本发明涉及极片卷料干燥领域,尤其涉及一种极片卷料干燥装置及方法。
背景技术:
锂离子二次电池因具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、工作范围宽、无记忆效应及绿色环保等诸多优点,已被广泛应用于便携电子产品及新能源交通工具。随着新能源汽车扶持政策的出台,锂离子动力电池行业快速成长,提升产能已经成为行业的热点,而电极材料的干燥工艺对提升产能有着重要作用。
目前电极材料的干燥主要分为两种:极片卷绕成裸电芯并入壳后的卷芯干燥以及冷压并分条完后的卷料干燥。卷芯干燥普遍先采用热辐射加热方式对卷芯加热,然后再结合低真空进行真空干燥,也可先采用热传导方式对卷芯加热,然后再结合中真空条件进行真空干燥;卷料干燥有开卷干燥和整卷干燥,开卷干燥因易引起极耳损伤、卷料断带、红外灯管成本高等因素制约了其大规模应用。而卷料干燥(一般指整卷干燥)主要采用热辐射和热风循环的方式进行加热,对于宽度较小的卷料,辐射加热效果尚可,但是对于锂离子动力电池卷料而言,卷料宽度大,加热效率低下成为制约其加热效率提升的瓶颈。
于2014年6月4日公布的中国专利文献CN103836886A公开了一种真空干燥炉,其热辐射及热风循环对卷料进行加热,然后进行氮气呼吸式真空干燥。因锂离子动力电池的卷料宽度较宽,加热时间可长达10H~20H,所以热辐射加热方式的效率低,且其卷料的外层材料先受热,然后一层一层传热至卷料内部,对于大卷径的卷料,其温度分布差异达10~15℃,这必然导致干燥效果不理想,最终影响电池性能的一致性。另外,热风循环及氮气呼吸方式均易给卷料引入粉尘,给锂离子电池安全性能也带来一定隐患。
于2011年8月10日公布的中国专利文献CN102147185A公开了一种锂离子二次电池极片的干燥方法,其中先抽真空至-0.1MPa,然后加热2~10H,再进行惰性气体呼吸干燥,成本高。卷料加热效率慢,呼吸干燥成本高且易给卷料引入粉尘,容易给锂离子电池的安全性能带来一定隐患。
技术实现要素:
鉴于背景技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种极片卷料干燥装置及方法,其能提高加热效率,减少加热时间,降低成本,并提高极片卷料温度分布的均匀性。
为了实现上述目的,在第一方面,本发明提供了一种极片卷料干燥装置,其包括:箱体,收容并支撑待干燥的极片卷料;以及加热机构,用于对待干燥的极片卷料进行加热干燥。
加热机构包括电源,设置于箱体外部,正极与待干燥的极片卷料的集流体的起始端和末端中的一端电连接而负极与待干燥的极片卷料的集流体的起始端和末端中的另一端电连接,以在电源通电时通过集流体的导电而对待干燥的极片卷料进行电阻式加热干燥。
为了实现上述目的,在第二方面,本发明提供了一种极片卷料干燥方法,其包括步骤:将极片卷料放入根据本发明第一方面所述的极片卷料干燥装置的箱体内;将电源的正极与待干燥的极片卷料的集流体的起始端和末端中的一端电连接、将电源的负极与待干燥的极片卷料的集流体的起始端和末端中的另一端电连接,电源通电并通过集流体的导电而对待干燥的极片卷料进行电阻式加热干燥。
本发明的有益效果如下:
在根据本发明的极片卷料干燥装置及方法中,电源的正极与待干燥的极片卷料的集流体的起始端和末端中的一端电连接而负极与待干燥的极片卷料的集流体的起始端和末端中的另一端电连接,电源接通时,电流经由集流体的起始端和末端与电源形成回路,进而对待干燥的极片卷料进行电阻式加热干燥,由于是电阻式加热干燥,所以极片卷料的各卷层同时被加热干燥,从而提高了加热效率,减少了加热时间,降低成本,并提高了极片卷料温度 分布的均匀性。
附图说明
图1为根据本发明的极片卷料干燥装置的主视图。
图2为图1沿线A-A剖开的剖视图。
其中,附图标记说明如下:
1箱体 5抽真空机构
2加热机构 51抽气管路
21电源 52真空泵
22正极用导线 53抽气阀
23正极用导电夹头 6输气机构
24负极用导线 61气源
25负极用导电夹头 62输气管路
26加热板 63过滤网
27加热控制器 64输气阀
3卷料支撑杆 P极耳
4卷筒 S极片卷料
具体实施方式
下面参照附图来详细说明本发明的极片卷料干燥装置及方法。
首先说明根据本发明第一方面的极片卷料干燥装置。
参照图1和图2,根据本发明的极片卷料干燥装置包括:箱体1,收容并支撑待干燥的极片卷料S;以及加热机构2,用于对待干燥的极片卷料S进行加热干燥。
加热机构2包括电源21,设置于箱体1外部,正极与待干燥的极片卷料S的集流体的起始端和末端中的一端电连接而负极与待干燥的极片卷料S的集流体的起始端和末端中的另一端电连接,以在电源21通电时通过集流体的导电而对待干燥的极片卷料S进行电阻式加热干燥。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,电源21的正极与待干燥的极片 卷料S的集流体的起始端和末端中的一端电连接而负极与待干燥的极片卷料S的集流体的起始端和末端中的另一端电连接,电源21接通时,电流经由集流体的起始端和末端与电源21形成回路,进而对待干燥的极片卷料S进行电阻式加热干燥,由于是电阻式加热干燥,所以极片卷料S的各卷层同时被加热干燥,从而提高了加热效率,减少了加热时间,降低成本,并提高了极片卷料S温度分布的均匀性。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1和图2,在一实施例中,箱体1可为长方体。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1,在一实施例中,电源21可为直流电源21。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1,在一实施例中,电源21的正极连接有穿过箱体1的正极用导线22以及与正极用导线22电连接的正极用导电夹头23,正极用导电夹头23与待干燥的极片卷料S的集流体的起始端和末端中的一端电连接;电源21的负极连接有穿过箱体1的负极用导线24以及与负极用导线24电连接的负极用导电夹头25,负极用导电夹头25与待干燥的极片卷料S的集流体的起始端和末端中的另一端电连接。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1,在一实施例中,正极用导电夹头23与待干燥的极片卷料S的集流体的起始端和末端中的一端处的极耳P电连接;负极用导电夹头25与待干燥的极片卷料S的集流体的起始端和末端中的另一端处的极耳P电连接。正极用导电夹头23和负极用导电夹头25能与极耳P快速接触并固定。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1,在一实施例中,加热机构2还可包括:加热板26,为具有内部封闭空间的空心柱体,设置于箱体1内,待干燥的极片卷料S支撑并收容在加热板26的内部封闭空间内(换句话说,待干燥的极片卷料S经由加热板26的内部封闭空间而收容于箱体1内),以被加热板26从外部辐射加热干燥;以及加热控制器27,设置于箱体1外部,与加热板26电连接,以控制加热板26的加热。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1,在一实施例中,加热板26可为空心圆柱体,加热板26的轴向两个端面分别面向极片卷料S的轴向两个端面,加热板26的内周面面向极片卷料S的外周面。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1和图2,在一实施例中,极片卷料干燥装置还可包括卷料支撑杆3,位于加热板26内并悬臂连接于加热板26,极片卷料S固定在卷料支撑杆3上,极片卷料S的外周面和轴向两端面均不与加热板26接触。也就是说,极片卷料S的外周面与加热板26的内周面相隔一段距离,极片卷料S的轴向两个端面与加热板26的轴向内端面相隔一段距离。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1和图2,在一实施例中,极片卷料干燥装置还可包括卷筒4,极片卷料S通过卷筒4固定在卷料支撑杆3上。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1,在一实施例中,极片卷料干燥装置还可包括抽真空机构5以及输气机构6。
抽真空机构5可包括:抽气管路51,从箱体1外穿设箱体1和加热板26并伸入加热板26的封闭内部空间;真空泵52,设置于箱体1外,且连通于抽气管路51的一端;以及抽气阀53,设置于抽气管路51上,且位于真空泵52的下游。
输气机构6可包括:气源61,提供干燥气体;输气管路62,从箱体1外穿设箱体1和加热板26并伸入加热板26的封闭内部空间,且连通于气源61;过滤网63,设置于输气管路62上;以及输气阀64,设置于输气管路62上,且位于过滤网63下游。过滤网63能进一步降低粉尘风险,提升电池的安全性能。
在根据本发明所述的极片卷料干燥装置中,通过抽真空机构5以及输气机构6,无需采用惰性气体的呼吸干燥,从而提高干燥效率且降低成本,同时输气机构6的气源61向加热板26的内部封闭空间内通入干燥气体,能够避免给卷料引入粉尘的风险,提高电池的安全性能。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1,在一实施例中,输气机构6输入的干燥气体可为惰性气体。
在根据本发明的极片卷料干燥装置中,参照图1和图2,在一实施例中,极片卷料S可为正极极片卷料或负极极片卷料。
其次说明根据本发明第二方面的极片卷料干燥方法。
根据本发明第二方面的极片卷料干燥方法包括步骤:将极片卷料S放入根据本发明第一方面所述的极片卷料干燥装置的箱体1内;将电源21的正极与待干燥的极片卷料S的集流体的起始端和末端中的一端电连接、将电源21的负极与待干燥的极片卷料S的集流体的起始端和末端中的另一端电连接,电源21通电并通过集流体的导电而对待干燥的极片卷料S进行电阻式加热干燥。
在根据本发明的极片卷料干燥方法中,电源21接通时,电源21与放入极片卷料干燥装置内的极片卷料S的集流体形成回路,利用电流对待干燥的极片卷料S进行电阻式加热干燥,由于是电阻式加热干燥,所以极片卷料S的各卷层同时被加热干燥,从而提高了加热效率,减少了加热时间,降低了成本,并提高了极片卷料S温度分布的均匀性。
在根据本发明的极片卷料干燥方法中,还包括步骤:极片卷料S内部温度达到目标温度后停止加热,加热板26以对极片卷料S进行保温;在保温的过程中通过抽真空机构5的真空泵52对加热板26的内部封闭空间进行抽真空,以使内部封闭空间达到规定真空度;在规定真空度下保温干燥规定时间之后,输气机构6的气源61向加热板26的内部封闭空间内通入干燥气体,以使加热板26的内部封闭空间内恢复至常压,以完成干燥;以及取出极片卷料S。本发明的极片卷料干燥方法无需惰性气体的呼吸干燥,提高干燥效率且降低成本,同时输气机构6的气源61向加热板26的内部封闭空间内通入干燥气体,能够避免给卷料引入粉尘的风险,提高电池的安全性能。加热时间的减少也能缩短总真空干燥时间,降低工艺成本。
在根据本发明的极片卷料干燥方法中,极片卷料S内部加热的目标温度为80℃~150℃。
在根据本发明的极片卷料干燥方法中,规定真空度0.1Pa~100Pa。