CN102620543A - 一种锂离子电池电芯的干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池电芯的烘烤设备技术领域。一种锂离子电池电芯的干燥系统，包括干燥待干燥电芯的干燥筒，干燥筒上连接有可形成循环流通干燥空气的管道，管道上依次连接有水分干燥处理装置、空气加热装置，水分干燥处理装置上连接外部压缩空气输入管道，干燥筒与空气加热装置相连接的入口管道上设置有入口调节阀门，干燥筒与水分干燥处理装置相连接的出口管道上也设置有出口调节阀门，干燥电芯使用后的干燥空气，依次经过水分干燥处理装置、空气加热装置循环回到干燥筒。本发明系统循环利用干燥空气，能够及时将电芯内的水分持续挥发，使得能量循环利用度高，有利于降低干燥能耗，降低制造成本。

Description

一种锂离子电池电芯的干燥系统

 

技术领域

    本发明涉及锂离子二次电池的制备技术领域，尤其涉及到制备过程中电芯的烘烤设备的改进。 

背景技术

相对于铅酸电池、镍氢电池等传统的二次电池，锂离子二次电池具有一种不可比拟的优越性能和外形加工性能，目前已经广泛应用于手机、笔记本电脑、PDA、摄像机、数码相机、移动DVD、MP3、MP4等移动电子终端设备中，同时锂离子电池也被用作电动工具和电动自行车的动力源。作为新一代绿色环保动力，锂离子电池发展迅猛，已成为国际电化学研究的热点领域之一。

在电池的制造过程中，例如锂离子电池，正负极片制作的电芯在注液前都需要进行电芯干燥工序。电芯干燥是锂电池制造过程中重要步骤，因水分对电池寿命、内阻、容量发挥和放电时间有着致命的恶劣影响，故在电芯制造过程中对水分的控制至关重要，尤其在注液前电芯水分控制更的确保万无一失。

目前业内注液前对电芯的烘烤都是采用真空烘箱进行间隙式真空烘烤，由电加热烘箱后传热对空气和电芯加热烘烤，该类装置和烘烤方式能耗较大，循环利用的干燥气湿度稳定性较难控制，且干燥效果很容易受到外界湿度影响；间隙式干燥均匀度难以控制、对大电芯干燥均匀性不好更加明显。且在电芯从设备中取出后进入手套箱前暴露在环境中，极易受到环境湿度影响，从而使得干燥效果事倍功半。

近年来也有对电芯烘烤制备做改进的技术出现，如中国发明申请文献，申请号CN201110283472.9 申请申请名称为“一种电芯烘烤的方法”所公开的电芯烘烤方法，该电芯烘烤的方法根据电芯在烘烤过程中的水分变化，采用阶梯形的烘烤方法对电芯进行真空烘烤，该方法在一定程度上可提高电芯烘烤效果。上述发明申请主要铜鼓对烘烤工艺条件控制来改进的。

如中国发明申请文献，CN201110325620.9  申请申请名称为“一种电池电芯及其干燥方法。” 该发明的技术方案是通过给电芯的正极片和负极片通电流而直接对其加热烘烤，来解决现有技术烘烤卷芯只靠传导来加热方式的不足。

发明内容   

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高干燥均匀性和干燥效果，缩短干燥时间，降低电芯制造过程的干燥周期和制造成本的一种锂离子电池电芯的干燥系统。  

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

设计一种锂离子电池电芯的干燥系统，包括通过干燥空气来干燥待干燥电芯的干燥筒，干燥筒上连接有可形成循环流通干燥空气的管道，所述管道上依次连接有水分干燥处理装置、 空气加热装置，水分干燥处理装置上连接外部压缩空气输入管道，干燥筒与空气加热装置相连接的入口管道上设置有入口调节阀门，干燥筒与水分干燥处理装置相连接的出口管道上也设置有出口调节阀门，干燥电芯使用后的干燥空气，依次经过水分干燥处理装置、 空气加热装置循环回到干燥筒。

作为上述方案的优化改进，所述水分干燥处理装置与空气加热装置之间还安装有干燥空气缓冲罐，干燥筒上连接的空气管道上安装有抽真空系统。流通干燥空气的管道上安装有水分测试仪。

为使得系统控制精确，可自动化操作，本发明方案提出的系统还包括有中央控制器，所述的水分干燥处理装置、干燥空气缓冲罐、空气加热装置以及抽真空系统都与中央控制器电联接并受其控制工作，水分测试仪的信号传送给中央控制器，中央控制器根据管道水分情况控制系统工作。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

 1、 本发明提出的干燥系统采用动态循环系统、利用持续动态循环干燥空气对电芯干燥，提高了干燥效果和质量，降低干燥时间和能耗，并能够确保干燥后的效果不受外界湿度影响。

     2、干燥系统中的干燥筒能从系统中拆卸分离移动，实现与手套箱的无缝对接，系统中设置的干燥筒桶盖设置密封圈和手套箱过渡仓配合，在取电池时能够达到无缝对接，确保干燥后的电芯进入手套箱时能够和外界隔离，使得干燥效果不受外界湿度影响。 

 3、系统采用动态持续循环流动的热干燥空气对干燥筒内的电芯进行干燥，能够使得从干燥筒出来的空气湿度波动较小，从而确保水分处理系统处理后的空气干燥度稳定。

 4 、本发明系统循环利用干燥空气，使得能量循环利用度高，有利于降低干燥能耗，降低制造成本。

 5、本发明系统采用动态持续循环流动的热干燥空气对干燥筒内的电池进行干燥，能够及时将电芯内的水分持续挥发；避免常规干燥设备间断式处理容易造成的前期干燥效果差，在规定时间内的干燥效果容易受众多因素影响。

 6、 本发明系统采用动态持续循环流动的热干燥空气对干燥筒内的电池进行干燥，干燥均匀度好，能够确保电芯内水分完全稳定挥发干燥，对大电池效果更为明显。

 附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。 

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及具体实施例对本发明构思进行进一步详细描述。

本发明目的在于保护通过本发明提出的干燥空气系统提供的循环干燥空气来干燥电芯，本发明系统完全有别于现有的仅在抽真空的烘烤箱中干燥电芯，本发明采用动态持续循环流动的热干燥空气对干燥筒内的电池进行干燥，能够使得从干燥筒出来的空气湿度波动较小，从而确保水分处理系统处理后的空气干燥度稳定；利用动态持续循环流动的热干燥空气来干燥能够及时将电芯内的水分持续挥发，能够确保电芯内水分完全稳定挥发干燥，避免常规干燥设备间断式处理容易造成的前期干燥效果差，在规定时间内的干燥效果容易受众多因素影响。

本发明重点在于保护循环干燥系统，系统内选择的水分干燥处理装置、空气加热装置的等可以是现有技术中具有相应处理能力的装置设备。

本发明提出的电芯干燥系统，可以根据实际生产能力的大小、用户可承受设备成本的能力等实际需求变化而选用不同干燥系统。如生产规模小，则可选用人工监控的基本系统，如生产规模大、产量高，则可选择具有中央控制器的智能系统。

实施例1

本实施例以人工监控操作的基本系统为例说明。本系统包括有干燥筒3，干燥筒3上连接有可形成循环流通干燥空气的管道9，管道上依次连接有水分干燥处理装置5、干燥空气缓冲罐6 、空气加热装置7，水分干燥处理装置5上连接外部压缩空气输入管道12，干燥筒3与空气加热装置7相连接的入口管道上设置有入口调节阀门11a，干燥筒3与水分干燥处理装置5相连接的出口管道上也设置有出口调节阀门11b，干燥电芯使用后的干燥空气，依次经过水分干燥处理装置5、 空气加热装置7循环回到干燥筒3。干燥筒3上连接的空气管道上安装有抽真空系统8。抽真空系统是间隙式样操作，抽真空系统的管道上也安装有控制阀门11c。

为便于掌握干燥系统中空气水分含量状况，流通干燥空气的管道9的重要位置安装水分测试仪。具体的，在干燥筒3与水分干燥处理装置5相连接的出口管道上、出口调节阀门11b的后安装第一水分测试仪10a，在干燥空气缓冲罐外的管道上安装第二水分检测仪10b，抽真空干燥系统管路上安装第三水分测试仪10c。

本实施例中包括一个干燥筒3，干燥筒3与管道之间通过可拆卸方式连接，当干燥筒内电芯干燥完成后，可移动干燥筒与手套箱对接，进行下一步注液操作。

为实现无缝对接，干燥筒3一侧设置有桶盖4，桶盖上还配设有密封圈，可与其对接的手套箱1侧部设置有外凸的过渡舱2，过渡舱2与桶盖4卡合实现干燥筒3和手套箱1的无缝对接。

 本发明系统工作时，外部输送到系统的压缩空气压缩空气输入管道12进入水分干燥处理装置5，外部压缩空气中存在的水分在本发明系统的水分干燥处理装置5中干燥处理掉，处理过水分的干燥空气经过管道9流至干燥空气缓冲罐6，在干燥空气缓冲罐6中缓冲使得干燥空气的压力稳定。为获得此时的干燥空气水分信息，在干燥空气缓冲罐外的管道上安装第二水分检测仪10b。在干燥空气缓冲罐经过缓冲后压力稳定的干燥空气被输送到空气加热装置7，在空气加热装置7中将空气加热到干燥所需要的温度。经过上述干燥和加热处理后系统中循环的干燥空气达到干燥筒3干燥电芯所需要的工艺要求。

干燥筒3与空气加热装置7相连接的入口管道上设置有入口调节阀门11a，同样在干燥筒3与水分干燥处理装置5相连接的出口管道上也设置有出口调节阀门11b，为获取干燥筒中流出的空气的水分信息，在出口调节阀门11b后的出口管道上安装第一水分测试仪10a。

为确保干燥筒3内的电芯干燥效果，尤其是可以干燥到电芯的间隙，在干燥筒3上连接有有抽真空系统8，干燥筒3与抽真空系统8之间有控制阀门11c控制。抽真空干燥系统管路上安装第三水分测试仪10c。

当干燥筒3中放置有待干燥电芯时，干燥空气循环系统启动开始工作，干燥筒外的入口调节阀门11a开启，出口调节阀门11b也开启，保持干燥空气在系统中动态循环。当动态持续干燥每进行一定时间后，就启动真空干燥系统8进行间隙式操作，进一步确保干燥效果。

第一水分测试仪10a的数据主要反映出干燥筒内干燥电芯的状况，第一水分测试仪10a数据显示高，可能是电芯含水分大，需继续干燥，如数据趋于平稳，则说明干燥情况良好。此时，可手动关闭入口调节阀门（11a）、出口调节阀门（11b），打开抽真空系统控制阀门11c，再由操作人员启动抽真空系统干燥电芯缝隙中可能循环干燥不到位的地方。抽真空干燥系统管路上安装的第三水分测试仪10c，用于检测抽真空系统的工作状况，同时也对循环系统的干燥状况做判断监控。

而第二水分测试仪10b,则对系统中水分干燥处理装置5的处理情况作监控，如第二水分测试仪10b检测的水分含量偏高，高于系统干燥空气工作的水分含量，则操作人员会调整水分干燥处理装置的干燥水分的能力，提高其除掉水分的能力。

干燥筒3内电芯完成干燥后的，再将干燥筒3移动至和手套箱1对接。由于干燥筒3一侧设置有桶盖4，桶盖上还配设有密封圈，而与其对接的手套箱1侧部设置有外凸的过渡舱2，过渡舱2与桶盖4配合实现干燥筒3和手套箱1的无缝对接， 确保干燥后的电芯不受外界湿度影响的条件下进入手套箱1，在手套箱中可进行电芯下一步注液工序。

   本发明采用动态持续循环流动的热干燥空气对干燥筒内的电池进行干燥，能够使得从干燥筒出来的空气湿度波动较小，从而确保水分处理系统处理后的空气干燥度稳定。

实施例2

本实施例以智能系统为例说明。本实施例与实施例1的不同之处在于，所述系统还包括有中央控制器，所述的水分干燥处理装置5、干燥空气缓冲罐6、空气加热装置7以及抽真空系统8都与中央控制器电联接并受其控制工作，水分测试仪的信号传送给中央控制器，中央控制器根据管道水分情况控制系统工作。如中央控制器接收到第一水分测试仪10a数据显示高于正常设定值，则保持系统持续循环干燥一定时间，当满足设定时间后，中央控制器自动关闭干燥器出口管道的调节阀门，启动抽真空系统，从而保证干燥筒内电芯的干燥效果。而当中央控制器接收的第二水分检测仪10b的数据偏高时，则会输出信号给系统的水分干燥处理装置，提高其干燥水分的能力，保证本发明系统中干燥空气的干燥能力满足干燥电芯的工艺要求。

 

  以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如发射调制处理电路和接收处理电路的选择变化等，这些都属于本发明的保护范围。 

Claims (7)

1.一种锂离子电池电芯的干燥系统，包括通过干燥空气来干燥待干燥电芯的干燥筒（3），其特征在于： 干燥筒（3）上连接有可形成循环流通干燥空气的管道（9），所述管道上依次连接有水分干燥处理装置（5）、 空气加热装置(7)，水分干燥处理装置（5）上连接外部压缩空气输入管道（12），干燥筒（3）与空气加热装置（7）相连接的入口管道上设置有入口调节阀门（11a），干燥筒（3）与水分干燥处理装置（5）相连接的出口管道上也设置有出口调节阀门（11b），干燥电芯使用后的干燥空气，依次经过水分干燥处理装置（5）、 空气加热装置(7)循环回到干燥筒（3）。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电芯的干燥系统，其特征在于：所述水分干燥处理装置（5）与空气加热装置(7)之间还安装有干燥空气缓冲罐（6）。

3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池电芯的干燥系统，其特征在于：干燥筒（3）上连接的空气管道上安装有抽真空系统（8）。

4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池电芯的干燥系统，其特征在于： 流通干燥空气的管道（9）上安装有水分测试仪。

5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池电芯的干燥系统，其特征在于：干燥筒（3）一侧设置有桶盖（4），桶盖上还配设有密封圈，可与其对接的手套箱（1）侧部设置有外凸的过渡舱（2），过渡舱（2）与桶盖（4）卡合实现干燥筒（3）和手套箱（1）的无缝对接。

6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池电芯的干燥系统，其特征在于：所述系统还包括有中央控制器，所述的水分干燥处理装置（5）、干燥空气缓冲罐（6）、空气加热装置（7）以及抽真空系统（8）都与中央控制器电联接并受其控制工作，水分测试仪的信号传送给中央控制器，中央控制器根据管道水分情况控制系统工作。

7. 根据权利要求6所述的一种锂离子电池电芯的干燥系统，其特征在于：

干燥筒（3）至少包括一个，多个干燥筒之间通过串接方式连接为一体，干燥筒与管道之间通过可拆卸方式连接。

Images