CN110274441B - 锂离子电池极卷的真空烘烤装置和利用其烘烤电池极卷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池极卷的真空烘烤装置和利用其烘烤电池极卷的方法，其中，真空烘烤装置包括：多个箱体、上下料机构、加热机构、氮气管道、鼓风风机、冷却机构、温度控制机构、压力控制机构，其中，多个箱体依次为预热箱体、第一真空过渡箱体、真空除水箱体、第二真空过渡箱体和冷却箱体；上下料机构包括倍速链和多个料架，倍速链贯穿多个箱体且设置每个箱体的下壁板上，多个料架间隔设置在倍速链上，且可在倍速链上滑动进入箱体内；加热机构包括轴心加热件和壁板加热件，轴心加热件水平设置在料架上，轴心加热件的两端适于放置电池极卷。该真空烘烤装置可以实现连续化处理多个电池极卷，具有温度和压力的自动控制、自动上下料等优点。

Description

锂离子电池极卷的真空烘烤装置和利用其烘烤电池极卷的 方法

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体而言，本发明涉及锂离子电池极卷的真空烘烤装置和利用其烘烤电池极卷的方法。

背景技术

随着电动汽车的不断发展，对锂离子电池的能量密度和安全性要求越来越高，结合现在的能量工艺体系，能量密度越高的电池，电极料卷的水含量越低；安全性越好的电池，电极料卷的反弹一致性越好，所以对锂离子电池的烘烤装置要求也是越来越高。

专利CN109186197A公布了一种极卷高效干燥装置及其干燥方法，其通过干燥腔体的箱面和水平芯轴的同时加热，理论上保证了极卷烘烤温度的均匀性。但实际上，由于水平金属芯轴不仅需要起加热作用，还需承载极卷的重量，锂离子电池极卷一般较重，一卷重量多达上百千克；所以水平芯轴不仅需要耐高温，还要长期承受几百千克的载荷，其单臂支撑的结构(非平衡结构)根本无法保证芯轴和固定连接机构的寿命。另外，由于极卷卷筒完全紧贴金属芯轴，烘烤时，热量直接从芯轴通过接触传导至卷筒再传导至极卷，属于热传递三种方式中的热传导，传热效率高，但由于电池极卷烘烤过程中温度要做到精确控制，过高的传热效率根本无法保证温度的准确性和均匀性，给温度控制系统带来很大的难度；极卷极易出现温度过高和过低，对极卷的质量造成很大的影响。

专利CN208108686U公布了一种用于电池极片的真空烤箱，其通过转轴使极片来回转动，两面加热，理论上可以实现极卷烘烤的均匀性，但实际上没有纠偏装置，极卷对齐度根本无法保证，影响电池极卷的质量；同时，来回转动过程中极卷容易出现掉粉，容易导致电池短路的发生；而且其只能通过人工上下料，不能做到自动上下料，影响效率等。

因此针对电池极卷的烘烤过程中存在的温度控制难度大，温度均匀性无法保证，易掉粉，无法自动上下料等问题，急需开发一种新的烘烤装置和方法以满足电池烘烤日益严格的要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于电池极卷的真空烘烤装置和利用其烘烤电池极卷的方法，该真空烘烤装置可以实现同时连续化处理多个电池极卷，而且具有温度和压力的自动控制、烘烤温度均匀、极卷不掉粉以及自动上下料的优点。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种锂离子电池极卷的真空烘烤装置，根据本发明的实施例，该真空烘烤装置包括：

多个箱体，每个所述箱体包括上壁板、下壁板、左壁板、右壁板以及两个门阀，所述多个箱体首尾相连，且相邻的两个所述箱体之间共用一个所述门阀用于密封，所述多个箱体依次为预热箱体、第一真空过渡箱体、真空除水箱体、第二真空过渡箱体和冷却箱体；

上下料机构，所述上下料机构包括倍速链和多个料架，所述倍速链贯穿所述多个箱体且设置每个所述箱体的下壁板上，所述多个料架间隔设置在所述倍速链上，且可在所述倍速链上滑动进入下游箱体内；

加热机构，所述加热机构包括轴心加热件和壁板加热件，所述轴心加热件水平设置在所述料架上，且两端分别与所述左壁板和所述右壁板垂直，所述轴心加热件的两端适于放置电池极卷并对所述电池极卷加热；所述壁板加热件设置在所述预热箱体、所述第一真空过渡箱体、所述真空除水箱体和所述第二真空过渡箱体的所述上壁板、所述左壁板和所述右壁板中至少一个的内壁上；

氮气管道，所述氮气管道穿过每个所述箱体与所述箱体的内腔连通；

鼓风风机，所述鼓风风机设置在每个所述箱体上；

冷却机构，所述冷却机构设置在所述冷却箱体上，且适于对所述冷却箱体内温度进行冷却；

温度控制机构，所述温度控制机构设置在所述壁板加热件和所述轴心加热件上，且适于监测和调控所述壁板加热件和所述轴心加热件的温度；

压力控制机构，所述压力控制机构设置在每个所述箱体上，且适于监测和调控每个所述箱体内的压力。

由此，本发明上述实施例的锂离子电池极卷的真空烘烤装置，首先，通过设置串联连接的多个箱体，依次为预热箱体、第一真空过渡箱体、真空除水箱体、第二真空过渡箱体和冷却箱体，电池极卷放置在轴心加热件上，并通过上下料机构依次被送至各箱体内，以便使得电池极卷在各箱体内依次完成烘烤过程中的各个阶段。因此，本发明上述实施例的锂离子电池极卷的真空烘烤装置可以实现多个电池极卷的连续化同时处理，进而可以显著提高处理效率。另外，每个箱体根据对应阶段的功能保持固定的烘烤条件，进而无需在预热、真空除水以及冷却之间不断地切换烘烤条件，进而可以显著节省能耗，并且显著提高烘烤效率。

另外，根据本发明上述实施例的锂离子电池极卷的真空烘烤装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述除水箱体包括由三个首尾相连的箱体。

在本发明的一些实施例中，所述门阀为自动抽插式门阀。

在本发明的一些实施例中，所述左壁板和所述右壁板上分别设置有导通机构，所述导通机构适于与所述轴心加热件的两端通电连接。

在本发明的一些实施例中，所述轴心加热件的外径小于所述电池极卷卷筒的内径。

在本发明的一些实施例中，所述冷却机构包括低温氮气管道、高温氮气管道和冷风风机，所述低温氮气管道和所述高温氮气管道的一端分别独立地穿过所述上壁板或所述下壁板与所述箱体的内腔连通，所述低温氮气管道和所述高温氮气管道的另一端分别与所述冷风风机相连通。

在本发明的一些实施例中，所述温度控制机构包括测温探头、控温探头和温控PLC，所述测温探头、控温探头分别与所述温控PLC相连，所述测温探头、控温探头设置在所述壁板加热件和所述轴心加热件上。

在本发明的一些实施例中，所述压力控制机构包括真空泵、真空计、真空管道和控压PLC，所述真空泵和所述真空计分别与所述控压PLC相连，所述真空管道的一端穿过所述箱体与所述箱体的内腔连通，所述真空管道的另一端与所述真空泵相连。

在本发明的一些实施例中，所述轴心加热件上设置至少一组所述温度控制机构。

在本发明的一些实施例中，用于监测所述卷筒温度的两个可移动弹性的测温探头分别对称安装所述料架上，以便适于与放置在所述轴心加热件上的极卷卷筒相接触。

在本发明的一些实施例中，所述壁板加热件上设置有至少一组温度控制机构。

在本发明的一些实施例中，所述轴心加热件包括：

内轴，所述内轴由发热丝或发热管构成；

耐高温合金钢，所述耐高温合金钢包裹在所述内轴外侧；

云母绝缘层，所述云母绝缘层填充在所述内轴与所述耐高温合金钢之间，

任选地，所述壁板加热件包括：

内层，所述内层由发热丝、发热板或发热块构成；

扰流板，所述扰流板安装在所述内层的外侧。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了利用前面实施例所述的真空烘烤装置烘烤极卷的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)上料阶段：所述料架滑道到上料工位，定位机构升起，将空料架固定住，后再将电池极卷放置在所述轴心加热件的两端，启动所述上下料机构的同时，定位机构降下、下一段门阀自动打开，所述料架携带所述电池极卷滑动进入所述预热箱体内；

(2)预热阶段：所述料架进入所述预热箱体内，定位机构升起，将料架固定住，同时门阀自动关闭；

所述氮气管道自动开启以便向所述预热箱体内通入氮气，所述压力控制机构自动开启，所述真空泵进行抽真空至第一真空度，然后通过压力PID闭环控制实现压力的微调节；

同时箱体上的导通机构自动伸出，轴心加热件开始通电加热，同时壁板加热件也开始启动加热；

之后所述温度控制机构和所述鼓风风机自动开启，其中所述轴心加热件和所述壁板加热件升温并达到预定高温后停止升温，并通过温度PID闭环控制实现温度的微调节，以便对所述极卷进行预热，达到预设温度后，导通机构自动缩回使得所述轴心加热件断电停止加热；

最后所述定位机构降下、下一段门阀自动打开，所述料架携带所述电池极卷滑动进入所述第一真空过渡箱体内，降压到预设真空度后，进入真空除水箱体内；

(3)真空除水阶段：所述料架进入真空除水箱体内，定位机构升起、门阀自动关闭；

之后所述压力控制机构自动开启，并利用所述真空泵进行抽真空至第二真空度，然后通过所述压力PID闭环控制实现压力的微调节，同时箱体上的导通机构自动伸出，轴心加热件开始通电加热，同时壁板加热件也开始启动加热，维持所述预定高温，并通过温度PID闭环控制实现温度的微调节，以便对所述极卷进行烘烤第二预定时间；达到预设时间后，导通机构自动缩回使得所述轴心加热件断电停止加热；

最后所述定位机构降下、下一段门阀自动打开，所述料架携带所述电池极卷滑动进入所述第二真空过渡箱体内，升压到预设真空度后，进入冷却箱体内；

(4)冷却阶段：所述料架进入冷却箱体内，定位机构升起、门阀自动关闭；

开启所述氮气管道向所述冷却箱体内通入氮气，同时启动所述压力控制机构，所述真空泵进行抽真空至预定真空度；然后启动所述冷却机构，向所述冷却箱体内通入低温氮气，回流高温氮气，以便对所述极卷进行冷却；当所述温度控制机构检测到所述冷却箱体内的温度冷却至预定低温后，关闭所述冷却机构；

最后所述定位机构降下、下一段门阀自动打开，所述料架携带所述电池极卷滑出所述冷却箱体至下料工位；

(5)下料阶段：将电池极卷从料架上取出，所述料架滑道到所述上料工位，烘烤结束。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述预热阶段的所述第一真空度为1000Pa～100Pa，所述预定高温为80～150℃；

步骤(3)中，所述真空除水阶段的第二真空度为50Pa～10Pa左右，温度同所述预热阶段；所述第二预定时间为6～10h。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的用于电池极卷的真空烘烤装置的结构示意图。

图2是根据本发明一个实施例的用于电池极卷的真空烘烤装置中箱体的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了锂离子电池极卷的真空烘烤装置，根据本发明的实施例，如图1-2所示，该真空烘烤装置包括：

多个箱体100，每个所述箱体包括上壁板101、下壁板102、左壁板103、右壁板104以及两个门阀105，所述多个箱体100首尾相连，且相邻的两个所述箱体100之间共用一个所述门阀105用于密封，所述多个箱体100依次为预热箱体110、第一真空过渡箱体120、真空除水箱体130、第二真空过渡箱体140和冷却箱体150；

上下料机构200，所述上下料机构200包括倍速链210和多个料架220，所述倍速链210贯穿所述多个箱体100且设置每个所述箱体100的下壁板102上，所述多个料架220间隔设置在所述倍速链210上，且可在所述倍速链210上滑动进入下游箱体100内；

加热机构300，所述加热机构300包括轴心加热件310和壁板加热件320，所述轴心加热件310水平设置在所述料架220上，且两端分别与所述左壁板103和所述右壁板104垂直，所述轴心加热件310的两端适于放置电池极卷并对所述电池极卷加热；所述壁板加热件320设置在所述预热箱体110、所述第一真空过渡箱体120、所述真空除水箱体130和所述第二真空过渡箱体140的所述上壁板101、所述左壁板103和所述右壁板104中至少一个的内壁上；

氮气管道400，所述氮气管400道穿过每个所述箱体100与所述箱体100的内腔连通；

鼓风风机500，所述鼓风风机500设置在所述每个箱体100上；

冷却机构600，所述冷却机构600设置在所述冷却箱体150上，且适于对所述冷却箱体150内温度冷却；

温度控制机构700，所述温度控制机构700设置在所述壁板加热件320和所述轴心加热件310上，且适于监测和调控所述壁板加热件320和所述轴心加热件310的温度；

压力控制机构800，所述压力控制机构800设置在每个所述箱体100上，且适于监测和调控每个所述箱体100内的压力。

由此，本发明上述实施例的锂离子电池极卷的真空烘烤装置，首先，通过设置串联连接的多个箱体，依次为预热箱体、第一真空过渡箱体、真空除水箱体、第二真空过渡箱体和冷却箱体，电池极卷放置在轴心加热件上，并通过上下料机构依次被送至各箱体内，以便使得电池极卷在各箱体内依次完成烘烤过程中的各个阶段。因此，本发明上述实施例的锂离子电池极卷的真空烘烤装置可以实现多个电池极卷的连续化同时处理，进而可以显著提高处理效率。另外，每个箱体根据对应阶段的功能保持固定的烘烤条件，进而无需在预热、真空除水以及冷却之间不断地切换烘烤条件，进而可以显著节省能耗，并且显著提高烘烤效率。

下面详细描述本发明上述实施例的真空烘烤装置。

首先，根据本发明的一个实施例，如图1-2所示，真空烘烤装置包括多个箱体100，每个所述箱体包括上壁板101、下壁板102、左壁板103、右壁板104以及两个门阀105，所述多个箱体100首尾相连，且相邻的两个所述箱体100之间共用一个所述门阀105用于密封，所述多个箱体100依次为预热箱体110、第一真空过渡箱体120、真空除水箱体130、第二真空过渡箱体140和冷却箱体150。

根据本发明的具体实施例，首先，预热箱体110主要适于对电池极卷进行预热，第一真空过渡箱体120和第二真空过渡箱体140主要适于真空的过渡，当门阀两侧的真空相差过大时，门阀是无法自动升起或落下的。真空除水箱体130主要适于对电池极卷进行真空除水处理；冷却箱体150主要适于对高温的电池极卷进行冷却。根据本发明的具体实施例，上述各功能箱体可以分别独立地由多个箱体组成。具体地，可以具体根据电池极卷在各阶段的处理时间来设定各功能箱体包括的箱体个数。例如，电池极卷的真空除水阶段所用时间为预热阶段或者冷却阶段时间的三倍，那么可以设计真空除水箱体包含箱体的个数是预热箱体或者冷却箱体个数的三倍。例如根据本发明的一个具体实施例，如图1所示，真空除水箱体包括由三个首尾相连的箱体，即真空除水箱体可以由三个箱体组成，而预热箱体和冷却箱体分别为一个箱体。

根据本发明的具体实施例，相邻两个箱体之间共用一个门阀105用于密封，如图1所示，该门阀可以是自动抽插式门阀，例如可以是上下抽插式门阀，进而便于开关。根据本发明的具体实施例，当门阀关闭后，预热箱体110、第一真空过渡箱体120、真空除水箱体130、第二真空过渡箱体140和冷却箱体150之间是独立密闭的。而例如真空除水箱体130包括三个箱体组成，这三个箱体之间可以不用门阀封闭。

根据本发明的具体实施例，门阀105包括普通门阀和高真空挡板阀。普通门阀为预热箱体110的进口门阀和冷却箱体150的出口门阀，而高真空挡板阀为设置在预热箱体110与第一真空过渡箱体120之间、第一真空过渡箱体120与真空除水箱体130之间、真空除水箱体130与第二真空过渡箱体140之间以及第二真空过渡箱体140和冷却箱体150之间的门阀。由于高真空挡板阀的密封性更高，进而可以更加有效地帮助维持稳定的真空环境。

根据本发明的具体实施例，上下料机构200包括倍速链210和多个料架220，所述倍速链210贯穿所述多个箱体100且设置每个所述箱体100的下壁板102上，所述多个料架220间隔设置在所述倍速链210上，且可在所述倍速链210上滑动进入下游箱体100内。由此，多个料架220上可以适于放置电池极卷，并将电池极卷送至各功能箱体内，以便依次完成电池极卷的预热、真空除水和冷却。

另外，根据本发明的具体实施例，上下料机构200还包括上料工位230和下料工位240，上料工位230适于将电池极卷的上料，下料工位240适于电池极卷的下料。具体地，上料工位230和下料工位240。由定位机构用于将料架进行定位，倍速链边上可设置一个按钮开关，人工将极卷放上去，确认放好后，按下按钮，定位机构降下，倍速链开始流转；下料亦如此，确认取下料后，按下按钮。

根据本发明的具体实施例，倍速链210还包括多个定位机构(未示出)，当料架滑动至适当位置处时，该定位机构升起对料架进行固定，以防止其继续滑动。具体地，定位机构可以是两个可升降的限位柱，该两个限位柱升起且分别与料架的底部横梁的两侧相抵，进而可以起到固定料架，防止其上下游滑动。或者，定位机构可以是一个可升降的限位柱，该限位柱升起插入料架的底部横梁底壁上的限位孔内，以便达到固定料架的目的。

根据本发明的具体实施例，加热机构300包括轴心加热件310和壁板加热件320，所述轴心加热件310水平设置在所述料架220上，且两端分别与所述左壁板103和所述右壁板104垂直，所述轴心加热件310的两端适于放置电池极卷并对所述电池极卷加热；所述壁板加热件320设置在所述预热箱体110、所述第一真空过渡箱体120、所述真空除水箱体130和所述第二真空过渡箱体140的所述上壁板101、所述左壁板103和所述右壁板104中至少一个的内壁上。由此，利用轴心加热件310可以对电池极卷的中心进行加热，利用壁板加热件320可以对电池极卷的外侧加热，进而可以提高烘烤效率。

根据本发明的具体实施例，料架220由底部横梁221和竖梁222组成，横梁221的底壁上设置有与倍速链210匹配的滑道，进而便于料架220在倍速链210上滑动。而所述轴心加热件310水平设置在竖梁222上部，且两端分别与所述左壁板103和所述右壁板104垂直并且电连接，以便进行通电。而轴心加热件310的两端可以分别放置一个电池极卷。具体地，轴心加热件的两端结构是对称设置的。因此，每个料架220放置两个电池极卷，不仅可以有效保持料架220的平衡稳定，而且同时烘烤两个电池极卷，可以显著提高烘烤效率。

根据本发明的一个实施例，所述轴心加热件310的外径小于所述电池极卷卷筒的内径。电池极卷的卷筒是直接落在轴心加热件上，所以卷筒中心与轴心加热件的中心不重合，但由于考虑到辐射加热的效率，保持轴心加热件与卷筒的接触面积为四分之一圆面为宜。

根据本发明的一个实施例，为了便于给轴心加热件供电，在箱体100的左壁板103和右壁板104上分别设置有导通机构106，所述导通机构106适于与所述轴心加热件310的两端电连接，进而为轴心加热件310供电。

根据本发明的具体实施例，导通机构106可以为公母头插拔式结构，母头固定在轴心加热件的两端上，公头固定在箱体的左壁板103和右壁板104上。公母头为接触式探针，公头面积≥10mm2，母头面积≥15mm2。当料架220运载电池极卷到达指定位置后，公头由电机或气缸控制自动伸出，与母头接触通电，轴心加热件310开始加热。公头控制机构可以左右伸出与母头接触，亦或由下而上伸出与母头接触。

根据本发明的具体实施例，下面对轴心加热件310和壁板加热件320的具体结构进行描述。

根据本发明的具体实施例，所述轴心加热件310可以包括：内轴311、耐高温合金钢312和云母绝缘层313。其中，内轴311是由发热丝或发热管构成的；耐高温合金钢312包裹在内轴311外侧；云母绝缘层313填充在内轴311与耐高温合金钢312之间。由于轴心加热件310的外径小于极卷卷筒的内径，所以在烘烤时轴心加热件不与极卷卷筒直接接触，通过辐射散热使极卷卷筒升温，热量再传递到极卷，便于温度的控制。进而与箱体内壁上的壁板加热件共同加热，实现了极卷内外同步加热，保证了极卷不同部位(外层、中间、内层)温度的均匀性、反弹一致性。

根据本发明的具体实施例，加热机构300中的壁板加热件320设置在所述上壁板101、所述左壁板103和所述右壁板104中至少一个的内壁上。根据本发明的一个实施例，壁板加热件320设置在所述预热箱体110、所述第一真空过渡箱体120、所述真空除水箱体130和所述第二真空过渡箱体140的所述上壁板101、所述左壁板103和所述右壁板104中至少一个的内壁上。由此可以对电池极卷的周面进行加热，并且保证在极卷不转动的情况下得到均匀的加热。根据本发明的另一个实施例，壁板加热件320可以分别设置在所述上壁板101、所述左壁板103和所述右壁板104上，进而可以进一步提高箱体内温度分布均匀度。由此提高热量利用率。

根据本发明的具体实施例，壁板加热件320具体可以包括：内层321和扰流板322，所述内层321由发热丝、发热板或发热块构成；扰流板322上开有很多小孔，扰流板322安装在内层321的外侧。

另外，壁板加热件320中内层321可以安装在箱体的壁板上，扰流板322套在内层321的外面封闭形成密闭的空间，由此内层321产生的热量只能通过扰流板322上的小孔，并在鼓风风机的作用下均衡得散到箱体内腔，使极卷升温，通过极卷的热风气流又回到鼓风风机，实现气流的循环。

根据本发明的实施例，鼓风风机500可以设置在箱体100上。通过设置鼓风风机可以加速真空烘烤装置内的热循环，使箱体内腔温度均匀分布，提高烘烤质量。

根据本发明的实施例，氮气管道400穿过箱体100与箱体100的内腔连通，以便适于向箱体100内通入氮气。由此置换掉箱体内的空气，避免高温下造成极卷的氧化。

根据本发明的实施例，真空烘烤装置设置有压力控制机构800，根据本发明的一个实施例，压力控制机构800可以包括真空泵810、真空计820、真空管道830和控压PLC(未示出)，所述真空泵810和所述真空计820分别与所述控压PLC(未示出)相连，所述真空管道830的一端穿过所述上壁板110与所述箱体100的内腔连通，所述真空管道830的另一端与所述真空泵810相连。

同时启动氮气管道400和压力控制机构800实现箱体内气体置换和真空度。压力控制机构800可以保证整个烘烤阶段烤箱内真空度要求。真空计820可以设置在烤箱内腔箱壁上，用于对整个烤箱内真空度的监测，真空管道830可以设置在烤箱的上壁板上，穿过箱壁与内腔相连；真空泵前接氮气管道400，后接真空管道，根据真空计820的监测结果来判断是否启用抽真空，进而与压力PLC、真空计820一起构成整个压力控制的回路。

根据本发明实施例，真空烘烤装置设置有多组温度控制机构700。温度控制机构700设置在所述壁板加热件320和所述轴心加热件310上，且适于监测和调控所述壁板加热件320和所述轴心加热件310的温度。根据本发明的一个实施例，每组所述温度控制机构700可以包括测温探头710、控温探头720和温控PLC730，所述测温探头710、控温探头720分别与所述温控PLC730相连，所述测温探头710、控温探头720设置在所述壁板加热件320和所述轴心加热件310上。

根据本发明的优选实施例，位于壁板加热件320上的温度控制机构700的布置方式为：测温探头710布置在内层321和扰流板322之间，控温探头720布置在内层221里面。根据本发明的优选实施例，位于轴心加热器里面的测温探头710和控温探头720都布置在内轴211里面，具体可见示意图。另外这个布置只是一个例子，也可以布置在其它地方，只要能够达到它对应的功能要求即可。

由此，该温度控制机构700可以实现对极卷烘烤过程中温度的精确控制。测温探头和控温探头可以设置在加热机构中(轴心加热件和壁板加热件)，测温探头用于对温度的监测，控温探头用于对温度的控制，和温控PLC一起构成整个温度控制的回路。

根据本发明的具体实施例，箱体的上壁板101、左壁板103、右壁板104上均设置有壁板加热件320，每个壁板加热件上设置至少一组温度控制机构700，即位于箱体每个壁板上的壁板加热件中至少设置一个测温探头和一个控温探头。轴心加热件310内设置有至少一组所述温度控制机构，即至少设置一个测温探头和一个控温探头。由此可以对每个壁板和轴心加热件的温度进行精确控制，进而精确控制箱体内的整体温度。

根据本发明的实施例，用于监测所述电池极卷卷筒温度的两个可移动弹性的测温探头分别对称安装所述料架上，以便适于与放置在所述轴心加热件上的极卷卷筒相接触。如图2所示，具体地可以安装在料架的竖梁222上。由此可以对加热的电池极卷的卷筒的温度进行监测，进而避免极卷卷筒温度过高而造成极卷温度过高。

根据本发明实施例，所述冷却机构600设置在所述冷却箱体150上，且适于对所述冷却箱体150内温度冷却。

具体地，冷却机构600包括低温氮气管道610、高温氮气管道620和冷风风机630，所述低温氮气管道610和所述高温氮气管道620的一端分别独立地穿过所述上壁板101或者下壁板102与所述箱体100的内腔连通，所述低温氮气管道610和所述高温氮气管道620的另一端分别与所述冷风风机630相连通。

根据本发明的具体实施，冷却机构600可以对烘烤后高温的极卷进行冷却。采用低温氮气对极卷进行冷却，可以防止冷却过程中极卷的氧化。低温氮气管道和高温氮气管道优选设置在上壁板101。冷风风机630前接低温氮气管道610，后接高温氮气管道620，将高温氮气冷却为低温氮气，并进一步通入箱体内对极卷进行冷却。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了利用前面实施例所述的真空烘烤装置烘烤极卷的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)上料阶段：所述料架滑道到上料工位，定位机构升起，将空料架固定住，后再将电池极卷放置在所述轴心加热件的两端，启动所述上下料机构的同时，定位机构降下、下一段门阀自动打开，所述料架携带所述电池极卷滑动进入所述预热箱体内；

(2)预热阶段：所述料架220进入所述预热箱体110内，定位机构升起，将料架固定住，同时门阀105自动关闭；

所述氮气管道400自动开启以便向所述预热箱体110内通入氮气，所述压力控制机构800自动开启，所述真空泵810进行抽真空至第一真空度，然后通过压力PID闭环控制实现压力的微调节；

同时箱体上的导通机构106自动伸出，轴心加热件310开始通电加热，同时壁板加热件320也开始启动加热；

之后所述温度控制机构700和所述鼓风风机500自动开启，其中所述轴心加热件310和所述壁板加热件320升温并达到预定高温后停止升温，并通过温度PID闭环控制实现温度的微调节，以便对所述极卷进行预热，达到预设温度后，导通机构106自动缩回使得所述轴心加热件310断电停止加热；

最后所述定位机构降下、下一段门阀105自动打开，所述料架220携带所述电池极卷滑动进入所述第一真空过渡箱体120内，降压到预设真空度后，进入真空除水箱体130内；

(3)真空除水阶段：所述料架220进入真空除水箱体130内，定位机构升起、门阀105自动关闭；

之后所述压力控制机构800自动开启，并利用所述真空泵810进行抽真空至第二真空度，然后通过所述压力PID闭环控制实现压力的微调节，同时箱体上的导通机构106自动伸出，轴心加热件310开始通电加热，同时壁板加热件320也开始启动加热，维持所述预定高温，并通过温度PID闭环控制实现温度的微调节，以便对所述极卷进行烘烤第二预定时间；达到预设时间后，导通机构106自动缩回使得所述轴心加热件310断电停止加热；

最后所述定位机构降下、下一段门阀105自动打开，所述料架220携带所述电池极卷滑动进入所述第二真空过渡箱体140内，升压到预设真空度后，进入冷却箱体150内；

(4)冷却阶段：所述料架220进入冷却箱体150内，定位机构升起、门阀105自动关闭；

开启所述氮气管道400向所述冷却箱体内通入氮气，同时启动所述压力控制机构800，所述真空泵810进行抽真空至预定真空度；然后启动所述冷却机构600，向所述冷却箱体150内通入低温氮气，回流高温氮气，以便对所述极卷进行冷却；当所述温度控制机构检测到所述冷却箱体150内的温度冷却至预定低温后，关闭所述冷却机构600；

最后所述定位机构降下、下一段门阀105自动打开，所述料架220携带所述电池极卷滑出所述冷却箱体150至下料工位250；

(5)下料阶段：将电池极卷从料架220上取出，所述料架220滑道到所述上料工位240，烘烤结束。

根据本发明的实施例，步骤(2)中，所述预热阶段的所述第一真空度为1000Pa～100Pa，所述预定高温为80～150℃；步骤(3)中，所述真空除水阶段的第二真空度为50Pa～10Pa左右，温度同时所述预热阶段；所述第二预定时间为6～10h。由此，在该真空度和温度可以有效地进行极卷的烘烤。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种锂离子电池极卷的真空烘烤装置，其特征在于，包括：

多个箱体，每个所述箱体包括上壁板、下壁板、左壁板、右壁板以及两个门阀，所述多个箱体首尾相连，且相邻的两个所述箱体之间共用一个所述门阀用于密封，所述多个箱体依次为预热箱体、第一真空过渡箱体、真空除水箱体、第二真空过渡箱体和冷却箱体；

上下料机构，所述上下料机构包括倍速链和多个料架，所述倍速链贯穿所述多个箱体且设置每个所述箱体的下壁板上，所述多个料架间隔设置在所述倍速链上，且可在所述倍速链上滑动进入下游箱体内；

加热机构，所述加热机构包括轴心加热件和壁板加热件，所述轴心加热件水平设置在所述料架上，且两端分别与所述左壁板和所述右壁板垂直，所述轴心加热件的两端适于放置电池极卷并对所述电池极卷加热；所述壁板加热件设置在所述预热箱体、所述第一真空过渡箱体、所述真空除水箱体和所述第二真空过渡箱体的所述上壁板、所述左壁板和所述右壁板中至少一个的内壁上；其中，所述轴心加热件包括：内轴，所述内轴由发热丝或发热管构成；耐高温合金钢，所述耐高温合金钢包裹在所述内轴外侧；云母绝缘层，所述云母绝缘层填充在所述内轴与所述耐高温合金钢之间；

氮气管道，所述氮气管道穿过每个所述箱体与所述箱体的内腔连通；

鼓风风机，所述鼓风风机设置在每个所述箱体上；

冷却机构，所述冷却机构设置在所述冷却箱体上，且适于对所述冷却箱体内温度进行冷却；

温度控制机构，所述温度控制机构设置在所述壁板加热件和所述轴心加热件上，且适于监测和调控所述壁板加热件和所述轴心加热件的温度；

压力控制机构，所述压力控制机构设置在每个所述箱体上，且适于监测和调控每个所述箱体内的压力。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池极卷的真空烘烤装置，其特征在于，所述真空除水箱体包括由三个首尾相连的箱体。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池极卷的真空烘烤装置，其特征在于，所述门阀为自动抽插式门阀。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池极卷的真空烘烤装置，其特征在于，所述左壁板和所述右壁板上分别设置有导通机构，所述导通机构适于与所述轴心加热件的两端通电连接。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池极卷的真空烘烤装置，其特征在于，所述轴心加热件的外径小于所述电池极卷卷筒的内径。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池极卷的真空烘烤装置，其特征在于，所述冷却机构包括低温氮气管道、高温氮气管道和冷风风机，所述低温氮气管道和所述高温氮气管道的一端分别独立地穿过所述上壁板或所述下壁板与所述箱体的内腔连通，所述低温氮气管道和所述高温氮气管道的另一端分别与所述冷风风机相连通；

任选地，所述温度控制机构包括测温探头、控温探头和温控PLC，所述测温探头、控温探头分别与所述温控PLC相连，所述测温探头、控温探头设置在所述壁板加热件和所述轴心加热件上；

任选地，所述压力控制机构包括真空泵、真空计、真空管道和控压PLC，所述真空泵和所述真空计分别与所述控压PLC相连，所述真空管道的一端穿过所述箱体与所述箱体的内腔连通，所述真空管道的另一端与所述真空泵相连。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池极卷的真空烘烤装置，其特征在于，所述轴心加热件上设置至少一组所述温度控制机构；

任选地，用于监测所述电池极卷卷筒温度的两个可移动弹性的测温探头分别对称安装所述料架上，以便适于与放置在所述轴心加热件上的极卷卷筒相接触；

任选地，所述壁板加热件上设置有至少一组温度控制机构。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池极卷的真空烘烤装置，其特征在于，

所述壁板加热件包括：

内层，所述内层由发热丝、发热板或发热块构成；

扰流板，所述扰流板安装在所述内层的外侧。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述真空烘烤装置烘烤极卷的方法，其特征在于，包括：

(1)上料阶段：所述料架滑道到上料工位，定位机构升起，将空料架固定住，后再将电池极卷放置在所述轴心加热件的两端，启动所述上下料机构的同时，定位机构降下、下一段门阀自动打开，所述料架携带所述电池极卷滑动进入所述预热箱体内；

(2)预热阶段：所述料架进入所述预热箱体内，定位机构升起，将料架固定住，同时门阀自动关闭；

所述氮气管道自动开启以便向所述预热箱体内通入氮气，所述压力控制机构自动开启，所述真空泵进行抽真空至第一真空度，然后通过压力PID闭环控制实现压力的微调节；

同时箱体上的导通机构自动伸出，轴心加热件开始通电加热，同时壁板加热件也开始启动加热；

之后所述温度控制机构和所述鼓风风机自动开启，其中所述轴心加热件和所述壁板加热件升温并达到预定高温后停止升温，并通过温度PID闭环控制实现温度的微调节，以便对所述极卷进行预热，达到预设温度后，导通机构自动缩回使得所述轴心加热件断电停止加热；

最后所述定位机构降下、下一段门阀自动打开，所述料架携带所述电池极卷滑动进入所述第一真空过渡箱体内，降压到预设真空度后，进入真空除水箱体内；

(3)真空除水阶段：所述料架进入真空除水箱体内，定位机构升起、门阀自动关闭；

之后所述压力控制机构自动开启，并利用所述真空泵进行抽真空至第二真空度，然后通过所述压力PID闭环控制实现压力的微调节，同时箱体上的导通机构自动伸出，轴心加热件开始通电加热，同时壁板加热件也开始启动加热，维持所述预定高温，并通过温度PID闭环控制实现温度的微调节，以便对所述极卷进行烘烤第二预定时间；达到预设时间后，导通机构自动缩回使得所述轴心加热件断电停止加热；

最后所述定位机构降下、下一段门阀自动打开，所述料架携带所述电池极卷滑动进入所述第二真空过渡箱体内，升压到预设真空度后，进入冷却箱体内；

(4)冷却阶段：所述料架进入冷却箱体内，定位机构升起、门阀自动关闭；

开启所述氮气管道向所述冷却箱体内通入氮气，同时启动所述压力控制机构，所述真空泵进行抽真空至预定真空度；然后启动所述冷却机构，向所述冷却箱体内通入低温氮气，回流高温氮气，以便对所述极卷进行冷却；当所述温度控制机构检测到所述冷却箱体内的温度冷却至预定低温后，关闭所述冷却机构；

最后所述定位机构降下、下一段门阀自动打开，所述料架携带所述电池极卷滑出所述冷却箱体至下料工位；

(5)下料阶段：将电池极卷从料架上取出，所述料架滑道到所述上料工位，烘烤结束。

10.根据权利要求9所述的利用真空烘烤装置烘烤极卷的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预热阶段的所述第一真空度为1000Pa～100Pa，所述预定高温为80～150℃；

步骤(3)中，所述真空除水阶段的第二真空度为50Pa～10Pa左右，温度同所述预热阶段；所述第二预定时间为6～10h。

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