CN108458579A - 一种锂离子动力电池极片干燥装置及干燥方法 - Google Patents

一种锂离子动力电池极片干燥装置及干燥方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种锂离子动力电池极片干燥装置及干燥方法，该装置包括干燥工装、除杂装置、除湿装置、惰性气体补充装置、加热装置与连接带，其中干燥工装、除杂装置、除湿装置以及加热装置依次连接，惰性气体补充装置通过管道连接在除湿装置与加热装置之间，加热装置与管道并联。本发明降低了惰性气体的使用成本，干燥效果更佳，且大大降低了干燥工装的体积；本发明所述的一种锂离子动力电池极片干燥方法，利用连接带对电池极片进行干燥，一方面可以使电池极片的各部分在干燥工装中的干燥时间等长，同时每次干燥结束后，无需再次将电池极片在干燥工装中进行铺设，十分快捷方便。

Description

一种锂离子动力电池极片干燥装置及干燥方法
技术领域
本发明属于新能源技术领域，具体的，涉及一种锂离子动力电池极片干燥装置及干燥方法。
背景技术
自日本索尼公司对锂离子电池材料实现商品化以来，锂离子电池因其质量轻、电压高、体积小、无记忆效应、比能量高、循环寿命长以及环境友好等诸多特性，而迅速在便携式移动电源、移动电话、便携式电脑、摄像机等便携式电子产品领域推广应用，并在能源领域占据了重要位置。
随着锂离子电池的应用领域及使用量的不断扩大，人们对于锂离子电池体系及生产过程提出了越来越高的要求，现在的锂离子电池基本上采用叠片的方式，但在极片制作过程中会有部分的水分进入到极片中，这样在叠片前必须将水分去除，极片中的水分会与电池内的电解液发生反应，生成氢氟酸，造成电池膨胀，降低电池的循环寿命，甚至会出现电池鼓胀后漏液甚至电池爆炸的情况，造成安全事故，因此电池的质量与电池极片的干燥水平息息相关。
现有的极片干燥装置在进行极片干燥时需要对干燥箱抽真空后再通入惰性气体作为水分载体，将极片中所含的水分带离烘干装置，但这种干燥方法在工作时需要消耗大量的惰性气体，且在干燥结束后，极片还需要在真空通惰性气体的环境中继续冷却一段时间以防止电池极片氧化，降低了干燥效率，提高了干燥成本，为了解决这一问题，本发明提供了以下解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子动力电池极片干燥装置及干燥方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种锂离子动力电池极片干燥装置，包括干燥工装、除杂装置、除湿装置、惰性气体补充装置、加热装置与连接带，其中干燥工装、除杂装置、除湿装置以及加热装置依次连接，惰性气体补充装置通过管道连接在除湿装置与加热装置之间，加热装置与管道并联；
所述除杂装置包括除杂室、防倒吸室以及纱网，除杂室内安装有纱网，除杂室与防倒吸室连接；
所述加热装置安装在惰性气体补充装置与干燥工装之间的管道内；
所述干燥工装包括红外干燥室、热风烘干室以及冷却降温室，热风烘干室设置在红外干燥室与冷却降温室之间，所述红外干燥室内安装有若干红外干燥架，热风烘干室内安装有若干热风烘干架；
所述连接带为带状，连接带的两端分割，连接带由耐高温塑料制成。
进一步的，所述红外干燥室的上方接通有第一出风管，所述热风烘干室的上方接通有第二出风管，第一出风管与第二出风管均与出风管连通，出风管与除杂装置接通。
进一步的，所述红外干燥室的下方接通有第一进风管，所述热风烘干室的下方接通有第二进风管，第一进风管与第二进风管均与进风管连通，进风管通过管道与加热装置连接，所述第二进风管内安装有加热电阻丝。
进一步的，所述冷却降温室的下方接通有第三进风管，第三进风管与第三管道接通。
进一步的，所述红外干燥架包括第一架板、第一安装架、第一辊轴以及红外加热管，第一架板通过第一安装架安装有两个第一辊轴，两个第一辊轴分别安装在第一安装架的两端，第一架板的一面或双面上安装有红外加热管，红外加热管安装时与辊轴平行设置。
进一步的，所述热风烘干架包括第二架板、第二安装架、第三辊轴、热风管道以及热风出口，第二架板通过第二安装架安装有两个第三辊轴，两个第三辊轴分别安装在第二安装架的两端，第二架板内开有热风管道，第二架板的一面或双面上开有热风出口，热风出口与热风管道接通。
一种锂离子动力电池极片干燥方法，包括如下步骤：
(1)将电池极片的一端放入连接带一端的开口内，通过耐高温黏胶将连接带与电池极片粘合在一起，将连接带在干燥工装中铺设好，使电池极片的一端正好进入干燥工装；
(2)对干燥工装进行抽真空处理后，开启惰性气体补充装置，向干燥工装中通入惰性气体，当干燥工装中充满惰性气体后，开启干燥工装，同时降低惰性气体补充装置的气体流量，在工作过程中，每隔一端时间关闭阀门；
(3)待单卷电池极片干燥快结束时，将电池极片的另一端按照步骤(1)中的方法与连接带连接，单卷电池极片干燥完毕后，连接带的两端位于干燥工装的外部。
本发明的有益效果：本发明所述的一种锂离子动力电池极片干燥装置，通过对氮气进行循环利用，降低了氮气的使用成本，同时通过红外加热干燥与热风干燥同时对电池极片进行干燥，干燥效果更加，另设冷却降温室加快了电池极片的冷却速度，防止电池极片被氧化，提高了工作效率，红外干燥室中的红外干燥架与热风烘干室中的热风烘干架均采用多层设置，电池极片在红外干燥室与热风烘干室中均为S形铺设，大大降低了了干燥工装的体积；本发明所述的一种锂离子动力电池极片干燥方法，利用连接带对电池极片进行干燥，一方面可以使电池极片的各部分在干燥工装中的干燥时间等长，同时每次干燥结束后，无需再次将电池极片在干燥工装中进行铺设，十分快捷方便。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明的简易结构示意图，其中箭头代表惰性气体在管道内的流通方向；
图2是干燥工装的结构示意图；
图3是电池极片在干燥工装中的走向图；
图4是除杂装置的结构示意图；
图5是红外干燥架的结构示意图；
图6是热风烘干架的结构示意图；
图7是连接带的截面图。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种锂离子动力电池极片干燥装置，如图1所示，包括干燥工装1、除杂装置6、除湿装置5、惰性气体补充装置3、加热装置2以及连接带13，上述各装置按照干燥工装1、除杂装置6、除湿装置5以及加热装置2的顺序依次连接，惰性气体补充装置3通过管道连接在除湿装置5与加热装置2之间，加热装置2与管道11并联，惰性气体补充装置3与除湿装置5之间设置有阀门4，所述干燥工装1用于对电池极片10进行干燥，所述除杂装置6用于除去干燥工装1中排出的惰性气体中所含的有机物，所述除湿装置5用于除去干燥工装1中排出的惰性气体中所含的水分，所述惰性气体补充装置3用于补充干燥过程中所损失的惰性气体，所述加热装置2用于对通入干燥工装1的惰性气体进行加热。
如图4所示，所述除杂装置6包括除杂室61、防倒吸室62以及纱网66，除杂室61的一端连接有第一管道64，除杂室61内安装有纱网66，除杂室61的底部通过连接管63与防倒吸室62的一端连接，防倒吸室61的另一端连接有第二管道65，防倒吸室61为空腔结构，安装时，除杂装置6通过第一管道64与除湿装置5连接，除杂装置6通过第二管道65与干燥工装1连接，除杂室61内盛有1.5-3mol/L的高锰酸钾水溶液，通过在干燥工装1与除杂室61之间设置防倒吸室，可以防止高锰酸剂水溶液倒吸进入管道中，对管道与其它装置造成氧化腐蚀，对干燥工装1造成氧化腐蚀，通过在除杂室61内设置纱网66，可以有效减少在通气时，除杂室61内产生的泡沫量，除杂装置6可以有效除去干燥工装1中排出的惰性气体中所含的有机物，这些有机物来源于电池极片10的敷料中的有机溶剂。
所述除湿装置5选用公知的除湿装置5，在本实施例中，除湿装置5采用转轮除湿机的入风口通过管道与除杂装置6中的第一管道64连接，转轮除湿机的出风口通过管道与加热装置连接，该除湿装置5可以除去干燥工装1中排出的惰性气体中所含的水分。
所述惰性气体补充装置3选用公知的惰性气体钢瓶，在本实施例中，以氮气作为保护气体，因此选用氮气钢瓶，由于在干燥过程中，作为保护气的氮气会从干燥装置以及管道缝隙中溢出一部分，因此循环使用的氮气不足以维持本发明所述的一种锂离子动力电池干燥装置中的保护气氛围，因此还需要不停的补充装置中的氮气作为保护气，惰性气体补充装置3用于补充干燥装置在干燥过程中所损失的氮气，使装置始终在氮气气氛中进行干燥过程。
所述加热装置2选用公知的加热装置，在本实施例中，加热装置选用加热电阻，该加热电阻安装在管道内，对除湿装置5处理过的惰性气体以及惰性气体补充装置中排出的惰性气体进行加热，降低温度较低的惰性气体进入干燥工装1中对干燥工装1中的温度造成的影响。
如图2所示，所述干燥工装1的壁由保温材料制成，干燥工装1包括红外干燥室7、热风烘干室8以及冷却降温室9，热风烘干室8设置在红外干燥室7与冷却降温室9之间，干燥工装1的一侧开有进料口72，进料口72作圆角处理，进料口72的内壁上均匀喷涂有喷涂有金属纳米涂层或纳米陶瓷涂层，降低进料口72与电池极片10之间的摩擦，进料口72与红外干燥室7接通。
所述红外干燥室7内安装有若干红外干燥架71，如图5所示，所述红外干燥架71包括第一架板701、第一安装架702、第一辊轴703以及红外加热管704，第一架板701通过第一安装架702安装有两个第一辊轴703，两个第一辊轴703分别安装在第一安装架702的两端，第一架板701的一面或双面上安装有红外加热管704，红外加热管704安装时与辊轴703平行设置，使电池极片10能够均匀的被干燥。
所述热风烘干室8通过第一分隔壁75与红外干燥室7隔开，第一分隔壁75上开有第一送料口76，第一送料口76上安装有第二辊轴77，热风烘干室8内安装有若干热风烘干架81，如图6所示，所述热风烘干架81包括第二架板801、第二安装架802、第三辊轴803、热风管道804以及热风出口805，第二架板801通过第二安装架802安装有两个第三辊轴803，两个第三辊轴803分别安装在第二安装架802的两端，第二架板801内开有热风管道804，第二架板801的一面或双面上开有热风出口805，热风出口805与热风管道804接通。
所述冷却降温室9通过第二分隔壁82与热风烘干室8隔开，第二分隔壁82上开有第二送料口83，第二送料口83，第二送料口83作圆角处理，第二送料口83的内壁上均匀喷涂有喷涂有金属纳米涂层或纳米陶瓷涂层，降低了电池极片10与第二送料口83之间的摩擦，冷却降温室9内安装有第四辊轴91，两个第四辊轴91分别安装在冷却降温室9的上部与下部，通过第四辊轴91引导电池极片10的输送方向。
所述红外干燥室7的上方接通有第一出风管78，所述热风烘干室8的上方接通有第二出风管84，第一出风管78与红外干燥室7的接口靠近第一分隔壁75一侧，第二出风管84与热风烘干室8的接口靠近第二分隔壁82一侧，第一出风管78与第二出风管84均与出风管11连通，出风管11通过第二管道65与除杂装置6接通；
所述红外干燥室7的下方接通有第一进风管79，所述热风烘干室8的下方接通有第二进风管85，第一进风管79与红外干燥室7的接口靠近第一分隔壁75一侧，第二进风管85与热风烘干室8的接口靠近第二分隔壁82一侧，第一进风管79与第二进风管85均与进风管12连通，进风管12通过管道与加热装置2连接，所述第二进风管85内安装有加热电阻丝86，对进气进行进一步加热。
所述冷却降温室9的下方接通有第三进风管93，第三进风管93与第三管道11接通，通过第三进风管93为冷却降温室9内输入未经加热的氮气，快速对电池极片10进行冷却降温。
本发明在使用时会使用到连接带13，如图7所示，所述连接带13为带状，连接带13的两端分割，连接带13由耐高温塑料制成，在本实施例中，连接带13由尼龙制成。
本发明所述的一种锂离子动力电池极片干燥装置，通过对氮气进行循环利用，降低了氮气的使用成本，同时通过红外加热干燥与热风干燥同时对电池极片10进行干燥，干燥效果更加，红外干燥室7中的红外干燥架71与热风烘干室中的热风烘干架81均采用多层设置，电池极片10在红外干燥室7与热风烘干室81中均为S形铺设，大大降低了了干燥工装的体积。
一种锂离子动力电池极片干燥方法，包括如下步骤：
(1)将电池极片10的一端放入连接带13一端的开口内，通过耐高温黏胶将连接带13与电池极片10粘合在一起，按照图3所示的电池极片10在干燥工装中的走向图将连接带铺设好，使电池极片10的一端正好进入干燥工装1；
(2)对干燥工装进行抽真空处理后，开启惰性气体补充装置，向干燥工装中通入氮气，当干燥工装中充满氮气后，开启干燥工装，同时降低惰性气体补充装置的气体流量，在工作过程中，每隔一端时间关闭阀门4，对干燥工装中的氮气进行换新；
(3)待单卷电池极片10干燥快结束时，将电池极片10的另一端按照步骤(1)中的方法与连接带13连接，单卷电池极片10干燥完毕后，连接带13的两端位于干燥工装的外部。
本发明所述的一种锂离子动力电池极片干燥方法，利用连接带13对电池极片10进行干燥，一方面可以使电池极片10的各部分在干燥工装中的干燥时间等长，同时每次干燥结束后，无需再次将电池极片10在干燥工装中进行铺设，十分快捷方便。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种锂离子动力电池极片干燥装置，其特征在于，包括干燥工装(1)、除杂装置(6)、除湿装置(5)、惰性气体补充装置(3)、加热装置(2)与连接带(13)，其中干燥工装(1)、除杂装置(6)、除湿装置(5)以及加热装置(2)依次连接，惰性气体补充装置(3)通过管道连接在除湿装置(5)与加热装置(2)之间，加热装置(2)与管道(11)并联；
所述除杂装置(6)包括除杂室(61)、防倒吸室(62)以及纱网(66)，除杂室(61)内安装有纱网(66)，除杂室(61)与防倒吸室(62)连接；
所述加热装置(2)安装在惰性气体补充装置(3)与干燥工装(1)之间的管道内；
所述干燥工装(1)包括红外干燥室(7)、热风烘干室(8)以及冷却降温室(9)，热风烘干室(8)设置在红外干燥室(7)与冷却降温室(9)之间，所述红外干燥室(7)内安装有若干红外干燥架(71)，热风烘干室(8)内安装有若干热风烘干架(81)；
所述连接带(13)为带状，连接带(13)的两端分割，连接带(13)由耐高温塑料制成。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池极片干燥装置，其特征在于，所述红外干燥室(7)的上方接通有第一出风管(78)，所述热风烘干室(8)的上方接通有第二出风管(84)，第一出风管(78)与第二出风管(84)均与出风管(11)连通，出风管(11)与除杂装置(6)接通。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池极片干燥装置，其特征在于，所述红外干燥室(7)的下方接通有第一进风管(79)，所述热风烘干室(8)的下方接通有第二进风管(85)，第一进风管(79)与第二进风管(85)均与进风管(12)连通，进风管(12)通过管道与加热装置(2)连接，所述第二进风管(85)内安装有加热电阻丝(86)。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池极片干燥装置，其特征在于，所述冷却降温室(9)的下方接通有第三进风管(93)，第三进风管(93)与第三管道(11)接通。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池极片干燥装置，其特征在于，所述红外干燥架(71)包括第一架板(701)、第一安装架(702)、第一辊轴(703)以及红外加热管(704)，第一架板(701)通过第一安装架(702)安装有两个第一辊轴(703)，两个第一辊轴(703)分别安装在第一安装架(702)的两端，第一架板(701)的一面或双面上安装有红外加热管(704)，红外加热管(704)安装时与辊轴(703)平行设置。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池极片干燥装置，其特征在于，所述热风烘干架(81)包括第二架板(801)、第二安装架(802)、第三辊轴(803)、热风管道(804)以及热风出口(805)，第二架板(801)通过第二安装架(802)安装有两个第三辊轴(803)，两个第三辊轴(803)分别安装在第二安装架(802)的两端，第二架板(801)内开有热风管道(804)，第二架板(801)的一面或双面上开有热风出口(805)，热风出口(805)与热风管道(804)接通。
7.一种锂离子动力电池极片干燥方法，其特征在于，包括如下步骤：
将电池极片(10)的一端放入连接带(13)一端的开口内，通过耐高温黏胶将连接带(13)与电池极片(10)粘合在一起，将连接带(13)在干燥工装中铺设好，使电池极片的一端正好进入干燥工装(1)；
对干燥工装(1)进行抽真空处理后，开启惰性气体补充装置(3)，向干燥工装(1)中通入惰性气体，当干燥工装(1)中充满惰性气体后，开启干燥工装(1)，同时降低惰性气体补充装置(3)的气体流量，在工作过程中，每隔一端时间关闭阀门(4)；
待单卷电池极片干燥快结束时，将电池极片的另一端按照步骤(1)中的方法与连接带(13)连接，单卷电池极片(10)干燥完毕后，连接带(13)的两端位于干燥工装(1)的外部。
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