CN112216906A - 加热机构及热压设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种加热机构及热压设备,该加热机构包括:气体加热器、加热模组、送气管路及回气管路,气体加热器用于加热气体,送气管路的两端分别与气体加热器和加热模组连接,加热模组吸收经气体加热器加热过的气体热量,并将热量传递给电芯,回气管路的两端分别与加热模组和气体加热器连接,可以快速将气体的热量传递给加热模组,以将加热模组的温度快速提升至指定加热温度,并对电芯进行加热,可以迅速实现加热模组的预热,提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及加热技术领域,尤其涉及一种加热机构及热压设备。
背景技术
热压设备是一种对电芯进行加热加压的设备。它的工作原理为:热压时,电芯被加热,增加电芯内电解液的流动性,增加电芯循环寿命;冷压时,塑形化成,控制了电芯的形状。
传统热压设备包括加热模组和驱动装置,驱动装置驱动加热模组夹持电芯,并在提高加热模组温度后,对电芯进行加热,一般情况下加热模组采用环氧树脂加热片和铝板电阻丝层板加热,电阻丝对加热模组的加热效率较低,导致加热模组预热时间较长,热压设备的预热时间长,影响生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加热机构及热压设备,旨在解决传统热压设备预热时间长,影响生产效率的问题。
一种加热机构,其特征在于,包括:气体加热器、加热模组、送气管路及回气管路,所述气体加热器用于加热气体,所述送气管路的两端分别与所述气体加热器和所述加热模组连接,所述加热模组吸收经所述气体加热器加热过的气体热量,并将热量传递给电芯,所述回气管路的两端分别与所述加热模组和所述气体加热器连接。
在其中一种实施例中,所述加热模组包括多组加热组件,所述送气管路包括多个送气支路,所述回气管路包括多个回气支路,所述加热组件均与所述送气支路及所述回气支路一一对应连通。
在其中一种实施例中,所述送气管路还包括送气主管路和送气分配器,所述送气主管路通过所述送气分配器与多个所述送气支路连通,所述回气管路还包括回气主管路和回气聚流器,多个所述回气支路通过所述回气聚流器与所述回气主管路连通。
在其中一种实施例中,每组所述加热组件包括多个加热板,相邻所述加热板之间设有连接管,所述连接管用于连通相邻所述加热板。
在其中一种实施例中,每个所述加热板内设置有加热管,所述加热管与所述连接管连通。
在其中一种实施例中,所述气体加热器包括加热腔和加热元件,所述加热元件设于所述加热腔内,所述加热元件用于加热所述加热腔内的气体。
在其中一种实施例中,所述加热腔内设有导流板,所述导流板用于引导气体在所述加热腔内流动。
在其中一种实施例中,所述加热腔上设有保温层。
在其中一种实施例中,所述加热模组及所述气体加热器上设有测温元件。
一种热压设备,包括驱动装置和上述的加热机构,所述驱动装置用于驱动所述加热模组夹持所述电芯。
采用本发明实施例,具有如下有益效果:
采用本发明加热机构,加热模组吸收经气体加热器加热过的气体热量,并将热量传递给电芯,可以快速将气体的热量传递给加热模组,以将加热模组的温度快速提升至指定加热温度,并对电芯进行加热,可以快速实现加热模组的预热。
将上述加热机构应用在热压设备上,驱动装置用于驱动加热模组夹持电芯,加热模组可以快速升温至指定温度,快速进行热压工作,节省了热压设备的预热时间,提高了生产效率,并且采用气体加热器的功率要低于传统热压设备整体电阻丝的功率,降低了热压设备工作的能量损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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的附图。
其中:
图1为一实施方式中加热机构示意图。
图2为图1所示的加热机构中A部放大示意图。
图3为图1所示的加热机构中加热组件示意图。
图4为图1所示的加热机构中加热管示意图。
图5为图1所示的加热机构应用至热压设备的主视图。
图6为图5所示热压设备的仰视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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作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。
如图1、图5和图6所示,一实施方式的热压设备主要用于对电芯等物品进行热压化成,其包括框架主体600、驱动装置700和加热机构,加热机构和驱动装置700设于框架主体600上,加热机构包括气体加热器100和加热模组200,驱动装置700用于驱动加热模组200夹持电芯,加热模组200可以快速升温至指定温度,快速进行热压工作,提高了生产效率,并且采用气体加热器100的功率要低于传统热压设备整体电阻丝的功率,降低了热压设备工作的能量损耗。
在本实施方式中,加热机构还包括送气管路300及回气管路400,气体加热器100用于加热气体,送气管路300的两端分别与气体加热器100和加热模组200 连接,加热模组200吸收经气体加热器100加热过的气体热量,并将热量传递给电芯,回气管路400的两端分别与加热模组200和气体加热器100连接,采用气体加热器100加热气体,气体输出速度快,可以快速将气体的热量传递给加热模组200,以将加热模组200的温度快速提升至指定加热温度,并对电芯进行加热,节省了加热模组200的预热时间。
请一并结合图2,加热模组200包括多组加热组件210,送气管路300包括多个送气支路310,回气管路400包括多个回气支路410,加热组件210均与送气支路310及回气支路410一一对应连通,将加热模组200拆分为多个加热模块,可以实现气体在每个加热组件210内的高效流动,气体的循环效率较高,不会因循坏效率较低,导致加热模组200的板层加热温度不一致,而导致部分加热模组 200温度分布不均匀,进而影响热压化成效果。送气管路300和回气管路400上设有保温材料保温,防止气体输送过程中的热量损失。并且可实现气体的循环利用,大大减少了能量损耗。
在本实施方式中,送气管路300还包括送气主管路320和送气分配器330,送气主管路320通过送气分配器330与多个送气支路310连通,回气管路400还包括回气主管路420和回气聚流器430,多个回气支路410通过回气聚流器430 与回气主管路420连通,可以实现气体的聚集或分散输送。
具体的,送气主管路320一端与气体加热器100的出气端连通,另一端通过送气分配器330分别与多个送气支路310连通,送气分配器330将气体均分在各送气支路310内,可以将气体加热器100输出的气体在送气管路300部分拆分成两部分,一部分在送气主管路320内集中输送,利于对送气主管路320进行保温,进而减少输送过程的热量损耗,一部分在多个送气支路310内输送,可以将气体均分给多组加热组件210,可以快速实现加热组件210的加热。
回气主管路420一端与气体加热器100的进气端连通,另一端通过回气聚流器430分别与多个回气支路410连通,回气聚流器430将各回气支路410内的气体聚集至回气主管路420内,可以将加热模组200输送回气体加热器100的气体在回气管路400部分拆分成两部分,一部分在多个回气支路410内输送,可以将多个加热组件210内的气体汇聚至回气主管路420,一部分将汇聚的气体在回气主管路420内输送至气体加热器100。
请一并结合图3,每组加热组件210包括多个加热板211,相邻加热板211 之间设有连接管212,连接管212用于连通相邻加热板211,使气体在相邻加热板211之间输送,可以实现气体在加热组件210内的循环,以快速提高加热板211 的加热温度,并采用加热板211对电芯进行加热。优选的,每个加热板211的两端分别设有一连接口,在多个加热板211依依次序排列后,采用连接管212将相邻加热板211连接,可以使气体在每个加热板211内,依次序从加热板211的一端输送至另一端,可以实现整个加热板211板层的均匀加热,对电芯的加热效果更佳均匀,电芯为锂离子电池电芯,增加电解液的流动性,使电解液粘度较高,电解液得到充分的浸润,容易形成致密的SEI膜,增加电芯循环寿命,提高电芯性能的一致性,以提高加热加压化成工艺的电芯性能。
请一并结合图4,每个加热板211内设置有加热管213,加热管213与连接管212连通,加热管213内输送有气体,加热管213可以为S形管,气体在S形管内流动,S形管均布在加热板211内,并覆盖加热板211较高的面积,可以使加热板211的受热更佳均匀,对电芯的加热效果更好,加热管213内的气体热传导至加热板211的板层表面,使加热板211板层间温度的均匀性更好。优选的,加热管213为圆管,在加热板211内蛇形分布,利于气体的输送。当然,在其他实施方式中,加热管213还可以为方管或其他,采用方管,其目的为实现加热板211内气体的输送,并吸收气体的热量。
在本实施方式中,气体加热器100包括加热腔110和加热元件120,加热元件120设于加热腔110内,加热腔110的两端分别设有入口端和出口端,气体从加热腔110的入口端输送至加热腔110的出口端,加热腔110及加热元件沿气体的输送方向延伸,加热元件120用于加热加热腔110内的气体,实现气体加热器 100对气体的加热。优选的,加热元件120为不锈钢电加热管,可以快速实现气体的加热。当然,在其他实施方式中,气体加热器100还可以是其他加热设备,例如,采用锅炉对加热腔内的气体进行加热。
在本实施方式中,加热腔110内设有导流板130,导流板130用于引导气体在加热腔110内流动,用以提高气体在加热腔110内的加热时间,采用导流板130 引导气体在加热腔内按照指定路径移动,可以增加气体的加热时间,并实现气体的均匀加热,使气体的温度较为恒定。
优选的,导流板130设有多个,以较好的实现气体的路径引导,以使气体受热均匀,并提高加热元件120和气体的热交换效率。具体的,多个导流板130在气体的输送方向间隔设置,导流板130上设有引导面,该引导面与气体的输送方向垂直,用以阻挡气体过快输送。当然,在其他实施方式中,还可以将加热腔110 设计形成较长加热通道,以省略导流板130,并还可以保证气体的加热效果。
在本实施方式中,加热腔110内部设有绝缘导热性能良好的氧化镁铝,并且在气体加热器100的出气端和进气端密封有硅胶陶瓷,以降低能量损耗。
在本实施方式中,加热腔110上设有保温层140,采用保温层140对加热墙 110内的气体进行保温,以降低气体的热量损耗,以节省能源。优选的,保温层 140设于加热腔110的外侧,并且保温层140内填充有耐火保温材料。
在本实施方式中,加热腔110底部设有用于支撑加热腔110的支架111,以安装加热腔110,加热元件120从加热腔110端部伸出,并在加热腔110端部封闭有防护罩112,以防止加热元件120安装侧在气体迅速加热后发生危险,防护罩112上设有接线端113,用于线路的安全连接。
在本实施方式中,加热模组200及气体加热器100上设有测温元件500,采用测温元件500对温度进行测量,以控制气体加热器100的气体输出温度,以及加热模组200上的加热温度。优选的,测温元件500包括第一测温元件510、第二测温元件520及第三测温元件530,第一测温元件510设于气体加热器100内部,用于检测气体加热器100内部的温度,第二测温元件520设于气体加热器100 的出气端,用于检测气体加热器100输出的气体温度,第三测温元件530设于加热板211上,用于检测加热板211的温度,以对加热机构的温度进行监控。当然,在其他实施方式中,测温元件500还可以包括第四测温元件或其他,第四测温元件设于气体加热器100的的进气端,用于检测输送回气体加热器100的气体温度,测温元件500的设置目的,为对加热机构各部分进行温度检测,以进行温度监控。
具体的,第一测温元件510与多个导流板130连接,可以检测导流板130上及加热腔110内的温度,第一测温元件510沿气体在加热腔110内的输送方向延伸,以对各位置温度进行准确检测。每个加热板211上设有一第三测温元件530,且第三测温元件530设于加热板211中部,以保证温度测量的稳定性及准确性,以实现加热模组200整体温度的检测。
在本实施方式中,热压设备还包括温控模块,可以采用温控模块精确调整加热机构中各位置的温度,与测温元件500配合使用,可以实现热压设备的温度控制。
采用本发明加热机构,加热模组200从常温(23℃-27℃)加热至75℃以上,可以在35分钟以内快速完成,优选的,可以在20分钟以内完成加热模组的预热,并实现热压设备的热压工作。
与传统采用水和油作为加热介质的加热机构相比,本发明采用气体作为加热介质,气体的温度提升更快,可以更快将热量提供给加热模组200,以满足快速加热的需求,以减少热压设备的预热时间。优选的,实现空气能加热,气体主要采用氮气和氢气,气体介质获取方便,价格低廉。气体介质的机械性能好,加热介质不导电、不燃烧、不爆炸、无化学腐蚀性、无污染、安全可靠、被加热空间升温快,并可以控制,气体洁净,且体积小。
与传统采用环氧树脂加热片和铝板电阻丝层板加热的热压化成设备相比,本发明加热机构的加热功率较低,节省能量。传统热压设备采用多个加热铝板,其中单个加热铝板功率为6250W,两个铝板可以组成一个通道,一般由24或36 通道组成,可见,板层加热时能量需求较大。
采用本发明加热机构,气体介质价格成本低,导热性能好,比其他环氧树脂、电阻丝和油成本低1.5倍以上,水和油从产品安全(容易泄露对电芯外观造成污染)考虑排除,环氧树脂和电阻丝加热易损坏,综合考虑气体加热更具有成本及产品性能优势。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种加热机构,其特征在于,包括:气体加热器、加热模组、送气管路及回气管路,所述气体加热器用于加热气体,所述送气管路的两端分别与所述气体加热器和所述加热模组连接,所述加热模组吸收经所述气体加热器加热过的气体热量,并将热量传递给电芯,所述回气管路的两端分别与所述加热模组和所述气体加热器连接。
2.根据权利要求1所述的加热机构,其特征在于,所述加热模组包括多组加热组件,所述送气管路包括多个送气支路,所述回气管路包括多个回气支路,所述加热组件均与所述送气支路及所述回气支路一一对应连通。
3.根据权利要求2所述的加热机构,其特征在于,所述送气管路还包括送气主管路和送气分配器,所述送气主管路通过所述送气分配器与多个所述送气支路连通,所述回气管路还包括回气主管路和回气聚流器,多个所述回气支路通过所述回气聚流器与所述回气主管路连通。
4.根据权利要求2所述的加热机构,其特征在于,每组所述加热组件包括多个加热板,相邻所述加热板之间设有连接管,所述连接管用于连通相邻所述加热板。
5.根据权利要求4所述的加热机构,其特征在于,每个所述加热板内设置有加热管,所述加热管与所述连接管连通。
6.根据权利要求1所述的加热机构,其特征在于,所述气体加热器包括加热腔和加热元件,所述加热元件设于所述加热腔内,所述加热元件用于加热所述加热腔内的气体。
7.根据权利要求6所述的加热机构,其特征在于,所述加热腔内设有导流板,所述导流板用于引导气体在所述加热腔内流动。
8.根据权利要求6所述的加热机构,其特征在于,所述加热腔上设有保温层。
9.根据权利要求1所述的加热机构,其特征在于,所述加热模组及所述气体加热器上设有测温元件。
10.一种热压设备,其特征在于,包括驱动装置和权利要求1至9任意一项所述的加热机构,所述驱动装置用于驱动所述加热模组夹持所述电芯。
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CN113437357A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-09-24 | 中汽创智科技有限公司 | 一种固体电解质的制备方法 |
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- 2020-09-15 CN CN202010966868.2A patent/CN112216906A/zh active Pending
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