CN209910358U - 一种复合叠片单元加热控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合叠片单元加热控制系统，包括：烘箱加热单元，安装在烘箱的腔体通道内的上下两端；复合压辊加热单元，安装在复合压辊内；第一温度传感器，安装烘箱的腔体内；第二温度传感器，安装在复合压辊的两端面上；控制器，分别与第一温度传感器和第二温度传感器信号连接。烘箱和复合压辊内均安装有加热单元，可让电芯复合叠片单元在烘干和辊压辊压的工艺过程中进行加热，并且温度传感器可检测出烘干和辊压过程中实时温度，使控制器能够对烘干和热压过程进行精确控制，提供稳定可控的工艺调节参数，解决电芯由于温度加热控制出现的稳定性差，均匀性差等不良问题。

Description

一种复合叠片单元加热控制系统

技术领域

本实用新型涉及锂电池制备技术领域，具体涉及一种复合叠片单元加热控制系统。

背景技术

锂电池电芯制作是正负极片之间，用微孔(能通过离子)隔离膜隔离开，反复交叉重叠压制而成“电池芯”。单层叠片单元制作过程中，须经烘箱烘干和辊压工序，其制备结构的热稳定性，尤其是受热会对最终电芯成品安全性起重要影响。

目前叠片热复合工序中，只通过烘箱进行预算温度的粗略控制，温度均匀性差，无即时反馈。复合压辊机构，未进行加热，不能有效为叠片单元提供稳定工艺温度参数。

发明内容

本申请提供一种复合叠片单元在烘箱和复合压辊都可进行加热并可实现稳定控制的加热控制系统。

一种实施例中提供一种复合叠片单元加热控制系统，包括：

烘箱加热单元，烘箱加热单元包括上加热单元和下加热单元，上加热单元和下加热单元安装在烘箱的腔体通道内的上下两端，用于对烘箱加热；

复合压辊加热单元，复合压辊加热单元安装在复合压辊内，用于对复合压辊进行加热；

第一温度传感器，第一温度传感器具有多个，分别安装烘箱的腔体内，用于检测烘箱内的实时温度值；

第二温度传感器，第二温度传感器具有多个，分别安装在复合压辊的两端面上，用于检测复合压辊上的实时温度值；

控制器，控制器分别与烘箱加热单元、复合压辊加热单元、第一温度传感器和第二温度传感器信号连接，用于将第一温度传感器和第二温度传感器反馈的实时温度值与工艺标准温度值对比，并自动调节烘箱加热单元和复合压辊加热单元分别加热烘箱和复合压辊至工艺标准温度值。

进一步地，上加热单元和下加热单元均为长条形结构，并且上加热单元和下加热单元沿着烘箱的腔体通道方向分为若干个加热区可独立控制，若干个加热区的加热温度值可呈一定变化规划设置。

进一步地，每个加热区的上端和下端均安装有第一温度传感器。

进一步地，每个加热区的上端和下端均安装有第一显示单元，第一显示单元与控制器信号连接，用于显示所在加热区的实时温度值、工艺标准温度值及其对比。

进一步地，复合压辊加热单元为发热管或发热电阻，发热管或发热电阻与外部电源连接。

进一步地，复合压辊加热单元为热油管，热油管与外部热油循环泵连接。

进一步地，复合压辊的两端分别设置有第二显示单元，第二显示单元与控制器信号连接，用于显示所在复合压辊端的实时温度值、工艺标准温度值及其对比。

依据上述实施例的复合叠片单元加热控制系统，由于烘箱和复合压辊内均安装有加热单元，从而电芯复合叠片单元在烘干和辊压的工艺过程中都能进行加热，并且针对烘箱和复合压辊分别安装温度传感器，可检测出烘干和辊压过程中的实时温度，并反馈给控制器，使得控制器能够对烘干和热压过程的稳定进行精确控制，提供稳定可控的工艺调节，解决电芯由于温度加热问题出现的稳定性差，正负极接触短路等不良问题。

附图说明

图1为一种实施例中烘箱部分的结构示意图；

图2为一种实施例中烘箱的腔体通道内温度分布示意图；

图3为一种实施例中复合压辊部分的结构示意图；

图4为一种实施例中控制部分的结构示意图；

图5为一种实施例中复合压辊部分的结构示意图；

图6为一种实施例中复合压辊部分的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供了一种复合叠片单元加热控制系统，本加热控制系统主要对电芯复合叠片单元在烘干和热压工艺过程中加热温度的精确控制，提供稳定可控的工艺调节，解决电芯由于温度加热问题出现的稳定性差，均匀性差等不良问题。

如图1、图3和图4所示，本实施例的复合叠片单元加热控制系统主要包括烘箱加热单元1、复合压辊加热单元2、第一温度传感器3、第二温度传感器4和控制器5。其中，烘箱加热单元1安装在烘箱6内，用于对烘箱6内的腔体通道进行加热；复合压辊加热单元2安装在复合压辊7内，用于对复合压辊7进行均匀加热；第一温度传感器3安装在烘箱6内，用于实时检测烘箱6内腔体通道的温度；第二温度传感器4安装在复合压辊7上，用于实时检测复合压辊7上的温度；控制器5分别与烘箱加热单元1、复合压辊加热单元2、第一温度传感器3和第二温度传感器4信号连接，用于将第一温度传感器3和第二温度传感器4反馈的实时温度值与工艺标准温度值对比，并控制调节烘箱加热单元1和复合压辊加热单元2分别加热烘箱6和复合压辊7至工艺标准温度值，该工艺标准温度值可为预先设定的温度值，该预设值通过生产前的若干个次试验数据计算出的合理值。也可为根据实时温度值和环境温度等因素反馈后自动生成的温度值，在该情况下，可能每次生产自动生成的工艺标准温度值不同。

具体的，烘箱加热单元1为发热块，如发热电阻等元件，烘箱加热单元1包括上加热单元101和下加热单元102，上加热单元101和下加热单元102均为长条形结构，上加热单元101和下加热单元102分别安装在烘箱6的腔体通道的上端和下端。

为了起到更好加热烘干效果，上加热单元101和下加热单元102沿着烘箱的腔体通道方向分为若干个加热区，可独立控制，不局限于从中间向两边梯步递减。例如具有7个加热区，从进口到出口方向，7个加热区的加热温度依次为30℃、40℃、60℃、70℃、60℃、40℃、30℃，并且位于中间的最高加热区长度为其他加热区长度两倍以上，如图2所示，横坐标为烘箱腔体管道长度，纵坐标为温度，烘箱腔体管道内温度大小呈梯形变化。在其他实施例中，若干个加热区的温度也可成其他变化规律设置，例如双峰模式，在若干个加热区中的两个间隔开的加热区具有较高的温度，与之相邻的加热区的温度逐渐降低。

上加热单元101每个加热区上端对应安装有一个第一温度传感器3，下加热单元102每个加热区下端对应安装有一个第一温度传感器3，即总共具有14个第一温度传感器3，上加热单元101和下加热单元102每个区分别与控制器5连接，控制器5可上加热单元101和下加热单元102每个区单独进行控制调节。控制器5可根据每个区对应的第一温度传感器3检测的实时温度值与存储的工艺标准温度值进行对比，控制调节上加热单元101和下加热单元102每个区的加热温度。

为了方便观察和调节，上加热单元101和下加热单元102每个区的上端或下端安装有第一显示单元8，第一显示单元8与控制器5信号连接，用于显示第一温度传感器3检测的实时温度值，并显示对应加热区的工艺标准温度值，并显示出实时温度值和工艺标准温度值之间对比的差值。第一显示单元8与第一温度传感器3可为一体式结构，也可为通过数据线连接的相互独立结构。

如图3所示，复合压辊加热单元2为发热管、发热管具有多根均匀分布在复合压辊7的一个内圆周上，发热管与外部电源连接，通过电发热实现对复合压辊7的加热。复合压辊7的两轴向端面安装有若干个第二温度传感器4，第二温度传感器4用于检测复合压辊7上的实时温度值。

同样的，为了方便观察和调节，在复合压辊7旁安装有第二显示单元9，第二显示单元9与控制器5信号连接，用于显示第二温度传感器4检测的实时温度值、工艺标准温度值和两者对比的差值。

如图4所示，本实施例中，控制器5为一个，控制器5与烘箱加热单元1、复合压辊加热单元2、第一温度传感器3、第二温度传感器4、第一显示单元8和第二显示单元9显示单元信号连接，其中，与烘箱加热单元1和复合压辊加热单元2并非直接连接，而是与烘箱加热单元1和复合压辊加热单元2连接的加热控制部分连接，例如烘箱加热单元1和复合压辊加热单元2的电输入单元与控制器5连接，控制器5控制电输入单元的输入功率，调节加热温度大小。

在其他实施例中，烘箱加热单元1和复合压辊加热单元2集合有电输入单元，则控制器5与烘箱加热单元1和复合压辊加热单元2直接信号连接。在其他实施例中，控制器5也可为多个。例如上加热单元101、第一温度传感器3和第一显示单元8与一个控制器5连接，形成一个闭合控制系统；下加热单元102、第一温度传感器3和第一显示单元8与一个控制器5连接，形成一个闭合控制系统；复合压辊加热单元2、第二温度传感器4和第二显示单元9与另一个控制器5连接，形成一个闭合控制系统。

本实施例中，控制器5控制整个设备的加热和调节，具体控制方法步骤如下：

第一步：对烘箱6和复合压辊7进行加热；

控制器5控制烘箱加热单元1和复合压辊加热单元2分别给烘箱6和复合压辊7加热；烘箱6内由于加热单元分布不均匀，沿着腔体管道温度呈梯形分布。

第二步：温度传感器对烘箱6和复合压辊7的温度进行实时检测；

若干个第一温度传感器3分别对烘箱6不同加热区域的温度进行实时检测，若干个第二温度传感器4对复合压辊7的温度进行实时检测；并且第一温度传感器3和第二温度传感器4将检测的实时温度值传给控制器5。

目前锂离子电池叠片在加热过程中，隔膜与极片会发生热融合。温度过高过低，都会影响叠片内部结构均匀性。需说明一点，叠片隔膜的材质大多为PE/PP，在150℃左右会发生融解收缩。因此，加热复合压辊7温度不能超过150℃。

烘箱6和复合压辊7温度显示和实际误差精度为正负1℃，温度设置精度为正负0.1。

第三步：将信号传递到显示单元上，以数值或图表等方式呈现，再与工艺标准温度对比。

第四步：控制器5将检测的实时温度值与工艺标准温度值对比，再控制调整加热力度，最终确保温度的均匀和稳定性，为热复合叠片工序提供有效可靠的工艺参数。

在一种实施例中，如图5所示，复合压辊加热单元2为发热电阻，发热电阻与外部电源连接，通过电发热实现对复合压辊7加热。发热电阻在复合压辊7内螺旋状分布或S型分布，以实现对复合压辊7均匀加热。

在一种实施例中，如图6所示，复合压辊加热单元2为热油管，热油管与外部热油循环泵10连接实现热循环，通过热油对复合压辊7加热。热油管在复合压辊7内螺旋分布或S型分布，或者其他形式的分布，以实现对复合压辊7均匀加热。

本实施例提供的复合叠片单元加热控制系统，由于烘箱6和复合压辊7内均安装有加热单元，从而电芯复合叠片单元在烘干和辊压的工艺过程中都能进行加热，并且针对烘箱6和复合压辊7分别安装温度传感器，可检测出烘干和辊压过程中的实时温度，并反馈给控制器，使得控制器能够对烘干和热压过程的稳定进行精确控制，提供稳定可控的工艺调节，解决电芯由于温度加热问题出现的稳定性差，正负极直接短路等不良问题。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种复合叠片单元加热控制系统，其特征在于，包括：

烘箱加热单元，所述烘箱加热单元包括上加热单元和下加热单元，所述上加热单元和下加热单元安装在烘箱的腔体通道内的上下两端，用于对烘箱加热；

复合压辊加热单元，所述复合压辊加热单元安装在复合压辊内，用于对复合压辊进行加热；

第一温度传感器，所述第一温度传感器具有多个，分别安装烘箱的腔体内，用于检测烘箱内实时温度值；

第二温度传感器，所述第二温度传感器具有多个，分别安装在复合压辊的两端面或腔体内，用于检测复合压辊表面实时温度值；

控制器，所述控制器分别与所述烘箱加热单元、复合压辊加热单元、第一温度传感器和第二温度传感器信号连接，用于将所述第一温度传感器和第二温度传感器反馈的实时温度值与工艺标准温度值对比，并自动调节所述烘箱加热单元和复合压辊加热单元加热量、将烘箱和复合压辊均匀加热至工艺标准温度值。

2.如权利要求1所述的复合叠片单元加热控制系统，其特征在于，并且所述上加热单元和下加热单元沿着烘箱的腔体通道方向分为若干个加热区，若干个所述加热区的加热温度可独立控制，若干个所述加热区的加热温度值可呈一定变化规划设置。

3.如权利要求2所述复合叠片单元加热控制系统，其特征在于，每个所述加热区的上端和下端均安装有所述第一温度传感器。

4.如权利要求3所述复合叠片单元加热控制系统，其特征在于，每个所述加热区上端和下端均安装有第一显示单元，所述第一显示单元与控制器信号连接，用于显示所在加热区的实时温度值、工艺标准温度值及其对比。

5.如权利要求1所述的复合叠片单元加热控制系统，其特征在于，所述复合压辊加热单元为发热管或发热电阻，所述发热管或发热电阻与外部系统连接。

6.如权利要求1所述的复合叠片单元加热控制系统，其特征在于，所述复合压辊加热单元为热油管，所述热油管与外部热油循环泵连接，实现循环热油加热。

7.如权利要求5或6所述的复合叠片单元加热控制系统，其特征在于，所述复合压辊的两端分别设置有第二显示单元，所述第二显示单元与控制器信号连接，用于显示所在复合压辊端的实时温度值、工艺标准温度值及其对比。

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