CN102884656A - 二次电池用极板的真空干燥装置及干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及二次电池用极板干燥装置，其特征在于，包括：壳体部(10)，具备用于使极板进入、退出的门(D)，通过上壁部、侧壁部及底壁部形成与外部遮断的干燥室(11)；加热机构(20)，形成在上述干燥室(11)的上部而加热极板(S)；第1升降机(30)，使层叠在第1堆放板(31)上的多个极板(S)每次上升规定高度；移动机构(50)，使承载于上述第1升降机(30)上的极板中的最上层极板(S)移动到第2升降机(40)；第2升降机(40)，将从上述第1升降机(30)通过上述移动机构(50)供给的多个极板(S)堆放到第2堆放板(41)，使上述第2堆放板(41)每次降低规定高度。
Description
技术领域
本发明涉及在二次电池用极板的制造工序中用于极板的干燥工序的二次电池用极板干燥装置及方法。
背景技术
一般，随着如汽车、便携式电话、视频摄像机、便携式PC等的电子产品结构的轻量化或高功能化，对作为电子产品的电源使用的电池及电池的生产过程进行很多研究。这种电池可以通过充电/放电连续使用。
通常，镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等电池作为电子产品的电源来使用，其中，若考虑寿命和容量，则锂二次电池被广泛使用。
上述锂二次电池根据电解质的种类分为锂金属电池、锂离子电池、及使用高分子固体电解质的锂聚合物电池。这种锂二次电池具有将单位电池(cell)或双电池等层叠的结构，单位电池是正极板/隔膜(separator)/负极板结构，双电池具有正极板/隔膜/负极板/隔膜/正极板结构。
一般，锂离子二次电池(以下，统称为二次电池)大致通过极板制造工序、组装工序及化成工序来制造。在上述极板制造工序中制造正极极板和负极极板。首先，上述正极极板主要通过在铝箔的两表面以一定图案及厚度涂敷活性物质之后，在高温及真空状态下干燥而制造。在此，上述活性物质主要是钴酸锂(例如，LiCoO2)，具有在其中混合少量的导电剂及粘合剂的形态。另外，上述负极极板主要通过在铜箔的两表面以一定图案及厚度涂敷活性物质之后，在高温及真空状态下干燥而制造。在此，上述活性物质是石墨或碳，具有在其中混合少量的添加剂及粘合剂的形态。
最近，作为混合电动汽车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)或电动汽车的动力源，对锂离子聚合物电池系统进行开发。已知这种锂离子聚合物电池与Ni-MH(镍-金属氢)电池相比，电压高3倍以上，在常温下输出非常高。并且，作为高输出高密度电池的锂离子聚合物电池作为可弥补汽车组 装及输出特性的电池进行开发。若观察这种锂离子聚合物电池的主要构成因素之一的极板组合体的结构，极板组合体具备正极板及负极板。若观察这种锂离子聚合物电池的主要构成因素中之一的极板组合体的结构，极板组合体具备正极板及负极板，正极板及负极板一般通过将活性物质、导电剂和粘合剂利用湿式方法混合来制造。
在制造产生电能的上述正、负极板时，其干燥状态良好才能顺畅地产生电能，在上述极板含有水分、油及气体等的杂质时，根据水分、油及杂质的含有量的不同而极性的作用不规则或不好，导致不能产生额定能量，而且由于上述水分、油及杂质，导致再充电状态变得不好，具有上述电池寿命显著缩短的弊端，所以上述极板的干燥成为左右电池的寿命的非常重要的制造工序。
在上述的以往的二次电池用极板制造过程中的干燥工序中，在极板之间的干燥程度不均匀、而且如电动汽车用电池那样极板大型化(例如A4尺寸大小程度)的情况下，在一个极板上，根据区域，干燥程度不均匀而使电池的性能不均匀，从而具有引起质量问题的问题。另外，为了充分的干燥而提高干燥温度的情况下，可能发生基于极板的热变形的扭曲，或发生粘合剂部分被溶解而减少集电体和活性物质之间的粘接力的问题。
特别是，形成有碳涂敷层的基板的情况下，碳的吸水性高，相反热传导率极低，因此难以从涂敷层的表面到内部均匀干燥。另外，碳涂敷层的情况下，若干燥室内部的温度达到200～300℃，则发生变形，从而具有从集电体引起剥离的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在二次电池用极板的干燥工序中使用的二次电池用极板干燥装置，该二次电池用极板干燥装置不仅可以干燥涂敷有活性物质(例如，碳)的极板的表面，还可以充分均匀地干燥到涂敷层内部，另外，同时干燥多个极板，而且极板之间的干燥偏差少。另外，目的在于提供一种即使是涂敷的极板的面积大的极板、也可以在整个区域进行均匀的干燥的二次电池用极板干燥装置。
本发明涉及二次电池用极板的真空干燥装置及干燥方法，上述极板干 燥装置包括：
壳体部10，具备用于使极板进入、退出的门D，通过上壁部、侧壁部以及底壁部形成与外部遮断的干燥室11；
加热机构20，形成在上述干燥室11的上部；
第1升降机30，使层叠在第1堆放板31上的多个极板S每次上升规定高度；
移动机构50，使承载于上述第1升降机30的极板中的最上层极板S移动到第2升降机40；以及
第2升降机40，将从上述第1升降机30通过上述移动机构50供给的多个极板S堆放到第2堆放板41，使上述第2堆放板41每次降低规定高度。
发明效果
根据本发明，提供一种二次电池用极板干燥装置，不仅干燥形成有活性物质(例如，碳)涂敷层的极板的涂敷层最上部表面，而且可以充分均匀地干燥到涂敷层内部，并且同时干燥多个极板，但极板之间的干燥偏差少。另外，提供一种二次电池用极板干燥装置，即使是涂敷层的面积大的极板，也可以在整个区域均匀地进行干燥。
附图说明
图1是本发明的第1实施例的二次电池用极板干燥装置结构图。
图2的(a)、(b)是本发明的第2实施例的二次电池用极板干燥装置结构图。
图3是本发明的一实施例的二次电池用极板干燥方法说明图。
图4是第3实施例的二次电池用极板干燥装置结构图。
图5是本发明的一实施例的二次电池用极板干燥方法流程图。
图6是本发明的一实施例的二次电池用极板干燥方法流程图。
符号说明
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的一实施例的二次电池用极板干燥装置。图1是本发明的第1实施例的二次电池用极板干燥装置结构图，图2的(a)、(b)是本发明的第2实施例的二次电池用极板干燥装置结构图，图3是本发明的一实施例的二次电池用极板干燥方法说明图。图4是第3实施例的二次电池用极板干燥装置结构图，图5是本发明的一实施例的二次电池用极板干燥方法流程图，图6是本发明的一实施例的二次电池用极板干燥方法流程图。
如图1、图2所示，本发明的一实施例的二次电池用极板干燥装置包括壳体部10、加热机构20、第1升降机30、第2升降机40、移动机构50和真空机构60而构成，还可以包括冷却机构70而构成。
壳体部10具备用于使极板进入、退出的门D，并通过上壁部、侧壁部及底壁部形成与外部遮断的干燥室11。壳体部10可以由具备通常的门的塑料或金属材质构成。加热机构20形成在干燥室11的上部。在本发明中，加热机构20优选为远红外线灯。
移动机构50将承载于第1升降机30上的多个极板中的最上层极板S移动到第2升降机40。在本发明中，移动机构50只要是设置在比第1升降机30所附带的第1堆放板31的最大上升高度高的位置而能够将最上层极板S移动到相邻的第2升降机40的结构即可。可以将薄的形状且刚性(Rigid)或挠性(Flexible)的薄板进行近距离移动的、本发明的申请日之前公知的移动机构视为包含在本发明的移动机构的范畴。
例如，移动机构50可以是具备真空机构、控制真空机构的控制部、以 及与真空机构连接的真空吸附部53的一般的真空吸附装置。具备真空吸附部53的往返块52沿着水平轨道51移动。另外，移动机构50可以是如下形态：在通过空压气缸前后进的活塞上连接有触碰杆(未图示)，由控制部控制活塞的前后进，触碰杆(未图示)将最上层极板推向相邻的升降机的堆放板侧。
如图1、图2所示，第1升降机30使层叠在第1堆放板31上的多个极板S每次上升规定高度。第2升降机40将通过移动机构50供给的多个极板S向第2堆放板41堆放，并使上述第2堆放板41每次下降规定高度。这样，第1升降机30具备升降的第1堆放板31。
在本发明中，升降机30、40包括：堆放板；引导件，堆放板沿该导引件运动；驱动部，提供使堆放板升降的动力；以及控制部，控制上述驱动部。在本发明的申请日之前公知的、可以使堆放板各升降规定高度的升降装置结构视为包含在本发明的升降机的范畴。控制部(未图示)在适当时间控制驱动部(未图示)而使堆放板31、41每次升降规定高度。
对升降机30、40详细说明，例如图2所示，移动机构可以是气缸、在上述气缸内部升降并具备磁铁的活塞、在上述活塞的磁铁的磁力作用下与磁铁M成为一体而一起升降的堆放板、以及对气缸的活塞前后的空压进行控制的控制部。另外，移动机构可以是伺服电机、通过伺服电机旋转的螺杆、外插于螺杆而升降的螺母部、与螺母部成为一体的堆放板、以及控制伺服电机的控制部。
在本发明中，真空机构60吸入干燥室11的空气而使其成为10-15～100Torr的真空状态。真空机构60可以是一般的真空泵。是包括可以将干燥室11内部降低到大气压以下的一般的公知的机构的概念。在本发明的实施例中，真空机构60通过连接管H吸入干燥室11内部的空气，连接管H可以经由位于干燥室11和上述真空机构60之间的路径上的冷却机构70。
图4是根据第3实施例的二次电池用极板干燥装置结构图。如图4所示，连接管H还可以经由位于上述干燥室11和上述真空机构60之间的路径上的吸附装置80。吸附过滤器80可以捕获用于粘贴活性物质的粘接剂、熔剂、溶媒、水分、电解液、溶剂、其它化学物质来防止真空机构的故障 并清除危害物质。图4的轴承B是将静止的物体与旋转的物体之间进行密封的部件，包括含油轴承、流体密封等公知的机构。
图4是第3实施例的二次电池用极板干燥装置，其中，第1加热机构20位于比由移动机构50移动极板的移动路径Loot及第1、第2升降机30、40的最上层极板高的位置，并向极板的上表面照射。优选还具备第2加热机构90，该第2加热机构90设置在比由移动机构50移动极板的移动路径Loot低的位置，并照射极板的下表面。
如图4所示，在本发明的一实施例的二次电池用极板干燥装置中，优选的是，第2加热机构90设置在第1升降机30和第2升降机40之间，移动机构50在移动路径中的、第2加热机构90的上部以保持极板的状态停止规定时间，或者在位于第2加热机构90的上部的放置台放置规定时间，以使上述第2加热机构90将向其它升降机移动中的极板的下表面在静止状态下加热规定时间。
如图4所示，在本发明的一实施例的二次电池用极板干燥装置中，优选的是，若第1升降机30上升，则上述第2升降机40下降，相反，若上述第1升降机30下降，则第2升降机上升，上述第1升降机30和第2升降机40的升降动作分别以相同的高度同时进行。
如图4所示，在本发明的一实施例的二次电池用极板干燥装置中，优选的是，第1升降机30包括：第1升降螺杆33，在外周面形成有螺纹，在支承上述第1堆放板31的状态下升降；第1驱动螺母部34，外插于上述第1升降螺杆33而一边旋转一边使上述第1升降螺杆33升降；以及第1滑轮35，与上述第1驱动螺母部34一体旋转。
如图4所示，在本发明的一实施例的二次电池用极板干燥装置中，优选的是，第2升降机40包括：第1升降螺杆43，在外周面形成有螺纹，在支承上述第2堆放板41的状态下升降；第2驱动螺母部44，外插于上述第2升降螺杆33而一边旋转一边使上述第2升降螺杆43升降；以及第2滑轮45，与上述第2驱动螺母部44一体旋转。
如图4所示，在本发明的一实施例的二次电池用极板干燥装置中，优选的是，第1滑轮35和第2滑轮45通过马达49和皮带V向相同的方向旋转，第1升降螺杆33和第2升降螺杆43其螺纹相反地形成而向相反方向 旋转。
如图5所示，本发明的一实施例的二次电池用极板的真空干燥方法包括：提供二次电池用极板干燥装置的步骤S10，上述二次电池用极板干燥装置包括：在干燥室11的上部具备加热机构20的壳体部10、具备第1堆放板31的第1升降机30、具备第2堆放板41的第2升降机40、以及使第1堆放板31的极板移动到第2升降机40的移动机构50；在第1升降机30上层叠多个极板的步骤S20；以及将干燥室11成为10-15～100Torr的真空状态，用加热机构20加热干燥室11内部的步骤S30。
如图5所示，本发明的一实施例的二次电池用极板的真空干燥方法还包括：移动机构50将第1堆放板31的最上层极板移动到第2升降机40的第2堆放板41的步骤S40；第1升降机30使第1堆放板31上升规定高度H1，第2升降机40使第2堆放板41下降规定高度H1的步骤S50；将极板干燥一定时间T1的步骤S60；重复步骤S40、步骤S50、步骤S60，直到第1堆放板31的极板全部移动到第2堆放板41为止的步骤S70。
如图6所示，本发明的一实施例的二次电池用极板的真空干燥方法优选还包括：若第1堆放板31露出底面，则移动机构50重新将第2堆放板41的最上层极板移动到第1升降机30的第1堆放板31的步骤S140；第1升降机30使第1堆放板31下降规定高度H1，第2升降机40使第2堆放板41上升规定高度H1的步骤S150；将极板干燥一定时间T1的步骤S160；重复步骤S140、步骤S150、步骤S160，直到第2堆放板41的极板全部移动到第1堆放板31为止的步骤S170。
如图5所示，本发明的一实施例的二次电池用极板的真空干燥方法，优选在进行移动机构50使第1堆放板31的最上层极板移动到第2升降机40的第2堆放板41的上述步骤S40的期间，还包括：上述移动机构50使极板在规定时间内位于第1升降机30和第2升降机40之间，设置在第1升降机30和第2升降机40之间的第2加热机构90在极板的下部加热极板的步骤S45。
在本发明中，规定高度可以是一片极板占用的高度，一般可能是厚度。规定时间T1当然可以由设计者根据加热器的温度、照射量、干燥室大小、极板的干燥数量、极板的宽度、及要求的干燥程度来适当选择。
若利用本发明的装置通过上述的方法进行干燥，则极板在一定的时间流逝中经历相同的温度条件和照射条件，极板与极板之间进行均匀的干燥，并且，在一个极板内也可以不必提高到非常高的温度，在适当的干燥时间内，到涂敷层深处为止达到均匀且充分的干燥效果。
本发明对上面提及的优选实施例进行了说明，但是，本发明的范围不限于这样的实施例，本发明的范围由以下的权利要求书来决定，应当包括属于与本发明等同范围的多样的修改及变更。
在此声明下面的权利要求书中记载的附图符号仅仅用于帮助理解发明，而不影响权利范围的解释，不应根据所记载的附图符号缩小解释权利范围。
本发明涉及二次电池用极板干燥装置，其特征在于，包括：
壳体部10，具备用于使极板进入、退出的门D，通过上壁部、侧壁部以及底壁部形成与外部遮断的干燥室11；
第一加热机构20，形成在上述干燥室11的上部；
第1升降机30，使层叠在第1堆放板31上的多个极板S每次上升规定高度；
移动机构50，使承载于上述第1升降机30的极板中的最上层极板S移动到第2升降机40；以及
第2升降机40，将从上述第1升降机30通过上述移动机构50供给的多个极板S堆放到第2堆放板41，使上述第2堆放板41每次降低规定高度。
根据本发明，能够提供如下二次电池用极板干燥装置：不仅能够干燥形成有活性物质(例如，碳)的极板的涂敷层的最上部表面，而且能够充分且均匀地干燥到涂覆层内部，并且在将多个极板同时干燥的同时，使得极板间的干燥偏差小。另外，提供如下二次电池用极板干燥装置：即使是涂覆层的面积大的极板，也能够在整个区域上均匀地进行干燥。
Claims (13)
1.一种二次电池用极板干燥装置，其特征在于，包括：
壳体部(10)，具备用于使极板进入、退出的门(D)，通过上壁部、侧壁部及底壁部形成与外部遮断的干燥室(11)；
第1加热机构(20)，形成在上述干燥室(11)的上部而加热极板(S)；
第1升降机(30)，使层叠在第1堆放板(31)上的多个极板(S)每次上升规定高度；
移动机构(50)，使承载于上述第1升降机(30)上的多个极板中的最上层极板(S)移动到第2升降机(40)；以及
第2升降机(40)，将从上述第1升降机(30)通过上述移动机构(50)供给的多个极板(S)堆放到第2堆放板(41)，使上述第2堆放板(41)每次降低规定高度。
2.如权利要求1所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
还包括真空机构(60)，该真空机构(60)吸入上述干燥室(11)的空气，使得成为10-15～100Torr的真空状态。
3.如权利要求2所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
上述真空机构(60)通过连接管(H)吸入干燥室(11)内部的空气；
上述连接管(H)经由位于上述干燥室(11)与上述真空机构(50)之间的路径上的冷却机构(70)。
4.如权利要求1所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
上述加热机构(20)是远红外线灯。
5.如权利要求3所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
上述连接管(H)还经由位于上述干燥室(11)与上述真空机构(50)之间的路径上的吸附过滤器(80)。
6.如权利要求1所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
上述第1加热机构(20)位于比极板被移动机构(50)移动的移动路径(Loot)及第1、第2升降机(30、40)的最上层极板高的位置，并向极板的上表面照射；
上述二次电池用极板干燥装置还具备第2加热机构(90)，该第2加热机构(90)设置在比极板被上述移动机构(50)移动的移动路径(Loot)低的位置上，并照射极板的下表面。
7.如权利要求6所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
上述第2加热机构(90)设置在第1升降机(30)与第2升降机(40)之间；
上述移动机构(50)在移动路径中的、第2加热机构(90)的上部以保持极板的状态停止规定时间，或者在位于第2加热机构(90)的上部的放置台放置规定时间，以使上述第2加热机构(90)能够将向其它升降机移动中的极板的下表面在静止状态下加热规定时间。
8.如权利要求1所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
若上述第1升降机(30)上升，则上述第2升降机(40)下降；
相反，若上述第1升降机(30)下降，则上述第2升降机(40)上升，上述第1升降机(30)和第2升降机(40)的升降动作分别以相同的高度同时进行。
9.如权利要求6所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
上述第1升降机(30)包括：
第1升降螺杆(33)，在外周面形成有螺纹，在支承上述第1堆放板(31)的状态下升降；
第1驱动螺母部(34)，外插于上述第1升降螺杆(33)而一边旋转一边使上述第1升降螺杆(33)升降；以及
第1滑轮(35)，与上述第1驱动螺母部(34)一体旋转；
上述第2升降机(40)包括：
第2升降螺杆(43)，在外周面形成有螺纹，在支承上述第2堆放板(31)的状态下升降；
第2驱动螺母部(44)，外插于上述第2升降螺杆(43)而一边旋转一边使上述第2升降螺杆(43)升降；以及
第2滑轮(45)，与上述第2驱动螺母部(44)一体旋转。
10.如权利要求7所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
上述第1滑轮(35)和第2滑轮(45)通过马达(49)和皮带(V)向相同的方向旋转；
上述第1升降螺杆(33)和第2升降螺杆(43)因螺纹相反地形成而向相反方向旋转。
11.一种二次电池用极板干燥方法，其特征在于，包括：
提供二次电池用极板干燥装置的步骤(S10)，上述二次电池用极板干燥装置包括：在干燥室(11)上部具备加热机构(20)的壳体部(10)，具备第1堆放板(31)的第1升降机(30)，具备第2堆放板(41)的第2升降机(40)，以及使第1堆放板(31)的极板移动到第2升降机(40)的移动机构(50)；
在第1升降机(30)上层叠多个极板的步骤(S20)；
使干燥室(11)成为10-15～100Torr的真空状态，并用加热机构(20)加热干燥室(11)内部的步骤(S30)；
移动机构(50)将第1堆放板(31)的最上层极板移动到第2升降机(40)的第2堆放板(41)的步骤(S40)；
第1升降机(30)使第1堆放板(31)上升规定高度(H1)，第2升降机(40)使第2堆放板(41)下降规定高度(H1)的步骤(S50)；
将极板干燥一定时间(T1)的步骤(S60)；以及
重复步骤(S40)、步骤(S50)和步骤(S60)，直到第1堆放板(31)的极板全部移动到第2堆放板(41)为止的步骤(S70)。
12.如权利要求11所述的二次电池用极板干燥方法，其特征在于，还包括：
若第1堆放板(31)露出底面，则移动机构(50)重新将第2堆放板(41)的最上层极板移动到第1升降机(30)的第1堆放板(31)的步骤(S140)；
第1升降机(30)使第1堆放板(31)下降规定高度(H1)，第2升降机(40)使第2堆放板(41)上升规定高度(H1)的步骤(S150)；
将极板干燥一定时间(T1)的步骤(S160)；以及
重复步骤(S140)、步骤(S150)和步骤(S160)，直到第2堆放板(41)的极板全部移动到第1堆放板(31)为止的步骤(S170)。
13.如权利要求11所述的二次电池用极板干燥装置，其特征在于，
在进行移动机构(50)使第1堆放板(31)的最上层极板移动到第2升降机(40)的第2堆放板(41)的上述步骤(S40)的期间，还包括：
上述移动机构(50)使极板在规定时间内位于第1升降机(30)与第2升降机(40)之间，设置在第1升降机(30)与第2升降机(40)之间的第2加热机构(90)在极板的下部加热极板的步骤(S45)。
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