CN110375531A - 一种薄膜烘烤装置及卷绕电池制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造公开了一种薄膜烘烤装置，包括放卷装置和收卷装置，放卷装置和收卷装置之间依次设置有张力控制装置、烘烤装置、张力控制装置；放卷装置包括基架，基架上设有滑移架，滑移架上设有放卷辊；基架上设有直线驱动器和用于检测薄膜位置的感应器；收卷装置与放卷装置结构左右对称。薄膜放卷或收卷过程中，感应器检测薄膜位置，直线驱动器驱动滑移架前后移动，保证薄膜直线运动；通过设置张力控制装置，薄膜在烘烤时能保持一定的张紧度；还公开了卷绕电池制备方法，正、负极片及隔膜卷绕成电芯前，先通过本发明创造的薄膜烘烤装置把隔膜烘烤加工处理，加工过的隔膜与传统的隔膜相比，在电池卷绕、封装后，高温烘烤时形变率改善明显。

Description

一种薄膜烘烤装置及卷绕电池制备方法

技术领域

本发明创造涉及电池制备技术领域，特别涉及一种薄膜烘烤装置及卷绕电池制备方法。

背景技术

柔性薄膜是柔性电子制备的关键材料之一，在柔性电子制备过程中，由于柔性薄膜会跟空气接触，空气中的水汽附在柔性薄膜上，影响产品的性能，因此产品封口前需要进行烘烤处理。例如在锂离子卷绕电池的制备过程中，需要通过卷针将正、负极片及隔膜卷绕成电芯，这工序是暴露在空气中进行的，因此卷绕电芯灌注电解液前，需要先进行烘烤处理除去极片和隔膜中的水分。然而，目前商业化的锂电池隔膜以聚烯烃多孔隔膜为主，这种隔膜在烘烤时会收缩，导致烘烤过程中电芯变形，影响储运和销售，更有甚者会导致电芯损坏；而聚烯烃多孔隔膜经过一次烘烤收缩后，再次烘烤的收缩率会大大减小。由此，亟需一种薄膜烘烤装置，其能对柔性薄膜材料进行预先的烘烤处理。

发明创造内容

本发明创造要解决的技术问题是：提供一种薄膜烘烤装置，其能对柔性薄膜材料进行预先的烘烤处理。

本发明创造解决其技术问题的解决方案是：

一种薄膜烘烤装置，包括左右间隔设置的放卷装置和收卷装置，所述放卷装置和收卷装置之间依次设置有张力控制装置、烘烤装置、张力控制装置；所述放卷装置包括基架，所述基架上设有滑移架，所述滑移架与基架前后滑动连接，所述滑移架上设有前后延伸的放卷辊；所述基架上还设有直线驱动器和用于检测薄膜位置的感应器，所述直线驱动器的固定端、活动端分别设于基架、滑移架上，所述感应器设于放卷辊与张力控制装置之间，所述感应器与直线驱动器电性连接；所述收卷装置与放卷装置结构左右对称。

作为上述技术方案的进一步改进，所述感应器为槽型纠偏传感器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滑移架通过四个滑动组件与所述基架连接，所述滑动组件包括滑杆和滑块，所述滑杆设于基架上，所述滑块设于滑移架上，四个滑块设置于滑移架底部的四角。

作为上述技术方案的进一步改进，所述直线驱动器为电动推杆，所述电动推杆的驱动电机为伺服电机。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烘烤装置包括烘烤箱，所述烘烤箱的左端、右端分别设有薄膜入口、薄膜出口，所述烘烤箱内设有多个前后延伸的过渡辊，所有过渡辊从左至右间隔设置，所有过渡辊上下错位设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烘烤装置包括烘烤箱和热风循环装置，所述热风循环装置包括新风通道、排风通道、进风通道、回风通道和加热腔，所述加热腔的入口通过回风通道与烘烤箱连通，所述加热腔的出口通过进风通道与烘烤箱连通，所述进风通道和/或回风通道上设有循环风机；所述排风通道与回风通道通过第一开口连通，所述排风通道上设有排风口，所述新风通道与回风通道通过第二开口连通，所述新风通道上设有新风口，所述第二开口设于加热腔与第一开口之间，所述新风通道和/或排风通道上设有鼓风机；所述加热腔内设有加热装置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烘烤箱底部从左至有间隔设置有多个进风口，所述进风通道通过进风口与烘烤箱连通，所述烘烤箱顶部从左至有间隔设置有多个回风口，所述回风通道通过回风口与烘烤箱连通，所述进风口与回风口均呈前后延伸的条状。

作为上述技术方案的进一步改进，所述加热装置为电加热装置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述张力控制装置包括支架，所述支架上设有张力辊和两个固定辊，所述张力辊和两个固定辊均前后延伸设置，所述张力辊设于两个固定辊下方；所述支架上设有连接架，所述连接架与支架通过前后延伸的转轴转动连接，所述张力辊设于支架上，所述张力辊与转轴左右间隔设置；所述支架上设有气缸，竖向设置的气缸的固定端与支架铰接，所述气缸的活动端与连接架铰接，所述气缸的活动端设于张力辊与转轴之间。

还提供一种卷绕电池制备方法，包括以下步骤：

步骤1、使用如权利要求1至9中任一项所述的薄膜烘烤装置对隔膜进行烘烤处理；

步骤2、把烘烤后的隔膜裁截成长条状；

步骤3、用隔膜将正极片与负极片隔离，通过卷针将正、负极片及隔膜卷绕成电芯；

步骤4、将电芯放入铝箔袋中，分别在正、负极片上焊接正、负极柱的一端，正、负极柱的另一端均称为自由端，两个自由端均留在铝箔袋外侧；

步骤5、对电芯和铝箔袋一同进行烘烤处理；

步骤6、将电解液加入到铝箔袋内，然后将铝箔袋的开口封住，正、负极柱的自由端均留在铝箔袋外侧。

本发明创造的有益效果是：一种薄膜烘烤装置，使用时，薄膜从放卷辊放出，依次经过张力控制装置、烘烤装置、张力控制装置后由收卷辊回收，薄膜在烘烤装置中被加热烘烤；通过设置滑移架，薄膜放卷或收卷过程中，由感应器检测薄膜位置，直线驱动器根据感应器的检测信息驱动滑移架前后移动，修正物料运行时的蛇形偏差，保证薄膜直线运动、整齐收卷；通过设置张力控制装置，薄膜在烘烤时能保持一定的张紧度，即使薄膜在烘烤时收缩，薄膜也不会扭曲变形，保持薄膜的平整；卷绕电池制备方法在正、负极片及隔膜卷绕成电芯前，先通过本发明创造的薄膜烘烤装置把隔膜烘烤加工处理，加工过的隔膜与传统的隔膜相比，在电池卷绕、封装后，高温烘烤时形变率改善明显，能有效避免电池形变问题，生产出的电池不会变形或损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明创造实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明创造的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明创造实施例的结构主视图；

图2是图1中A方向的放大示意图；

图3是图1中B方向的示意图；

图4是本发明创造实施例的实用状态示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明创造的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明创造的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明创造的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明创造的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明创造保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1至图4，这是本发明创造的实施例，具体地：

一种薄膜烘烤装置，包括左右间隔设置的放卷装置和收卷装置，所述放卷装置和收卷装置之间依次设置有张力控制装置、烘烤装置、张力控制装置；所述放卷装置包括基架03，所述基架03上设有滑移架04，所述滑移架04与基架03前后滑动连接，所述滑移架04上设有前后延伸的放卷辊01；所述基架03上还设有直线驱动器05和用于检测薄膜位置的感应器02，所述直线驱动器05的固定端、活动端分别设于基架03、滑移架04上，所述感应器02设于放卷辊01与张力控制装置之间，所述感应器02与直线驱动器05电性连接；所述收卷装置与放卷装置结构左右对称。使用时，薄膜从放卷辊01放出，依次经过张力控制装置、烘烤装置、张力控制装置后由收卷辊回收，薄膜在烘烤装置中被加热烘烤；通过设置滑移架，薄膜放卷或收卷过程中，由感应器02检测薄膜位置，直线驱动器05根据感应器02的检测信息驱动滑移架04前后移动，进而放卷辊01前后移动，修正物料运行时的蛇形偏差，保证薄膜直线运动、整齐收卷；通过设置张力控制装置，薄膜在烘烤时能保持一定的张紧度，即使薄膜在烘烤时收缩，薄膜也不会扭曲变形，保持薄膜的平整；通过本发明创造的烘烤装置加工过的隔膜，能在电池卷绕、封装后，高温烘烤时比传统的方法隔膜形变率改善明显，能有效避免电池形变问题。

进一步作为优选的实施方式，所述感应器02为槽型纠偏传感器。与一般的位置传感器相比，槽型纠偏传感器对薄膜位置的检测更精准。

进一步作为优选的实施方式，所述滑移架04通过四个滑动组件与所述基架03连接，所述滑动组件包括滑杆06和滑块07，所述滑杆06设于基架03上，所述滑块07设于滑移架04上，四个滑块07设置于滑移架04底部的四角。这样结构简单，四个滑动组件的受力均匀，滑移架04的移动平稳。

进一步作为优选的实施方式，所述直线驱动器05为电动推杆，所述电动推杆的驱动电机为伺服电机。这样电动推杆的伸长或缩短速度可控，感应器02检测到薄膜偏移的距离越大，伺服电机的转速越大，位置校准越迅速；感应器02检测到薄膜偏移的距离越小，伺服电机的转速越小，位置校准越精确；也可根据感应器02检测到薄膜偏移的距离，精确控制伺服电机转动的圈数；由于伺服电机的控制系统是本领域常用的技术，在此不进行详细描述。

进一步作为优选的实施方式，所述烘烤装置包括烘烤箱，所述烘烤箱的左端、右端分别设有薄膜入口21、薄膜出口26，所述烘烤箱内设有多个前后延伸的过渡辊22，所有过渡辊22从左至右间隔设置，所有过渡辊22上下错位设置。通过设置上下错位设置的过渡辊22，薄膜在过渡辊22之间移动时能保持紧绷，即使薄膜在烘烤时收缩，薄膜也不会扭曲变形，保持薄膜的平整；本实施例中位于最左侧的过渡辊22的高度与薄膜入口21的高度相当，位于最右侧的过渡辊22的高度位置与薄膜出口26的高度位置相匹配，薄膜输送时不会碰触到薄膜入口21、薄膜出口26的边缘；也可在薄膜入口21、薄膜出口26处设置过渡辊22，使得薄膜顺畅进入/退出烘烤箱。

进一步作为优选的实施方式，所述烘烤装置包括烘烤箱和热风循环装置，所述热风循环装置包括新风通道34、排风通道33、进风通道28、回风通道23和加热腔36，所述加热腔36的入口通过回风通道23与烘烤箱连通，所述加热腔36的出口通过进风通道28与烘烤箱连通，所述进风通道28和/或回风通道23上设有循环风机32；所述排风通道33与回风通道23通过第一开口连通，所述排风通道33上设有排风口，所述新风通道34与回风通道23通过第二开口连通，所述新风通道34上设有新风口，所述第二开口设于加热腔36与第一开口之间，所述新风通道34和/或排风通道33上设有鼓风机31；所述加热腔36内设有加热装置。这样可根据薄膜的干湿程度控制新风的量，本实施例中进风通道28上设有循环风机32，排风通道33中设有鼓风机31；制备卷绕电池的隔膜中的水分较少，热风循环装置中大部分的热风从回风通道23进入加热腔36然后回到烘烤箱内，少部分的热风在鼓风机31的作用下排出，外界的新风在压强的作用下从新风通道34吸入热风循环装置内，能源利用率高，节能环保；第二开口设于加热腔36与第一开口之间，从新风通道34进入的新风不会从排风通道33排出。

为了使热风平缓、均匀地吹向薄膜，所述烘烤箱底部从左至有间隔设置有多个进风口27，所述进风通道28通过进风口27与烘烤箱连通，所述烘烤箱顶部从左至有间隔设置有多个回风口24，所述回风通道23通过回风口24与烘烤箱连通，所述进风口27与回风口24均呈前后延伸的条状，条状进风口27吹出的热风能均匀地分散到薄膜上，防止风量过大使薄膜变形。

进一步作为优选的实施方式，加热装置可为发热丝、发热棒或其它电加热装置35。这样加热后的气体中没有尘埃等杂质，不会污染薄膜，排放的尾气清洁，结构简单，安全环保。

进一步作为优选的实施方式，所述张力控制装置包括支架14，所述支架14上设有张力辊15和两个固定辊11，所述张力辊15和两个固定辊11均前后延伸设置，所述张力辊15设于两个固定辊11下方；所述支架14上设有连接架12，所述连接架12与支架14通过前后延伸的转轴转动连接，所述张力辊15设于支架14上，所述张力辊15与转轴左右间隔设置；所述支架14上设有气缸16，竖向设置的气缸16的固定端与支架14铰接，所述气缸16的活动端与连接架12铰接，所述气缸16的活动端设于张力辊15与转轴之间。薄膜输送时依次经过固定辊11、张力辊15、固定辊11，气缸16的固定端可设置在张力辊15的上方或下方，本实施例中的气缸16是双作用气缸16，气缸16的固定端设在张力辊15的下方，使用时从气缸16的位于上侧的供气口供给压缩空气，位于下侧的供气口连通大气，气缸16会对支架14施加一个持续的向下的力；改变供给的气压大小可改变施加的力的大小，可根据薄膜的种类、宽度、湿度调整张力。

还提供卷绕电池制备方法的实施例，包括以下步骤：

步骤1、使用如权利要求1至9中任一项所述的薄膜烘烤装置对隔膜进行烘烤处理；把采购回来的隔膜卷料安装在放卷辊01上，人工把首段隔膜拉出来，依次穿过张力控制装置、烘烤装置、张力控制装置，然后固定在收卷装置的收卷辊41上，然后启动薄膜烘烤装置，即可对后续的隔膜进行烘烤；

步骤2、把烘烤后的隔膜裁截成长条状；适应卷绕电池的大小；

步骤3、用隔膜将正极片与负极片隔离，通过卷针将正、负极片及隔膜卷绕成电芯；

步骤4、将电芯放入铝箔袋中，分别在正、负极片上焊接正、负极柱的一端，正、负极柱的另一端均称为自由端，两个自由端均留在铝箔袋外侧；

步骤5、对电芯和铝箔袋一同进行烘烤处理；此处使用另外的烤箱进行烘烤处理，因为所需的温度、湿度与烘烤隔膜不相同，所以一般不使用上述的烘烤装置；正、负极片及隔膜卷绕成电芯前，先把隔膜烘烤一次，这样在烘烤电芯时，隔膜不会收缩，生产出的电芯不会变形或损坏；

步骤6、将电解液加入到铝箔袋内，然后将铝箔袋的开口封住，正、负极柱的自由端均留在铝箔袋外侧。

以上对本发明创造的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种薄膜烘烤装置，其特征在于：包括左右间隔设置的放卷装置和收卷装置，所述放卷装置和收卷装置之间依次设置有张力控制装置、烘烤装置、张力控制装置；所述放卷装置包括基架，所述基架上设有滑移架，所述滑移架与基架前后滑动连接，所述滑移架上设有前后延伸的放卷辊；所述基架上还设有直线驱动器和用于检测薄膜位置的感应器，所述直线驱动器的固定端、活动端分别设于基架、滑移架上，所述感应器设于放卷辊与张力控制装置之间，所述感应器与直线驱动器电性连接；所述收卷装置与放卷装置结构左右对称。

2.根据权利要求1所述的一种薄膜烘烤装置，其特征在于：所述感应器为槽型纠偏传感器。

3.根据权利要求1所述的一种薄膜烘烤装置，其特征在于：所述滑移架通过四个滑动组件与所述基架连接，所述滑动组件包括滑杆和滑块，所述滑杆设于基架上，所述滑块设于滑移架上，四个滑块设置于滑移架底部的四角。

4.根据权利要求1所述的一种薄膜烘烤装置，其特征在于：所述直线驱动器为电动推杆，所述电动推杆的驱动电机为伺服电机。

5.根据权利要求1所述的一种薄膜烘烤装置，其特征在于：所述烘烤装置包括烘烤箱，所述烘烤箱的左端、右端分别设有薄膜入口、薄膜出口，所述烘烤箱内设有多个前后延伸的过渡辊，所有过渡辊从左至右间隔设置，所有过渡辊上下错位设置。

6.根据权利要求1中所述的一种薄膜烘烤装置，其特征在于：所述烘烤装置包括烘烤箱和热风循环装置，所述热风循环装置包括新风通道、排风通道、进风通道、回风通道和加热腔，所述加热腔的入口通过回风通道与烘烤箱连通，所述加热腔的出口通过进风通道与烘烤箱连通，所述进风通道和/或回风通道上设有循环风机；所述排风通道与回风通道通过第一开口连通，所述排风通道上设有排风口，所述新风通道与回风通道通过第二开口连通，所述新风通道上设有新风口，所述第二开口设于加热腔与第一开口之间，所述新风通道和/或排风通道上设有鼓风机；所述加热腔内设有加热装置。

7.根据权利要求6所述的一种薄膜烘烤装置，其特征在于：所述烘烤箱底部从左至有间隔设置有多个进风口，所述进风通道通过进风口与烘烤箱连通，所述烘烤箱顶部从左至有间隔设置有多个回风口，所述回风通道通过回风口与烘烤箱连通，所述进风口与回风口均呈前后延伸的条状。

8.根据权利要求7所述的一种薄膜烘烤装置，其特征在于：所述加热装置为电加热装置。

9.根据权利要求1所述的一种薄膜烘烤装置，其特征在于：所述张力控制装置包括支架，所述支架上设有张力辊和两个固定辊，所述张力辊和两个固定辊均前后延伸设置，所述张力辊设于两个固定辊下方；所述支架上设有连接架，所述连接架与支架通过前后延伸的转轴转动连接，所述张力辊设于支架上，所述张力辊与转轴左右间隔设置；所述支架上设有气缸，竖向设置的气缸的固定端与支架铰接，所述气缸的活动端与连接架铰接，所述气缸的活动端设于张力辊与转轴之间。

10.一种卷绕电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、使用如权利要求1至9中任一项所述的薄膜烘烤装置对隔膜进行烘烤处理；

步骤2、把烘烤后的隔膜裁截成长条状；

步骤3、用隔膜将正极片与负极片隔离，通过卷针将正、负极片及隔膜卷绕成电芯；

步骤4、将电芯放入铝箔袋中，分别在正、负极片上焊接正、负极柱的一端，正、负极柱的另一端均称为自由端，两个自由端均留在铝箔袋外侧；

步骤5、对电芯和铝箔袋一同进行烘烤处理；

步骤6、将电解液加入到铝箔袋内，然后将铝箔袋的开口封住，正、负极柱的自由端均留在铝箔袋外侧。