CN111457678B - 一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺 - Google Patents

一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，其使用了一种分级烘烤设备，该分级烘烤设备包括烘箱、一级烘烤机构、二级烘烤机构、收集箱与辊筒输送机，采用上述分级烘烤设备对电芯进行烘烤时的具体工艺流程如下：电芯放置、抽真空、充氮气、一级烘烤、二级烘烤与转运，一级烘烤机构包括一级承托架、一号连接架、二号连接架、缓冲件与分隔架，二级烘烤机构包括二号承托架、固定板与伸缩板。本发明采用分级烘烤方式对电池电芯进行烘烤，根据烘干程度对电池电芯进行分隔放置，能够解决水分含量较大的电池电芯与水分含量较小的电池电芯混合放置导致烘干效率低下的问题，且在烘烤过程中对电池电芯位置进行一定调整，避免烘烤不均匀。

Description

一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺
技术领域
本发明涉及电池生产技术领域，具体的说是一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺。
背景技术
在锂离子电池生产过程中，将正负极片辊压绕卷再放入电池盒之后，须对锂电池电芯极组进行烘烤干燥。众所周知，水分对锂电池的性能影响是最大的，需要注液前在装配车间将锂离子电池电芯内部的水分去除，以免影响锂电池质量。
目前常见的烘烤方法是电芯盛放在烘烤箱内架体上，通过充入惰性气体进行烘烤干燥处理。使用烘箱对电池电芯进行烘烤的过程中，存在一些问题：
（1）将含水量不同的电池电芯方式在烘箱内进行烘烤时，含水量低的电池电芯往往先于含水量高的电池电芯完成烘干工作，如果不及时将烘干完成电池电芯与其他电池电芯分离，干燥的电池电芯在吸收热量后的温度会进一步升高，导致仍含有水分的电池电芯烘干速度无法提高，延长烘干时间；
（2）电池电芯需要放置在托盘或夹具上进行烘烤，因此被托盘或夹具遮挡住的部分烘干难度较大，因此容易出现同一电池电芯一部分烘干而另一部分未烘干的情况，影响了电池电芯的整体质量，在后续使用过程中存在安全隐患。
为了解决上述问题，本发明提供了一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺。
发明内容
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：
一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，其使用了一种分级烘烤设备，该分级烘烤设备包括烘箱、一级烘烤机构、二级烘烤机构、收集箱与辊筒输送机，采用上述分级烘烤设备对电芯进行烘烤时的具体工艺流程如下：
S1.电芯放置:通过人工方式将待烘烤的电池电芯放置在一级烘烤机构内，并关闭烘箱箱门；
S2.抽真空：对烘箱内部进行抽真空处理，使得真空度小于500pa；
S3.充氮气:通过现有设备向烘箱内部通入氮气，并维持烘箱内的真空度；
S4.一级烘烤: 通过烘箱对放置在一级烘烤机构上的电池电芯进行烘烤，以去除电池电芯内的部分水分；
S5.二级烘烤:通过烘箱对经过一级烘烤后落在二级烘烤机构上的电池电芯进行二次烘烤，直至电池电芯中的水分完全蒸发；
S6.转运：经过二级烘烤的电池电芯落入收集箱内后，通过辊筒输送机将收集箱转运至与烘箱相连通的下一工作位置，以便进行下一道生产工序；
所述烘箱内从上往下依次安装有一级烘烤机构与二级烘烤机构，二级烘烤机构下端布置有收集箱，收集箱放置在辊筒输送机上，辊筒输送机安装在烘箱内；
所述一级烘烤机构包括一级承托架、一号连接架、二号连接架、缓冲件与分隔架，一级承托架安装在烘箱内壁上，一级承托架下端安装有一号连接架与二号连接架，一号连接架布置在一级承托架左右两侧及中部，一号连接架与二号连接架相间布置，且一号连接架与二号连接架上端侧壁上均均匀安装有缓冲件，一号连接架与二号连接架下端侧壁之间安装有分隔架；
所述一级承托架包括固定框架、升降板、挡块与承托支链，固定框架为横置的日字型结构，固定框架安装在烘箱内壁上，固定框架内侧通过滑动配合方式左右对称安装有升降板，升降板下端与二号连接架上端相连接，升降板上端与固定框架上端中部及左右两侧均安装有挡块，升降板左右两侧、固定框架内壁左右两端与固定框架中部左右侧壁上均开设有工作槽，工作槽内安装有承托支链；
所述承托支链包括承托块、承托弹簧、推拉块与复位弹簧，承托块通过滑动配合方式安装在工作槽内，承托块下端通过滑动配合方式与承托弹簧上端相连接，承托弹簧下端安装在工作槽内，承托块外侧通过滑动配合方式与推拉块内侧相连接，推拉块外侧与工作槽之间连接有复位弹簧，且承托块外侧为从外向内高度逐渐增大的斜面结构，推拉块内侧为与承托块倾斜方向相反的斜面结构；将电池电芯放置在升降板与固定框架之间的空隙内后，电池电芯将承托块向下压，承托弹簧长度缩短，在经过一段时间的烘烤后，电池电芯中的部分水分蒸发，重量减轻，因此承托弹簧能够带动承托块向上运动一段距离，在承托块向上运动过程中，对推拉块产生向外的推力，使得推拉块向外移动，由于承托块与推拉块相连接，因此承托块也会同时向外移动，当左右相对布置的两个承托块之间的距离大于电池电芯的直径时，电池电芯便会从一级烘烤机构落入二级烘烤机构，达到分级烘烤的目的，避免由于烘烤程度不同的电池电芯处于同一空间，导致水分较少的电池电芯沾染上从水分较多的电池电芯中蒸发出的水汽的情况发生。
所述二级烘烤机构包括二号承托架、固定板与伸缩板，二号承托架安装在烘箱内壁上，二号承托架上端与一号连接架、二号连接架相连接，二号承托架下端安装有固定板与伸缩板，固定板位置与一号连接架位置一一对应，伸缩板位置与二号连接架位置一一对应，且伸缩板为上下可伸缩结构；
优选的，所述二号承托架与一号承托架结构相同，其区别仅在于二号承托架中的承托弹簧弹性系数小于一号承托架中的承托弹簧弹性系数，即二号承托架中的承托弹簧更易发生形变，因此能够在电池电芯重量变化较小的情况下产生形变，进而实现对完全烘干与否的电池电芯进行分选的功能；
优选的，所述二号连接架包括固定端、升降端、凸柱、旋转凸块、旋转杆、旋转电机与辅助板, 升降端上端与升降板下端相连接，升降端外侧壁通过滑动配合方式安装在烘箱内壁上，升降端下端通过滑动配合方式与固定端上端相连接，固定端下端与二级承托架相连接，升降端内侧壁下端安装有凸柱，凸柱下端与旋转凸块上端相紧贴，旋转凸块旋转杆与旋转电机输出轴相连接，旋转电机通过电机座安装在烘箱内壁上，旋转电机上端布置有辅助板，辅助板通过滑动配合方式安装在烘箱内壁上，辅助板上端于升降板下端相连接；通过旋转电机带动旋转凸块进行往复转动，转动过程中旋转凸块能够间歇性地对凸柱施加向上的推力，使得凸柱带动升降端进行上下往复直线运动，进而带动与安装在升降端侧壁上承托支链相接触的电池电芯进行同步运动，使被承托支链遮挡的部分能够暴露在烘箱内一段时间，避免出现烘干不彻底的情况。
优选的，所述分隔架包括固定条形板、左分隔板与右分隔板, 固定条形板数量为二，两个固定条形板分别安装在一号连接架侧壁与二号连接架侧壁上，且固定条形板与二号连接架侧壁为滑动连接方式，安装在一号连接架上的固定条形板上通过扭簧安装左分隔板，安装在二号连接架上的固定条形板通过扭簧安装有右分隔板。
优选的，所述缓冲件包括伸缩杆、托板与橡胶滚轴，伸缩杆为左右可伸缩结构，伸缩杆底端安装在一号连接架或二号连接架侧壁上，伸缩杆顶端安装有托板，托板侧壁上通过转动方式安装有橡胶滚轴，能够在电池电芯下落过程中起到一定的缓冲作用，避免电池电芯因下落速度过快而受到磕碰。
优选的，所述左分隔板内侧与右分隔板内侧设置有磁性相反的磁块，在无电池电芯下落的情况下，左分隔板内侧与右分隔板内侧能够相互紧贴，起到隔离一级烘烤机构与二号烘烤机构的作用。
优选的，所述收集箱整体为橡胶材质，且收集箱左右内壁上均开设有凹槽，凹槽上端通过扭簧安装有隔板，隔板下端设置有海绵垫片，以对下落的电池电芯进行缓冲，避免电芯受到损坏。
本发明的有益效果是：
1.本发明提供的一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，采用分级烘烤方式对电池电芯进行烘烤，根据烘干程度对电池电芯进行分隔放置，能够解决水分含量较大的电池电芯与水分含量较小的电池电芯混合放置导致烘干效率低下的问题，且能够在烘烤过程中对电池电芯位置进行一定调整，避免出现烘烤不均匀的情况。
2.本发明设置的一级烘烤机构与二级烘烤机构共同配合，达到分级烘烤的目的，避免由于烘烤程度不同的电池电芯处于同一空间，导致水分较少的电池电芯沾染上从水分较多的电池电芯中蒸发出的水汽的情况造成烘干效率低下的情况发生。
3.本发明设置的二号连接架能够带动与安装在升降端侧壁上承托支链相接触的电池电芯进行同步上下运动，使被承托支链遮挡的部分能够暴露在烘箱内一段时间，避免出现烘干不彻底的情况。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明分级烘烤设备的正向剖视图；
图3是本发明烘箱、二号连接架、二号承托架与伸缩板之间的右视图；
图4是本发明固定框架的部分结构俯视图；
图5是本发明图2的A向局部放大图；
图6是本发明图2的B向局部放大图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1到图6所示，一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，其使用了一种分级烘烤设备，该分级烘烤设备包括烘箱1、一级烘烤机构2、二级烘烤机构3、收集箱4与辊筒输送机5，采用上述分级烘烤设备对电芯进行烘烤时的具体工艺流程如下：
S1.电芯放置:通过人工方式将待烘烤的电池电芯放置在一级烘烤机构2内，并关闭烘箱1箱门；
S2.抽真空：对烘箱1内部进行抽真空处理，使得真空度小于500pa；
S3.充氮气:通过现有设备向烘箱1内部通入氮气，并维持烘箱内的真空度；
S4.一级烘烤: 通过烘箱1对放置在一级烘烤机构2上的电池电芯进行烘烤，以去除电池电芯内的部分水分；
S5.二级烘烤:通过烘箱1对经过一级烘烤后落在二级烘烤机构3上的电池电芯进行二次烘烤，直至电池电芯中的水分完全蒸发；
S6.转运：经过二级烘烤的电池电芯落入收集箱4内后，通过辊筒输送机5将收集箱4转运至与烘箱1相连通的下一工作位置，以便进行下一道生产工序；
所述烘箱1内从上往下依次安装有一级烘烤机构2与二级烘烤机构3，二级烘烤机构3下端布置有收集箱4，收集箱4放置在辊筒输送机5上，辊筒输送机5安装在烘箱1内；
所述一级烘烤机构2包括一级承托架21、一号连接架22、二号连接架23、缓冲件24与分隔架25，一级承托架21安装在烘箱1内壁上，一级承托架21下端安装有一号连接架22与二号连接架23，一号连接架22布置在一级承托架21左右两侧及中部，一号连接架22与二号连接架23相间布置，且一号连接架22与二号连接架23上端侧壁上均均匀安装有缓冲件24，一号连接架22与二号连接架23下端侧壁之间安装有分隔架25；
所述一级承托架21包括固定框架211、升降板212、挡块213与承托支链214，固定框架211为横置的日字型结构，固定框架211安装在烘箱1内壁上，固定框架211内侧通过滑动配合方式左右对称安装有升降板212，升降板212下端与二号连接架23上端相连接，升降板212上端与固定框架211上端中部及左右两侧均安装有挡块213，升降板212左右两侧、固定框架211内壁左右两端与固定框架211中部左右侧壁上均开设有工作槽，工作槽内安装有承托支链214；
所述承托支链214包括承托块214a、承托弹簧214b、推拉块214c与复位弹簧214d，承托块214a通过滑动配合方式安装在工作槽内，承托块214a下端通过滑动配合方式与承托弹簧214b上端相连接，承托弹簧214b下端安装在工作槽内，承托块214a外侧通过滑动配合方式与推拉块214c内侧相连接，推拉块214c外侧与工作槽之间连接有复位弹簧214d，且承托块214a外侧为从外向内高度逐渐增大的斜面结构，推拉块214c内侧为与承托块214a倾斜方向相反的斜面结构；将电池电芯放置在升降板212与固定框架211之间的空隙内后，电池电芯将承托块214a向下压，承托弹簧214b长度缩短，在经过一段时间的烘烤后，电池电芯中的部分水分蒸发，重量减轻，因此承托弹簧214b能够带动承托块214a向上运动一段距离，在承托块214a向上运动过程中，对推拉块214c产生向外的推力，使得推拉块214c向外移动，由于承托块214a与推拉块214c相连接，因此承托块214a也会同时向外移动，当左右相对布置的两个承托块214a之间的距离大于电池电芯的直径时，电池电芯便会从一级烘烤机构2落入二级烘烤机构3，达到分级烘烤的目的，避免由于烘烤程度不同的电池电芯处于同一空间，导致水分较少的电池电芯沾染上从水分较多的电池电芯中蒸发出的水汽的情况发生。
所述二号连接架23包括固定端231、升降端232、凸柱233、旋转凸块234、旋转杆235、旋转电机236与辅助板237, 升降端232上端与升降板212下端相连接，升降端232外侧壁通过滑动配合方式安装在烘箱1内壁上，升降端232下端通过滑动配合方式与固定端231上端相连接，固定端231下端与二级承托架相连接，升降端232内侧壁下端安装有凸柱233，凸柱233下端与旋转凸块234上端相紧贴，旋转凸块234旋转杆235与旋转电机236输出轴相连接，旋转电机236通过电机座安装在烘箱1内壁上，旋转电机236上端布置有辅助板237，辅助板237通过滑动配合方式安装在烘箱1内壁上，辅助板237上端于升降板212下端相连接；通过旋转电机236带动旋转凸块234进行往复转动，转动过程中旋转凸块234能够间歇性地对凸柱233施加向上的推力，使得凸柱233带动升降端232进行上下往复直线运动，进而带动与安装在升降端232侧壁上承托支链214相接触的电池电芯进行同步运动，使被承托支链214遮挡的部分能够暴露在烘箱1内一段时间，避免出现烘干不彻底的情况。
所述缓冲件24包括伸缩杆241、托板242与橡胶滚轴243，伸缩杆241为左右可伸缩结构，伸缩杆241底端安装在一号连接架22或二号连接架23侧壁上，伸缩杆241顶端安装有托板242，托板242侧壁上通过转动方式安装有橡胶滚轴243，能够在电池电芯下落过程中起到一定的缓冲作用，避免电池电芯因下落速度过快而受到磕碰。
所述分隔架25包括固定条形板251、左分隔板252与右分隔板253, 固定条形板251数量为二，两个固定条形板251分别安装在一号连接架22侧壁与二号连接架23侧壁上，且固定条形板251与二号连接架23侧壁为滑动连接方式，安装在一号连接架22上的固定条形板251上通过扭簧安装左分隔板252，安装在二号连接架23上的固定条形板251通过扭簧安装有右分隔板253。
所述左分隔板252内侧与右分隔板253内侧设置有磁性相反的磁块，在无电池电芯下落的情况下，左分隔板252内侧与右分隔板253内侧能够相互紧贴，起到隔离一级烘烤机构2与二号烘烤机构的作用。
所述二级烘烤机构3包括二号承托架31、固定板32与伸缩板33，二号承托架31安装在烘箱1内壁上，二号承托架31上端与一号连接架22、二号连接架23相连接，二号承托架31下端安装有固定板32与伸缩板33，固定板32位置与一号连接架22位置一一对应，伸缩板33位置与二号连接架23位置一一对应，且伸缩板33为上下可伸缩结构；
所述二号承托架31与一号承托架结构相同，其区别仅在于二号承托架31中的承托弹簧214b弹性系数小于一号承托架中的承托弹簧214b弹性系数，即二号承托架31中的承托弹簧214b更易发生形变，因此能够在电池电芯重量变化较小的情况下产生形变，进而实现对完全烘干与否的电池电芯进行分选的功能；
所述收集箱4整体为橡胶材质，且收集箱4左右内壁上均开设有凹槽，凹槽上端通过扭簧安装有隔板4a，隔板4a下端设置有海绵垫片，以对下落的电池电芯进行缓冲，避免电芯受到损坏。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，其使用了一种分级烘烤设备，该分级烘烤设备包括烘箱(1)、一级烘烤机构(2)、二级烘烤机构(3)、收集箱(4)与辊筒输送机(5)，其特征在于：采用上述分级烘烤设备对电芯进行烘烤时的具体工艺流程如下：
S1.电芯放置:通过人工方式将待烘烤的电池电芯放置在一级烘烤机构(2)内，并关闭烘箱(1)箱门；
S2.抽真空：对烘箱(1)内部进行抽真空处理，使得真空度小于500pa；
S3.充氮气:通过现有设备向烘箱(1)内部通入氮气，并维持烘箱内的真空度；
S4.一级烘烤: 通过烘箱(1)对放置在一级烘烤机构(2)上的电池电芯进行烘烤，以去除电池电芯内的部分水分；
S5.二级烘烤:通过烘箱(1)对经过一级烘烤后落在二级烘烤机构(3)上的电池电芯进行二次烘烤，直至电池电芯中的水分完全蒸发；
S6.转运：经过二级烘烤的电池电芯落入收集箱(4)内后，通过辊筒输送机(5)将收集箱(4)转运至与烘箱(1)相连通的下一工作位置，以便进行下一道生产工序；
所述烘箱(1)内从上往下依次安装有一级烘烤机构(2)与二级烘烤机构(3)，二级烘烤机构(3)下端布置有收集箱(4)，收集箱(4)放置在辊筒输送机(5)上，辊筒输送机(5)安装在烘箱(1)内；
所述一级烘烤机构(2)包括一级承托架(21)、一号连接架(22)、二号连接架(23)、缓冲件(24)与分隔架(25)，一级承托架(21)安装在烘箱(1)内壁上，一级承托架(21)下端安装有一号连接架(22)与二号连接架(23)，一号连接架(22)布置在一级承托架(21)左右两侧及中部，一号连接架(22)与二号连接架(23)相间布置，且一号连接架(22)与二号连接架(23)上端侧壁上均均匀安装有缓冲件(24)，一号连接架(22)与二号连接架(23)下端侧壁之间安装有分隔架(25)；
所述一级承托架(21)包括固定框架(211)、升降板(212)、挡块(213)与承托支链(214)，固定框架(211)为横置的日字型结构，固定框架(211)安装在烘箱(1)内壁上，固定框架(211)内侧通过滑动配合方式左右对称安装有升降板(212)，升降板(212)下端与二号连接架(23)上端相连接，升降板(212)上端与固定框架(211)上端中部及左右两侧均安装有挡块(213)，升降板(212)左右两侧、固定框架(211)内壁左右两端与固定框架(211)中部左右侧壁上均开设有工作槽，工作槽内安装有承托支链(214)；
所述承托支链(214)包括承托块(214a)、承托弹簧(214b)、推拉块(214c)与复位弹簧(214d)，承托块(214a)通过滑动配合方式安装在工作槽内，承托块(214a)下端通过滑动配合方式与承托弹簧(214b)上端相连接，承托弹簧(214b)下端安装在工作槽内，承托块(214a)外侧通过滑动配合方式与推拉块(214c)内侧相连接，推拉块(214c)外侧与工作槽之间连接有复位弹簧(214d)，且承托块(214a)外侧为从外向内高度逐渐增大的斜面结构，推拉块(214c)内侧为与承托块(214a)倾斜方向相反的斜面结构；
所述二号连接架(23)包括固定端(231)、升降端(232)、凸柱(233)、旋转凸块(234)、旋转杆(235)、旋转电机(236)与辅助板(237), 升降端(232)上端与升降板(212)下端相连接，升降端(232)外侧壁通过滑动配合方式安装在烘箱(1)内壁上，升降端(232)下端通过滑动配合方式与固定端(231)上端相连接，固定端(231)下端与二级承托架相连接，升降端(232)内侧壁下端安装有凸柱(233)，凸柱(233)下端与旋转凸块(234)上端相紧贴，旋转凸块(234)旋转杆(235)与旋转电机(236)输出轴相连接，旋转电机(236)通过电机座安装在烘箱(1)内壁上，旋转电机(236)上端布置有辅助板(237)，辅助板(237)通过滑动配合方式安装在烘箱(1)内壁上，辅助板(237)上端于升降板(212)下端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，其特征在于：所述二级烘烤机构(3)包括二号承托架(31)、固定板(32)与伸缩板(33)，二号承托架(31)安装在烘箱(1)内壁上，二号承托架(31)上端与一号连接架(22)、二号连接架(23)相连接，二号承托架(31)下端安装有固定板(32)与伸缩板(33)，固定板(32)位置与一号连接架(22)位置一一对应，伸缩板(33)位置与二号连接架(23)位置一一对应，且伸缩板(33)为上下可伸缩结构；
所述二号承托架(31)与一号承托架结构相同，其区别仅在于二号承托架(31)中的承托弹簧(214b)弹性系数小于一号承托架中的承托弹簧(214b)弹性系数。
3.根据权利要求1所述的一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，其特征在于：所述分隔架(25)包括固定条形板(251)、左分隔板(252)与右分隔板(253), 固定条形板(251)数量为二，两个固定条形板(251)分别安装在一号连接架(22)侧壁与二号连接架(23)侧壁上，且固定条形板(251)与二号连接架(23)侧壁为滑动连接方式，安装在一号连接架(22)上的固定条形板(251)上通过扭簧安装左分隔板(252)，安装在二号连接架(23)上的固定条形板(251)通过扭簧安装有右分隔板(253)。
4.根据权利要求1所述的一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，其特征在于：所述缓冲件(24)包括伸缩杆(241)、托板(242)与橡胶滚轴(243)，伸缩杆(241)为左右可伸缩结构，伸缩杆(241)底端安装在一号连接架(22)或二号连接架(23)侧壁上，伸缩杆(241)顶端安装有托板(242)，托板(242)侧壁上通过转动方式安装有橡胶滚轴(243)。
5.根据权利要求3所述的一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，其特征在于：所述左分隔板(252)内侧与右分隔板(253)内侧设置有磁性相反的磁块。
6.根据权利要求1所述的一种圆柱锂离子电池电芯烘烤工艺，其特征在于：所述收集箱(4)整体为橡胶材质，且收集箱(4)左右内壁上均开设有凹槽，凹槽上端通过扭簧安装有隔板(4a)，隔板(4a)下端设置有海绵垫片。
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