CN205406652U - 一种锂离子电池干燥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂离子电池干燥装置，属于锂离子电池制造技术领域。本实用新型的锂离子电池干燥装置，包括用来与电池极柱接触传热的导热体及用来将所述导热体压紧在电池极柱上的压紧装置。本实用新型的锂离子电池干燥装置，提高了干燥效率，而且能够保持电池温度恒定，从而提高电池水分含量一致性。

Description

一种锂离子电池干燥装置

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池干燥装置，属于锂离子电池制造技术领域。

背景技术

在锂离子电池充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层具有固体电解质的特征，是电子绝缘体同时也是Li⁺的优良导体，该钝化层被称为“固体电解质界面膜”，简称SEI膜。

SEI膜是锂离子电池中锂离子进出的通道，其传输性能将影响到电池充放电特性，并对电池的倍率性能、循环性能产生直接的影响。同时，SEI膜的一致性直接决定了电池的循环一致性。

电池中的水分对SEI膜的质量和一致性有着决定性的作用，一方面，水分的含量直接影响到SEI膜的组成；另一方面，如果电池中水分含量过多，在电池化成过程中将产生大量的气体，阻碍SEI膜的形成，影响SEI膜的一致性。

因此，生产环境中水分控制及电池干燥，是锂离子电池生产过程中的关键工序。电池干燥，即在一定温度下，使电池内部水分挥发，以达到尽可能除去电池内部水分的目的。在电池干燥过程中，温度和环境真空度，对干燥效果和干燥效率有着决定性的影响。现有的干燥工艺一般是先用高温的干燥空气或氮气对电池进行加热，再对电池进行抽真空保压，逐步除去水分。但是这种干燥方式存在以下缺陷：一是干燥炉中不同位置的电池，其加热效果不一致；二是热量由电芯外部向电芯内部传导，效率较低，尤其是叠片式电池，其外层极片向内层极片的热传导较慢，且一致性差；三是传热介质如空气的比热容较低，热传导速度慢，对电池的加热速度较慢；四是干燥炉不能达到绝对真空，在“真空”环境下，电池对外仍有一定的热传导，导致电池的温度逐步降低，影响电池干燥效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种操作效率高、传热效率高的锂离子电池干燥装置。

为了实现以上目的，本实用新型的锂离子电池干燥装置的技术方案如下：

一种锂离子电池干燥装置，包括用来与电池极柱接触传热的导热体及用来将所述导热体压紧在电池极柱上的压紧装置。

本实用新型的锂离子电池干燥装置采用极柱加热的方式，利用集流体优良的导热性能，实现了对锂电池的快速加热，提高了干燥效率。由于锂离子动力电池一般由数十组极耳组成，热量可以通过极耳及集流体均匀的传导至电池电芯的内部，电池内部温度一致性较高；由于极片的温升为自集流体向外传热引起，可以有效除去极片涂层底层的水分，涂层内部水分一致性高；由于传热效率高，本实用新型的干燥装置能够实现在干燥炉内部不同区域的电池的干燥温度一致性，不同电池间的水分一致性较高；加热过程不借助气体，大幅提高干燥效率。

还包括用来向导热体传热的加热片。该加热片与导热体相连，可以通过与导热体接触传热对电池极柱加热。

所述导热体能够在靠近或者远离电池极柱的方向上导向移动。导热体在该方向上的导向移动能够实现导热体在电池固定前先远离电池极柱，在电池固定后再靠近电池极柱并与电池极柱接触。该导向移动可以通过导热体与固定设置在干燥装置上的固定结构如固定板或者固定架来实现。或者所述导热体在靠近或者远离电池极柱的方向上与所述加热片导向移动配合。

所述压紧装置为压紧弹簧。压紧弹簧能够实现在导热体与电池极柱接触时将导热体压紧在电池极柱上。压紧弹簧的一端固定连接在导热体上，另一端固定连接在固定设置在干燥装置上的固定结构如固定板或者固定架上。该固定板可以为加热片，即压紧弹簧的两端分别固定在加热片和导热体上。此时，该压紧弹簧也可以向导热体传递热量。

所述压紧弹簧套设在所述导热体上。压紧弹簧套设在导热棒上，在加热前对电池固定时，很容易实现导热棒与对应的电池极柱的准确对准，操作效率高，而且不容易出现导热棒与极柱之间的错位，避免错位引起的传热效率下降。

所述导热体为导热棒，所述导热棒靠近电池极柱的一端设置有传热盘。该传热盘增大了导热棒与极柱之间的传热面积，提高了传热稳定性。

所述导热体的数量为两个。可以分别通过正极极柱和负极极柱同时进行加热，进一步提高了干燥效率。

还包括与电池极柱或者导热体相连的温度传感器。

还包括与所述温度传感器相连的温度控制器。温度控制器与温度传感器联用，对干燥装置形成闭环控制，能调节电池的加热速率，及时补充电池的热量损失，保持温度恒定。

还包括用来对电池内部抽真空的抽真空装置。该抽真空装置可以从加热开始或者加热过程的任意时间同时对电池进行抽真空，及时抽出气体水分，进一步提高干燥效率。

还包括用来将电池固定的电池固定装置。

本实用新型的锂离子电池干燥装置，提高了干燥效率，而且能够保持电池温度恒定，从而提高电池水分含量一致性。

附图说明

图1为本实用新型的锂离子电池干燥装置的实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的锂离子电池干燥装置的实施例所干燥的锂电池的结构示意图；

图3为图2中的正极片的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的锂离子电池干燥装置的实施例：

如图1-3所示，本实用新型的锂离子电池干燥装置包括加热装置和电池固定装置，加热装置包括加热基体、导热体、压紧装置、温度传感器、温度控制器、抽真空装置，加热基体为规则形状或者不规则形状的加热片或者加热块，本实施例中为加热片1，用来向导热体传热。加热片1水平设置或者竖直设置或者采用其他设置方式均可，本实施例中加热片1水平设置。加热片1本身可以为热源如电加热片，也可以将加热片1的一端与热源相连，热源可以采用现有技术中的电热丝或者电加热片。导热体与加热片1在上下方向上导向移动配合，导热体为导热块或者导热棒，本实施例中为导热棒，加热片1上设置有两个沿上下方向延伸的导热孔，导热棒为两个，分别为正极导热棒2和负极导热棒3，分别与两个导热孔对应，每一个导热棒的上端插入到相应的导热孔中并与导热孔内壁导向滑动配合，该滑动配合的紧密程度需保证导热棒与加热片1之间的热传导良好。导热棒的下端固定连接有传热盘，即正极导热棒2的下端固定连接有正极传热盘，用来与对应的电池正极柱4接触传热，负极导热棒3的下端固定连接有负极传热盘，用来与对应的电池负极柱5接触传热。传热盘的盘面面积大于导热棒下端的端面面积，以提高传热面积。

压紧装置为压紧弹簧，压紧弹簧套设在导热棒上，压紧弹簧上端与加热片1下表面固定连接，下端与传热盘的上表面固定连接。对应的，压紧弹簧的数量也为两个，分别为正极压紧弹簧6和负极压紧弹簧7。在电池在干燥装置中放置时，压紧弹簧能够使导热棒向上移动，并在电池放置好后，向导热棒提供向下的弹力使传热盘的下表面与电池极柱的端面压紧接触。

温度传感器与电池极柱或者导热棒或者加热片1通过热传导元件如传热金属丝相连，用来监测电池极柱或者导热棒或者加热片1处的温度，本实施例中，温度传感器连接在电池极柱上，用来监测电池极柱处的温度，以避免电池极柱温度上升过快或者过慢导致的电芯内部受热不均匀或者传热效率低下。温度传感器上连接有温度控制器，温度控制器还与热源相连，在接收到温度传感器传递的温度信号后，进行判断，如果温度高于设定值，则控制热源断开或者降低发热功率，以减小热源向加热片1的传热速度；相反的，如果温度低于设定值，则控制热源提高发热功率，以增大热源向加热片1的传热速度，通过温度传感器和温度控制器的控制，实现对电池加热温度的恒定。

抽真空装置为用来与电池注液口相连以对电池内部抽真空的真空泵。

电池固定装置用来将电池固定以便于对电池加热，本实施例中电池固定装置包括水平设置的电池支撑板，用来对电池提供向上的支撑力，电池支撑板通过连接带与加热片1固定连接。

上述加热片1、导热棒及传热盘均采用热的良导体制成，如金属铝、铜等。

本实施例干燥的锂离子电池由正负极片、隔膜、电解液、顶盖和壳体组成，正负极片与隔膜通过叠片或卷绕的方式形成电芯(极组)，电芯通过内部极片的极耳与顶盖上的极柱连接，其中，正极极耳8与正极柱相连，负极极耳9与负极柱相连，如图2所示。极片由集流体和涂层两部分组成，图3所示即为叠片式电池正极片10的结构示意图，一般正极片的集流体为铝箔，负极片的集流体为铜箔，极耳即为无涂覆区的铜箔或铝箔，铜箔、铝箔不仅是优良的导体，同时也有极佳的热传导性能。

本实施例的锂离子电池干燥装置在使用时，先将两个导热棒的传热盘向上顶，将加热装置的导热棒上移，将待干燥的锂离子电池放置在电池支撑板上，然后放下导热棒，使两个导热棒的传热盘的下表面分别与对应的电池极柱的上端面压紧接触，将加热片与热源相连，开启真空泵对电池内部抽真空。开启热源进行加热，热量通过加热片、导热棒、电池极柱传递到每一片极片的集流体上，实现了电池干燥时对电芯的均匀加热。在加热过程中，通过温度传感器和温度控制器控制加热速率，保持电芯加热时的温度恒定。

在本实用新型的锂离子电池干燥装置的其他实施例中，导热棒的数量可以仅为一个，在使用时，仅将导热棒与电池极柱中的一个压紧接触即可。

在本实用新型的锂离子电池干燥装置的其他实施例中，导热棒的下端不设置传热盘。

在本实用新型的锂离子电池干燥装置的其他实施例中，导热体的导向移动可以通过导热体与固定设置在电池固定装置上的导向板的导向滑动配合来实现。

在本实用新型的锂离子电池干燥装置的其他实施例中，干燥装置包括与电池固定装置固定连接的固定板，压紧弹簧的一端固定连接在导热体上，另一端固定连接在固定板上。

在本实用新型的锂离子电池干燥装置的其他实施例中，不设置温度控制器，仅通过温度传感器传递的温度信息判断电池温度高低，进而再对热源进行控制。在其他实施例中，也可以不设置温度传感器和温度控制器。

在本实用新型的锂离子电池干燥装置的其他实施例中，不设置抽真空装置，仅依靠加热使电池中的水分从注液口逸出。在其他实施例中，不设置电池固定装置。

Claims (10)

1.一种锂离子电池干燥装置，其特征在于，包括用来与电池极柱接触传热的导热体及用来将所述导热体压紧在电池极柱上的压紧装置。

2.如权利要求1所述的锂离子电池干燥装置，其特征在于，还包括用来向导热体传热的加热片(1)。

3.如权利要求1所述的锂离子电池干燥装置，其特征在于，所述导热体能够在靠近或者远离电池极柱的方向上导向移动。

4.如权利要求2所述的锂离子电池干燥装置，其特征在于，所述导热体在靠近或者远离电池极柱的方向上与所述加热片(1)导向移动配合。

5.如权利要求1所述的锂离子电池干燥装置，其特征在于，所述压紧装置为压紧弹簧。

6.如权利要求5所述的锂离子电池干燥装置，其特征在于，所述压紧弹簧套设在所述导热体上。

7.如权利要求1所述的锂离子电池干燥装置，其特征在于，所述导热体为导热棒，所述导热棒靠近电池极柱的一端设置有传热盘。

8.如权利要求1-7任意一项所述的锂离子电池干燥装置，其特征在于，所述导热体的数量为两个。

9.如权利要求1所述的锂离子电池干燥装置，其特征在于，还包括与电池极柱或者导热体相连的温度传感器。

10.如权利要求9所述的锂离子电池干燥装置，其特征在于，还包括与所述温度传感器相连的温度控制器。