一種電芯脫水干燥設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及干燥設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種電芯脫水干燥設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池電解液是不含水分子的有機(jī)物，水的存在對(duì)電池有極大危害，會(huì)引起電池發(fā)熱和爆炸，鋰電池必須要嚴(yán)格控制內(nèi)部水分含量，鋰離子電池極片與電芯中的水分含量過(guò)高，就會(huì)對(duì)電池的容量發(fā)揮、壽命、內(nèi)阻和放電時(shí)間有著致命的影響，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢、品質(zhì)下降，甚至產(chǎn)品爆炸。所以對(duì)極片與電芯中的水分控制至關(guān)重要，對(duì)鋰離子電池極片與電芯中的水分進(jìn)行烘干是鋰電池生產(chǎn)制造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
[0003]干燥設(shè)備具有共通性，可根據(jù)不同產(chǎn)品的工藝拓展到不同行業(yè)。
[0004]隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的工藝要求也越來(lái)越高，很多產(chǎn)品在生產(chǎn)中考慮到易氧化、有效成分破壞、干燥滅菌等問(wèn)題，就需要干燥設(shè)備的輔助生產(chǎn)，現(xiàn)在的干燥設(shè)備廣泛應(yīng)用于食品、制藥、化工等多個(gè)行業(yè)。隨著干燥設(shè)備市場(chǎng)需求的增大，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平和消費(fèi)者要求的不斷提升，也對(duì)干燥設(shè)備提出了更高的技術(shù)要求，干燥穩(wěn)定性，效率和節(jié)能成為主流。
[0005]滿(mǎn)足電池電芯干燥的設(shè)備有真空干燥設(shè)備，一般情況下物質(zhì)的沸點(diǎn)隨著氣壓的下降而降低，水的沸點(diǎn)在負(fù)壓下顯著降低，在氣壓降至-0.089Mpa時(shí)，理論沸點(diǎn)可以降至45°C。因?yàn)?，?fù)壓下溶劑的沸點(diǎn)降低，避免高溫干燥損壞物料品質(zhì)。真空烤箱是將物料放置在密閉工作腔室內(nèi)，利用真空栗進(jìn)行抽氣使工作室氣壓降至-0.1Mpa，降低水的沸點(diǎn)，使加熱溫度在80度左右使水分蒸發(fā)，加快干燥的速度。在加熱一段時(shí)間后電池或極片中的水分轉(zhuǎn)化為水蒸氣。水分蒸發(fā)后抽真空可以將水蒸氣抽出，保持干燥環(huán)境。
[0006]實(shí)際的烘烤過(guò)程中根據(jù)不同的工藝按以上的步驟需多次循環(huán)脫水。
[0007]但是現(xiàn)有的技術(shù)存在以下缺陷:
[0008]1.工藝時(shí)間長(zhǎng):真空烤箱通過(guò)負(fù)壓加熱使物料中含有的水分蒸發(fā)成水蒸氣再利用真空栗抽氣排出工作室，因?yàn)樗魵夥磸?fù)蒸出需要反復(fù)抽真空，真空環(huán)境下烘烤和冷卻的時(shí)間都過(guò)長(zhǎng)，以鋰電池18650的電芯烘烤工藝為例，使用真空烤箱一般需要用時(shí)24-48小時(shí)；
[0009]2.體積小、效率低:真空烤箱因?yàn)樵谪?fù)壓下工作，對(duì)工作室的密封性能要求較高，為了保證真空度腔室的體積很難做大，干燥腔小、體積大:不適于工業(yè)化的大批量生產(chǎn)，生廣效率無(wú)法提尚;
[0010]3.潛在危險(xiǎn):由于整個(gè)烘干過(guò)程高溫真空下完成，膨脹氣體所產(chǎn)生的巨大壓力有可能引發(fā)烘箱爆炸的危險(xiǎn)；
[0011 ] 4.烘干室內(nèi)的溫度和水分分布不均勾:往往導(dǎo)致極片或電芯烘干后的水分波動(dòng)較大，通常在10%之間，電池含水量的不同導(dǎo)致其注液和化成工藝后電池的容量會(huì)有不一致的情況，對(duì)于組裝電池的質(zhì)量影響較大；
[0012]5.能耗高:真空烤箱工作時(shí)抽真空及加熱排出的熱量會(huì)帶升車(chē)間溫度，隨之加大空調(diào)負(fù)載，能耗較大；
[0013]6.隔膜收縮變形:在高溫真空狀態(tài)下，極易導(dǎo)致隔膜收縮變形，影響極片與正負(fù)材料的粘結(jié)度。
[0014]另外，高真空加熱烤箱也是另一個(gè)解決方案，高真空加熱烤箱原理:通過(guò)高真空壓力，及高溫加熱裝置的配合下，進(jìn)行高溫烘干脫水，與普通真空烘烤箱的區(qū)別是:普通真空烤箱真空度一般為-0.謂?&，板材厚度一般為1-2111111，高真空烤箱真空度可達(dá)-1(^&，工作腔室板材厚度可達(dá)12_。另外，普通真空烤箱的加熱方式為電加熱，而高真空加熱烤箱直接采用紅外線(xiàn)發(fā)熱管發(fā)熱。高真空下水的附著力小，烘烤能力加強(qiáng)，一般物料在工作室內(nèi)脫水的時(shí)間可降至12-24小時(shí)。
[0015]但該方案也存在一定的缺陷，其具體技術(shù)缺陷如下:
[0016]1.投入成本高:工廠(chǎng)廠(chǎng)房的普通真空管道和栗組抽氣只能達(dá)到-0.1MPa，烤箱預(yù)達(dá)到壓力-10Pa時(shí)，需另外安裝螺桿栗，真空管道需要較厚的鋼管鋪設(shè)，為加快抽真空速度和提高真空度還需要組合羅茨栗一起使用才可到達(dá)預(yù)期的高真空效果。高真空烤箱腔室材料，真空檢測(cè)元件，高真空要求帶來(lái)重新鋪設(shè)的真空管道和購(gòu)買(mǎi)高真空栗大大增加工廠(chǎng)成本。
[0017]2.噪音大:通常實(shí)現(xiàn)真空的螺桿栗及羅茨栗在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音都非常大，需要單獨(dú)在其安裝房間內(nèi)進(jìn)行消音處理，再接管道到烤箱工作區(qū)域。
[0018]3.潛在危險(xiǎn):由于整個(gè)烘干過(guò)程高溫高真空下完成，膨脹氣體所產(chǎn)生的巨大壓力有可能引發(fā)烘箱爆炸的危險(xiǎn)
[0019]4.運(yùn)行成本高:高真空泄壓時(shí)需要充氮?dú)鈱⒐ぷ魇覊毫ι?0.1Mpa以上，設(shè)備運(yùn)行成本高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0020]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種電芯脫水干燥設(shè)備，烤箱腔體容量大，安全性能高，干燥空氣的含水量低，烘干溫度低，烘干時(shí)間短，節(jié)能，減排，使用壽命長(zhǎng)，送風(fēng)空氣潔凈級(jí)別高，投資少。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種電芯脫水干燥設(shè)備，包括新風(fēng)系統(tǒng)、再生風(fēng)系統(tǒng)、除濕機(jī)、回風(fēng)系統(tǒng)、烤箱系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)系統(tǒng)包括新風(fēng)閥、初效過(guò)濾器、新風(fēng)表冷器、擋水板;再生風(fēng)系統(tǒng)包括再生風(fēng)閥、再生風(fēng)加熱器、再生風(fēng)機(jī)；回風(fēng)系統(tǒng)包括回風(fēng)風(fēng)閥、中效過(guò)濾器、處理風(fēng)機(jī)、回風(fēng)表冷器；除濕機(jī)包括除濕機(jī)轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪分為三個(gè)區(qū)域，分別為處理區(qū)、再生區(qū)、新風(fēng)區(qū)；烤箱系統(tǒng)包括烤箱送風(fēng)道、烤箱回風(fēng)道、烤箱加熱器和烤箱箱體;送風(fēng)系統(tǒng)包括風(fēng)道、電控閥和風(fēng)機(jī)；
[0022]所述新風(fēng)系統(tǒng)、再生風(fēng)系統(tǒng)、除濕機(jī)、回風(fēng)系統(tǒng)和烤箱系統(tǒng)由送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)道相連通;所述新風(fēng)閥、再生風(fēng)閥和回風(fēng)風(fēng)閥設(shè)置在所述風(fēng)道上;所述新風(fēng)閥、初效過(guò)濾器、新風(fēng)表冷器、擋水板和新風(fēng)區(qū)順次連接；
[0023]所述烤箱送風(fēng)道與除濕機(jī)的處理區(qū)連接，所述烤箱回風(fēng)道與所述回風(fēng)系統(tǒng)連接。
[0024]更進(jìn)一步的，一種電芯脫水干燥設(shè)備，所述再生風(fēng)閥、再生風(fēng)加熱器、再生區(qū)和再生風(fēng)機(jī)順次連接。
[0025]更進(jìn)一步的，一種電芯脫水干燥設(shè)備，所述回風(fēng)風(fēng)閥、處理風(fēng)機(jī)、回風(fēng)表冷器和處理區(qū)順次連接。
[0026]更進(jìn)一步的，一種電芯脫水干燥設(shè)備，所述烤箱送風(fēng)道、電控閥、烤箱加熱器、烤箱箱體和烤箱回風(fēng)道順次連接。
[0027]更進(jìn)一步的，一種電芯脫水干燥設(shè)備，所述風(fēng)道上設(shè)置有溫度表、壓力表和風(fēng)速儀。
[0028]本實(shí)用新型得到的一種電芯脫水干燥設(shè)備，除濕機(jī)的主要結(jié)構(gòu)為一個(gè)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的蜂窩狀轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪是除濕機(jī)中吸收水分最重要的部件，是由特殊復(fù)合耐熱材料制成的波紋狀介質(zhì)所構(gòu)成，波紋狀介質(zhì)中載有干燥劑(高效活性硅膠、分子篩等)。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊密，且提供了巨大的除濕表面。除濕轉(zhuǎn)輪由含有高度密封填料的隔板分為三個(gè)區(qū):一為處理空氣端270°的扇形區(qū)域;一為再生空氣端30°扇形區(qū)域;一為新風(fēng)空氣端60°扇形區(qū)域。
[0029]在新風(fēng)區(qū)室外空氣經(jīng)初效過(guò)濾器濾掉空氣中的粉塵顆粒等污染物質(zhì)，再經(jīng)過(guò)新風(fēng)表冷器降溫進(jìn)入新風(fēng)區(qū)域，空氣中水分子被轉(zhuǎn)輪內(nèi)之吸濕劑吸收，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪一次處理干燥后的空氣露點(diǎn)可達(dá)_30°C以下。新風(fēng)經(jīng)轉(zhuǎn)輪處理后的空氣被分成兩部分，分別接入處理區(qū)和再生區(qū)，進(jìn)入各區(qū)的風(fēng)量大小可由風(fēng)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0030]設(shè)備對(duì)烤箱的送回風(fēng)處理是循環(huán)利用的過(guò)程，當(dāng)經(jīng)新風(fēng)區(qū)轉(zhuǎn)輪一次處理過(guò)后的風(fēng)和烤箱腔室內(nèi)鼓風(fēng)循環(huán)后的回風(fēng)進(jìn)入處理扇形區(qū)時(shí)，空氣中水分子被轉(zhuǎn)輪內(nèi)之吸濕劑吸收，此時(shí)干燥空氣露點(diǎn)可達(dá)_60°C以下，相當(dāng)于lKg空氣中僅有0.006642g水分子，干燥后的空氣送至烤箱內(nèi)腔用于物料快速烘干脫水，因?yàn)槌瑥?qiáng)的吸附能力烘烤效率提高6-8倍。除濕轉(zhuǎn)輪在除濕過(guò)程中，不斷緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031]當(dāng)處理空氣區(qū)域的轉(zhuǎn)輪扇面吸收了水分子，變成飽和狀態(tài)后，轉(zhuǎn)到再生空氣端，新風(fēng)區(qū)轉(zhuǎn)輪一次處理過(guò)后的風(fēng)(再生空氣)經(jīng)加熱后，以高溫空氣將轉(zhuǎn)輪中之水分子帶出，濕空氣則由再生風(fēng)機(jī)排至室外，此處的再生空氣經(jīng)轉(zhuǎn)輪一次處理后露點(diǎn)可達(dá)_30°C以下較普通情況下直接引入的室外空氣具有更強(qiáng)的水分吸附能力，可以使轉(zhuǎn)輪中的水分更快更有效的脫干，保證了節(jié)能和高效。
[0032]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0033]烤箱腔體容量大:烤箱腔體可根據(jù)客戶(hù)要求定制做大，且烤箱腔體越大，除濕利用率越高生產(chǎn)成本越低，且一次烘干容量大，特別適合規(guī)模化的電池生產(chǎn)，使得電池生產(chǎn)效率充分提尚。
[0034]安全性能高:烤箱腔體內(nèi)外均處在大氣壓強(qiáng)下，幾乎沒(méi)有壓差，送風(fēng)回風(fēng)處于循環(huán)狀態(tài)沒(méi)有氣體受熱膨脹導(dǎo)致爆炸的潛在危險(xiǎn)。
[0035]干燥空氣的含水量低:干燥空氣的含水量在5PPM以下，比99%純度的氮?dú)夂窟€低180個(gè)PPM，保證了電芯的干度和容量，省去氮?dú)獾南慕档瓦\(yùn)行成本。
[0036]烘干溫度低:烘干溫度比傳統(tǒng)式的真空烤箱低10_20°C，由于高溫導(dǎo)致的隔膜收縮變形或質(zhì)量問(wèn)題幾率減小，干燥熱風(fēng)一直處于流動(dòng)循環(huán)狀態(tài)可以與物料充分接觸，溫度波動(dòng)對(duì)干燥效果的影響較小，電池的一致性和安全性大為提高；
[0037]烘干時(shí)間短:由于采用大風(fēng)量回圈呼吸式烘干方式，烘干時(shí)間比真空烤箱大大縮短，對(duì)電芯烘干時(shí)間可縮短到4-6個(gè)小時(shí)，較普通真空烤箱效率提高6-8倍，較高真空烤箱效率提高2-4倍(直接制造成本比高真空烤箱低1-2倍)；
[0038]節(jié)能:由于設(shè)備集成了除濕機(jī)的裝置配合使用，使其在40°C以上仍有很高的除濕能力，并使回風(fēng)的熱空氣得到充分的利用，大大降低了能耗，比傳統(tǒng)真空烤箱節(jié)能60%以上；
[0039]減排:烤箱在烘干時(shí)不需抽真空充氮?dú)?，進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)都只是濕度有差別的空氣無(wú)其他任何雜志，實(shí)現(xiàn)零污染排放；
[0040]使用壽命長(zhǎng):烘干加熱過(guò)程中設(shè)備加熱器表面一直處于有風(fēng)散熱流通的狀態(tài)，加熱絲使用壽命較長(zhǎng)，可減少維護(hù)和更換成本；
[0041 ]送風(fēng)空氣