Brevet FR3143121A1 — publié le 20240614

Système (10) d'inspection en ligne d'une électrode (1) pour une détection d'une bavure sur un premier bord découpé de ladite électrode (1), ce système comprenant - un dispositif (5) de convoyage mobile intégrant des moyens de maintien aptes à maintenir l'électrode (1) dans un plan ; - un premier capteur (6) d'image configuré pour capturer une première image couvrant le premier bord découpé selon une première direction de capture d'images ; - un deuxième capteur (7) d'image configuré pour capturer une deuxième image couvrant le premier bord découpé selon une deuxième direction de capture d'images sensiblement perpendiculaire à la première direction de capture d'images; - une unité de traitement d'images configurée pour détecter à partir de la première image et/ou la deuxième image la présence sur le premier bord découpé d'une bavure ayant une dimension supérieure à une valeur seuil prédéfinie. Figure pour l’abrégé : Fig.2 Procédé et système d’inspection d’électrodes destinées à un assemblage par empilage La présente invention a trait aux méthodes et systèmes d'inspection des électrodes pour batterie destinées à un assemblage par empilage, et plus particulièrement aux méthodes et systèmes de détection de bavures sur les bords de telles électrodes. Une batterie ou, plus généralement, un accumulateur électrochimique comprend, de façon connue, au moins une cellule électrochimique intégrant une électrode positive (ou cathode) et une électrode négative (ou anode) de part et d'autre d'un séparateur imprégné d'un constituant électrolyte. Ces éléments sont le plus souvent assemblés par empilage, notamment selon la technique de pliage en Z plus connue sous le nom anglais « Z-folding ». Un pliage en Z consiste à disposer de manière alternée une anode, un séparateur étiré et enroulé autour de cette anode ensuite une cathode et enroulement du séparateur autour de cette cathode. Autrement dit, un seul séparateur (ou une membrane de séparation) est plié sous la forme d'un accordéon et des feuilles d'anode et des feuilles de cathode sont intercalées alternativement dans les plis de cet accordéon autant de fois que l'on souhaite avoir d'anodes et de cathodes empilées. Avant une telle étape d'empilage d'électrodes en unités individuelles, un rouleau d'électrode (c.à.d. une électrode continue) est d'abord formée par enduction d'une encre d'un matériau actif d'électrode sur au moins une des deux faces d'une bande en feuille métallique constituant un collecteur de courant. En pratique les deux faces sont enduites de matériau actif. Après une opération de séchage et de compression par calandrage de la couche continue active, le rouleau d'électrode est découpé en électrodes en unités individuelles sous forme de feuilles d'anode ou de cathode de section sensiblement rectangulaire destinées à un assemblage par empilage. Cependant, lors de l'opération de coupe du rouleau d'électrode en unités individuelles, peuvent apparaître des bavures de découpe le long des lignes de coupe des électrodes. La découpe génère des bavures sous la forme de protrusions métalliques provenant de la feuille métallique. Une imperfection des outils de coupe telle qu'une usure, un affûtage insuffisant, un défaut de montage ou de réglage des arêtes de coupe favorise l'apparition de bavures où la feuille métallique apparait comme étant arrachée par endroits et non coupée à cause d'une coupe non franche. En particulier, lorsqu’une bavure présente une dimension relativement importante qui dépasse la périphérie de l'électrode, une telle 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. Le fait de maintenir le séparateur (qui n'est autre qu'une membrane mince mécaniquement très fragile) tendu lors d'un pliage en Z pour assurer un bon maintien de l'empilement augmente encore les risques de son perçage par une bavure ayant une arête et/ou un angle vif. Un frottement fréquent, une pression prolongée et/ou une pression brusque relativement importante entre une bavure et le séparateur peut également conduire à son perçage et donc à un court-circuit. Un objet de la présente invention est de proposer des méthodes et systèmes d'inspection en ligne et à haute cadence d'électrodes destinées à un assemblage par empilage pour détecter la présence d'une imperfection de type bavure sur un bord découpé d'une électrode. Un autre objet de la présente invention est d'assurer des anodes et des cathodes sans bavures issues de leur découpe susceptibles de percer le séparateur alternativement disposé entre ces électrodes selon une technique de pliage en Z. Un autre objet de la présente invention est de contrôler la qualité de la découpe des électrodes destinées à un assemblage par empilage, notamment de type Z. A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un système d'inspection en ligne d'une électrode destinée à un assemblage par empilage d'électrodes pour une détection d'une bavure sur un premier bord découpé de ladite électrode, ce premier bord découpé comprenant une feuille métallique revêtue d’un matériau actif d'électrode, ce système comprenant - un dispositif de convoyage mobile intégrant des moyens de maintien aptes à maintenir l'électrode dans un plan; - un premier capteur d'image configuré pour capturer une première image couvrant le premier bord découpé selon une première direction de capture d'images; - un deuxième capteur d'image configuré pour capturer une deuxième image couvrant le premier bord découpé selon une deuxième direction de capture d'images sensiblement perpendiculaire à la première direction de capture d'images; - une unité de traitement d'images configurée pour détecter à partir de la première image et/ou la deuxième image la présence sur le premier bord découpé d'une bavure ayant une dimension supérieure à une valeur seuil prédéfinie. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : - la première direction de capture d'images est sensiblement perpendiculaire audit plan ; - le deuxième capteur d'image est disposé latéralement au dispositif de convoyeur mobile de sorte qu'il soit, lors de la capture de la deuxième image, en regard du premier bord découpé ; - le dispositif de convoyage est mobile en rotation autour d'un axe de rotation sensiblement perpendiculaire audit plan de sorte à pouvoir détecter une bavure sur un deuxième bord découpé de l'électrode, ce deuxième bord découpé comprenant une feuille métallique revêtue d’un matériau actif d'électrode ; - le système présenté ci-dessus comprend, en outre, un dispositif d'éclairage pour éclairer le premier bord découpé de l'électrode, ce dispositif d'éclairage intégrant au moins une première source lumineuse configurée pour éclairer le premier bord découpé selon une première direction d'éclairage non parallèle à la première direction de capture d'images et une deuxième source lumineuse configurée pour éclairer le premier bord découpé selon une deuxième direction d'éclairage non parallèle à la première direction d'éclairage ; - la première direction d'éclairage et la deuxième direction d'éclairage sont sensiblement perpendiculaires ; - les moyens de maintien sont configurés pour maintenir par effet de ventouse l'électrode dans un plan sensiblement plat. Il est proposé, en deuxième lieu, un procédé d'inspection en ligne d'une électrode destinée à un assemblage par empilage d'électrodes pour une détection d'une bavure sur un bord découpé de ladite électrode, ce premier bord découpé comprenant une feuille métallique revêtue d’un matériau actif d'électrode, ce procédé comprenant les étapes suivantes - maintien par un dispositif de convoyeur mobile de l'électrode dans un plan; - capture par un premier capteur d'image d'une première image couvrant le premier bord découpé selon une première direction de capture d'images ; - capture par un deuxième capteur d'image d'une deuxième image couvrant le premier bord découpé selon une deuxième direction de capture d'images sensiblement perpendiculaire à la première direction de capture d'images; - détection à partir de la première image et/ou la deuxième image par une unité de traitement d'images de la présence sur le premier bord découpé d'une bavure ayant une dimension supérieure à une valeur seuil prédéfinie. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : - le procédé présenté ci-dessus comprend, en outre, une étape de rotation du dispositif de convoyage autour d'un axe de rotation sensiblement perpendiculaire audit plan de sorte à pouvoir détecter une bavure sur un deuxième bord découpé de l'électrode, ce deuxième bord découpé comprenant une feuille métallique revêtue d’un matériau actif d'électrode ; - le procédé présenté ci-dessus comprend, en outre, une étape d'éclairage du premier bord découpé de l'électrode par au moins une première source lumineuse configurée pour éclairer le premier bord découpé selon une première direction d'éclairage non parallèle à la première direction de capture d'images et par une deuxième source lumineuse configurée pour éclairer le premier bord découpé selon une deuxième direction d'éclairage non parallèle à la première direction d'éclairage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure illustre schématiquement, selon une vue de dessus, des modules d'un système pour la détection de bavures sur le bord d'une électrode selon divers modes de réalisation; la figure illustre schématiquement, selon une vue latérale, des modules dudit système selon divers modes de réalisation; la figure illustre schématiquement, selon une vue transversale, des modules dudit système selon divers modes de réalisation; la figure illustre schématiquement une bavure présente sur le bord d'une électrode selon divers modes de réalisation; la figure illustre schématiquement des étapes d'un procédé de détection de bavures sur le bord d'une électrode selon divers modes de réalisation. En se référant aux figures 1-3, il est représenté un système 10 (un poste, une ligne, ou une station) d'inspection en ligne d'électrodes 1 destinées à un assemblage par empilage d'électrodes 1 . Cette inspection vise à détecter une bavure 11 sur un bord 2 , 3 découpé d'une électrode 1 , ce bord 2 , 3 découpé comprend une feuille métallique revêtue d’un matériau actif. Une électrode 1 individuelle de forme générale rectangulaire comprend, en effet, une section supportant une couche de matériau actif d'électrode s'étendant jusqu'au au moins un premier bord 2 découpé. Plus généralement, le premier bord 2 est une zone susceptible de présenter des bavures 11 inhérentes à la découpe de l'électrode 1 . L'électrode 1 est déplacée sur une ligne 4 de convoyage (tel que des rails) par un dispositif 5 de convoyage mobile (une plaque ou une palette de manutention) intégrant des moyens de maintien ou de rétention aptes à maintenir l'électrode 1 dans un plan. Le dispositif 5 de convoyage amène en défilement l'électrode 1 pour son inspection après sa découpe et avant son assemblage par empilage. Dans un mode de réalisation, les moyens de maintien retiennent par effet de ventouse ou par aspiration l'électrode 1 sur le dispositif 5 de convoyage (notamment, des moyens de dépression permettant une prise de l'électrode 1 par effet de ventouse). Avantageusement, de tels moyens de maintien plaquent l'électrode 1 contre le dispositif 5 de convoyage de sorte que les bords 2 , 3 découpés de l'électrode 1 soient apparents. Il en résulte une meilleure exposition des bords 2 , 3 découpés. L'électrode 1 est amenée par le dispositif 5 de convoyage devant un premier capteur 6 d'image tel qu'une caméra ou un capteur d'image à contact (ou CIS pour "Contact Image Sensor" selon une terminologie anglo-saxonne). Ce premier capteur 6 d'image est configuré pour capturer une première image couvrant le premier bord 2 découpé selon une première direction de capture d'images. Cette première direction de visée ou de prise d'images est, dans un mode de réalisation, sensiblement perpendiculaire au plan de l'électrode 1 . Au moins un deuxième capteur 7 d'image est configuré pour capturer une deuxième image couvrant le premier bord 2 découpé selon une deuxième direction de capture d'images sensiblement perpendiculaire à la première direction de capture d'images. Une première et une deuxième direction de capture d'images différentes, notamment sensiblement perpendiculaires, permettent, avantageusement, de déceler certaines bavures 11 non détectables dans une seule direction de capture d'images. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 2 et 3, le premier capteur 6 d'image est au-dessus de l'électrode 1 alors que le deuxième capteur 7 d'image est latéral à celle-ci. La deuxième direction de capture d'images est sensiblement comprise dans le plan de l'électrode 1 . En effet, le deuxième capteur 7 d'image est disposé latéralement au dispositif 5 de convoyage mobile de sorte qu'il soit, lors de la capture de la deuxième image, en regard du premier bord 2 découpé. Une telle configuration permet, avantageusement, de détecter une bavure 11 sur la face supérieure et/ou la face inférieure de l'électrode 1 au niveau du premier bord 2 découpé. Dans un mode de réalisation, le premier et/ou le deuxième capteur 6 , 7 d'image est un capteur bidimensionnel d'image. Dans un autre mode de réalisation, les prises de vues du premier bord 2 découpé sont acquises simultanément ou successivement au fur et à mesure que l'électrode 1 est entraînée en mouvement par le dispositif 5 de convoyage mobile. Une inspection en ligne d'électrodes 1 en défilement en amont de leur empilage en Z est ainsi possible. Un dispositif d'éclairage permet d'illuminer le premier bord 2 découpé de l'électrode 1 . Pour cela, une pluralité de sources lumineuses 8 , 9 fournissant des faisceaux lumineux incidents sont orientées vers le premier bord 2 découpé. Les sources lumineuses 8 , 9 sont, dans un mode de réalisation, directives. La première et la deuxième source lumineuse 8 , 9 sont configurées pour éclairer le premier bord 2 découpé selon, respectivement, une première direction d'éclairage non parallèle à la première direction de capture d'images et une deuxième direction d'éclairage non parallèle à la première direction d'éclairage. Deux directions d'éclairage non parallèles permettent, avantageusement, de révéler plus facilement des bavures 11 orientées différemment par rapport au plan de l'électrode 1 . Afin de faciliter la mise en évidence d'une éventuelle bavure 11 sur le premier bord 2 découpé, la direction d'éclairage d'une source lumineuse 8 , 9 fait, dans un mode de réalisation, avec le plan de l'électrode 1 un angle compris entre 30 degrés et 60 degrés ou, de préférence, sensiblement égal à 45 degrés. Dans un autre mode de réalisation, la direction d'éclairage d'une source lumineuse 8 , 9 est rasante ou tangentielle par rapport au plan de l'électrode 1 . Dans un autre mode de réalisation, la direction d'éclairage d'une source lumineuse 8 , 9 fait un angle sensiblement égal à 45 degrés avec la première direction de capture d'images et/ou avec la deuxième direction de capture d'images. Un éclairage du premier bord 2 découpé selon une première direction d'éclairage et une deuxième direction d'éclairage sensiblement perpendiculaires peut également être envisagé. Plus généralement, les directions d'éclairage des sources lumineuses 8 , 9 sont choisies de sorte à favoriser une réflexion spéculaire (flash) des rayons du faisceau lumineux incident sur une éventuelle bavure 11 présente sur le bord 2 découpé de l'électrode 1 . Il en résulte qu'une bavure 11 forme une surface de réflexion ou d'ombre en direction d'au moins un des capteurs 6 , 7 d'image. Pour pouvoir inspecter un deuxième bord 3 découpé de l'électrode 1 , le dispositif 5 de convoyage est apte à réaliser une rotation autour d'un axe perpendiculaire au plan de l'électrode 1 . Tel qu'il est illustré par la , le dispositif 5 de convoyage est, plus généralement, mobile en rotation autour d'un axe de rotation sensiblement perpendiculaire au plan de l'électrode 1 de sorte à pouvoir détecter une bavure 11 sur un deuxième bord 3 découpé de l'électrode, ce deuxième bord découpé comprenant une feuille métallique revêtue d’un matériau actif d'électrode. Cette rotation est de 180 degrés, lorsque le deuxième bord 3 découpé est opposé au premier bord 2 découpé. La rotation du dispositif 5 de convoyage peut être manuelle ou automatique. Le système 10 d'inspection en ligne des électrodes 1 est pourvu d'une unité de traitement d'images configurée pour détecter à partir d'une première image acquise par le premier capteur 6 d'image et/ou une deuxième image acquise par le deuxième capteur 7 d'image d'un bord 2 , 3 découpé de l'électrode 1 la présence sur ce bord 2 , 3 découpé d'une bavure 11 . Dans un mode de réalisation, seules les bavures 11 présentant une dimension (hauteur, longueur, largeur) supérieure à une valeur seuil prédéfinie sont prises en considération par l'unité de traitement. Cette valeur seuil est, par exemple, une distance qui sépare deux électrodes voisines (ou successives) dans un assemblage par empilage d'électrodes. Une bavure 11 peut, dans un mode de réalisation, être reconnue par un contour curviligne, un contour sinueux, un fort contraste local, un niveau de luminosité ou d'ombre élevé et/ou toute autre propriété équivalente. La illustre la présence d'une bavure 11 sur le bord 2 découpé d'une électrode 1 . Il convient de noter que cette bavure 11 est représentée uniquement par souci de clarté et qu'elle n'est pas à l'échelle. En se reportant à la et conformément à ce qui précède, un procédé d'inspection en ligne de l'électrode 1 comprend une étape 21 de maintien par le dispositif 5 de convoyage mobile de cette électrode 1 dans un plan sensiblement plat et une étape 22 de capture d'une première image selon une première direction de capture d'images et d'une deuxième image selon une deuxième direction de capture d'images sensiblement perpendiculaire à la première direction de capture d'images du premier bord 2 découpé de l'électrode 1 . Lors d'une étape 23 de détection, la présence sur le premier bord 2 découpé de l'électrode 1 d'une bavure 11 ayant une dimension supérieure à une valeur seuil prédéfinie peut être détectée à partir de la première image et/ou la deuxième image acquises. Avantageusement, les modes de réalisation présentés ci-dessus permettent de s'assurer que les bords 2 , 3 découpés des électrodes 1 utilisées dans un assemblage par empilage sont sans bavures susceptibles de percer le séparateur intercalé entre deux électrodes de polarité opposée. Il en résulte une vérification de la qualité de la découpe des électrodes et une sécurité accrue des accumulateurs électrochimiques obtenus par empilage d'électrodes. Système ( 10 ) d'inspection en ligne d'une électrode ( 1 ) destinée à un assemblage par empilage d'électrodes pour une détection d'une bavure ( 11 ) sur un premier bord ( 2 ) découpé de ladite électrode ( 1 ), ce premier bord ( 2 ) découpé comprenant une feuille métallique revêtue d’un matériau actif d'électrode, ce système ( 10 ) comprenant - un dispositif ( 5 ) de convoyage mobile intégrant des moyens de maintien aptes à maintenir l'électrode ( 1 ) dans un plan ; - un premier capteur ( 6 ) d'image configuré pour capturer une première image couvrant le premier bord ( 2 ) découpé selon une première direction de capture d'images ; - un deuxième capteur ( 7 ) d'image configuré pour capturer une deuxième image couvrant le premier bord ( 2 ) découpé selon une deuxième direction de capture d'images sensiblement perpendiculaire à la première direction de capture d'images; - une unité de traitement d'images configurée pour détecter à partir de la première image et/ou la deuxième image la présence sur le premier bord ( 2 ) découpé d'une bavure ( 11 ) ayant une dimension supérieure à une valeur seuil prédéfinie. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première direction de capture d'images est sensiblement perpendiculaire audit plan. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième capteur ( 7 ) d'image est disposé latéralement au dispositif ( 5 ) de convoyage mobile de sorte qu'il soit, lors de la capture de la deuxième image, en regard du premier bord ( 2 ) découpé. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif ( 5 ) de convoyage est mobile en rotation autour d'un axe de rotation sensiblement perpendiculaire audit plan de sorte à pouvoir détecter une bavure ( 11 ) sur un deuxième bord ( 3 ) découpé de l'électrode ( 1 ), ce deuxième bord ( 3 ) découpé comprenant une feuille métallique revêtue d’un matériau actif d'électrode. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu 'il comprend, en outre, un dispositif d'éclairage pour éclairer le premier bord ( 2 ) découpé de l'électrode ( 1 ), ce dispositif d'éclairage intégrant au moins une première source lumineuse ( 8 ) configurée pour éclairer le premier bord ( 2 ) découpé selon une première direction d'éclairage non parallèle à la première direction de capture d'images et une deuxième source lumineuse ( 9 ) configurée pour éclairer le premier bord ( 2 ) découpé selon une deuxième direction d'éclairage non parallèle à la première direction d'éclairage. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première direction d'éclairage et la deuxième direction d'éclairage sont sensiblement perpendiculaires. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de maintien sont configurés pour maintenir par effet de ventouse l'électrode dans un plan sensiblement plat. Procédé d'inspection en ligne d'une électrode ( 1 ) destinée à un assemblage par empilage d'électrodes pour une détection d'une bavure ( 11 ) sur un bord ( 2 , 3 ) découpé de ladite électrode ( 1 ), ce premier bord ( 2 ) découpé comprenant une feuille métallique revêtue d’un matériau actif d'électrode, ce procédé comprenant les étapes suivantes - maintien ( 21 ) par un dispositif de convoyeur mobile de l'électrode dans un plan ; - capture ( 22 ) par un premier capteur ( 6 ) d'image d'une première image couvrant le premier bord ( 2 ) découpé selon une première direction de capture d'images ; - capture ( 22 ) par un deuxième capteur ( 7 ) d'image d'une deuxième image couvrant le premier bord ( 2 ) découpé selon une deuxième direction de capture d'images sensiblement perpendiculaire à la première direction de capture d'images; - détection ( 23 ) à partir de la première image et/ou la deuxième image par une unité de traitement d'images de la présence sur le premier bord ( 2 ) découpé d'une bavure ( 11 ) ayant une dimension supérieure à une valeur seuil prédéfinie. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu ’il comprend, en outre, une étape de rotation du dispositif ( 5 ) de convoyage autour d'un axe de rotation sensiblement perpendiculaire audit plan de sorte à pouvoir détecter une bavure ( 11 ) sur un deuxième bord ( 3 ) découpé de l'électrode ( 1 ), ce deuxième bord ( 3 ) découpé comprenant une feuille métallique revêtue d’un matériau actif d'électrode. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu 'il comprend, en outre, une étape d'éclairage du premier bord ( 2 ) découpé de l'électrode ( 1 ) par au moins une première source lumineuse ( 8 ) configurée pour éclairer le premier bord ( 2 ) découpé selon une première direction d'éclairage non parallèle à la première direction de capture d'images et par une deuxième source lumineuse ( 9 ) configurée pour éclairer le premier bord ( 2 ) découpé selon une deuxième direction d'éclairage non parallèle à la première direction d'éclairage.