干燥装置和极片干燥系统的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种干燥装置和极片干燥系统。


背景技术：

2.在锂电池生产工艺中，电池极片含水率的控制至关重要，其直接决定了锂电池的各项性能指标。因为对锂电池而言，水分不但会与有机电解液发生反应，还会导致化成时产气，严重影响电池性能。因此，需要把电池极片的含水率控制在一定的范围。
3.相关技术中，通常采用鼓风干燥、漂浮干燥、对流干燥、热风冲击干燥等干燥方式对电池极片进行干燥除水。但这些极片干燥方法存在着明显的干燥不均匀，并会在电池极片和热空气的界面形成一层界面膜，使电池极片的表面先干燥，内部干燥缓慢，进而使电池极片内部干燥不充分，导致电池极片含水量过高。


技术实现要素：

4.本发明的实施例提供了一种干燥装置和极片干燥系统，以改善相关技术中存在的电池极片内部干燥不充分的技术问题。
5.第一方面，本发明的实施例提供了一种干燥装置，其包括：
6.箱体，包括箱底以及围绕所述箱底的箱壁，所述箱壁被设置为配合所述箱底形成容纳腔；
7.电磁加热机构，与所述箱体固定连接，并产生电磁波以对待干燥件进行干燥；
8.温度测量机构，设于所述容纳腔内，以测量所述待干燥件的表面温度；以及
9.控制机构，与所述温度测量机构连接，所述控制机构被设置为采集所述温度测量机构的测量结果并反馈，以调整所述电磁加热机构的输出功率。
10.在一实施例中，所述电磁加热机构包括至少一个微波发生器以及每个所述微波发生器上设置的至少一个微波导波管，所述微波导波管被设置为将所述微波发生器产生的微波导入所述容纳腔，以对所述待干燥件进行干燥。
11.在一实施例中，所述容纳腔包括相互连通的第一腔室和第二腔室，在沿所述待干燥件的行进方向上，所述第一腔室和所述第二腔室依次排布，且所述第二腔室的长度大于所述第一腔室的长度，所述第二腔室内的所述待干燥件的表面温度大于所述第一腔室内的所述待干燥件的表面温度；
12.多个所述微波发生器设于所述容纳腔内，并固定于所述箱底；所述第一腔室和所述第二腔室均设有至少一个所述微波发生器，且所述第二腔室内的所述微波发生器的数量大于所述第一腔室内的所述微波发生器的数量。
13.在一实施例中，所述容纳腔还包括位于所述第二腔室远离所述第一腔室一侧的第三腔室，所述第三腔室与所述第二腔室连通，且在沿所述待干燥件的行进方向上，所述第三腔室的长度小于所述第二腔室的长度，所述第二腔室内的所述待干燥件的表面温度大于所述第三腔室内的所述待干燥件的表面温度；
14.所述第三腔室也设有至少一个所述微波发生器，且所述第三腔室内的所述微波发生器的数量小于所述第二腔室内的所述微波发生器的数量。
15.在一实施例中，所述温度测量机构包括多个温度测量仪，所述第一腔室、所述第二腔室以及所述第三腔室均设有至少一个所述温度测量仪；
16.所述控制机构包括多个数据采集仪，每个所述数据采集仪连接于一个所述温度测量仪，每个所述数据采集仪被设置为采集对应的温度测量仪的测量结果并反馈，以调整对应的微波发生器的输出功率。
17.在一实施例中，所述箱壁上设有相对的第一开口和第二开口，所述第一开口被设置为供所述待干燥件进入所述容纳腔，所述第二开口被设置为供干燥后的待干燥件出所述容纳腔。
18.在一实施例中，所述干燥装置还包括放卷机构和收卷机构，所述箱体位于所述放卷机构和所述收卷机构之间，所述放卷机构靠近所述第一开口，所述收卷机构靠近所述第二开口；
19.所述放卷机构包括放卷卷轴和放卷导向轴，所述放卷导向轴位于所述放卷卷轴和所述箱体之间，所述放卷导向轴被设置为配合所述放卷卷轴以将所述待干燥件通过所述第一开口导引并输送进入所述容纳腔；
20.所述收卷机构包括收卷卷轴和收卷导向轴，所述收卷导向轴位于所述收卷卷轴和所述箱体之间，所述收卷导向轴被设置为配合所述收卷卷轴以将所述干燥后的待干燥件通过所述第二开口导引并输送出所述容纳腔，使所述干燥后的待干燥件卷绕在所述收卷卷轴上。
21.在一实施例中，所述干燥装置还包括涂布机构，所述涂布机构设于所述放卷导向轴上方；
22.所述待干燥件包括基底以及设于所述基底上的浆料，所述基底卷绕在所述放卷卷轴上，所述放卷导向轴被设置为对所述放卷卷轴放出的所述基底进行导引并输送，所述涂布机构被设置为向所述放卷导向轴导引并输送的所述基底上涂布浆料以形成所述待干燥件。
23.在一实施例中，所述箱体还包括与所述箱底相对的箱盖，所述箱壁位于所述箱底和所述箱盖之间，所述箱盖上设有第三开口和第四开口，所述第三开口靠近所述第一开口，所述第四开口靠近所述第二开口；
24.所述干燥装置还包括吹风机构，所述吹风机构位于所述容纳腔内且靠近所述第四开口，所述吹风机构的出风口朝向所述第一开口，所述吹风机构被设置为将所述第四开口输入的气流吹向所述第三开口以使所述待干燥件挥发出的溶剂从所述第三开口排出。
25.第二方面，本发明的实施例还提供了一种极片干燥系统，其包括前述实施例其中之一中的干燥装置和待干燥件，所述待干燥件包括待干燥电池极片，所述干燥装置被设置为干燥所述待干燥电池极片。
26.本发明的实施例的有益效果：
27.在本发明的实施例中，通过采用电磁加热机构对待干燥件进行干燥，电磁加热机构能够产生电磁波，而电磁波烘烤能够使待干燥件中的水分子自热并使水分子由待干燥件的内部向外部扩散，以避免待干燥件的内部干燥不充分，从而解决了相关技术中存在的电
池极片内部干燥不充分的问题。同时本发明的干燥装置中，还采用温度测量机构和控制机构相配合，以实时调整电磁加热机构的输出功率，进而降低能耗。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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仅是本发明的一些实施例，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。
29.图1为本发明的干燥装置的一实施例的结构示意图；
30.图2为本发明的微波发生器的细节结构示意图；
31.图3为本发明的微波发生器的功率控制原理框图；
32.图4为本发明的干燥装置的另一实施例的结构示意图；
33.图5为本发明的干燥装置的又一实施例的结构示意图。
34.附图标记：
35.10、箱体；11、箱底；12、箱壁；13、箱盖；
36.20、电磁加热机构；21、微波发生器；22、微波导波管；
37.30、温度测量机构；31、温度测量仪；40、控制机构；
38.41、数据采集仪；50、放卷机构；51、放卷卷轴；52、放卷导向轴；
39.60、收卷机构；61、收卷卷轴；62、收卷导向轴；63、传动件；
40.70、涂布机构；80、吹风机；91、下阻挡件；92、上阻挡件；
41.100、101、102、干燥装置；111、容纳腔；121、第一开口；
42.122、第二开口；131、第三开口；132、第四开口；200、待干燥件；
43.201、干燥后的待干燥件；211、高压变压器；212、磁控管；213、高压电容；
44.214、高压二极管；215、保险丝；42、pid控制器；1111、第一腔室；
45.1112、第二腔室；1113、第三腔室。
具体实施方式
46.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，本领域技术人员在没有作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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
47.结合参照图1至图3，图1为本发明的干燥装置的一实施例的结构示意图，图2为本发明的微波发生器的细节结构示意图，图3为本发明的微波发生器的功率控制原理框图。所述干燥装置100用于对待干燥件200进行干燥，以去除所述待干燥件200内的水分。所述待干燥件200包括待干燥电池极片等，本发明实施例以所述待干燥件200为待干燥电池极片为例说明。
48.具体地，如图1所示，所述干燥装置100包括箱体10，所述箱体10包括箱底11、围绕所述箱底11的箱壁12以及与所述箱底11相对的箱盖13，所述箱壁12被设置为配合所述箱底11形成容纳腔111；电磁加热机构20与所述箱体10固定连接，并产生电磁波以对待干燥件200进行干燥；温度测量机构30设于所述容纳腔111内，以测量所述待干燥件200的表面温度；控制机构40与所述温度测量机构30连接，所述控制机构40被设置为采集所述温度测量机构30的测量结果并反馈，以调整所述电磁加热机构20的输出功率。
49.可选地，所述电磁加热机构20包括至少一个微波发生器21以及每个所述微波发生器21上设置的至少一个微波导波管22，所述微波导波管22被设置为将所述微波发生器21产生的微波导入所述容纳腔111，以对所述待干燥件200进行干燥。
50.在一实施例中，所述电磁加热机构20包括多个所述微波发生器21，每个所述微波发生器21上设置一个微波导波管22。多个所述微波发生器21以及所述微波导波管22均位于所述容纳腔111内，且多个所述微波发生器21均匀排布并固定在所述箱底11上。所述微波发生器21发出的微波与所述待干燥件200之间高频振动产生热量，以使所述待干燥件200内的水分子自热并由内向外扩散，以避免待干燥件200的内部干燥不充分，进而解决了相关技术中存在的电池极片内部干燥不充分的问题。而且所述微波发生器21发出的微波能够使所述待干燥件200快速加热至指定温度，从而达到快速烘烤除水和减小所述干燥装置100的长度的目的，以减小所述干燥装置100所占用的空间以及干燥所用的时间，从而能够节约成本。
51.可选地，所述温度测量机构30位于所述待干燥件200背离所述电磁加热机构20的一侧，用于测量所述待干燥件200的表面温度。所述温度测量机构30包括多个温度测量仪31，多个所述温度测量仪31设于所述容纳腔111内，且位于所述待干燥件200背离所述微波发生器21的一侧。多个所述温度测量仪31均匀排布，且靠近所述待干燥件200。
52.可选地，所述控制机构40位于所述箱体10的所述容纳腔111外，并与所述温度测量机构30连接，以采集所述温度测量机构30的测量结果。所述控制机构40包括多个数据采集仪41，多个所述数据采集仪41位于所述箱盖13的上方，也即位于所述箱盖13远离所述箱底11的一侧。每个所述数据采集仪41连接于一个所述温度测量仪31，也即所述数据采集仪41的数量等于所述温度测量仪31的数量。每个所述数据采集仪41被设置为采集对应的温度测量仪31的测量结果并反馈，以调整对应的微波发生器21的输出功率。
53.在一种实施例中，如图2和图3所示，所述微波发生器21包括高压变压器211和磁控管212等，通过所述高压变压器211的变压以对所述磁控管212的输出功率进行调整。当然地，所述微波发生器21还包括高压电容213、高压二极管214以及保险丝215等元件，在此不再详述。
54.可选地，如图3所示，所述控制机构40还包括pid控制器42，所述pid控制器42被设置为对所述微波发生器21的输出功率进行调整。具体地，所述数据采集仪41连接于所述pid控制器42和所述微波发生器21。所述数据采集仪41通过测量所述待干燥件200的表面温度t1并反馈给所述pid控制器42。所述pid控制器42通过比较预设温度t0与所述数据采集仪41反馈的表面温度t1，以控制所述高压变压器211的输出电压，进而控制所述磁控管212的输出功率，以实现降低能耗的目的。
55.具体而言，当所述数据采集仪41反馈的表面温度t1大于所述预设温度t0时，所述pid控制器42控制所述高压变压器211降低输出电压，以降低所述磁控管212的输出功率。当
所述数据采集仪41反馈的表面温度t1小于所述预设温度t0时，所述pid控制器42控制所述高压变压器211升高输出电压，以提高所述磁控管212的输出功率，以达到所述预设温度t0，如此能够实时调整所述微波发生器21的输出功率，达到降低所述干燥装置100能耗的目的。其中所述预设温度t0是指为实现干燥所述待干燥件200而设定的目标温度。
56.进一步地，继续参照图1，所述干燥装置100的箱壁12上设有相对的第一开口121和第二开口122，所述第一开口121被设置为供所述待干燥件200进入所述容纳腔111，所述第二开口122被设置为供干燥后的待干燥件201出所述容纳腔111。也即所述待干燥件200通过所述第一开口121进入所述容纳腔111内，所述微波发生器21输出微波对所述容纳腔111内的所述待干燥件200进行烘烤，以去除所述待干燥件200内的水分，使所述待待干燥件200干燥，形成所述干燥后的待干燥件201。所述干燥后的待干燥件201从所述第二开口122出所述容纳腔111。
57.进一步地，所述干燥装置100还包括放卷机构50和收卷机构60，所述箱体10位于所述放卷机构50和所述收卷机构60之间，所述放卷机构50靠近所述第一开口121，所述收卷机构60靠近所述第二开口122。
58.所述放卷机构50包括放卷卷轴51和放卷导向轴52，所述放卷导向轴52位于所述放卷卷轴51和所述箱体10之间，所述放卷导向轴52被设置为配合所述放卷卷轴51以将所述待干燥件200通过所述第一开口121导引并输送进入所述容纳腔111。
59.所述收卷机构60包括收卷卷轴61和收卷导向轴62，所述收卷导向轴62位于所述收卷卷轴61和所述箱体10之间，所述收卷导向轴62被设置为配合所述收卷卷轴61以将所述干燥后的待干燥件201通过所述第二开口122导引并输送出所述容纳腔111，使所述干燥后的待干燥件201卷绕在所述收卷卷轴61上。
60.进一步地，所述干燥装置100还包括涂布机构70，所述涂布机构70设于所述放卷导向轴52上方。所述待干燥件200包括基底以及设于所述基底上的浆料，所述基底卷绕在所述放卷卷轴51上，所述放卷导向轴52被设置为对所述放卷卷轴51放出的所述基底进行导引并输送，所述涂布机构70被设置为向所述放卷导向轴52导引并输送的所述基底上涂布浆料以形成所述待干燥件200。
61.可选地，所述待干燥件200为待干燥的电池极片时，所述电池极片包括电池正极片或电池负极片。当所述电极极片为电池正极片时，所述基底为正极集流体，例如所述正极集流体选自铝箔、铜箔或各种冲孔钢带等；所述浆料为正极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质、粘结剂、导电剂和溶剂等。其中所述正极活性物质选自可嵌入脱嵌锂的正极活性物质。所述粘结剂选自含氟树脂和聚烯烃化合物，如聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、丁苯橡胶(sbr)中的一种或几种。所述导电剂选自炭黑、乙炔黑、碳纤维、石墨和人造石墨中的一种或几种。所述溶剂可以选自n-甲基吡咯烷酮(nmp)、二甲基甲酰胺(dmf)、水和醇中的一种或几种。
62.当所述电池极片为电池负极片时，所述基底为负极集流体，所述负极集流体选自冲压金属、金属箔、网状金属或泡沫状金属等；所述浆料为负极浆料，所述负极浆料包括负极活性物质、粘结剂和溶剂。其中所述负极活性物质选自可嵌入释出锂的负极活性物质，例如碳材料等。所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、丁苯橡胶(sbr)中的一种或几种。所述溶剂可以选自n-甲基吡咯烷酮(nmp)、二甲基甲酰胺(dmf)、水和醇中的
一种或几种。
63.在一种实施例中，所述干燥装置100还包括设于所述箱体10容纳腔111内的传动件63，所述传动件63位于所述温度测量机构30靠近所述电磁加热机构20的一侧，更具体地，所述传动件63位于所述容纳腔111内的所述待干燥件200面向所述电磁加热机构20的一侧，用于导引、输送并支撑所述待干燥件200，以使所述待干燥件200在所述容纳腔111内平稳滑动。
64.在一种实施例中，为了进一步提高所述待干燥件200的干燥速率，所述干燥装置100还包括吹风机构80，所述吹风机构80位于所述容纳腔111内，且靠近所述箱盖13。所述箱盖13上设有第三开口131和第四开口132，所述第三开口131靠近所述第一开口121，所述第四开口132靠近所述第二开口122。更具体地，所述吹风机构80靠近所述第四开口132，所述吹风机构80的出风口朝向所述第一开口121，所述吹风机构80被设置为将所述第四开口132输入的气流吹向所述第三开口131以使所述待干燥件200挥发出的溶剂从所述第三开口131排出。
65.可以理解的是，为了尽量降低所述第四开口132输入的气流对所述容纳腔111内温度的影响，所述第四开口132可以鼓入热气流，以尽量保证所述容纳腔111内的温度稳定，如此在提高干燥速率的同时，还不会增加所述干燥装置100的能耗。
66.在一种实施例中，为了提高材料的利用率，所述干燥装置100还可包括过滤机构，所述过滤机构可设置在所述第三开口131处，并与所述第三开口131连接，用于过滤所述第三开口131排出的挥发溶剂，并收集过滤后的溶剂，以实现溶剂的循环利用。同时所述过滤机构还能够对所述干燥装置100干燥过程中排出的尾气进行净化，以降低环境污染。
67.在一种实施例中，请参照个图1至图4，图4为本发明的干燥装置的另一实施例的结构示意图。与上述实施例不同的是，在本实施例的干燥装置101中，所述容纳腔111包括相互连通的第一腔室1111和第二腔室1112，在沿所述待干燥件200的行进方向上，所述第一腔室1111和所述第二腔室1112依次排布，且所述第二腔室1112的长度l2大于所述第一腔室的长度l1，所述第二腔室1112内的所述待干燥件200的表面温度大于所述第一腔室1111内的所述待干燥件200的表面温度，所述第一腔室1111用于对所述待干燥件200进行预热，所述第二腔室1112用于对所述待干燥件200进行烘烤干燥。其中所述待干燥件200的行进方向是指所述第一开口121朝向所述第二开口122的方向。
68.多个所述微波发生器21设于所述容纳腔111内，并固定于所述箱底11；所述第一腔室1111和所述第二腔室1112均设有至少一个所述微波发生器21，且所述第二腔室1112内的所述微波发生器21的数量大于所述第一腔室1111内的所述微波发生器21的数量。
69.所述第一腔室1111、所述第二腔室1112内均设有至少一个所述温度测量仪31，所述第一腔室1111内的所述温度测量仪31用于测量所述第一腔室1111内的所述待干燥件200的表面温度；所述第二腔室1112内的所述温度测量仪31用于测量所述第二腔室1112内的所述待干燥件200的表面温度。
70.在本实施例中，通过对所述待干燥件200进行分段加热，第一阶段在所述第一腔室1111内预热，此时可以采用较低的加热温度；第二阶段在所述第二腔室1112内烘烤，此时可以采用较高的加热温度，以快速挥发出所述待干燥件200内的溶剂。如此通过在不同阶段采用不同的加热温度，能够进一步降低所述干燥装置101的能耗。
71.进一步地，所述容纳腔111还包括位于所述第二腔室1112远离所述第一腔室1111一侧的第三腔室1113，所述第三腔室1113与所述第二腔室1112连通，且在沿所述待干燥件200的行进方向上，所述第三腔室1113的长度l3小于所述第二腔室1112的长度l2，所述第二腔室1112内的所述待干燥件200的表面温度大于所述第三腔室1113内的所述待干燥件200的表面温度。所述第三腔室1113也设有至少一个所述微波发生器21，且所述第三腔室1113内的所述微波发生器21的数量小于所述第二腔室1112内的所述微波发生器21的数量。
72.所述第三腔室1113内也设有至少一个所述温度测量仪31，所述第三腔室1113内的所述温度测量仪31用于测量所述第三腔室1113内的所述待干燥件200的表面温度。如此通过设置第三腔室1113，能够使所述待干燥件200在经过所述第二阶段的烘烤干燥后，在所述第三腔室1113内进行第三阶段的加热干燥，以使所述待干燥件200内的溶剂快速挥发，以进一步提高干燥速率。
73.在一种实施例中，所述第一腔室1111和所述第二腔室1112之间设置有下阻挡件91和上阻挡件92，所述上阻挡件92和所述下阻挡件91用于隔开所述第一腔室1111和所述第二腔室1112，使所述第一腔室1111和所述第二腔室1112保持各自腔室内的温度。其中所述上阻挡件92位于所述待干燥件200的上方，也即位于所述待干燥件200背离所述微波发生器21的一侧；所述下阻挡件91位于所述待干燥件200的下方，也即位于所述待干燥件200靠近所述微波发生器21的一侧。所述上阻挡件92和所述下阻挡件91之间具有间隙，该间隙用于使所述待干燥件200通过。相应地，所述第二腔室1112和所述第三腔室1113之间也设置有下阻挡件91和上阻挡件92。其他说明请参照上述实施例，在此不再赘述。
74.在一种实施例中，请参照个图1至图5，图5为本发明的干燥装置的又一实施例的结构示意图。与上述实施例不同的是，在本实施例的干燥装置102中，所述第一腔室1111和所述第二腔室1112之间设有下阻挡件91，但未设置上阻挡件92；相应地，所述第二腔室1112和所述第三腔室1113之间也设有下阻挡件91，但未设置上阻挡件92。如此，通过未设置上阻挡件92，所述待干燥件200上方的气流更流通，所述吹风机构80吹向所述第三开口131的气流流通性更好，能够快速使所述待干燥件200挥发的溶剂流向所述第三开口131，从而能够进一步加速干燥速率。其他说明请参照上述实施例，在此不再赘述。
75.在一种实施例中，本发明还提供一种极片干燥系统，所述极片干燥系统包括前述实施例其中之一的干燥装置和待干燥件，所述待干燥件包括待干燥电池极片，所述干燥装置被设置为干燥所述待干燥电池极片。
76.根据上述实施例可知：
77.在本发明实施例提供的干燥装置和极片干燥系统中，所述干燥装置通过采用电磁加热机构对待干燥件进行干燥，电磁加热机构能够产生电磁波，而电磁波烘烤能够使待干燥件中的水分子自热并使水分子由待干燥件的内部向外部扩散，以避免待干燥件的内部干燥不充分，从而解决了相关技术中存在的电池极片内部干燥不充分的问题。同时本发明的干燥装置中，还采用温度测量机构和控制机构相配合，以实时调整电磁加热机构的输出功率，进而降低能耗。
78.以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改
变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。