ES3034602T3 - Electrode drying system - Google Patents
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Abstract
Se describe un sistema de secado de electrodos. El sistema, según una realización de la presente invención, comprende: un horno de secado para secar el disolvente de una mezcla de electrodos en una lámina de electrodos, en la que la mezcla de electrodos, que incluye un material activo para electrodos, se recubre sobre un colector de corriente; un elemento de suministro de aire que suministra aire al horno de secado; y un elemento de escape que descarga el aire del horno de secado, donde al menos una parte del aire descargado del elemento de escape fluye de vuelta al elemento de suministro de aire. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de secado de electrodos
Sector de la técnica
La presente solicitud reivindica prioridad sobre la solicitud de patente coreana n.° 10-2021-0120041 presentada el 8 de septiembre de 2021 en la República de Corea.
La presente divulgación se refiere a un sistema de secado de electrodos y, más concretamente, a un sistema de secado de electrodos en el que puede mejorarse la eficiencia energética.
Antecedentes de la invención
A medida que han aumentado el desarrollo tecnológico y la demanda de dispositivos móviles, ha aumentado rápidamente la demanda de baterías secundarias como fuentes de energía. Una batería secundaria incluye esencialmente un conjunto de electrodo como elemento generador de energía. Un conjunto de electrodo tiene una estructura en la que un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo se apilan al menos una vez, y el electrodo positivo y el electrodo negativo se fabrican aplicando y secando una lechada de material activo de electrodo positivo y una lechada de material activo de electrodo negativo sobre colectores de corriente formados por una lámina de aluminio y una lámina de cobre, respectivamente. El documento KR20210015278A divulga un dispositivo de secado de electrodos. El documento CN104344707A divulga un equipo de horno de secado para el tratamiento de secado de una lámina de electrodo. El documento CN212856488U divulga un sistema de pretratamiento de aire fresco para un horno de fabricación de baterías de litio. El documento JP2011080718A divulga un método de secado adecuado para secar una película de revestimiento, por ejemplo, en el proceso de fabricación de electrodos. El documento EP1515103A2 divulga un aparato de secado. El documento EP0413517A2 divulga un sistema de control para una secadora industrial. El documento US5136790 divulga un método y un aparato para secar bandas recubiertas.
La FIG. 1 es una vista que ilustra esquemáticamente un sistema de secado de electrodos convencional.
Haciendo referencia a la FIG. 1, el aire suministrado a través de un ventilador 1 de suministro de aire se suministra a un horno 2 de secado para secar los electrodos y, a continuación, se descarga al exterior a través de un ventilador 3 de escape.
Sin embargo, como el aire que se descarga al exterior a través del ventilador 3 de escape después de secar los electrodos en el horno 2 de secado es aire a alta temperatura, cuando el aire a alta temperatura se descarga al exterior, también se descarga una gran cantidad de energía, lo que provoca un derroche de energía.
Además, como un electrodo negativo de entre los electrodos utiliza agua como disolvente, el aire descargado al exterior a través del ventilador 3 de escape tras secar los electrodos en el horno 2 de secado contiene mucha humedad.
Dado que una humedad del aire suministrado al horno 2 de secado es un factor importante que afecta en gran medida a la calidad del secado de los electrodos junto con una temperatura, existe una demanda de un método de reutilización del aire húmedo y a alta temperatura descargado del horno 2 de secado con el fin de reducir una desviación del secado según una diferencia estacional de temperatura o de humedad.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un sistema de secado de electrodos en el que pueda mejorarse la eficiencia energética reutilizando al menos parte del aire descargado.
Solución técnica
La invención es un sistema de secado de electrodos según la reivindicación 1.
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un sistema de secado de electrodos que incluye un horno de secado configurado para secar un disolvente en una lechada de material activo de electrodo sobre una lámina de electrodos en la que la lechada de material activo de electrodo se aplica a un colector de corriente, un elemento de suministro de aire configurado para suministrar aire al horno de secado, y un elemento de ventilación configurado para descargar aire del horno de secado, en el que al menos parte del aire descargado del elemento de ventilación se introduce de nuevo en el elemento de suministro de aire.
El elemento de suministro de aire y el elemento de ventilación se comunican entre sí.
El sistema de secado de electrodos puede incluir un elemento ventilador situado entre el elemento de ventilación y el elemento de suministro de aire y configurado para descargar al exterior parte del aire descargado del elemento de ventilación.
El sistema de secado de electrodos puede incluir un sensor de humedad situado entre el elemento de suministro de aire y el horno de secado, un elemento humidificador proporcionado para humidificar el aire según una humedad, y un elemento de control configurado para controlar el elemento humidificador según una humedad detectada por el sensor de humedad.
El sistema de secado de electrodos puede incluir un sensor de temperatura situado entre el elemento de suministro de aire y el horno de secado, un calentador configurado para calentar el aire según una temperatura, y un elemento de control configurado para controlar el calentador según una temperatura detectada por el sensor de temperatura. El sistema de secado de electrodos puede incluir además una válvula de control de caudal proporcionada entre el elemento de ventilación y el elemento de suministro de aire y configurada para controlar un caudal de aire descargado del elemento de ventilación.
La válvula de control de caudal puede incluir al menos una válvula de control automática cuya tasa de apertura es controlada automáticamente por el elemento de control y una válvula de control manual cuya tasa de apertura es controlada manualmente por un operario.
El elemento ventilador puede incluir un primer elemento ventilador conectado a la válvula de control automático, en donde la válvula de control automático incluye una primera válvula de control automático proporcionada entre el elemento de ventilación y el elemento de suministro de aire, y una segunda válvula de control automático proporcionada entre el elemento de ventilación y el primer elemento ventilador, en donde la primera válvula de control automático y la segunda válvula de control automático están dispuestas para ser ortogonales entre sí.
El elemento ventilador puede incluir un segundo elemento ventilador conectado a la válvula de control manual, en donde la válvula de control manual incluye una primera válvula de control manual proporcionada entre el elemento de ventilación y el elemento de suministro de aire, y una segunda válvula de control manual proporcionada entre el elemento de ventilación y el segundo elemento ventilador, en donde la primera válvula de control manual y la segunda válvula de control manual están dispuestas para ser ortogonales entre sí.
El sistema de secado de electrodos incluye un elemento de drenaje proporcionado entre el elemento de ventilación y el elemento de suministro de aire.
El elemento de drenaje está dotado de un conducto de drenaje inclinado hacia abajo desde el elemento de ventilación e inclinado hacia abajo desde el elemento de suministro de aire.
Efectos ventajosos
Según las realizaciones de la presente divulgación, al menos una parte del aire húmedo y a alta temperatura descargado de un elemento de ventilación se introduce en un elemento de suministro de aire y se reutiliza, mejorando de este modo la eficiencia energética.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista que ilustra esquemáticamente un sistema de secado de electrodos convencional.
La FIG. 2 es una vista que ilustra esquemáticamente un sistema de secado de electrodos, según una realización de la presente divulgación.
La FIG. 3 es una vista que ilustra una parte A de la FIG. 2, que ilustra especialmente un estado en el que un elemento de ventilación y un elemento de suministro de aire están conectados entre sí.
Realización preferente de la invención
A continuación, las realizaciones preferidas de la presente divulgación se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos utilizados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a los significados generales y de diccionario, sino interpretarse en base a los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación en base al principio de que se permite al inventor definir los términos adecuadamente para su mejor explicación. Por tanto, la descripción propuesta en el presente documento es solo un ejemplo preferido a efectos meramente ilustrativos, que no pretende limitar el alcance de la divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse otras equivalencias y modificaciones de la misma sin alejarse del alcance de la divulgación.
El tamaño de cada elemento o de una parte específica del elemento mostrado en los dibujos puede estar exagerado, omitido o dibujado esquemáticamente con fines de conveniencia y claridad de la explicación. En consecuencia, el tamaño de cada elemento puede no reflejar sustancialmente su tamaño real. Al describir la presente divulgación, se omiten las descripciones detalladas de funciones o configuraciones bien conocidas relacionadas que puedan enmascarar los puntos de la presente divulgación.
Además, en la presente memoria descriptiva, se entenderá que cuando los elementos están “conectados” o “acoplados” entre sí, los elementos pueden estar directamente conectados o acoplados entre sí, o pueden estar indirectamente conectados o acoplados entre sí con un elemento intermedio entre los mismos.
La FIG. 2 es una vista que ilustra esquemáticamente un sistema de secado de electrodos, según una realización de la presente divulgación. La FIG. 3 es una vista que ilustra esquemáticamente una parte A de la FIG. 2, que ilustra especialmente un estado en el que un elemento de ventilación y un elemento de suministro de aire están conectados entre sí.
Haciendo referencia a las FIGS. 2 y 3, un sistema 10 de secado de electrodos según una realización de la presente divulgación incluye un horno 100 de secado, un elemento 200 de suministro de aire y un elemento 300 de ventilación.
El horno 100 de secado se proporciona para secar un disolvente en una lechada de material activo de electrodo sobre una lámina de electrodo (no mostrada). Como se ha descrito anteriormente, un electrodo positivo y un electrodo negativo incluyen láminas de electrodo (no mostradas) formadas aplicando lechadas de material activo de electrodo, es decir, una lechada de material activo de electrodo positivo y una lechada de material activo de electrodo negativo, sobre colectores de corriente formados por una lámina de aluminio y una lámina de cobre, respectivamente.
Como en la lechada de material activo de electrodo se incluye un disolvente correspondiente a un componente líquido, el disolvente incluido en la lechada de material activo de electrodo se seca en el horno 100 de secado. El horno 100 de secado tiene un espacio de recepción en el que puede alojarse un electrodo, y cuando el electrodo se aloja en el espacio de recepción, se pulveriza aire caliente al electrodo para secar el electrodo.
El horno 100 de secado está conectado al elemento 200 de suministro de aire, y recibe aire del elemento 200 de suministro de aire. Dado que el aire suministrado al horno 100 de secado a través del elemento 200 de suministro de aire es aire húmedo y a alta temperatura descargado del elemento 300 de ventilación e introducido de nuevo en el elemento 200 de suministro de aire, el aire puede utilizarse en el horno 100 de secado.
Se proporciona un elemento 520 humidificador entre el horno 100 de secado y el elemento 200 de suministro de aire, y el aire suministrado del elemento 200 de suministro de aire al horno 100 de secado recibe humedad del elemento 520 humidificador y se pulveriza a un electrodo cuando es necesario.
Además, se proporciona un calentador 540 entre el horno 100 de secado y el elemento 200 de suministro de aire, y el aire suministrado del elemento 200 de suministro de aire al horno 100 de secado es calentado por el calentador 540 y es pulverizado al electrodo.
El aire suministrado del elemento 200 de suministro de aire al horno 100 de secado para secar el electrodo se descarga a través del elemento 300 de ventilación.
El elemento 200 de suministro de aire suministra aire al horno 100 de secado. El elemento 200 de suministro de aire puede incluir un conducto 210 de suministro de aire a través del cual se mueve el aire, y un ventilador 220 de suministro de aire acoplado al conducto 210 de suministro de aire. Es decir, después de que el aire exterior se mueva hacia el conducto 210 de suministro de aire debido a un funcionamiento del ventilador 220 de suministro de aire, el aire exterior se suministra al horno 100 de secado conectado al conducto 210 de suministro de aire.
El elemento 200 de suministro de aire está conectado al elemento 300 de ventilación. Es decir, el elemento 200 de suministro de aire y el elemento 300 de ventilación se comunican entre sí, y el aire suministrado del elemento 200 de suministro de aire al horno 100 de secado para secar el electrodo y descargado al elemento 300 de ventilación puede suministrarse al horno 100 de secado de nuevo a través del elemento 200 de suministro de aire.
En este caso, todo el aire descargado del elemento 300 de ventilación puede pasar al elemento 200 de suministro de aire, o solo parte del aire descargado del elemento 300 de ventilación puede pasar al elemento 200 de suministro de aire.
Puede proporcionarse un ventilador 550 de circulación y un filtro 560 entre el elemento 200 de suministro de aire y el horno 100 de secado.
El elemento 300 de ventilación está conectado al elemento 200 de suministro de aire, y el aire que se mueve del horno 100 de secado se descarga a través del elemento 300 de ventilación. Como se ha descrito anteriormente, el elemento 300 de ventilación puede estar conectado al elemento 200 de suministro de aire y puede estar configurado para que todo o parte del aire descargado a través del elemento 300 de ventilación se mueva hacia el elemento 200 de suministro de aire.
El elemento 300 de ventilación puede incluir un conducto 310 de escape a través del cual se descarga el aire, y un ventilador 320 de escape acoplado al conducto 310 de escape. Debido a un funcionamiento del ventilador 320 de escape, el aire puede moverse del conducto 310 de escape al conducto 210 de suministro de aire, o el aire puede ser descargado del conducto 310 de escape al exterior.
Haciendo referencia a las FIGS. 2 y 3, un elemento 400 ventilador está situado entre el elemento 300 de ventilación y el elemento 200 de suministro de aire, y se proporciona para descargar parte del aire descargado del elemento 300 de ventilación al exterior. Es decir, como se ha descrito anteriormente, cuando el elemento 300 de ventilación se proporciona de modo que solo una parte del aire descargado del elemento 300 de ventilación se mueva al elemento 200 de suministro de aire, el aire restante que no se mueve al elemento 200 de suministro de aire se descarga al exterior a través del elemento 400 ventilador.
El elemento 400 ventilador puede incluir un primer elemento 410 ventilador y un segundo elemento 420 ventilador. El primer elemento 410 ventilador está conectado a una válvula 610 de control automático descrita a continuación, y el segundo elemento 420 ventilador está conectado a una válvula 620 de control manual.
El sistema 10 de secado de electrodos según una realización de la presente divulgación puede incluir un sensor 510 de humedad, el elemento 520 humidificador y un elemento 570 de control. El sistema 10 de secado de electrodos también puede incluir un sensor 530 de temperatura y el calentador 540.
El sensor 510 de humedad está situado entre el elemento 200 de suministro de aire y el horno 100 de secado y mide la humedad del aire que se mueve al horno 100 de secado. El elemento 520 humidificador se proporciona para humidificar el aire según la humedad. El elemento 570 de control se proporciona para controlar el elemento 520 humidificador según la humedad detectada por el sensor 510 de humedad.
El sensor 530 de temperatura está situado entre el elemento 200 de suministro de aire y el horno 100 de secado y mide una temperatura del aire que se mueve al horno 100 de secado. El calentador 540 se proporciona para calentar el aire según la temperatura. El elemento 570 de control se proporciona para controlar el calentador 540 según la temperatura detectada por el sensor 530 de temperatura.
Cuando el electrodo se seca en el horno 100 de secado, tanto una temperatura como una humedad del aire son factores importantes que afectan a la calidad del electrodo. Sin embargo, debido a que existe una diferencia de temperatura o humedad según el tiempo o la estación (en particular, verano e invierno), durante el secado del electrodo puede producirse un no secado o un secado excesivo.
Por ejemplo, cuando tanto la humedad como la temperatura del aire se fijan en función del verano, en invierno, se necesita el elemento 520 humidificador para aumentar la humedad del aire suministrado al horno 100 de secado y también se necesita el calentador 540 para aumentar la temperatura del aire suministrado al horno 100 de secado. Sin embargo, debido a que tanto el elemento 520 humidificador como el calentador 540 necesitan energía, el sistema 10 de secado de electrodos según una realización de la presente divulgación mueve el aire húmedo y a alta temperatura descargado del elemento 300 de ventilación al elemento 200 de suministro de aire de nuevo y suministra el aire al horno 100 de secado para reutilizar el aire.
Sin embargo, debido a que el elemento 570 de control controla el elemento 520 humidificador y el calentador 540 según una humedad y una temperatura medidas por el sensor 510 de humedad y el sensor 530 de temperatura y utiliza el elemento 520 humidificador y el calentador 540 solo cuando es necesario, puede reducirse el uso del calentador 540 y del elemento 520 humidificador y, por tanto, puede reducirse el consumo de energía del calentador 540 y del elemento 520 humidificador, mejorando de este modo la eficiencia energética.
Haciendo referencia a la FIG. 3, se proporciona una válvula 600 de control de caudal entre el elemento 300 de ventilación y el elemento 200 de suministro de aire para controlar un caudal de aire descargado del elemento 300 de ventilación.
La válvula 600 de control de caudal puede incluir al menos una de la válvula 610 de control automático, cuya tasa de apertura es controlada automáticamente por el elemento 570 de control, y la válvula 620 de control manual, cuya tasa de apertura es controlada manualmente por un operario.
La válvula 610 de control automático puede incluir una primera válvula 611 de control automático y una segunda válvula 612 de control automático. La primera válvula 611 de control automático se proporciona entre el elemento 300 de ventilación y el elemento 200 de suministro de aire. La segunda válvula 612 de control automático se proporciona entre el elemento 300 de ventilación y el primer elemento 410 ventilador.
La primera válvula 611 de control automático y la segunda válvula 612 de control automático pueden ser ortogonales entre sí y mover con precisión el aire en cualquiera de una dirección en la que el aire se descarga al exterior y en una dirección en la que el aire se suministra al horno 100 de secado.
La válvula 620 de control manual puede incluir una primera válvula 621 de control manual y una segunda válvula 622 de control manual. La primera válvula 621 de control manual se proporciona entre el elemento 300 de ventilación y el elemento 200 de suministro de aire. La segunda válvula 622 de control manual se proporciona entre el elemento 300 de ventilación y el segundo elemento 420 ventilador.
La primera válvula 621 de control manual y la segunda válvula 622 de control manual pueden ser ortogonales entre sí, para mover con precisión el aire en cualquiera de una dirección en la que el aire se descarga del elemento 300 de ventilación al exterior y en una dirección en la que el aire se suministra al horno 100 de secado.
Haciendo referencia a la FIG. 3, un conducto 700 de drenaje está inclinado hacia abajo desde el conducto 310 de escape del elemento 300 de ventilación, y también está inclinado hacia abajo desde el conducto 210 de suministro de aire del elemento 200 de suministro de aire.
Se proporciona un elemento 710 de drenaje entre el elemento 300 de ventilación y el elemento 200 de suministro de aire en el conducto 700 de drenaje.
Como se ha descrito anteriormente, debido a que el aire descargado del elemento 300 de ventilación es aire húmedo y a alta temperatura, puede producirse condensación en varios conductos que incluyen el conducto 210 de suministro de aire y el conducto 310 de escape en invierno. Además, con el fin de descargar la condensación, se proporciona el conducto 700 de drenaje entre el conducto 210 de suministro de aire y el conducto 310 de escape y el elemento 710 de drenaje descarga la condensación a través del conducto 700 de drenaje.
Es decir, el conducto 700 de drenaje para descargar la condensación que se produce cuando el elemento 300 de ventilación está conectado al elemento 200 de suministro de aire puede no ser necesario cuando el elemento 300 de ventilación y el elemento 200 de suministro de aire no están conectados entre sí.
El funcionamiento y el efecto del sistema 10 de secado de electrodos según una realización de la presente divulgación se describirán con referencia a los dibujos.
Haciendo referencia a la FIG. 2, debido a que el elemento 300 de ventilación y el elemento 200 de suministro de aire se comunican entre sí, el aire húmedo y a alta temperatura que se mueve al horno 100 de secado a través del elemento 200 de suministro de aire para secar un electrodo y luego se descarga al elemento 300 de ventilación puede moverse al horno 100 de secado de nuevo a través del elemento 200 de suministro de aire y puede utilizarse para secar el electrodo.
Es decir, como el aire descargado del elemento 300 de ventilación se reutiliza para secar el electrodo, el elemento 520 humidificador y el calentador 540 pueden utilizarse solo cuando sea necesario, mejorando de este modo la eficiencia energética.
Aplicabilidad industrial
La presente divulgación se refiere a un sistema de secado de electrodos de una batería secundaria y, en particular, puede utilizarse en industrias relacionadas con las baterías secundarias.
Claims (8)
1. Un sistema (10) de secado de electrodos que comprende:
un horno (100) de secado configurado para secar un disolvente en una lechada de material activo de electrodo sobre una lámina de electrodos en la que la lechada de material activo de electrodo se aplica a un colector de corriente; un elemento (200) de suministro de aire configurado para suministrar aire al horno (100) de secado; y
un elemento (300) de ventilación configurado para descargar aire del horno (100) de secado,
en el que al menos parte del aire descargado del elemento (300) de ventilación se introduce de nuevo en el elemento (200) de suministro de aire;
en el que el elemento (200) de suministro de aire y el elemento (300) de ventilación se comunican entre sí;
y en el que el sistema (10) de secado de electrodos comprende además un elemento (710) de drenaje proporcionado entre el elemento (300) de ventilación y el elemento (200) de suministro de aire,
caracterizado porque
el elemento (710) de drenaje se proporciona en un conducto (700) de drenaje inclinado hacia abajo desde el elemento (300) de ventilación e inclinado hacia abajo desde el elemento (200) de suministro de aire.
2. El sistema (10) de secado de electrodos según la reivindicación 1, que comprende un elemento (400) ventilador situado entre el elemento (300) de ventilación y el elemento (200) de suministro de aire y configurado para descargar al exterior parte del aire descargado del elemento (300) de ventilación.
3. El sistema (10) de secado de electrodos según la reivindicación 2, que comprende:
un sensor (510) de humedad situado entre el elemento (200) de suministro de aire y el horno (100) de secado; un elemento (520) humidificador proporcionado para humidificar el aire según una humedad; y
un elemento (570) de control configurado para controlar el elemento (520) humidificador según una humedad detectada por el sensor (510) de humedad.
4. El sistema (10) de secado de electrodos según la reivindicación 2, que comprende:
un sensor (530) de temperatura situado entre el elemento (200) de suministro de aire y el horno (100) de secado; un calentador (540) configurado para calentar el aire según una temperatura; y
un elemento (570) de control configurado para controlar el calentador (540) según una temperatura detectada por el sensor (530) de temperatura.
5. El sistema (10) de secado de electrodos según la reivindicación 1, que comprende además una válvula (600) de control de caudal proporcionada entre el elemento (300) de ventilación y el elemento (200) de suministro de aire y configurada para controlar un caudal de aire descargado del elemento (300) de ventilación.
6. El sistema (10) de secado de electrodos según la reivindicación 5, en el que la válvula (600) de control de caudal comprende al menos una de una válvula (610) de control automático cuya tasa de apertura es controlada automáticamente por el elemento (570) de control y una válvula (620) de control manual cuya tasa de apertura es controlada manualmente por un operario.
7. El sistema (10) de secado de electrodos según la reivindicación 6, en el que el elemento (400) ventilador comprende un primer elemento (410) ventilador conectado a la válvula (610) de control automático,
en el que la válvula (610) de control automático comprende:
una primera válvula (611) de control automático proporcionada entre el elemento (300) de ventilación y el elemento (200) de suministro de aire; y
una segunda válvula (612) de control automático proporcionada entre el elemento (300) de ventilación y el primer elemento (410) ventilador,
en el que la primera válvula (611) de control automático y la segunda válvula (612) de control automático están dispuestas para ser ortogonales entre sí.
8. El sistema (10) de secado de electrodos según la reivindicación 6, en el que el elemento (400) ventilador comprende un segundo elemento (420) ventilador conectado a la válvula (620) de control manual,
en el que la válvula (620) de control manual comprende:
una primera válvula (621) de control manual proporcionada entre el elemento (300) de ventilación y el elemento (200) de suministro de aire; y
una segunda válvula (622) de control manual proporcionada entre el elemento (300) de ventilación y el segundo elemento (420) ventilador,
en el que la primera válvula (621) de control manual y la segunda válvula (622) de control manual están dispuestas para ser ortogonales entre sí.
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