CN219531529U - 新能源电池极片的烘烤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了新能源电池极片的烘烤装置，包括微波谐振腔、微波发生系统和连续激光器，放卷机供给的新能源电池极片穿过微波谐振腔后由收卷机收卷，微波谐振腔上方布置激光匀光系统，红外测温装置安装在激光匀光系统一侧，连续激光器通过光纤与激光匀光系统连接，微波谐振腔上设有供激光进入腔体以及供红外测温系统对腔内极片温度探测的开口，微波发生系统位于腔体的侧方。激光与微波联合烘烤，激光能量集中，针对所需加热区域进行选择性的加热，大幅面的激光匀光系统将激光的高斯光斑变成矩形匀光斑，保证加热区域温度均匀；激光加热的同时，结合微波加热，由于微波可与水分子发生共振，将极片中难以去除的结合水高效去除，显著提高烘烤效率。

Description

新能源电池极片的烘烤装置

技术领域

本实用新型涉及一种新能源电池极片的烘烤装置。

背景技术

新能源动力电池主要由壳体和设置于壳体内的电极组件组成，而电极组件则包含两个极性相反的极片以及隔膜，其中，极片对电池的各项性能起着关键作用，直接决定着电池的好坏。在极片的生产过程中，需要对极片进行烘烤处理，从而将极片的水分降至工艺要求范围以内。

目前极片烘烤技术主要在烘烤箱内通入高温气体对极片进行烘烤，由于烘烤箱内温度不均匀，极片边缘因受热程度不同容易烤裂或者卷曲起皱，造成极片的报废，良品率降低，同时高温气体需充满整个烘烤箱并且需要经常排出将水分带走，导致能源利用率低，生产成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种新能源电池极片的烘烤装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

新能源电池极片的烘烤装置，特点是：包括微波谐振腔、微波发生系统、连续激光器、用于供给待烘烤新能源电池极片的放卷机以及用于对烘烤后新能源电池极片收卷的收卷机，放卷机供给的新能源电池极片穿过微波谐振腔后由收卷机收卷，微波谐振腔上方布置激光匀光系统，红外测温装置安装在激光匀光系统一侧，连续激光器通过光纤与激光匀光系统连接，微波谐振腔上设有供激光进入腔体以及供红外测温系统对腔内极片温度探测的开口，微波发生系统位于腔体的侧方，激光匀光系统安装在竖直升降机构上。

进一步地，上述的新能源电池极片的烘烤装置，其中，一控制系统与连续激光器、微波发生系统、红外测温装置、竖直升降机构、放卷机和收卷机连接，一方面控制连续激光器的开关光与激光功率调节，另一方控制微波发生系统的开关与功率的调节，还控制激光匀光系统的竖直方向运动使加热区域的极片处于激光束的焦点位置上，还控制放卷机与收卷机的转速，红外测温装置将实时温度数据传送给控制系统，控制系统根据实时温度调节激光与微波功率，实现闭环控制以及温度控制。

进一步地，上述的新能源电池极片的烘烤装置，其中，所述连续激光器为激光波长800～1500nm、激光功率1000～30000W的半导体激光器或气体激光器。

进一步地，上述的新能源电池极片的烘烤装置，其中，微波发生系统为微波频率为2.45GH、功率为1000～10000W的微波发生系统。

进一步地，上述的新能源电池极片的烘烤装置，其中，放卷机与收卷机布置于左右两侧，放卷机与收卷机之间设有支承辊一和支承辊二，支承辊一位于微波谐振腔的进料口方向，支承辊二位于微波谐振腔的出料口方向，新能源电池极片由收卷机和放卷机收紧。

进一步地，上述的新能源电池极片的烘烤装置，其中，支承辊一和支承辊二位于同一水平高度，其上工作面高于放卷机和收卷机的下工作面。

进一步地，上述的新能源电池极片的烘烤装置，其中，所述激光匀光系统包含沿光路依次设置的准直模块、匀光模块和投光模块，激光匀光系统采用幅面50×50mm²～3000×3000mm²的匀光系统。

进一步地，上述的新能源电池极片的烘烤装置，其中，红外测温装置与激光匀光系统独立设置，异轴测温；或者，红外测温装置与激光匀光系统组合设置，同轴测温。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

①采用激光与微波联合烘烤，激光能量集中，升温速度高，针对所需加热区域进行选择性的加热，能源利用率高，采用大幅面的激光匀光系统，将激光的高斯光斑变成矩形匀光斑，保证加热区域温度均匀；激光加热的同时，结合微波加热，由于微波可与水分子发生共振，可将极片中难以去除的结合水高效去除，显著提高烘烤效率；

②采用红外测温装置对加热区域进行测温，红外测温装置进行负反馈调节，温度控制精准，实现加热区域温度均匀的目标，避免极片边缘因受热程度不同而易引起烤裂或卷曲起皱的问题；

③采用高能量的激光束与微波进行加热，加热迅速；微波与激光结合进行加热，升温速率高，显著提高烘烤效率；

④既可进行动态加热，也可以进行静态加热，可适用于不同的生产节拍；结构简洁可靠，能量损失小，能耗低。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型具体实施方式了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中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，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1：本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，新能源电池极片的烘烤装置，包括微波谐振腔9、微波发生系统10、连续激光器5、用于供给待烘烤新能源电池极片的放卷机1以及用于对烘烤后新能源电池极片收卷的收卷机2，放卷机1与收卷机2布置于左右两侧，放卷机1与收卷机2之间设有支承辊一3和支承辊二4，支承辊一3位于微波谐振腔9的进料口方向，支承辊二4位于微波谐振腔9的出料口方向，支承辊一3和支承辊二4位于同一水平高度，其上工作面略高于放卷机1和收卷机2的下工作面，使新能源电池极片11在经过微波谐振腔的加热区域时保持张紧状态和水平状态，放卷机1供给的新能源电池极片11穿过微波谐振腔9后由收卷机2收卷，微波谐振腔9上方布置激光匀光系统7，红外测温装置8安装在激光匀光系统7一侧，连续激光器5通过光纤6与激光匀光系统7连接，微波谐振腔9上设有供激光进入腔体以及供红外测温系统对谐振腔内极片温度探测的开口，微波发生系统10位于腔体的侧方，避免激光对其的损伤，激光匀光系统7安装在竖直升降机构上。一控制系统与连续激光器5、微波发生系统10、红外测温装置8、竖直升降机构、放卷机1和收卷机2连接，一方面控制连续激光器5的开关光与激光功率调节，另一方控制微波发生系统10的开关与功率的调节，还控制激光匀光系统7的竖直方向运动使加热区域的极片处于激光束的焦点位置上，还控制放卷机1与收卷机2的转速，红外测温装置8实现温度的非接触式测量，将实时温度数据传送给控制系统，控制系统根据实时温度调节激光与微波功率，实现闭环控制以及温度控制。激光与红外测温系统对谐振腔内新能源电池极片进行加热和温度探测，微波发生系统位于微波谐振腔一侧不与激光同向。

其中，连续激光器5为激光波长800～1500nm、激光功率1000～30000W的半导体激光器或气体激光器。

微波发生系统10为微波频率为2.45GH、功率为1000～10000W的微波发生系统。

激光匀光系统7包含沿光路依次设置的准直模块、匀光模块和投光模块，激光匀光系统7采用幅面50×50mm²～3000×3000mm²的匀光系统。

红外测温装置8与激光匀光系统7独立设置，异轴测温；或者，红外测温装置8与激光匀光系统7组合设置，同轴测温。

烘烤时，连续激光器5以光纤6为传播路径向激光匀光系统7输出高斯光斑的激光束，收卷机2的牵引下将新能源电池极片11进入微波谐振腔9，激光匀光系统7将激光束从高斯光斑整形为幅面的矩形匀光斑并照射在新能源电池极片11上，同时微波发生系统10发射微波，新能源电池极片11迅速升温将水分蒸发，激光加热的同时结合微波加热，微波能与水分子发生共振，将新能源电池极片11中难以去除的结合水去除，控制升温时间为0.1～5s，保温时间为0.1～60s。

对新能源电池极片11加热升温方式有两种：一种是动态加热，即加热过程中连续激光器5和微波发生系统10常开，新能源电池极片通过加热区域；即连续激光器5保持出光状态，微波发生系统10保持发射微波，新能源电池极片11在收卷机2的运转带动下始终向右运动，控制运动速度为0.5～30mm/s。

另一种是静态加热，在加热过程中新能源电池极片11静止，加热结束后新能源电池极片11运动，对下一区域进行加热；即在收卷机2的运转带动下，新能源电池极片11经过放卷机1、支承辊一3、支承辊二4向右运动直至待加热区域到达激光匀光系统7的加工位置，并使待加热区域与已加热区域略有重叠，再重复上述过程。

综上所述，本实用新型采用激光与微波联合烘烤，激光能量集中，升温速度高，针对所需加热区域进行选择性的加热，能源利用率高，采用大幅面的激光匀光系统，将激光的高斯光斑变成矩形匀光斑；激光加热的同时，结合微波加热，由于微波可与水分子发生共振，可将极片中难以去除的结合水高效去除，提高烘烤效率。并采用红外测温装置对加热区域进行测温，实现加热区域温度均匀的目标，避免极片边缘因受热程度不同而易引起烤裂或卷曲起皱的问题。

采用高能量的激光束与微波进行加热，升温速率高，加热迅速；微波与激光结合进行加热，显著提高烘烤效率，微波能有效的对极片中的结合水进行去除；激光匀光系统保证加热区域温度均匀；红外测温装置进行负反馈调节，温度控制精准；既可进行动态加热也可以进行静态加热，可适用于不同的生产节拍；结构简洁可靠，能量损失小，能耗低。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.新能源电池极片的烘烤装置，其特征在于：包括微波谐振腔(9)，微波发生系统(10)、连续激光器(5)、用于供给待烘烤新能源电池极片的放卷机(1)以及用于对烘烤后新能源电池极片收卷的收卷机(2)，放卷机(1)供给的新能源电池极片(11)穿过微波谐振腔(9)后由收卷机(2)收卷，微波谐振腔(9)上方布置激光匀光系统(7)，红外测温装置(8)安装在激光匀光系统(7)一侧，连续激光器(5)通过光纤(6)与激光匀光系统(7)连接，微波谐振腔(9)上设有供激光进入腔体以及供红外测温系统对腔内极片温度探测的开口，微波发生系统(10)位于腔体的侧方，激光匀光系统(7)安装在竖直升降机构上。

2.根据权利要求1所述的新能源电池极片的烘烤装置，其特征在于：一控制系统与连续激光器(5)、微波发生系统(10)、红外测温装置(8)、竖直升降机构、放卷机(1)和收卷机(2)连接，一方面控制连续激光器(5)的开关光与激光功率调节，另一方控制微波发生系统(10)的开关与功率的调节，还控制激光匀光系统(7)的竖直方向运动使加热区域的极片处于激光束的焦点位置上，还控制放卷机(1)与收卷机(2)的转速，红外测温装置(8)将实时温度数据传送给控制系统，控制系统根据实时温度调节激光与微波功率，实现闭环控制以及温度控制。

3.根据权利要求1或2所述的新能源电池极片的烘烤装置，其特征在于：所述连续激光器(5)为激光波长800～1500nm、激光功率1000～30000W的半导体激光器或气体激光器。

4.根据权利要求1或2所述的新能源电池极片的烘烤装置，其特征在于：微波发生系统(10)为微波频率为2.45GH、功率为1000～10000W的微波发生系统。

5.根据权利要求1所述的新能源电池极片的烘烤装置，其特征在于：放卷机(1)与收卷机(2)布置于左右两侧，放卷机(1)与收卷机(2)之间设有支承辊一(3)和支承辊二(4)，支承辊一(3)位于微波谐振腔(9)的进料口方向，支承辊二(4)位于微波谐振腔(9)的出料口方向，新能源电池极片(11)由收卷机(2)和放卷机(1)收紧。

6.根据权利要求5所述的新能源电池极片的烘烤装置，其特征在于：支承辊一(3)和支承辊二(4)位于同一水平高度，其上工作面高于放卷机(1)和收卷机(2)的下工作面。

7.根据权利要求1所述的新能源电池极片的烘烤装置，其特征在于：所述激光匀光系统(7)包含沿光路依次设置的准直模块、匀光模块和投光模块。

8.根据权利要求1所述的新能源电池极片的烘烤装置，其特征在于：红外测温装置(8)与激光匀光系统(7)独立设置，异轴测温；或者，红外测温装置(8)与激光匀光系统(7)组合设置，同轴测温。