一種電極芯真空干燥裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電化學(xué)儲能器件制造技術(shù)，尤其涉及一種鋰電池和超級電容器的電極芯真空干燥裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電化學(xué)儲能器件如超級電容器和電池的制作過程中，電極材料中的水分含量對產(chǎn)品的性能有著重要的影響，所以一般在注液前需要對電極芯進行干燥處理，除去電極制備過程中引入的水分和電極芯制作過程中從空氣吸收的水分。對于后者，水分子只是物理吸附在電極材料表面，較容易除去，而對于前者，部分水分是封裝在電極材料中的，與電極材料形成化學(xué)吸附，因此要除去水分子需要更高的能量，對生產(chǎn)過程帶來麻煩。
[0003]針對這一問題，通常做法是一方面提高電極材料的溫度，以提高水分子的動能，使水分子掙脫電極材料的吸附，另一方面，盡量降低電極材料表面壓力，并且不斷抽走從電極材料中逸出的水分子，達(dá)到干燥效果，這就是所謂的真空干燥，具體步驟如下:
[0004]1、預(yù)熱:把未注液的電化學(xué)儲能器件批量放入真空烘箱，開始對烘箱加熱并抽真空；
[0005]2、真空干燥:當(dāng)烘箱內(nèi)溫度和壓力達(dá)到工藝要求的數(shù)值，保持烘箱內(nèi)溫度恒定，并持續(xù)抽真空保持烘箱內(nèi)真空度，同時開始計時；
[0006]3、冷卻:真空干燥完成后，烘箱內(nèi)充入惰性氣體或其它保護氣，恢復(fù)常壓，靜置冷卻；
[0007]4、轉(zhuǎn)移:當(dāng)烘箱內(nèi)溫度接近常溫的時候，把電極芯拿出烘箱，快速轉(zhuǎn)移到注液操作箱的過渡艙進行抽真空充惰性氣體操作，然后送入手套箱，為控制電極芯曝露在空氣中的吸水量，要求操作在數(shù)秒內(nèi)完成。
[0008]該操作方法存在以下問題:
[0009]1、烘箱內(nèi)部處于高真空狀態(tài)，沒有傳熱介質(zhì)，電極芯預(yù)熱時間長達(dá)0.5-1.5小時，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率;冷卻階段烘箱內(nèi)熱量的散失主要是通過惰性氣體的熱傳導(dǎo)方式傳遞給烘箱然后再散發(fā)到環(huán)境中，由于惰性氣體的導(dǎo)熱系數(shù)通常很小，因此這一過程非常漫長。
[0010]2、由于電化學(xué)儲能器件電極芯材料多為多孔材料，部分水分被吸附在多孔電極材料內(nèi)部，水分子從電極材料逃逸的勢皇很高，因此需要提供很高的能量，而傳統(tǒng)真空干燥工藝抽真空加熱提供的“靜態(tài)”能量很難滿足快速干燥的要求。
[0011]3、在轉(zhuǎn)移階段，由于電極材料為疏松多孔結(jié)構(gòu)，極易吸收水分，所以需要控制環(huán)境中的水分含量，空氣濕度要控制在30%甚至20%以下，這大大增加了生產(chǎn)成本。另外，由于要在數(shù)秒的時間內(nèi)完成轉(zhuǎn)移，對操作員工的操作要求極為苛刻，一方面，這會埋下安全隱患，另一方面不利于生產(chǎn)過程的有效控制，增加了系統(tǒng)的不確定因素。
[0012]4、烘箱內(nèi)部處于高真空狀態(tài)，沒有導(dǎo)熱介質(zhì)，只是靠發(fā)熱板的輻射，這樣導(dǎo)致烘箱內(nèi)部的溫度非常不均勻，同時也導(dǎo)致每個電容器的干燥程度也不一樣，進一步導(dǎo)致電容器的電性能不穩(wěn)定。
[0013]5、烘箱的制作成本非常高，為了烘箱的整個腔體能夠耐高真空而不變形，爐腔壁的材料要用很厚的不銹鋼板，然而由于爐腔壁很厚導(dǎo)致烘箱在升溫過程中的熱慣性比較大，溫度的精度很難控制。
[0014]6、由于烘箱處于高真空狀態(tài)，沒有傳熱介質(zhì)，爐腔中間的產(chǎn)品要被加熱到設(shè)定的溫度，發(fā)熱板的加熱溫度遠(yuǎn)比設(shè)定的溫度值要高許多，這樣導(dǎo)致很多熱能是浪費的，同時也導(dǎo)致整臺烘箱的功率很大。
【實用新型內(nèi)容】
[0015]本實用新型的目的在于提供一種電極芯真空干燥裝置，能夠大大提高真空干燥效率高、降低生產(chǎn)成本和保證產(chǎn)品穩(wěn)定可靠的特點，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鋰電池和超級電容器的電極芯真空干燥過程中存在的上述問題。
[0016]為達(dá)此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0017]—種電極芯真空干燥裝置，其包括加熱箱體、加熱裝置、托盤和抽真空組件，其中，所述加熱裝置設(shè)置于所述加熱箱體的內(nèi)壁，所述托盤可推進和拉出地設(shè)置于所述加熱箱體上，所述抽真空組件包括耐高溫閥、抽真空管路和抽真空裝置，所述耐高溫閥通過密封組件密封設(shè)置于每個待干燥電極芯的注液孔內(nèi)，所述待干燥電極芯放置于所述托盤上，所述抽真空管路包括有對應(yīng)耐高溫閥個數(shù)的支路，各個支路的一端連接耐高溫閥，另一端經(jīng)匯總后連接抽真空裝置，抽真空時，所述抽真空裝置經(jīng)抽真空管路和耐高溫閥通過對應(yīng)電極芯的注液孔對每個待干燥電極芯實施抽真空。
[0018]特別地，所述耐高溫閥上連接有補氮氣組件，所述補氮氣組件包括與電極芯的注液孔相連通的氮氣管路，所述氮氣管路連接供氮氣裝置，通過在抽真空時補入氮氣，對吸附于電極芯材料上的水分子進行緩沖，提高水分子的動能，有利于水分子脫離電極芯材料。
[0019]特別地，所述耐高溫閥為四通閥，其一端口密封連接于電極芯的注液孔內(nèi)，一端口采用氣體單向閥作為抽真空端口，一端口采用液體閥作為注液端口，剩余一個端口作為補入氮氣端口。
[0020]特別地，所述加熱箱體內(nèi)間隔設(shè)置有兩根導(dǎo)軌，所述托盤的底部配合導(dǎo)軌安裝有滾輪，所述托盤通過滾輪可推進和拉出地設(shè)置于所述加熱箱體上。
[0021]特別地，所述耐高溫閥采用自動化安裝，于所述加熱箱體的前端設(shè)置一耐高溫閥自動安裝工位。
[0022]特別地，所述耐高溫閥與抽真空管路之間采用自動連接的方式，所述抽真空管路可升降地設(shè)置于所述加熱箱體內(nèi)的上部，所述托盤上設(shè)置有用于對待干燥電極芯的注液孔進行定位的限位組件，且所述抽真空管路各個支路的排布對應(yīng)所述托盤上所有待干燥電極芯的注液孔的位置設(shè)置，所述托盤推入加熱箱體后，所述抽真空管路自動下降與對應(yīng)的注液孔內(nèi)的耐高溫閥完成連接。
[0023]本實用新型的有益效果為，與現(xiàn)有技術(shù)相比所述電極芯真空干燥裝置具有以下優(yōu)占.V.
[0024]I)加熱箱體并非為密封結(jié)構(gòu)，經(jīng)抽真空管路和耐高溫閥通過對應(yīng)電極芯的注液孔對每個待干燥電極芯實施抽真空，加熱箱體內(nèi)在加熱過程中通過空氣作為導(dǎo)熱介質(zhì)，大大提高了加熱速度和抽真空的效率，從而提高了干燥效率。
[0025]2)在抽真空的過程中補入氮氣，對吸附于電極芯材料上的水分子進行緩沖，有利于水分子的逸出，在一定程度上降低了電極芯的干燥溫度，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)。
[0026]3)干燥后的電極芯連同耐高溫閥一起轉(zhuǎn)移進入注液工序，完全避免了轉(zhuǎn)移過程中電極芯二次吸水，保證了產(chǎn)品的品質(zhì)，提高了電極芯的生產(chǎn)效率。
[0027]4)由于有空氣作為導(dǎo)熱介質(zhì)，所以加熱箱體內(nèi)溫度的均勻性可以控制在±2°C，這樣就保證了每個電容器的干燥程度都一樣。
[0028]5)加熱箱體有空氣作為導(dǎo)熱介質(zhì)，以及箱體的不銹鋼板沒有那么厚，這樣整個加熱箱體的功率比較小，能耗也小，以及熱慣性非常的小。
[0029]6)由于在轉(zhuǎn)移的過程中每個電容器的內(nèi)部都是保持高真空狀態(tài)，所以在注液工序不需要抽真空或很短的抽真空時間，這樣大大提高了注液工序的效率。
【附圖說明】
[0030]圖1是本實用新型【具體實施方式】I提供的電極芯真空干燥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中:
[0032]1、機架；2、加熱箱體;3、加熱裝置;4、托盤;5、行走輪;6、導(dǎo)軌；7、滾