CN221223137U - 一种电芯烘烤设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池制造技术领域，公开了一种电芯烘烤设备。该电芯烘烤设备包括烘箱主体、加热元件、抽真空组件、充气组件以及若干个外盖，烘箱主体上设有若干个独立的腔体，每个腔体内用于放置单个电芯，每个腔体的侧壁上均设有加热元件，加热元件用于对腔体内的电芯进行加热；抽真空组件与若干个腔体相连通，抽真空组件能够对放置有电芯的单个小腔体抽真空；充气组件与若干个腔体相连通，充气组件能够向放置有电芯的腔体内充入惰性气体；若干个外盖与若干个腔体一一对应设置，外盖可开合地设置于腔体的开口处。该电池烘烤设备通过设置若干个独立的腔体，抽真空时间短、真空度高，烘烤温度低，升温快，缩短了降温时间，从而能够降低能耗，减缓设备老化。

Description

一种电芯烘烤设备

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术领域，具体涉及一种电芯烘烤设备。

背景技术

在锂离子电芯制备的过程中，电芯的水分是生产过程中需要严格控制的关键因素，水分过量时不但会导致电解液中锂盐的分解并对正负极材料、集流体都有一定的腐蚀破坏作用，而且也导致电池的循环性能及安全性能的降低。

因此，在注液前需要对电芯进行烘烤，以去除电芯中的水分，避免电芯在后续充放电过程中水分的干扰。目前，一般采用真空烤箱对电芯进行烘烤，烘烤方式的主要流程一般是将批量的电芯同时放入真空烤箱的腔体中，然后通过抽真空、加热、充入氮气带走水分。上述方式通常会导致卷芯内圈水分不易烘烤干，且抽真空时间长、真空度低、烘烤温度高、升温慢、降温时间长、能耗高的问题，导致设备易老化。

因此，亟需提供一种电芯烘烤设备，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电芯烘烤设备，抽真空时间短、真空度高，升温快，降低了烘烤温度，缩短降温时间、能耗低，减缓了设备老化。

为达上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种电芯烘烤设备，包括：

烘箱主体，其上设有若干个独立的腔体，每个所述腔体内用于放置单个电芯，每个所述腔体的侧壁上均设有加热元件，所述加热元件用于对所述腔体内的所述电芯进行加热；

抽真空组件，与若干个所述腔体相连通，所述抽真空组件能够对放置有所述电芯的所述腔体抽真空；

充气组件，与若干个所述腔体相连通，所述充气组件能够向放置有所述电芯的所述腔体内充入惰性气体；

若干个外盖，与若干个所述腔体一一对应设置，所述外盖可开合地设置于所述腔体的开口处。

作为一种可选的方案，所述抽真空组件包括：

真空泵；

抽真空总管，所述抽真空总管的一端与所述真空泵连通，所述烘箱主体的顶部设有真空接口，所述抽真空总管的另一端与所述真空接口连接；

若干个抽真空支管，每个所述抽真空支管的一端均与所述抽真空总管相连通，每个所述腔体的腔底均设有真空端口，每个所述抽真空支管的另一端分别通过每个所述真空端口与对应的所述腔体连通，每个所述抽真空支管上均设有第一电磁阀。

作为一种可选的方案，所述充气组件包括：

气源，所述气源内储存有惰性气体；

进气总管，所述进气总管的一端与所述气源连通，所述烘箱主体的顶部设有进气接口，所述进气总管的另一端与所述进气接口连接；

若干个进气支管，每个所述进气支管的一端均与所述进气总管相连通，每个所述腔体的腔底均设有进气端口，每个所述进气支管的另一端分别通过每个所述进气端口与对应的所述腔体连通，每个所述进气支管上均设有第二电磁阀。

作为一种可选的方案，所述烘箱主体的顶部设有供电源总线穿过的进线口，每个所述腔体的腔底分别设有供分支线穿过的进线端口；每个所述分支线的一端均与所述电源总线连接，另一端穿过每个所述进线端口后与对应的所述加热元件电连接；每个所述分支线上设有继电器。

作为一种可选的方案，所述加热元件为通电后可对所述腔体内的所述电芯进行加热的电热丝。

作为一种可选的方案，若干个所述腔体呈方形矩阵均匀排布。

作为一种可选的方案，所述外盖的边缘与所述烘箱主体贴合的位置设有第一密封件；和/或

所述烘箱主体于所述腔体的四周且与所述外盖贴合的位置设置第二密封件。

作为一种可选的方案，所述烘箱主体的底部设置有过线孔。

作为一种可选的方案，每个所述腔体内设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述腔体内的温度。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的电芯烘烤设备，通过在烘箱主体上设置若干个独立的腔体，能够对每个电芯进行单独烘烤。将单个电芯放入任意一个腔体之后，将对应的外盖扣好，对应腔体内的加热元件即可对该电芯进行单独加热烘烤，与此同时抽真空组件对该腔体单独抽真空，加热和抽真空同时进行可以提升烘烤效率。抽至额定真空度后，断开真空开关，烘烤一定时间后充气组件向该腔体内充入惰性气体，再次进行抽真空，反复三次以上。由于腔体的空间小，达到额定真空度所需要的抽真空时间短，降低了设备能耗，且小腔体相较于大腔体可具有更高的真空度承受力，可提升抽真空的真空度上限，进一步降低水分沸点，从而更易将水分烘出，或可降低烘烤温度、缩短降温时间，从而降低能耗、减缓设备老化。持续一段时间后，腔体内的气体稀薄，抽真空组件不易将腔体内的水蒸气抽离腔体，此时通过向腔体内充入惰性气体，在后续抽真空时，惰性气体被抽走的同时还能带走水蒸气，在不提高烘烤温度的前提下，能快速将电芯内部的水分蒸发排出，提高烘烤效率。

附图说明

为了更明显易懂的说明本实用新型的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单介绍，下面描述的附图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是本实用新型实施例提供的电芯烘烤设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的单个腔体与外盖在第一视角的配合示意图；

图3是本实用新型实施例提供的单个腔体与外盖在第二视角的配合示意图；

图4是本实用新型实施例提供的单个腔体在第三视角下的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的加热元件的连接线路示意图；

图6是本实用新型实施例提供的抽真空组件管路连接的示意图；

图7是本实用新型实施例提供的充气组件管路连接的示意图。

图中：

1、烘箱主体；11、腔体；111、真空端口；112、进气端口；113、进线端口；12、真空接口；13、进气接口；14、进线口；15、过线孔；16、预留控制端；

2、外盖；21、台阶结构；22、第二密封件；23、连接处；

3、加热元件；31、电源总线；32、分支线；33、继电器；34、电源控制器；

4、抽真空组件；41、真空泵；42、抽真空总管；43、抽真空支管；44、第一电磁阀；

5、充气组件；51、气源；52、进气总管；53、进气支管；54、第二电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种电芯烘烤设备，用于对每个电芯进行单独烘烤。参考图1至图7，该电芯烘烤设备包括烘箱主体1、加热元件3、抽真空组件4、充气组件5和若干个外盖2，烘箱主体1上设有若干个独立的腔体11，每个腔体11内用于放置单个电芯，电芯置于腔体11内进行烘烤。每个腔体11的侧壁上均设有加热元件3，每个加热元件3的开关分别独立控制，当任意一个腔体11内放置有电芯时，对应腔体11内的加热元件3能对该电芯进行单独加热，使该电芯尽快升高到预定温度，既提升了加热效率，也节省了能耗。抽真空组件4与若干个腔体11相连通，抽真空组件4能够对放置有电芯的腔体11抽真空；充气组件5与若干个腔体11相连通，充气组件5能够向放置有电芯的腔体11内充入惰性气体；若干个外盖2与若干个腔体11一一对应设置，外盖2可开合地设置于腔体11的开口处，以将腔体11的开口封闭。

优选地，如图1所示，若干个腔体11呈方形矩阵均匀排布。这样设置，使得若干个腔体11紧密排列，结构紧凑，以保证烘箱主体1的形状规则，设备的占地面积更小，人员搬运更简单方便。其中，腔体11的具体数量可以根据实际需求进行适应性选择，在此不做具体的限定。

需要说明的是，该电芯烘烤设备还包括控制单元，控制单元分别与加热元件3、抽真空组件4、充气组件5电连接，控制单元可独立控制各个腔体11内的加热元件3的开关、控制抽真空组件4对任意腔体11单独抽真空以及控制充气组件5向任意腔体11内单独充惰性气体，从而实现对单个电芯独立烘烤的控制。其中，控制单元属于现有技术，本实用新型采用任意一种能实现上述功能的控制单元和电连接方式即可，在此不再赘述。

本实施例提供的电芯烘烤设备，通过在烘箱主体1上设置若干个独立的腔体11，能够对每个电芯进行单独烘烤。单个电芯由上一工序完成装配后，可以直接通过特定的滑道、机械臂、滑道与机械臂相结合或人工放置中的其中一种方式，一一转移至烘箱主体1上对应的腔体11内，不需要等待，然后关上对应的外盖2，即可进行烘烤操作，提高了生产效率。

以单个电芯为例，对其烘烤过程进行说明，将单个电芯放入对应的腔体11之后，将外盖2扣好，外盖2可以自动或者手动关闭，在外盖2或者腔体11开口处设置有触点感应器，当外盖2闭合后，能够触发触点感应器，控制单元接收触发信号后可以控制对应腔体11内的加热元件3开启，即可对该电芯进行单独加热烘烤，与此同时开启抽真空组件4，以对该腔体11单独抽真空，加热和抽真空同时进行可以提升烘烤效率。抽至额定真空度后，断开真空开关，烘烤一定时间后充气组件5向该腔体11内充入惰性气体，然后再次进行抽真空，反复三次以上。由于腔体11的空间小，达到额定真空度所需要的抽真空时间短，降低了设备能耗，且小的腔体11相较于大腔体可具有更高的真空度承受力，可提升抽真空的真空度上限，进一步降低水分沸点，从而更易将水分烘出，或可降低烘烤温度、缩短降温时间，从而降低能耗、减缓设备老化。抽真空持续一段时间后，腔体11内的气体稀薄，抽真空组件4不易将腔体11内的水蒸气抽离腔体11，此时通过向腔体11内充入惰性气体，在后续抽真空时，惰性气体被抽走的同时还能带走水蒸气，在不提高烘烤温度的前提下，能快速将电芯内部的水分蒸发排出，提高烘烤效率。

可以理解的是，现有技术中，单个电芯装配完成后，需等待其余电芯装满烘烤框内再由机械手臂将整筐电池搬入烘箱内部，然后手动关上烘箱门进行升温加热抽真空烘烤。一直以来，电芯的烘烤都是采用一烘箱中放置若干个电芯，统一烘烤，通过规定烘箱烘烤时间来完成电芯的烘烤，这种烘烤模式存在显著的缺陷，主要表现在：不同批次/材料的电芯水分情况存在差异，初始水分少的短时间即可达到烘烤标准，初始分水多的则需较长烘烤时间，若按同样的烘烤时间设定，则需考虑水分较多的电芯进行长时间烘烤，以确保所有电芯水分烘烤程度达到标准。统一时间烘烤下，可能导致部分水分较少的电芯烘烤过度，或部分水分较多的电芯并未达到标准即传递至下一工序，水分控制不一致，直接影响锂电池的性能品质。要想确保每个电芯都能烘烤到位，只能尽量延长电芯的烘烤时间，从而影响烘烤的产能，造成能源极大的浪费。

为了解决上述问题，在本实施例中，在电芯放入腔体11前，分别完成对单个电芯的水分测试，确定各电芯需烘烤的时间，从而对单个腔体11的烘烤时间进行对应设定，单烤箱烘烤可以根据各个电芯水分含量的不同有针对性地进行烘烤，从而大大提升了烘烤效率，减少烘烤时间和能源消耗，并提高了各电芯烘烤的一致性，从而提升了锂电池产品的一致性。

进一步地，每个腔体11内还设置有温度传感器(未图示)，温度传感器与控制单元电连接，在烘烤过程中，温度传感器用于实时检测腔体11内的温度，以确保烘烤温度在预设的范围内，避免烘烤温度过高而影响电芯材料或隔膜材料，从而确保电芯的烘烤质量。

为了便于理解，图2和图3示出了单个腔体11与外盖2的示意图。如图2和图3所示，外盖2的下边缘连接于烘箱主体1上以形成连接处23，通过开合外盖2，以将腔体11的开口封闭。其中，外盖2可以通过转轴、铰链或阻尼转轴等方式实现与烘箱主体1的连接，根据实际需求灵活设置即可，在此不做具体的限定。

如图2所示，外盖2的边缘处设有台阶结构21，当外盖2扣合于腔体11的开口处时，台阶结构21与烘箱主体1相贴合。为了实现外盖2与腔体11开口之间的密封，在其中一种实施例中，台阶结构21上设有第一密封件，烘箱主体1于腔体11的四周且与台阶结构21贴合的位置设置第二密封件22，当外盖2扣合于腔体11的开口处时，第一密封件与第二密封件22紧密贴合，以实现外盖2与腔体11开口之间的密封。在另一种实施例中，也可以仅设置第二密封件22，当外盖2扣合于腔体11的开口处时，台阶结构21直接与第二密封件22紧密贴合，也可以实现外盖2与腔体11开口之间的密封。在另一种实施例中，也可以仅设置第一密封件，当外盖2扣合于腔体11的开口处时，第一密封件与腔体11开口的端面之间紧密贴合，也可以实现外盖2与腔体11开口之间的密封。第一密封件和第二密封件22可以独立地为密封圈、胶垫片等现有密封件中的一种，在此不做具体的限定。

参考图1、图4和图5，烘箱主体1的顶部设有供电源总线31穿过的进线口14，电源总线31位于烘箱主体1外部的一端与电源控制器34连接，以向加热元件3供电，每个腔体11的腔底分别设有供分支线32穿过的进线端口113；每个分支线32的一端均与电源总线31连接，另一端穿过每个进线端口113后与对应的加热元件3电连接，烘箱主体1的内部设置有空腔或者通道，空腔或通道与腔体11互不连通，连接加热元件3的线路可以容纳在空腔或通道内。每个分支线32上设有继电器33，继电器33与控制单元电连接，控制单元通过控制继电器33的开闭来独立控制对应腔体11内的加热元件3的关闭或开启，从而实现对单个电芯独立烘烤的控制。

在其中一种实施例中，加热元件3为通电后可对腔体11内的电芯进行加热的电热丝，电热丝可以缠绕在腔体11的内壁上，若烘箱主体1的内部中空设置，电热丝也可以缠绕在腔体11的外壁上，电热丝也可以设置在腔体11的任意一个侧壁或若干个侧壁上。在其他实施例中，加热元件3还可以是加热管、红外线灯管或加热铝板中的一种，在此不做具体的限定。

进一步地，参考图1、图4和图6，抽真空组件4具体包括真空泵41、抽真空总管42和若干个抽真空支管43，烘箱主体1的顶部设有真空接口12，抽真空总管42的一端与真空接口12连接，抽真空总管42位于烘箱主体1外部的另一端与真空泵41连通，每个抽真空支管43的一端均与抽真空总管42相连通，每个腔体11的腔底均设有真空端口111，每个抽真空支管43的另一端分别通过每个真空端口111与对应的腔体11连通，部分抽真空总管42以及若干个抽真空支管43均可以容纳在烘箱主体1内部的空腔或通道内。每个抽真空支管43上均设有第一电磁阀44，第一电磁阀44与控制单元电连接，控制单元通过控制第一电磁阀44的开闭来控制抽真空组件4对单个腔体11抽真空，即当其中一个腔体11内放入电芯后，控制单元控制与该腔体11连接的抽真空支管43上的第一电磁阀44打开，真空泵41即可对该腔体11抽真空，当达到额定真空度后，控制单元控制该第一电磁阀44闭合即可。

真空泵41用于抽走腔体11内的气体，营造一个近真空环境，根据真空度与液体沸点的反比关系，腔体11内的气体真空度越高，则液体的沸点越低，因此通过抽真空能够降低真空环境下的水分沸点，从而降低烘烤温度、缩短降温时间，从而降低能耗。

进一步地，参考图1、图4和图7，充气组件5具体包括气源51、进气总管52和若干个进气支管53，气源51内储存有惰性气体，烘箱主体1的顶部设有进气接口13，进气总管52的一端与进气接口13连接，进气总管52位于外部的另一端与气源51连通，每个进气支管53的一端均与进气总管52相连通，每个腔体11的腔底均设有进气端口112，每个进气支管53的另一端分别通过每个进气端口112与对应的腔体11连通，部分进气总管52以及若干个进气支管53均可以容纳在烘箱主体1内部的空腔或通道内。每个进气支管53上均设有第二电磁阀54，第二电磁阀54与控制单元电连接，控制单元通过控制第二电磁阀54的开闭来控制充气组件5向单个腔体11内充入惰性气体，即当腔体11内的电芯被烘烤一定时间后，控制单元控制与该腔体11连接的进气支管53上的第二电磁阀54打开，气源51即可向该腔体11内充入惰性气体，当充入预设量的惰性气体后，控制单元控制该第二电磁阀54闭合即可。

需要说明的是，惰性气体可以防止与电芯中高温的卷芯极片和金属外壳等产生化学反应，惰性气体可以选择氦气、氩气或者是氦气和氩气的混合气体中的一种。当抽真空持续一段时间后，腔体11内的气体稀薄，抽真空组件4不易将腔体11内的水蒸气抽离腔体11，此时通过气源51向腔体11内充入惰性气体，在后续抽真空时，惰性气体被抽走的同时还能带走水蒸气，在不提高烘烤温度的前提下，能快速将电芯内部的水分蒸发排出，提高烘烤效率。

进一步地，如图1所示，烘箱主体1的底部设置有过线孔15，上述分别与温度传感器、继电器33、第一电磁阀44和第二电磁阀54连接的导线可以由过线孔15穿过并与外部的控制单元电连接。

优选地，如图1所示，烘箱主体1的底部设置有预留控制端16，预留控制端16上用于设置急停按钮、开关按钮等控制按钮。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电芯烘烤设备，其特征在于，包括：

烘箱主体(1)，其上设有若干个独立的腔体(11)，每个所述腔体(11)内用于放置单个电芯，每个所述腔体(11)的侧壁上均设有加热元件(3)，所述加热元件(3)用于对所述腔体(11)内的所述电芯进行加热；

抽真空组件(4)，与若干个所述腔体(11)相连通，所述抽真空组件(4)能够对放置有所述电芯的所述腔体(11)抽真空；

充气组件(5)，与若干个所述腔体(11)相连通，所述充气组件(5)能够向放置有所述电芯的所述腔体(11)内充入惰性气体；

若干个外盖(2)，与若干个所述腔体(11)一一对应设置，所述外盖(2)可开合地设置于所述腔体(11)的开口处。

2.根据权利要求1所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述抽真空组件(4)包括：

真空泵(41)；

抽真空总管(42)，所述抽真空总管(42)的一端与所述真空泵(41)连通，所述烘箱主体(1)的顶部设有真空接口(12)，所述抽真空总管(42)的另一端与所述真空接口(12)连接；

若干个抽真空支管(43)，每个所述抽真空支管(43)的一端均与所述抽真空总管(42)相连通，每个所述腔体(11)的腔底均设有真空端口(111)，每个所述抽真空支管(43)的另一端分别通过每个所述真空端口(111)与对应的所述腔体(11)连通，每个所述抽真空支管(43)上均设有第一电磁阀(44)。

3.根据权利要求1所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述充气组件(5)包括：

气源(51)，所述气源(51)内储存有惰性气体；

进气总管(52)，所述进气总管(52)的一端与所述气源(51)连通，所述烘箱主体(1)的顶部设有进气接口(13)，所述进气总管(52)的另一端与所述进气接口(13)连接；

若干个进气支管(53)，每个所述进气支管(53)的一端均与所述进气总管(52)相连通，每个所述腔体(11)的腔底均设有进气端口(112)，每个所述进气支管(53)的另一端分别通过每个所述进气端口(112)与对应的所述腔体(11)连通，每个所述进气支管(53)上均设有第二电磁阀(54)。

4.根据权利要求1所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述烘箱主体(1)的顶部设有供电源总线(31)穿过的进线口(14)，每个所述腔体(11)的腔底分别设有供分支线(32)穿过的进线端口(113)；每个所述分支线(32)的一端均与所述电源总线(31)连接，另一端穿过每个所述进线端口(113)后与对应的所述加热元件(3)电连接；每个所述分支线(32)上设有继电器(33)。

5.根据权利要求4所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述加热元件(3)为通电后可对所述腔体(11)内的所述电芯进行加热的电热丝。

6.根据权利要求1～5任一项所述的电芯烘烤设备，其特征在于，若干个所述腔体(11)呈方形矩阵均匀排布。

7.根据权利要求1～5任一项所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述外盖(2)的边缘与所述烘箱主体(1)贴合的位置设有第一密封件；和/或

所述烘箱主体(1)于所述腔体(11)的四周且与所述外盖(2)贴合的位置设置第二密封件(22)。

8.根据权利要求1～5任一项所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述烘箱主体(1)的底部设置有过线孔(15)。

9.根据权利要求1～5任一项所述的电芯烘烤设备，其特征在于，每个所述腔体(11)内设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述腔体(11)内的温度。