ES3053785T3

ES3053785T3 - Electrode drying system and electrode drying method

Info

Publication number: ES3053785T3
Application number: ES21900873T
Authority: ES
Inventors: Eun Hoe Jeong; Sang Hoon Choy; Shin Wook Jeon; Oh Cheol Kwon; Jin Young Son; Young Kuk Ko
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2026-01-26
Anticipated expiration: 2041-11-17
Also published as: EP4106041A4; US12607404B2; CN115443553A; US20230128999A1; EP4106041A1; WO2022119185A1; CN115443553B; EP4106041B1; KR102872058B1; KR20220078077A

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de secado de electrodos que comprende: una unidad de secado para secar un electrodo que se desplaza sobre una línea de transferencia; una cámara termográfica para fotografiar la superficie del electrodo en tiempo real; una unidad de cálculo para almacenar una imagen o un vídeo capturado por la cámara termográfica y calcular a partir de ellos los datos de distribución de temperatura en la dirección del ancho del electrodo; y una unidad de salida para emitir la imagen o el vídeo y los datos de distribución de temperatura en la dirección del ancho del electrodo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema de secado de electrodos y método de secado de electrodos

[0003] Sector de la técnica

[0004] Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad basado en la solicitud de patente coreana n.º 10-2020-0167207, presentada el 3 de diciembre de 2020.

[0005] La presente invención se refiere a un sistema y método de secado de electrodos y, más concretamente, a un sistema y método de secado de electrodos en el que se utiliza una cámara de obtención de imágenes térmicas.Antecedente de la invención

[0006] Recientemente, las baterías secundarias capaces de cargarse y descargarse se han utilizado ampliamente como fuentes de energía de dispositivos móviles inalámbricos. Además, la batería secundaria ha atraído la atención como fuente de energía de vehículos eléctricos, vehículos eléctricos híbridos, etc., que se proponen como solución para la contaminación atmosférica de los vehículos de gasolina y los vehículos diésel existentes que utilizan combustibles fósiles. Por tanto, los tipos de aplicaciones que utilizan las baterías secundarias están muy diversificados en la actualidad debido a las ventajas de la batería secundaria, y se espera que las baterías secundarias se apliquen a muchos campos y productos en el futuro.

[0007] Estas baterías secundarias pueden clasificarse en baterías de iones de litio, baterías de polímero de iones de litio, baterías de polímero de litio, etc., dependiendo de la composición del electrodo y del electrolito, y entre las mismas, está aumentando el uso de baterías de polímero de iones de litio, que son menos propensas a sufrir fugas de electrolitos y son fáciles de fabricar. En general, las baterías secundarias se clasifican en baterías cilíndricas y baterías prismáticas, en las que se integra un conjunto de electrodos en una lata metálica cilíndrica o rectangular, dependiendo de la forma de la carcasa de batería, y baterías de tipo bolsa, en las que el conjunto de electrodos se integra en una carcasa de tipo bolsa de una lámina laminada de aluminio. El conjunto de electrodos integrado en la carcasa de batería está compuesto por un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, y es un elemento generador de energía capaz de cargarse y descargarse. El conjunto de electrodos se clasifica en un tipo enrollado, en el que un electrodo positivo y un electrodo negativo, que tienen forma de lámina larga y están recubiertos con materiales activos, se enrollan con un separador interpuesto entre los mismos, y un tipo apilado, en el que se apilan secuencialmente una pluralidad de electrodos positivos y electrodos negativos de un tamaño predeterminado, con un separador interpuesto entre los mismos.

[0008] El electrodo positivo y el electrodo negativo se forman aplicando una suspensión de electrodo positivo que contiene un material activo de electrodo positivo y una suspensión de electrodo negativo que contiene un material activo de electrodo negativo a un colector de corriente de electrodo positivo y a un colector de corriente de electrodo negativo, respectivamente, y a continuación secándolos y enrollándolos.

[0009] Para implementar baterías de alta potencia, puede utilizarse un método para aumentar la cantidad de material activo cargado en el colector de corriente, pero es importante aumentar la calidad del propio electrodo y evitar defectos. Para mejorar la calidad del electrodo, es importante el proceso de secado de la lámina de electrodo recubierta con la capa de material activo. Mediante el secado uniforme de la superficie del electrodo, es posible evitar desviaciones o defectos entre productos. Por tanto, para evaluar la calidad del secado del electrodo, puede aplicarse un método de medición de la temperatura superficial del electrodo.

[0010] Convencionalmente, se utilizaba un termómetro o un termómetro infrarrojo para medir dicha temperatura superficial de un electrodo. Sin embargo, la simple medición de la temperatura superficial del electrodo es insuficiente para evaluar la calidad de secado del electrodo. Por ejemplo, incluso aunque una región parcial del electrodo esté completamente seca, es posible que otras regiones del electrodo no estén secas. Aunque se disponen una pluralidad de termómetros para mejorar esto, es imposible medir la parte en la que no se ha dispuesto el termómetro, y es imposible determinar de forma intuitiva la calidad del secado en la dirección de anchura del electrodo.

[0011] Por tanto, existe la necesidad de una tecnología capaz de determinar fácilmente la calidad de secado de un electrodo sin inhibir la eficiencia del proceso.

[0012] El documento JP H1137649 A describe un método y un aparato para secar un cuerpo en forma de tira.

[0013] El documento JP H0850900 A se refiere a un equipo de fabricación de baterías con función de diagnóstico.

[0014] El documento JP 2019 163903 A se refiere a un aparato de secado, un aparato de formación de película de recubrimiento y un método de secado.

[0015] Explicación de la invención

[0016] Problema técnico

[0017] Se cree que la presente invención resuelve al menos algunos de los problemas anteriores. Por ejemplo, un aspecto de la presente invención proporciona un sistema y un método de secado de electrodos capaces de evaluar la calidad del secado de un electrodo en tiempo real.

[0018] Solución técnica

[0019] La invención es un sistema según la reivindicación 1 y un método según la reivindicación 7.

[0020] Un sistema para secar un electrodo según una realización de la presente invención incluye: una unidad de secado que seca un electrodo que se mueve en una línea de transferencia; una cámara de obtención de imágenes térmicas que fotografía una superficie del electrodo en tiempo real; una unidad de cálculo que almacena una imagen tomada por la cámara de obtención de imágenes térmicas y genera datos de distribución de temperatura en una dirección de anchura del electrodo a partir de la imagen; y una unidad de salida que emite la imagen y los datos de distribución de temperatura en una dirección de anchura del electrodo. La unidad de cálculo calcula un cambio de distribución de la temperatura en la dirección de anchura del electrodo y una temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo a lo largo del tiempo a partir de la imagen. El sistema comprende además un controlador que evalúa la calidad de secado del electrodo basándose en los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo. Si la diferencia de temperatura entre la temperatura más alta y la temperatura más baja supera un valor de referencia preestablecido en la distribución de temperatura en la dirección de anchura, se determina que el estado de secado del electrodo es defectuoso. El controlador restablece la condición de secado del electrodo reflejando el resultado de la evaluación.

[0021] En un ejemplo específico, la cámara de obtención de imágenes térmicas puede fotografiar de forma consecutiva o secuencial la superficie del electrodo, y la unidad de cálculo puede almacenar una imagen en un fotograma o unidad de tiempo predeterminados.

[0022] En un ejemplo específico, la cámara de obtención de imágenes térmicas puede colocarse en una salida de la unidad de secado.

[0023] En otro ejemplo, la cámara de obtención de imágenes térmicas puede colocarse en una trayectoria de movimiento del electrodo en la unidad de secado.

[0024] En este momento, la unidad de secado se divide en una pluralidad de zonas de secado, y la cámara de obtención de imágenes térmicas puede colocarse entre las zonas de secado.

[0025] En un ejemplo específico, el sistema de secado de electrodos según la presente invención puede incluir además una plantilla que fija la cámara de obtención de imágenes térmicas para formar un ángulo predeterminado con el electrodo.

[0026] Además, la presente invención proporciona un método para secar un electrodo. El método de secado de electrodos incluye: insertar un electrodo en una unidad de secado y secar el electrodo en la unidad de secado; fotografiar una superficie del electrodo con una cámara de obtención de imágenes térmicas; y generar datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo a partir de la imagen obtenida por la cámara de obtención de imágenes térmicas. Los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo incluyen un cambio de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo y una temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo a lo largo del tiempo.

[0027] El método de secado de electrodos según la presente invención incluye además evaluar la calidad de secado del electrodo basándose en los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo. Si la diferencia de temperatura entre la temperatura más alta y la temperatura más baja supera un valor de referencia preestablecido en los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura, puede determinarse que el estado de secado del electrodo es defectuoso.

[0028] Además, el método de secado de electrodos según la presente invención incluye además restablecer una condición de secado reflejando un resultado de la evaluación.

[0029] En un ejemplo específico, la fotografía de la superficie del electrodo mediante la cámara de obtención de imágenes térmicas se realiza (a) durante el secado del electrodo, (b) después del secado del electrodo, o (c) tanto durante como después del secado del electrodo.

[0030] En un ejemplo específico, cuando la temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo a lo largo del tiempo es inferior a un valor de referencia preestablecido en los datos de distribución de temperatura, puede determinarse que el estado de secado del electrodo es defectuoso.

[0031] Efectos ventajosos

[0032] Según la presente invención, es posible obtener datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura de un electrodo utilizando una cámara de obtención de imágenes térmicas. De este modo, es posible evaluar fácilmente la calidad del secado del electrodo sin inhibir la eficiencia del proceso de fabricación.

[0033] Breve descripción de los dibujos

[0034] La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un sistema de secado de electrodos según una realización de la invención.

[0035] Las FIGS. 2 y 3 son diagramas esquemáticos que muestran un proceso de secado de un electrodo según una realización de la presente invención.

[0036] La FIG. 4 es una fotografía que muestra el estado seco de un electrodo, que se ha obtenido mediante la fotografía de un electrodo usando una cámara de obtención de imágenes térmicas.

[0037] La FIG. 5 es un gráfico que muestra los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura de un electrodo en base a una imagen obtenida mediante la fotografía del electrodo usando una cámara de obtención de imágenes térmicas.

[0038] La FIG. 6 es un diagrama esquemático que muestra un proceso de secado de electrodos según otra realización de la presente invención.

[0039] La FIG. 7 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un sistema de secado de electrodos según otra realización de la presente invención.

[0040] La FIG. 8 es un diagrama de flujo que muestra el procedimiento de un método de secado de electrodos según la presente invención.

[0041] Realización preferentede la invención

[0042] A continuación, se describirá detalladamente la presente invención con referencia a los dibujos. Los términos y palabras utilizados en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones no deben interpretarse como limitados a términos comunes o de diccionario, y el inventor puede definir adecuadamente el concepto de los términos con el fin de describir mejor su invención. Los términos y palabras deben interpretarse con un significado y concepto coherentes con la idea técnica de la presente invención.

[0043] En esta solicitud, debe entenderse que términos como “incluir” o “tener” pretenden indicar que hay una característica, número, etapa, operación, componente, parte o una combinación de los mismos descritos en la memoria descriptiva, y no excluyen de antemano la posibilidad de la presencia o adición de una o más características o números, etapas, operaciones, componentes, partes o combinaciones adicionales de los mismos. Además, cuando se hace referencia a una parte, como una capa, una película, un área, una placa, etc., como “en” otra parte, esto incluye no solo el caso en el que la parte está “directamente en” la otra parte, sino también el caso en el que hay otra parte intercalada entre las mismas. Por otro lado, cuando se hace referencia a una parte, como una capa, una película, un área, una placa, etc., como “debajo” de otra parte, esto incluye no solo el caso en el que la parte está “directamente debajo” de la otra parte, sino también el caso en el que hay otra parte intercalada entre las mismas. Además, estar dispuesto “en” en la presente solicitud puede incluir el caso dispuesto en la parte inferior, así como en la parte superior.

[0044] Además, en la presente invención, “dirección de anchura” significa una dirección indicada por la anchura del electrodo (dirección TD, dirección del eje x) y significa una dirección perpendicular a la dirección de transferencia del electrodo en el plano formado por el electrodo (dirección del eje y).

[0045] A continuación, se describirá la presente invención en detalle con referencia a los dibujos.

[0046] La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un sistema de secado de electrodos según una realización de la presente invención.

[0047] Con referencia a la FIG. 1, un sistema 100 de secado de electrodos según una realización de la presente invención incluye: una unidad 120 de secado que seca un electrodo que se mueve en una línea de transferencia; una cámara 130 de obtención de imágenes térmicas que fotografía una superficie del electrodo en tiempo real; una unidad 140 de cálculo que almacena una imagen tomada por la cámara de obtención de imágenes térmicas y genera datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo a partir de la imagen; y una unidad 150 de salida que emite la imagen y los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo. Como se ha descrito anteriormente, convencionalmente, la temperatura superficial del electrodo se medía directamente utilizando medios de medición tales como un termómetro para evaluar la calidad de secado del electrodo. Sin embargo, la simple medición de la temperatura superficial del electrodo era insuficiente para evaluar la calidad de secado del electrodo.

[0048] Según la presente invención, es posible obtener datos de distribución de temperatura en una dirección de anchura de un electrodo utilizando una cámara de obtención de imágenes térmicas. De este modo, es posible evaluar fácilmente la calidad de secado del electrodo sin inhibir la eficiencia del proceso de fabricación. Es decir, dado que es posible evaluar la calidad de secado del electrodo en movimiento en tiempo real, es posible detectar un defecto por adelantado y reducir la pérdida del proceso respondiendo al posible defecto.

[0049] Las FIGS.2 y 3 son diagramas esquemáticos que muestran un proceso de evaluación de la calidad de secado de un electrodo según una realización de la presente invención.

[0050] Haciendo referencia a las FIGS.2 y 3 junto con la FIG.1, el sistema 100 de secado de electrodos según la presente invención incluye una unidad 120 de secado que seca un electrodo.

[0051] La unidad 120 de secado puede tener la forma de un horno. Concretamente, la unidad 120 de secado proporciona un espacio en forma de cámara donde se seca un electrodo 110. En la presente invención, los procesos de fabricación y secado del electrodo se realizan en un esquema de rollo a rollo. El electrodo 110 puede insertarse en la unidad 120 de secado a lo largo de una línea de transferencia predeterminada y puede secarse mientras se mueve en la unidad 120 de secado.

[0052] La unidad 120 de secado puede incluir una boquilla de aire caliente o un calentador infrarrojo como fuente 121 de calor para secar el electrodo en su interior. La boquilla de aire caliente o el calentador infrarrojo pueden estar dispuestos de manera que estén separados a intervalos predeterminados a lo largo de la dirección de transporte (dirección MD) del electrodo, y aplicar aire caliente o rayos infrarrojos en una dirección perpendicular al electrodo. Además, el electrodo 110 puede tener una estructura en la que se forma una capa 112 de material activo de electrodo aplicando una suspensión de electrodos que incluye un material activo de electrodo sobre el colector 111 de corriente y secando y laminando la suspensión de electrodos. El proceso de aplicación de la suspensión de electrodos en el colector de corriente puede realizarse mediante la matriz 101 de recubrimiento. La matriz 101 de recubrimiento puede tener una forma general de matriz de ranura, y los detalles de la misma son conocidos por los expertos en la materia, por lo que se omitirá su descripción detallada.

[0053] El colector de corriente puede ser un colector de corriente de electrodo positivo o un colector de corriente de electrodo negativo, y el material activo de electrodo puede ser un material activo de electrodo positivo o un material activo de electrodo negativo. Además, la suspensión de electrodos puede incluir además un material conductor y un aglutinante, además del material activo de electrodo.

[0054] Además, el electrodo puede ser un electrodo positivo o un electrodo negativo. Más concretamente, puede ser un electrodo negativo en el que se produce la desorción de la frecuencia del material activo.

[0055] En la presente invención, el colector de electrodo positivo tiene generalmente un grosor de 3 a 500 micrómetros. El colector de corriente de electrodo positivo no está particularmente limitado, siempre que tenga una alta conductividad sin causar un cambio químico en la batería. Ejemplos del colector de corriente de electrodo positivo incluyen acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbono sinterizado o aluminio o acero inoxidable cuya superficie ha sido tratada con carbono, níquel, titanio, plata o similares. El colector de corriente puede tener pequeñas irregularidades en su superficie para aumentar la adhesión del material activo de electrodo positivo, y son posibles diversas formas, como una película, una lámina, una hoja metálica, una red, un cuerpo poroso, una espuma y un material textil no tejido.

[0056] La lámina para el colector de electrodo negativo tiene generalmente un grosor de 3 a 500 micrómetros. El colector de corriente de electrodo negativo no está particularmente limitado, siempre que tenga conductividad eléctrica sin provocar cambios químicos en la batería, y ejemplos del mismo incluyen cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbono sinterizado, cobre o acero inoxidable cuya superficie ha sido tratada con carbono, níquel, titanio, plata o similares, aleación de aluminio y cadmio, o similares. Además, al igual que el colector de corriente de electrodo positivo, pueden formarse pequeñas irregularidades en la superficie para mejorar la fuerza de unión del material activo de electrodo negativo, y puede utilizarse en diversas formas, como una película, una lámina, una hoja metálica, una malla, un cuerpo poroso, una espuma y un material textil no tejido.

[0057] En la presente invención, el material activo de electrodo positivo es un material capaz de provocar una reacción electroquímica y un óxido de metal de transición de litio, y contiene dos o más metales de transición. Ejemplos del mismo incluyen: compuestos en capas como el óxido de litio y cobalto (LiCoO<2>) y óxido de litio y níquel (LiNiO<2>) sustituidos por uno o más metales de transición; óxido de litio y manganeso sustituido por uno o más metales de transición; óxido de litio y níquel representado por la fórmula LiNi<1-y>M<y>O<2>(donde M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn o Ga y contiene al menos uno de los elementos anteriores, 0,01 ≦ y ≦ 0,7); óxido compuesto de litio, níquel, cobalto y manganeso representado por la fórmula Li<1+z>Ni<b>Mn<c->Co<1‑(b+c+d)>M<d>O<(2-e)>Ae, como Li<1+z>Ni<1/3>Co<1/3>Mn<1/3>O<2>, Li<1+z>Ni<0,4>Mn<0,4>Co<0,2>O<2>, etc. (en donde - 0,5≤z≤0,5, 0,1≤b≤0,8, 0,1≤c≤0,8, 0≤d≤0,2, 0≤e≤0,2, b+c+d<1, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si o Y, y A = F, P o Cl); fosfato metálico de litio basado en olivino representado por la fórmula Li<1+x>M<1-y>M’<y>PO<4-z>X<z>(donde M = metal de transición, preferiblemente Fe, Mn, Co o Ni, M’= Al, Mg o Ti, X = F, S o N, y ‑0,5≤x≤0,5, 0≤y≤0,5, 0≤z≤0,1).

[0059] Ejemplos del material activo de electrodo negativo incluyen carbono, como el carbono no grafitizado y carbono grafito; óxidos metálicos complejos, como Li<x>Fe<2>O<3>(0≤x≤1), Li<x>WO<2>(0≤x≤1), Sn<x>Me<1-x>Me’<y>O<z>(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, grupos 1, 2 y 3 de la tabla periódica, halógeno; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8); aleación de litio; aleación de silicio; aleación de estaño; óxidos metálicos tales como SnO, SnO<2>, PbO, PbO<2>, Pb<2>O<3>, Pb<3>O<4>, Sb<2>O<3>, Sb<2>O<4>, Sb<2>O<5>, GeO, GeO<2>, Bi<2>O<3>, Bi<2>O<4>y Bi<2>O<5>; polímeros conductores tales como poliacetileno; y materiales basados en Li-Co-Ni.

[0060] El material conductor se añade normalmente en una cantidad del 1 al 30 % en peso, basada en el peso total de la mezcla, incluido el material activo de electrodo positivo. Dicho material conductor no está particularmente limitado, siempre que tenga conductividad eléctrica sin provocar un cambio químico en la batería, y ejemplos del mismo incluyen grafito, como grafito natural y grafito artificial; negro de humo, como negro de humo, negro de acetileno, negro Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara y negro de verano; fibras conductoras, como fibra de carbono y fibra metálica; polvos metálicos, como fluoruro de carbono, aluminio y níquel en polvo; whisker conductor, como óxido de zinc y titanato de potasio; óxidos metálicos conductores, como óxido de titanio; y materiales conductores, como derivados de polifenileno y similares.

[0062] El aglutinante se añade en una cantidad del 1 al 30 % en peso, en base al peso total de la mezcla que contiene el material activo de electrodo positivo, como componente que ayuda a la unión entre el material activo y el material conductor y a la unión con el colector de corriente. Ejemplos de tales aglutinantes son el fluoruro de polivinilideno, alcohol polivinílico, carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM), EPDM sulfonado, caucho de estireno-butileno, caucho fluorado, diversos copolímeros y similares.

[0064] Por otra parte, dicha suspensión de electrodos puede prepararse disolviendo un material activo de electrodo, un material conductor y un aglutinante en un disolvente. El tipo de disolvente no está particularmente limitado, siempre que sea capaz de dispersar un material activo de electrodo, y puede utilizarse un disolvente acuoso o un disolvente no acuoso. Por ejemplo, el disolvente puede ser un disolvente utilizado generalmente en la técnica, como dimetilsulfóxido (DMSO), alcohol isopropílico, N-metilpirrolidona (NMP), acetona o agua, y puede utilizarse uno de ellos solo o una mezcla de dos o más. La cantidad de disolvente utilizada puede ser tal que la suspensión pueda ajustarse para tener una viscosidad adecuada teniendo en cuenta el grosor del recubrimiento, el rendimiento de la producción y capacidad de trabajo de la suspensión, y no está particularmente limitada.

[0066] El disolvente se evapora mientras el electrodo 110 fabricado se mueve en el espacio de la unidad 120 de secado. En este momento, el sistema 100 de secado de electrodos según la presente invención puede incluir medios de medición de temperatura para fotografiar la superficie del electrodo 110 en tiempo real con el fin de evaluar el grado de secado del electrodo 110.

[0068] En la presente invención, se utiliza una cámara 130 de obtención de imágenes térmicas como medios de medición de temperatura. A diferencia de un termómetro general, la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas puede medir la temperatura de toda la región del objeto de medición, así como un punto del objeto de medición, tomando la distribución de temperatura de todo el objeto de medición como una pantalla.

[0070] Esto puede ser útil para evaluar fácilmente la calidad del secado del electrodo. Esto se debe a que no es posible secar uniformemente toda la región de un electrodo en el proceso de secado del electrodo. Es decir, puede haber una desviación en la calidad del secado según las regiones del electrodo. Por ejemplo, la velocidad de secado de la parte del borde del electrodo se vuelve más rápida que la de la parte central por la superposición de aire caliente, basándose en la dirección de anchura del electrodo. En particular, cuando se seca un electrodo de gran anchura, la desviación de la calidad de secado por puntos o regiones es mayor, lo que provoca un defecto en el producto.

[0071] Por tanto, cuando se utiliza una cámara de obtención de imágenes térmicas, es fácil detectar una región menos seca, en comparación con el caso en que se utiliza un termómetro.

[0073] La FIG. 4 es una fotografía que muestra el estado de secado de un electrodo, que se ha obtenido mediante la fotografía del electrodo usando una cámara de obtención de imágenes térmicas. La FIG. 5 es un gráfico que muestra los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura de un electrodo, basándose en una imagen obtenida mediante la fotografía del electrodo usando una cámara de obtención de imágenes térmicas.

[0074] Haciendo referencia a las FIGS. 2 y 4, la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas fotografía de forma consecutiva o secuencial la superficie del electrodo que es el objeto de medición, para detectar de este modo la distribución de temperatura superficial del electrodo. Si se fotografía la superficie del electrodo utilizando la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas, puede confirmarse la distribución de temperatura por regiones a través de colores. Esto hace posible medir simultáneamente la temperatura de dos o más puntos del objeto de medición. Además, dado que la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas permite realizar mediciones de temperatura consecutivas entre los puntos respectivos, es posible comprender de forma intuitiva o cualitativa la distribución de la temperatura de toda la región del objeto de medición. Haciendo referencia a la FIG. 3, una región menos seca es más oscura que una región más seca. Es decir, es posible comprobar de forma intuitiva la distribución de temperatura en la dirección de anchura y el grado de secado como resultado de fotografiar el electrodo utilizando una cámara de obtención de imágenes térmicas, y si toda la superficie del electrodo es brillante sin ninguna región oscura, puede determinarse que el secado del electrodo se ha completado.

[0076] Además, haciendo referencia a las FIGS.1 y 2, el sistema 100 de secado de electrodos según la presente invención incluye una unidad 140 de cálculo que almacena una imagen tomada por la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas y genera datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo a partir de la imagen.

[0078] Si se fotografía la superficie del electrodo 110 utilizando la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas, puede obtenerse una imagen que muestra la diferencia de color según la temperatura. Esto permite realizar una medición cualitativa de la distribución de temperatura de la superficie del electrodo, en particular la distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo, pero es difícil medir la distribución de temperatura específica de la superficie del electrodo y evaluar el grado de secado en función de la misma. Además, puede haber un error en la evaluación, dependiendo del punto de vista del observador cuando solo se utiliza la imagen tomada por la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas, y existe un límite para automatizar la evaluación de la calidad del secado. La unidad 140 de cálculo puede mejorar la precisión de la evaluación de la calidad del secado convirtiendo la imagen tomada por la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas en valores numéricos de temperatura específicos y generando datos de distribución de temperatura según la dirección de anchura del electrodo, y permite un rápido procesamiento de datos y automatización del equipo.

[0080] Concretamente, la unidad 140 de cálculo almacena la imagen tomada por la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas en unidades de tiempo o fotogramas predeterminados y convierte la imagen en valores numéricos de temperatura específicos, generando de este modo datos de distribución de temperatura según la dirección de anchura del electrodo. Por ejemplo, la unidad 140 de cálculo puede calcular un cambio en la distribución de la temperatura en la dirección de anchura del electrodo y una temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo a lo largo del tiempo a partir de la imagen, como se muestra en la FIG 5.

[0082] La FIG.5(a) muestra la temperatura promedio en la dirección de anchura de la superficie del electrodo a lo largo del tiempo y, concretamente, muestra el promedio de la distribución de temperatura en la dirección de anchura desde puntos predeterminados del electrodo según el paso del tiempo. En la FIG.5(a), el eje horizontal indica el tiempo de medición y el eje vertical indica la temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo. En la FIG.5(a) se observa que la temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo aumenta gradualmente a medida que se realiza el secado.

[0084] La FIG. 5(b) muestra el cambio en la distribución de la temperatura en la dirección de anchura del electrodo. En la FIG.5(b), el eje horizontal muestra la posición relativa indicada por cada punto de la línea en la dirección de anchura del electrodo, y el eje vertical muestra la temperatura en cada punto. Haciendo referencia a la FIG. 5(b), la temperatura en ambas partes del borde en la dirección de anchura del electrodo es más alta que la de la parte central, lo que indica que la velocidad de secado de ambas partes del borde en la dirección de anchura del electrodo es más alta que la de la parte central.

[0086] La unidad 140 de cálculo puede utilizar un método conocido para convertir la imagen tomada por la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas en valores numéricos de temperatura específicos. Por ejemplo, después de derivar la correlación de la temperatura superficial del electrodo según el color del electrodo que se muestra en la imagen térmica a partir de la base de datos generada mediante la acumulación de datos de imágenes térmicas según la temperatura superficial real del electrodo, puede aplicarse la correlación. Tales datos de distribución de temperatura obtenidos en la dirección de anchura del electrodo pueden utilizarse para evaluar la calidad de secado del electrodo y ajustar la condición de secado.

[0088] Además, la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas puede instalarse en un punto y fotografiar de forma consecutiva o secuencial la superficie del electrodo 110 que se mueve en la línea de transferencia. Para ello, el sistema de secado de electrodos según la presente invención puede incluir además una plantilla que fija la cámara de obtención de imágenes térmicas para formar un ángulo predeterminado con el electrodo.

[0090] Concretamente, la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas puede colocarse a la salida de la unidad 120 de secado, como se muestra en la FIG.2. Es decir, la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas puede fotografiar la superficie del electrodo 110 que se mueve fuera de la unidad 120 de secado al colocarse en la región trasera de la unidad 120 de secado en función de la línea de transferencia, y la unidad de cálculo evalúa la calidad de secado del electrodo secado.

[0091] La FIG. 6 es un diagrama esquemático que muestra un proceso de secado de electrodos según otra realización de la presente invención.

[0092] Haciendo referencia a la FIG. 6, un sistema 200 de secado de electrodos según la presente invención incluye: una unidad 120 de secado que seca un electrodo 110 que se mueve en una línea de transferencia, y una cámara 130 de obtención de imágenes térmicas que fotografía una superficie del electrodo en tiempo real. El electrodo puede fabricarse formando una capa de mezcla de electrodos a medida que se recubre un colector de corriente con una suspensión de electrodos mediante una matriz 101 de recubrimiento.

[0093] En ese momento, la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas puede colocarse en una trayectoria de movimiento del electrodo 110 en la unidad 120 de secado. En este caso, la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas puede fotografiar la superficie del electrodo 110 que se está secando en la unidad 120 de secado, y la unidad de cálculo evalúa la calidad de secado del electrodo que se está secando. De este modo, es posible reconocer si el estado de secado del electrodo es defectuoso durante el secado, y es posible evitar que un electrodo finalmente fabricado tenga una mala calidad de secado. Sin embargo, la configuración no excluye el caso de que la cámara de obtención de imágenes térmicas se encuentre en la parte de salida de la unidad de secado, y la cámara de obtención de imágenes térmicas puede estar situada tanto en el interior de la unidad de secado como en la salida de la unidad de secado.

[0094] Además, la unidad 120 de secado puede dividirse en una pluralidad de zonas de secado. Si el electrodo se seca en exceso o no se seca lo suficiente durante el proceso de secado, es necesario secar el electrodo adecuadamente mientras se cambia la intensidad de secado. En este caso, al dividir la unidad 120 de secado en una pluralidad de zonas de secado, las condiciones de secado pueden gestionarse de forma independiente para cada zona de secado. La FIG. 6 ilustra una unidad 120 de secado que se ha dividido en dos zonas de secado, y cada zona de secado se define como una primera zona 120a de secado y una segunda zona 120b de secado. En este caso, cada zona 120a o 120b de secado puede ser un espacio dividido físicamente mediante la instalación de una pared interior entre las zonas de secado, o puede ser un espacio que se divide de forma abstracta según las condiciones de secado aplicadas en la zona de secado.

[0095] Del mismo modo, en el caso de que la unidad 120 de secado se divida en varias zonas 120a y 120b de secado, la cámara de obtención de imágenes térmicas puede colocarse entre las zonas 120a y 120b de secado. Haciendo referencia a la FIG. 6, la segunda cámara 130b de obtención de imágenes térmicas situada en la unidad 120 de secado puede colocarse entre la primera zona 120a de secado y la segunda zona 120b de secado. En este caso, es posible evitar que la cámara de obtención de imágenes térmicas se vea afectada por una fuente de calor dentro de la unidad de secado o evitar que la cámara de obtención de imágenes térmicas inhiba el secado del electrodo. Además, si se determina que la calidad del secado es deficiente como resultado de la medición realizada por la segunda cámara 130b de obtención de imágenes térmicas situada entre las zonas 120a y 120b de secado, es posible cambiar la condición de secado en la segunda zona 120b de secado para complementarlo. Una primera cámara 130a de obtención de imágenes térmicas se coloca a la salida de la unidad 120 de secado para que se pueda medir la superficie del electrodo 110 secado.

[0096] Haciendo referencia a la FIG. 1, si la superficie del electrodo es fotografiada por la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas y los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo son generados entonces por la unidad 140 de cálculo, la imagen tomada por la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas y los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo generados por la unidad 140 de cálculo pueden ser mostrados por la unidad 150 de salida.

[0097] La FIG. 7 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un sistema de secado de electrodos según otra realización de la presente invención.

[0098] Haciendo referencia a la FIG. 7, el sistema 300 de secado de electrodos según la presente invención incluye un controlador 160 que evalúa la calidad de secado del electrodo a partir de los datos de distribución de temperatura y restablece una condición de secado del electrodo reflejando el resultado de la evaluación. Es decir, si se determina que el estado de secado del electrodo es defectuoso, el controlador 160 puede cambiar la condición de secado para satisfacer la norma sobre la calidad de secado del electrodo.

[0099] Como se ha explicado anteriormente, la unidad 140 de cálculo calcula un cambio de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo y la temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo a lo largo del tiempo a partir de la imagen tomada por la cámara 130 de obtención de imágenes térmicas. Basándose en esto, el controlador 160 puede evaluar la desviación del grado de secado en la dirección de anchura del electrodo y si el electrodo se ha secado. Si la desviación del grado de secado en la dirección de anchura del electrodo es excesivamente grande, o si el grado de secado general es bajo, puede determinarse que el estado de secado del electrodo es defectuoso. En este caso, el controlador 160 puede cambiar la intensidad de secado para aliviar la desviación en el grado de secado en la dirección de anchura del electrodo o para secar aún más el electrodo. Por ejemplo, puede cambiarse la intensidad del aire caliente, la temperatura del aire caliente o la potencia del calentador infrarrojo, la velocidad de funcionamiento del electrodo y similares.

[0100] Además, la presente invención proporciona un método de secado de electrodos.

[0101] La FIG. 8 es un diagrama de flujo que muestra el procedimiento de un método de secado de electrodos según la presente invención.

[0102] Con referencia a la FIG. 8, el método de secado de electrodos incluye: insertar un electrodo en una unidad de secado y secar el electrodo en la unidad de secado (S10); fotografiar una superficie del electrodo mediante una cámara de obtención de imágenes térmicas (S20); y generar datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo a partir de la imagen obtenida por la cámara de obtención de imágenes térmicas (S30).

[0103] Según la presente invención, es posible obtener datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura de un electrodo utilizando una cámara de obtención de imágenes térmicas. De este modo, es posible evaluar fácilmente la calidad de secado del electrodo sin inhibir la eficiencia del proceso de fabricación. Es decir, dado que es posible evaluar la calidad de secado del electrodo en movimiento en tiempo real, es posible detectar un defecto por adelantado y reducir la pérdida del proceso respondiendo al posible defecto.

[0104] En primer lugar, se fabrica un electrodo formando una capa de material activo de electrodo que incluye un material activo de electrodo en un colector de corriente. Los detalles del electrodo son los mismos que los descritos anteriormente. Si se inserta el electrodo, se inicia un proceso de secado suministrando el electrodo a la unidad de secado descrita anteriormente.

[0105] En este proceso, se fotografía la superficie del electrodo con la cámara de obtención de imágenes térmicas. La fotografía de la superficie del electrodo mediante la cámara de obtención de imágenes térmicas puede realizarse (a) durante el secado del electrodo, (b) después del secado del electrodo, o (c) tanto durante como después del secado del electrodo. Es decir, según la presente invención, es posible evaluar eficazmente la calidad de secado de un electrodo fotografiando un electrodo, que se está secando o se ha secado, en tiempo real utilizando una cámara de obtención de imágenes térmicas.

[0106] Si se toma una imagen mediante una cámara de obtención de imágenes térmicas, los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo se obtienen a partir de la imagen. Esto se realiza por la unidad de cálculo. Concretamente, la temperatura de la superficie del electrodo puede obtenerse a partir del color mostrado en la imagen térmica, y los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo pueden obtenerse a partir de la misma. Los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo pueden incluir un cambio en la distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo y una temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo a lo largo del tiempo. Los detalles al respecto son los mismos que los descritos anteriormente.

[0107] Además, el método de secado de electrodos según la presente invención incluye además la evaluación de la calidad de secado del electrodo basándose en los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo (S40). Concretamente, en la etapa de evaluación de la calidad de secado del electrodo, es posible evaluar el grado de secado global del electrodo y la desviación del grado de secado en la dirección de anchura del electrodo. Por ejemplo, si la diferencia de temperatura entre la temperatura más alta y la temperatura más baja supera un valor de referencia preestablecido en la distribución de temperatura en la dirección de anchura, esto indica que la diferencia de secado en la dirección de anchura es grande, y puede determinarse que el estado de secado del electrodo es defectuoso. Además, cuando la temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo es inferior a un valor de referencia preestablecido, esto indica que el secado no se ha completado y puede determinarse que el estado de secado del electrodo es defectuoso.

[0108] Del mismo modo, si se evalúa la calidad del secado del electrodo, se realiza el proceso de restablecimiento de una condición de secado reflejando un resultado de la evaluación (S50). La condición de secado del electrodo puede estar relacionada con la intensidad del secado, y algunos ejemplos de la condición de secado incluyen la intensidad del aire caliente, la temperatura del aire caliente, la potencia del calentador infrarrojo y la velocidad de movimiento del electrodo. Por ejemplo, cuando se determina que el electrodo no se ha secado, es posible aumentar la intensidad del aire caliente, la temperatura del aire caliente o la potencia del calentador infrarrojo y reducir la velocidad de movimiento del electrodo. Además, cuando el grado de secado de la parte del borde en la dirección de anchura del electrodo es excesivamente grande en comparación con la parte central, es posible disminuir la intensidad del aire caliente, la temperatura del aire caliente o la potencia del calentador infrarrojo en la parte del borde en comparación con la parte central. Alternativamente, es posible aliviar la desviación en el grado de secado en la dirección de anchura bloqueando el aire caliente o los rayos infrarrojos aplicados a la parte del borde del electrodo.

[0109] La descripción anterior es meramente ilustrativa de la idea técnica de la presente invención, y los expertos en la materia a la que pertenece la presente invención pueden realizar diversas modificaciones y variaciones sin alejarse de las características esenciales de la presente invención. Por tanto, los dibujos divulgados en la presente invención no pretenden limitar la idea técnica de la presente invención, sino describir la presente invención.

[0110] Por otra parte, en esta memoria descriptiva se utilizan términos que indican direcciones como arriba, abajo, izquierda, derecha, antes y después, pero es obvio que estos términos son solo para facilitar la descripción y pueden cambiar dependiendo de la ubicación del objeto o la ubicación del observador.

[0111] Descripción de números de referencia

[0112] 100, 200, 300: sistema de secado de electrodos

[0113] 101: matriz de recubrimiento

[0114] 110: electrodo

[0115] 111: colector de corriente

[0116] 112: capa de material activo de electrodo

[0117] 120: unidad de secado

[0118] 120a: primera zona de secado

[0119] 120b: segunda zona de secado

[0120] 121: fuente de calor

[0121] 130: cámara de obtención de imágenes térmicas

[0122] 130a: primera cámara de obtención de imágenes térmicas

[0123] 130b: segunda cámara de obtención de imágenes térmicas

[0124] 140: unidad de cálculo

[0125] 150: unidad de salida

[0126] 160: controlador

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema (100) para secar un electrodo (110), comprendiendo el sistema (100):

- una unidad (120) de secado que seca un electrodo (110) que se mueve en una línea de transferencia;

- una cámara (130) de obtención de imágenes térmicas que fotografía una superficie del electrodo (110) en tiempo real; y

- una unidad (140) de cálculo que almacena una imagen tomada por la cámara (130) de obtención de imágenes térmicas y genera datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo (110) a partir de la imagen,

- una unidad (150) de salida que emite la imagen y los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo (110),

- un controlador (160) que evalúa la calidad de secado del electrodo (110) basándose en los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo (110), el controlador (160) restablece una condición de secado del electrodo (110) reflejando un resultado de la evaluación,

estando el sistemacaracterizado porquela unidad (140) de cálculo calcula un cambio de distribución de temperatura en una dirección de anchura del electrodo (110) y una temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo (110) a lo largo del tiempo a partir de la imagen y, si una diferencia de temperatura entre la temperatura máxima y la temperatura mínima supera un valor de referencia preestablecido en la distribución de temperatura en la dirección de anchura, el controlador (160) determina que el estado de secado del electrodo (110) es defectuoso.

2. El sistema (100) según la reivindicación 1, en el que la cámara (130) de obtención de imágenes térmicas fotografía de forma consecutiva o secuencial la superficie del electrodo (110), y en el que la unidad (140) de cálculo almacena la imagen en una unidad de tiempo o fotograma predeterminados.

3. El sistema (100) según la reivindicación 1, en el que la cámara (130) de obtención de imágenes térmicas está situada en una salida de la unidad (120) de secado.

4. El sistema (100) según la reivindicación 1, en el que la cámara (130) de obtención de imágenes térmicas está situada en una trayectoria de movimiento del electrodo (110) en la unidad (120) de secado.

5. El sistema según la reivindicación 4, en el que la unidad (120) de secado está dividida en una pluralidad de zonas (120a, 120b) de secado, y

en el que la cámara (130b) de obtención de imágenes térmicas está situada entre las zonas (120a, 120b) de secado.

6. El sistema (100) según la reivindicación 1, que comprende además una plantilla que fija la cámara (130) de obtención de imágenes térmicas para formar un ángulo predeterminado con el electrodo (110).

7. Un método para secar un electrodo (110), comprendiendo el método:

- insertar un electrodo (110) en una unidad (120) de secado y secar el electrodo (110) en la unidad (120) de secado; - fotografiar una superficie del electrodo (110) mediante una cámara (130) de obtención de imágenes térmicas; y - generar datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo (110) a partir de la imagen obtenida por la cámara (130) de obtención de imágenes térmicas,

- evaluar la calidad de secado del electrodo (110) basándose en los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo (110),

- restablecer una condición de secado reflejando un resultado de la evaluacióncaracterizado porque:

- los datos de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo (110) incluyen un cambio de distribución de temperatura en la dirección de anchura del electrodo (110) y una temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo (110) a lo largo del tiempo, y

- si una diferencia de temperatura entre la temperatura máxima y la temperatura mínima supera un valor de referencia preestablecido en la distribución de temperatura en la dirección de anchura, se determina que el estado de secado del electrodo (110) es defectuoso.

8. El método según la reivindicación 7, en el que la fotografía de la superficie del electrodo (110) mediante la cámara (130) de obtención de imágenes térmicas se realiza

(a) durante el secado del electrodo (110),

(b) después del secado del electrodo (110), o

(c) tanto durante como después del secado del electrodo (110).

9. El método según la reivindicación 7, en el que cuando una temperatura promedio en la dirección de anchura del electrodo (110) a lo largo del tiempo en los datos de distribución de temperatura es inferior a un valor de referencia preestablecido, se determina que el estado de secado del electrodo (110) es defectuoso.