CN217154701U - 冷却装置及电池材料加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种冷却装置及电池材料加工设备，冷却装置包括容器、散热组件及导热层，容器内部设置有容纳腔，容器还设置有与容纳腔连通的进料口及出料口。散热组件与容器的外表面连接，散热组件包括散热器及套设于散热器外部的外壳，外壳与散热器之间形成有供冷却介质流动的冷却腔体，外壳还设置有与冷却腔体连通的流体入口及流体出口。导热层设置于散热组件与容器之间。本申请所提供的冷却装置在散热组件与容器的耦合处设置了导热层，减小了接触热阻，使得热量快速传导至散热组件，之后利用冷却腔体内流动的冷却介质对散热器进行散热，从而大幅加快容器内物料的冷却速率，节约了生产成本。

Description

冷却装置及电池材料加工设备

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种冷却装置及电池材料加工设备。

背景技术

在现代社会中随着绿色能源不断地发展，电池作为一种常用的储能装置有着越来越广泛的应用。

在电池的生产过程中，无论是正极材料还是负极材料，均具有冷却工艺过程。在冷却工艺过程中，电极材料需要在保持性状稳定的前提下尽快冷却，以提高生产效率。现有技术中大多使用水作为工质为电极材料进行散热，但普遍性能较差且冷却速度较慢，严重影响电池中材料的产能，导致生产成本增加。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种冷却装置及电池材料加工设备，用以解决现有技术中电极材料冷却速度慢的问题。

本申请提供一种冷却装置，包括容器、散热组件及导热层，所述容器内部设置有容纳腔，所述容器还设置有与所述容纳腔连通的进料口及出料口。所述散热组件与所述容器的外表面连接，所述散热组件包括散热器及套设于所述散热器外部的外壳，所述外壳与所述散热器之间形成有供冷却介质流动的冷却腔体，所述外壳还设置有与所述冷却腔体连通的流体入口及流体出口。所述导热层设置于所述散热组件与所述容器之间。

在一种可能的设计中，所述容器上设置有与所述容纳腔连通的进气口及出气口。

在一种可能的设计中，所述冷却装置还包括对流换热组件，所述对流换热组件包括抽气件与送气件，所述容器上设置有与所述容纳腔连通的进气口及出气口，所述抽气件与所述出气口连通，所述送气件与所述进气口连通。

在一种可能的设计中，所述对流换热组件还包括过滤件，所述过滤件设置于所述抽气件与所述出气口之间。

在一种可能的设计中，所述冷却装置还包括气压检测件，所述气压检测件设置于所述容器上，所述气压检测件用于检测所述容纳腔内的气压。

在一种可能的设计中，所述容器的外表面设置有导热凹槽，所述散热组件嵌设于所述导热凹槽内。

在一种可能的设计中，所述容器的外表面设置有导热凹槽，所述导热凹槽为燕尾槽，所述散热组件上设置有燕尾榫部，所述燕尾榫部嵌设于所述导热凹槽内。

在一种可能的设计中，所述导热凹槽设置有多个，多个所述导热凹槽沿所述容器的周向间隔设置于所述容器的外表面，所述散热组件设置有多个，所述散热组件一一对应设置于所述导热凹槽内。

在一种可能的设计中，所述冷却装置还包括搅拌组件，所述搅拌组件包括驱动件及转动设置于所述容纳腔内的搅拌桨，所述搅拌桨具有延伸至所述容器外部的搅拌轴，所述驱动件与所述搅拌轴连接以带动所述搅拌桨转动。

在一种可能的设计中，所述散热器为热管散热器、散热鳍片或半导体散热器。

在一种可能的设计中，所述导热层包括导热硅脂、石墨片和液态金属导热剂中的至少一种。

本申请还提供一种电池材料加工设备，所述电池材料加工设备包括上述任一项所述的冷却装置，所以其显然具有上述冷却装置的优点。

本申请所提供的冷却装置及电池材料加工设备至少具有以下优点：

冷却装置在散热组件与容器的耦合处设置了导热层，减小了接触热阻，使得热量快速传导至散热组件，之后利用冷却腔体内流动的冷却介质对散热器进行散热，从而大幅加快容器内物料的冷却速率，节约了生产成本。

本申请实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点在说明书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的冷却装置的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本申请实施例提供的散热组件与容器的连接示意图。

附图标记：

100、冷却装置；

1、容器；

11、容纳腔；

12、进料口；

13、出料口；

14、进气口；

15、出气口；

16、导热凹槽；

2、散热组件；

21、散热器；

22、外壳；

221、冷却腔体；

222、流体入口；

223、流体出口；

23、导热层；

24、燕尾榫部；

3、对流换热组件；

31、抽气件；

32、送气件；

33、过滤件；

4、气压检测件；

5、搅拌组件；

51、驱动件；

52、搅拌桨；

521、搅拌轴。

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

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

下面根据本申请实施例提供的冷却装置的结构，对其具体实施例进行说明。

在电池的生产过程中，需要对电极材料进行冷却操作。以锂离子电池高镍正极材料粉体冷却工艺为例，受制于高镍正极材料的特性，目前适配高镍正极材料的冷却设备较少，性能较差且冷却速度较慢，严重影响高镍正极材料产能，导致生产成本增加。

本申请提供一种冷却装置100，包括容器1、散热组件2及导热层23，请参阅图1，容器1内部设置有容纳腔11，容器1还设置有与容纳腔11连通的进料口12及出料口 13。散热组件2与容器1的外表面连接，散热组件2包括散热器21及套设于散热器21 外部的外壳22，外壳22与散热器21之间形成有供冷却介质流动的冷却腔体221，外壳22还设置有与冷却腔体221连通的流体入口222及流体出口223。导热层23设置于散热组件2与容器1之间。

容器1用于收容待冷却的物料，容器1的外形可以是筒状、长方体等结构，容器1 的内部设置有容纳腔11，容纳腔11可以是圆柱形空腔。容器1上设置有进料口12及出料口13，二者可以是容器1外表面上突出设置的管状结构，二者均与容纳腔11连通。在某些实施例中，进料口12可以设置于容器1的上方，上料时物料可以在重力作用下自然落入容纳腔11内，出料口13可以设置于容器1的下方，下料时物料可以在重力作用下自然从容纳腔11内流出，上述设置提高了上下料操作的便利性。

散热组件2设置于容器1的外表面上，散热组件2包括散热器21及套设于散热器 21外部的外壳22，外壳22能起到保护散热器21的作用，外壳22与容器1的外表面直接接触以导热，散热器21可以设置于外壳22靠近容器1外表面的一侧，以提高热量传导效率。散热器21可以是热管散热器、散热鳍片、半导体散热器等任意具有热传导能力的结构或装置。外壳22与散热器21之间形成有冷却腔体221，外壳22还设置有与冷却腔体221连通的流体入口222及流体出口223。在使用过程中可以将冷却介质从流体入口222灌入冷却腔体221，冷却介质在冷却腔体221内与散热器21接触并吸收散热器21 的热量，随后沿流体出口223流出，在本实施例中，冷却介质可以是液体或气体，例如：压缩空气、循环水、冷冻水等。如此，进一步提高了散热组件2的散热能力。

导热层23可以是导热硅脂、石墨片、液态金属导热剂等，通过导热层23能减小接触热阻以更快速的将热量传递到散热组件2，进而加快冷却装置100的冷却速率。

由于电池制备的过程中需要对水分进行严格管控，特别在锂离子电池高镍正极材料的制备过程中，含水量是需要严格管控的指标。而现有技术中的设备在冷却温度较高、含有水分的高镍正极材料时，很容易在设备内壁结露，导致物料吸水板结，影响材料性能。为此，在其中一个实施例中，本冷却装置100的容器1上还设置有与容纳腔11连通的进气口14和出气口15，用于进行气体交换，加快热量排出。

在其中一个实施例中，冷却装置100还包括对流换热组件3，对流换热组件3包括抽气件31与送气件32，容器1上设置有与容纳腔11连通的进气口14及出气口15，抽气件31与出气口15连通，送气件32与进气口14连通。

请参阅图1，容器1上设置有与容纳腔11连通的进气口14及出气口15，进气口14 及出气口15可以是容器1表面凸起设置的管状结构以方便接驳管路。抽气件31可以是抽风机，送气件32可以是空压机，空压机可以将各类气体输送进容纳腔11内，气体包括但不限于压缩空气、氮气等不影响物料性质的气体。本实施例中，送气件32送气时，抽气件31同步抽风，从而将容纳腔11内的热气排出，通过加强气体对流，进一步提高容器1内热量的排出速度。

在其中一个实施例中，对流换热组件3还包括过滤件33，请参阅图1，过滤件33设置于抽气件31与出气口15之间。

为了避免容纳腔11内物料沿出气口15排出，本实施例设置了过滤件33。过滤件33可以是常见的滤芯、滤网、滤袋等结构，过滤件33的数量可以设置多个，以实现多级过滤。例如，可以在出气口15与抽气件31的通路上间隔设置多个滤袋，使得物料能被滤袋阻拦而空气则透过滤袋经由抽气件31抽出。

在其中一个实施例中，冷却装置100还包括气压检测件4，请参阅图1，气压检测件4设置于容器1上，气压检测件4用于检测容纳腔11内的气压。

气压检测件4可以是气压计等任意能检测气压的装置，气压检测件4能检测容纳腔11内的气压。在抽气件31与送气件32运行时，可以使得排气速率略小于进气速率，从而维持容纳腔11内气压处于微正压状态(内部气压略大于外部压强)，此过程中可以利用气压检测件4对容纳腔11内部的气压进行检测。经过上述设置，能防止外界水汽进入，有效避免结露，同时容纳腔11内的高温水蒸气也能及时排出，防止水汽在容纳腔 11内结露，有效预防物料遇水板结。

在其中一个实施例中，容器1的外表面设置有导热凹槽16，散热组件2嵌设于导热凹槽16内。

请参阅图1，导热凹槽16的数量可以设置一个或多个，导热凹槽16的形状可以与散热组件2的外形相匹配。设置导热凹槽16能够增大散热组件2与容器1外表面的接触面积，进而提高了热传递的效率。

在其中一个实施例中，导热凹槽16设置有多个，多个导热凹槽16沿容器1的周向间隔设置于容器1的外表面，散热组件2设置有多个，散热组件2一一对应设置于导热凹槽16内。

容器1的周向间隔设置多个导热凹槽16，各个导热凹槽16内均设置有散热组件2，如此，不仅提高了冷却装置100的冷却效率，还提高了冷却装置100的冷却均匀性。

在其中一个实施例中，容器1的外表面设置有导热凹槽16，所述导热凹槽16为燕尾槽，所述散热组件2上设置有燕尾榫部24，燕尾榫部24嵌设于所述导热凹槽16内。

请参阅图3，燕尾榫部24可以设置于散热器21外部，其外形为燕尾榫结构，而导热凹槽16为燕尾槽结构，如此，散热器21凸出的燕尾榫结构部分正好嵌入导热凹槽16 内，二者之间的空隙可以填充导热层23以减小接触热阻。

设置燕尾榫部24与导热凹槽16为相互配合的燕尾榫卯结构，能够方便安装、拆卸以及更换导热层23。而且在组装时可以将散热组件2从侧面插入，提高了装配效率。

除此之外，因为采用了上述连接结构还增大散热器21与导热凹槽16的接触面积，提高了传热效率。

在其中一个实施例中，冷却装置100还包括搅拌组件5，搅拌组件5包括驱动件51及转动设置于容纳腔11内的搅拌桨52，搅拌桨52具有延伸至容器1外部的搅拌轴 521，驱动件51与搅拌轴521连接以带动搅拌桨52转动。

请参阅图1，搅拌桨52可以是锚式、桨式、涡轮式等各种形状，设置搅拌组件5能提高容纳腔11内物料的均匀性，避免物料散热不均。

在其中一个实施例中，散热器21为热管散热器、散热鳍片或半导体散热器。

请参阅图1及图2，热管散热器连接在能够加快热传导速度，热管散热器内部的散热工质包括但不限于氟利昂、氨、丙酮、水及乙醇等材料。热管散热器可以包括多个热管，以加快散热。热管的工作原理是：利用介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程 (即利用液体的蒸发潜热和凝结潜热)，使热量快速传导。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速汽化，蒸气在热扩散的动力下流向另外一端，并在冷端冷凝释放出热量，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端，如此循环不止，直到热管两端温度相等(此时蒸汽热扩散停止)。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

在其中一个实施例中，导热层23为导热硅脂、石墨片和液态金属导热剂中的至少一种。

导热硅脂、石墨片及液态金属导热剂具有良好的传热效率，能提高冷却装置100的散热效率。

本申请还提供一种电池材料加工设备，电池材料加工设备包括上述任一项所述的冷却装置100，所以其显然具有上述冷却装置100的优点。

电池材料加工设备可以对电池的正极、负极等材料进行加工，利用本电池材料加工设备能提高电池加工生产工艺的效率，并节约生产成本。

本申请所提供的冷却装置100及电池材料加工设备至少具有以下优点：

冷却装置100在散热组件2与容器1的耦合处设置了导热层23，减小了接触热阻，使得热量快速传导至散热组件2，之后利用冷却腔体221内流动的冷却介质对散热器21 进行散热，从而大幅加快容器1内物料的冷却速率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：

容器，所述容器内部设置有容纳腔，所述容器还设置有与所述容纳腔连通的进料口及出料口；

散热组件，所述散热组件与所述容器的外表面连接，所述散热组件包括散热器及套设于所述散热器外部的外壳，所述外壳与所述散热器之间形成有供冷却介质流动的冷却腔体，所述外壳还设置有与所述冷却腔体连通的流体入口及流体出口；及，

导热层，所述导热层设置于所述散热组件与所述容器之间。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包含如下特征(1)-(2)中的至少一种：

(1)所述容器上设置有与所述容纳腔连通的进气口及出气口；

(2)所述冷却装置还包括对流换热组件，所述对流换热组件包括抽气件与送气件，所述容器上设置有与所述容纳腔连通的进气口及出气口，所述抽气件与所述出气口连通，所述送气件与所述进气口连通。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述对流换热组件还包括过滤件，所述过滤件设置于所述抽气件与所述出气口之间。

4.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括气压检测件，所述气压检测件设置于所述容器上，所述气压检测件用于检测所述容纳腔内的气压。

5.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包含如下特征(1)-(2)中的至少一种：

(1)所述容器的外表面设置有导热凹槽，所述散热组件嵌设于所述导热凹槽内；

(2)所述容器的外表面设置有导热凹槽，所述导热凹槽为燕尾槽，所述散热组件上设置有燕尾榫部，所述燕尾榫部嵌设于所述导热凹槽内。

6.根据权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述导热凹槽设置有多个，多个所述导热凹槽沿所述容器的周向间隔设置于所述容器的外表面，所述散热组件设置有多个，所述散热组件一一对应设置于所述导热凹槽内。

7.根据权利要求1或6所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括搅拌组件，所述搅拌组件包括驱动件及转动设置于所述容纳腔内的搅拌桨，所述搅拌桨具有延伸至容器外部的搅拌轴，所述驱动件与所述搅拌轴连接以带动所述搅拌桨转动。

8.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述散热器为热管散热器、散热鳍片或半导体散热器。

9.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述导热层包括导热硅脂、石墨片和液态金属导热剂中的至少一种。

10.一种电池材料加工设备，其特征在于，所述电池材料加工设备包括权利要求1-9中任一项所述的冷却装置。

Images