3) ; - insérer les données thermographiques dans un programme informatique (4) pour extraire des caractéristiques de défaut; - trier les électrodes en fonction des caractéristiques de défaut extraites. L’invention concerne également un système de détection de défaut permettant la mise en œuvre du procédé de détection. Figure pour l’abrégé : Figure 1 Procédé et système de détection de défaut d'électrode Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine technique des batteries électriques, en particulier l'invention concerne un procédé et un système de détection d’une bavure sur un matériau actif d'électrode au cours de la fabrication d'une cellule lithium-ion. Art antérieur Lors de la fabrication d'une électrode destinée à être comprise dans une batterie, il peut se produire une formation de bords rugueux ou de nervures sur la surface de l'électrode. Cela survient parce que des opérations de découpe sont réalisées au cours de la fabrication de l'électrode. Ces bords rugueux ou de crêtes sont appelés bavure et ont un impact sur la qualité et les performances de la batterie. Une bavure peut percer le séparateur et, par conséquent, mettre directement en contact électrique deux électrodes de polarité opposée (une anode et une cathode). Il en résulte un court-circuit qui peut avoir des conséquences graves, telles que l'établissement d'un arc électrique et/ou une combustion spontanée pendant l'utilisation de la batterie, voire un incendie. En raison de la nature même des matériaux actifs et en dépit des efforts pour réaliser des découpes franches de bonne qualité, la présence de bavures est souvent inévitable. Par conséquent, l'identification des bavures de surface et de sous-surface est cruciale afin de mieux détecter l'électrode qui présente un défaut afin qu'elle ne soit pas utilisée dans la fabrication de la batterie. De nombreuses tentatives de détection de la présence d'un défaut lors de la fabrication d'une batterie ont été faites. Par exemple, la demande de brevet JP20150022094 divulgue un procédé d'inspection de la présence d'une défaillance sur une surface interne d'un boîtier métallique pour une batterie lithium-ion dans lequel, après qu'un ensemble d'électrodes et un électrolyte soient insérés dans un boîtier métallique, une surface du boîtier métallique est comprimée avec un dispositif de reliure, et la batterie lithium-ion à inspecter est ensuite chauffée. Afin d'inspecter la présence d'au moins une défaillance sur la surface interne du boîtier métallique, une distribution de température du boîtier métallique est observée pendant une période de temps définie jusqu'à ce que la température de la batterie revienne à un état normal. Cependant, le procédé décrit dans la demande de brevet JP20150022094 n'identifie que le défaut sur le boîtier métallique et ne détecte pas le défaut des composants à l'intérieur de la batterie. En particulier le procédé décrit dans la demande de brevet JP20150022094 n'aide pas à détecter tout défaut d'électrode à l'intérieur de la batterie. De plus, le procédé décrit dans la demande de brevet JP20150022094 ne détecte le défaut qu'une fois la batterie assemblée à un stade ultérieur du processus de fabrication, ce qui signifie que si un défaut est détecté sur le boîtier métallique, toute la batterie et les composants à l'intérieur doivent être mis au rebus même si ces composants ne sont pas eux-mêmes défectueux. Description Générale Le but de la présente invention est de fournir un procédé de détection de défaut qui peut détecter un défaut d'électrode à un stade précoce du processus de fabrication sans perturber le processus de fabrication de la batterie tout en réduisant le nombre de composants dans la batterie susceptibles d’être jetés. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de détection de défaut pour détecter un défaut dans une électrode destinée à être comprise dans une batterie lors de la fabrication de l’électrode, ledit procédé de détection comprenant les étapes suivantes : - disposer l’électrode sur un convoyeur primaire et la faire circuler au moyen de ce convoyeur primaire à travers un stimulateur inductif et un champ de vision d’un imageur thermique ; - chauffer une surface de ladite électrode à l’aide du stimulateur inductif ; - obtenir des données thermographiques de différentes positions sur la surface de l’électrode à l’aide de l’imageur thermique à différents moments au fur et à mesure que l’électrode se déplace sur le convoyeur primaire, afin d’attribuer à l’électrode plusieurs séquences d’images thermiques; - insérer les données thermographiques dans un programme informatique comprenant un algorithme d’extraction, l’algorithme d’extraction étant configuré pour extraire des caractéristiques de défaut à partir des plusieurs séquences d’images thermiques; - trier les électrodes en fonction des caractéristiques de défaut extraites, telles que : si les caractéristiques de défaut extraites satisfont à un critère de sélection prédéfini, l'électrode est réputée fonctionnelle et l'électrode reste sur le convoyeur primaire afin d'être comprise dans la batterie, si les caractéristiques de défaut extraites ne satisfont pas au critère de sélection prédéfini, l'électrode est considérée comme défectueuse et l'électrode est transférée vers au moins un convoyeur secondaire. Selon une caractéristique, le stimulateur inductif est configuré pour délivrer un courant à une fréquence de fonctionnement variable en fonction des caractéristiques de défaut extraites. Selon une caractéristique, le procédé de détection de défaut comprend en outre une étape consistant à : - ajuster la fréquence de fonctionnement du stimulateur inductif en fonction des caractéristiques de défaut extraites afin d'améliorer la détection du défaut d'électrode à la surface de l'électrode. Selon une caractéristique, le stimulateur inductif est une sonde à courants de Foucault. Selon une caractéristique, le procédé de détection de défauts comprend en outre une étape de : - mise en forme des données thermographiques à l'aide d'un circuit de conditionnement préalablement à l'entrée des données thermographiques dans le programme informatique. Selon une caractéristique, le procédé de détection de défaut comprend une étape d'adaptation d'au moins un paramètre du circuit de conditionnement en fonction des caractéristiques de défaut extraites. Selon une caractéristique, l'algorithme d'extraction est un algorithme d'apprentissage automatique, notamment un algorithme de détection d'anomalies ou un algorithme de classification. L’invention concerne en outre un système de détection de défaut pour détecter un défaut d'électrode pendant la fabrication d'une électrode destinée à être comprise dans une batterie, ledit système de détection de défaut comprenant : - un stimulateur inductif chauffant une surface de l'électrode ; - un imageur thermique ; - un convoyeur primaire sur lequel est disposée l’électrode et au moyen duquel l’électrode circule à travers un stimulateur inductif et un champ de vision d’un imageur thermique, l'imageur thermique générant des données thermographiques à partir de différentes positions sur la surface de l'électrode à différents moments au fur et à mesure que l’électrode se déplace sur le convoyeur primaire, de sorte que l'électrode se voit attribuer plusieurs séquences d'images thermiques; - un programme informatique comprenant un algorithme d'extraction, dans lequel les données thermographiques sont insérées, l'algorithme d'extraction étant configuré pour extraire des caractéristiques de défaut des séquences d'images thermiques ; - au moins un convoyeur secondaire ; l'électrode étant transférée vers l’au moins un convoyeur secondaire si les caractéristiques de défaut extraites ne répondent pas à un critère de sélection prédéfini que l'électrode est jugée défectueuse, et l'électrode restant sur le convoyeur primaire afin d'être comprise dans la batterie si les caractéristiques de défaut extraites satisfont au critère de sélection prédéfini et que l'électrode est jugée fonctionnelle. Selon une caractéristique, le stimulateur inductif est configuré pour délivrer un courant à une fréquence de fonctionnement variable selon les caractéristiques de défaut extraites. Selon une caractéristique, le stimulateur inductif est une sonde à courants de Foucault. Selon une caractéristique, le système de détection de défauts comprend en outre un circuit de conditionnement configuré pour formater les données thermographiques avant d’insérer les données thermographiques dans le programme informatique. Brève description des figures L’invention va maintenant être décrite, à titre d’exemple seulement, en référence à la figure ci-jointe : la est une représentation schématique du système de détection de défauts selon l’invention. Dans cette figure, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. Pour des raisons de clarté, la figure n’est pas nécessairement reproduite à l'échelle. Des caractéristiques supplémentaires peuvent ressortir de la description suivante. Procédé de détection de défaut pour détecter un défaut dans une électrode (1) destinée à être comprise dans une batterie lors de la fabrication de l’électrode (1), ledit procédé de détection comprenant les étapes suivantes : - disposer l’électrode (1) sur un convoyeur primaire (5) et la faire circuler au moyen de ce convoyeur primaire (5) à travers un stimulateur inductif (2) et un champ de vision d’un imageur thermique (3) ; - chauffer une surface de ladite électrode (1) à l’aide du stimulateur inductif (2) ; - obtenir des données thermographiques de différentes positions sur la surface de l’électrode (1) à l’aide de l’imageur thermique (3) à différents moments au fur et à mesure que l’électrode (1) se déplace sur le convoyeur primaire (5), afin d’attribuer à l’électrode (1) plusieurs séquences d’images thermiques; - insérer les données thermographiques dans un programme informatique (4) comprenant un algorithme d’extraction, l’algorithme d’extraction étant configuré pour extraire des caractéristiques de défaut à partir des plusieurs séquences d’images thermiques; - trier les électrodes en fonction des caractéristiques de défaut extraites, telles que : si les caractéristiques de défaut extraites satisfont à un critère de sélection prédéfini, l'électrode (1) est réputée fonctionnelle et l'électrode (1) reste sur le convoyeur primaire (5) afin d'être comprise dans la batterie, si les caractéristiques de défaut extraites ne satisfont pas au critère de sélection prédéfini, l'électrode (1) est considérée comme défectueuse et l'électrode (1) est transférée vers au moins un convoyeur secondaire (5’). Procédé de détection de défaut selon la revendication 1, dans lequel le stimulateur inductif (2) est configuré pour délivrer un courant à une fréquence de fonctionnement variable en fonction des caractéristiques de défaut extraites. Procédé de détection de défaut selon la revendication 2, comprenant en outre une étape consistant à : - ajuster la fréquence de fonctionnement du stimulateur inductif (2) en fonction des caractéristiques de défaut extraites afin d'améliorer la détection du défaut d'électrode (1) à la surface de l'électrode (1). Procédé de détection de défauts selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le stimulateur inductif (2) est une sonde à courants de Foucault. Procédé de détection de défauts selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre une étape de : - mise en forme des données thermographiques à l'aide d'un circuit de conditionnement (6) préalablement à l'entrée des données thermographiques dans le programme informatique (4). Procédé de détection de défaut selon la revendication 5, comprenant une étape d'adaptation d'au moins un paramètre du circuit de conditionnement (6) en fonction des caractéristiques de défaut extraites. Procédé de détection de défauts selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'algorithme d'extraction est un algorithme d'apprentissage automatique, notamment un algorithme de détection d'anomalies ou un algorithme de classification. Système de détection de défaut pour détecter un défaut d'électrode (1) pendant la fabrication d'une électrode (1) destinée à être comprise dans une batterie, ledit système de détection de défaut comprenant : - un stimulateur inductif (2) chauffant une surface de l'électrode (1) ; - un imageur thermique (3) ; - un convoyeur primaire (5) sur lequel est disposée l’électrode (1) et au moyen duquel l’électrode (1) circule à travers un stimulateur inductif (2) et un champ de vision d’un imageur thermique (3), l'imageur thermique (3) générant des données thermographiques à partir de différentes positions sur la surface de l'électrode (1) à différents moments au fur et à mesure que l’électrode (1) se déplace sur le convoyeur primaire (5), de sorte que l'électrode (1) se voit attribuer plusieurs séquences d'images thermiques; - un programme informatique (4) comprenant un algorithme d'extraction, dans lequel les données thermographiques sont insérées, l'algorithme d'extraction étant configuré pour extraire des caractéristiques de défaut des séquences d'images thermiques ; - au moins un convoyeur secondaire (5’) ; l'électrode (1) étant transférée vers l’au moins un convoyeur secondaire (5’) si les caractéristiques de défaut extraites ne répondent pas à un critère de sélection prédéfini que l'électrode (1) est jugée défectueuse, et l'électrode (1) restant sur le convoyeur primaire (5) afin d'être comprise dans la batterie si les caractéristiques de défaut extraites satisfont au critère de sélection prédéfini et que l'électrode (1) est jugée fonctionnelle. Système de détection de défaut selon la revendication 8, dans lequel le stimulateur inductif (2) est configuré pour délivrer un courant à une fréquence de fonctionnement variable selon les caractéristiques de défaut extraites. Système de détection de défauts selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, dans lequel le stimulateur inductif (2) est une sonde à courants de Foucault. Système de détection de défauts selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, comprenant en outre un circuit de conditionnement (6) configuré pour formater les données thermographiques avant d’insérer les données thermographiques dans le programme informatique (4).