CN115823830A - 加热装置及加热方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种加热装置及加热方法。加热装置包括：腔体，加热装置对电芯加热；夹具，对电芯施加夹持力。加热方法包括：将电芯容纳在托盘上，然后将腔体密封；用夹具对电芯施加夹持力；对夹具通电，以将电场施加在电芯上；通过设置在托盘中的发热管升温；和对腔体抽真空，使得电芯内水汽排出。本申请实施例的加热装置及加热方法提高了热量利用效率。

Description

加热装置及加热方法

技术领域

本申请涉及电池领域，具体涉及一种加热装置及加热方法。

背景技术

在腔体中加热裸电芯(Jelly Roll)时，多个腔体叠置，无法保证不同腔体的升温速度一致，再加上抽真空前的预热时间长，加热效率低，升温一致性差，无法实现大批量电芯的快速升温的目的。多个腔体单独加热和抽真空实际上等效于传统的空腔加热除水(Baking)炉，腔体之间并非独立，会存在串气，导致抽真空效率低下，从而需要更长的抽真空时间，无法实现大批量电芯的快速除水的效果。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供一种加热装置，能够改善腔体的升温一致性差及大批量电芯的快速除水的问题。

第一方面，本申请提供了一种加热装置，包括：腔体，容纳在腔体中的电芯被加热；夹具，在电芯被加热时，夹具对容纳在腔体中的电芯施加夹持力。

本申请实施例的技术方案中，在加热电芯的同时，对电芯施加夹持力，通过对电芯进行夹紧，可以促进极片间气泡排出。由于电芯紧密地被加紧在一起，避免了腔体中串气的发生，改善腔体的升温一致性。

在一些实施例中，腔体包括壳体和盖体，盖体能够相对于壳体运动，以使得腔体处于打开状态或密封状态。当腔体处于打开状态时，可以将电芯放置入腔体中，然后通过盖体相对于壳体的运动，将电芯密封在腔体中。

在一些实施例中，盖体设置为能够在壳体上滑动，以使得腔体处于打开状态或密封状态。本申请实施例的加热装置中，壳体和盖体通过滑动配合。

在一些实施例中，在壳体的侧部分别设置有第一外壳凹槽和第二外壳凹槽，在盖体的侧部分别设置有第一盖体凸起和第二盖体凸起，第一外壳凹槽和第二外壳凹槽分别与第一盖体凸起和第二盖体凸起配合，以使得盖体能够在壳体上滑动。这样的设计使得壳体和盖体通过简单的滑动配合实现腔体的打开状态和密封状态之间的切换。

在一些实施例中，壳体包括内壳和外壳，内壳设置在外壳中。通过多层壳体的设置，在腔体内实现类似微波炉的加热环境。

在一些实施例中，内壳和外壳由不同材料制成，内壳为金属内壳；且外壳为绝缘外壳。腔体的内壳由金属构成，金属对电磁能有反射作用，因此电磁能只能被物料吸收利用，类似微波炉加热原理，且电磁能与物料耦合，不会被周围空气利用，能保证完全被物料吸收，加热效率极高。腔体的内壳由金属构成，能反射电磁能，类似微波炉内壁，减少预热过程的电磁能损耗，进一步提高加热效率。

在一些实施例中，夹具包括：气缸，气缸设置在腔体的外部，用于提供夹持力；加压杆，加压杆将由气缸提供的夹持力传送到腔体中；和夹板，夹板容纳在腔体中，通过夹持力将容纳在腔体中的电芯加紧。这样的设计中，气缸设置在腔体外部，通过加压杆将夹持力传送到腔体中，提高了腔体的密封效果。

在一些实施例中，多个夹板与多个电芯在与夹持力的方向一致的方向上交替地叠置。通过叠置地多个夹板与多个电芯，实现了大批量电芯的加热。

在一些实施例中，多个夹板通过连接杆串联连接。通过连接杆使得多个多个夹板竖立在腔体中，并且在相邻的夹板可以放置多列电芯。

在一些实施例中，夹板内部设置有振荡电路，以将电场施加到电芯上。通过提供高压电场对电芯进行预加热，破坏极片中结合水的氢键，降低结合水的饱和蒸汽压。夹板通电预热，能保证电芯的大面受热均匀，同时夹板之间形成一个平板式电场，在电芯的内部形成回路，由内而外地加热，加热一致性高。

在一些实施例中，还包括托盘，托盘容纳在腔体中，夹板和电芯交替地放置在托盘上。在内壳中设置一个独立的托盘，能够提高装入和卸除电芯的效率。

在一些实施例中，在托盘的托盘底板中设置有发热管，以加热容纳在腔体中的电芯。托盘内置的发热管预热完成以后，开始对电芯进行加热(60～70℃)，完成水分的蒸发。

在一些实施例中，加压杆穿过设置在托盘的托盘前板中的托盘加压孔，并且对纳在腔体中的电芯施加夹持力。通过这样的设计，托盘的前板可以容易地支撑加压杆。

在一些实施例中，还包括真空管，在加热装置对电芯加热时，真空管为腔体抽真空。通过腔体内抽真空加热风循环，促进水分排出腔体，保证腔体内气压和温度一致性。

第二方面，本申请提供了一种加热方法，包括：将电芯容纳在设置腔体中的托盘上，然后将腔体密封；用夹具对容纳在腔体中的电芯施加夹持力；对夹具通电，以将电场施加在电芯上，对电芯实现第一段加热；通过设置在托盘中的发热管升温，对电芯实现第二段加热；和对腔体抽真空，使得电芯内水汽排出，同时对电芯实现第三段加热。三段式加热利用了电场的浅川效应，夹板之间形成平板式电容器电场，氢原子在电场中受到向上的电场力，氧原子受到向下的电场力，强大的电场力能够克服氢键的束缚，因此，每个水分子就会发生轴心转动，这时氢原子便在氧原子上方。由于外加电场足够大，水分子中的共用电子对受到感应电场的电场作用力，克服了氧原子对它的吸引力后就会回到负极中心与正电荷中心的重合点。这样，水分子的极性就消失了，氢键也就被破坏了，同时由于非均匀电场对物料表面层的作用力破坏了液体表面层的表面张力。水分子蒸发所需要的能量大大减少，水的蒸发速度大大增加。

在一些实施例中，第一段加热的温度和第二段加热的温度都不大于70度。相较传统加热(115±5℃)，介电加热在较低温度(68±2℃)下进行干燥，可以保证物料的完整性，物料成品率极高(接近100％)，且电磁能只与水分子耦合，可以保证热量只被物料吸收，避免加热造成隔膜损伤或闭孔，热量利用率极高(接近100％)。

在一些实施例中，腔体包括内壳和外壳，内壳由金属材料制成，并且外壳由绝缘材料制成。腔体内由金属构成，金属对电磁能有反射作用，因此电磁能只能被物料吸收利用(类似微波炉加热原理)，且电磁能与物料耦合，不会被周围空气吸收利用，能保证热量完全被物料吸收，加热效率极高。

在一些实施例中，夹具包括：气缸，提供夹持力；加压杆，加压杆将由气缸提供的夹持力传送到腔体中；和夹板，夹板容纳在腔体中，通过夹持力将容纳在腔体中的电芯加紧。通过气缸调整合适的夹具力，对电芯进行夹紧，可以促进极片间气泡排出。

在一些实施例中，夹板内部设置有振荡电路，以将电场施加到电芯上，对电芯实现第一段加热。通过对夹板通电，在夹板之间形成平板式电容器电场，强大的电场力能够克服氢键的束缚，破坏水分子氢键和表面层张力，从而大大减少了水分子蒸发所需的能力，加速水分蒸发，快速达到升温除水平台。

上述说明仅仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述的和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下将列举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1示出本发明一个实施例的加热装置的立体示意图；

图2示出本发明一个实施例的加热装置的立体示意图；

图3示出本发明一个实施例的加热装置的侧视示意图；

图4示出本发明一个实施例的加热装置的仰视示意图；

图5示出本发明一个实施例的加热装置的俯视示意图；

图6示出本发明一个实施例的加热装置的后视示意图；

图7示出本发明一个实施例的加热装置的前视示意图；

图8a和图8b示出本发明一个实施例的加热装置的仰视立体示意图；

图9示出本发明一个实施例的加热装置的侧视的剖切线关系示意图；

图10示出本发明一个实施例的加热装置的图9中C-C截面示意图；

图11示出本发明一个实施例的加热装置的图9中D-D截面示意图；

图12示出本发明一个实施例的加热装置的图9中E-E截面示意图；

图13示出本发明一个实施例的加热装置的图9中F-F截面示意图；

图14示出本发明一个实施例的加热装置的壳体装配的立体示意图；

图15示出本发明一个实施例的加热装置的外壳的立体示意图；

图16示出本发明一个实施例的加热装置的内壳的立体示意图；

图17示出本发明一个实施例的加热装置的夹具装配的立体示意图；

图18示出本发明一个实施例的加热装置的夹具托盘的立体示意图；

图19示出本发明一个实施例的加热装置的夹板与电芯装配的立体示意图；

图20示出本发明一个实施例的加热装置的电芯的立体示意图；

图21示出本发明一个实施例的加热装置的夹板的立体示意图；

图22示出本发明一个实施例的加热装置的夹具中的中间连接杆的立体示意图；

图23示出本发明一个实施例的加热装置的盖体的端视示意图；

图24示出本发明一个实施例的加热装置的盖体的底面示意图；和

图25示出本发明一个实施例的加热流程示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

气缸1，托盘2，电芯3，夹板4，内壳5，外壳6，真空管7，盖体8，接线管9，加压板11，加压杆头端12，加压杆13，托盘加压孔21，托盘连接孔22，托盘前板23，托盘后板24，托盘底板25，托盘通风孔26，侧面连接杆41，侧面连接杆孔41a，中间连接杆42，中间连接杆孔42a，内壳底板52，内壳后板53，内壳前开口54，内壳空腔55，第一外壳凹槽61a，第二外壳凹槽61b，外壳底板62，外壳后板63，外壳前开口64，外壳空腔65，第一盖体凸起81a，第二盖体凸起81b，腔体100，壳体110，夹具200。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

目前，对电芯加热的装置存在的如下技术问题：多个腔体叠置，无法保证不同腔体的升温速度一致，再加上抽真空前的预热时间长，加热效率低，升温一致性差，无法实现大批量电芯的快速升温的目的；多个腔体单独加热和抽真空实际上等效于传统的容置腔加热除水(Baking)炉，腔体之间并非独立，会存在串气，导致抽真空效率低下，从而需要更长的抽真空时间，无法实现大批量电芯快速除水的效果。

本发明人注意到，需要提供一种加热装置，以解决如下技术问题中的一个或多个：传统的真空加热预热时间长，热量利用效率低。现有的隧道炉或容置腔的加热一致性差，加热不均匀。针对高群裕度，大尺寸电芯，整体加热时间长，采用分段鼓风冲击加热或红外加热也无法解决。开卷加热除水(Baking)需要湿度管控，在量产使用上条件严苛。

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种加热装置，通过夹具加紧电芯，采用三段式加热：第一阶段，夹具通电，提供高压电场对裸电芯进行预加热，破坏极片中结合水的氢键，降低结合水的饱和蒸汽压；第二阶段，夹具和底托盘内置发热管预热完成，开始对裸电芯进行加热(60～70℃)，完成水分的蒸发；第三阶段，腔体内抽真空加热风循环，促进水分排出腔体，保证腔体内气压和温度一致性。

三段式加热利用了电场的浅川效应，夹具之间形成平板式电容器电场，氢原子在电场中受到向上的电场力，氧原子受到向下的电场力。强大的电场力能够克服氢键的束缚，因此，每个水分子就会发生轴心转动，这时氢原子便在氧原子上方。由于外加电场足够大，水分子中的共用电子对受到感应电场的电场作用力，克服了氧原子对它的吸引力后就会回到负极中心与正电荷中心的重合点。这样，水分子的极性就消失了，氢键也就被破坏了，同时由于非均匀电场对物料表面层的作用力破坏了液体表面层的表面张力。水分子蒸发所需要的能量大大减少，水的蒸发速度大大增加。

第一段加热通过夹具通电，在夹具之间形成平板式电容器电场，强大的电场力能够克服氢键的束缚，破坏水分子氢键和表面层张力，从而大大减少了水分子蒸发所需的能力，加速水分蒸发，快速达到升温除水平台，比传统加热除水(Baking)的预热时间缩短了75％(4h缩减到1h)；第二段&第三段加热通过二次加热和抽真空，整体加热时间缩短了40％(4+3h缩短到1+3h)，产能提升50％。

相较传统加热(115±5℃)，介电加热在较低温度(68±2℃)下进行干燥，可以保证物料的完整性，物料成品率极高(接近100％)，且电磁能只与水分子耦合，可以保证热量只被物料吸收，避免加热造成隔膜损伤或闭孔，热量利用率极高(接近100％)。

夹具通电预热，能保证裸电芯的大面受热均匀，同时夹具之间形成一个平板式电场，在裸电芯内部形成回路，由内而外地加热，加热一致性高。夹具形成的平板式电场与裸电芯内部形成闭合回路，直接作用于裸电芯内部，从裸电芯内部开始加热，同时电磁能与诸如水分的溶剂耦合，从而保证物料各点的水分子运动状态处于相同状态，实现加热过程的温度一致性。

夹具通电预热，能保证裸电芯的大面受热均匀，同时夹具之间形成一个平板式电场，在裸电芯内部形成回路，由内而外地加热，加热一致性高。夹具通电预热，保证裸电芯的大面受热均匀，升温过程的温度一致性能做到±1℃，加热一致性提升65％(±3℃提升到±1℃)，避免了局部超温。腔体内壁由金属构成，能反射电磁能(类似微波炉内壁)，减少预热过程的电磁能损耗和加热过程的热量损耗，提高能源利用率(接近100％)。

腔体内由金属构成，金属对电磁能有反射作用，因此电磁能只能被物料吸收利用(类似微波炉加热原理)，且电磁能与物料耦合，不会被周围空气吸收利用，能保证热量完全被物料吸收，加热效率极高。

通过调整合适的夹具力，对裸电芯进行夹紧，可以促进极片间气泡排出，同时夹具之间的间隙预留了水分挥发的通道，通过腔体内抽真空，调整腔体内饱和蒸汽压，可以加速水分的蒸发和排出。通过调整第二、三阶段的夹具力，可以促进裸电芯内部的水蒸气排出，第三阶段抽真空(-70±5kPa)即可将水蒸气排出腔体外，加速干燥，整体时间缩短75％。

腔体内由金属构成，金属对电磁能有反射作用，因此电磁能只能被物料吸收利用，类似微波炉加热原理，且电磁能与物料耦合，不会被周围空气利用，能保证完全被物料吸收，加热效率极高。腔体内壁由金属构成，能反射电磁能，类似微波炉内壁，减少预热过程的电磁能损耗，进一步提高加热效率。

本申请实施例公开的加热装置可以但不限用于电池的加热。如图25所示，本申请实施例提供的加热流程如下：

扫码、装盘和入炉：来料电芯3扫码后，经物料传送带到达组盘区，机械手抓取电芯3至底托盘2，托盘2装满电芯3后，通过运载小车移动至加热炉处，通过机械手实现托盘2叉起、升降、入炉，完成上料过程。

夹具200夹紧、腔体100封闭：带滑轨盖体8关闭，腔体100侧面的伸缩气缸1通过外部连接的压缩泵施力于夹板4，夹板4受到外力夹紧裸电芯3，完成夹紧动作后，伸缩连接件及弹簧固定锁死，防止反弹，侧面盖体关闭，整个腔体100形成封闭系统，完成加热前准备。

三段式加热：

夹板4通电(68±2℃)，通过高频振荡器，将电场能转换成高频电磁能发射给电芯3，在裸电芯3间形成电磁场，完成第一段电场加热后，高频振荡器和电源关闭；

托盘2和夹板4二次加热(68±2℃)，通过内置的发热管提供热量，升温至70℃，将极片间结合水完全蒸发为水蒸气，二次加热过程持续至整个加热过程结束；

腔体100内抽真空(-70±5kPa)，打开盖体8的通孔，外置真空泵对腔体100内整体抽负压，将水汽排出腔体，进一步破坏腔体内蒸汽压平衡，加快剩余水分的蒸发。同时可以提高夹具的夹紧力。第三段加热过程通过调整真空呼吸的频次和保压时间，可以进一步缩短时间，加快水分蒸发。结束抽真空后，盖体8的通孔关闭。

完成加热过程，腔体侧面打开，伸缩气缸1通过外部连接的压缩泵泄压，夹具束缚力逐渐减小至0。最后，通过运载小车和机械手将电芯3运至下一道加工工序。

根据本申请的一些实施例，参照图1，图1示出本发明一个实施例的加热装置的立体示意图。本申请提供了一种加热装置，包括：腔体100，容纳在腔体100中的电芯3被加热；夹具200，在电芯3被加热时，夹具200对容纳在腔体100中的电芯3施加夹持力。通过夹具200对容纳在腔体100中的电芯3施加夹持力，这对于电芯3的加热一致性是尤其有利的。本申请实施例的技术方案中，在加热电芯3的同时，对电芯3施加夹持力，通过对电芯3进行夹紧，可以促进极片间气泡排出。由于电芯3紧密地被加紧在一起，避免了腔体100中串气的发生，改善腔体100的升温一致性。

根据本申请的一些实施例，可选地，请继续参考图1和图2，腔体100包括壳体110和盖体8，盖体8能够相对于壳体110运动，以使得腔体100处于打开状态或密封状态。图2示出本发明一个实施例的加热装置的立体示意图；图14示出本发明一个实施例的加热装置的壳体装配的立体示意图。图2示出本发明一个实施例腔体100处于打开状态的示意图。盖体8能够相对于壳体110运动，以关闭腔体100，使得腔体100处于密封状态(未示出)。图14示出了去除了盖体8、气缸1、托盘2、夹板4等部件的壳体110的结构。当腔体100处于打开状态时，如图1和图2所示，装有电芯3和夹板4的托盘2那个放置在壳体110内。当腔体100处于密封状态时，对腔体100内的电芯3进行加热。

根据本申请的一些实施例，可选地，盖体8设置为能够在壳体110上滑动，以使得腔体100处于打开状态或密封状态。如图3，4和5所示，盖体8滑动到壳体110的一端，以使得腔体100处于打开状态。这样的设计使得壳体和盖体通过简单的滑动配合实现腔体的打开状态和密封状态之间的切换。

根据本申请的一些实施例，可选地，在壳体110的侧部分别设置有第一外壳凹槽61a和第二外壳凹槽61b，在盖体8的侧部分别设置有第一盖体凸起81a和第二盖体凸起81b，第一外壳凹槽61a和第二外壳凹槽61b分别与第一盖体凸起81a和第二盖体凸起81b配合，以使得盖体8能够在壳体110上滑动。图6示出本发明一个实施例的加热装置的后视示意图；如图6所示，在盖体8的侧部分别设置有第一盖体凸起81a和第二盖体凸起81b。图8a和图8b示出本发明一个实施例的加热装置的仰视立体示意图；如图8b所示，在壳体110的侧部分别设置有第一外壳凹槽61a和第二外壳凹槽61b。如图8a和图8所示，第一外壳凹槽61a和第二外壳凹槽61b分别与第一盖体凸起81a和第二盖体凸起81b配合，以使得盖体8能够在壳体110上滑动。

根据本申请的一些实施例，壳体110包括内壳5和外壳6，内壳5设置在外壳6中。可选地，述内壳5和外壳6由不同材料制成。可选地，内壳5由金属材料制成；外壳6由绝缘材料制成。内壳5为金属内壳；外壳6为绝缘外壳。图14示出本发明一个实施例的加热装置的壳体装配的立体示意图；图15示出本发明一个实施例的加热装置的外壳的立体示意图；图16示出本发明一个实施例的加热装置的内壳的立体示意图。如图14-16所示，根据本发明一个实施例的加热装置包括内壳5和外壳6。内壳5和外壳6具有大致相同的形外，大致由两个侧板、一个底板和一个后板围成，并且在前部和顶部开口。内壳5容纳在由外壳6围成的腔体中。内壳5包括内壳底板52、内壳后板53、内壳前开口54、内壳空腔55。根据本发明一个实施例，内壳5由金属构成。外壳6包括外壳底板62、外壳后板63、外壳前开口64和外壳空腔65。根据本发明一个实施例，外壳6由绝缘材料构成，例如陶瓷。内壳5由金属构成，金属对电磁能有反射作用，因此电磁能只能被物料吸收利用(类似微波炉加热原理)，且电磁能与物料耦合，不会被周围空气吸收利用，能保证热量完全被物料吸收，加热效率极高。

根据本申请的一些实施例，夹具200包括：气缸1，气缸1设置在腔体100的外部，用于提供夹持力；加压杆13，加压杆13将由气缸1提供的夹持力传送到腔体100中；和夹板4，夹板4容纳在腔体100中，通过夹持力将容纳在腔体100中的电芯3加紧。参照图2，图5，图10所示。图2示出本发明一个实施例的加热装置的立体示意图。如图2所示，气缸1包括加压板11和加压杆13，以向设置在内壳5的腔体中的电芯3、夹板4施加压力。图5示出本发明一个实施例的加热装置的俯视示意图。如图5所示，气缸1包括加压板11和加压杆13，以向电芯3、夹板4施加压力。图10示出本发明一个实施例的加热装置的图9中C-C截面示意图，如图10所示，加压杆13的一端与加压板11抵接，加压杆13的另一端穿过托盘2中的加压孔与夹板4抵接，以将夹持力施加到夹板4上。通过调整合适的夹具力，对裸电芯进行夹紧，可以促进极片间气泡排出，同时夹具之间的间隙预留了水分挥发的通道。

根据本申请的一些实施例，可选地，多个夹板4与多个电芯3在与夹持力的方向一致的方向上交替地叠置。参照图1，图2，图5，图10所示。多个夹板4与多个电芯3在与夹持力的方向一致的方向上交替地叠置。如图所示，两排电芯3交替地设置在多个夹板4之间。本发明不限于此，电芯3可以是多排多列。多个夹板4与多个电芯3的设置使得大批量加热电芯3成为可能。

根据本申请的一些实施例，可选地，多个夹板4通过连接杆41，42串联连接。如图10所示，多个夹板4通过多个连接杆串联连接在一起。根据本发明一个实施例，连接杆包括侧面连接杆41和中间连接杆42。多个中间连接杆42设置在托盘2的中间位置，而且多个侧面连接杆41设置在托盘2的两侧位置。根据本发明一个实施例，连接杆包括四个侧面连接杆41和两个中间连接杆42，本发明不限于此，连接杆的位置和数量可以变化。连接杆41和42分别地穿过设置在夹板4中的侧面连接杆孔41a和中间连接杆孔42a将多个夹板4串接在一起。根据本发明的另一个实施例，连接杆可以由弹性材料制成，以向电芯3与夹板4施加夹持力。连接杆42如图22所示。通过连接杆42使得多个多个夹板4竖立在腔体100中，并且在相邻的夹板4可以放置多列电芯3。

根据本申请的一些实施例，可选地，夹板4内部设置有振荡电路，以将电场施加到电芯3上。通过提供高压电场对电芯进行预加热，破坏极片中结合水的氢键，降低结合水的饱和蒸汽压。夹板通电预热，能保证电芯的大面受热均匀，同时夹板之间形成一个平板式电场，在电芯内部形成回路，由内而外地加热，加热一致性高。

根据本申请的一些实施例，可选地，加热装置还包括托盘2，托盘2容纳在腔体100中，夹板4和电芯3交替地放置在托盘2上。图18示出本发明一个实施例的加热装置的夹具托盘的立体示意图。可以将多夹板4和多个电芯3预先安装在托盘2，然后将托盘2整体地放入腔体100中，从而提高装入和卸除电芯3的效率。

根据本申请的一些实施例，可选地，在托盘2的托盘底板25中设置有发热管，以加热容纳在腔体100中的电芯3。如图18所示，托盘2包括托盘加压孔21、托盘连接孔22、托盘前板23、托盘后板24、托盘底板25和托盘通风孔26。加压杆13穿过托盘加压孔21，以对电芯3和夹板4提供夹紧力。托盘前板23和托盘后板24中设置有多个托盘连接孔22，以使得连接杆从中穿过。图18示出了托盘底板25和托盘通风孔26，电芯3放置在托盘底板25上。根据本发明一个实施例，在托盘底板25中设置发热管。托盘内置的发热管预热完成以后，开始对电芯进行加热(60～70℃)，完成水分的蒸发。

根据本申请的一些实施例，可选地，加压杆13穿过设置在托盘2的托盘前板24中的托盘加压孔21，并且对纳在腔体100中的电芯3施加夹持力。通过这样的设计，托盘的前板可以容易地支撑加压杆。

根据本申请的一些实施例，可选地，加热装置还包括真空管7，在加热装置对电芯3加热时，真空管7为腔体100抽真空。图23示出本发明一个实施例的加热装置的盖体的端视示意图；图24示出本发明一个实施例的加热装置的盖体的底面示意图。如图所示，盖体8上设置有真空管7，真空管7外接真空泵，用于为空腔抽真空。通过腔体内抽真空加热风循环，促进水分排出腔体，保证腔体内气压和温度一致性。

根据本申请的一些实施例，可选地，加热装置包括气缸1、托盘2、夹板4、内壳5、外壳6、真空管7、盖体8和接线管9。图1示出本发明一个实施例的加热装置的立体示意图。如图1所示，盖体8能够在第一方向上滑动，盖体8处于一个打开的状态，以显示出处于加热腔体中的托盘2、电芯3、夹板4和内壳5。在根据本发明一个实施例中，盖体8包括滑动凸起，外壳6包括滑动凹槽，盖体8的滑动凸起与外壳6的滑动凹槽互相配合以实现盖体8相对于外壳6在第一方向上的滑动。本发明不限于此，例如，在另外一个实施例中，盖体8可以包括滑动凹槽，外壳6可以包括滑动凸起，或者采取其他的配合方式，只要能够实现盖体8相对于外壳6在第一方向上的滑动即可。

根据本申请的一些实施例，可选地，加热装置包括气缸1、托盘2、夹板4、内壳5、外壳6、真空管7、盖体8和接线管9。图2示出本发明一个实施例的加热装置的立体示意图。如图2所示，外壳6包括滑动凹槽，具体地包括第一外壳凹槽61a和第二外壳凹槽61b，盖体8的滑动凸起与外壳6的第一外壳凹槽61a和第二外壳凹槽61b互相配合以实现盖体8相对于外壳6在第一方向上的滑动。如图2所示，气缸1包括加压板11和加压杆13，以向设置在内壳5的腔体中的电芯3、夹板4施加压力。

根据本申请的一些实施例，可选地，加热装置包括气缸1、外壳6、真空管7、盖体8和接线管9。图3示出本发明一个实施例的加热装置的侧视示意图，图4示出本发明一个实施例的加热装置的仰视示意图，图8示出本发明一个实施例的加热装置的仰视立体示意图。如图3，图4和图8所示，盖体8能够在第一方向上滑动，如图3所示，盖体8处于一个打开的状态。接线管9中包括为本发明一个实施例的加热装置提供电力的供电电线。

根据本申请的一些实施例，可选地，加热装置包括气缸1、夹板4、真空管7、盖体8和接线管9。如图5所示，气缸1包括加压板11和加压杆13，以向电芯3、夹板4施加压力。图6示出本发明一个实施例的加热装置的后视示意图。如图6所示，盖体8包括第一盖体凸起81a和第二盖体凸起81b，盖体8的第一盖体凸起81a和第二盖体凸起81b分别与外壳6的第一外壳凹槽61a和第二外壳凹槽61b互相配合以实现盖体8相对于外壳6在第一方向上的滑动。

根据本申请的一些实施例，可选地，加热装置包括气缸1、托盘2、内壳5、外壳6、真空管7、盖体8和接线管9。图7示出本发明一个实施例的加热装置的前视示意图。如图7所示，外壳6围成一个内腔体，盖体8盖在该内腔体的上方。内壳5设置在由外壳6围成的内腔体中。内壳5围成一个内腔体。托盘2设置在由内壳5围成的内腔体中。气缸1能够在第一方向上施加压力。

根据本发明一个实施例，两排多个电芯3与夹板4交替地排列在托盘2上，本发明不限于此，电芯3可以是多排多列。图9示出本发明一个实施例的加热装置的侧视的剖切线关系示意图；图10示出本发明一个实施例的加热装置的图9中C-C截面示意图；图11示出本发明一个实施例的加热装置的图9中D-D截面示意图；图12示出本发明一个实施例的加热装置的图9中E-E截面示意图；图13示出本发明一个实施例的加热装置的图9中F-F截面示意图。如图10所示，电芯3与夹板4在第一方向上交替地设置。气缸1通过加压板11在第一方向上将夹持力施加到加压杆13上。加压杆13的一端与加压板11抵接，加压杆13的另一端穿过托盘2中的加压孔与夹板4抵接，以将夹持力施加到夹板4上。夹板4在第一方向上从前向后运动，以夹紧临近的电芯3，该电芯3在第一方向上从前向后运动，以接触相邻的另一个夹板4并对其在第一方向上施加夹持力，顺序地，排列在托盘2上的电芯3与夹板4被交替地夹紧。如图10所示，多个夹板4通过多个连接杆串联连接在一起。根据本发明一个实施例，连接杆包括侧面连接杆41和中间连接杆42。多个中间连接杆42设置在托盘2的中间位置，而且多个侧面连接杆41设置在托盘2的两侧位置。根据本发明一个实施例，连接杆包括四个侧面连接杆41和两个中间连接杆42，本发明不限于此，连接杆的位置和数量可以变化。连接杆41和42分别地穿过设置在夹板4中的侧面连接杆孔41a和中间连接杆孔42a将多个夹板4串接在一起。根据本发明的另一个实施例，连接杆可以由弹性材料制成，以向电芯3与夹板4施加夹持力。

根据本发明一个实施例，连接杆包括左侧的两个侧面连接杆41、右侧的两个侧面连接杆41和两个中间连接杆42，本发明不限于此，连接杆的位置和数量可以变化。如图11，12和13所示，内壳5设置在由外壳6围成的空腔中，电芯3设置在由内壳5围成的空腔中。图11还显示出了设置在外壳6的侧壁上端处的第一外壳凹槽61a，以及与其相对设置的第一外壳凹槽61b。

根据本发明一个实施例的加热装置包括内壳5和外壳6。图14示出本发明一个实施例的加热装置的壳体装配的立体示意图。图15示出本发明一个实施例的加热装置的外壳的立体示意图；图16示出本发明一个实施例的加热装置的内壳的立体示意图。如图14，15和16所示，内壳5和外壳6具有大致相同的形外，都是由两个侧板、一个底板和一个后板围成的腔体，该腔体在前部和顶部开口。内壳5容纳在由外壳6围成的腔体中。内壳5包括内壳底板52、内壳后板53、内壳前开口54、内壳空腔55。根据本发明一个实施例，内壳5由金属构成。外壳6包括外壳底板62、外壳后板63、外壳前开口64和外壳空腔65。根据本发明一个实施例，外壳6由绝缘材料构成，例如陶瓷。

根据本发明一个实施例，如图17所示，两排多个电芯3与夹板4交替地排列在托盘2上，本发明不限于此，电芯3可以是多排多列。图17示出本发明一个实施例的加热装置的夹具装配的立体示意图。加压杆头端12将来自气缸1的加压板11的在第一方向上的夹持力施加到加压杆13上，排列在托盘2上的电芯3与夹板4被交替地夹紧。根据本发明一个实施例，连接杆包括侧面连接杆41和中间连接杆42。多个中间连接杆42设置在托盘2的中间位置，而且多个侧面连接杆41设置在托盘2的两侧位置。根据本发明一个实施例，连接杆包括四个侧面连接杆41和两个中间连接杆42，本发明不限于此，连接杆的位置和数量可以变化。连接杆41和42分别地穿过设置在夹板4中的侧面连接杆孔41a和中间连接杆孔42a将多个夹板4串接在一起。

根据本发明一个实施例，托盘2包括托盘加压孔21、托盘连接孔22、托盘前板23、托盘后板24、托盘底板25和托盘通风孔26。图18示出本发明一个实施例的加热装置的夹具托盘的立体示意图。如图18所示，加压杆13穿过托盘加压孔21，以对电芯3和夹板4提供夹紧力。托盘前板23和托盘后板24中设置有多个托盘连接孔22，以使得连接杆从中穿过。图18示出了托盘底板25和托盘通风孔26，电芯3放置在托盘底板25上。根据本发明一个实施例，在托盘底板25中设置发热管。

根据本发明一个实施例，夹板4和电芯3在第一方向上交替设置。本发明不限于此，夹板4和电芯3的数量和位置可以变化。图19示出本发明一个实施例的加热装置的夹板与电芯装配的立体示意图；图20示出本发明一个实施例的加热装置的电芯的立体示意图；图21示出本发明一个实施例的加热装置的夹板的立体示意图。图19显示了两个夹板4和四个电芯3。图19显示了多个侧面连接杆孔41a和多个中间连接杆孔42a。本发明不限于此，侧面连接杆孔41a和中间连接杆孔42a的数量和位置可以变化。

根据本发明一个实施例，夹板4中设置有振荡器，在夹板4夹紧电芯3的同时，还形成高压电场。图21示出本发明一个实施例的加热装置的夹板4。

根据本发明一个实施例，盖体8上设置有真空管7，真空管7外接真空泵，用于为空腔抽真空。图23示出本发明一个实施例的加热装置的盖体的端视示意图；图24示出本发明一个实施例的加热装置的盖体的底面示意图。如图所示，盖体8还包括第一盖体凸起81a和第二盖体凸起81b，用于使得盖体8能够在腔体上方滑动，使得腔体能够在打开状态和关闭状态之间切换。根据本发明一个实施例的加热装置，当盖体8在腔体上方滑动到关闭状态时，通过内壳5、外壳6、托盘2和盖体8一起形成一个密封式绝缘腔体，该腔体的内壁由金属构成，外壁由绝缘材料构成。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种应用于动力电池生产领域中、能实现大批量电芯快速升温、除水的加热设备，主要包括一个密封式绝缘腔体(腔体内壁由金属构成，外壁由绝缘材料构成(如陶瓷)，由内外两层组成，上面有一个带滑轨的盖体)；腔体上部接一个抽真空管，外接真空泵，用于抽气；腔体内由底托盘、通电夹具组成，底托盘用于放置裸电芯，夹具用于夹紧电芯，同时形成高压电场。除腔体外，还有外部提供的电源，控制系统，高频振荡器(内置于夹具中)，匹配电路，发热管(底托盘&夹具内)等。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种应用于动力电池生产领域中、能实现大批量电芯的快速升温、除水的加热方法，整个加热过程由三段组成。第一段为电场预加热：外接电源提供电压，通过高频振荡器和匹配电路形成高频电磁场，通过夹具夹紧裸电芯，形成电芯内部的闭合回路，从而保证在夹具-裸电芯-夹具之间形成平板式电场，加速破坏电芯内结合水分子的氢键，大大降低水分子的饱和蒸汽压，从而加快水分子的蒸发。第一段加热为最核心的步骤。第二段为底托盘和夹具二次加热：通过内置的发热管提供热量，在第一段加热后，只需升温至70℃即可达到极片间结合水的升温平台，将结合水完全蒸发为水蒸气。第三段为腔体内抽真空：通过外置真空泵对腔体内整体抽负压，将水汽分子排查腔体内，进一步破坏腔体内蒸汽压平衡，加快剩余水分的蒸发。通过三段式电场加热，能够保证裸电芯极片间结合水完全挥发，同时提高热量的利用率和加热一致性，实现高效加热除水(Baking)的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (20)

1.一种加热装置，其特征在于，包括：

腔体(100)，容纳在所述腔体(100)中的电芯(3)被加热；

夹具(200)，在所述电芯(3)被加热时，所述夹具(200)对容纳在所述腔体(100)中的所述电芯(3)施加夹持力。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于：

所述腔体(100)包括壳体(110)和盖体(8)，所述盖体(8)能够相对于所述壳体(110)运动，以使得所述腔体(100)处于打开状态或密封状态。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于：

盖体(8)设置为能够在所述壳体(110)上滑动，以使得所述腔体(100)处于打开状态或密封状态。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于：

在所述壳体(110)的侧部分别设置有第一外壳凹槽(61a)和第二外壳凹槽(61b)，在所述盖体(8)的侧部分别设置有第一盖体凸起(81a)和第二盖体凸起(81b)，所述第一外壳凹槽(61a)和所述第二外壳凹槽(61b)分别与所述第一盖体凸起(81a)和所述第二盖体凸起(81b)配合，以使得所述盖体(8)能够在所述壳体(110)上滑动。

5.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于：

所述壳体(110)包括内壳(5)和外壳(6)，所述内壳(5)设置在所述外壳(6)中。

6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于：

所述内壳(5)和所述外壳(6)由不同材料制成。

7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于：

所述内壳(5)为金属内壳；且

所述外壳(6)为绝缘外壳。

8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述夹具(200)包括：

气缸(1)，所述气缸(1)设置在所述腔体(100)的外部，用于提供夹持力；

加压杆(13)，所述加压杆(13)将由所述气缸(1)提供的夹持力传送到所述腔体(100)中；和

夹板(4)，所述夹板(4)容纳在所述腔体(100)中，通过所述夹持力将容纳在所述腔体(100)中的所述电芯(3)加紧。

9.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于：

多个夹板(4)与多个电芯(3)在与所述夹持力的方向一致的方向上交替地叠置。

10.根据权利要求9所述的加热装置，其特征在于：

所述多个夹板(4)通过连接杆(41，42)串联连接。

11.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于：

所述夹板(4)内部设置有振荡电路，以将电场施加到所述电芯(3)上。

12.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，还包括：

托盘(2)，所述托盘(2)容纳在所述腔体(100)中，所述夹板(4)和所述电芯(3)交替地放置在所述托盘(2)上。

13.根据权利要求12所述的加热装置，其特征在于：

在所述托盘(2)的托盘底板(25)中设置有发热管，以加热容纳在所述腔体(100)中的所述电芯(3)。

14.根据权利要求12所述的加热装置，其特征在于：

所述加压杆(13)穿过设置在所述托盘(2)的托盘前板(24)中的托盘加压孔(21)，并且对纳在所述腔体(100)中的所述电芯(3)施加夹持力。

15.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，还包括：

真空管(7)，在所述加热装置对所述电芯(3)加热时，所述真空管(7)为所述腔体(100)抽真空。

16.一种加热方法，其特征在于，包括：

将电芯(3)容纳在设置腔体(100)中的托盘(2)上，然后将所述腔体(100)密封；

用夹具(200)对容纳在所述腔体(100)中的所述电芯(3)施加夹持力；

对所述夹具(200)通电，以将电场施加在所述电芯(3)上，对所述电芯(3)实现第一段加热；

通过设置在所述托盘(2)中的发热管升温，对所述电芯(3)实现第二段加热；和

对所述腔体(100)抽真空，使得所述电芯(3)内水汽排出，同时对所述电芯(3)实现第三段加热。

17.根据权利要求16所述的加热方法，其特征在于：

所述第一段加热的温度和所述第二段加热的温度都不大于70度。

18.根据权利要求17所述的加热方法，其特征在于：

所述腔体(100)包括内壳(5)和外壳(6)，所述内壳(5)由金属材料制成，并且所述外壳(6)由绝缘材料制成。

19.根据权利要求16所述的加热方法，其特征在于，所述夹具(200)包括：

气缸(1)，提供夹持力；

加压杆(13)，所述加压杆(13)将由所述气缸(1)提供的夹持力传送到所述腔体(100)中；和

夹板(4)，所述夹板(4)容纳在所述腔体(100)中，通过所述夹持力将容纳在所述腔体(100)中的所述电芯(3)加紧。

20.根据权利要求19所述的加热方法，其特征在于：

所述夹板(4)内部设置有振荡电路，以将电场施加到所述电芯(3)上，对所述电芯(3)实现第一段加热。

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