CN206163605U - 极片冷压干燥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极片冷压干燥装置，其包括：放卷机构，卷绕有极片；冷压机构，对极片进行冷压；加热机构，对冷压后的极片进行加热；干燥机构，对加热后的极片进行干燥；以及收卷机构，驱动放卷机构上的极片依次经过冷压机构、加热机构和干燥机构，并将经过冷压干燥后的极片卷绕在收卷机构上。放卷机构上的极片在依次经过冷压机构的冷压工序、加热机构的加热工序和干燥机构的干燥工序后卷绕在收卷机构上，而在加热机构对极片的加热过程中，极片上的水分扩散到极片的表面，极片表面的水分被干燥机构带走，同时，极片在高温作用下反弹膨胀，释放反弹应力，从而能够在干燥极片的同时来改善极片的反弹一致性，无需在极片冷压工序后设置反弹工序。

Description

极片冷压干燥装置

技术领域

本实用新型涉及极片制造领域，尤其涉及一种极片冷压干燥装置。

背景技术

锂电池由于具有高循环寿命和存储性能而得到越来越多的重视，而锂电池要求在卷绕前干燥极片卷料，使极片处于较低的水含量，如果水含量过多，锂电池在化成阶段会消耗过量的锂，造成锂的不可逆损失，导致容量降低，电池气胀等问题，影响电池性能。同时极片卷料在冷压后卷绕前，极片应力要得到充分反弹，改善极片反弹一致性，不然电芯在卷绕后继续反弹，容易造成电芯变形，厚度增加，卷绕错位等现象。

极片卷料的干燥工艺主要有整卷干燥和开卷干燥，在极片卷料宽度≥100mm时，极片卷料存在水含量边缘和内部不均匀，边缘水分已烘干，而内部水分还需要长时间才能排出的现象。而开卷干燥极片具有预热快，温度分布均匀，水分扩散路径短，极片可以快速干燥等特点，尤其在宽度≥100mm极片卷料干燥中具有一定的优势。

于2013年4月3日公布的中国专利文献CN103017496A公开了一种锂离子动力电池极片干燥装置及方法中，通过红外加热器(特制波长的红外管)加热使极片将水分排出，达到快速预热和干燥的目的，但极片的温度一致性较差，离红外管近的温度高，远的温度低，而且红外管价格昂贵，成本较高，使用寿命短等特点使得其应用得到限制。

现有改善极片反弹一致性的方法是通过整卷加热的方式来释放反弹应力，但是卷料外圈的极片能够充分反弹，而卷料内圈的极片应力很难释放。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种极片冷压干燥装置，其能提高极片的干燥质量和反弹一致性，有效的减少极片的成型工序，提高极片的生产效率

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种极片冷压干燥装置，其包括：放卷机构，卷绕有极片；冷压机构，对极片进行冷压；加热机构，对冷压后的极片进行加热；干燥机构，对加热后的极片进行干燥；以及收卷机构，驱动放卷机构上的极片依次经过冷压机构、加热机构和干燥机构，并将经过冷压干燥后的极片卷绕在收卷机构上。

本实用新型的有益效果如下：

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，放卷机构上的极片在依次经过冷压机构的冷压工序、加热机构的加热工序和干燥机构的干燥工序后卷绕在收卷机构上，而在加热机构对极片的加热过程中，极片上的水分扩散到极片的表面，极片表面的水分被干燥机构带走，以达到干燥极片的目的，同时，极片在高温作用下反弹膨胀，释放反弹应力，因此，本实用新型的极片冷压干燥装置能够在干燥极片的同时来改善极片的反弹一致性，无需再在极片冷压工序后设置反弹工序，也就是说，本实用新型的极片冷压干燥装置将极片的冷压工序和加热干燥工序合在一起，有效的减少极片的成型工序，提高极片的生产效率。

附图说明

图1为根据本实用新型的极片冷压干燥装置的示意图；

图2为根据本实用新型的极片冷压干燥装置的干燥机构的示意图；

图3为根据本实用新型的极片冷压干燥装置的加热机构的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1放卷机构 42除湿组件

11放卷轮 43加热组件

12放卷用电机 44干燥箱

13放卷用纠偏机构 441进出口

2冷压机构 442进气管道

21冷压辊 443吹风口

3加热机构 444回风管道

31中频电源 45除尘机构

32控制器 451连接管道

33感应线圈 452排气阀门

34测温仪 5收卷机构

35测距仪 51收卷轮

4干燥机构 52收卷用电机

41动力组件 53收卷用纠偏机构

411第一进气口 6张力控制机构

412出气口 7导向辊轮

413第二进气口 P极片

具体实施方式

下面参照附图来详细说明本实用新型的极片冷压干燥装置。

参照图1至图3，根据本实用新型的极片冷压干燥装置包括：放卷机构1，卷绕有极片P；冷压机构2，对极片P进行冷压；加热机构3，对冷压后的极片P进行加热；干燥机构4，对加热后的极片P进行干燥；以及收卷机构5，驱动放卷机构1上的极片P依次经过冷压机构2、加热机构3和干燥机构4，并将经过冷压干燥后的极片P卷绕在收卷机构5上。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，放卷机构1上的极片P在依次经过冷压机构2的冷压工序、加热机构3的加热工序和干燥机构4的干燥工序后卷绕在收卷机构5上，而在加热机构3对极片P的加热过程中，极片P上的水分扩散到极片P的表面，极片P表面的水分被干燥机构4带走，以达到干燥极片P的目的，同时，极片P在高温作用下反弹膨胀，释放反弹应力，因此，本实用新型的极片冷压干燥装置能够在干燥极片P的同时来改善极片P的反弹一致性，无需再在极片P冷压工序后设置反弹工序，也就是说，本实用新型的极片冷压干燥装置将极片P的冷压工序和加热干燥工序合在一起，有效的减少极片P的成型工序，提高极片P的生产效率。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图1，放卷机构1包括：放卷轮11，用于固定卷绕的极片P；放卷用电机12，驱动放卷轮11转动；以及放卷用纠偏机构13，对放卷轮11上的极片P进行纠偏。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图1，冷压机构2包括两个冷压辊21，且极片P从两个冷压辊21之间通过时两个冷压辊21分别从两侧挤压极片P。两个冷压辊21通过挤压极片P将极片P上的粉料(活性物质)压密，从而减小极片P的厚度，提高电池的能量密度。但是，冷压后的极片P会发生反弹膨胀，如果不经处理，卷绕形成电芯后容易造成电芯变形。所以极片P在冷压后需要反弹工序(通常是对极片P加热，使其充分反弹，避免在卷绕形成电芯才反弹的情况)，而本实用新型的极片冷压干燥装置可以让极片P在加热干燥的工序中反弹，有效的减少极片P的成型工序，提高极片P的生产效率。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图3，加热机构3包括：中频电源31；控制器32，与中频电源31连通；以及感应线圈33，与控制器32连通，且极片P从感应线圈33之间通过。通电的感应线圈33会产生交变磁场，而在极片P从感应线圈33之间通过时，极片P上的金属箔材会产生感应电流，可使金属箔材在短时间内迅速升温，从而达到加热极片P的目的。这种感应加热的方式加热效率高，极片P升温快，从而提高极片P的生产效率。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图3，加热机构3还包括：测温仪34，检测极片P的温度，并将测得的温度传输到控制器32；以及测距仪35，检测极片P的厚度，并将测得的厚度传输到控制器32。测温仪34根据监测的温度，发出信号给控制器32，使其通过改变电流和电压的方式，来控制感应线圈33的加热功率。根据测距仪35检测极片P的厚度来判定经过感应线圈33的是极片P的空箔区(即只有金属箔材，没有涂层，厚度较小)还是涂膜区(金属箔材有涂层，厚度较大)，以确定感应线圈33的加热功率。测温仪34为非接触式的红外测温仪，加金属外壳，把外壳接地可屏蔽电磁场的干扰。测距仪35采用非接触式的激光测距仪，不能探伤极片P，响应速度要快。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图3，极片P从感应线圈33之间通过时，极片P上下两侧均设有感应线圈33，且极片P与两侧的感应线圈33的距离相同。感应线圈33可围成矩形框，极片P从矩形框内穿过时感应加热。极片P与两侧的感应线圈33的距离相同能够保证极片P的金属箔材的温度均匀性。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图1和图2，干燥机构4包括动力组件41、除湿组件42、加热组件43以及干燥箱44。动力组件41驱动气体流动，且具有供气体进入的第一进气口411和供气体流出的出气口412。除湿组件42与动力组件41的出气口412连通，并对动力组件41吹入的气体除湿。加热组件43与除湿组件42连通，并对除湿后的气体加热。干燥箱44具有：进出口441，供极片P从干燥箱44的内部空间通过；进气管道442，与加热组件43连通；以及吹风口443，与进气管道442连通并与从干燥箱44的内部空间通过的极片P相对。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，外界的气体经由动力组件41驱动依次经过除湿组件42除湿、加热组件43加热后形成干燥的高温气流，然后该气流经过进气管道442和吹风口443进入干燥箱44的内部并从极片P上流过，从而带走极片P表面的水分。

经由第一进气口411进入的气体的湿度≤1％，同时气体中粉尘粒径≤3μm。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图1，加热机构3位于干燥箱44内。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图1和图2，动力组件41还具有供气体进入的第二进气口413；对应地，干燥机构4还包括：除尘机构45，与动力组件41的第二进气口413连通；干燥箱44还具有回风管道444，连通干燥箱44的内部空间和除尘机构45。由于除尘机构45与动力组件41的第二进气口413连通，所以动力组件41在工作过程中会经由除尘机构45和回风管道444从干燥箱44的内部空间抽气，所以极片P的水分会随着(高温)气体依次通过回风管道444和除尘机构45(去除气体内的粉尘)，最后进入动力组件41并在动力组件41的驱动下进入下一个循环。由于该部分回收的气体为高温气体，所以在通过加热组件43时吸收的热量较小，所以这种气体循环使用的方式能够有效的降低能耗。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图1和图2，除尘机构45通过连接管道451与动力组件41的第二进气口413连通，且连接管道451上设有排气阀门452。排气阀门452能够将部分带有水汽的气体排出，剩余的气体循环利用(排气阀门452外接厂房抽风管道或抽风机，从而抽出部分气体)。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图1，收卷机构5包括：收卷轮51，用于卷绕极片P；收卷用电机52，驱动收卷轮51转动，以带动极片P移动并卷绕在收卷轮51上；以及收卷用纠偏机构53，对收卷轮51上的极片P进行纠偏。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图1，极片冷压干燥装置还包括：两组张力控制机构6，调控极片P运动过程中的张力，一组设置在放卷机构1与冷压机构2之间，另一组设置在干燥机构4与收卷机构5之间。

在根据本实用新型的极片冷压干燥装置中，参照图1，极片冷压干燥装置还包括：多个导向辊轮7，设置在放卷机构1和收卷机构5之间，支撑极片P并调整极片P的运动方向。

本实用新型的极片冷压干燥装置优选对宽度≥100mm的极片P进行冷压干燥。

本实用新型的极片冷压干燥装置对极片P进行冷压干燥的步骤如下：

1)上料：由人工或机械手将待干燥极片P安装好，接好带。并设置好张力控制机构6的张力，冷压机构2的冷压压力参数，加热机构3的温度参数，干燥机构的气体温度、流速、流量参数，最后设定走带速度(收卷机构5收卷的速度)。

2)冷压：极片P在冷压辊21的压力下，压紧到工艺要求的厚度，根据厚度的大小，调整冷压压力。

3)预热：给感应线圈33加载中频交流电，产生交变的电磁场，极片P在通过交变电磁场时，极片P的金属箔材会产生同频率的感应电流，可使极片金属箔材迅速加热，在很短的时间内使极片P温度上升到设定温度。其中测温仪34根据检测的温度，发出信号给控制器32，使其通过改变电流和电压的方式，来控制加热功率。测距仪35根据检测的厚度判断是空箔区还是涂膜区，以确定感应线圈33的加热效率。

4)干燥：加热组件43将循环气体加热到设定的温度，然后经过吹风口443吹向极片P，带走极片P表面的水分，加快极片P内部水分向极片P表面扩散，同时扩散至极片P表面的水分又被热气迅速的带走，达到快速干燥的目的。同时极片P在预热和干燥过程中处于高温环境中，可使极片P及时反弹；又由于极片P展开，受热均匀，可改善极片反弹一致性的目的。

5)下料：将经过冷压干燥过的极片P收卷好，由人工或机械手搬运，移到下一工序。

Claims (10)

1.一种极片冷压干燥装置，其特征在于，包括：

放卷机构(1)，卷绕有极片(P)；

冷压机构(2)，对极片(P)进行冷压；

加热机构(3)，对冷压后的极片(P)进行加热；

干燥机构(4)，对加热后的极片(P)进行干燥；以及

收卷机构(5)，驱动放卷机构(1)上的极片(P)依次经过冷压机构(2)、加热机构(3)和干燥机构(4)，并将经过冷压干燥后的极片(P)卷绕在收卷机构(5)上。

2.根据权利要求1所述的极片冷压干燥装置，其特征在于，放卷机构(1)包括：

放卷轮(11)，用于固定卷绕的极片(P)；

放卷用电机(12)，驱动放卷轮(11)转动；以及

放卷用纠偏机构(13)，对放卷轮(11)上的极片(P)进行纠偏。

3.根据权利要求1所述的极片冷压干燥装置，其特征在于，冷压机构(2)包括两个冷压辊(21)，且极片(P)从两个冷压辊(21)之间通过时两个冷压辊(21)分别从两侧挤压极片(P)。

4.根据权利要求1所述的极片冷压干燥装置，其特征在于，加热机构(3)包括：

中频电源(31)；

控制器(32)，与中频电源(31)连通；以及

感应线圈(33)，与控制器(32)连通，且极片(P)从感应线圈(33)之间通过。

5.根据权利要求4所述的极片冷压干燥装置，其特征在于，加热机构(3)还包括：

测温仪(34)，检测极片(P)的温度，并将测得的温度传输到控制器(32)；以及

测距仪(35)，检测极片(P)的厚度，并将测得的厚度传输到控制器(32)。

6.根据权利要求4所述的极片冷压干燥装置，其特征在于，极片(P)从感应线圈(33)之间通过时，极片(P)上下两侧均设有感应线圈(33)，且极片(P)与两侧的感应线圈(33)的距离相同。

7.根据权利要求1所述的极片冷压干燥装置，其特征在于，干燥机构(4)包括：

动力组件(41)，驱动气体流动，且具有供气体进入的第一进气口(411)和供气体流出的出气口(412)；

除湿组件(42)，与动力组件(41)的出气口(412)连通，并对动力组件(41)吹入的气体除湿；

加热组件(43)，与除湿组件(42)连通，并对除湿后的气体加热；

干燥箱(44)，具有：

进出口(441)，供极片(P)从干燥箱(44)的内部空间通过；

进气管道(442)，与加热组件(43)连通；以及

吹风口(443)，与进气管道(442)连通并与从干燥箱(44)的内部空间通过的极片(P)相对。

8.根据权利要求7所述的极片冷压干燥装置，其特征在于，

动力组件(41)还具有供气体进入的第二进气口(413)；

干燥机构(4)还包括：除尘机构(45)，与动力组件(41)的第二进气口(413)连通；

干燥箱(44)还具有回风管道(444)，连通干燥箱(44)的内部空间和除尘机构(45)。

9.根据权利要求8所述的极片冷压干燥装置，其特征在于，除尘机构(45)通过连接管道(451)与动力组件(41)的第二进气口(413)连通，且连接管道(451)上设有排气阀门(452)。

10.根据权利要求1所述的极片冷压干燥装置，其特征在于，收卷机构(5)包括：

收卷轮(51)，用于卷绕极片(P)；

收卷用电机(52)，驱动收卷轮(51)转动，以带动极片(P)移动并卷绕在收卷轮(51)上；以及

收卷用纠偏机构(53)，对收卷轮(51)上的极片(P)进行纠偏。