CN208736060U - 一种极卷干燥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极卷干燥装置，主要包括外箱体、干燥腔体、加热器、水平金属芯轴、极卷卷筒、运风电机、风轮等，加热器固定在干燥腔体上部、下部、左、右两侧、后部及外箱体箱门，水平金属芯轴内置加热装置，即可实现干燥腔体六个面及水平金属芯轴同步加热。加热前将外箱体内空气置换成干燥气，通过水平循环运风实现极卷与气体介质的高效对流换热，通过配合使用极卷卷筒实现极卷内圈接触热传导升温。对比现有技术，本实用新型所采用的极卷干燥装置效率更高，降低了极卷不同卷径处的温度差异，温度均匀性更好。

Description

一种极卷干燥装置

技术领域

本实用新型涉及动力锂离子电池制备技术领域，具体涉及一种锂离子电池阴阳极极卷高效干燥装置。

背景技术

近年来，随着电动汽车行业的迅速发展，动力电池的需求量日益增大，随之而来的，对动力电池产能提升需求也更加迫切。为满足电芯性能，动力电池电芯制备过程中需要对极片进行干燥、除水，通常将含水量降至ppm级别以满足工艺要求。常规的干燥箱主要为外加热鼓风式和内加热鼓风式，通常对极卷进行真空烘烤的干燥方法及干燥装置通常存在以下不足：

1.干燥箱腔体内温度均匀性差，温度波动大，导致水含量波动；

2.当极卷卷径较大时，卷料升温效率低；

3.不同卷径处极卷升温速率不一致，导致烘烤后极片厚度差异、极片波浪等；

4.高温低真空状态下箔材易氧化；

以上问题，特别是当极片来料收卷张力较大、卷径较大时更为严重，大卷极片的干燥效率及一致性成为电芯生产过程中产能提升的瓶颈。

公开号为CN 103256792A的专利申请提出了一种在腔体内收放卷的干燥工艺，该方法虽然可以提高极片烘烤的均匀性和干燥效率，但高温高真空环境下旋转零部件及纠偏传感器的寿命、腔体密封性均存在很大风险，且干燥后的极片变脆，如收放卷张力不当极易导致断带，难以连续稳定生产。

专利号为CN202630635U的专利提出了一种箱门带有加热装置的真空干燥箱，其虽然补偿了箱门处的热量损失，但针对较大卷径极卷烘烤时升温仍然受限，烘烤效率低。

实用新型内容

针对以上极卷烘烤现存的问题，本实用新型提供了一种极卷高效干燥装置，以解决极片卷料烘烤时干燥效率低、升温一致性差的问题。

为解决以上问题，本实用新型提供的技术方案是：提供了一种极卷干燥装置，具体包括外箱体、干燥腔体、极卷卷筒、水平金属芯轴、加热器、运风电机、风轮。

所述的外箱体为金属材质的长方体密封结构，其中长方体的长度方向为外箱体的前后方向，长方体的宽度方向为外箱体的左右方向，长方体的高度方向为外箱体的上下方向。外箱体由外箱体上板、外箱体下板、外箱体左壁板、外箱体右壁板、外箱体后板及外箱体箱门组成。外箱体后板中心位置固定有运风电机-风轮安装接口，外箱体后板中心位置上方固定有干燥气接口，外箱体后板中心位置下方固定有抽真空接口。外箱体下板上固定有干燥腔体安装支架。外箱体前部为可打开的外箱体箱门。

所述的干燥腔体为开放长方体结构，由干燥腔体上板、干燥腔体下板、干燥腔体左壁板、干燥腔体右壁板及干燥腔体后板组成，其开口方向与外箱体前方一致。干燥腔体固定在外箱体下板上的干燥腔体安装支架上。干燥腔体后板内表面中心位置固定有水平金属芯轴，水平金属芯轴的轴向与外箱体前方一致。干燥腔体左、右壁板上开有风孔。

所述的水平金属芯轴内部有加热装置，加热装置为加热管或电阻丝，水平金属芯轴可独立加热。

所述的极卷卷筒为金属材质，包覆在水平金属芯轴上，且极卷卷筒与水平金属芯轴紧密贴合。

所述的加热器为加热管或电阻丝。

所述的加热器及水平金属芯轴内的加热装置加热均受PLC控制，实现高精度控温；

所述的加热器固定在外箱体内表面，在外箱体与干燥腔体之间且不与干燥腔体安装支架、风轮等干涉。加热器在干燥腔体上部、下部、左、右两侧、后部、及外箱体箱门处均匀分布，即干燥腔体的六个面可独立加热。

所述的运风电机在外箱体外部，固定在外箱体后板上的运风电机-风轮安装接口处。

所述的风轮在箱体内部，固定在外箱体后板上运风电机-风轮安装接口处。

此外，利用本实用新型提供的极卷干燥装置进行极卷高效干燥方法包括：

首先，打开外箱体箱门，将极卷固定在干燥腔体内水平金属芯轴上的极卷卷筒上，使极卷与极卷卷筒紧密贴合，在本实用新型的一个较佳实施例中，极卷卷筒选用金属材质，且极卷卷筒与水平金属芯轴尺寸相配合，使二者良好接触贴合；

其次，关闭外箱体箱门，打开抽真空口，将外箱体内空气抽走并充入干燥气体，完成气体置换，在本实用新型的一个较佳实施例中，干燥气为氮气或氩气；

第三，将干燥腔体上部、下部、左、右两侧、后部、外箱体箱门处的加热器及水平金属芯轴内的加热加热装置同时开启，实现多热源同步加热；

第四，开启运风电机，运风电机带动风轮高速旋转产生气流，气流通过干燥腔体左、右壁板上的风孔在外箱体与干燥腔体之间形成定向流道，实现干燥腔体内水平循环运风，将极卷充分加热；

最后，再次开启抽真空，将极卷烘烤出的水分排出，完成干燥除水。

实施本实用新型提供的一种极卷干燥装置及干燥方法的有益效果是：

1.干燥腔体六个面独立加热，通过运风电机带动风轮高速旋转产生气流并通过气流定向流道实现干燥腔体内水平循环运风，有利于提高腔体内的温度均匀性。

2.水平金属芯轴可独立加热，与配合使用的极卷卷筒形成接触式热传导，充分提升极卷内圈升温效率，使极卷不同卷径处温度更均匀，提高物料的温度一致性；

3.初始阶段干燥气体置换出外箱体内空气，避免极卷高温氧化；

4.极卷与气体介质对流换热、与极卷卷筒接触热传导使极卷快速预热，再次抽真空，有利于水分的快速排出，提高干燥效率。

附图说明

图1极卷干燥装置示意图；

图2极卷干燥装置A-A剖面示意图；

其中，1-外箱体上板，2-干燥腔体上板，3-加热器，4-干燥气接口，5-风轮，6-运风电机-风轮安装接口,7-运风电机，8-外箱体后板，9-抽真空接口，10-外箱体下板，11-干燥腔体下板，12-外箱体箱门，13-干燥腔体后板，14-极卷，15-极卷卷筒，16-水平金属芯轴，17-外箱体左壁板，18-干燥腔体左壁板，19-外箱体右壁板，20-干燥腔体右壁板，21-干燥腔体安装支架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的一种极卷干燥装置进行详细描述。针对动力锂离子电池制备过程中极卷烘烤时存在的大卷极卷升温效率低、不同卷径处升温速率不均匀、箔材高温氧化等问题，本实用新型提供了一种极卷高效干燥装置具体包括外箱体(由外箱体上板1、外箱体下板10、外箱体左壁板17、外箱体右壁板19、外箱体后板8、外箱体箱门12组成)，干燥腔体(由干燥腔体上板2、干燥腔体下板11、干燥腔体左壁板18、干燥腔体右壁板20、干燥腔体后板13组成)，加热器3，运风电机7，风轮5，水平金属芯轴16等主要部分。

所述的外箱体为长方体结构，所述的加热器3固定在外箱体与干燥腔体之间，并均匀固定在干燥腔体上部、下部、左、右两侧、后部、及外箱体箱门处，即干燥腔体六个面可独立加热。

所述的运风电机7固定在外箱体后部运风电机-风轮安装接口处，运风电机7旋转带动风轮5旋转形成气流，气流通过干燥腔体左、右两侧壁板上的风孔在外箱体与干燥腔体之间形成定向流道，实现干燥腔体内水平循环运风。

所述的干燥腔体内设置有水平金属芯轴16，且所述的水平金属芯轴16内部有加热装置，所述的加热装置可为加热管或电阻丝，即水平金属芯轴16可独立加热。

所诉的外箱体后板上固定有干燥气接口4及抽真空接口9。

下面结合附图对利用本实用新型提供的干燥装置进行极卷干燥的方法进行详细说明，其步骤如下：

首先，极卷14固定在极卷卷筒15上，二者紧密贴合，极卷卷筒15与水平金属芯轴16良好接触、贴合，优选的，所述的极卷卷筒15为导热良好的金属材质。

其次，开启抽真空，将外箱体内空气抽走并通过干燥气接口4向外箱体内通入干燥气，优选的，所述的干燥气为氮气或氩气。

第三，开启加热器3和水平金属芯轴6内的加热装置，即在干燥腔体上部、下部、左、右两侧、后部、外箱体箱门及水平金属芯轴6开始同步加热。

第四，开启运风电机7，运风电机7带动风轮5高速旋转形成气流，气流通过干燥腔体左、右壁板上的风孔，在外箱体与干燥腔体之间产生定向流道，实现干燥腔体内水平循环运风。

最后，待极卷升温至一定温度后，再次开启抽真空，实现快速除水。

上述本实用新型提供的一种极卷高效干燥方法，通过干燥腔体六个面加热及水平金属芯轴加热，并优选地，使用导热良好的极卷卷筒，使极卷通过对流换热及接触热传导等方式实现快速加热，提高了极卷升温效率，并降低了不同卷径处的温差，提高了极卷的温度一致性。通过加热前将外箱体内空气置换成干燥气体，优选的，干燥气为氮气或氩气，避免极卷高温氧化。整个干燥过程细分为气体置换阶段、加热阶段及真空除水阶段，极卷干燥效率更高。

以上对本实用新型提供的一种极卷干燥装置进行了示例性描述，然而并不对本实用新型进行限定。该领域技术人员在未经过创造性改进的前提下，任何对本实用新型进行的等效替代和变换，应视为本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种极卷干燥装置，其特征在于，包括外箱体、干燥腔体、极卷卷筒、水平金属芯轴、加热器、运风电机、风轮；

所述的外箱体为金属材质的长方体密封结构，其中长方体的长度方向为外箱体的前后方向，长方体的宽度方向为外箱体的左右方向，长方体的高度方向为外箱体的上下方向；外箱体由外箱体上板、外箱体下板、外箱体左壁板、外箱体右壁板、外箱体后板及外箱体箱门组成；外箱体后板中心位置固定有运风电机-风轮安装接口，外箱体后板中心位置上方固定有干燥气接口，外箱体后板中心位置下方固定有抽真空接口，外箱体下板上固定有干燥腔体安装支架，外箱体前部为可打开的外箱体箱门；

所述的干燥腔体为开放长方体结构，由干燥腔体上板、干燥腔体下板、干燥腔体左壁板、干燥腔体右壁板及干燥腔体后板组成，其开口方向与外箱体前方一致，干燥腔体固定在外箱体下板上的干燥腔体安装支架上，干燥腔体后板内表面中心位置固定有水平金属芯轴，水平金属芯轴的轴向与外箱体前方一致，干燥腔体左、右壁板上开有风孔；

所述的水平金属芯轴内部有加热装置，加热装置为加热管或电阻丝，水平金属芯轴可独立加热；

所述的极卷卷筒为金属材质，包覆在水平金属芯轴上，且极卷卷筒与水平金属芯轴紧密贴合；

所述的加热器为加热管或电阻丝；

所述的加热器固定在外箱体内表面，在外箱体与干燥腔体之间且不与干燥腔体安装支架、风轮等干涉，加热器在干燥腔体上部、下部、左、右两侧、后部、及外箱体箱门处均匀分布，运风电机在外箱体外部，固定在外箱体后板上的运风电机-风轮安装接口处，风轮在箱体内部，固定在外箱体后板上运风电机-风轮安装接口处。

2.如权利要求1所述的极卷干燥装置，其特征在于，所述的加热器及水平金属芯轴内的加热装置加热均受PLC控制，实现高精度控温。