CN115461886A - 电极干燥装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施方式的电极干燥装置包括:电极;引导辊,所述引导辊引导所述电极的移动方向;加热辊,所述加热辊布置成与所述引导辊间隔开并且以至少一个或多个数量形成;以及加热器,所述加热器位于所述引导辊和所述加热辊之间并将所述电极加热到第一温度,其中所述加热辊被加热到第二温度,并提供所述电极与所述引导辊一起移动通过的第一路径,并且其中被加热到所述第一温度的所述电极在所述第一路径上保持在等于或高于所述第一温度且低于所述第二温度的温度。

Description

电极干燥装置
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月24日向韩国知识产权局提交的第10-2020-0106092号韩国专利申请的优先权,通过引用将所述专利申请的公开内容整体并入于此。
本发明涉及一种电极干燥装置,更具体地,涉及一种在电池制造过程中干燥电极的电极干燥装置,其中该电极干燥装置干燥电极内部的残留水分。
背景技术
随着技术发展和对移动设备的需求的增加,对作为能源的电池的需求迅速增加。尤其是,二次电池作为诸如电动自行车、电动车辆、混合动力电动车辆等动力驱动装置的能源以及诸如移动电话、数码相机、笔记本电脑、可穿戴装置等移动装置的能源引起了相当大的关注。
可基于电池壳体的形状将二次电池分类为具有安装在圆柱形金属壳体中的电极组件的圆柱形电池、具有安装在棱柱形金属壳体中的电极组件的棱柱形电池和具有安装在由层压铝片制成的袋型壳体中的电极组件的袋型电池。
可以通过将由正极、负极和隔膜构成的电极组件插入到壳体中,然后密封该壳体来形成二次电池。电极组件可以通过在正极和负极之间插入隔膜,并将电极以果冻卷型卷绕多次或将其层压成多层来形成。
另一方面,在制造诸如正极或负极等电极时,二次电池要进行干燥电极的工序。
通常,在电极干燥步骤中,电极主要通过真空干燥(V/D)方法干燥。在真空加热干燥方法的情况下,将薄饼状电极卷直接放入V/D设备中以在高温下除去水分,但是存在电极卷中有水分偏差和干燥时间长的问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种具有改进的干燥能力的电极干燥装置。
本发明的目的不限于上述目的,本领域技术人员从以下的详细描述和所附权利要求书中应当能够清楚地理解本文未描述的其他目的。
技术方案
根据本发明的一个方面,提供了一种电极干燥装置,包括:电极;引导辊,所述引导辊引导电极的移动方向;加热辊,所述加热辊布置成与引导辊间隔开并且以至少一个或多个数量形成;以及加热器,所述加热器位于引导辊和加热辊之间并将电极加热到第一温度,其中加热辊被加热到第二温度,并提供电极与引导辊一起移动通过的第一路径,其中被加热到第一温度的电极在第一路径上保持在等于或高于第一温度且低于第二温度的温度。
第二温度可以等于第一温度,也可以高于第一温度。
第一温度可以是大于等于90摄氏度且小于等于150摄氏度,并且第二温度可以是大于等于90摄氏度且小于等于150摄氏度。
引导辊包括对应于电极的注入部的第一引导辊和对应于电极入口/出口部分的第二引导辊,在第一引导辊和第二引导辊之间形成多个加热辊,多个加热辊可以具有连续布置的结构。
加热器可以位于第一引导辊和最靠近第一引导辊的加热辊之间。
该电极干燥装置还包括热空气系统,其中该热空气系统邻近第一路径布置。
热空气系统可以包括温度控制传感器。
热空气系统可以向电极供应第三温度的热空气,并且该第三温度可以等于第一温度和第二温度中的至少任何一个,或者高于第一温度和第二温度中的至少任何一个。
第三温度可以是大于等于90摄氏度且小于等于150摄氏度。
热空气系统可以在垂直于第一路径的行进方向的方向上供应第三温度的热空气。
加热辊可以是接触型感应加热辊。
根据本发明的另一方面,提供了一种通过使用上述电极干燥装置制造的电极组件。
根据本发明的又一方面,提供了一种二次电池,其中上述电极组件与电解液一起密封在电池壳体内。
有益效果
根据实施方式,本发明的电极干燥装置可以提高干燥能力。
本发明的效果不限于上述效果,本领域技术人员从以下的详细描述和附图中会清楚地理解上面未描述的另外的其他效果。
附图说明
图1是示出传统电极干燥装置的图;以及
图2是示出根据本发明的一个实施方式的电极干燥装置的图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图详细描述本发明的各种实施方式,以便于本领域技术人员可以容易地实施这些实施方式。本发明可以以各种不同的方式修改,并不限于本文阐述的实施方式。
为了清楚起见,本文将省略对与描述无关的部分的描述,并且在整个描述中,相同的附图标记表示相同的元件。
此外,在附图中,为了便于描述,任意示出了每个元件的尺寸和厚度,并且本发明并不必要局限于附图中所示的那些。在附图中,为了清楚起见,夸大了层、区域等的厚度。在附图中,为了便于描述,夸大了一些层和区域的厚度。
此外,在整个说明书中,当一部分称为“包括”某个部件时,这意味着该部分可以进一步包括其他部件,而不排除其他部件,除非另有说明。
此外,在整个说明书中,当称为“平面”时,意指是从上侧观察目标部分的时候,当称为“横截面”时,意指是从垂直切割的横截面的一侧观察目标部分的时候。
在下文中,将详细描述传统的电极干燥装置。
在传统的二次电池中,使用电极高速移动干燥(辊对辊干燥,R2R干燥)方法来代替真空加热和干燥方法。这里,在高速电极移动干燥方法中,电极表面在电极卷移动的同时被直接加热和/或干燥。
图1是示出传统电极干燥装置的图。
参照图1,传统电极干燥装置10包括引导辊12和加热器13,电极11在经过引导辊12和加热器13时被干燥。此外,在电极干燥装置10中,引导辊12和加热器13位于腔室19内,并且可以在电极11注入腔室19并移入和移出腔室19时进行干燥。
更具体地,传统电极干燥装置10可以包括三个加热器13,当电极11经过每个加热器13时,电极11被加热到目标温度。这里,加热器13具有大的温度波动,因此,主要使用有利于快速升温的远红外(FIR)加热器。然而,远红外加热器具有温度稳定性降低的问题,这对于维持温度是不利的。此时,位于两个相邻加热器13之间的引导辊12不具有单独的加热装置,使得引导辊12具有类似于室温的温度。因此,即使电极11经过加热器13并被加热到目标温度,电极11在经过相邻的加热器13之间的引导辊12时也会冷却,并且具有低于目标温度的温度。也就是说,在电极干燥装置10中,电极11保持高于实际目标温度的时间短。
因此,传统电极干燥装置10重复电极11的加热和冷却,因而干燥效率可能降低,并且电极11内的水分偏差可能无法充分改善。此外,由于多个加热器12安装在电极11行进的路径上,因此存在着火风险、制造设备成本和能量成本增加的问题。
现在,将描述根据本发明的一个实施方式的电极干燥装置。
图2是示出根据本发明的一个实施方案的电极干燥装置的图。
参照图2,根据本发明的一个实施方式的电极干燥装置100包括引导辊120、加热器130、加热辊140和热空气系统150。此外,在电极干燥装置100中,引导辊120、加热器130、加热辊140和热空气系统150位于腔室190内,可以在电极110注入腔室190并移入和移出腔室190时进行干燥。然而,在一些情况下,可以省略热空气系统150。
更具体地,根据本发明的一个实施方式的电极干燥装置100包括:电极110;引导电极110的移动方向的引导辊120;加热辊140,所述加热辊140与引导辊120隔开布置并且以至少一个或多个数量形成;以及加热器130,所述加热器130位于引导辊120和加热辊140之间并将电极110加热到第一温度。这里,加热辊140被加热到第二温度,并且提供电极110与引导辊120一起移动通过的第一路径。
电极110可以是正极或负极。这里,可以通过将电极浆料涂覆在集流体上至预定厚度来制造电极110。在一个示例中,当电极110是正极时,可以通过在正极集流体上涂覆含有正极活性材料的正极浆料来制造电极110。在一个示例中,当电极110是负极时,可以通过在负极集流体上涂覆含有负极活性材料的负极浆料来制造电极110。
此时,当通过仅执行上述涂覆步骤来制造电极110时,残留水分可能存在于电极110内部。此外,在清洁或储存电极110的过程中,电极110内部可能会产生水分。在一个示例中,包含在电极110中的电极浆料可以包括溶剂。因此,电极110需要经由电极干燥装置100充分地去除存在于电极110内部的残留水分。
引导辊120可以引导电极110的移动方向。此外,引导辊120可包括对应于电极110的注入部的第一引导辊和对应于电极110的入口/出口部的第二引导辊。因此,电极干燥装置100可以调节电极110通过引导辊120保持在电极干燥装置100内的时间。
加热器130可以加热电极110的一个表面或两个表面。在一个示例中,加热器130可以包括在电极110的相同位置处彼此面对的第一加热单元和第二加热单元。此时,电极110的一个表面可由第一加热单元加热,并且电极110的另一表面可由第二加热单元加热。
加热器130可以位于引导辊120和加热辊140之间。因此,加热器130可以加热注入到电极干燥装置100中的电极110。此外,加热器可以位于对应于电极110的注入部的第一引导辊与引导辊120中的加热辊140之间。更具体地,加热器可以位于第一引导辊和最靠近第一引导辊的加热辊140之间。因此,加热器130在与将电极110注入电极干燥装置100的位置相邻的位置处加热电极110,由此电极干燥装置100可以增加电极110的干燥时间和在目标温度内的停留时间。
在一个示例中,作为加热器130,可以使用远红外(FIR)加热器。
此外,加热器可以将电极110加热到第一温度。这里,第一温度可以是90摄氏度或更高和150摄氏度或更低。更优选地,第一温度可以是95摄氏度或更高和145摄氏度或更低。在一个示例中,第一温度可以是100摄氏度或更高和140摄氏度或更低。当第一温度小于90摄氏度时,包含在电极110内部的残留水分可能无法被充分去除。当第一温度超过150摄氏度时,包含在电极110内部的电极浆料可能由于加热而劣化,或者电极110的至少一部分可能被损坏。
在一个示例中,加热辊140可以是接触型感应加热辊。
加热辊140可以与电极110接触。此外,加热辊140可以与电极110的一个表面接触。更具体地,加热辊140可以与被加热到第一温度的电极110的一个表面接触。此外,加热辊140可以引导电极110的移动方向,同时可以将热量传递到与加热辊140接触的电极110以引起加热。因此,电极110的加热由加热辊140引起,由此电极干燥装置100除了用于将电极110加热到第一温度的加热器130之外可以不包括单独的加热器。
根据本实施方式的电极干燥装置100包括加热辊140,因此可以解决由于包括多个加热器而导致的火灾风险、制造设备成本和能量成本增加的问题。此外,在移动电极110的过程中,电极110可以不被冷却到低于第一温度,因此,与传统电极干燥装置10相比,电极干燥装置100可以减少电极110内部的水分偏差。
加热辊140可以在至少两个引导辊120之间形成多个。此时,多个加热辊140可具有连续布置在至少两个引导辊120之间的结构。此外,多个加热辊140可布置成使得彼此相邻的两个加热辊140与电极110的不同表面接触。此外,在多个加热辊140中,彼此相邻的两个加热辊140可在腔室190的上部和下部彼此相邻地交替布置。
因此,加热辊140可以将热量均匀地传递到电极110的两个表面,使得可以进一步减小电极110内部的水分偏差。此外,这种布置结构可以增加电极110保持在由多个加热辊140设定的路径上的时间,由此电极干燥装置100可以进一步减少电极110内部的水分偏差。
此外,每个加热辊140可以以最大面积与电极110接触。在一个示例中,电极110可以与对应于加热辊140的外周表面的总面积的25%或更大至75%或更小的面积接触。更优选地,电极110可以与对应于加热辊140的外周表面的总面积的40%或更大至50%或更小的面积接触。当加热辊140与电极110接触的面积小于25%时,由加热辊140传递到电极110的热量引起的加热程度可能不足。由此,电极110的一部分被冷却到第一温度或更低。当加热辊140与电极110接触的面积大于75%时,当将多个加热辊140布置在腔室190内时可能发生空间限制,这可能难以布置足够数量的加热辊140。
加热辊140可以被加热到第二温度。第二温度可以等于第一温度,或者可以高于第一温度。更具体地,第二温度可以是90摄氏度或更高和150摄氏度或更低。还更优选地,第二温度可以是95摄氏度或更高和145摄氏度或更低。在一个示例中,第二温度可以是100摄氏度或更高以及140摄氏度或更低。当第二温度小于90摄氏度时,可能难以将经过加热辊140的电极110的温度保持在第一温度或更高温度。当第二温度大于150摄氏度时,经过加热辊140的包含在电极110中的电极浆料可能由于加热而劣化,或者电极110的至少一部分可能被损坏。
此外,电极110可以移动到由引导辊120和加热辊140设定的第一路径。更具体地,对应于电极110的注入部的第一引导辊和对应于电极110的入口/出口部分的第二引导辊允许第一路径设定电极110的注入和入口/出口位置。因此,电极110可以不被冷却到低于第一路径上的第一温度,因而电极干燥装置100可以提高电极110的干燥效率并减少电极110内部的水分偏差。此外,随着电极干燥装置100的干燥能力的提高,能够实施干燥过程的电极模型可以以各种方式扩展。
此外,根据本发明的另一实施方式的电极干燥装置100还可包括热空气系统150。
热空气系统150可以位于电极干燥装置100的腔室190的上部或下部。热空气系统150可以位于第一路径附近。此外,热空气系统150可以布置成与第一路径间隔开预定距离。此外,热空气系统150可以延伸到长度等于或大于与基于电极110的行进方向D1的第一路径对应的长度。
此外,热空气系统150可以将第三温度的热空气供应到电极干燥装置100的腔室190中。也就是说,热空气系统150可以将电极干燥装置100的腔室190内的温度保持为与第三温度相同或相似。因此,热空气系统150可以间接地加热沿着第一路径移动的电极110。此外,热空气系统150可以间接加热电极的不与加热辊120接触的部分。因此,在电极干燥装置100中,由于热空气系统150,缩短了电极110的干燥时间,提高了电极110的干燥效率,并且可以减小电极110内部的水分偏差。此外,由于进一步提高了电极干燥装置100的干燥能力,因此能够以各种方式扩展能够执行干燥过程的电极模型。
作为示例,参照图2,热空气系统150可以在垂直于第一路径的行进方向D1的方向D2上供应第三温度的热空气。由此,热空气系统150可以将第三温度的热空气均匀地供应到沿着第一路径移动的电极110。因此,在电极干燥装置100中,由于热空气系统150,可以进一步提高电极110的干燥效率,并且还可以进一步减小电极110内部的水分偏差。
热空气系统150可以向电极供应第三温度的热空气。第三温度可以与第一温度和第二温度中的至少一个相同,或者可以高于第一温度和第二温度中的至少任何一个。更具体地,第三温度可以是大于等于90摄氏度且小于等于150摄氏度。更优选地,第三温度可以是大于等于95摄氏度且小于等于145摄氏度。在一个示例中,第三温度可以是大于等于100摄氏度且小于等于140摄氏度。
当第三温度小于90摄氏度时,可能难以将第一路径上的电极110的温度维持在第一温度或更高温度。当第三温度大于150摄氏度时,包含在第一路径上的电极110中的电极浆料可能由于加热而劣化,或者电极110的至少一部分可能被损坏。
在一个示例中,热空气系统150可以包括温度控制传感器。因此,热空气系统150可以经由温度控制传感器控制供应第三温度的热空气。
根据本发明的另一实施方式的电极组件使用所述电极干燥装置制造。电极组件可以由折叠型结构、堆叠型结构、堆叠/折叠型(SNF)结构或层压/堆叠型(LNS)结构组成。
在根据本发明的另一实施方式的二次电池中,电极组件与电解液一起密封在电池壳体内。另外,可以提供一种包含两个或更多个二次电池作为单位电池的电池组。
电池组可以应用于各种装置。这样的装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆之类的车辆装置,但是本发明不限于此,其适用于可以使用电池模块的各种装置,这也属于本发明的范围。
附图标记的描述
100:电极干燥装置
110:电极
120:引导辊
130:加热器
140:加热辊
150:热空气系统。

Claims (13)

1.一种电极干燥装置,包括:
电极;
引导辊,所述引导辊引导所述电极的移动方向;
加热辊,所述加热辊布置成与所述引导辊间隔开并且以至少一个或多个数量形成;以及
加热器,所述加热器位于所述引导辊和所述加热辊之间并将所述电极加热到第一温度,
其中所述加热辊被加热到第二温度,并且提供第一路径,所述电极与所述引导辊一起移动通过所述第一路径,
其中,被加热到所述第一温度的所述电极在所述第一路径上保持在等于或高于所述第一温度且低于所述第二温度的温度。
2.根据权利要求1所述的电极干燥装置,其中:
所述第二温度等于所述第一温度或高于所述第一温度。
3.根据权利要求2所述的电极干燥装置,其中:
所述第一温度大于等于90摄氏度且小于等于150摄氏度,并且
所述第二温度为大于等于90摄氏度且小于等于150摄氏度。
4.根据权利要求1所述的电极干燥装置,其中:
所述引导辊包括对应于所述电极的注入部的第一引导辊和对应于所述电极的入口/出口部的第二引导辊,
在所述第一导向辊和所述第二导向辊之间形成多个加热辊,并且所述多个加热辊具有连续布置的结构。
5.根据权利要求4所述的电极干燥装置,其中:
所述加热器位于所述第一引导辊和最靠近所述第一引导辊的加热辊之间。
6.根据权利要求4所述的电极干燥装置,
所述电极干燥装置还包括热空气系统,
其中,所述热空气系统靠近所述第一路径布置。
7.根据权利要求6所述的电极干燥装置,其中:
所述热空气系统包括温度控制传感器。
8.根据权利要求6所述的电极干燥装置,其中:
所述热空气系统向所述电极供应第三温度的热空气,并且
所述第三温度等于所述第一温度和所述第二温度中的至少任一个,或者高于所述第一温度和所述第二温度中的至少任一个。
9.根据权利要求8所述的电极干燥装置,其中:
所述第三温度为大于等于90摄氏度且小于等于150摄氏度。
10.根据权利要求8所述的电极干燥装置,其中:
所述热空气系统在垂直于第一路径的行进方向的方向上供应第三温度的热空气。
11.根据权利要求1所述的电极干燥装置,其中:
所述加热辊是接触型感应加热辊。
12.一种通过使用根据权利要求1至11中任一项所述的电极干燥装置制造的电极组件。
13.一种二次电池,其中根据权利要求12所述的电极组件与电解液一起密封在电池壳体内。
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