CN117469803B - 康达效应热风机及具备其的二次电池电极干燥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种排出热风以干燥在宽度方向上交替配置有多个涂覆部和多个未涂覆部的二次电池电极的织物的康达效应热风机、以及具备其的二次电池电极干燥装置。所公开的康达效应热风机具备：以使热风从内部排出至外部的方式形成有在织物的宽度方向上延伸的喷嘴狭缝的外壳、以及生成热风的热风生成单元。外壳具备引导侧壁，该引导侧壁在外壳内部向喷嘴狭缝侧引导热风的引导侧壁，引导侧壁具备以织物的宽度方向的中央点为基准沿相反的方向倾斜地延伸的多个第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片。由第一倾斜导向翅片引导而从喷嘴狭缝排出的热风和由第二倾斜导向翅片引导而从喷嘴狭缝排出的热风在织物的宽度方向上彼此远离地行进。

Description

康达效应热风机及具备其的二次电池电极干燥装置
技术领域
本发明涉及一种用于在二次电池电极制造过程中干燥和固化涂覆于电极集电体的电极材料的康达效应热风机及具备其的二次电池电极干燥装置。
背景技术
二次电池是可再充电(recharging)的电池，被配置为通过使电解质中的离子在被分离膜(separator)绝缘的阳极与阴极之间移动来重复充电和放电。二次电池的阳极和阴极共同包括金属材质的电极集电体以及涂覆于电极集电体上并被干燥和固化的电极材料。
图1是示出二次电池电极织物1的一例的平面图。
参照附图，二次电池电极的织物1(web)具备不断延伸的金属箔材质的电极集电体2、以及涂覆于电极集电体2的表面并被干燥和固化的浆料(slurry)形态的电极材料4。在二次电池电极卷对卷(roll-to-roll)制造设备中，电极集电体2沿箭头P的方向行进。
在二次电池电极织物1中，将电极集电体2的表面上层叠有电极材料4的部分称为涂覆部WA，将未层叠有电极材料4而使得电极集电体2暴露的部分称为未涂覆部WO1、WO2。
此外，未涂覆部WO1、WO2包括中间未涂覆部WO1和末端未涂覆部WO2，中间未涂覆部WO1是在相邻一对涂覆部WA之间使电极集电体2暴露的部分，末端未涂覆部WO2是在与电极集电体2的行进方向P正交的电极集电体2的宽度方向上的两侧末端使电极集电体2暴露的部分。
涂覆于电极集电体2的表面的电极材料4在通过干燥装置的期间被高温的空气的流动，即热风快速干燥。然而，高温干燥时，由于电极集电体2和电极材料4的收缩率的差，累积的应力(stress)会在中间未涂覆部WO1中产生褶皱5(wrinkle)。这样的褶皱5可能会引起二次电池的短路和火灾，形成有褶皱5的二次电池电极被视作次品，因此存在二次电池电极的次品率上升，良品生产率下降的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：公开专利公报第10-2021-0061877号
发明内容
技术问题
本发明提供一种在干燥涂覆于电极集电体的电极材料时抑制涂覆部中产生褶皱的康达效应热风机及具备其的二次电池电极干燥装置。
此外，本发明提供一种通过将热风的流引向移送中的电极织物的宽度方向，能够最大化地利用热风的风能的康达效应热风机及具备其的二次电池电极干燥装置。
技术方案
本发明提供一种康达效应热风机(Coanda effect hot air blower)，其排出热风以干燥在宽度方向上交替配置有多个涂覆部和多个未涂覆部的二次电池电极的织物，所述康达效应热风机包括：热风生成单元(unit)，其生成热风；以及外壳(housing)，其形成有下侧开口和喷嘴狭缝(nozzle slit)，所述下侧开口以使来自所述热风生成单元的热风流入内部的方式形成于所述外壳的下端部，所述喷嘴狭缝以使所述热风从所述内部向外部排出的方式在所述织物的宽度方向上延伸，所述外壳具备在所述外壳内部向所述喷嘴狭缝侧引导所述热风并且分别与喷嘴狭缝的上端和下端连接的引导侧壁和内部曲线引导侧壁，所述内部曲线引导侧壁形成为使未与所述喷嘴狭缝的下端连接的端部堵塞所述外壳的内部中央部的一侧面，并且整体上以使通过所述下侧开口流入的热风朝向喷嘴狭缝的方向的方式呈U字形曲线的形状，由所述内部曲线引导侧壁和所述引导侧壁限定的热风的流路截面积随着靠近所述喷嘴狭缝而变窄，所述引导侧壁具备以所述织物的宽度方向的中央点为基准沿相反的方向倾斜地延伸并且相互平行的多个第一倾斜导向翅片(fin)及第二倾斜导向翅片，由所述第一倾斜导向翅片引导并从所述喷嘴狭缝排出的热风和由所述第二倾斜导向翅片引导并从所述喷嘴狭缝排出非热风在所述织物的宽度方向上彼此远离地行进，第一倾斜导向翅片和第二倾斜导向翅片采用具有规定厚度的板的形态，第一倾斜导向翅片的间距是使得与任意第一倾斜导向翅片的上端部相接的垂直线能够通过相邻的第一倾斜导向翅片的间距，第二倾斜导向翅片的间距是使得与任意第二倾斜导向翅片的上端部相接的垂直线能够通过相邻的第二倾斜导向翅片的间距。
此外，所述第一倾斜导向翅片与第二倾斜导向翅片之间的角度是20度至90度。
另外，所述织物是具备电极集电体和涂覆于所述电极集电体上的电极材料的二次电池电极的织物。
此外，在所述第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片的流入侧端部还设置有流入流导向件，该流入流导向件引导流入第一倾斜导向翅片与第二倾斜导向翅片之间的热风，并以使热风与第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片平行地流动的方式发挥作用。
此外，本发明提供一种电极干燥装置，其干燥具备电极集电体和涂覆于所述电极集电体上的电极材料的二次电池电极的织物，所述电极干燥装置包括：干燥室(chamber)，供所述二次电池电极的织物通过；多个康达效应热风机，其排出热风以干燥所述二次电池电极的织物，所述多个康达效应热风机在所述干燥室的内部沿所述二次电池电极的织物的行进方向排列在所述二次电池电极的织物的下方，所述康达效应热风机分别是上述康达效应热风机。
同时，所述二次电池电极干燥装置还具备多个红外光加热器(heater)，该红外光加热器(heater)向所述二次电池电极的织物照射红外光以加热并干燥所述电极材料，所述多个红外光加热器分别在所述干燥室的内部沿所述二次电池电极的织物的行进方向排列在所述二次电池电极的织物的上方。
此外，所述康达效应热风机在干燥室的内部以相同的高度并排配置，整体上呈水平型结构。
发明的效果
本发明的康达效应热风机以从二次电池电极的织物的宽度方向上的中央点朝向宽度方向上的两侧末端的方式倾斜地排出热风。相应地，以使二次电池电极的织物中间隔开的涂覆部之间的中间未涂覆部沿织物的宽度方向展开的方式施加空气压，从而抑制在中间未涂覆部中产生褶皱。因此，降低二次电池电极的缺陷率，并提高良品生产率。
附图说明
图1是示出二次电池电极的织物的一例的平面图。
图2是本发明的一实施例的二次电池电极干燥装置的剖视图。
图3是用于说明图2的康达效应热风机的作用的图。
图4是将图3的康达效应热风机的外壳的内侧面从IV展开到IV'并在平面上示出的平面图。
图5是用于阐述当图4所示的第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片的间距较宽时的问题的图。
图6是示出可适用于本发明的一实施例的康达效应热风机的第一倾斜导向翅片的变形例的图。
图7是进一步示出图6所示的第一倾斜导向翅片的样貌的截取立体图。
附图标记
1：二次电池电极织物，2：电极集电体，4：电极材料，5：褶皱，10：电极干燥装置，11：干燥室，12：入口，13：出口，15：红外光加热器，18：支撑辊，20：康达效应热风机，21：热风生成单元，25：外壳，26：下侧开口，27：喷嘴狭缝，31：内部曲线引导侧壁，32：外部直线引导侧壁，33：外部曲线引导侧壁，33a：附壁面，34：向下游区域，35：引导侧壁，41：第一倾斜导向翅片，41a：流入侧端部，41b：流出侧端部，43：第二倾斜导向翅片，43a：流入侧端部，43b：流出侧端部，45：流入流导向件。
具体实施方式
下面参照附图详细描述根据本发明的实施例的康达效应热风机及具备其的二次电池电极干燥装置。本说明书中使用的术语(terminology)是为了恰当地表达本发明的优选实施例而使用的术语，可能会根据用户或运营者的意图或本发明所属领域的惯例等而不同。因此，这些术语的定义应基于本说明书全文的内容来界定。
图2是本发明的一实施例的二次电池电极干燥装置10的剖视图，图3是放大示出图2的康达效应热风机20的剖视图，图4是将图3的康达效应热风机的外壳的内侧面从IV展开到IV'并在平面上示出的平面图。
同时参照图1和图2，本发明的一实施例的二次电池电极干燥装置10是干燥具备电极集电体2、涂覆于电极集电体2上的电极材料4的二次电池电极织物1的装置，在以卷对卷方式制造二次电池电极的二次电池制造设备中，配置在沿电极织物1的行进路径在织物1的表面涂覆浆料(slurry)形态的电极材料4的电极材料涂覆装置(未图示)的下游。
二次电池电极干燥装置10具备干燥室11(chamber)，多个支撑辊18、多个康达效应热风机20(Coanda effect hot air blower)、以及多个红外光加热器15(infrared lightheater)。
二次电池电极织物1通过干燥室11。在干燥室11的一侧和另一侧设有供电极织物1进入的入口12、以及供电极织物1出去的出口13多个支撑辊18是在干燥室11的内部支撑从入口12朝向出口13行进的电极织物1的辊，在干燥室11的内部从入口12朝出口13等间距间隔排列。
多个红外光加热器15在干燥室11的内部沿电极织物1的行进方向等间距地间隔配置在二次电池电极织物1的上侧。红外光加热器15向涂覆于电极集电体2的上侧面的电极材料4照射红外光(infrared light)以加热并干燥电极材料4。红外光加热器15可以具备发出近红外光(near infrared light)的近红外光灯(lamp)。从近红外光灯发出的近红外光可以深入渗透到浆料形态的电极材料4的内部，从而在几秒以内的短时间内干燥电极材料4。
同时参照图1至图4，多个康达效应热风机20排出热风以在干燥室11的内部干燥二次电池电极织物1，在电极织物1的下方沿电极织物1的行进方向等间距排列。康达效应热风机20位于支撑辊与支撑辊之间。
康达效应热风机20具备外壳25(housing)和热风生成单元21。热风生成单元21配置于外壳25的下部，并且可以具备加热空气的加热器(heater)(未图示)或热交换器(未图示)、以及将加热的空气送到外壳25的内部的风扇(fan，未图示)。
此外，在外壳25的下侧部形成有以将又热风生成单元21产生的热风纳入外壳25的内部的方式开放的下侧开口26。另外，在外壳25的上侧部设有排出通过了外壳的热风的喷嘴狭缝27。喷嘴狭缝27在二次电池电极织物1的宽度方向上延伸。喷嘴狭缝27向移送的电极织物1的底面与待后述的外部直线引导侧壁32之间喷出热风。
外壳25具备引导侧壁35、内部曲线引导侧壁31、外部直线引导侧壁32、以及外部曲线引导侧壁33。引导侧壁35和内部曲线引导侧壁31向喷嘴狭缝27引导将外壳25的内部的热风。由引导侧壁35和内部曲线引导侧壁31限定的热风的流动截面积随着靠近喷嘴狭缝27，换言之，随着热风上升而变窄。因此，热风通过喷嘴狭缝27以较快的流速和较强的压力被排出。
外部直线引导侧壁32与内部曲线引导侧壁31平滑地相连，并且在喷嘴狭缝27的外部以相对于二次电池电极织物1的行进方向形成45°以内的锐角的方式倾斜地向上延伸。
此外，外部曲线引导侧壁33与外部直线引导侧壁32平滑地相连，并且沿曲线路径向下延伸。即，具有向下弯曲的形状。外部曲线引导侧壁33的表面为附壁面33a。附壁面33a是向下引导沿外部曲线引导侧壁33流动的热风的曲面。根据公知的康达效应原理，热风顺着附壁面33a向下流动。相应地，在外部曲线引导侧壁33的前方空间形成有向下游区域34。向下游区域34是低压区域，向下拉动电极织物1。
最终，通过喷嘴狭缝27喷出的热风在高速通过外部直线引导侧壁32与电极织物1之间的后被排出至向下游区域34。尤其，由于当外部直线引导侧壁32与电极织物1之间的热风的流速较快时内部压力相应地会较低，因此电极织物1被向下拉动。即，防止电极织物1的翘起现象。即使加快电极织物1的移送速度，只要康达效应热风机20施加作用，就不会有电极织物1翘起之虞。
此外，沿外部直线引导侧壁32倾斜上升并掠过电极织物1的下侧面的热风沿外部曲线引导侧壁33下降至曲线路径。随着这样的热风的流动，电极织物1被热风的气流吸附并被向下拉动。随着电极织物1被向下拉动，电极织物1相对于支撑辊18的面积增加。当电极织物1呈水平状态时，电极织物1与支撑辊18的接触仅仅是线接触，但通过热风的作用面接触。由于电极织物1相对于支撑辊18的接触面积增加，因此不存在电极织物1的打滑现象。可以进行电极织物的精确的移送。
引导侧壁35在内侧具备多个第一倾斜导向翅片41(fin)和多个第二倾斜导向翅片43。第一倾斜导向翅片41和第二倾斜导向翅片43以电极织物1的宽度方向上的中央点CL为基准沿相反方向倾斜地固定。因此，如图4中用箭头所示，由第一倾斜导向翅片41引导而被排出的热风和通过第二倾斜导向翅片43排出的热风在电极织物1的宽度方向朝彼此远离的方向行进。
如此，由于康达效应热风机20以从电极织物1的中央点CL朝向宽度方向的两侧末端的方式排出热风，因此空气压以使电极织物1的中央的未涂覆部WO1沿电极织物1的宽度方向展开的方式施加作用。抑制未涂覆部WO1中的褶皱5的出现，从而降低二次电池电极的次品率并提高良品生产率。
当通过喷嘴狭缝27的热风的排出方向无论是与电极织物1的行进方向顺行时或逆行时，均可以抑制褶皱5的出现。
所述第一倾斜导向翅片41与第二倾斜导向翅片43之间的夹角AN可以为20度至90度，更优选地，可以为40度至60度。如果所述夹角AN小于20度，则抑制褶皱5的产生的效果不足；如果夹角AN大于90度，则可能会出现电极材料4的干燥缺陷。
在上面的描述中，通过在宽度方向的中央点CL具有未涂覆部WO1的电极织物1的情况，对康达效应热风机20的褶皱5的抑制效果进行了说明，但在未涂覆部位于脱离宽度方向的中央点CL的位置，或者具有多个未涂覆部的二次电池电极织物的情况下，也相同地实现本发明的康达效应热风机20的褶皱抑制作用。
另一方面，第一倾斜导向翅片41和第二倾斜导向翅片43是具有规定厚度的板形部件，相对于垂直线的角度可以为10度至45度，更优选地，可以为20度至30度。此外，第一倾斜导向翅片41和第二倾斜导向翅片43的倾斜方向相反。
同时，第一倾斜导向翅片41的间距如下构成。
即，当设第一倾斜导向翅片41的上端部为流出侧端部41b，设下端部为流入侧端部41a时，如图4所示，第一倾斜导向翅片41的间距是使得从任意第一倾斜导向翅片41的流出侧端部41b向下延伸的垂直线Z1能够通过左侧相邻的第一倾斜导向翅片41的程度的间距。换言之，当将第一倾斜导向翅片41沿垂直方向投影时，投影到底面的第一倾斜导向翅片41的区域重叠。
这同样适用于第二倾斜导向翅片43的情况。即，当设第二倾斜导向翅片43的上端部为流出侧端部43b，设下端部为流入侧端部43a时，第二倾斜导向翅片43的间距是使得从任意第二倾斜导向翅片43的流出侧端部43b向下延伸的垂直线Z2能够通过右侧相邻的第二倾斜导向翅片43的程度的间距。换言之，当将第一倾斜导向翅片41沿垂直方向投影时，投影到底面的第一倾斜导向翅片41的区域重叠。
图5是用于阐述由于图4所示的第一倾斜导向翅片的间距较宽，投影到底面的区域不重叠的情况的问题的图。对第二倾斜导向翅片的间距较宽时的说明从略。
如图所示，当第一倾斜导向翅片41的间距较宽时，从下部上升的热风中的一部分沿箭头m的方向直接通过第一倾斜导向翅片41之间。即，热风垂直上升而不与第一倾斜导向翅片41碰撞。
这样的垂直的流动无法用于抑制褶皱5的出现，反而阻碍本应起抑制褶皱出现的作用的热风的流动。即，在沿箭头n的方向进入并与第一倾斜导向翅片41碰撞而偏折后与向斜线方向流动的热风碰撞而扰乱流动。最终，沿箭头n的方向进入的热风无法用于抑制褶皱出现。如图4所示，这样的问题可以通过缩小第一倾斜导向翅片41的间距，防止一部分热风通过而不与第一倾斜导向翅片41碰撞来解决。这同样适用于第二倾斜导向翅片43的情况。
图6是示出可适用于本发明的一实施例的康达效应热风机的第一倾斜导向翅片的变形例的图，图7是立体地示出图6所示的第一倾斜导向翅片的样貌的截取立体图。
与上述附图标记相同的附图标记值相同功能的相同部件。
如图所示，在第一倾斜导向翅片41及第二倾斜导向翅片43的流入侧端部41a、43a的一侧面具备流入流导向件45。
流入流导向件45以流线型的方式引导流入第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片之间的热风的流动，从而以使热风尽可能地不与第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片碰撞，而是随第一、二倾斜刀板沿最短动线流动的方式发挥作用。即，流入流导向件45起到拉动流入热风的附壁面的作用。如此，通过应用流入流导向件45，可以最大程度地提升通过喷嘴狭缝27的热风的运动能。
虽然参照附图中所示的实施例描述了本发明，但这些仅仅是示例性的，本领域技术人员将可以理解可以由此进行多种变形和等同的其他实施例。因此，本发明的真正的保护范围应仅由所附权利要求书界定。

Claims (10)

1.一种康达效应热风机，其排出热风以干燥在宽度方向上交替配置有多个涂覆部和多个未涂覆部的二次电池电极的织物，所述康达效应热风机的特征在于，包括：
热风生成单元，其生成热风；以及
外壳，其形成有下侧开口和喷嘴狭缝，所述下侧开口以使来自所述热风生成单元的热风流入内部的方式形成于所述外壳的下端部，所述喷嘴狭缝以使所述热风从所述内部向外部排出的方式在所述织物的宽度方向上延伸，
所述外壳具备在所述外壳内部向所述喷嘴狭缝侧引导所述热风并且分别与喷嘴狭缝的上端和下端连接的引导侧壁和内部曲线引导侧壁，
所述内部曲线引导侧壁形成为使未与所述喷嘴狭缝的下端连接的端部堵塞所述外壳的内部中央部的一侧面，并且整体上以使通过所述下侧开口流入的热风朝向喷嘴狭缝的方向的方式呈U字形曲线的形状，
由所述内部曲线引导侧壁和所述引导侧壁限定的热风的流路截面积随着靠近所述喷嘴狭缝而变窄，
所述引导侧壁具备以所述织物的宽度方向的中央点为基准沿相反的方向倾斜地延伸并且相互平行的多个第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片，
由所述第一倾斜导向翅片引导并从所述喷嘴狭缝排出的热风和由所述第二倾斜导向翅片引导并从所述喷嘴狭缝排出的热风在所述织物的宽度方向上彼此远离地行进，
第一倾斜导向翅片和第二倾斜导向翅片采用具有规定厚度的板的形态，
第一倾斜导向翅片的间距和倾斜度是使得与任意第一倾斜导向翅片的上端部相接的垂直线能够通过相邻的第一倾斜导向翅片的间距和倾斜度，
第二倾斜导向翅片的间距和倾斜度是使得与任意第二倾斜导向翅片的上端部相接的垂直线能够通过相邻的第二倾斜导向翅片的间距和倾斜度。
2.根据权利要求1所述的康达效应热风机，其特征在于，
所述第一倾斜导向翅片与所述第二倾斜导向翅片之间的角度为20度至90度。
3.根据权利要求1所述的康达效应热风机，其特征在于，
所述织物是具备电极集电体和涂覆于所述电极集电体上的电极材料的二次电池电极的织物。
4.根据权利要求1所述的康达效应热风机，其特征在于，
在所述第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片的流入侧端部还设置有流入流导向件，该流入流导向件引导流入第一倾斜导向翅片与第二倾斜导向翅片之间的热风，并以使热风与第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片平行地流动的方式发挥作用。
5.一种康达效应热风机，其排出热风以干燥在宽度方向上交替配置有多个涂覆部和多个未涂覆部的二次电池电极的织物，所述康达效应热风机的特征在于，包括：
外壳，其以使来自热风生成单元的热风流入内部，并从所述内部排出至外部的方式形成有在所述织物的宽度方向上延伸的喷嘴狭缝，
所述外壳具备在所述外壳的内部向所述喷嘴狭缝侧引导所述热风，并且分别与喷嘴狭缝的上端和下端连接的引导侧壁，
所述引导侧壁具备以所述织物的宽度方向的中央点为基准沿相反的方向倾斜地延伸并且相互平行的多个第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片，
由所述第一倾斜导向翅片引导并从所述喷嘴狭缝排出的热风和由所述第二倾斜导向翅片引导并从所述喷嘴狭缝排出的热风在所述织物的宽度方向上彼此远离地行进，
第一倾斜导向翅片和第二倾斜导向翅片采用具有规定厚度的板的形态，
第一倾斜导向翅片的间距和倾斜度是使得与任意第一倾斜导向翅片的上端部相接的垂直线能够通过相邻的第一倾斜导向翅片的间距和倾斜度，
第二倾斜导向翅片的间距和倾斜度是使得与任意第二倾斜导向翅片的上端部相接的垂直线能够通过相邻的第二倾斜导向翅片的间距和倾斜度，
所述第一倾斜导向翅片与所述第二倾斜导向翅片之间的角度为20度至90度，以使在所述电极的织物的宽度方向上展开的方式施加空气压，以抑制所述电极的织物出现褶皱。
6.根据权利要求5所述的康达效应热风机，其特征在于，
所述织物是具备电极集电体和涂覆于所述电极集电体上的电极材料的二次电池电极的织物。
7.根据权利要求5所述的康达效应热风机，其特征在于，
在所述第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片的流入侧端部还设置有流入流导向件，该流入流导向件引导流入第一倾斜导向翅片与第二倾斜导向翅片之间的热风，并以使热风与第一倾斜导向翅片及第二倾斜导向翅片平行地流动的方式发挥作用。
8.一种二次电池电极干燥装置，其干燥具备电极集电体和涂覆于所述电极集电体上的电极材料的二次电池电极的织物，所述二次电池电极干燥装置的特征在于，包括：
干燥室，供所述二次电池电极的织物通过；
多个康达效应热风机，其排出热风以干燥所述二次电池电极的织物，
所述多个康达效应热风机在所述干燥室的内部沿所述二次电池电极的织物的行进方向排列在所述二次电池电极的织物的下方，
所述康达效应热风机分别是根据权利要求1或5所述的康达效应热风机。
9.根据权利要求8所述的二次电池电极干燥装置，其特征在于，
所述二次电池电极干燥装置还具备多个红外光加热器，该红外光加热器向所述二次电池电极的织物照射红外光以加热并干燥所述电极材料，
所述多个红外光加热器分别在所述干燥室的内部沿所述二次电池电极的织物的行进方向排列在所述二次电池电极的织物的上方。
10.根据权利要求8所述的二次电池电极干燥装置，其特征在于，
所述康达效应热风机在干燥室的内部以相同的高度并排配置，整体上呈水平型结构。
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