CN107687743B - 电池干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池干燥装置，其中，电池干燥装置包括箱体，每一箱体形成有加热舱体，箱体的侧壁开设有与加热舱体连通的抽真空口；至少一托盘，设于加热舱体内，若干电池容置于一托盘；至少一热管，设于加热舱体的底部，热管承载托盘；及加热装置，加热装置加热热管，热管内的传热工质将热量经由托盘传导于电池。本发明技术方案提升电池干燥过程中的加热效率，提高加热温度的均匀一致性。

Description

电池干燥装置

技术领域

本发明涉及一种电池干燥装置。

背景技术

近年来，在新兴、环保、高效的能源技术的快速发展下，新能源电池以其较高的储能密度、循环使用次数多及寿命长，而且绿色节能环保的明显优势，具有乐观的未来前景。

控制电池内部的水分含量是电池制造工艺中的重要环节，电池内部的水分含量关系到电池是否能多次循环使用，因此在电池的生产制造过程中需要对电池进行干燥，目前，现有的新能源电池干燥设备，为了在电池干燥过程中能更好地控制加热温度，大多采用单一的热量传递方式，使得干燥过程中能源利用率低下，热量有效值偏低，不符合节能减排的环保性要求，而且容易导致电池加热不均匀的现象，影响电池的质量、循环性能和安全性大大下降，因此，对于新能源电池行业，亟需一种在干燥过程中加热效率高、温度均匀而且热量有效值高的加热干燥设备。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种电池干燥装置，旨在提升电池干燥过程中的加热效率，提高加热温度的均匀一致性。

为实现上述目的，本发明提出的电池干燥装置，包括：

箱体，每一箱体形成有加热舱体，箱体的侧壁开设有与加热舱体连通的抽真空口；

至少一托盘，设于加热舱体内，若干电池容置于一托盘；

至少一热管，设于加热舱体的底部，热管承载托盘；及

加热装置，加热装置加热热管，热管内的传热工质将热量经由托盘传导于电池。

可选地，加热装置包括安装于箱体侧壁的电磁加热器、以及安装于热管一端的热源接收器，热源接收器与电磁加热器相对设置，电磁加热器通过电磁感应使得热源接收器产生热量，该热量经热管传导至热管内的传热工质。

可选地，加热装置包括安装于箱体侧壁的电磁加热器，电磁加热器靠近于热管一端，电磁加热器通过电磁感应直接加热热管，热管将热量传导至热管内的传热工质。

可选地，加热装置包括安装于箱体侧壁的热辐射加热器，热辐射加热器对应设于热管的一端，热辐射加热器产生热量并通过热管传导至热管内的传热工质。

可选地，加热舱体内于热管另一端还连接有凝结器，凝结器促使热管内的传热工质产生相变。

可选地，热管包括一加热段、一蒸发段及一冷凝段，蒸发段在加热段和冷凝段之间；或者，热管包括两加热段、两蒸发段和一冷凝段，一加热段设于加热管的一端，一加热段设于热管的另一端，冷凝段设置于热管的中间，蒸发段在加热段和冷凝段之间，一加热段对应设置有一加热装置。

可选地，加热段的加热段、蒸发段及冷凝段三者构成L形、S形或者U形，蒸发段对应托盘的底壁，加热段对应托盘的侧壁并向上或者向下延伸。

可选地，箱体的侧壁还开设有备用抽真空口和备用充气口，备用充气口用于充入惰性气体。

可选地，托盘设置有多个隔板和定位柱，多个隔板将托盘分隔形成有多个容置电池的凹槽，定位柱凸设于凹槽的两相对侧壁，定位柱抵接于凹槽内电池的两侧。

可选地，还包括承载托盘的传送小车，以及铺设于加热舱体的底壁的轨道，箱体外部设置有电机以及连接电机和传递小车的传动组件，电机通过传动组件驱动传送小车沿轨道线性移动。

本发明技术方案通过在箱体内形成加热舱体，在箱体侧壁开设与加热舱体连通的抽真空口，将加热舱体制造成真空加热环境的前提下，将电池托盘与热管直接接触，并通过加热装置对热管内的工质进行间接加热，将单一的热传播方式变成热传导与热对流两种传导方式的结合，提升电池干燥过程中的加热效率，使得热量有效值得到提高，并且热管优良的等温特性也使得电池加热温度一致性较高。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电池干燥装置一实施例的立体结构示意图；

图2为图1中的托盘的局部放大示意图；

图3为图1中电池干燥装置一实施例的正视图；

图4为图1中电池干燥装置一实施例的俯视图；

图5为图3中A-A截面的剖视图；

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电池干燥装置100。

请参照图3和图5，在本发明实施例中，该电池干燥装置100包括箱体10，每一箱体10形成有加热舱体(未标示)，每一箱体10的侧壁开设有一与加热舱体连通的抽真空口11；至少一托盘30，设于加热舱体内，若干电池容置于一托盘30；至少一热管50，设于加热舱体的底部，热管50承载托盘30，及加热装置70，加热装置70加热热管50，热管50内的传热工质将热量经由托盘30传导于电池(未图示)。

在本方案中，利用热管技术具有导热性、等温性等优良特性，设置热管50与承载电池的托盘30直接接触，通过抽真空工序让箱体10内的加热舱体形成真空环境。据热力学知识可知，真空环境下液态传热工质的沸点降低。本实施例通过在箱体10内壁设置的一加热装置70加热于热管50，加热装置70也可以相对设置于箱体10外壁，加热装置70加热于热管50中的液态传热工质通过热管50热传导于托盘30最终加热电池，通过热管技术实现电池加热干燥。

相较于现有技术大多采用金属热板的方案而言，热管50具有优良的导热性、等温性，解决了电池加热干燥的温度不均匀的问题，同时充分利用热管50中的液态传热工质的相变对流传热和热管50、托盘30及电池三者的直接接触的热传导的传递热量方式，提升电池干燥的加热效率，进而整体上提升电池的循环性能。

请参照图1、图3及图4，在本发明一实施例中，加热装置70包括安装于箱体10侧壁的电磁加热器71、以及安装于热管50一端的热源接收器73，热源接收器73与电磁加热器71相对设置，电磁加热器71通过电磁感应使得热源接收器73产生热量，热量经热管50传导至热管50内的传热工质。

本发明通过将电磁感应加热的加热原理应用于本实施例中的电池干燥装置100，电磁加热器71具有铁芯和线圈，而热源接收器73可以是与热管50固定在一起的平板状金属导磁体，本实施例中将热源接收器73焊接于热管50的一端。电磁加热器71在线圈通电的情况下产生磁感线，并使得热源接收器73内产生磁流和涡流从而发生电磁感应现象，进而热源接收器73发热并对热管50一端进行加热。

本实施例中运用电磁感应加热，实现对热管50的有效加热，热量的有效利用率提高，较大地提升了电池加热的效率。

于其他实施例中，加热装置70可以包括安装于箱体侧壁的电磁加热器71，电磁加热器71靠近于热管50一端，电磁加热器71通过电磁感应直接加热热管50，热管50将热量传导至热管内的传热工质。

本实施例也可以省去热源接收器73的设置，通过将热管50采用导磁材料，并且在对应电磁加热器71的位置进行形状改变，以使得热管50的一端直接与电磁加热器71发生电磁感应，进而加热热管50内的传热工质，传热工质将热量从热管50承载托盘30的位置传导至托盘30并完成对电池加热干燥过程，本方案也可以理解为将上述的热源接收器73与热管50集为一体。

本实施例中直接利用电磁加热器71加热于热管50，结构简单，提升电池干燥的加热效率。

在另一实施例中，加热装置70还可以是安装于箱体10侧壁的热辐射加热器，热辐射加热器对应设于热管50的一端，热辐射加热器产生热量并通过热管50传导至热管50内的传热工质。

本实施例还可以将电磁加热器71改变设置为热辐射加热器(未图示)，其中热辐射加热器可以是加热管或者电阻丝。相较于现有技术大多采用铁板加热的原理，本方案采用热辐射方式将热量传导至热管50内的传热工质，也可实现对托盘30的均匀加热，并且结构较简单，可以降低成本。采用热辐射加热器的方式，在实际使用过程中因注意操作人员与设备需要保持安全距离。本发明加热装置70优选为电磁加热器71与热源接收器73相互配合的方式。

本技术方案中，加热舱体内于热管50另一端还连接有凝结器(未图示)，凝结器促使热管50内的传热工质产生相变。

在本实施例中，通过将凝结器直接焊接于热管50的另一端，利用凝结器作为冷源直接降低热管50内传热工质温度和压力，促使发生传热工质产生相变，传热工质又循环回流至热管50的加热的一端。本实施例中传热工质的初始状态为液态，同时利用热管50具有的毛细吸力特性，即存在温度差时，必然出现热量从高温处向低温处传递的现象，直至热管50两端的温度相等，这种循环是快速进行的，而且其中三种热传递方式中尤其以对流传热较快。

根据热管50的相关特性可知，由一分界面将热管50内上下分为互不影响的两层，底层为液态传热工质流动层而上层为气态传热工质流动层，当热管50的一端受热将液态传热工质发生相变经由上层气态传热工质流动层传递至热管50的另一端冷凝段55，而当气态传热工质逐渐冷却恢复成液态传热工质后再通过底层的液态传热工质流动层回流至加热段51，如此周而复始循环利用。

本发明中凝结器的设置促使传热工质加快产生相变进行回流循环对流传热，大大地提升加热效率的同时，也达到节能环保的目的，提高经济效益。

请参照图5，本发明在热管50的一种设置方式中，热管50包括一加热段51、一蒸发段53及一冷凝段55，加热段51设于热管50的一端，冷凝段55设于热管50的另一端，蒸发段53在加热段51和冷凝段55之间，本方案一加热段51对应设置有一所述加热装置70。

热管50采用一加热段51、一蒸发段53及一冷凝段55的设置，结构相对简单，制造成本相对较低。

而为了提升加热效率，本发明还可将热管50设置为两加热段51、两蒸发段53和一冷凝段55，加热段设于热管50的两端，冷凝段55设于热管50的中间，蒸发段53在加热段51和冷凝段55之间，同样地，一加热段51对应设置有一所述加热装置70。

当热管50的两端都设置为加热段51，热管50的中间设置为冷凝段55，同时在加热段51和冷凝段55之间为两蒸发段53时，由上述内容可知在本方案中配合设置为两加热装置70和两热源接收器71，两端同时加热于热管50的两端，中间设置为一冷凝段55，传热工质从两端同时传递热量至中间的冷凝段55，再发生相变循环留回两端的加热段51，如此循环。

该热管50两端均加热的设置，不仅在不增加制造成本的前提下，节省了一半的传热工质的加热行程，大大缩短加热的工作时间，进一步提升了电池加热干燥的效率。

请继续参照图3和图5，热管50的加热段51、蒸发段53及冷凝段55三者构成L形、S形或者U形，蒸发段53对应托盘30的底壁，加热段51对应托盘30的侧壁并向上或者向下延伸。

本实施例中，将加热段51具体设置为向上弯折或者向下弯折并延伸形成与箱体10的内壁相对设置，据热管技术可知，当加热段51向上弯折时，较大面积与加热装置70相对设置，提高对热量的有效接收，同时利用热管50的毛细吸力的特性使得传热工质在热管50内自发回流形成循环利用；或者当热管50的加热段51向下弯折时，利用重力的作用使得传热工质自发地向下运动，加快回流循环，提高加热效率；同样地，又或者冷凝段55与加热段51相反地向上弯折，也利于传热工质进行回流循环。

本发明中热管50的结构设置，具体地，加热段51和冷凝段55的弯折设置，有利于热管50内的传热工质的循环使用，便于加热干燥过程的快速进行，提高加热工作效率。

另请主要参照图4，箱体10的侧壁开设有备用抽真空口111和备用充气口113，备用充气体口用于充入惰性气体。

本技术方案通过设置抽真空口11及和抽真空口11相互连通的抽真空管道，让密闭的箱体10形成真空的加热环境，从而达到降低传热工质的加热沸点的目的，进而提升电池的加热效率，缩短加热的工作时间。同时还在箱体10的一侧开设有一备用抽真空口111，防止抽真空口11发生堵塞或是故障的工作状况；还设置一备用充气口113用以充入惰性气体，在实际使用过程中，当电池干燥装置100发生故障时，由备用充气口113充入氮气，保持箱体10内外的气压，便于打开加热舱体的舱门，同样地，本实施例是由多个箱体10相互连接，每相邻箱体10由舱门隔开，在末尾两端的箱体10要进出更换电池物料进行加热时，需要充入氮气保持相同气压，才能便于打开舱门。而且用以填充入箱体10内的惰性气体不与加热物料发生反应，同时也起到了防止外部气体进入的密封作用。

备用抽真气口和备用充气口113的设置，有效应对当工作过程中发生故障的情况，充分保证了本实施例中的电池干燥装置100的真空密闭环境，提高装置的使用安全性能。

请参照图2，具体地，托盘30还设置有多个隔板31和定位柱35，多个隔板31将托盘30分隔形成有多个容置电池的凹槽33，定位柱35凸设于凹槽33的两相对侧壁，定位柱35抵接于凹槽33内电池的两侧。

本实施例中，通过在托盘30中设置多个隔板31，多个隔板31将用以容纳电池的大凹槽33分隔呈适配整节电池的多个小凹槽33，而且还设置于隔板31两侧的定位柱35，定位柱35直接抵接于电池外表面进行稳固卡接；而且箱体10足够长，同时可以容置若干组托盘30，本实施例具体同时可以同时加热两组托盘30，一组托盘30具有六个并列设置的小凹槽33。

本实施例中，隔板31的设置，可以同时加热多节电池，充分利用箱体10的空间，提高了电池加热的工作效率；与此同时定位柱35的设置，通过与电池的充分稳固卡接，保证在加热过程中，电池安装于固定位置，充分与托盘30直接接触，保证了加热干燥的效果。

另外，请继续参照图4，箱体10表面开设有一温度检测口13和一真空度检测口15，和与温度检测口13、真空度检测口15适配的两个密封件17，两密封件17分别穿设于温度检测口13、真空度检测口15并密封配合。

在本实施例中还在箱体10的顶部表面开设有一温度检测口13，在实际操作中，通过密封件17与温度检测口13适配密封配合，再将一温度检测计适配穿设于温度检测口13并部分容置于箱体10内，进行箱体10加热环境的温度检测，以达到设定的加热温度范围充分保证加热要求；同时在箱体10的一侧表面开设一真空度检测口15，同样地利用密封件17与口径密封配合，进行箱体10内的整体加热环境真空度检测。

在本技术方案中，加热环境的加热温度和真空度为重要的两大因素，直接影响电池干燥加热过程中的效果，在箱体10设置一温度检测口13和真空度检测口15，并设置有密封件17的适配，以保证箱体10密封真空的加热环境，而且结构简单，密封性能好，便于实际操作过程中的检测。

请继续参照图2，在本实施例中，箱体10外表面设置有多条并行设置的加强筋19，每四条加强筋19围成方形间隔设置于箱体10外表面。

本实施例中，在箱体10外表面围绕设置多条加强筋19，用以增强箱体10的整体强度与刚度，保证该热管50式电池干燥装置100整体的稳固可靠性，提高使用的安全性能。

本实施例中，将热管50设置为磁性材质，而同时箱体10的材质不具有导磁性。

因为本技术方案主要优选利用电磁加热器71与热源接收器73相互之间发生电磁感应来产生热能加热于热管50并依次传递于托盘30和电池，将热管50设置为磁性材质，例如金属加热板，使之具有更好地导磁性，充分提高热管50的加热有效值，而箱体10的材质不具有导磁性，例如部分不锈钢材料，减少箱体10的散热损失。

此外，箱体10设定真空度空载为10Pa，满载运行真空度为100Pa；箱体10设定加热温度范围为80℃～120℃。

本实施例中，通过真空环境将加热工质的沸点降低至80℃～120℃，提升了加热效率；同时真空度的范围为10Pa～100Pa，保证了该加热的真空环境，本发明技术方案最终能实现提升有效热值效率为30％，而且采用热管的加热技术，由于热管的等温特性，使得热管的温度一致性较高，加热温度的偏差值由原来的±3℃缩小至±1℃，有效提升电池干燥的整体质量、循环性能和安全性。

另请参照图3和图4，还包括承载托盘30的传送小车95，以及铺设于加热舱体的底壁的轨道97，箱体10外部设置有电机90以及连接电机90和传送小车95的传动组件93，电机90通过传动组件93驱动传送小车95沿轨道97线性移动。

电机90安装于箱体10的一外侧；传动组件93，电机90驱动传动组件93，传动组件93布设于箱体10底部，包括齿轮传动机构(未图示)、传动轴(未标示)及齿条(未标示)；其中齿条可固定连接于传送小车95，传送小车95承接于托盘30并接触于传动组件93的齿条，传动组件93带动传送小车95运动以移动托盘30；还包括控制装置(未图示)及中控台(未图示)，控制装置与电机90电性连接；电机90驱动传动结构93并传动于传送小车95，控制装置定时固定的加热时间间隔并向电机90发出信号，电机90带动传送小车95定时带动托盘30在流水线轨道上运动并将至少一托盘30依次移出箱体10，再利用位置传感器91感应传送小车95移动托盘10的位置，再传递位置信号给控制装置，并控制传送小车95再带动另至少一托盘30移入箱体10内进行加热，如此循环往复进行电池的加热干燥工作过程；而且，本实施例中，箱体10的个数设置可以设置多个箱体10，通过舱门(未图示)将其依次串联分隔开，小车95将托盘30依次按照设定加热时间进出相邻设置的箱体10，如此多个箱体10可以通过同时加热多组托盘30，提高加热效率，节省加热的总时长。首尾两箱体10的舱门由于需要经常性打开关闭，该两箱体10需要经常充入惰性气体氮气，保持箱体10内外压差，以便于开闭舱门，而中间的箱体10为相同的真空环境，可省去经常性充入氮气，便于操作。

可以理解的，与本发明电池干燥装置配套使用的还可以是自动上下料装置，如机械手等，使得往托盘30上下料的速度更快，则更加利于电池加热的工作效率，提高了电池干燥装置的自动化程度，大大节省了人力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电池干燥装置，其特征在于，包括：

箱体，每一所述箱体形成有加热舱体，所述箱体的侧壁开设有与加热舱体连通的抽真空口；

至少一托盘，设于所述加热舱体内，若干电池容置于一所述托盘；

至少一热管，设于所述加热舱体的底部，所述热管承载所述托盘；及

加热装置，所述加热装置加热所述热管，所述热管内的传热工质将热量经由所述托盘传导于电池；

所述热管包括一加热段、一蒸发段及一冷凝段，所述蒸发段在所述加热段和所述冷凝段之间，所述热管的加热段、蒸发段及冷凝段三者构成L形、S形或者U形，所述蒸发段对应所述托盘的底壁，所述加热段对应所述托盘的侧壁并向上或者向下延伸；

所述热管采用导磁材料制成。

2.如权利要求1所述的电池干燥装置，其特征在于，所述加热装置包括安装于所述箱体侧壁的电磁加热器、以及安装于所述热管一端的热源接收器，所述热源接收器与所述电磁加热器相对设置，所述电磁加热器通过电磁感应使得所述热源接收器产生热量，该热量经所述热管传导至所述热管内的传热工质。

3.如权利要求1所述的电池干燥装置，其特征在于，所述加热装置包括安装于所述箱体侧壁的电磁加热器，所述电磁加热器靠近于所述热管一端，所述电磁加热器通过电磁感应直接加热所述热管，所述热管将热量传导至所述热管内的传热工质。

4.如权利要求1所述的电池干燥装置，其特征在于，所述加热装置包括安装于所述箱体侧壁的热辐射加热器，所述热辐射加热器对应设于所述热管的一端，所述热辐射加热器产生热量并通过所述热管传导至所述热管内的传热工质。

5.如权利要求2至4中任意一项所述的电池干燥装置，其特征在于，所述加热舱体内于所述热管另一端还连接有凝结器，所述凝结器促使所述热管内的传热工质产生相变。

6.如权利要求1所述的电池干燥装置，其特征在于，所述热管包括两加热段、两蒸发段和一冷凝段，一加热段设于所述热管的一端，另一加热段设于所述热管的另一端，所述冷凝段设置于所述热管的中间，所述蒸发段在所述加热段和所述冷凝段之间，一所述加热段对应设置有一所述加热装置。

7.如权利要求1所述的电池干燥装置，其特征在于，所述箱体的侧壁还开设有备用抽真空口和备用充气口，所述备用充气口用于充入惰性气体。

8.如权利要求1所述的电池干燥装置，其特征在于，所述托盘设置有多个隔板和定位柱，多个所述隔板将所述托盘分隔形成有多个容置电池的凹槽，所述定位柱凸设于所述凹槽的两相对侧壁，所述定位柱抵接于所述凹槽内电池的两侧。

9.如权利要求1所述的电池干燥装置，其特征在于，还包括承载所述托盘的传送小车，以及铺设于加热舱体的底壁的轨道，所述箱体外部设置有电机以及连接所述电机和所述传送小车的传动组件，所述电机通过所述传动组件驱动所述传送小车沿所述轨道线性移动。