CN206301895U - 加热装置及热压设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及加热技术领域，尤其涉及一种加热装置及热压设备，加热装置用于加热裸电芯，其包括加热机构和感应控制机构，所述加热机构包括机架、第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈均安装于所述机架上，两者之间形成用于容纳裸电芯的间隔；所述感应控制机构包括感应电源，所述感应电源与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈均电连接，以在所述间隔内形成交变磁场。该加热装置采用第一感应线圈和第二感应线圈产生交变磁场，裸电芯置于该交变磁场内以后将会产生涡流，进而产生焦耳热效应，以此加热裸电芯。由于上述交变磁场可以穿透裸电芯，因此裸电芯的加热面积更大，加热效率更高。

Description

加热装置及热压设备

技术领域

本申请涉及加热技术领域，尤其涉及一种加热装置及热压设备。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、绿色低公害等优点，已经广泛的应用在电动汽车和储能等方面。同时锂离子电池因国家政策的大力支持，及其对环境无污染等优点，现需求量急剧增加，各企业都在增大投入，提升产能。

锂离子电池包括裸电芯，该裸电芯主要由阴极片、阳极片和隔离膜卷绕或者叠加而成，在生产工艺中，在卷绕或者叠片后有一个热压整形工艺和设备，主要目的是加热隔离膜上的粘结剂，使其与阴、阳极粘结在一起，并保持每层极片间距离具有较高的一致性，使锂离子电池在使用过程中，阴极片的锂离子穿透到阳极片的距离一致，提升锂离子电池的性能。

传统的热压整形工艺主要有两种：一种是直接加热和整形合在一起，另一种先把裸电芯进行预热再施加压力进行整形。其中，预热主要采用三种方式：热传导加热、热风加热(对流交换)和红外灯加热(热辐射)；整形主要是向裸电芯表面施加一定的压力使其保持一定形状。

上述热传导预热主要是通过热板压在裸电芯表面上进行加热，即利用上、下加热板(电阻加热)接触裸电芯表面，此时裸电芯的升温速度主要是由上、下板温度，裸电芯自身导热系数、厚度、比热容等材料因素决定，但因裸电芯自身导热系数低，比热容较大，所以热量从外向里传递较慢，加热效率低。

热风预热主要是把裸电芯放入带一定温度的循环风中，靠风与裸电芯的接触表面进行热交换，同时伴有裸电芯自身由高温区向低温区进行传导加热。因风(空气)与裸电芯的加热速率主要受裸电芯接触表面积、风速、热交换系数等影响，裸电芯卷绕完后实际接触只有6个面，内层只能通过热传导加热，所以加热效率很低。

红外灯加热主要是利用红外灯辐射特定的能量波长(电磁波)到裸电芯表面，裸电芯加热主要是靠吸收部分红外灯的辐射能量，因裸电芯外表面是白色的，其吸收率较低，同时与热风加热同理受接收面积限制，实际加热效率也很低。

实用新型内容

本申请提供了一种加热装置及热压设备，以提高裸电芯的加热效率。

本申请的第一方面提供了一种加热装置，用于加热裸电芯，其包括加热机构和感应控制机构，

所述加热机构包括机架、第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈均安装于所述机架上，两者之间形成用于容纳裸电芯的间隔；

所述感应控制机构包括感应电源，所述感应电源与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈均电连接，以在所述间隔内形成交变磁场。

优选地，所述加热机构还包括安装于所述机架上的驱动件，所述驱动件与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈中的至少一者传动连接，以使所述第一感应线圈和所述第二感应线圈能够相对靠近或者远离。

优选地，所述加热机构还包括导柱，所述导柱的一端与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈中的一者固定连接，另一端与所述机架上的导向孔滑动配合。

优选地，所述感应控制机构还包括控制器，所述控制器上具有第一连接端口、第二连接端口和第三连接端口，所述第一连接端口与所述感应电源电连接，所述第二连接端口与所述第一感应线圈电连接，所述第三连接端口与所述第二感应线圈电连接。

优选地，所述感应控制机构还包括与所述控制器电连接的温控测量仪，所述温控测量仪用于测量裸电芯的温度。

优选地，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈中的至少一者为盘形线圈，所述盘形线圈包括多个线圈段，各所述线圈段依次相连，以形成由外向内环绕的盘状结构。

优选地，各所述线圈段均为直线型线圈段，各所述直线型线圈段依次垂直相连。

优选地，所述盘形线圈的外轮廓形状为正方形。

优选地，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈中的至少一者为螺旋形线圈。

本申请的第二方面提供了一种热压设备，其包括预热装置和热压装置，所述预热装置为上述任一项所述的加热装置。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的加热装置采用第一感应线圈和第二感应线圈产生交变磁场，裸电芯置于该交变磁场内以后将会产生涡流，进而产生焦耳热效应，以此加热裸电芯。由于上述交变磁场可以穿透裸电芯，因此裸电芯的加热面积更大，加热效率更高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的热压设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的加热装置中，第一感应线圈和第二感应线圈的一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的加热装置中，第一感应线圈和第二感应线圈的另一种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的加热装置中，第一感应线圈和第二感应线圈的又一种结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的热压设备中，热压装置的结构示意图。

附图标记：

10-裸电芯；

20-机架；

21-第一感应线圈；

22-第二感应线圈；

23-驱动件；

24-导柱；

30-感应电源；

31-控制器；

32-温控测量仪；

40-动力件；

41-输送带；

50-第一发热件；

51-第二发热件；

52-热压驱动件；

53-热压导向件。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-4所示，本申请实施例提供了一种加热装置，其可以用于加热裸电芯10，例如在热压整形裸电芯10之前对裸电芯10进行热压。此加热装置可以包括加热机构和感应控制机构。

上述加热机构可以包括机架20、第一感应线圈21和第二感应线圈22，第一感应线圈21和第二感应线圈22均安装于机架20上，两者之间形成用于容纳裸电芯10的间隔，裸电芯10可以置于该间隔内。第一感应线圈21和第二感应线圈22均可以固定安装于机架20上，也可以活动安装于机架20上。

感应控制机构包括感应电源30，该感应电源30与第一感应线圈21和第二感应线圈22均电连接，以在上述间隔内形成交变磁场。具体地，裸电芯10可以支撑于第二感应线圈22上，第一感应线圈21可以与裸电芯10相接触或者不接触，当第一感应线圈21和第二感应线圈22均与感应电源30相接触时，感应电源30可以向两者施加一定功率的交频电流，即可产生前述的交变磁场。

当裸电芯10置于上述交变磁场内以后，裸电芯10内部的铝或铜箔材质在交变磁场中产生涡流，进而产生焦耳热效应，铝或铜箔材质产生的热量可以传递给隔离膜，继而加热裸电芯10。由于上述交变磁场可以穿透裸电芯10，因此裸电芯10的加热面积更大，加热效率更高。另外，此种加热方式还可以使裸电芯10的各部分同时发热，以提高裸电芯10的加热均匀性。

为了提高加热装置的自动化程度，上述加热机构还可包括安装于机架20上的驱动件23，该驱动件23可以是驱动缸或其他动力元件，其与第一感应线圈21和第二感应线圈22中的至少一者传动连接，以使第一感应线圈21和第二感应线圈22能够相对靠近或者远离。另外，由于第一感应线圈21和第二感应线圈22中的一者可以不与裸电芯10接触，此种情况下可以采用驱动件23调整裸电芯10与第一感应线圈21或第二感应线圈22之间的距离，以调节裸电芯10上施加的磁场的强度。

进一步地，该加热机构还可包括导柱24，该导柱24的一端与第一感应线圈21和第二感应线圈22中的一者固定连接，另一端与机架20上的导向孔滑动配合。当驱动件23带动第一感应线圈21或第二感应线圈22使两者相对运动时，导柱24可以为此相对运动提供导向，使得两者的相对运动更加稳定。具体实施例中，上述导柱24可以设置为一个或者多个，本文对此不作限制。

为了精确控制裸电芯10的加热状态，上述感应控制机构还可以包括控制器31，该控制器31上具有第一连接端口、第二连接端口和第三连接端口，第一连接端口与感应电源30电连接，第二连接端口与第一感应线圈21电连接，第三连接端口与第二感应线圈22电连接。通过控制器31可以控制感应电源30与第一感应线圈21和第二感应线圈22的连通状态，进而控制裸电芯10的加热时间。

更进一步地，上述感应控制机构还可包括与控制器31电连接的温控测量仪32，该温控测量仪32用于测量裸电芯10的温度。当裸电芯10处于加热状态时，温控测量仪32可以实时检测裸电芯10的当前温度，所测得的温度值可以反馈给控制器31，控制器31可以判断此温度值是否满足要求，如果满足要求，则停止加热，如果不满足要求，则可以控制第一感应线圈21和第二感应线圈22继续加热裸电芯10。当然，控制器31还可以通过温控测量仪32所测得的值判断感应电源30的当前频率和功率等参数是否合适。频率越高，穿透深度越浅，相反频率越低，穿透深度越深；功率越大，加热时间越短，相反功率越小，加热时间越长。此处的频率和功率可以选在合适的范围内，使能量转换率更高，降低损耗。

上述第一感应线圈21和第二感应线圈22的形状可以根据裸电芯10的形状、温度要求等因素设计，本申请实施例提供如下几种结构。当然，第一感应线圈21和第二感应线圈22还可以选用其他结构。

如图2和3所示，第一感应线圈21和第二感应线圈22中的至少一者为盘形线圈，该盘形线圈包括多个线圈段，各线圈段依次相连，以形成由外向内环绕的盘状结构。这里的线圈段可以是曲线型线圈段，也可以是直线型线圈段。进一步地，各直线型线圈段依次垂直相连，以形成如图2所示的矩形的盘形线圈。更进一步地，通过优化各直线型线圈段的结构，可以使得盘形线圈的轮廓形状为正方形，如图3所示。

另一实施例中，如图4所示，第一感应线圈21和第二感应线圈22的至少一者为螺旋形线圈。

如图1和图5所示，基于上述结构，本申请实施例还提供一种热压设备，该热压设备可以实现裸电芯10的热压整形，包括预热装置和热压装置，此预热装置可以采用上述任一实施例所描述的加热装置，以此对裸电芯10进行预热。

裸电芯10首先在预热装置处进行预热，预热完成后再通过输送装置将裸电芯10移动到热压装置处进行热压。此处的输送装置可以包括动力件40和输送带41，动力件40可以采用电机，其带动输送带41运动，进而驱动输送带41上放置的裸电芯10。

上述热压装置可以继续对裸电芯10进行加热，并能够同时向裸电芯10施加压力，使得裸电芯10的阴极片、阳极片和隔离膜通过粘接剂更加牢靠地粘接在一起。此热压装置可以包括第一发热件50、第二发热件51、热压驱动件52(可以是伸缩缸)和热压导向件53。第一发热件50和第二发热件51相对设置，在热压驱动件52的作用下，裸电芯10可以被夹持于第一发热件50和第二发热件51之间，热压导向件53则用于实现第一发热件50和第二发热件51之间的相对运动的导向。

一种具体实施例中，裸电芯10从卷绕或者叠片工序自动上料到预热工序，感应电源30输出交频电流(200HZ<频率<5KHZ，20A<电流<200A，3KW<功率<10KW)，加热时间约5s～50s，把裸电芯10从室温(25℃±5℃)加热到65℃～100℃之间，然后通过输送装置快速转移裸电芯10到热压整形工序，此时第一发热件50可以向裸电芯10的表面施加约2Mpa～7MPa的压强，并保压3～10s，就可以达到整形要求，再自动下料到下一工序。

相比于现有的热压工艺与设备，上述热压设备达到同样的要求需要≥50～100s，内外温差约Δ30℃～40℃，不仅节省了裸电芯10的加热时间，还减小了裸电芯10的内部温差，裸电芯整体的粘结效果优于传统的热压整形合成工艺和设备，同时更利于自动化生产时降低设备制造成本，减小占地空间。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加热装置，用于加热裸电芯，其特征在于，包括加热机构和感应控制机构，

所述加热机构包括机架、第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈均安装于所述机架上，两者之间形成用于容纳裸电芯的间隔；

所述感应控制机构包括感应电源，所述感应电源与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈均电连接，以在所述间隔内形成交变磁场。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热机构还包括安装于所述机架上的驱动件，所述驱动件与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈中的至少一者传动连接，以使所述第一感应线圈和所述第二感应线圈能够相对靠近或者远离。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述加热机构还包括导柱，所述导柱的一端与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈中的一者固定连接，另一端与所述机架上的导向孔滑动配合。

4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述感应控制机构还包括控制器，所述控制器上具有第一连接端口、第二连接端口和第三连接端口，所述第一连接端口与所述感应电源电连接，所述第二连接端口与所述第一感应线圈电连接，所述第三连接端口与所述第二感应线圈电连接。

5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述感应控制机构还包括与所述控制器电连接的温控测量仪，所述温控测量仪用于测量裸电芯的温度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈中的至少一者为盘形线圈，所述盘形线圈包括多个线圈段，各所述线圈段依次相连，以形成由外向内环绕的盘状结构。

7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，各所述线圈段均为直线型线圈段，各所述直线型线圈段依次垂直相连。

8.根据权利要求7所述的加热装置，其特征在于，所述盘形线圈的外轮廓形状为正方形。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈中的至少一者为螺旋形线圈。

10.一种热压设备，其特征在于，包括预热装置和热压装置，所述预热装置为权利要求1-9中任一项所述的加热装置。