CN107946539A - 涂布烘干设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂布烘干设备，包括烘干系统及热泵耦合尾气处理系统，烘干系统包括烘箱，热泵耦合尾气处理系统包括：热泵单元，包括第一冷凝器及冷凝循环管路；进出风单元，包括换热器，换热器包括第一入口、第一出口、第二入口及第二出口，第一出口通过第一冷凝器连通进风口，第二入口连通出风口，第二出口连通冷凝循环管路。上述涂布烘干设备，外界空气在换热器中完成初步升温后在第一冷凝器中进一步升温，然后进入烘箱的内部。从烘箱的出风口排出的带有温度的尾气可通过换热器降温，然后在冷凝循环管路中进一步放热，最终冷却回收。而尾气在冷凝循环管路中放出的热量可使冷凝循环管路中的制冷剂吸热升温，极大地降低了整个装置的能耗。

Description

涂布烘干设备

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造领域，特别是涉及一种涂布烘干设备。

背景技术

在锂离子电池电极片的制作过程中，通常将正极或负极活性材料、导电剂、粘接剂在溶剂中均匀混合，经由涂布机把混合均匀的浆料涂敷在集流体上，再用烘干系统把多余的溶剂挥发掉，最后对电极片进行碾压。

目前，大部分烘干系统通过电加热或燃气加热的方式获得较高温度的热风用以烘干电极片。但由于涂布烘干工艺设备的结构缺陷，整个设备的能耗较高，能量利用效率低，从而提高了电极片涂布烘干的生产成本。

发明内容

基于此，有必要针对涂布烘干设备能耗较高的问题，提供一种能耗较低的涂布烘干设备。

一种涂布烘干设备，所述涂布烘干设备包括烘干系统及热泵耦合尾气处理系统，所述烘干系统包括开设有进风口与出风口的烘箱，所述热泵耦合尾气处理系统包括：

热泵单元，包括第一冷凝器及连通所述第一冷凝器的入口端与出口端的冷凝循环管路；

进出风单元，所述进出风单元包括换热器，所述换热器包括第一入口、第一出口、第二入口及第二出口，所述第一出口通过所述第一冷凝器连通所述进风口，所述第二入口连通所述出风口，所述第二出口连通所述冷凝循环管路。

上述涂布烘干设备，可对电极片进行涂布烘干。具体地，外界空气在换热器中完成初步升温后在第一冷凝器中进一步升温以接近烘箱内的温度，然后通过进风口进入烘箱的内部。从烘箱的出风口排出的带有温度的尾气可通过换热器降温，然后在冷凝循环管路中进一步放热，最终冷却回收。而尾气在冷凝循环管路中放出的热量可使冷凝循环管路中的制冷剂吸热升温。如此，该涂布烘干设备的各个装置之间具有较强的耦合关系，尾气可辅助进气加热，进气则有助于尾气冷却，各个装置之间协同工作，从而极大地降低了整个装置的能耗。

上述涂布烘干设备，可对电极片进行涂布烘干。具体地，外界空气在换热器中完成初步升温后在第一冷凝器中进一步升温以接近烘箱内的温度，然后通过进风口进入烘箱的内部。从烘箱的出风口排出的带有温度的尾气可通过换热器降温，然后在冷凝循环管路中进一步放热，最终冷却回收。而尾气在冷凝循环管路中放出的热量可使冷凝循环管路中的制冷剂吸热升温。如此，该涂布烘干设备的各个装置之间具有较强的耦合关系，尾气可辅助进气加热，进气则有助于尾气冷却，各个装置之间协同工作，从而极大地降低了整个装置的能耗。

在其中一个实施例中，所述冷凝循环管路包括依次管道连通的节流元件、蒸发器及压缩机，所述第一冷凝器的出口与所述节流元件的入口管道连通，所述压缩机的出口与所述第一冷凝器的入口连通，所述换热器的所述第二出口连通所述蒸发器。

在其中一个实施例中，所述出风单元还包括第二冷凝器，所述第二冷凝器与所述蒸发器连通。

在其中一个实施例中，所述第一冷凝器位于所述烘箱内。

在其中一个实施例中，所述烘干系统还包括传送装置，所述传送装置包括位于所述烘箱一侧的放卷机构、收卷机构及位于所述放卷机构与所述收卷机构之间的传送机构，所述传送机构包括两个涂辊及多个间隔设置的导辊，所述涂辊与所述导辊共同形成部分位于所述烘箱内的下传送通道与上传送通道。

在其中一个实施例中，所述烘箱包括由隔离板隔离的下箱体与上箱体，所述下传送通道部分位于所述下箱体内，所述上传送通道部分位于所述上箱体内，所述进风口开设于所述下箱体靠近所述放卷机构一端与所述上箱体远离所述收卷机构一端，所述出风口开设于所述下箱体远离所述放卷机构一端与所述上箱体靠近所述收卷机构一端。

在其中一个实施例中，所述烘干系统还包括两个加热模块，上箱体与下箱体中各设有一个所述加热模块。

在其中一个实施例中，所述加热模块包括多个红外光源，多个所述红外光源沿所述上传送通道或所述下传送通道的延伸方向依次间隔排列。

在其中一个实施例中，所述烘干系统还包括风刀，所述上传送通道一侧与下传送通道一侧均设有所述风刀。

在其中一个实施例中，所述涂布烘干设备还包括测厚模块及纠偏模块，所述测厚模块及所述纠偏模块设于所述烘箱外并位于所述上传送通道与下传送通道一侧。

附图说明

图1为一实施方式的涂布烘干设备的热泵耦合尾气处理系统的示意图；

图2为图1所示的涂布烘干设备的烘干系统的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，本较佳实施方式的一种涂布烘干设备，用于涂布及烘干电极片。该涂布烘干设备包括烘干系统40及热泵耦合尾气处理系统20，热气耦合尾气处理系统20可对烘干系统40内的空气进行循环，为烘干系统40内通入具有一定温度的空气并回收从烘干系统40内抽出的混合有涂布溶剂的尾气。

其中，烘干系统40包括开设有进风口423与出风口424的烘箱42，热泵耦合尾气处理系统20包括热泵单元22与进出风单元。热泵单元22包括第一冷凝器222及连通第一冷凝器222的入口端与出口端的冷凝循环管路。进出风单元包括换热器242，换热器242包括第一入口2421、第一出口2422、第二入口2423及第二出口2424，第一入口2421连通外界环境或外部供气装置，外界环境或外部供气装置中的空气通过第一入口2421进入换热器242中，第一出口2422通过第一冷凝器222连通进风口423，第二入口2423连通出风口424，第二出口2424连通冷凝循环管路。

上述涂布烘干设备，可对电极片进行涂布烘干。具体地，外界空气在换热器242中完成初步升温后在第一冷凝器222中进一步升温以接近烘箱42内的温度，然后通过进风口423进入烘箱42的内部。从烘箱42的出风口424排出的带有温度的尾气可通过换热器242降温，然后在冷凝循环管路中进一步放热，最终冷却回收。而尾气在冷凝循环管路中放出的热量可使冷凝循环管路中的制冷剂吸热升温。如此，该涂布烘干设备的各个装置之间具有较强的耦合关系，尾气可辅助进气加热，进气则有助于尾气冷却，各个装置之间协同工作，从而极大地降低了整个装置的能耗。

请继续参阅图1，冷凝循环管路包括依次管道连通的节流元件224、蒸发器226及压缩机228。具体地，第一冷凝器222的出口与节流元件224的入口管道连通，节流元件224的出口与蒸发器226的入口管道连通，蒸发器226的出口与压缩机228的入口管道连通，压缩机228的出口与第一冷凝器222的入口连通。在本实施例中，节流元件224为膨胀阀，可以理解，节流元件224的具体结构不限于此，也可为其它起到节流作用的元件。

如此，第一冷凝器222中的制冷剂经过节流元件224，在节流元件224的节流作用下呈低温低压的液态，低温低压的液态制冷剂进入蒸发器226内吸热膨胀后气化成低压的气态制冷剂。低压的气态制冷剂进入压缩机228，在压缩机228内被压缩成高温高压的气态，呈高温高压的气态制冷剂进入第一冷凝器222，在第一冷凝器222内放热冷凝成高压的液态，从而完成一个工作循环。在该循环过程中，制冷剂在第一冷凝器222中放出的热量可对通过换热器242进入第一冷凝器222中的空气进行加热，使空气升温至接近烘箱42内部温度以进入烘箱42中。而从换热器242排出的尾气在蒸发器226中进一步放热冷却，从而为制冷剂气化成低压的气态提供热量。如此，热泵单元22不断进行上述工作循环，从而对进入第一冷凝器222中的空气不断进行加热，并不断对蒸发器226中的尾气进行吸热冷却。

外界空气通过换热器242的第一入口2421进入换热器242，烘箱42内排出的尾气通过第二入口2423进入换热器242，因此外界空气与尾气在换热器242内发生热量交换，进入换热器242的外界空气吸收尾气的热量而完成初步升温，在本实施例中，空气的温度可从外界环境温度升到到约60℃，升温后的空气然后通过第一出口2422进入第一冷凝器222，然后吸收制冷剂放出的热量而进一步升温至接近烘箱42内部温度，最后通过鼓风机246从进风口423进入烘箱42内部。尾气则通过鼓风机246从出风口424抽出烘箱42，然后通过第二入口2423进入换热器242放热，进而进入蒸发器226内进行进一步降温。外界空气通过两次升温进入烘箱42内，以达到烘箱42的温度要求。尾气则通过两级降温冷却，其携带的热量被换热器242与蒸发器226充分利用，从而降低了该设备的整体能耗，避免了热量的浪费。

在一实施例中，出风单元还包括第二冷凝器244，第二冷凝器244与蒸发器226连通，以回收尾气。具体地，由于从烘干系统40中排出的尾气中携带有涂布溶剂，因此利用第二冷凝器244将尾气中的溶剂回收，从而避免污染外部环境。

在一实施例中，第一冷凝器222位于烘箱42内，以有利于维持烘箱42内的温度。

上述热泵耦合尾气处理系统20的工作过程如下：

外界空气从换热器242的第一入口2421进入换热器242中，并与从第二入口2423进入换热器242的尾气进行热交换以进行初步升温，然后进入第一冷凝器222中被制冷剂放出的热量加热至烘干系统40温度，最终通过鼓风机246从烘箱42的进风口423进入烘箱42内部。

烘箱42内的产生的尾气则通过鼓风机246从出风口424排出烘干系统40，然后进入换热器242与进气进行热交换以初步降温，之后进入蒸发器226进一步放热冷却，最终进入第二冷凝器244冷凝，第二冷凝器244回收尾气中包含的涂布溶剂。

制冷剂从第一冷凝器222进入节流元件224形成低温低压的液态，然后进入蒸发器226吸收尾气放出的热量而膨胀成气态，之后通过压缩机228压缩成高温高压的气态，最后进入第一冷凝器222中放热冷凝以加热进入第一冷凝器222中的外界空气。

如此，上述热泵耦合尾气处理系统20的各个装置之间具有较强的耦合关系，通过热量置换极大地降低了整个系统的能耗，并高效地处理尾气以避免环境污染。

如图2所示，烘干系统40还包括传送装置44，传送装置44包括位于烘箱42一侧的放卷机构442、收卷机构444及位于放卷机构442与收卷机构444之间的传送机构446，传送机构446包括两个涂辊4462及多个间隔设置的导辊4464，涂辊4462与导辊4464共同形成部分位于烘箱42内的下传送通道与上传送通道。

如此，电极片从放卷机构442中输出，通过下传送通道的涂辊4462完成单面涂布，然后在导辊4464的引导、支撑下进入烘箱42内部烘干，之后在导辊4464的引导下离开烘箱42而进入平衡阶段以进行冷却。冷却后的电极片通过上传送通道的涂辊4462完成另一面的涂布，然后在导辊4464的引导、支撑下再次进入烘箱42内部烘干，之后在导辊4464的引导下离开烘箱42而进入平衡阶段冷却，最后在导辊4464的引导下离开烘箱42，被收卷机构444回收。

烘箱42包括由隔离板隔离的下箱体421与上箱体422，下传送通道部分位于下箱体421内，上传送通道部分位于上箱体422内。进风口423开设于下箱体421靠近放卷机构442一端与上箱体422远离收卷机构444一端，出风口424开设于下箱体421远离放卷机构442一端与上箱体422靠近收卷机构444一端。

如此，上箱体422与下箱体421相互隔离为避免相互干扰，电极片首先进入下箱体421中烘干其中一侧，冷却后进入上箱体422烘干另一侧，从而具有较高的烘干涂布烘干质量。当电极片进入下箱体421或上箱体422后，从进风口423进入的热空气可对电极片进行初步升温。而由于浆料周围充满干燥的空气，有较强的除湿氛围，浆料的溶剂蒸汽则快速扩散到空气中，然后通过出风口424被鼓风机246抽出烘箱42进行下一步处理。

进一步地，烘干系统40还包括两个加热模块43，上箱体422与下箱体421中各设有一个加热模块43，以对电极片进行烘干。具体地，加热模块43包括多个红外光源432，多个红外光源432沿上传送通道或下传送通道的传送方向依次间隔排列管。由于红外加热的热辐射效率较高，对浆料的有效热辐射效率在90％以上，因此具有较快的加热速度，且可以精确调节加热温度。并且，由于红外光源432间隔排列，因此可使浆料表面与内部受热均匀。

在一实施例中，加热模块43还包括灯罩434，灯罩434设于多个红外光源432以对红外光源432散热的热量进行集中，进一步提高加热效率。

在一实施例中，烘干系统40还包括风刀46，风刀46设于上传送通道与下传送通道一侧，用于强化电极片表面气流的流动，进一步提高蒸发效率。具体地，风刀46采用常压送风，出风口424与电极片传送方向呈60°夹角，从而避免风刀46气流对涂层形成波纹影响。进一步地，位于吹风区域的上传送通道与下传送通道还设有减震导辊4464，该减震导辊4464可用于减弱电极片在流厂中的震动。可以理解，风刀46的数量不限。在本实施例中，上箱体422与下箱体421内分别安装了一个风刀46，而在其它实施例中，也可安装多个风刀46以进一步提高蒸发速度。

在一实施例中，涂布烘干设备还包括测厚模块及纠偏模块48。测厚模块及纠偏模块48设于烘箱42外并位于上传送通道与下传送通道一侧，用于检电极片上的涂层的厚度以及电极片的偏移情况，并将厚度与偏移情况反馈至工控机，从而保证生产质量，保证工艺的一致性。在本实施例中，测厚模块为激光测厚模块，从而可快速准确地测量涂层的厚度。

电极片的涂布烘干过程如下：电极片从放卷机构442中输出，通过下传送通道的涂辊4462完成单面涂布，然后在导辊4464的引导及支撑下进入下箱体421内部。在下箱体421内部，电极片首先与从进风口423进入的热空气接触，电极片的温度初步提高而处于升温阶段。之后电极片在加热模块43的加热下得到均匀加热处于均匀受热蒸发阶段。此时，风刀46强化电极片表面气流的流动，以进一步提高蒸发效率。此时浆料的周围充满干燥的热空气而处于较强的除湿氛围中，溶剂蒸汽快速扩散到空气中，进而通过出风口424被鼓风机246抽出而进行进一步处理。干燥后的电极片则在导辊4464的引导下离开烘干系统40，然后在外界环境中逐渐冷却，冷却后的电极片通过测厚模块与纠偏模块48检测图层厚度与电极片的偏移情况并反馈至工控机。单面涂布并干燥后的电极片由导辊4464实现反转而进入上传送通道，电极片未涂布有浆料的一面朝向涂辊4462方向。之后，电极片通过涂辊4462涂布浆料，然后与其在上传送通道中的烘干步骤相同以完成烘干工艺，经过测厚模块48及纠偏模块的校验后，最终通过收卷机构444回收。

上述涂布烘干设备，对电极片的涂布、烘干及尾气处理工艺进行了整体涉及，将各个装置之间建立了较强的耦合关系，各个装置协同工作而极大地降低了整个设备的能耗，并且可高效高质量地涂布干燥电极片，保证了较高一致性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种涂布烘干设备，其特征在于，所述涂布烘干设备包括烘干系统及热泵耦合尾气处理系统，所述烘干系统包括开设有进风口与出风口的烘箱，所述热泵耦合尾气处理系统包括：

热泵单元，包括第一冷凝器及连通所述第一冷凝器的入口端与出口端的冷凝循环管路；

进出风单元，所述进出风单元包括换热器，所述换热器包括第一入口、第一出口、第二入口及第二出口，所述第一出口通过所述第一冷凝器连通所述进风口，所述第二入口连通所述出风口，所述第二出口连通所述冷凝循环管路。

2.根据权利要求1所述的涂布烘干设备，其特征在于，所述冷凝循环管路包括依次管道连通的节流元件、蒸发器及压缩机，所述第一冷凝器的出口与所述节流元件的入口管道连通，所述压缩机的出口与所述第一冷凝器的入口连通，所述换热器的所述第二出口连通所述蒸发器。

3.根据权利要求2所述的涂布烘干设备，其特征在于，所述出风单元还包括第二冷凝器，所述第二冷凝器与所述蒸发器连通。

4.根据权利要求1所述的涂布烘干设备，其特征在于，所述第一冷凝器位于所述烘箱内。

5.根据权利要求1所述的涂布烘干设备，其特征在于，所述烘干系统还包括传送装置，所述传送装置包括位于所述烘箱一侧的放卷机构、收卷机构及位于所述放卷机构与所述收卷机构之间的传送机构，所述传送机构包括两个涂辊及多个间隔设置的导辊，所述涂辊与所述导辊共同形成部分位于所述烘箱内的下传送通道与上传送通道。

6.根据权利要求5所述的涂布烘干设备，其特征在于，所述烘箱包括由隔离板隔离的下箱体与上箱体，所述下传送通道部分位于所述下箱体内，所述上传送通道部分位于所述上箱体内，所述进风口开设于所述下箱体靠近所述放卷机构一端与所述上箱体远离所述收卷机构一端，所述出风口开设于所述下箱体远离所述放卷机构一端与所述上箱体靠近所述收卷机构一端。

7.根据权利要求5所述的涂布烘干设备，其特征在于，所述烘干系统还包括两个加热模块，上箱体与下箱体中各设有一个所述加热模块。

8.根据权利要求7所述的涂布烘干设备，其特征在于，所述加热模块包括多个红外光源，多个所述红外光源沿所述上传送通道或所述下传送通道的延伸方向依次间隔排列。

9.根据权利要求5所述的涂布烘干设备，其特征在于，所述烘干系统还包括风刀，所述上传送通道一侧与下传送通道一侧均设有所述风刀。

10.根据权利要求5所述的涂布烘干设备，其特征在于，所述涂布烘干设备还包括测厚模块及纠偏模块，所述测厚模块及所述纠偏模块设于所述烘箱外并位于所述上传送通道与下传送通道一侧。