[实用新型]一种电芯脱水干燥设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及干燥设备领域，特别是一种电芯脱水干燥设备。

背景技术

锂电池电解液是不含水分子的有机物，水的存在对电池有极大危害，会引起电池发热和爆炸，锂电池必须要严格控制内部水分含量，锂离子电池极片与电芯中的水分含量过高，就会对电池的容量发挥、寿命、内阻和放电时间有着致命的影响，会导致产品报废、品质下降，甚至产品爆炸。所以对极片与电芯中的水分控制至关重要，对锂离子电池极片与电芯中的水分进行烘干是锂电池生产制造中的一个重要环节。

干燥设备具有共通性，可根据不同产品的工艺拓展到不同行业。

随着工业的发展，对产品的工艺要求也越来越高，很多产品在生产中考虑到易氧化、有效成分破坏、干燥灭菌等问题，就需要干燥设备的辅助生产，现在的干燥设备广泛应用于食品、制药、化工等多个行业。随着干燥设备市场需求的增大，工业生产技术水平和消费者要求的不断提升，也对干燥设备提出了更高的技术要求，干燥稳定性，效率和节能成为主流。

满足电池电芯干燥的设备有真空干燥设备，一般情况下物质的沸点随着气压的下降而降低，水的沸点在负压下显著降低，在气压降至-0.089Mpa时，理论沸点可以降至45℃。因为，负压下溶剂的沸点降低，避免高温干燥损坏物料品质。真空烤箱是将物料放置在密闭工作腔室内，利用真空泵进行抽气使工作室气压降至-0.1Mpa，降低水的沸点，使加热温度在80度左右使水分蒸发，加快干燥的速度。在加热一段时间后电池或极片中的水分转化为水蒸气。水分蒸发后抽真空可以将水蒸气抽出，保持干燥环境。

实际的烘烤过程中根据不同的工艺按以上的步骤需多次循环脱水。

但是现有的技术存在以下缺陷：

1.工艺时间长：真空烤箱通过负压加热使物料中含有的水分蒸发成水蒸气再利用真空泵抽气排出工作室，因为水蒸气反复蒸出需要反复抽真空，真空环境下烘烤和冷却的时间都过长，以锂电池18650的电芯烘烤工艺为例，使用真空烤箱一般需要用时24-48小时；

2.体积小、效率低：真空烤箱因为在负压下工作，对工作室的密封性能要求较高，为了保证真空度腔室的体积很难做大，干燥腔小、体积大：不适于工业化的大批量生产，生产效率无法提高；

3.潜在危险：由于整个烘干过程高温真空下完成，膨胀气体所产生的巨大压力有可能引发烘箱爆炸的危险；

4.烘干室内的温度和水分分布不均匀：往往导致极片或电芯烘干后的水分波动较大，通常在10%之间，电池含水量的不同导致其注液和化成工艺后电池的容量会有不一致的情况，对于组装电池的质量影响较大；

5.能耗高：真空烤箱工作时抽真空及加热排出的热量会带升车间温度，随之加大空调负载，能耗较大；

6.隔膜收缩变形：在高温真空状态下，极易导致隔膜收缩变形，影响极片与正负材料的粘结度。

另外，高真空加热烤箱也是另一个解决方案，高真空加热烤箱原理：通过高真空压力，及高温加热装置的配合下，进行高温烘干脱水，与普通真空烘烤箱的区别是：普通真空烤箱真空度一般为-0.1Mpa，板材厚度一般为1-2mm，高真空烤箱真空度可达-10Pa，工作腔室板材厚度可达12mm。另外，普通真空烤箱的加热方式为电加热，而高真空加热烤箱直接采用红外线发热管发热。高真空下水的附着力小，烘烤能力加强，一般物料在工作室内脱水的时间可降至12-24小时。

但该方案也存在一定的缺陷，其具体技术缺陷如下：

1.投入成本高：工厂厂房的普通真空管道和泵组抽气只能达到-0.1MPa，烤箱预达到压力-10Pa时，需另外安装螺杆泵，真空管道需要较厚的钢管铺设，为加快抽真空速度和提高真空度还需要组合罗茨泵一起使用才可到达预期的高真空效果。高真空烤箱腔室材料，真空检测元件，高真空要求带来重新铺设的真空管道和购买高真空泵大大增加工厂成本。

2.噪音大：通常实现真空的螺杆泵及罗茨泵在运转时噪音都非常大，需要单独在其安装房间内进行消音处理，再接管道到烤箱工作区域。

3.潜在危险：由于整个烘干过程高温高真空下完成，膨胀气体所产生的巨大压力有可能引发烘箱爆炸的危险

4.运行成本高：高真空泄压时需要充氮气将工作室压力升至-0.1Mpa以上，设备运行成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供的一种电芯脱水干燥设备，烤箱腔体容量大，安全性能高，干燥空气的含水量低，烘干温度低，烘干时间短，节能，减排，使用寿命长，送风空气洁净级别高，投资少。