一种锂电池正负极材料真空烘箱及其加工方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂电池正负极材料真空烘箱及其加工方法。


背景技术：

2.锂电池的主要构成部分有正极材料、负极材料、隔膜和电解液等，在正极材料与负极材料的生产过程中，需要对其进行烘烤处理，由于电池的正负极材料在烘烤过程中一直处于氧气的包围中，高温的状态下很容易导致正负极材料表面的氧化，影响烘烤的质量，严重时可能导致燃烧进而引发危险，且现有技术中在烘烤完成后，通常需要等待炉膛内温度降低后，才能将正负极材料取出，导致烘烤工艺时间长、效率低，增加了生产成本投入，影响烘烤效率。


技术实现要素：

3.为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种锂电池正负极材料真空烘箱及其加工方法。
4.为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种锂电池正负极材料真空烘箱，其特征在于：包括机体，所述机体包括一腔体，所述腔体内设有用于容纳锂电池正负极材料的炉膛以及与所述炉膛连通的真空机构，所述炉膛包括围板和顶板，所述围板和顶板配合形成内腔，所述围板一侧设置有开口，所述内腔内设有加热机构，所述顶板包括冷却管道，所述机体上设有与所述开口配合的第二开口，所述机体上设有与所述开口和第二开口配合的活动门，所述活动门包括依次连接的外门、柔性门以及密封门，所述密封门靠近所述开口的一侧设有若干密封层，所述密封层之间形成阶梯状，所述加热机构包括若干加热组件，所述真空机构包括与所述内腔连通的第一气管接头和第二气管接头，所述第一气管结构连接真空泵，所述第二气管接头连接充气装置，所述充气装置向所述内腔内通入惰性气体。
5.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
6.(1)通过设置真空机构与炉膛配合，实现真空烘烤，相较于常压状态下的烘烤，真空烘烤的加工质量更高，第二气管接头连接充气装置，充气装置向内腔内通入惰性气体，通过第一气管接头和真空泵实现内腔的抽真空，通过充气装置与第二气管接头实现内腔的破真空，以及对内腔内的正负极材料的惰性气体保护，防止正负极材料氧化甚至燃烧，保证生产质量和生产安全；
7.(2)通过设置冷却管道，当烘烤完成后，通过向顶板的冷却管道内通入冷却介质，如冷却水、冷却风等，能够实现内腔的快速降温，极大的缩短了加工时长，相较于自然冷却，能够显著提升加工效率，降低了生产成本，且降低了烫伤风险；
8.(3)通过设置活动门，活动门包括外门、柔性门和密封门，密封门能够确保炉膛的真空效果，阶梯状的密封层设计，密封性更好，能够减少内腔内部的温度外溢，提供稳定、高效的烘烤温度，有助于保证正负极材料的干燥效果基本一致，降低了各材料的水分波动，确
保烘烤质量稳定，进而提升电池的整体性能，由于内腔内部的真空负压环境，提升密封性的同时，能够防止内外压差导致的烘箱损坏、爆裂现象的产生，提升使用的安全性，降低工伤风险，柔性门的设置，使得外门与柔性门连接时的容错率更高，降低了安装难度，降低了由于加工误差导致的烘箱质量参差不齐的风险，提升了烘箱整体的良率。
9.一种锂电池正负极材料的加工方法，包括上述锂电池正负极材料真空烘箱，包括如下步骤：
10.s1、将待加工的正负极材料放置在容器内，并将容器放置在炉膛的内腔内部；
11.s2、关闭活动门，使内腔形成密闭空间；
12.s3、充气装置通过第二气管接头向内腔内通入惰性气体，同时真空泵通过第一气管接头将内腔内的气体抽出，一段时间后，充气装置停止向内腔内通入惰性气体，真空泵继续抽出内腔内的气体，直至内腔内的压强满足需求；
13.s4、加热组件升温，对容器内的正负极材料进行烘烤；
14.s5、烘烤结束后，冷却管道内通入冷却介质，对内部进行降温；
15.s6、充气装置通过第二气管接头向内腔内通入惰性气体，实现内腔的破真空；
16.s7、打开活动门，将容器及其内部的正负极材料取出。
17.示例性的，所述内腔内设有定位板，所述加热组件通过所述定位板设置在所述内腔的两侧腔壁上，所述加热组件采用硅碳棒，且设置为u型，所述定位板上设有定位孔，所述加热组件的两侧端部穿设在所述定位孔内。通过将加热组件设置为硅碳棒，加热速度提升快，能够迅速达到烘烤所需的温度，缩短内腔的升温时间，且加热温度能够达到1200℃，可适用于不同烘烤要求的正负极材料，适用范围广，通过定位板实现加热组件的安装设置，可根据实际需求设置加热组件的数量，u型设置能够增加加热面积，有效缩短内腔升温的时间，具有良好的加热效果。
18.示例性的，所述加热组件的两侧端部设有锁扣，所述锁扣包括两个对称设置在所述加热组件端部的锁件，所述锁件包括弧形件和设置在所述弧形件两侧端部的固定件，所述弧形件上设有与所述加热组件卡接的凹槽。通过锁扣实现加热组件的可拆卸安装，便于加热组件的维护检修，操作简单方便，示例性的，固定件通过螺接方式实现固定，能够对加热组件进行快速安装和拆卸。
19.示例性的，所述冷却管道包括介质入口和介质出口，冷却水由所述介质入口进入，由所述介质出口排出。通过顶板及冷却管道的设置，能够对内腔进行快速冷却，降低取料时的烫伤风险，方便使用者取料，示例性的，顶板采用不锈钢材质，强度好，能够延长炉膛的使用寿命。
20.示例性的，所述内腔内部设有温控探头，所述炉膛的围板上设有与所述内腔连通的走线管，所述温控探头的电源线由所述走线管内穿出。通过温控探头能够实时监测炉膛的温度，便于技术人员确认内腔内的状态，走线管的设置方便温控探头的电源线穿线。
21.示例性的，所述围板的连接处设有液态棉密封填充。能够提升围板的密封性能，防止热量外溢，确保加热效果。
22.示例性的，所述柔性门靠近所述外门的一侧设有连筋，所述连筋通过弹簧与所述柔性门连接，所述连筋与所述外门抵接。通过连筋与弹簧的设置，使得柔性门与外门连接时，起到缓冲作用，当外门与柔性门连接时，连筋与外门弹性抵接，具有良好的容错率。
23.示例性的，所述外门靠近所述柔性门的一侧设有凸缘，所述凸缘设置在所述外门的外周侧，且朝着靠近所述柔性门的一侧延伸，所述柔性门的端部设有挡板，所述柔性门与所述外门连接时，所述挡板位于所述凸缘的内侧。通过凸缘与挡板的配合，能够进一步增加活动门的密封效果，提升密封性能。
附图说明
24.图1为本发明一较佳实施例的机体的结构示意图；
25.图2为图1中锁件的局部放大示意图；
26.图3为本发明一较佳实施例的活动门的结构示意图；
27.图4为本发明一较佳实施例的活动门的爆炸图；
28.图5为本发明一较佳实施例的机体的另一角度示意图。
29.图6为本发明一较佳实施例的炉膛的结构示意图；
30.图7为本发明一较佳实施例的炉膛的另一结构示意图；
31.图8为图7中锁件的局部放大示意图。
32.图中：
33.10-机体；11-活动门；110-合页；111-外门；1111-把手；112-柔性门；1121-连筋；1122-挡板；113-密封门；114-挡圈；12-锁件；121-第一安装片；1211-凸件；122-第二安装片；123-旋转片；1241-弧形杆；1242-连杆；125-转轴；13-操作屏；14-操作按键；
34.20-炉膛；201-开口；202-内腔；203-加强筋；204-走线管；21-顶板；211-冷却管道；2111-介质入口；2112-介质出口；
35.30-真空机构；301-第一气管接头；302-第二气管接头；
36.40-加热机构；401-定位板；41-加热组件；42-锁扣；421-弧形件；422-固定件；43-通管。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
38.如附图1至附图8所示，本实施例中的锂电池正负极材料真空烘箱包括机体10，机体10包括一腔体，腔体内设有用于容纳锂电池正负极材料的炉膛20以及与炉膛20连通的真空机构30，真空机构30用于实现炉膛20的抽真空和破真空，机体10包括活动门11，炉膛20包括开口201以及内腔202，开口201与内腔202连通，活动门11与机体10以及炉膛20的开口201配合，实现腔体与内腔202的打开和封闭，内腔202内设置有加热机构40，能够对放置在内腔202内的锂电池正负极材料进行烘烤。
39.在本实施例的一个示例中，如附图1所示，活动门11的一侧端部通过合页110设置在机体10上，活动门11远离合页110的一侧端部通过锁件12可拆卸的设置在机体10上，活动门11通过合页110实现相对于机体10的旋转开合，通过锁件12实现相对于机体10的锁紧和打开，如附图2所示，锁件12包括第一安装片121、第二安装片122、设置在第一安装片121上的卡钩以及设置在第二安装片122上的旋转片123，第一安装片121通过螺接方式可拆卸的设置在机体10上，第二安装片122通过螺接方式可拆卸的设置在活动门11上，第一安装片
121上设有凸件1211，凸件1211上设有卡槽，卡钩容纳在卡槽内，卡钩包括一弧形杆1241以及与弧形杆1241的两侧端部垂直连接的两个连杆1242，旋转片123通过转轴125可旋转的设置在第二安装片122上，转轴125的两侧端部分别与连杆1242连接，当旋转片123旋转至与连杆1242垂直，且旋转片123远离转轴125的一侧端部位于靠近活动门11的一侧时，活动门11处于关闭状态。
40.示例性的，转轴125的两侧端部设有与连杆1242配合的通孔，连杆1242穿设在通孔内，通过在连杆1242上设置螺母，将转轴125与连杆1242连接。
41.在本实施例的一个示例中，如附图3和附图4所示，活动门11包括依次连接的外门111、柔性门112以及密封门113，外门111上设有把手1111，便于使用者操作，外门111靠近柔性门112的一侧设有凸缘(图中未标示)，凸缘设置在外门111的外周侧，且朝着靠近柔性门112的一侧延伸，柔性门112靠近外门111的一侧设有连筋1121，连筋1121通过弹簧(图中未标示)与柔性门112连接，连筋1121与外门111抵接，通过弹簧与连筋1121的设置，使得外门111与柔性门112连接时，能够提升活动门11安装过程中的容错率，有效避免加工误差导致的密封性问题，提升安装效率。
42.在本实施例的一个示例中，如附图2所示，柔性门112的两侧端部设有挡板1122，挡板1122通过螺接方式可拆卸设置在柔性门112上，且挡板1122的位置满足于，当柔性门112与外门111连接时，挡板1122位于凸缘内侧，挡板1122与凸缘配合，能够起到二次密封作用，防止漏气、温度外溢，同时防止因密封性不足导致外部空气进入内腔202内，造成正负极材料上的水分不均，烘烤效果参差不齐，影响产品良率，且能够保证真空机构30的抽真空效果，给正负极材料提供稳定的真空烘烤环境，保证烘箱正常工作。
43.如附图4所示，密封门113与柔性门112连接，密封门113靠近机体10的一侧设有若干密封层，密封层之间呈阶梯状设置，即密封层的外周轮廓由靠近机体10的一侧向远离机体10的一侧逐渐变大，使得相邻密封层之间形成台阶，相对应的，机体10靠近密封门113的一侧设有第二开口，开口201和第二开口配合，形成与密封门113配合的阶梯，通过阶梯状的配合设置，能够对内腔202进行层层密封，进一步确保真空烘箱的密封效果，防止外部空气进入炉膛20内导致正负极材料出现氧化现象而影响良率，特别是在高温烘烤过程中，外部空气进入炉膛20可能会导致真空烘箱燃烧甚至爆炸，因此本实施例能够确保真空烘箱的整体安全性，减少事故的产生。
44.示例性的，密封层与密封门113一体设置，降低加工难度，且节约装配工序。
45.在本实施例的一个示例中，如附图4所示，密封门113与柔性门112通过挡圈114连接，如此设置，能够进一步提升活动门11的整体密封性，示例性的，挡圈114采用橡胶或氟胶材质，材料易得，能够有效填充活动门11与炉膛20和机体10之间的缝隙，橡胶或氟胶具有良好的耐高特性，在高温环境下仍能确保真空烘箱的整体密封效果。
46.在本实施例的一个示例中，如附图5所示，机体10的另一侧设有操作屏13以及操作按键14，通过操作屏13及操作按键14实现对机体10的开关机及工作状态设置。
47.在本实施例的一个示例中，如附图6和附图7所示，炉膛20包括由不锈钢板焊接而成的围板以及顶板21，围板远离内腔202的一侧设有加强筋203，通过加强筋203的设置，能够提升围板的整体强度，确保炉膛20的质量稳定，顶板21包括冷却管道211，冷却管道211采用盘管，冷却管道211包括介质入口2111和介质出口2112，介质入口2111和介质出口2112穿
出机体10外部，通过介质入口2111通入冷却介质，冷却介质在冷却管道211内流通并经介质出口2112排出，当烘烤完成需要将正负极材料从炉膛20内取出时，能够通过通入冷却介质，将内腔202内的温度快速降低，实现迅速降温，便于及时取料，且相较于风循环降温，能够减少由于风循环降温产生的粉尘现象，降温效果更好。可以理解的，冷却介质可采用冷却水、冷却风等，在本实施例中，为确保快速冷却，冷却介质采用冷却水。
48.示例性的，加强筋203设置为扁通。
49.示例性的，顶板21采用铝材质，具有良好的导热效果，能够配合冷却管道211实现快速散热，且整体较轻，方便对烘箱进行搬运，顶板21与围板的分离设置，方便对内腔202内部的加热机构40进行接线和及时更换，方便检修。
50.示例性的，顶板21远离内腔202的一侧设有卡槽，冷却管道211设置在卡槽内，防止冷却管道211在冷却水流通的时候晃动影响冷却效果，在另一示例中，冷却管道211设置在顶板21内部，以实现更好的冷却效果。
51.示例性的，相邻围板的连接处设有密封填充，密封填充采用液态棉材质，能够将炉膛20完全密封，防止内腔202内的热量外溢，保证内腔202内部的温度稳定均匀，保证电池正负极材料的烘烤质量保持一致，确保加工质量稳定，减少加工误差，也防止外部空气进入内腔202内导致电池正负极材料氧化或水分产生波动，提升烘烤质量。
52.如附图7所示，真空机构30包括与内腔202连通的第一气管接头301和第二气管接头302，通过第一气管接头301连接真空泵，进而将内腔202内的空气抽出，使内腔202内部形成真空状态，真空度可达到1000pa，在真空状态下进行烘烤，加工效率高；第二气管接头302与充气装置连接，通过第二气管接头302向内腔202内充入氮气或氦气等惰性气体，惰性气体能够对正负极材料起到保护作用，防止在烘烤过程中正负极材料氧化，通过惰性气体的通入，配合真空泵能够实现内腔202内部的氧气去除，或实现内腔202的破真空，可以理解的第一气管接头301和第二气管接头302处必然设置有阀门，以控制真空泵与充气装置与内腔202之间的气路通断。
53.在本实施例的一个示例中，内腔202内部设有温控探头(图中未示出)，温控探头用于监测内腔202内部的温度，并将实时温度显示在操作屏13上，炉膛20的围板上设有与内腔202连通的走线管204，温控探头的电源线由走线管204内穿出，布线设计合理，能够实时检测内腔202内部的温度，在一个可行的方案中，温控探头与操作屏13实现数据通信，温控探头检测到的温度通过操作屏13显示，方便技术人员观察。
54.结合附图6和附图7，加热机构40包括设置在内腔202内部的若干加热组件41，加热组件41通过定位板401设置在内腔202的两侧腔壁上，定位板401上设有定位孔，加热组件41设置为u型加热管，加热组件41的两侧端部穿设在定位孔内，加热组件41的两侧端部设有锁扣42，锁扣42包括两个对称设置在加热组件41端部的锁件，如附图8所示，锁件包括与加热组件41的端部配合的弧形件421以及设置在弧形件421两侧端部的固定件422，弧形件421上设有与加热组件41卡接配合的凹槽，通过两个对称的弧形件421对加热组件41的端部进行定位卡接，通过固定件422将加热组件41的端部锁死在弧形件421内，完成对加热组件41的固定。
55.在本实施例的一个示例中，如附图7所示，炉膛20上设有与内腔202连通的通管43，加热组件41的电源线可从通管43内穿出，布线合理整齐。
56.示例性的，加热组件41设置为硅碳棒，加热温度可达1200℃，具有升温快速、抗氧化等优点，能够迅速达到烘烤所需的温度，缩短内腔的升温时间，且加热温度能够达到1200℃，可适用于不同烘烤要求的正负极材料，适用范围广，且使用寿命长。
57.示例性的，固定件422通过螺接方式实现固定，方便快速拆装和更换加热组件41。
58.本发明还提出一种锂电池正负极材料的加工方法，使用上述真空烘箱，具体包括如下步骤：
59.s1、将待加工的正负极材料放置在容器内，并将容器放置在炉膛的内腔内部；
60.s2、关闭活动门，使内腔形成密闭空间；
61.s3、充气装置通过第二气管接头向内腔内通入惰性气体，同时真空泵通过第一气管接头将内腔内的气体抽出，一段时间后，充气装置停止向内腔内通入惰性气体，真空泵继续抽出内腔内的气体，直至内腔内的压强满足需求；
62.s4、加热组件升温，对容器内的正负极材料进行烘烤；
63.s5、烘烤结束后，冷却管道内通入冷却介质，对内部进行降温；
64.s6、充气装置通过第二气管接头向内腔内通入惰性气体，实现内腔的破真空；
65.s7、打开活动门，将容器及其内部的正负极材料取出。
66.重复上述步骤s1至s7，即可完成重复的、多批次的正负极材料的烘烤加工。
67.以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。