一种锂电池烘干设备及烘干方法与流程

1.本发明涉及锂电池制作技术领域，特别涉及一种锂电池烘干设备及烘干方法。


背景技术：

2.在锂电子生产过程中，电池极片卷绕经过注液和封壳两个步骤，这注液前，需要先将卷绕入壳后的半成品电池携带的水分和空气去除，否则影响锂电池性能甚至发生危险。现有技术中通过在注液部前端设置过渡部，过渡部内通入氮气，通过抽真空、充入氮气循环操作，将半成品电池携带的空气和水分去除。然而，在实际操作过程中，通过抽真空、氮气循环的方式在短时间内不能完全将半成品电池携带的水分去除，需要进行多次的循环，干燥效率低。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种锂电池烘干设备及烘干方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
5.本发明的一种锂电池烘干设备，用于与注液部的入口连接，所述注液部内适于充入第一气体，包括：
6.加热部，所述加热部中空形成加热舱，所述加热部的一端设有第一舱门，所述加热舱内适于抽真空和充入第二气体；烘干时，所述加热舱内的第二气体呈高温高压状态；
7.过渡部，所述过渡部的一端设有与所述加热部连通的第三舱门，所述过渡部的另一端设有与所述注液部连通的第四舱门，所述过渡部的内部适于抽真空以及充入第一气体或第二气体。
8.进一步地，所述锂电池烘干设备还包括中转部，所述中转部设于所述加热部和过渡部之间，所述第三舱门位于所述中转部的一端，所述中转部的另一端设有与所述加热部连通的第二舱门，所述中转部上设有适于开合所述第二舱门和第三舱门的操作单元。
9.进一步地，所述第一舱门包括门体和连杆，所述连杆的一端与所述加热部的端面转动连接，所述连杆的另一端与所述加热部的端面可拆卸连接，所述门体通过传动单元与所述连杆连接，所述传动单元用于带动所述门体沿垂直于所述门体表面的方向移动。
10.进一步地，所述传动单元包括螺栓和转柄，所述门体呈圆形，所述门体的圆心处设有所述螺栓，所述连杆对应所述螺栓设有内螺纹孔，所述螺栓与所述内螺纹孔螺纹连接，所述螺栓伸出所述连杆的一端设有所述转柄。
11.进一步地，所述连杆的一端与所述加热部之间设有弹性件。
12.进一步地，所述加热部上设有与所述加热舱连通的第一进气口和第一抽气口；所述第一进气口连接的进气管道上设有加热装置，和/或所述加热部的内部或外部设有加热装置。
13.进一步地，所述加热部上设有用于显示所述加热舱内部温度的温度表，所述加热
部上设有用于显示所述加热舱内部压力的压力表。
14.进一步地，所述中转部和/或注液部采用手套箱。
15.进一步地，所述第一气体采用氩气，和/或所述第二气体采用氮气。
16.本发明的一种基于前述的锂电池烘干设备的烘干方法，包括以下步骤：
17.将半成品电池放入加热舱；
18.排出加热舱内气体，向加热舱内通入第二气体，使加热舱内第二气体的压力大于外界的气压，加热第二气体至第一设定温度保持一定时间，重复该步骤多次；
19.对加热舱进行泄压和降温处理；
20.向中转部内充入第二气体，向过渡部内充入第一气体或第二气体，半成品电池经中转部进入过渡部，循环多次对过渡部内部抽真空充入第一气体；
21.将半成品电池放至注液部。
22.综上，本发明的技术效果和优点：
23.1、本发明中，锂电池烘干设备与注液部的入口连接，烘干及去除空气后的半成品电池直接进入注液部操作；加热舱适于抽真空，便于排出加热舱内气体，利于将半成品电池携带的空气去除；加热舱适于通入第二气体，且烘干时，加热舱内的第二气体为高温高压状态，高温高压的第二气体更容易进入缠绕好的电池卷芯内，带走水分，提高干燥速度和质量；过渡部内适于抽真空以及充入第一气体或第二气体，能够使半成品电池在进入注液部前实现第二气体和第一气体的过渡；
24.2、本发明中，加热部和过渡部之间设有中转部，中转部上设有适于开合第二舱门和第三舱门的操作单元，利于手动打开和关闭第二舱门和第三舱门，操作方便；
25.3、本发明中，第一舱门关闭状态下，转动转柄，由于螺栓与转杆的内螺纹孔转动连接，转柄能够带动螺栓转动，螺栓能够带动与螺栓连接的门体沿螺栓的轴向靠近加热部移动，利于第一舱门密封，或远离加热部移动，利于打开第一舱门；打开第一舱门时，旋转转柄，螺栓带动门体沿螺栓的轴向往远离加热部的方向移动，门体外移到一定位置后握住转柄向上推，连杆的卡槽脱离销柱，第一舱门向上移动，第一舱门打开；关闭第一舱门时反向操作即可；连杆与加热部之间设有弹性件，在弹性件的弹力作用下，能够使打开或关闭第一舱门时更方便；
26.4、本发明中，加热部上的第一进气口能够与外界气源连接，能够向加热舱内充入第二气体，加热部上的第一抽气口能够与真空泵连接，能够对加热舱进行抽真空操作，第一进气口连接的进气管道上设有加热装置，能够在进入加热舱前对第二气体进行加热，使加热后的第二气体进入加热舱，和/或加热部的内部或外部设有加热装置，能够对进入加热舱内的第二气体进行加热，利于维持第二气体的加热状态；
27.5、本发明中，加热部上设有温度表和压力表，温度表能够显示加热舱内部温度，压力表能够显示加热舱内部压力，利于对充入第二气体和加热第二气体的操作，利于控制加热舱内温度和压力；
28.6、本发明中，中转部和/或注液部采用手套箱，利于开合对应舱门和拿取半成品电池等操作。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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他的附图。
30.图1为本发明一实施例中锂电池烘干设备的结构示意图一；
31.图2为本发明一实施例中锂电池烘干设备的结构示意图二；
32.图3是图1中a处的局部放大图。
33.图中：10、锂电池烘干设备；20、注液部；30、封口部；1、加热部；2、过渡部；3、中转部；4、第一舱门；11、转轴；12、销柱；13、竖直杆；14、水平杆；15、温度表；16、压力表；17、托盘支架；41、门体；42、连杆；43、螺栓；44、转柄；45、气弹簧；421、卡槽；31、密封手套。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。
37.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.为了解决现有技术中的问题，本发明一实施例提供一种锂电池烘干设备，该锂电池烘干设备10用于与注液部20的入口连接，注液部20内适于充入第一气体。如图1-3所示，锂电池烘干设备10包括加热部1和过渡部2。其中加热部1用于去除半成品电池携带的空气和水分。具体地，加热部1中空形成加热舱，加热舱用来放置半成品电池，在加热舱内烘干半成品电池上的水分并带半成品电池上的空气。加热部1的一端设有第一舱门4，打开第一舱门4能够将半成品电池放入加热舱，关闭第一舱门4，能够使加热舱密封，利于后续抽真空操作。加热舱内适于抽真空和充入第二气体；烘干时，加热舱内的第二气体呈高温高压状态。过渡部2的一端设有与加热部1连通的第三舱门，过渡部2的另一端设有与注液部20连通的第四舱门，打开第三舱门能够将烘干后的半成品电池放入过渡部2，打开第四舱门，能够将半成品电池放入注液部20，关闭第三舱门和第四舱门，能够使过渡部2形成密闭空间，利于
抽真空操作。过渡部2的内部适于抽真空以及充入第一气体或第二气体。
39.本实施例中，锂电池烘干设备10与注液部20的入口连接，烘干及去处空气后的半成品电池直接进入注液部20操作；加热舱适于抽真空，便于排出加热舱内气体，利于将半成品电池携带的空气去除；加热舱适于通入第二气体，且烘干时，加热舱内的第二气体为高温高压状态，高温高压的第二气体更容易进入缠绕好的电池卷芯内，带走水分，提高干燥速度和质量；过渡部2内适于抽真空以及充入第一气体或第二气体，能够使半成品电池在进入注液部20前实现第二气体和第一气体的过渡。
40.可选地，第一舱门4、第三舱门和第四舱门可以是电动开合门或手动开合门。若第一舱门4、第三舱门和第四舱门为手动开合门，为了便于开合操作，进一步地，锂电池烘干设备10还包括中转部3，中转部3设于加热部1和过渡部2之间，第三舱门位于中转部的一端，中转部3的另一端设有与加热部1连通的第二舱门，中转部3通过第二舱门与加热舱连通，关闭第二舱门能够保证加热舱的密封性，利于加热舱抽真空。中转部3上设有适于开合第二舱门和第三舱门的操作单元。为了减小外界空气进入中转部3对烘干后半成品电池的影响，本发明一实施例中中转部3采用手套箱，操作单元为伸入中转部3内部的密封手套31来开合第二舱门和第三舱门；第二舱门和第三舱门均在中转部3内打开；利于手动打开和关闭第二舱门和第三舱门，操作方便。
41.进一步地，第一舱门4包括门体41和连杆42，连杆42的一端与加热部1的端面转动连接，连杆42的另一端与加热部1的端面可拆卸连接，门体41通过传动单元与连杆42连接，传动单元用于带动门体41沿垂直于门体41表面的方向移动。本实施例通过设置传动单元，能够带动门体41沿垂直于门体41表面的方向移动，利于门体41与加热舱接合和分离。传动单元可以采用电动结构，例如电动推杆；传动单元也可以采用手动结构，例如螺栓43或带有弹簧的导杆等。连杆42的另一端与加热部1可以通过卡接、销轴连接或磁吸连接等实现可拆卸连接。
42.可选地，传动单元包括螺栓43和转柄44，门体41呈圆形，门体41的圆心处设有螺栓43，连杆42对应螺栓43设有内螺纹孔，螺栓43与内螺纹孔螺纹连接，螺栓43伸出连杆42的一端设有转柄44。第一舱门4关闭状态下，转动转柄44，由于螺栓43与转杆的内螺纹孔转动连接，转柄44能够带动螺栓43转动，螺栓43能够带动与螺栓43连接的门体41沿垂直于门体41表面的方向即螺栓43的轴向靠近加热部1移动，利于第一舱门4密封，或者螺栓43能够带动与螺栓43连接的门体41沿螺栓43的轴向远离加热部1移动，利于打开第一舱门4。打开第一舱门4时，旋转转柄44，螺栓43带动门体41沿螺栓43的轴向往远离加热部1的方向移动，门体41外移到一定位置后握住转柄44向上推，连杆42的卡槽421脱离销柱12，第一舱门4向上移动，第一舱门4打开；关闭第一舱门4时反向操作即可。
43.作为优选地，加热部1包括圆柱形的舱体、矩形的外壳和两端的第一舱门4和第二舱门。圆柱形的舱体中空形成加热舱，圆柱形的舱体两端各固定一个舱门，左侧的舱门为第一舱门4，右侧的舱门为第二舱门，第一舱门4为加热舱的进口，第二舱门为加热舱的出口，也是中转部3的入口，第二舱门通过中转部3的手套打开，舱体外固定外壳，进行防护。可选地，加热部1矩形的外壳的对角线两端分别设置转轴11和销柱12，连杆42的一端通过转轴11与加热部1转动连接，连杆42的另一端对应销柱12设有卡槽421，连杆42通过卡槽421卡接销柱12。
44.可选地，连杆42的一端与加热部1之间设有弹性件。本实施例中，弹性件采用气弹簧45，气弹簧45的固定端与加热部1转动连接，气弹簧45的移动端与连杆42的一端转动连接。加热部1的外壳上可以设置竖直杆13和水平杆14，竖直杆13的下端与加热部1的外壳端面连接，竖直杆13的上端与水平杆14的一端连接，气弹簧45的固定端与水平杆14的另一端转动连接。弹性件还可以采用扭簧，扭簧设置在连杆42与加热部1转动连接的转轴11上。弹性件能够使打开或关闭第一舱门4时更方便。
45.可选地，本实施例的第一舱门4、第二舱门、第三舱门和/或第四舱门的结构相同。上述第一舱门4、第二舱门、第三舱门和第四舱门对应的舱门口的边沿均设置密封圈，用于更好地进行密封。
46.进一步地，加热部1上设有与加热舱连通的第一进气口和第一抽气口；可选地第一进气口和第一抽气口设于加热部1的背部；第一进气口连接的进气管道上设有加热装置，和/或加热部1的内部或外部设有加热装置。加热部1上的第一进气口能够与外界气源连接，能够向加热舱内充入第二气体，加热部1上的第一抽气口能够与真空泵连接，能够对加热舱进行抽真空操作，第一进气口连接的进气管道上设有加热装置，能够在进入加热舱前对第二气体进行加热，使加热后的第二气体进入加热舱，和/或加热部1的内部或外部设有加热装置，能够对进入加热舱内的第二气体进行加热，利于维持第二气体的加热状态。
47.本发明一实施例中，加热装置采用加热丝或加热管，其设置在进气管道的内壁或外壁上，进入加热舱的第二气体为高热状态。本发明另一实施例中，加热装置采用加热丝或加热管，其设置在加热舱的内壁或外壁上，第二气体进入加热舱后进行加热。本发明另一实施例中，加热装置采用加热丝或加热管，其设置在加热舱的内壁或外壁上，且设置在进气管道的内壁或外壁上，若经进气管道加热的第二气体进入加热舱后无法满足温度的要求，可以通过加热舱上的加热装置加热进行补偿。
48.进一步地，加热部1上设有用于显示加热舱内部温度温度表15，加热部1上还设有用于显示加热舱内部压力的压力表16。加热部1上设有温度表15和压力表16，能够显示加热舱内部温度和压力，利于对充入第二气体和加热第二气体的操作，利于控制加热舱内温度和压力。
49.可选地，加热舱内设有托盘支架17，托盘支架17能够放置半成品电池。
50.进一步地，注液部20采用手套箱。第四舱门能够在注液部20中打开。注液部20远离过渡部2的一端连接有封口部30。封口部30也可以采用手套箱。注液部20可以进行注液操作，封口部30可以进行压壳操作。过渡部2上可以设置用于显示其内部压力的压力表。过渡部2上可以设置第二进气口和第二抽气口，第二进气口可以通入第一气体或第二气体，第二抽气口可以与真空泵连接。
51.进一步地，第一气体采用氩气，和/或第二气体采用氮气。第一气体和/或第二气体还可以采用其他惰性气体，例如氦气或氖气等。
52.本发明一实施例提供一种基于前述的锂电池烘干设备10的烘干方法，包括以下步骤：
53.打开第一舱门4，将半成品电池放入加热舱，关闭第一舱门4和第二舱门，加热舱形成密封空间；
54.排出加热舱内气体，真空泵对加热舱进行抽真空、通氮气，进行多次循环，排出加
热舱内原来的空气；本实施例中该步骤循环三次；
55.真空泵对加热舱再次抽真空至压力50pa，以尽量抽出加热舱内的空气，尽量形成真空环境；
56.向加热舱内通入第二气体，使加热舱内第二气体的压力大于外界的气压，加热第二气体至第一设定温度保持一定时间，重复该步骤多次；本实施例中，加热舱内第二气体的压力为2-3个大气压，并加热第二气体，加热舱内部温度达到100-120摄氏度后，保持1-5分钟；重复该步骤共三次；
57.对加热舱进行泄压和降温处理，利用真空泵对加热舱泄压，通入第二气体冷却加热舱，待加热舱内温度降至第二设定温度；本实施例中第二设定温度为25℃-35℃；
58.向中转部3内充入第二气体，向过渡部内充入第一气体或第二气体；打开第二舱门和第三舱门，从中转部3将半成品电池从加热舱转移到过渡部2；本技术不限定对加热舱进行泄压和/或降温处理与向中转部3内充入第二气体，向过渡部内充入第一气体或第二气体的先后顺序；本实施例优选地，向过渡部内充入第一气体；
59.关闭第三舱门，过渡部2成密封空间，循环多次对过渡部2内部抽真空充入第一气体；本实施例中真空泵对过渡部2抽真空，抽真空压力为-0.1mpa，再通入第一气体，这样抽放循环3次，实现第一气体和第二气体的过渡；
60.打开第四舱门，将半成品电池放至注液部20；进入注液部20进行注液、封口部30进行电池压壳封口。
61.最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。