CN110867328A - 卷芯及超级电容器的制备方法、卷芯生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了卷芯及超级电容器的制备方法，还公开了一种卷芯生产设备。通过采用本发明提供的卷芯的制备方法，在卷绕前分别对正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料进行干燥，而且，在卷绕过程中，还实时地对无纺布隔膜卷料进行干燥，以使得最终卷绕形成的卷芯所含的水分大大的降低，从而保证卷芯的性能优良。通过采用发明提供的超级电容器的制备方法，可以最大程度的降低超级电容器中的水分。本发明提供的卷芯生产设备可以在卷绕过程中对无纺布隔膜进行实时的干燥，降低无纺布隔膜的水分含量和作业环境的影响，有利于实现连续生产、提高生产效率和产品合格率。
Description
技术领域
本发明涉及电容器的制备方法及设备技术领域，具体涉及卷芯的制备方法、超级电容器的制备方法以及上述制备方法用到的卷芯生产设备。
背景技术
超级电容器因具有功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、免维护、绿色环保等特点，从而在汽车启停、纯电动或者混合动力汽车、风力发电、电梯、智能仪表、军工、航天等领域应用广泛。
超级电容器极片的主要原材料为活性炭，其比表面积在1500～2300m2/g，吸附能力较强，制作过程容易吸附较多水分，对产品的电性能和安全性能造成一定的影响；超级电容器实用的无纺布隔膜，孔隙发达，使用前的原始隔膜含水量在10000ppm以上，对电芯水分总量有一定的贡献度。不重视隔膜的水分含量，将在一定程度上影响超级电容器的电性能，甚至会造成超级电容器的安全问题。
行业内现有的技术工艺是在将极片和隔膜卷绕成电芯后，再进行干燥，然而，卷芯的紧密堆叠结构不利于电芯水分的去除和生产效率的提升，且未考虑原始隔膜的水分含量；在制造过程中，隔膜和含活性炭的极片也会吸收较多的水分。目前，超级电容器卷芯中的极片水分可以很快达到标准，行业内普遍只关注极片水分问题，但隔膜本身的毛细孔隙会吸收从极片出来的水分和环境水分，对后续的电性能影响较大。如何降低卷芯水分，尤其是无纺布隔膜的水分，这是个行业难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺点，提供了一种卷芯的制备方法，在卷绕前分别对正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料进行干燥，而且，在卷绕过程中，还实时地对无纺布隔膜卷料进行干燥，以使得最终卷绕形成的卷芯所含的水分大大的降低，从而保证卷芯的性能优良。进一步的，还提供了一种超级电容器的制备方法，其可以最大程度的降低超级电容器中的水分。同时，本发明还提供了一种卷芯生产设备，其可以在卷绕过程中对无纺布隔膜进行实时的干燥，降低无纺布隔膜的水分含量和作业环境的影响，有利于实现连续生产、提高生产效率和产品合格率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于超级电容器的卷芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、对成卷的正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料分别进行干燥；
步骤S2、将干燥后的所述正极片卷料、所述负极片卷料和所述无纺布隔膜卷料共同卷绕成卷芯，卷绕过程中，同步地对所述无纺布隔膜卷料进行干燥。
通过采用上述技术方案，在卷绕前分别对正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料进行干燥，而且，在卷绕过程中，还实时地对无纺布隔膜卷料进行干燥，以使得最终卷绕形成的卷芯所含的水分大大的降低，从而保证卷芯的性能优良。
作为本发明卷芯的制备方法的优选方案，在所述步骤S1中，将正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料分别置于真空烘箱内进行干燥，所述真空烘箱内的真空度大于等于0.09Mpa，温度为100℃-190℃，在所述真空箱内进行干燥的时间为1-24小时。如此，正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料在真空度大于等于0.09Mpa、温度为100℃-190℃的真空烘箱内干燥1-24小时以确保去除正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料内的水分。
作为本发明卷芯的制备方法的优选方案，所述步骤S2包括：准备一卷芯生产设备，所述卷芯生产设备具有卷绕机构、围绕所述卷绕机构布置的第一送料机构、第二送料机构、第三送料机构和第四送料机构，所述卷芯生产设备还具有第一干燥机构和第二干燥机构，所述第一送料机构和所述第二送料机构分别置于所述第一干燥机构和所述第二干燥机构内部；在所述第一送料机构和所述第二送料机构内均安装所述无纺布隔膜卷料，并将所述无纺布隔膜卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；在所述第三送料机构内安装所述正极片卷料，并将所述正极片卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；在所述第四送料机构内安装所述负极片卷料，并将所述正极片卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；启动所述卷芯生产设备，所述第一送料机构和所述第二送料机构分别向所述卷绕机构输送所述无纺布隔膜卷料，所述第一干燥机构和所述第二干燥机构分别实时地对所述第一送料机构和所述第二送料机构上的所述无纺布隔膜卷料进行干燥，所述第三送料机构向所述卷绕机构输送所述正极片卷料，所述第四送料机构向所述卷绕机构输送所述负极片卷料，所述卷绕机构将所述正极片卷料、所述负极片卷料和所述无纺布隔膜卷料共同卷绕成卷芯。更优选的，启动所述卷芯生产设备后，所述第一干燥机构将所述第一送料机构内的所述无纺布隔膜卷料加热至100℃-190℃，所述第二干燥机构将所述第二送料机构内的所述无纺布隔膜卷料加热至100℃-190℃。
作为本发明卷芯的制备方法的优选方案，在所述步骤S2中，卷绕过程中，还同步地对所述正极片卷料和所述负极片卷料进行干燥。
更优选的，所述步骤S2包括：准备一卷芯生产设备，所述卷芯生产设备具有卷绕机构、围绕所述卷绕机构布置的第一送料机构、第二送料机构、第三送料机构和第四送料机构，所述卷芯生产设备还具有第一干燥机构、第二干燥机构、第三干燥机构和第四干燥机构，所述第一送料机构、所述第二送料机构、所述第三送料机构和所述第四送料机构分别置于所述第一干燥机构、所述第二干燥机构、所述第三干燥机构和所述第四干燥机构内部；在所述第一送料机构和所述第二送料机构内均安装所述无纺布隔膜卷料，并将所述无纺布隔膜卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；在所述第三送料机构内安装所述正极片卷料，并将所述正极片卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；在所述第四送料机构内安装所述负极片卷料，并将所述正极片卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；启动所述卷芯生产设备，所述第一送料机构和所述第二送料机构分别向所述卷绕机构输送所述无纺布隔膜卷料，所述第一干燥机构和所述第二干燥机构分别实时地对所述第一送料机构和所述第二送料机构上的所述无纺布隔膜卷料进行加热干燥，所述第三干燥机构对所述第三送料机构上的所述正极片卷料进行加热干燥，所述第四干燥机构对所述第四送料机构上的所述负极片卷料进行加热干燥，所述第三送料机构向所述卷绕机构输送所述正极片卷料，所述第四送料机构向所述卷绕机构输送所述负极片卷料，所述卷绕机构将所述正极片卷料、所述负极片卷料和所述无纺布隔膜卷料共同卷绕成卷芯。
更优选的，启动所述卷芯生产设备后，所述第一干燥机构将所述第一送料机构内的所述无纺布隔膜卷料加热至100℃-190℃，所述第二干燥机构将所述第二送料机构内的所述无纺布隔膜卷料加热至100℃-190℃，所述第三干燥机构将所述第三送料机构内的所述正极片卷料加热至100℃-190℃，所述第四干燥机构将所述第四送料机构内的所述负极片卷料加热至100℃-190℃。
本发明还公开的一种超级电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用如上所述卷芯的制备方法制备卷芯；
对所述卷芯进行干燥；
在干燥的环境中在所述卷芯上焊接用于封口的盖板或胶塞；
将所述卷芯置于真空环境进行鼓风干燥；
在干燥环境中将所述卷芯置入外壳，向所述外壳内注入电解液，对所述外壳进行封口，得到所述超级电容器。
通过采用上述技术方案，可以最大程度的降低超级电容器中的水分。
本发明还公开了一种卷芯生产设备，所述卷芯生产设备具有卷绕机构、围绕所述卷绕机构布置的第一送料机构、第二送料机构、第三送料机构和第四送料机构，所述卷芯生产设备还具有第一干燥机构和第二干燥机构，所述第一送料机构和所述第二送料机构分别置于所述第一干燥机构和所述第二干燥机构内部。
相对于现有卷绕设备，该卷芯生产设备可以在卷绕过程中对无纺布隔膜进行实时的干燥，降低无纺布隔膜的水分含量和作业环境的影响，有利于实现连续生产、提高生产效率和产品合格率。
作为本发明的卷芯生产设备的改进，所述卷芯生产设备还具有第三干燥机构和第四干燥机构，所述第三送料机构和所述第四送料机构分别置于所述第三干燥机构和所述第四干燥机构内部。通过上述改进，该卷芯生产设备还可以在卷绕过程中对正极片卷料和负极片卷料进行实时的干燥，从而更大程度的降低最终超级电容器的水分含量。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、通过采用本发明提供的卷芯的制备方法，在卷绕前分别对正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料进行干燥，而且，在卷绕过程中，还实时地对无纺布隔膜卷料进行干燥，以使得最终卷绕形成的卷芯所含的水分大大的降低，从而保证卷芯的性能优良。
2、通过采用发明提供的超级电容器的制备方法，可以最大程度的降低超级电容器中的水分。
3、本发明提供的卷芯生产设备可以在卷绕过程中对无纺布隔膜进行实时的干燥，降低无纺布隔膜的水分含量和作业环境的影响，有利于实现连续生产、提高生产效率和产品合格率。
附图说明
图1为本发明第一实施例的结构示意图；
图2为本发明第二实施例的结构示意图。
具体实施方式中的附图标号说明：
| 主机架 | 1 | 控制面板 | 2 |
| 卷绕机构 | 3 | 第一送料机构 | 4 |
| 第二送料机构 | 5 | 第三送料机构 | 6 |
| 第四送料机构 | 7 | 第一干燥机构 | 8 |
| 第二干燥机构 | 9 | 第三干燥机构 | 10 |
| 第四干燥机构 | 11 | 第一卷轴 | 41 |
| 第二卷轴 | 51 | 第三卷轴 | 61 |
| 第四卷轴 | 71 | 无纺布隔膜卷料 | 100 |
| 正极片卷料 | 200 | 负极片卷料 | 300 |
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供了一种卷芯生产设备，所述卷芯生产设备可以用于高效率地生产水分含量极低的超级电容器用卷芯。
如图1所示，所述卷芯生产设备包括主机架1，设置于所述主机架1上侧的控制面板2，安装于所述主机架1上的卷绕机构3、第一送料机构4、第二送料机构5、第三送料机构6、第四送料机构7、第一干燥机构8和第二干燥机构9，以及分别与所述控制面板2、所述第一送料机构4、所述第二送料机构5、所述第三送料机构6、所述第四送料机构7、所述第一干燥机构8和所述第二干燥机构9电性连接的控制器。
所述卷绕机构3布设于所述主机架1的正中央，所述第一送料机构4和所述第二送料机构5分别布设于所述卷绕机构3的前后两侧，所述第三送料机构6和所述第四送料机构7分别布设于所述卷绕机构3的左右两侧，所述第一干燥机构8布置于所述第一送料机构4的外侧并收容所述第一送料机构4，所述第二干燥机构9布置于所述第二送料机构5的外侧并收容所述第二送料机构5。
所述第一送料机构4包括三个第一卷轴41和三个分别与三个所述第一卷轴41联动的第一电机，其中两个所述第一卷轴41左右并排布置，另外一个所述第一卷轴41布置于前述两个所述第一卷轴41的前侧，所述第一电机运转时可带动对应的所述第一卷轴41绕自身的中轴线自转。用户在使用所述卷芯生产设备时，需在三个所述第一卷轴41上分别套设一个无纺布隔膜卷料100，并将位于后侧的两个所述无纺布隔膜卷料100中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述无纺布隔膜卷料100的自由端连接，以待备用。
所述第二送料机构5包括三个第二卷轴51和三个分别与三个所述第三卷轴61联动的第二电机，其中两个所述第二卷轴51左右并排布置，另外一个所述第二卷轴51布置于前述两个所述第二卷轴51的后侧，所述第二电机运转时可带动对应的所述第二卷轴51绕自身的中轴线自转。用户在使用所述卷芯生产设备时，需在三个所述第二卷轴51上分别套设一个无纺布隔膜卷料100，并将位于后侧的两个所述无纺布隔膜卷料100中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述无纺布隔膜卷料100的自由端连接，以待备用。
所述第三送料机构6包括一个第三卷轴61和与所述第三卷轴61联动的第三电机，所述第三电机运转时可带动所述第三卷轴61绕自身的中轴线自转。用户在使用所述卷芯生产设备时，需在所述第三卷轴61上套设一正极片卷料200，并且将所述正极片卷料200的自由端牵引至所述卷绕机构3内。
所述第四送料机构7包括一个第四卷轴71和与所述第四卷轴71联动的第四电机，所述第四电机运转时可带动所述第四卷轴71绕自身的中轴线自转。用户在使用所述卷芯生产设备时，需在所述第四卷轴71上套设一负极片卷料300，并且将所述负极片卷料300的自由端牵引至所述卷绕机构3内。
所述第一干燥机构8包括第一壳罩，所述第一壳罩收容三个所述第一卷轴41以使三个所述第一卷轴41处于一个相对密封的空间。所述第一干燥机构8还包括设于所述第一壳罩内部的第一加热组件，所述第一加热组件可以是电阻加热元件或红外加热元件或微波加热元件，其作用是将所述第一壳罩内部的温度加热至适宜的温度，例如，100℃-190℃，从而对所述第一壳罩内的所述无纺布隔膜卷绕进行加热干燥。所述第一壳罩的靠近所述卷绕机构3的一端设有可供所述无纺布隔膜卷料100进出的第一门，所述卷芯生产设备工作时需打开所述第一门以便于所述第一壳罩内的所述无纺布隔膜卷料100连接至所述卷绕机构3。所述第一壳罩还具有由透明材料制成的可供所述无纺布卷料进出的第一观察窗，我们可通过所述第一观察窗看到所述第一壳罩内部的所述无纺布隔膜卷料100的使用情况，以便于及时换料。工作时所述第一观察窗是关闭的以防止所述第一壳罩内部的热量外散，但需要更换所述无纺布隔膜卷料100时则可打开所述第一观察窗。所述第一壳罩的内侧还设有由隔热材料形成的第一隔热层，从而防止所述第一壳罩内部的热量扩散至外部。
所述第二干燥机构9包括第二壳罩，所述第二壳罩收容三个所述第二卷轴51以使三个所述第二卷轴51处于一个相对密封的空间。所述第二干燥机构9还包括设于所述第二壳罩内部的第二加热组件，所述第二加热组件可以是电阻加热元件或红外加热元件或微波加热元件，其作用是将所述第二壳罩内部的温度加热至适宜的温度，例如，100℃-190℃，从而对所述第二壳罩内的所述无纺布隔膜卷绕进行加热干燥。所述第二壳罩的靠近所述卷绕机构3的一端设有可供所述无纺布隔膜卷料100进出的第二门，所述卷芯生产设备工作时需打开所述第二门以便于所述第二壳罩内的所述无纺布隔膜卷料100连接至所述卷绕机构3。所述第二壳罩还具有由透明材料制成的可供所述无纺布卷料进出的第二观察窗，我们可通过所述第二观察窗看到所述第二壳罩内部的所述无纺布隔膜卷料100的使用情况，以便于及时换料。工作时所述第二观察窗是关闭的以防止所述第二壳罩内部的热量外散，但需要更换所述无纺布隔膜卷料100时则可打开所述第二观察窗。所述第二壳罩的内侧还设有由隔热材料形成的第二隔热层，从而防止所述第二壳罩内部的热量扩散至外部。
所述控制器可以是设于所述主机架1底部的计算机，用户可通过所述控制面板2向所述控制器输入控制指令，所述控制器则根据所述控制指令控制所述卷绕机构3、所述第一送料机构4、所述第二送料机构5、所述第三送料机构6、所述第四送料机构7、所述第一干燥机构8和所述第二干燥机构9。
使用所述卷芯生产设备生产卷芯的方法介绍如下。
步骤S1、对成卷的正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100分别进行干燥。具体实施过如下：
将正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100分别置于真空烘箱内进行干燥，所述真空烘箱内的真空度大于等于0.09Mpa，温度为100℃-190℃，在所述真空箱内进行干燥的时间为1-24小时；用高纯氮气或高纯氩气进行换气，保持1～5min，换气频率为每0.1～1小时1次；用高纯惰性气体卸真空，温度降低到接近室温后，取出正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100原料备用。
步骤S2、将干燥后的所述正极片卷料200、所述负极片卷料300和所述无纺布隔膜卷料100共同卷绕成卷芯，卷绕过程中，同步地对所述无纺布隔膜卷料100进行干燥。具体实施过如下：
在三个所述第一卷轴41上分别套设一个无纺布隔膜卷料100，并将位于后侧的两个所述无纺布隔膜卷料100中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述无纺布隔膜卷料100的自由端连接，以待备用。
在三个所述第二卷轴51上分别套设一个无纺布隔膜卷料100，并将位于后侧的两个所述无纺布隔膜卷料100中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述无纺布隔膜卷料100的自由端连接，以待备用。
在所述第三卷轴61上套设一正极片卷料200，并且将所述正极片卷料200的自由端牵引至所述卷绕机构3内。
在所述第四卷轴71上套设一负极片卷料300，并且将所述负极片卷料300的自由端牵引至所述卷绕机构3内。
通过所述控制面板2启动所述卷芯生产设备，在所述控制器的控制下，所述第一送料机构4和所述第二送料机构5分别向所述卷绕机构3输送所述无纺布隔膜卷料100，所述第一干燥机构8的第一加热组件和所述第二干燥机构9的第二加热组件工作分别将所述第一送料机构4和所述第二送料机构5的内部温度加热至100℃-190℃，从而实时地对所述第一送料机构4和所述第二送料机构5上的所述无纺布隔膜卷料100进行加热干燥，所述第三送料机构6向所述卷绕机构3输送所述正极片卷料200，所述第四送料机构7向所述卷绕机构3输送所述负极片卷料300，所述卷绕机构3将所述正极片卷料200、所述负极片卷料300和所述无纺布隔膜卷料100共同卷绕成卷芯。
如此，在卷绕前分别对正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100进行干燥，而且，在卷绕过程中，还实时地对无纺布隔膜卷料100进行干燥，以使得最终卷绕形成的卷芯所含的水分大大的降低，从而保证卷芯的性能优良。
实施例二
本实施例提供了一种卷芯生产设备，所述卷芯生产设备可以用于高效率地生产水分含量极低的超级电容器用卷芯。
如图2所示，所述卷芯生产设备包括主机架1，设置于所述主机架1上侧的控制面板2，安装于所述主机架1上的卷绕机构3、第一送料机构4、第二送料机构5、第三送料机构6、第四送料机构7、第一干燥机构8、第二干燥机构9、第三干燥机构10和第四干燥机构11，以及分别与所述控制面板2、所述第一送料机构4、所述第二送料机构5、所述第三送料机构6、所述第四送料机构7、所述第一干燥机构8、所述第二干燥机构9、所述第三干燥机构10和所述第四干燥机构11电性连接的控制器。
所述卷绕机构3布设于所述主机架1的正中央，所述第一送料机构4和所述第二送料机构5分别布设于所述卷绕机构3的前后两侧，所述第三送料机构6和所述第四送料机构7分别布设于所述卷绕机构3的左右两侧，所述第一干燥机构8布置于所述第一送料机构4的外侧并收容所述第一送料机构4，所述第二干燥机构9布置于所述第二送料机构5的外侧并收容所述第二送料机构5，所述第三干燥机构10布置于所述第三送料机构6的外侧并收容所述第三送料机构6，所述第四干燥机构11布置于所述第四送料机构7的外侧并收容所述第四送料机构7。
所述第一送料机构4包括三个第一卷轴41和三个分别与三个所述第一卷轴41联动的第一电机，其中两个所述第一卷轴41左右并排布置，另外一个所述第一卷轴41布置于前述两个所述第一卷轴41的前侧，所述第一电机运转时可带动对应的所述第一卷轴41绕自身的中轴线自转。用户在使用所述卷芯生产设备时，需在三个所述第一卷轴41上分别套设一个无纺布隔膜卷料100，并将位于后侧的两个所述无纺布隔膜卷料100中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述无纺布隔膜卷料100的自由端连接，以待备用。
所述第二送料机构5包括三个第二卷轴51和三个分别与三个所述第三卷轴61联动的第二电机，其中两个所述第二卷轴51左右并排布置，另外一个所述第二卷轴51布置于前述两个所述第二卷轴51的后侧，所述第二电机运转时可带动对应的所述第二卷轴51绕自身的中轴线自转。用户在使用所述卷芯生产设备时，需在三个所述第二卷轴51上分别套设一个无纺布隔膜卷料100，并将位于后侧的两个所述无纺布隔膜卷料100中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述无纺布隔膜卷料100的自由端连接，以待备用。
所述第三送料机构6包括三个第三卷轴61和三个分别与三个所述第三卷轴61联动的第三电机，其中两个所述第三卷轴61前后并排布置，另外一个所述第三卷轴61布置于前述两个所述第三卷轴61的左侧，所述第三电机运转时可带动对应的所述第三卷轴61绕自身的中轴线自转。用户在使用所述卷芯生产设备时，需在三个所述第三卷轴61上分别套设一个正极片卷料200，并将位于右侧的两个所述正极片卷料200中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述正极片卷料200的自由端连接，以待备用。
所述第四送料机构7包括三个第四卷轴71和三个分别与三个所述第三卷轴61联动的第四电机，其中两个所述第四卷轴71前后并排布置，另外一个所述第四卷轴71布置于前述两个所述第四卷轴71的右侧，所述第四电机运转时可带动对应的所述第四卷轴71绕自身的中轴线自转。用户在使用所述卷芯生产设备时，需在三个所述第四卷轴71上分别套设一个负极片卷料300，并将位于左侧的两个所述负极片卷料300中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述负极片卷料300的自由端连接，以待备用。
所述第一干燥机构8包括第一壳罩，所述第一壳罩收容三个所述第一卷轴41以使三个所述第一卷轴41处于一个相对密封的空间。所述第一干燥机构8还包括设于所述第一壳罩内部的第一加热组件，所述第一加热组件可以是电阻加热元件或红外加热元件或微波加热元件，其作用是将所述第一壳罩内部的温度加热至适宜的温度，例如，100℃-190℃，从而对所述第一壳罩内的所述无纺布隔膜卷绕进行加热干燥。所述第一壳罩的靠近所述卷绕机构3的一端设有可供所述无纺布隔膜卷料100进出的第一门，所述卷芯生产设备工作时需打开所述第一门以便于所述第一壳罩内的所述无纺布隔膜卷料100连接至所述卷绕机构3。所述第一壳罩还具有由透明材料制成的可供所述无纺布卷料进出的第一观察窗，我们可通过所述第一观察窗看到所述第一壳罩内部的所述无纺布隔膜卷料100的使用情况，以便于及时换料。工作时所述第一观察窗是关闭的以防止所述第一壳罩内部的热量外散，但需要更换所述无纺布隔膜卷料100时则可打开所述第一观察窗。所述第一壳罩的内侧还设有由隔热材料形成的第一隔热层，从而防止所述第一壳罩内部的热量扩散至外部。
所述第二干燥机构9包括第二壳罩，所述第二壳罩收容三个所述第二卷轴51以使三个所述第二卷轴51处于一个相对密封的空间。所述第二干燥机构9还包括设于所述第二壳罩内部的第二加热组件，所述第二加热组件可以是电阻加热元件或红外加热元件或微波加热元件，其作用是将所述第二壳罩内部的温度加热至适宜的温度，例如，100℃-190℃，从而对所述第二壳罩内的所述无纺布隔膜卷绕进行加热干燥。所述第二壳罩的靠近所述卷绕机构3的一端设有可供所述无纺布隔膜卷料100进出的第二门，所述卷芯生产设备工作时需打开所述第二门以便于所述第二壳罩内的所述无纺布隔膜卷料100连接至所述卷绕机构3。所述第二壳罩还具有由透明材料制成的可供所述无纺布卷料进出的第二观察窗，我们可通过所述第二观察窗看到所述第二壳罩内部的所述无纺布隔膜卷料100的使用情况，以便于及时换料。工作时所述第二观察窗是关闭的以防止所述第二壳罩内部的热量外散，但需要更换所述无纺布隔膜卷料100时则可打开所述第二观察窗。所述第二壳罩的内侧还设有由隔热材料形成的第二隔热层，从而防止所述第二壳罩内部的热量扩散至外部。
所述第三干燥机构10包括第三壳罩，所述第三壳罩收容三个所述第三卷轴61以使三个所述第三卷轴61处于一个相对密封的空间。所述第三干燥机构10还包括设于所述第三壳罩内部的第三加热组件，所述第三加热组件可以是电阻加热元件或红外加热元件或微波加热元件，其作用是将所述第三壳罩内部的温度加热至适宜的温度，例如，100℃-190℃，从而对所述第三壳罩内的所述正极片卷料200进行加热干燥。所述第三壳罩的靠近所述卷绕机构3的一端设有可供所述正极片卷料200进出的第三门，所述卷芯生产设备工作时需打开所述第三门以便于所述第三壳罩内的所述正极片卷料200连接至所述卷绕机构3。所述第三壳罩还具有由透明材料制成的可供所述无纺布卷料进出的第三观察窗，我们可通过所述第三观察窗看到所述第三壳罩内部的所述正极片卷料200的使用情况，以便于及时换料。工作时所述第三观察窗是关闭的以防止所述第三壳罩内部的热量外散，但需要更换所述正极片卷料200时则可打开所述第三观察窗。所述第三壳罩的内侧还设有由隔热材料形成的第三隔热层，从而防止所述第三壳罩内部的热量扩散至外部。
所述第四干燥机构11包括第四壳罩，所述第四壳罩收容三个所述第四卷轴71以使三个所述第四卷轴71处于一个相对密封的空间。所述第四干燥机构11还包括设于所述第四壳罩内部的第四加热组件，所述第四加热组件可以是电阻加热元件或红外加热元件或微波加热元件，其作用是将所述第四壳罩内部的温度加热至适宜的温度，例如，100℃-190℃，从而对所述第四壳罩内的所述负极片卷料300进行加热干燥。所述第四壳罩的靠近所述卷绕机构3的一端设有可供所述负极片卷料300进出的第四门，所述卷芯生产设备工作时需打开所述第四门以便于所述第四壳罩内的所述负极片卷料300连接至所述卷绕机构3。所述第四壳罩还具有由透明材料制成的可供所述无纺布卷料进出的第四观察窗，我们可通过所述第四观察窗看到所述第四壳罩内部的所述负极片卷料300的使用情况，以便于及时换料。工作时所述第四观察窗是关闭的以防止所述第四壳罩内部的热量外散，但需要更换所述负极片卷料300时则可打开所述第四观察窗。所述第四壳罩的内侧还设有由隔热材料形成的第四隔热层，从而防止所述第四壳罩内部的热量扩散至外部。
所述控制器可以是设于所述主机架1底部的计算机，用户可通过所述控制面板2向所述控制器输入控制指令，所述控制器则根据所述控制指令控制所述卷绕机构3、所述第一送料机构4、所述第二送料机构5、所述第三送料机构6、所述第四送料机构7、所述第一干燥机构8和所述第二干燥机构9。
使用所述卷芯生产设备生产卷芯的方法介绍如下。
步骤S1、对成卷的正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100分别进行干燥。具体实施过如下：
将正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100分别置于真空烘箱内进行干燥，所述真空烘箱内的真空度大于等于0.09Mpa，温度为100℃-190℃，在所述真空箱内进行干燥的时间为1-24小时；用高纯氮气或高纯氩气进行换气，保持1～5min，换气频率为每0.1～1小时1次；用高纯惰性气体卸真空，温度降低到接近室温后，取出正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100原料备用。
步骤S2、将干燥后的所述正极片卷料200、所述负极片卷料300和所述无纺布隔膜卷料100共同卷绕成卷芯，卷绕过程中，同步地对所述无纺布隔膜卷料100进行干燥。具体实施过如下：
在三个所述第一卷轴41上分别套设一个无纺布隔膜卷料100，并将位于后侧的两个所述无纺布隔膜卷料100中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述无纺布隔膜卷料100的自由端连接，以待备用。
在三个所述第二卷轴51上分别套设一个无纺布隔膜卷料100，并将位于后侧的两个所述无纺布隔膜卷料100中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述无纺布隔膜卷料100的自由端连接，以待备用。
三个所述第三卷轴61上分别套设一个正极片卷料200，并将位于右侧的两个所述正极片卷料200中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述正极片卷料200的自由端连接，以待备用。
三个所述第四卷轴71上分别套设一个负极片卷料300，并将位于左侧的两个所述负极片卷料300中的一个的自由端牵引至所述卷绕机构3内，将剩余的另外两个所述负极片卷料300的自由端连接，以待备用。
通过所述控制面板2启动所述卷芯生产设备，在所述控制器的控制下，所述第一送料机构4和所述第二送料机构5分别向所述卷绕机构3输送所述无纺布隔膜卷料100，所述第一干燥机构8的第一加热组件、所述第二干燥机构9的第二加热组件、所述第三干燥机构10的第三加热组件和所述第四加热机构的第四加热组件工作分别将所述第一送料机构4、所述第二送料机构5、所述第三送料机构6和所述第四送料机构7的内部温度加热至100℃-190℃，从而实时地对所述第一送料机构4和所述第二送料机构5上的所述无纺布隔膜卷料100进行加热干燥，同时也实时地对所述第三送料机构6中的正极片卷料200和所述第四送料机构7中的负极片卷料300进行加热干燥，所述第三送料机构6向所述卷绕机构3输送所述正极片卷料200，所述第四送料机构7向所述卷绕机构3输送所述负极片卷料300，所述卷绕机构3将所述正极片卷料200、所述负极片卷料300和所述无纺布隔膜卷料100共同卷绕成卷芯。
如此，在卷绕前分别对正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100进行干燥，而且，在卷绕过程中，还实时地对无纺布隔膜卷料100、正极片卷料200和负极片卷料300进行干燥，以使得最终卷绕形成的卷芯所含的水分大大的降低，从而保证卷芯的性能优良。
实施例三
本实施例提供了一种超级电容器的制备方法，包括如下步骤：
1)采用实施例一或实施例二提供的卷芯生产设备制备卷芯，具体的操作方法可参见实施例一或实施例二中的相关描述，这里不做赘述；所得的卷芯可以是圆柱形的，也可以是方形的。
2)对所述卷芯进行干燥。具体的，将卷绕后的卷芯进入到烘箱进行干燥去除水分，干燥方式为“鼓风+真空”相结合，鼓风干燥的温度为100℃～190℃，鼓风干燥时间是1～24小时；真空干燥温度为100～190℃，干燥时间是1～12小时，用高纯氮气或氩气进行换气，换气频率为每0.1～1小时1次。
3)在干燥的环境中在所述卷芯上焊接用于封口的盖板或胶塞。具体的，将干燥后的卷芯在露点为-70℃～-40℃，湿度≤25％干燥间或者手套箱中焊接上用于封口的盖板或胶塞。
4)将所述卷芯置于真空环境进行鼓风干燥。具体的，对带盖板/胶塞的卷芯再次进行“鼓风+真空”干燥，鼓风干燥温度为100～160℃，鼓风干燥时间是1～24小时；真空干燥温度为100～160℃，干燥时间是1～12小时，用高纯惰性气体进行换气，换气频率为每隔0.1～1小时1次。
5)在在露点为-70℃～-40℃，湿度≤25％干燥间或者手套箱中将所述卷芯置入外壳、向所述外壳内注入电解液、并对所述外壳进行封口，得到所述超级电容器。
上述制备方法中，每一步骤都对正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100进行干燥，极大程度的降低了正极片卷料200、负极片卷料300和无纺布隔膜卷料100的水分含量，保证最终得到的超级电容器的水分含量低至允许值。另外，该方法采用实施例一或实施例二中提供的卷芯生产设备，可以实现自动化连续生产，操作简单，有利于提高产品合格率。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种卷芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、对成卷的正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料分别进行干燥；
步骤S2、将干燥后的所述正极片卷料、所述负极片卷料和所述无纺布隔膜卷料共同卷绕成卷芯，卷绕过程中，同步地对所述无纺布隔膜卷料进行干燥。
2.根据权利要求1所述的卷芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，将正极片卷料、负极片卷料和无纺布隔膜卷料分别置于真空烘箱内进行干燥，所述真空烘箱内的真空度大于等于0.09Mpa，温度为100℃-190℃，在所述真空箱内进行干燥的时间为1-24小时。
3.根据权利要求1所述的卷芯的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
准备一卷芯生产设备，所述卷芯生产设备具有卷绕机构、围绕所述卷绕机构布置的第一送料机构、第二送料机构、第三送料机构和第四送料机构，所述卷芯生产设备还具有第一干燥机构和第二干燥机构，所述第一送料机构和所述第二送料机构分别置于所述第一干燥机构和所述第二干燥机构内部；
在所述第一送料机构和所述第二送料机构内均安装所述无纺布隔膜卷料，并将所述无纺布隔膜卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；
在所述第三送料机构内安装所述正极片卷料，并将所述正极片卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；
在所述第四送料机构内安装所述负极片卷料，并将所述正极片卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；
启动所述卷芯生产设备，所述第一送料机构和所述第二送料机构分别向所述卷绕机构输送所述无纺布隔膜卷料，所述第一干燥机构和所述第二干燥机构分别实时地对所述第一送料机构和所述第二送料机构上的所述无纺布隔膜卷料进行干燥，所述第三送料机构向所述卷绕机构输送所述正极片卷料，所述第四送料机构向所述卷绕机构输送所述负极片卷料，所述卷绕机构将所述正极片卷料、所述负极片卷料和所述无纺布隔膜卷料共同卷绕成卷芯。
4.根据权利要求3所述的卷芯的制备方法，其特征在于，启动所述卷芯生产设备后，所述第一干燥机构将所述第一送料机构内的所述无纺布隔膜卷料加热至100℃-190℃，所述第二干燥机构将所述第二送料机构内的所述无纺布隔膜卷料加热至100℃-190℃。
5.根据权利要求1所述的卷芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，卷绕过程中，还同步地对所述正极片卷料和所述负极片卷料进行干燥。
6.根据权利要求5所述的卷芯的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
准备一卷芯生产设备，所述卷芯生产设备具有卷绕机构、围绕所述卷绕机构布置的第一送料机构、第二送料机构、第三送料机构和第四送料机构，所述卷芯生产设备还具有第一干燥机构、第二干燥机构、第三干燥机构和第四干燥机构，所述第一送料机构、所述第二送料机构、所述第三送料机构和所述第四送料机构分别置于所述第一干燥机构、所述第二干燥机构、所述第三干燥机构和所述第四干燥机构内部；
在所述第一送料机构和所述第二送料机构内均安装所述无纺布隔膜卷料，并将所述无纺布隔膜卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；
在所述第三送料机构内安装所述正极片卷料，并将所述正极片卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；
在所述第四送料机构内安装所述负极片卷料，并将所述正极片卷料的自由端牵引至所述卷绕机构；
启动所述卷芯生产设备，所述第一送料机构和所述第二送料机构分别向所述卷绕机构输送所述无纺布隔膜卷料，所述第一干燥机构和所述第二干燥机构分别实时地对所述第一送料机构和所述第二送料机构上的所述无纺布隔膜卷料进行加热干燥，所述第三干燥机构对所述第三送料机构上的所述正极片卷料进行加热干燥，所述第四干燥机构对所述第四送料机构上的所述负极片卷料进行加热干燥，所述第三送料机构向所述卷绕机构输送所述正极片卷料，所述第四送料机构向所述卷绕机构输送所述负极片卷料，所述卷绕机构将所述正极片卷料、所述负极片卷料和所述无纺布隔膜卷料共同卷绕成卷芯。
7.根据权利要求6所述的卷芯的制备方法，其特征在于，启动所述卷芯生产设备后，所述第一干燥机构将所述第一送料机构内的所述无纺布隔膜卷料加热至100℃-190℃，所述第二干燥机构将所述第二送料机构内的所述无纺布隔膜卷料加热至100℃-190℃，所述第三干燥机构将所述第三送料机构内的所述正极片卷料加热至100℃-190℃，所述第四干燥机构将所述第四送料机构内的所述负极片卷料加热至100℃-190℃。
8.一种超级电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用如权利要求1所述的制备方法制备卷芯；
对所述卷芯进行干燥；
在干燥的环境中在所述卷芯上焊接用于封口的盖板或胶塞；
将所述卷芯置于真空环境进行鼓风干燥；
在干燥环境中将所述卷芯置入外壳，向所述外壳内注入电解液，对所述外壳进行封口，得到所述超级电容器。
9.一种卷芯生产设备，其特征在于，所述卷芯生产设备具有卷绕机构、围绕所述卷绕机构布置的第一送料机构、第二送料机构、第三送料机构和第四送料机构，所述卷芯生产设备还具有第一干燥机构和第二干燥机构，所述第一送料机构和所述第二送料机构分别置于所述第一干燥机构和所述第二干燥机构内部。
10.根据权利要求9所述的卷芯生产设备，其特征在于，所述卷芯生产设备还具有第三干燥机构和第四干燥机构，所述第三送料机构和所述第四送料机构分别置于所述第三干燥机构和所述第四干燥机构内部。
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|---|---|---|---|---|
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| CN115371396A (zh) * | 2021-05-21 | 2022-11-22 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 一种用于提高干燥效率的极卷及提高极卷干燥效率的方法、制备提高干燥效率的极卷的系统 |
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2018
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