CN115096054B - 裸电芯真空烘烤夹具及烘烤方法 - Google Patents

裸电芯真空烘烤夹具及烘烤方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种裸电芯真空烘烤夹具及烘烤方法，该烘烤夹具，包括夹具架、平压板和加热板，通过在夹具架上设有多块加热板，相邻加热板之间通过拉力杆连接；外部动力通过旋转轴带动平压板移动，进一步带动与平压板连接的加热板移动，在拉力杆作用下，进一步带动后续加热板张开；外部动力带动旋转轴反向旋转，加热板通过卷芯和限位环推动所有的加热板压缩，使卷芯与其两侧的加热板贴紧，可实现接触式对卷芯进行加热，更有利用热量的传递，同时卷芯放置于高真空的环境内，有利于极片水分的挥发排出。相比于电芯的烘烤，卷芯此时处于裸漏状态，水分挥发便捷。

Description

裸电芯真空烘烤夹具及烘烤方法
技术领域
本发明涉及一种动力电池，尤其涉及一种裸电芯真空烘烤夹具及烘烤方法。
背景技术
在锂离子电池生产工艺中，降低锂离子电池中的水分含量，提高产品质量与安全性是必不可少的管控手段。控制适量的水分有利于在化成过程中形成稳定性好、均匀致密的SEI膜；过多的水分会致使电解液中的LiPF6分解，其生产的POF3和LiF沉淀在SEI膜表面形成，导致的电池内阻增加，而分解产生的HF对正负极材料、集流体具有腐蚀破坏作用，从而影响电池的循环性能及安全性能。目前都采用对极卷和电芯进行烘烤的方式进行水分的排出。
随着能量密度的不断提升及高速设备的不断发展，卷芯的厚度、极卷的直径及高镍体系都在不断变化，传统的极卷烘烤无法有效的去除极卷内部的水分，且内外的水分差异易影响极片的质量。电芯的烘烤时间长，能耗高。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种裸电芯真空烘烤夹具及烘烤方法，采用接触式对卷芯进行加热，更有利用热量的传递；同时卷芯放置于高真空的环境内，有利于极片水分的挥发排出。
本发明采用的技术方案是：一种裸电芯真空烘烤夹具，其特征在于：包括夹具架、平压板和加热板，待烘烤的卷芯放置在所述夹具架的底板上，所述夹具架沿长度方向设有多块加热板，相邻所述加热板之间通过拉力杆连接，相邻所述加热板之间形成独立的烘烤空间，待烘烤的卷芯设置在烘烤空间内；所述夹具架两侧固定设有导向轴，所述导向轴依次穿过加热板；所述平压板一侧与端部最外侧的加热板之间弹性连接，另一侧通过丝杆螺母副与旋转轴连接；外部动力驱动所述旋转轴转动，所述旋转轴带动平压板沿夹具架长度方向作平移运动，所述平压板带动加热板沿导向轴作平移运动；所述加热板在拉力杆的作用下，沿导向轴依次作平移运动。
作为优选，所述加热板两侧设有硅胶发热板。
作为优选，所述平压板一侧与头部最外侧的加热板之间通过连接轴连接，所述平压板能够沿连接轴滑动；所述连接轴上设有弹簧，所述弹簧一端抵靠在平压板端面上，另一端抵靠在加热板端面上；尾部最外侧的所述加热板与夹具架的端板之间设有弹簧。
作为优选，所述加热板的导向孔内镶嵌非金属材质的滑动环。
作为优选，所述导向轴上设有多个限位环，所述限位环设置在相邻加热板之间。
作为优选，所述限位环厚度小于待烘烤的卷芯厚度5mm。
作为优选，所述外部动力采用扭力电机。
作为优选，所述夹具架底部设有烤箱内部的探针连接的触点。
作为优选，所述拉力杆呈C型，中间段与所述加热板固定连接，两侧折弯与相邻所述拉力杆勾连。
一种裸电芯真空烘烤方法，包括以下步骤：
a、将夹具放置于上料平台处，扭力电机带动旋转轴旋转，与旋转轴连接的平压板同步作平移移动；平压板带动头部最外侧的加热板同步移动；在拉力杆作用下，后续加热板逐步张开，确保与加热板连接的换型衬纸同步打开；
b、把卷绕后的卷芯依次放入相邻加热板中间的换型衬纸上，保证卷芯底部与换型衬纸接触；
c、扭力电机反向旋转，带动平压板反向移动，平压板带动头部最外侧的加热板同步移动，加热板通过卷芯和限位环推动所有的加热板压缩，使卷芯与其两侧的加热板贴紧；同时利用扭力电机的扭力反馈确保卷芯与加热板接触良好；
d、利用转运小车将放置好卷芯的夹具整体搬运置于真空烤箱内；烤箱内部的探针与夹具底部的触点接触，实现对加热板温度的采集和通电；
e、关闭烤箱炉门，对烤箱内进行抽真空，同时加热板加热对卷芯进行烘烤；
f、到达工艺时间后，破除腔体真空，待卷芯冷却至工艺温度后，进行下一步工序。
本发明取得的有益效果是：本发明通过在夹具架上设有多块加热板，相邻加热板之间通过拉力杆连接；外部动力通过旋转轴带动平压板移动，进一步带动与平压板连接的加热板移动，在拉力杆作用下，进一步带动后续加热板张开；外部动力带动旋转轴反向旋转，加热板通过卷芯和限位环推动所有的加热板压缩，使卷芯与其两侧的加热板贴紧，可实现接触式对卷芯进行加热，更有利用热量的传递，同时卷芯放置于高真空的环境内，有利于极片水分的挥发排出。相比于电芯的烘烤，卷芯此时处于裸漏状态，水分挥发便捷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的侧面图；
图3为图1的底部示意图；
图4为加热板结构示意图；
其中：1、旋转轴；2、夹具架；3、平压板；4、导向轴；5、限位环；6、加热板；61、滑动环；7、拉力杆；8、换型衬纸；9、卷芯；10、触点。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-4所示，本发明的一种裸电芯真空烘烤夹具，包括夹具架2、平压板3和加热板6，待烘烤的卷芯9放置在夹具架2的底板上，夹具架2沿长度方向设有多块加热板6，相邻加热板6之间通过拉力杆7连接，相邻加热板6之间形成独立的烘烤空间，待烘烤的卷芯9设置在烘烤空间内；夹具架2两侧固定设有导向轴4，导向轴4依次穿过加热板6；平压板3一侧与端部最外侧的加热板5之间弹性连接，另一侧通过丝杆螺母副与旋转轴1连接；外部动力驱动旋转轴1转动，旋转轴1带动平压板3沿夹具架长度方向作平移运动，平压板3带动加热板6沿导向轴4作平移运动；加热板6在拉力杆7的作用下，沿导向轴4依次作平移运动，张开。
本实施例中，加热板6两侧设有硅胶发热板，可有效的与卷芯9贴合进行接触加热。
本实施例中，平压板3一侧与头部最外侧的加热板6之间通过连接轴连接，平压板3能够沿连接轴滑动；连接轴上设有弹簧，弹簧一端抵靠在平压板3端面上，另一端抵靠在加热板3端面上；尾部最外侧的加热板6与夹具架2的端板之间设有弹簧。通过采用弹簧浮动机构，可以有效消除旋转轴1压力造成的形变问题，确保电芯压力的一致性。
本实施例中，加热板6两侧共采用四根导向轴4进行移动导向，每侧各两根对称布置，分别布置在加热板6上部和下部。加热板6的导向孔内镶嵌非金属材质的滑动环61，有效消除加热板在滑动过程中的金属摩擦。
本实施例中，导向轴4上设有多个限位环5，限位环5设置在相邻加热板6之间；限位环5厚度小于卷芯9厚度5mm，当卷芯9两侧的两个加热板6夹紧卷芯9时，可以起到空压和防过压作用。
本实施例中，外部动力采用扭力电机，扭力电机的扭矩可实现压力的反馈控制。
本实施例中，夹具架2底部设有烤箱内部的探针连接的触点10。
本实施例中，拉力杆7呈C型，中间段与加热板6固定连接，两侧折弯与相邻拉力杆7勾连。加热板6张开时，外部动力驱动旋转轴1转动，旋转轴1带动平压板3沿夹具架长度方向作平移运动，平压板3带动加热板6沿导向轴4作平移运动；加热板6在拉力杆7的作用下，沿导向轴4依次作平移运动，实现夹具架2上加热板6整体的张开。
本实施例中，夹具架2上设有换型衬纸8，换型衬纸8可根据烘烤卷芯9的具体高度进行设计；加工时，确保卷芯9可至于相邻加热板6之间形成的烘烤空间内，同时保证卷芯9可随着加热板6一起移动。换型衬纸8具备耐高温，不易产生粉尘的特性。
本发明的一种裸电芯真空烘烤方法，包括以下步骤：
a、将夹具放置于上料平台处，扭力电机带动旋转轴1旋转，与旋转轴1连接的平压板3同步作平移移动；平压板3带动头部最外侧的加热板6同步移动；在拉力杆7作用下，后续加热板6逐步张开，确保与加热板6连接的换型衬纸8同步打开；
b、把卷绕后的卷芯9依次放入相邻加热板6中间的换型衬纸8上，保证卷芯9底部与换型衬纸8接触；
c、扭力电机反向旋转，带动平压板3反向移动，平压板3带动头部最外侧的加热板6同步移动，加热板6通过卷芯9和限位环5推动所有的加热板6压缩，使卷芯9与其两侧的加热板6贴紧；同时利用扭力电机的扭力反馈确保卷芯9与加热板6接触良好；
d、利用转运小车将放置好卷芯6的夹具整体搬运置于真空烤箱内；烤箱内部的探针与夹具底部的触点10接触，实现对加热板6温度的采集和通电；
e、关闭烤箱炉门，对烤箱内进行抽真空，同时加热板6加热对卷芯9进行烘烤；
f、到达工艺时间后，破除腔体真空，待卷芯9冷却至工艺温度后，进行下一步工序。
在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。
在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用 否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。
在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种裸电芯真空烘烤夹具，其特征在于：包括夹具架、平压板和加热板，待烘烤的卷芯放置在所述夹具架的底板上，所述夹具架沿长度方向设有多块加热板，相邻所述加热板之间通过拉力杆连接，相邻所述加热板之间形成独立的烘烤空间，待烘烤的卷芯设置在烘烤空间内；所述夹具架两侧固定设有导向轴，所述导向轴依次穿过加热板；所述平压板一侧与端部最外侧的加热板之间弹性连接，另一侧通过丝杆螺母副与旋转轴连接；外部动力驱动所述旋转轴转动，所述旋转轴带动平压板沿夹具架长度方向作平移运动，所述平压板带动加热板沿导向轴作平移运动；所述加热板在拉力杆的作用下，沿导向轴依次作平移运动；所述加热板两侧设有硅胶发热板，所述平压板一侧与头部最外侧的加热板之间通过连接轴连接，所述平压板能够沿连接轴滑动；所述连接轴上设有弹簧，所述弹簧一端抵靠在平压板端面上，另一端抵靠在加热板端面上；尾部最外侧的所述加热板与夹具架的端板之间设有弹簧；所述拉力杆呈C型，中间段与所述加热板固定连接，两侧折弯与相邻所述拉力杆勾连，所述夹具架上设有换型衬纸。
2.根据权利要求1所述的裸电芯真空烘烤夹具，其特征在于：所述加热板的导向孔内镶嵌非金属材质的滑动环。
3.根据权利要求1所述的裸电芯真空烘烤夹具，其特征在于：所述导向轴上设有多个限位环，所述限位环设置在相邻加热板之间。
4.根据权利要求3所述的裸电芯真空烘烤夹具，其特征在于：所述限位环厚度小于待烘烤的卷芯厚度5mm。
5.根据权利要求1所述的裸电芯真空烘烤夹具，其特征在于：所述外部动力采用扭力电机。
6.根据权利要求1所述的裸电芯真空烘烤夹具，其特征在于：所述夹具架底部设有烤箱内部的探针连接的触点。
7.一种裸电芯真空烘烤方法，包括以下步骤：
a、将夹具放置于上料平台处，扭力电机带动旋转轴旋转，与旋转轴连接的平压板同步作平移移动；平压板带动头部最外侧的加热板同步移动；在拉力杆作用下，后续加热板逐步张开，确保与加热板连接的换型衬纸同步打开；
b、把卷绕后的卷芯依次放入相邻加热板中间的换型衬纸上，保证卷芯底部与换型衬纸接触；
c、扭力电机反向旋转，带动平压板反向移动，平压板带动头部最外侧的加热板同步移动，加热板通过卷芯和限位环推动所有的加热板压缩，使卷芯与其两侧的加热板贴紧；同时利用扭力电机的扭力反馈确保卷芯与加热板接触良好；
d、利用转运小车将放置好卷芯的夹具整体搬运置于真空烤箱内；烤箱内部的探针与夹具底部的触点接触，实现对加热板温度的采集和通电；
e、关闭烤箱炉门，对烤箱内进行抽真空，同时加热板加热对卷芯进行烘烤；
f、到达工艺时间后，破除腔体真空，待卷芯冷却至工艺温度后，进行下一步工序。
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