渦流致熱涂布機干燥箱的制作方法
【專利摘要】一種渦流致熱涂布機干燥箱。干燥箱內(nèi)布置有渦流線圈（3-2）和滾筒托輥（3-3）。渦流線圈（3-2）位于干燥箱內(nèi)中間靠上位置處，滾筒托輥（3-3）水平布置于干燥箱內(nèi)中間靠下位置處。滾筒托輥（3-3）承托并傳送涂層極片（A），涂層極片（A）經(jīng)涂布部件（2）涂布后由收卷部件（4）牽引拖入干燥箱，由滾筒托輥（3-3）承托并傳送，涂層極片（A）穿過干燥箱的中部，在干燥箱出口處被收卷部件（4）收卷成卷筒。涂層極片（A）的上方均勻布置多個渦流線圈（3-2）。所述渦流線圈（3-2）通電時產(chǎn)生交變磁場，處于其下方的涂層極片（A）的銅箔或鋁箔中產(chǎn)生熱量而溫升，將涂布于銅箔或鋁箔的鋰離子電池正極或負極活性物質(zhì)漿料中的溶劑蒸發(fā)。
【專利說明】渦流致熱涂布機干燥箱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池制造裝備，特別涉及一種涂布機干燥箱。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池制造設(shè)備中，涂布機干燥箱技術(shù)合理與否，對所涂布極片涂層的質(zhì)量和效率影響十分突出。鋰離子電池極片涂層干燥的目的是把涂層漿料中的有機溶劑N-甲基吡咯烷酮或水溶劑蒸發(fā)轉(zhuǎn)移出去，使極片的涂層干燥。
[0003]現(xiàn)有的涂布機采用大流量加熱空氣與極片涂層的漿料進行對流和輻射熱交換，使極片涂層漿料中的溶劑獲得熱量溫度升高，達到溶劑蒸發(fā)的目的。干燥過程是，涂層的表層先受熱風(fēng)吹拂，傳熱方式是從表層向內(nèi)層傳導(dǎo)，內(nèi)層向集流體銅箔或鋁箔傳導(dǎo)。這種傳熱方式使電池漿料表層的溶劑優(yōu)先蒸發(fā)，造成表層結(jié)皮現(xiàn)象；涂層的表層結(jié)皮現(xiàn)象形成之后，涂層的表層液態(tài)相所占比例減低，固態(tài)相所占比例增高，傳質(zhì)傳熱系數(shù)趨于減低，使內(nèi)層的溶劑蒸發(fā)難度增大，造成了 “皮干瓤濕”的不良極片涂層?！捌じ扇繚瘛钡牟涣紭O片涂層，在下道制造工序的軋片工序非常容易出現(xiàn)涂層層狀脫落，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。以此同時，由于涂層的表層液態(tài)相所占比例減低，固態(tài)相所占比例增高，傳質(zhì)傳熱系數(shù)趨于降低，加熱空氣中能量利用率降低，造成能源浪費，這是現(xiàn)有鋰離子電池制造技術(shù)中突出能耗大的問題。
[0004]研究表明，涂布涂層的干燥過程是傳熱和傳質(zhì)的復(fù)合過程，傳熱指的是熱能從高溫處向低溫處的傳遞過程，傳熱包括傳導(dǎo)、輻射、對流方式。傳質(zhì)指的是溶劑或分子從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)的擴散過程。傳熱和傳質(zhì)決定了干燥過程效率，還會影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0005]涂布的干燥過程，依據(jù)干燥速率的不同，分成三個階段，第一，升溫階段，即輸入能量，是涂層獲得熱能的階段。現(xiàn)有的涂布機是通過電加熱空氣與涂布涂層對流和輻射方式進行。
[0006]第二，恒定干燥速率階段，即，液態(tài)溶劑受熱，形成蒸發(fā)壓力蒸發(fā)，以此同時，涂層中的溶劑濃度與環(huán)境濃度差，形成濃差擴散。此階段受熱處于穩(wěn)態(tài)，涂層的傳熱傳質(zhì)處于穩(wěn)定條件，即屬恒定干燥速率階段。
[0007]第三，干燥速率下降階段。隨著涂層的溶劑減少，液態(tài)相所占比例越來越低，固態(tài)相所占比例越來高。傳質(zhì)傳熱條件隨著液固相變換而變化，液態(tài)相所占比例減低，固態(tài)相所占比例增高，傳質(zhì)傳熱系數(shù)趨于減低，干燥速率下降。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)以電加熱空氣對涂層表面對流傳熱方式，隨著涂層表面的溶劑不斷減少，其傳熱系數(shù)不斷減低，能源利用系數(shù)不斷下降，大量的電加熱空氣無法與涂層發(fā)生傳熱，導(dǎo)致極片涂層干燥速度慢，造成了能源浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有鋰離子電池制造設(shè)備中干燥箱加熱的缺陷，提出一種渦流致熱涂布機干燥箱。
[0010]本發(fā)明的原理為:依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，渦流線圈通電工作時產(chǎn)生交變磁場。處于感應(yīng)電動勢區(qū)域的金屬導(dǎo)體，形成感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流屬渦流性質(zhì)。由于金屬導(dǎo)體自身存在電阻，所以，渦流在金屬導(dǎo)體中將產(chǎn)生熱量而溫升。渦流線圈通電工作功率越大，其金屬導(dǎo)體將產(chǎn)生熱量就會越大，溫升就會越高，利用這種渦流效應(yīng)作用于鋰離子電池涂層極片。
[0011]鋰離子電池涂層極片的結(jié)構(gòu)為:金屬導(dǎo)體銅箔或鋰箔為載體，鋰離子電池的活性物質(zhì)涂層涂布于金屬導(dǎo)體銅箔或鋰箔表面。
[0012]本發(fā)明干燥箱的傳熱采用從里至外的傳導(dǎo)方式，使鋰離子電池涂層極片由里至外地干燥，克服現(xiàn)有的從表層向內(nèi)層傳導(dǎo)、內(nèi)涂層向集流體銅箔或鋁箔傳導(dǎo)的傳熱方式的缺點，克服電池漿料表層的溶劑優(yōu)先蒸發(fā)，造成表層結(jié)皮引起的“皮干瓤濕”的不良極片涂層。
[0013]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下。
[0014]鋰離子電池制造設(shè)備涂布機主要由放卷部件、涂布部件、干燥箱、引風(fēng)風(fēng)機和收卷部件組成。放卷部件與涂布部件連接，干燥箱的入口連接涂布部件，干燥箱的出口上方布置有引風(fēng)風(fēng)機，收卷部件與干燥箱的出口連接。
[0015]所述的涂布部件的功能是，將由鋰離子電池正負極活性物質(zhì)制備的漿料涂布于集流體銅箔或鋁箔表層。所述的干燥箱的功能是將涂布于銅箔或鋁箔的鋰離子電池正負極活性物質(zhì)漿料中的溶劑加熱蒸發(fā)，起到干燥的目的。所述的引風(fēng)風(fēng)機的功能是將涂布于銅箔或鋁箔的鋰離子電池正負極活性物質(zhì)漿料中的溶劑加熱蒸發(fā)的濕蒸氣引出干燥箱，使干燥箱內(nèi)空間處于一個較低溶劑濃度氣氛，有利漿料中的溶劑加熱過程濃差擴散，起到加快蒸發(fā)干燥的目的。所述的放卷部件將需要涂布的涂層極片的銅箔或鋁箔卷料送入涂布部件，銅箔或鋁箔的端頭固定在收卷部件，所述的收卷部件將已經(jīng)完成涂層涂布并干燥的涂層極片收卷成卷筒，放卷部件與收卷部件同步聯(lián)動。
[0016]所述的干燥箱內(nèi)布置有渦流線圈和滾筒托輥。若干套渦流線圈位于干燥箱內(nèi)中間靠上位置處，若干套滾筒托輥水平布置于干燥箱內(nèi)中間靠下位置處。
[0017]滾筒托輥承托并傳送涂層極片，涂層極片經(jīng)涂布部件涂布后由收卷部件牽引拖入干燥箱，由滾筒托輥承托并傳送，涂層極片穿過干燥箱的中部，在干燥箱出口處被收卷部件收卷成卷筒。涂層極片的上方均勻布置多個渦流線圈。集流體銅箔或鋁箔經(jīng)涂布部件涂布鋰離子電池正負極活性物質(zhì)漿料后，形成涂層極片，涂層極片經(jīng)收卷部件牽引拖入干燥箱，涂層極片穿過干燥箱的中部，在干燥箱出口處被收卷部件收卷卷筒。渦流線圈在涂層上方。滾筒托輥在涂層極片的下方，承托并傳送涂層極片，避免銅箔或鋁箔自重受力造成的形變。
[0018]所述的干燥箱的箱體用隔熱材料和鋼板制作。
[0019]所述的渦流線圈通電工作時產(chǎn)生交變磁場，處于渦流線圈下方的涂層極片的銅箔或鋁箔在感應(yīng)電動勢區(qū)域形成感應(yīng)電流。由于銅箔或鋁箔自身存在電阻，渦流在銅箔或鋁箔中將產(chǎn)生熱量而溫升，即對涂布于銅箔或鋁箔的鋰離子電池正負極活性物質(zhì)漿料中的溶劑加熱；溶劑被加熱后蒸發(fā)，蒸發(fā)的溶劑被引風(fēng)風(fēng)機引出干燥箱外；干燥箱內(nèi)保持溶劑濃度較低的氣氛，在持續(xù)的渦流加熱效應(yīng)中，涂層極片被干燥。涂層極片干燥的過程是從里至外的熱傳導(dǎo)方式，使鋰離子電池涂層極片由里至外地干燥。
[0020]所述的渦流線圈由導(dǎo)線環(huán)繞圓柱鐵氧體組成。當(dāng)導(dǎo)線通電時，磁感線方向位于圓柱鐵氧體的軸向，電流和電流激發(fā)磁場的磁感線方向間關(guān)系符合右手螺旋定則。
[0021]所述的渦流線圈通電時，渦流線圈的軸向為磁感線方向，涂層極片位于渦流線圈軸向下方，渦流線圈的軸向與涂層極片相向布置，與渦流線圈的軸向相向的涂層極片區(qū)域為交變磁場感應(yīng)區(qū)域。
[0022]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，電加熱空氣對涂布涂層對流傳熱方式，空氣對流傳熱系數(shù)入為0.023?0.06ff/m2oC，改進為集流體銅箔或鋁箔對涂布涂層傳導(dǎo)傳熱，液體對固體傳熱系數(shù)λ為0.1?0.7W/m2°C，通過改進傳熱機理，顯著提高傳熱系數(shù)，更充分利用能源，起到節(jié)約能源意義；改進后傳熱干燥方式避免了“皮干瓤濕”的不良極片涂層，提高了鋰離子電池
產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明渦流致熱涂布機干燥原理示意圖，圖中，3-2渦流線圈、A涂層極片；
[0024]圖2是本發(fā)明渦流致熱涂布機干燥箱結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，I放卷部件、2涂布部件、3干燥箱、3-1引風(fēng)風(fēng)機、4收卷部件、A涂層極片；
[0025]圖3是本發(fā)明渦流致熱涂布機干燥箱局部剖視圖，圖中，A涂層極片、3-2渦流線圈、3-3滾筒托棍、3-4隔熱箱體；
[0026]圖4是本發(fā)明渦流致熱涂布機干燥箱的渦流線圈結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，4-1圓柱鐵氧體、4-2導(dǎo)線。
[0027]圖5是圖2D — D剖視圖，圖中，A涂層極片、3_2渦流線圈、3_3滾筒托輥、3_4隔熱箱體；
[0028]圖6是圖5的E— E剖視圖，圖中，3-2渦流線圈、3_4隔熱箱體。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】進一步說明本發(fā)明。
[0030]如圖2所示，鋰離子電池制造關(guān)鍵設(shè)備涂布機主要由放卷部件1、涂布部件2、干燥箱3、引風(fēng)風(fēng)機3-1和收卷部件4組成。
[0031]放卷部件I與涂布部件2連接，干燥箱3的入口連接涂布部件2，干燥箱3的出口上方布置有引風(fēng)風(fēng)機3-1、干燥箱3的出口連接收卷部件4。
[0032]如圖3所示，所述的干燥箱3內(nèi)布置有渦流線圈3-2和滾筒托輥3_3。如圖3、圖5和圖6所示，滾筒托輥3-3水平布置于干燥箱3內(nèi)中間靠下位置處，滾筒托輥3-3承托并傳送涂層極片A，涂層極片A經(jīng)涂布部件2涂布后由收卷部件4牽引拖入干燥箱，由滾筒托輥3-3承托并傳送，涂層極片A穿過干燥箱的中部，在干燥箱出口處被收卷部件4收卷成卷筒。涂層極片A上方均勻布置若干套渦流線圈3-2。
[0033]所述的放卷部件I將鋰離子電池正負極極片采用的集流體銅箔或鋁箔卷材有序地送入涂布部件2進行涂布。
[0034]所述的涂布部件2將由鋰離子電池正負極活性物質(zhì)制備的漿料涂布于集流體銅箔或鋁箔表層，形成涂層極片A。
[0035]所述的干燥箱3用隔熱材料和鋼板制作，其功能是加熱蒸發(fā)涂層極片所涂布的鋰離子電池正負極活性物質(zhì)漿料中的溶劑，以干燥涂層極片。所述的引風(fēng)風(fēng)機3-1將涂布于銅箔或鋁箔的鋰離子電池正負極活性物質(zhì)漿料中的溶劑加熱蒸發(fā)的濕蒸氣引出干燥箱3，使干燥箱3內(nèi)處于一個較低溶劑濃度氣氛中，有利活性物質(zhì)漿料中的溶劑加熱過程濃差擴散，起到加快蒸發(fā)干燥的目的。
[0036]所述的收卷部件4將已經(jīng)干燥的涂層極片A卷筒收卷。
[0037]所述的隔熱箱體3-3由隔熱材料玻璃纖維或巖棉與鋼板復(fù)合組成，優(yōu)選巖棉，隔熱箱體3-3的內(nèi)外兩面是鋼板，兩層鋼板之間填充物巖棉。
[0038]所述的渦流線圈3-2通電工作時產(chǎn)生交變磁場，處于其下方的涂層極片A的銅箔或鋁箔在感應(yīng)電動勢區(qū)域，形成感應(yīng)電流，由于銅箔或鋁箔自身存在電阻，渦流在銅箔或鋁箔中將產(chǎn)生熱量而溫升，溫升即對涂布于銅箔或鋁箔的鋰離子電池正負極活性物質(zhì)漿料中的溶劑加熱，溶劑被加熱后蒸發(fā)，蒸發(fā)的溶劑被引風(fēng)風(fēng)機3-1引出干燥箱3外，干燥箱3內(nèi)保持溶劑濃度較低的環(huán)境，在持續(xù)的渦流加熱效應(yīng)中，涂層極片A被干燥。
[0039]所述的滾筒托輥3-3承托并連續(xù)傳送銅箔或鋁箔，避免銅箔或鋁箔自重受力造成的形變。
[0040]如圖4所示，渦流線圈3-2由導(dǎo)線4-2環(huán)繞圓柱鐵氧體4_1構(gòu)成。當(dāng)導(dǎo)線4_2通電時，磁感線方向位于圓柱鐵氧體4-1的軸向，電流和電流激發(fā)磁場的磁感線方向間關(guān)系符合右手螺旋定則。
[0041]如圖1所示，渦流線圈3-2通電時，渦流線圈3-2的軸向為磁感線方向，涂層極片A位于其渦流線圈3-2的軸向下方，渦流線圈3-2的軸向與涂層極片A相向布置，渦流線圈3-2的軸向相向的涂層極片A區(qū)域為交變磁場感應(yīng)區(qū)域。
【權(quán)利要求】
1.一種渦流致熱涂布機干燥箱，其特征是，所述的干燥箱內(nèi)布置有渦流線圈(3-2)和滾筒托輥(3-3);若干套渦流線圈(3-2)位于干燥箱內(nèi)中間靠上位置處，若干套滾筒托輥(3-3)水平布置于干燥箱內(nèi)中間靠下位置處；滾筒托輥(3-3)承托并傳送涂層極片(A)，涂層極片(A)經(jīng)涂布部件(2)涂布后由收卷部件(4)牽引拖入干燥箱，由滾筒托輥(3-3)承托并傳送，涂層極片(A)穿過干燥箱的中部，在干燥箱出口處被收卷部件(4)收卷成卷筒；涂層極片(A)的上方均勻布置多個渦流線圈(3-2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流致熱涂布機干燥箱，其特征是，所述的渦流線圈(3-2)由導(dǎo)線(4-2)環(huán)繞圓柱鐵氧體(4-1)構(gòu)成:當(dāng)導(dǎo)線(4-2)通電時，磁感線方向位于圓柱鐵氧體(4-1)的軸向；涂層極片(A)位于渦流線圈(3-2)軸向下方，與渦流線圈(3-2)軸向相向的涂層極片(A)區(qū)域為交變磁場感應(yīng)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流致熱涂布機干燥箱，其特征是，所述的干燥箱的箱體(3-4)由玻璃纖維或巖棉與鋼板復(fù)合組成，兩層鋼板之間填充巖棉。
【文檔編號】B05D3/04GK103657983SQ201310697628
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】鄧梁, 楊文暉, 王慧賢, 王錚 申請人:中國科學(xué)院電工研究所