极片干燥装置.pdf

本发明提供了一种极片干燥装置，其包括：放卷机构，提供、输送并将待干燥的极片接地；收卷机构，将干燥后的极片进行收卷并接地；微波烘烤机构，设置于放卷机构和收卷机构之间。微波烘烤机构包括：金属箱体，接地且具有相对入口和出口；绝缘内层，贴覆在金属箱体的内壁；微波发生器，设置于金属箱体外部；微波导波管，连接微波发生器和金属箱体，将微波发生器产生的微波导入金属箱体内部，以对待干燥的极片进行烘烤；微波吸收组件，设置在金属箱体的出口或靠近出口；出气口，设置于金属箱体的一侧壁；热气管，一端连接出气口；进气口，设置于金属箱体的一侧壁，连接热气管的另一端；除水器，设置于热气管上并位于进气口的上游。

1.  一种极片干燥装置，极片(P)包括集流体和设置在集流体的表面上的含有活性材料的活性材料层，所述极片干燥装置包括：
放卷机构(1)，提供并输送待干燥的极片(P)并使待干燥的极片(P)的集流体接地；
收卷机构(2)，将干燥后的极片(P)进行收卷并使干燥后的极片(P)的集流体接地；以及
微波烘烤机构(3)，设置于放卷机构(1)和收卷机构(2)之间；
其特征在于，微波烘烤机构(3)包括：
金属箱体(31)，接地且具有相对的供待干燥的极片(P)进入的入口(311)和供干燥后的极片(P)出来的出口(312)；
绝缘内层(32)，贴覆在金属箱体(31)的内壁；
微波发生器(33)，设置于金属箱体(31)外部，产生微波；
微波导波管(34)，连接微波发生器(33)和金属箱体(31)，将微波发生器(33)产生的微波导入金属箱体(31)内部，以对待干燥的极片(P)进行烘烤，以获得干燥后的极片(P)；
微波吸收组件(35)，设置在金属箱体(31)的出口(312)或靠近出口(312)，吸收多余微波；
出气口(36)，设置于金属箱体(31)的一侧壁；
热气管(37)，一端连接出气口(36)；
进气口(38)，设置于金属箱体(31)的一侧壁，连接热气管(37)的另一端；以及
除水器(39)，设置于热气管(37)上并位于进气口(38)的上游，吸收热气管(37)中气体的水分。

2.  根据权利要求1所述的极片干燥装置，其特征在于，放卷机构(1)包括：
放卷卷轴(11)，其上卷绕有待干燥的极片(P)；
放卷接地轴(12)，位于放卷卷轴(11)的下游并使待干燥的极片(P) 的集流体接地；以及
放卷导向轴(13)，位于放卷卷轴(11)的下游，用于将从放卷卷轴(11)上放出的待干燥的极片(P)向微波烘烤机构(3)进行导引并输送。

3.  根据权利要求1所述的极片干燥装置，其特征在于，收卷机构(2)包括：
收卷卷轴(21)，将输送的干燥后的极片(P)进行收卷；
收卷接地轴(22)，位于收卷卷轴(21)的上游并使干燥后的极片(P)的集流体接地；以及
收卷导向轴(23)，位于收卷卷轴(21)的上游，用于将经过微波烘烤机构(3)后的干燥后的极片(P)向收卷卷轴(21)进行导引并输送。

4.  根据权利要求1所述的极片干燥装置，其特征在于，金属箱体(31)内的温度为60℃～140℃，优选为70℃～100℃。

5.  根据权利要求1所述的极片干燥装置，其特征在于，微波烘烤机构(3)的绝缘内层(32)采用铁氟龙材质。

6.  根据权利要求1所述的极片干燥装置，其特征在于，微波吸收组件(35)为管状或板状。

7.  根据权利要求6所述的极片干燥装置，其特征在于，微波吸收组件(35)为能够透过微波并内置吸收微波的溶剂的空心管结构；优选地，微波吸收组件(35)为内部填充循环水的陶瓷空心管结构。

8.  根据权利要求1所述的极片干燥装置，其特征在于，热气管(37)穿设于微波吸收组件(35)。

9.  根据权利要求6所述的极片干燥装置，其特征在于，微波吸收组件(35)为板状，并容纳在金属箱体(31)内，且具有供极片(P)通过的开口(351)。

10.  根据权利要求1所述的极片干燥装置，其特征在于，在微波烘烤机构(3)的金属箱体(31)内，极片(P)为悬空并由微波烘烤机构(3)内的气体支撑，或者极片(P)由绝缘支撑轴支撑。

极片干燥装置
技术领域
本发明涉及一种极片处理装置，尤其涉及一种极片干燥装置。
背景技术
自日本索尼公司对锂离子电池材料实现商品化以来，锂离子电池因其质量轻、电压高、体积小、无记忆效应、比能量高、循环寿命长、环境友好等诸多优点，而迅速在便携式移动电源、移动电话、便携式电脑、照相机和摄像机等便携式电子产品领域推广应用，并在能源领域占据重要位置。
随着锂离子电池的应用领域及使用量的不断扩大，对于锂离子电池体系及生产过程提出了越来越高的要求。常规的锂离子电池用到的体系材料采用憎水性材料，卷绕后对裸电芯进行烘烤除水，工序上是间断的，生产效率低。但如果采用卷绕前烘烤除水工艺又会出现很多的限制因素，如卷料烘烤过程中会造成卷料的各层之间极片反弹及水分的不一致，差别很大，同时由于极片的反弹导致的内层褶皱也不可避免。如果采用开卷常规加热除水虽然可以避免上述问题，如于2011年5月18日公布的中国专利申请公布号为CN102059214A的专利文献公开了一种涂布干燥技术及其装置，其采用真空开卷烘烤的方式来除水，但是水分出来缓慢而且生产效率低下，尤其是对于新的体系材料如用聚丙烯粘接剂(PA)体系的材料。
因此需要开发一种在开卷的同时能让水分快速出来的加热除水方法。微波烘烤可以使水分子自热并由极片内向外扩散，从而达到快速烘烤除水的目的。水及电极材料，如石墨，均是优良的吸收微波材料，但是极片中的金属集流体会在微波(高频的电磁波)中产生局部电流；此外还可能因为存在毛刺而造成高频放电的发生，从而限制了微波在烘烤极片除水中的应用。
发明内容
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干燥装 置，其能快速、高效、均匀且安全地对极片进行烘烤并除水。
为了实现上述目的，本发明提供了一种极片干燥装置，极片包括集流体和设置在集流体的表面上的含有活性材料的活性材料层，所述极片干燥装置包括：放卷机构，提供并输送待干燥的极片并使待干燥的极片的集流体接地；收卷机构，将干燥后的极片进行收卷并使干燥后的极片的集流体接地；以及微波烘烤机构，设置于放卷机构和收卷机构之间。其中，微波烘烤机构包括：金属箱体，接地且具有相对的供待干燥的极片进入的入口和供干燥后的极片出来的出口；绝缘内层，贴覆在金属箱体的内壁；微波发生器，设置于金属箱体外部，产生微波；微波导波管，连接微波发生器和金属箱体，将微波发生器产生的微波导入金属箱体内部，以对待干燥的极片进行烘烤，以获得干燥后的极片；微波吸收组件，设置在金属箱体的出口或靠近出口，吸收多余微波；出气口，设置于金属箱体的一侧壁；热气管，一端连接出气口；进气口，设置于金属箱体的一侧壁，连接热气管的另一端；以及除水器，设置于热气管上并位于进气口的上游，吸收热气管中气体的水分。
本发明的有益效果如下：
本发明的极片干燥装置采用微波烘烤的方式可以使水分从极片内部快速地向外扩散，同时开卷干燥的方式能够高效、定量、均匀的对极片进行干燥，而且该装置可以防止高频放电的产生，从而可以安全地实现微波加热极片除水的目的，此外该装置结构简单、成本低廉、对环境要求相对较低、节能环保、容易实现工业化批量生产。
附图说明
图1为根据本发明的极片干燥装置的一实施例的结构示意图；
图2为根据本发明的极片干燥装置的另一实施例的结构示意图；
图3为图2中的极片干燥装置的一简化视图，其中仅示出从放卷机构向金属箱体的出口方向观察到的微波吸收组件与金属箱体；
图4为图3中的相反方向看到的简化视图，其中仅示出收卷机构向金属箱体的出口方向观察的金属箱体。
其中，附图标记说明如下：
1放卷机构312出口
11放卷卷轴32绝缘内层
12放卷接地轴33微波发生器
13放卷导向轴34微波导波管
2收卷机构35微波吸收组件
21收卷卷轴36出气口
22收卷接地轴37热气管
23收卷导向轴38进气口
3微波烘烤机构39除水器
31金属箱体P极片
311入口
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的极片干燥装置。
参照图1至图2，极片P包括集流体和设置在集流体的表面上的含有活性材料的活性材料层，根据本发明的极片干燥装置包括：放卷机构1，提供并输送待干燥的极片P并使待干燥的极片P的集流体接地；收卷机构2，将干燥后的极片P进行收卷并使干燥后的极片P的集流体接地；以及微波烘烤机构3，设置于放卷机构1和收卷机构2之间。微波烘烤机构3包括：金属箱体31，接地且具有相对的供待干燥的极片P进入的入口311和供干燥后的极片P出来的出口312；绝缘内层32，贴覆在金属箱体31的内壁；微波发生器33，设置于金属箱体31外部，产生微波；微波导波管34，连接微波发生器33和金属箱体31，将微波发生器33产生的微波导入金属箱体31内部，以对待干燥的极片P进行烘烤，以获得干燥后的极片P；微波吸收组件35，设置在金属箱体31的出口312或靠近出口312，吸收多余微波；出气口36，设置于金属箱体31的一侧壁；热气管37，一端连接出气口36；进气口38，设置于金属箱体31的一侧壁，连接热气管37的另一端；以及除水器39，设置于热气管37上并位于进气口38的上游，吸收热气管37中气体的水分。
这里需要说明的是，待干燥的极片P是指含有水分的极片，即活性材料层中含有水分的极片。这里的水分可以是自由水，也可以是结晶水。在微波 烘烤的条件下，极片P中的水分吸收微波，从而发生振动并产生大量的热，极片P上的活性材料也吸收部分微波，使得极片P中的水分气化，因此极片P中的水分在热梯度下由极片P内向外快速扩散。此外，普通烘烤的方式一般仅仅可以除去极片中的自由水，但微波烘烤的方式还可以除去极片中的结晶水。另一方面，由于极片不能承受很高的温度(主要是由于其中的粘结剂在很高的温度下会老化失效)，因此在根据本发明的极片干燥装置中，金属箱体31内的温度可为60℃～140℃，优选为70℃～100℃。
其中，金属箱体31将微波与外界隔绝，绝缘内层32将金属箱体31与箱体内部的气体隔绝，由此，避免打火问题。
放卷机构1、收卷机构2及金属箱体31均接地，保证了金属箱体31与极片P的集流体处于同一电势状态下，避免因电压差产生局部电流而造成的打火问题。
微波吸收组件35用于吸收多余的微波，多余的微波例如反射微波及空载微波。将微波吸收组件35设置在金属箱体31的出口312或靠近出口312的原因在于，微波吸收组件35在吸收多余的微波的同时产生一定的热量，从而可以利于保证金属箱体31内的温度，从而最大程度地对极片P进行烘烤并除水。
本发明所述的极片干燥装置可将金属箱体31内部的气体进行循环加热、除水。所述气体由上游至下游的路径为：金属箱体31内部－出气口36－热气管37－除水器39－进气口38－金属箱体31内部，具体地，参照图1，微波发生器33产生微波，通过微波导波管34导入金属箱体31内部，作用于走带(处于放卷收卷过程中)的极片P上，极片P中的水分气化，迅速从极片P内向极片P外部快速扩散，多余的反射微波及空载微波被微波吸收组件35吸收，以防止多余微波造成不必要的打火同时产生一定的热量，保证极片烘烤过程的温度，除水器39设置于进气口38的上游，对即将经过进气口38回到金属箱体31内部的气体进行除水，保证金属箱体31内部的极片P的干燥质量，同时避免多余的水分残余造成空气中导电离子的存在造成的打火问题。
本发明的极片干燥装置采用微波烘烤的方式可以使水分从极片内部快速地向外扩散，同时开卷的方式能够高效、定量、均匀的对极片进行干燥， 而且结构简单、成本低廉、对环境要求相对较低、节能环保、容易实现工业化批量生产。
在根据本发明的极片干燥装置的一实施例中，参照图1，出气口36和进气口38设置在金属箱体31的两个相对的侧壁上，但实际中，不限于此，只要能保证可将金属箱体31内部的气体进行循环加热、除水的气体路径即可。
在放卷机构1的一实施例中，参照图1，放卷机构1可包括：放卷卷轴11，其上卷绕有待干燥的极片P；以及放卷接地轴12，位于放卷卷轴11的下游并使待干燥的极片P的集流体接地。具体地，沿极片P的行进方向(即从放卷机构1向收卷机构2的方向)为上游至下游。
在放卷机构1的另一实施例中，参照图1，放卷机构1还可包括：放卷导向轴13，位于放卷卷轴11的下游，用于将从放卷卷轴11上放出的待干燥的极片P向微波烘烤机构3进行导引并输送。
需要说明的是，在图1中，采用金属材质的放卷接地轴12与极片P有很好的接触，当放卷接地轴12接地时，极片P的集流体也相当于接地。当然不限于此，也可以省去放卷接地轴12，而直接将放卷卷轴11或放卷导向轴13接地。即与极片P接触的金属材质的辊轴均可以采用接地处理，以使极片P的集流体接地。
在收卷机构2的一实施例中，参照图1，收卷机构2可包括：收卷卷轴21，将输送的干燥后的极片P进行收卷；以及收卷接地轴22，位于收卷卷轴21的上游并使干燥后的极片P的集流体接地。具体地，沿极片P的行进方向为上游至下游。需要说明的是，在图1中，采用金属材质的收卷接地轴22与极片P有很好的接触，当收卷接地轴22接地时，极片P的集流体也相当于接地。当然不限于此，也可以省去收卷接地轴22，而直接将收卷卷轴21或收卷导向轴23接地。
在收卷机构2的另一实施例中，参照图1，收卷机构2还可包括：收卷导向轴23，位于收卷卷轴21的上游，用于将经过微波烘烤机构3后的干燥后的极片P向收卷卷轴21进行导引并输送。
需要说明的是，在图1中，采用金属材质的收卷接地轴22与极片P有很好的接触，当收卷接地轴22接地时，极片P的集流体也相当于接地。当然不限于此，也可以省去收卷接地轴22，而直接将收卷卷轴21或收卷导向 轴23接地。
在根据本发明的极片干燥装置的一实施例中，微波烘烤机构3的绝缘内层32可采用铁氟龙(Teflon)材质。
在微波吸收组件35的一实施例中，微波吸收组件35可为吸收微波的材质。
在微波吸收组件35的一实施例中，微波吸收组件35可为管状。在一实施例中，微波吸收组件35可为能够透过微波并内置吸收微波的溶剂的空心管结构。在另一实施例中，微波吸收组件35可为内部填充循环水的陶瓷空心管结构。当然不限于此，微波吸收组件35也可为板状。
在根据本发明的极片干燥装置的一实施例中，如图1所示，热气管37可穿设于微波吸收组件35，从而可以节省空间，且同时可以加热热气管37中的气体，保证热气管37中的气体温度，进而使得金属箱体31内的温度不至于很低。
在微波吸收组件35的一实施例中，参照图2至图4，微波吸收组件35为板状，并容纳在金属箱体31内，且具有供极片P通过的开口351。
在根据本发明的极片干燥装置的一实施例中，微波烘烤机构3的金属箱体31、出气口36、热气管37、进气口38及除水器39外部均为内表面经过光滑处理的金属材质。由此，可以防止在运行时发生打火及微波泄漏。
在根据本发明的极片干燥装置的一实施例中，微波烘烤机构3的入口311和出口312均安装有防微波泄漏的结构。
在根据本发明的极片干燥装置的一实施例中，在微波烘烤机构3的金属箱体31内，极片P为悬空并由微波烘烤机构3内的气体支撑，或者极片P由绝缘支撑轴支撑。由此，保证极片P处于平整状态。
在出气口36的一实施例中，参照图1和图2，出气口36可靠近出口312。
在进气口38的一实施例中，参照图1和图2，进气口38可靠近入口311。
在除水器39的一实施例中，除水器39可采用抽真空方式除水；在另一实施例中，可通过分子筛、无机除水剂等方式除水。
采用抽真空方式除水使得本发明结构更简单。