CN106196906A - 一种用于锂离子电芯的脱水方法和脱水设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种用于锂离子电芯的脱水方法和脱水设备。脱水方法包括：通过气体供给装置向密闭容器内充入高温气体，所述密闭容器用于容置所述锂离子电芯；通过与所述密闭容器相接的循环装置鼓动所述高温气体循环；抽出所述高温气体，实现所述密闭容器降低内压。脱水装置包括密闭容器、能够向密闭容器供给高温气体供给装置，鼓动循环流动的循环装置和用于抽气降压的排气装置，通过本申请的应用，能够使得锂离子电芯内外结构均匀一致地脱水，提高了脱水效果和脱水效率。

Description

一种用于锂离子电芯的脱水方法和脱水设备

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种用于锂离子电芯的脱水方法和脱水设备。

背景技术

随着电池被广泛应用，各种用于制造电池的方法和设备被广泛应用，其中，在对锂离子电芯装配电池前需要应用脱水设备进行脱水操作。

目前，在对锂离子电芯进行脱水过程中的脱水效率和脱水效果等方面的要求越来越高，因此，提高锂离子电芯进行脱水的效率和效果成为设计目标。

现有技术中，锂离子电芯在装配电池前需要进行脱水操作，若锂离子电芯在含水量超标的状态下装配电池，在充入电解液进行使用过程中，因水分超标存在将对电池的使用寿命和使用安全性造成很大影响。对于锂离子电芯的脱水操作，通常应用低压烘烤技术和装置实现，根据物理规律，水分在低压状态下的沸点降低，进而在加热烘烤的状态下实现锂离子电芯的脱水，然而，在对烘箱旨为降压而实施抽真空处理后，通过电阻加热器进行辐射加热的效率低，加热效果差，同时，由于锂离子电芯的设置结构中存在多层相互紧密靠拢的配合结构，在真空低压环境下，辐射加热对于锂离子电芯的加热均匀性差，内外层升温不均，这使得锂离子电芯的脱水效率效率低，脱水效果差。

以上现有技术中，锂离子电芯的脱水效率低和脱水效果差等缺陷是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锂离子电芯的脱水方法和脱水设备，通过本发明的应用将显著提高锂离子电芯脱水的效率和效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于锂离子电芯的脱水方法，包括：

步骤10、通过气体供给装置向密闭容器内充入高温气体，所述密闭容器用于容置所述锂离子电芯；

步骤20、通过与所述密闭容器相接的循环装置鼓动所述高温气体循环；

步骤30、抽出所述高温气体，实现所述密闭容器降低内压。

上述方法中，优选地，在步骤30后返回步骤10，实现步骤10至步骤30多次循环。

上述方法中，优选地，在步骤10至步骤30的多次循环中，包括前段循环和后段循环；

在前段循环中，所述抽出所述高温气体，实现所述密闭容器降低内压的压强范围在200Pa至100Pa；

在后段循环中，所述抽出所述高温气体，实现所述密闭容器降低内压的压强范围在50Pa至20Pa。

上述方法中，优选地，在步骤10至步骤30的多次循环中，所述脱水方法还包括：

通过辐射加热器对所述密闭容器加热。

上述方法中，优选地，在步骤10至步骤30多次循环达到预设的循环次数后，还包括：

步骤40、通过气体供给装置向密闭容器内充入低温气体，

步骤50、通过与所述密闭容器相接的循环装置鼓动所述低温气体循环。

本发明还提供一种用于对锂离子电芯的脱水设备，包括：

用于容置所述锂离子电芯的密闭容器；

用于向所述密闭容器输送气体的气体供给装置，所述气体供给装置与所述密闭容器相接，所述气体供给装置能够加热所述气体，实现供给高温气体；

用于鼓动所述气体循环流动的循环装置，所述循环装置与所述密闭容器相接；

用于抽气的排气装置，通过所述排气装置与所述密闭容器相接，以降低所述密闭容器的内压。

优选地，还包括用于辐射加热的辐射加热器，所述辐射加热器安装于所述密闭容器内。

优选地，还包括监视器和用于嵌入所述锂离子电芯的温度传感器，所述温度传感器与所述监视器相连，以标识所述锂离子电芯的内部温度。

优选地，所述循环装置包括与所述密闭容器通过进气管和出气管相连的气泵。

优选地，还包括格栅式固定夹具，所述格栅式固定夹具设有多个能够分别容置所述锂离子电芯的格栅容腔。

在一个关于锂离子电芯的脱水方法以及相应用的脱水设备的实施方式中，首先，通过气体供给装置向密闭容器内充入高温气体，这其中的密闭容器用于容置锂离子电芯，气体供给装置能够对气体进行加热，从而实现供给高温气体；

其次，通过与密闭容器相接的循环装置鼓动高温气体实现循环；

再次，抽出高温气体，实现密闭容器降低内压。

通过以上的结构设置和方法应用，在锂离子电芯放置于密闭状态的密闭容器状态下，通过所注入的高温气体以及高温气体的循环，实现了对于锂离子电芯的加热升温，请注意，在高温气体连续循环流动的状态下，能够使得锂离子电芯的内外层结构通过流动的高温气体实现均匀地加热，使得锂离子电芯上所存在的水分被吹拂均匀，由此，在锂离子电芯各位置水分被吹拂均匀且各位置点温度升温均匀的状态下，通过高温气体的抽出，使得密闭容器的压强下降，根据物理原理，水分在低压状态下的沸点相应地降低，比如，在标准大气压下，水的沸点为100摄氏度，而在气压低于1标准大气压的环境中，水的沸点低于100摄氏度，由此，在通过抽出高温气体而获得了降低水分沸点的状态下，已得到升温的锂离子电芯以及附着在锂离子电芯的水分能够迅速达到沸点并气化，由此实现对于锂离子电芯的脱水。本实施方式中，利用高温气体进行升温的同时，还实现了锂离子电芯在高温气体循环流动的状态下各位置均匀地加热，进而通过降压而使得锂离子电芯各位置的水分能够均匀、同时地实现脱水。请注意，本实施方式中队与高温气体的温度、进行高温气体循环流动的时间以及排气降压的气压值不做具体限定，这些具体数据参数可以根据设备装置、工艺要求和所处理锂离子电芯的规格与数量进行多种设置，这其中，在排气降压过程中旨在降低水分的沸点，因此，以压力降低至1个标准大气压以下为优选。

现有技术中，通常只应用加热器进行辐射加热，在对容器进行降压排气的状态下，辐射加热使得锂离子电芯结构中的外层受热升温快，相对比，锂离子电芯的内层受热升温慢，这种不均匀的升温状态，必然使得锂离子电芯的脱水效果和效率低。相对比来说，因锂离子电芯的整体结构中，外层结构和内层结构之间具有各种结构间隙，本实施例利用了气体通过结构间隙能够流动至内部结构的发明构思，且通过高温气体带入热量，使得锂离子电芯的内外结构各位置均匀升温，进而在通过降低压强使水分沸腾蒸发的过程能够实现锂离子电芯内外层各结构位置均匀地脱水。因此，对比于现有技术，本实施方式提供的对于锂离子电芯的脱水设备和所应用的脱水方法能够显著提高脱水的效率和效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的流程图；

图2为本发明实施例二的流程图；

图3为本发明中提供的脱水设备的结构示意图；

其中，图3中：密闭容器—1、气体供给装置—2、循环装置—3、排气装置—4。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于锂离子电芯的脱水方法和脱水设备，通过本发明的应用将显著提高锂离子电芯脱水的效率和效果。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例一的流程图；图2为本发明实施例二的流程图；图3为本发明中提供的脱水设备的结构示意图。

根据图1所示，在用于对锂离子电芯的脱水方法实施例一中，该方法包括：

S10、通过气体供给装置向密闭容器内充入高温气体，所述密闭容器用于容置所述锂离子电芯。

S20、通过与所述密闭容器相接的循环装置鼓动所述高温气体循环。

通过以上步骤S10与S20使得的实施使得密闭容器内部的锂离子电芯被高温气体吹拂升温，且通过高温气体的循环流动，锂离子电芯的各个结构位置得到了均匀一致的升温，这代表着锂离子电芯内外各个位置点的水分也保持升温一致。请注意，对于锂离子电芯，根据工艺和应用需要，锂离子电芯的整体结构复杂，包括各种凸起和凹陷结构，形成能够流入高温气体的结构间隙，本实施例中，利用高温气体对流动性，实现了锂离子电芯各个位置点的升温一致。

进而，实施步骤S30、抽出高温气体，实现密闭容器降低内压。

通过高温气体的抽取而降低密闭容器的内部压力，降压是以降低水分的沸点为目的的，对于降压的数据值在本实施例中以降至500Pa为例，这使得水分的沸点显著低于100摄氏度。在步骤S10和S20中，锂离子电芯的温度已经升高，通过步骤S30的降压，使得高温状态的水分发生沸腾蒸发，从而完成了对于锂离子电芯的脱水。请注意，这里的水分沸腾蒸发是锂离子电芯各个位置点的水分均匀一致地实现脱水。因此，通过本实施例提出的用于锂离子电芯的脱水方法的应用能够显著提高脱水效率和效果。

在上述实施例的基础上，对于步骤S10至S30，可以进行多次反复的循环，即，在S30保持密闭容器低压的状态下，再次实施S10向密闭容器内充入高温气体。反复循环多次的意义在于，水费在低压状态脱水一定量后，再次充入高温气体进行循环流动能够再次进行均匀地加温，为下次低压脱水进行准备。因此，多次循环上述步骤，相比于单一地顺序执行一次S10至S30能够使得脱水的效果更好。

另一实例中，对于步骤10至步骤30的多次循环中，将多次循环分为前段循环和后段循环，例如多次循环的总循环次数为12次，将前4次作为前段循环，将后面的8次作为后段循环，进而，设置在前段循环中，在每次步骤S30中，对于抽出高温气体，实现密闭容器降低内压的设置，具体设置压强范围在200Pa至100Pa；

而在后段循环中，抽出高温气体，实现密闭容器降低内压的设置压强范围在50Pa至20Pa。通过以上前段循环和后段循环的划分，将前段循环作为脱水的预备阶段，也就是说在前段循环中，降压的压强值高于后段循环中设置的压强值，则前段循环中水分的沸点蒸发能力低，然而，前段循环的低压压强略高，这有利于水分的流动均匀和热量的传递均匀。这为后段循环的实质脱水完成了均匀脱水的预设准备，进而，在后段循环中，压强较前段循环低，水分的沸点低，蒸发脱水效果好，综合前段循环和后段循环的不同低压值的设置和划分，最终使得对于锂离子电芯的脱水效果好。

在上述实施例中，水分的蒸发总需要受热升温，在此基础上，本实施例中进一步设置在循环进行步骤S10至S30过程中，还设置通过辐射加热器对密闭容器加热，由此，通过辐射加热器对于密闭容器中的锂离子电芯进行辐射加热，这进一步提高了脱水效果。

在上述实施例的基础上，在实施例二中，请参考图2，在步骤S10至S30进行多次循环后，按照预设的规则，循环达到预设的循环次数后，设置脱水方法还包括：

S40、通过气体供给装置向密闭容器内充入低温气体。

S50、通过与密闭容器相接的循环装置鼓动低温气体循环。

本实施例二中，通过低温气体的注入和循环流动，使得密闭容器内部的温度，特别是锂离子电芯结构中的内外层温度能够均匀地下降，最终实现锂离子电芯整体结构保持均匀一致的温度状态。通过本实施例的应用，无需待锂离子电芯进行自然地冷却，自然冷却过程中，锂离子电芯必然因内外层结构的因素导致外层冷却的状态下，内层结构依然处于高温状态，需要逐渐经传导，热量通过传递至外层结构而实现冷却，由此，本实施例通过低温气体的流动使得内外层均匀冷却，显著提高了脱水效率。

需要说明的是，第一、上述实施例中对于锂离子电芯的论述，旨在说明应用本方法能够针对性强地实现对于锂离子电芯的脱水效率和效果的提高；

第二、对于向密闭容器内通入的高压气体的种类不作限定，可以通入惰性气体，比如氮气；

第三、在上述各实施例中，对于高温气体和低温气体的命名，旨在进行论述上的两种气体温差的区分，高温气体的实际设置温度按需设置，比如设置为60摄氏度至85摄氏度；低温气体的温度可以设置为常温；

第四、对于高温气体的循环吹拂时间、排气状态下的低压保持时间以及低温气体的循环吹拂时间均按需设置。

在一个关于用于对锂离子电芯的脱水设备的实施例中，请参考图3，脱水设备包括密闭容器1、气体供给装置2、循环装置3和排气装置4，其中：

密闭容器1用于容置锂离子电芯。与密闭容器1相接的气体供给装置2用于向密闭容器1输送气体，特别地，气体供给装置2能够实现对气体进行加热，进而能够向密闭容器1内输送高温气体。循环装置3与密闭容器1相接，其用于鼓动密闭容器1中的气体实现循环流动。与密闭容器1相接的排气装置4用于抽气，从而降低密闭容器1中的气压。通过以上结构设置，便能够在密闭容器1内充入高温气体并使高温气体流动的状态下，使得锂离子电芯能够各个位置结构均匀地加热升温，进而在排气降压的状态下，使得保持高温状态的水分在低压环境中降低沸点，进而实现蒸发脱水，由此，本实施例通过结构的设置，实现了锂离子电芯各位置均匀加热升温且均匀脱水的状态，因此，本实施例的应用能够显著提高对于锂离子电芯脱水的效率和效果。

在上述实施例的基础上，设置脱水设备还包括能够对密闭容器内部进行辐射加热的辐射加热器，这进一步提高了加热的效率，在密闭容器内部保有高温气体，以及处于排气低压的状态下，皆能够通过辐射加热器对于锂离子电芯进行加热。

另一实施例中，设置脱水设备还包括监视器和用于嵌入锂离子电芯的温度传感器，温度传感器与监视器相连，由此，能够标识出锂离子电芯的内部温度，通过监视器和温度传感器的应用，能够更准确地根据锂离子电芯的内部温度进行控制操作，这进一步提高了对于锂离子电芯的脱水效果。这里，对于温度传感器，可以应用K型热电偶探头。本实施例中，对于温度的探测艰苦，并不是将温度传感器只是置于密闭容器内，而是更有针对性地置于密闭容器中的一个锂离子电芯内，因此，这能够更准确地标示温度，提高脱水效果。

对于上述实施例中提出的循环装置，可以具体设置循环装置包括进气管、出气管和气泵，气泵通过进气管和出气管与密闭容器相连，由此，循环装置的应用使得气体的流动状态不仅是在密闭容器内被吹动，而是能够流出和流入密闭容器。

另外，本脱水设备中还设置有格栅式固定夹具，格栅式固定夹具设有多个能够分别容置锂离子电芯的格栅容腔，通过多个格栅空腔的设置，一方面，使得锂离子电芯能够被稳定且保持姿态地安置，另一方面，能够实现多个锂离子电芯分别对应安置在对应的不同格栅容腔中，进而避免相互间的挤压干涉，从而使得各个锂离子电芯的脱水效果一致且均匀，这进一步提高了脱水效果和效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于锂离子电芯的脱水方法，其特征在于，包括：

步骤10、通过气体供给装置向密闭容器内充入高温气体，所述密闭容器用于容置所述锂离子电芯；

步骤20、通过与所述密闭容器相接的循环装置鼓动所述高温气体循环；

步骤30、抽出所述高温气体，实现所述密闭容器降低内压。

2.如权利要求1所述的用于锂离子电芯的脱水方法，其特征在于，在步骤30后返回步骤10，实现步骤10至步骤30多次循环。

3.如权利要求2所述的用于锂离子电芯的脱水方法，其特征在于，在步骤10至步骤30的多次循环中，包括前段循环和后段循环；

在前段循环中，所述抽出所述高温气体，实现所述密闭容器降低内压的压强范围在200Pa至100Pa；

在后段循环中，所述抽出所述高温气体，实现所述密闭容器降低内压的压强范围在50Pa至20Pa。

4.如权利要求2所述的用于锂离子电芯的脱水方法，其特征在于，在步骤10至步骤30的多次循环中，所述脱水方法还包括：

通过辐射加热器对所述密闭容器加热。

5.如权利要求2所述的用于锂离子电芯的脱水方法，其特征在于，在步骤10至步骤30多次循环达到预设的循环次数后，还包括：

步骤40、通过气体供给装置向密闭容器内充入低温气体，

步骤50、通过与所述密闭容器相接的循环装置鼓动所述低温气体循环。

6.一种用于对锂离子电芯的脱水设备，其特征在于，包括：

用于容置所述锂离子电芯的密闭容器；

用于向所述密闭容器输送气体的气体供给装置，所述气体供给装置与所述密闭容器相接，所述气体供给装置能够加热所述气体，实现供给高温气体；

用于鼓动所述气体循环流动的循环装置，所述循环装置与所述密闭容器相接；

用于抽气的排气装置，通过所述排气装置与所述密闭容器相接，以降低所述密闭容器的内压。

7.如权利要求6所述的用于对锂离子电芯的脱水设备，其特征在于，还包括用于辐射加热的辐射加热器，所述辐射加热器安装于所述密闭容器内。

8.如权利要求6所述的用于对锂离子电芯的脱水设备，其特征在于，还包括监视器和用于嵌入所述锂离子电芯的温度传感器，所述温度传感器与所述监视器相连，以标识所述锂离子电芯的内部温度。

9.如权利要求8所述的用于对锂离子电芯的脱水设备，其特征在于，所述循环装置包括与所述密闭容器通过进气管和出气管相连的气泵。

10.如权利要求6所述的用于对锂离子电芯的脱水设备，其特征在于，还包括格栅式固定夹具，所述格栅式固定夹具设有多个能够分别容置所述锂离子电芯的格栅容腔。