CN110621092B - 一种电池极片加热系统及加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池极片加热系统及加热方法。该加热系统包括电磁加热器（1）和温度传感器（2）；所述电磁加热器（1）上包含有电磁加热头（11）和电源控制器（12）；所述电源控制器（12）外接电源；所述电源控制器（12）控制连接电磁加热头（11）；所述温度传感器（2）与电磁加热头（11）相互对应，并分别分布在电池极片的上下两侧；所述电源控制器（12）可控制电磁加热头（11）产生磁场，所述电池极片可运动切割所述磁场的磁感应线而发热；所述温度传感器（2）用于探测所述电池极片的温度；所述温度传感器（2）与电源控制器（12）连接。基于该加热系统的加热方式，可使电池极片进行均匀加热，避免出现加热不均的现象。

Description

一种电池极片加热系统及加热方法
技术领域
本发明涉及锂电池生产技术领域，具体涉及一种电池极片加热系统及加热方法。
背景技术
锂电池的正极片基材通常采用铝箔。在锂电池辊压生产中，由于极片的涂覆区与铝箔的延展率不一致，因而会存在铝箔邹折现象，从而会导致极片断带，不能正常生产及影响产品品质。因此，需要对锂电池的极片基材进行加热软化处理，以便于极片的拉伸去皱，保证铝箔与涂覆区的延展基本一致。
然而，现有的锂电池极片的辊压生产过程中，采用强行拉伸方式使铝箔及涂覆区保证延展基本一致。这种方式缺点是：要求铝箔抗拉强度高及边缘不允许有任何微细缺口，且压实密度不高，不能满足电池大容量要求。
磁感应加热作为金属加热的常用方式，该加热方式无需接触极片，不影响极片的行进速度，高效节能，且无接触式加热避免了对极片产生污染或损坏。然而，现有对极片进行电磁加热的方式均出现铝箔烧边或局部低温的加热不均匀现象而导致失败，这也是高容量锂电池生产的最大瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供了一种电池极片加热系统。该电池极片加热系统能够使电池极片进行均匀加热，避免出现加热不均的现象。
本发明的目的还提供了一种电池极片加热方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种电池极片加热系统，包括电磁加热器以及温度传感器；
所述电磁加热器上包含有电磁加热头以及电源控制器；所述电源控制器外接电源；所述电源控制器控制连接所述电磁加热头；
所述温度传感器与所述电磁加热头相互对应，并分别分布在电池极片的上下两侧；所述电源控制器可控制所述电磁加热头产生磁场，所述电池极片可运动切割所述磁场的磁感应线而发热；所述温度传感器用于探测所述电池极片的温度；
所述温度传感器与所述电源控制器连接。
优选的，所述电磁加热头包括加热线圈以及保护罩；所述加热线圈设置在所述保护罩内；所述保护罩的内部设置有导磁体；所述导磁体沿所述保护罩的内壁分布；
且沿所述加热线圈的长度方向，所述导磁体的侧面上开设有磁通口，所述导磁体开放式包围所述加热线圈；所述导磁体用于导引所述加热线圈产生的磁场，并使所述磁场的磁感应线从所述磁通口均匀穿出；所述磁通口与所述温度传感器对应。
更优选的，所述磁通口为条形槽口，且所述条形槽口的长度方向与所述加热线圈的长度方向一致。
更进一步优选的，所述磁通口的长度大于所述加热线圈的长度，宽度大于所述加热线圈的直径。
更优选的，所述加热线圈的两端均贯穿所述导磁体和所述保护罩，并伸出至所述保护罩外；
且所述加热线圈的两端贯穿所述保护罩的方向均与所述磁场的磁感应线穿出所述磁通口的方向垂直。
更进一步优选的，所述加热线圈的两端贯穿伸出至所述保护罩外的端部上均连接设置有电源接头。
更进一步优选的，所述加热线圈的导线为中空导线；所述加热线圈的两端贯穿伸出至所述保护罩外，并分别用于连接冷却水进水管道和冷却水出水管道。
优选的，所述电磁加热头和所述温度传感器均对应于所述电池极片的留白区。
一种电池极片加热方法，基于上述任一项所述的电池极片加热系统，包括如下步骤：
S1、在电池极片的下方布置电磁加热器，在电池极片的上方布置温度传感器，所述电磁加热器与所述温度传感器相互对应；
其中，所述电磁加热器的电磁加热头和所述温度传感器均对应于所述电池极片的留白区；所述电池极片的基材为铝箔；
S2、使所述电池极片移动行进，所述电池极片的基材切割磁感应线并在内部形成涡流电流而导致发热；所述温度传感器实时探测所述电池极片的加热温度，并反馈至所述电磁加热器的电源控制器；所述电源控制器根据反馈实时控制调节所述电磁加热头产生的磁场强弱，进而控制调节所述电池极片的加热温度；
所述电池极片的留白区的加热温度与涂覆区的加热温度分别控制在不同的温度范围内。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明的电池极片加热系统中，加热线圈产生的磁场可通过导磁体的导引而均匀的从磁通口中穿出，并被电池极片基材切割从而产生均匀涡流电流以进行均匀的加热，避免出现烧边或局部温度达不到温度要求的现象。
（2）本发明的电池极片加热系统中，温度传感器与电磁加热器中的电源控制器连接，形成温度与速度的闭环控制模式，温度传感器可将根据电池极片的行进速度变化而探测的温度反馈至电源控制器，再由电源控制器根据反馈结果调整控制输入至加热线圈的电流，从而调节对电池极片的加热温度。
（3）本发明的电池极片加热系统在用于加热电池极片过程中，能够使电池极片基材进行均匀加热，避免出现加热不均的现象；并且可对电池极片的留白区进行集中加热，从而使留白区产生高温，而涂覆区产生低温，更有利于电池极片的拉伸去皱的同时，还能有效保持涂覆区的稳定性。
附图说明
图1为具体实施例中本发明的电池极片加热系统的整体正视结构示意图；
图2为具体实施例中本发明的电池极片加热系统的整体左视结构示意图；
图3为具体实施例中本发明的电池极片加热系统中电磁加热头的正视结构示意图；
图4为具体实施例中本发明的电池极片加热系统中电磁加热头的左视结构示意图；
附图标注：1-电磁加热器，11-电磁加热头，111-加热线圈，112-保护罩，113-导磁体，1131-磁通口，114-电源接头，115-冷却水进水管道，116-冷却水出水管道，12-电源控制器， 2-温度传感器，3-电池极片，301-留白区，302-涂覆区，4-磁感应线。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上””、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅用于区分描述，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，更不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
参见图1和图2所示，本发明的电池极片加热系统，包括电磁加热器1以及温度传感器2。
其中，所述电磁加热器1上包含有电磁加热头11以及电源控制器12；所述电源控制器12外接电源。所述电源控制器12控制连接所述电磁加热头11，即电源控制器12可向电磁加热头11传输高频高压电且传输的电流的频率及电压可调节，从而所述电源控制器12可控制所述电磁加热头11产生磁场。并且，电源控制器12上设置有控制面板，可直接进行手动调试设置。
在工作时，电源控制器12接通外接电源，并将交流电整流变成直流电，而后在将直流电转成高频高压电再传输流过电磁加热头11，使电磁加热头11产生高速变化的磁场。
并且，所述温度传感器2与所述电磁加热头11相互对应，并分别分布在电池极片3的上下两侧；其中，电池极片3的基材为铝箔。电磁加热头11位于电池极片3的下方，在工作时，所述电池极片3可运动切割所述磁场的磁感应线，从而使电池极片3的基材内部产生涡流电流，涡流电流使电池极片3的基材发热，使电池极片3软化，利于电池极片3的拉伸去皱。
而所述温度传感器2与电磁加热头1对应，并设置位于电池极片3的上方，温度传感器2的探头朝向电池极片3，用于探测所述电池极片3的温度，进行温度的实时探测监控。而且，所述温度传感器2与所述电源控制器12连接，使温度传感器2与电磁加热器1之间形成闭环控制连接。
如此，温度传感器2可将根据电池极片3的行进速度变化而探测的温度反馈至电源控制器12，再由电源控制器12根据反馈结果调整控制输入至电磁加热头11的电流，从而调节对电池极片3的加热温度，使温度传感器2探测的温度可对电磁加热器1进行闭环反馈控制，进一步提高对电池极片3的基材的加热温度的控制。具体的，当电池极片3的运行速度提高时，温度传感器2会检测到电池极片3的温度降低，此时电源控制器12接收到温度传感器2的信息而自动提升电磁加热头11的电流（即功率），则使电池极片3温度快速升温，达到所设定的温度；反之，当电池极片3的运行速度降低时，温度传感器2会检测到电池极片3的温度升高，此时电源控制器12接收到温度传感器2的信息而自动降低电磁加热头11的电流（即功率），则使电池极片3温度快速降温，达到所设定的温度。从而，可实现流经电磁加热头11的电流随电池极片3的移动速度进行功率补偿，进而有效保持对电池极片3的加热温度的可控调节，并有利于保持电池极片3的加热温度稳定性。
参见图3和图4所示，具体的，电磁加热头11包括加热线圈111以及保护罩112。本实施例中，加热线圈111为铜线圈。所述加热线圈111设置在所述保护罩112内，电源控制器12传输至电磁加热头11的高频高压电具体流经加热线圈111，并在流经加热线圈111时形成环形电流从而产生磁场。
而且，所述保护罩112的内部设置有导磁体113，所述导磁体113包围所述加热线圈111。具体的，保护罩112为封闭体结构，所述导磁体113沿所述保护罩112的内壁分布；且本实施例中，保护罩112的内部的截面呈矩形，导磁体113随保护罩112的内壁分布而为截面呈矩形的框型结构。
且具体的，沿所述加热线圈111的长度方向，所述导磁体113的侧面上开设有磁通口1131，使所述导磁体113开放式包围所述加热线圈111。即本实施例中，导磁体113分布在加热线圈111的前后侧、左右侧及底侧，且分布位于加热线圈111的前后侧、左右侧及底侧的导磁体113为一体结构，加热线圈111的上侧未分布有导磁体113，使导磁体113呈顶部开通的框型结构并以开放式将加热线圈111包围，磁通口1131即为导磁体113的开通顶部。
其中，所述导磁体113用于导引所述加热线圈111产生的磁场，并使所述磁场的磁感应线4从所述磁通口1131均匀穿出。在加热线圈111通入高频高压电流后，加热线圈111会产生高速变化的交变磁场，由于导磁体113的设置，磁场的磁感应线4将会被导磁体113均匀的反射及引导；而磁通口1131处为导磁体113的开通顶部，使得被导磁体113均匀反射及引导的磁感应线4将从磁通口1131中均匀穿出至导磁体113外，从而使整体电磁加热头11产生均匀且定向的磁场；在电池极片3的基材切割整体电磁加热头11发射出的磁感应线4后，电池极片3的基材内将产生均匀涡流电流，进而实现均匀加热，避免出现烧边或局部温度达不到温度要求的现象。
本实施例中，所述磁通口1131为条形槽口，且所述条形槽口的长度方向与所述加热线圈111的长度方向一致。并且，所述磁通口1131的长度大于所述加热线圈111的长度，宽度大于所述加热线圈111的直径，导磁体113的高度大于加热线圈111的直径。如此，使加热线圈111产生的磁场均能在导磁体113的作用下被引导及反射，且同时均能从磁通口1131中穿出至导磁体113外，有利于实现磁场的充分利用，极大提高加热线圈111的工作效率。
此外，所述加热线圈111的两端均贯穿所述导磁体113和所述保护罩112，并伸出至所述保护罩112外。其中，导磁体113内以及保护罩112内均开通有容纳加热线圈111的端部伸出的孔道，且导磁体113内开设的孔道与保护罩112内开设的孔道连通，以容纳加热线圈111的端部伸出；导磁体113内的孔道至保护罩112内的孔道之间具有90°的弯曲角度，从而使加热线圈111的端部依次贯穿导磁体113和保护罩112并在贯穿两者之间形成具有90°弯曲后再伸出，实现所述加热线圈111的两端贯穿所述保护罩112的方向均与所述磁场的磁感应线4穿出所述磁通口1131的方向垂直；而且，加热线圈111的端部外壁与导磁体113内的孔道和保护罩112内的孔道之间均为密封填充；如此，通过使加热线圈111的端部弯曲90°后再伸出，且外壁与孔道之间进行密封填充，可有效防止加热线圈111产生的磁场泄露，避免漏磁现象的发生，有利于实现加热线圈111产生的磁场的充分利用，进一步提高加热线圈111的工作效率。
在所述加热线圈111的两端贯穿伸出至所述保护罩112外的端部上均连接设置有电源接头114。加热线圈111通过电源接头114与高频高压电连接，从而为加热线圈111提供生成交变磁场的电源。
进一步的，所述加热线圈111的导线为中空导线。所述加热线圈111的两端贯穿伸出至所述保护罩112外，并分别用于连接冷却水进水管道115和冷却水出水管道116。在加热线圈111接入高频高压电进行电生磁的工作过程中，加热线圈111由于自身电阻会产生高温；因此，通过采用中空导线作为加热线圈111的导线，并在加热线圈111的两端接入冷却水进水管道115和冷却水出水管道116，在加热线圈111进行电生磁工作时，可通入循环冷却水，为加热线圈111降温，避免加热线圈111温度过高而发生烧毁或火灾的安全隐患，提高整体加热系统的安全性能及使用寿命。
本实施例的加热系统对电池极片3进行加热工作时，磁通口1131与电池极片3对应布置，电池极片3位于电磁加热头11的上方，且磁通口1131的长度方向与电池极片3的行进方向一致；在电池极片3行进过程中，电池极片3的基材将均匀切割电磁加热头11发射的磁感应线4从而产生均匀的涡流电流，进而使电池极片3的基材进行均匀加热，避免出现加热不均的现象，实现对电池极片3的基材的软化处理，利于电池极片3的拉伸去皱。
实施例2
采用上述实施例1的加热系统对电池极片3进行加热，电池极片3的基材为铝箔，在具体的应用中，加热系统对电池极片3的留白区301进行集中加热，从而使留白区301产生高温，而涂覆区302产生低温。
具体的，包括如下步骤：
S1、在电池极片3的下方布置电磁加热器1，在电池极片3的上方布置温度传感器2，电磁加热器1与温度传感器2相互对应。
其中，电磁加热器1的电磁加热头11和温度传感器2均对应于电池极片3的留白区；具体的，将电磁加热头11的磁通口1131对应设置于电池极片3的留白区301的正下方，其中，所述电磁加热头11和所述温度传感器2均对应于电池极片3的留白区。如此，使从留白区301穿透的磁通量大于从涂覆区302穿透的磁通量，从而在电池极片3的行进过程中，留白区301的基材切割磁感应线4产生的涡流电流将大于涂覆区302的基材切割磁感应线4产生的涡流电流，进而使留白区301的基材的加热温度大于涂覆区302的基材的加热温度。
由于在电池极片3中，留白区301的褶皱率通常较高，而涂覆区302的褶皱率较低，且若涂覆区302高温则不利于涂料稳定。如此，通过对留白区301进行集中加热，使留白区301产生高温，达到满足留白区301基材的拉伸去皱的软化处理要求，而涂覆区302产生低温，在更有利于电池极片3的拉伸去皱的同时，还能有效保持涂覆区的稳定性。
S2、通过辊带动，使电池极片3移动行进；电池极片3的基材切割电磁加热头11发射的磁感应线，并在内部形成涡流电流而导致发热；温度传感器2实时探测电池极片3的加热温度，并反馈至电磁加热器1的电源控制器12；电源控制器12根据反馈实时控制调节电磁加热头11产生的磁场强弱，进而控制调节电池极片3的加热温度。
通过如上加热方式，最终使电池极片3的留白区301的加热温度与涂覆区302的加热温度分别控制在不同的设定温度范围内，且具体的，设定留白区301的加热温度高于涂覆区302的加热温度。从而，使留白区301的加热温度远高于涂覆区302的加热温度，并能控制留白区301和涂覆区302的加热温度稳定性，有利于通过加热软化进行电池极片3的拉伸去皱，同时保持涂覆区302的稳定性。
以上实施例仅为本发明的较优实施例，仅在于对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此，任何未脱离本发明精神实质及原理下所做的变更、组合、删除、替换或修改等均将包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电池极片加热系统，其特征在于，包括电磁加热器(1)以及温度传感器(2)；
所述电磁加热器(1)上包含有电磁加热头(11)以及电源控制器(12)；所述电源控制器(12)外接电源；所述电源控制器(12)控制连接所述电磁加热头(11)；
所述温度传感器(2)与所述电磁加热头(11)相互对应，并分别分布在电池极片的上下两侧；所述电源控制器(12)可控制所述电磁加热头(11)产生磁场，所述电池极片可运动切割所述磁场的磁感应线而发热；所述温度传感器(2)用于探测所述电池极片的温度；
所述温度传感器(2)与所述电源控制器(12)连接；
所述电磁加热头(11)包括加热线圈(111)以及保护罩(112)；所述加热线圈(111)设置在所述保护罩(112)内；所述保护罩(112)的内部设置有导磁体(113)；所述导磁体(113)沿所述保护罩(112)的内壁分布；
且沿所述加热线圈(111)的长度方向，所述导磁体(113)的侧面上开设有磁通口(1131)，所述导磁体(113)开放式包围所述加热线圈(111)；所述导磁体(113)用于导引所述加热线圈(111)产生的磁场，并使所述磁场的磁感应线从所述磁通口(1131)均匀穿出；所述磁通口(1131)与所述温度传感器(2)对应；
所述磁通口(1131)为条形槽口，且所述条形槽口的长度方向与所述加热线圈(111)的长度方向一致；
所述磁通口(1131)的长度大于所述加热线圈(111)的长度，宽度大于所述加热线圈(111)的直径；
所述加热线圈(111)的两端均贯穿所述导磁体(113)和所述保护罩(112)，并伸出至所述保护罩(112)外，所述导磁体(113)内的孔道至保护罩(112)内的孔道之间具有90°的弯曲角度，所述加热线圈(111)的端部外壁与导磁体(113)内的孔道和保护罩(112)内的孔道之间均为密封填充；
且所述加热线圈(111)的两端贯穿所述保护罩(112)的方向均与所述磁场的磁感应线穿出所述磁通口(1131)的方向垂直；
所述电磁加热头(11)和所述温度传感器(2)均对应于所述电池极片的留白区。
2.根据权利要求1所述的一种电池极片加热系统，其特征在于，所述加热线圈(111)的两端贯穿伸出至所述保护罩(112)外的端部上均连接设置有电源接头(114)。
3.根据权利要求1所述的一种电池极片加热系统，其特征在于，所述加热线圈(111)的导线为中空导线；所述加热线圈(111)的两端贯穿伸出至所述保护罩(112)外，并分别用于连接冷却水进水管道和冷却水出水管道。
4.一种电池极片加热方法，其特征在于，基于权利要求1～3任一项所述的电池极片加热系统，包括如下步骤：
S1、在电池极片的下方布置电磁加热器，在电池极片的上方布置温度传感器，所述电磁加热器与所述温度传感器相互对应；
其中，所述电磁加热器的电磁加热头和所述温度传感器均对应于所述电池极片的留白区；所述电池极片的基材为铝箔；
S2、使所述电池极片移动行进，所述电池极片的基材切割磁感应线并在内部形成涡流电流而导致发热；所述温度传感器实时探测所述电池极片的加热温度，并反馈至所述电磁加热器的电源控制器；所述电源控制器根据反馈实时控制调节所述电磁加热头产生的磁场强弱，进而控制调节所述电池极片的加热温度；
所述电池极片的留白区的加热温度与涂覆区的加热温度分别控制在不同的温度范围内。
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