[发明专利]涡流致热涂布机干燥箱

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池制造装备，特别涉及一种涂布机干燥箱。

背景技术

锂离子电池制造设备中，涂布机干燥箱技术合理与否，对所涂布极片涂层的质量和效率影响十分突出。锂离子电池极片涂层干燥的目的是把涂层浆料中的有机溶剂N-甲基吡咯烷酮或水溶剂蒸发转移出去，使极片的涂层干燥。

现有的涂布机采用大流量加热空气与极片涂层的浆料进行对流和辐射热交换，使极片涂层浆料中的溶剂获得热量温度升高，达到溶剂蒸发的目的。干燥过程是，涂层的表层先受热风吹拂，传热方式是从表层向内层传导，内层向集流体铜箔或铝箔传导。这种传热方式使电池浆料表层的溶剂优先蒸发，造成表层结皮现象；涂层的表层结皮现象形成之后，涂层的表层液态相所占比例减低，固态相所占比例增高，传质传热系数趋于减低，使内层的溶剂蒸发难度增大，造成了“皮干瓤湿”的不良极片涂层。“皮干瓤湿”的不良极片涂层，在下道制造工序的轧片工序非常容易出现涂层层状脱落，严重影响产品质量。以此同时，由于涂层的表层液态相所占比例减低，固态相所占比例增高，传质传热系数趋于降低，加热空气中能量利用率降低，造成能源浪费，这是现有锂离子电池制造技术中突出能耗大的问题。

研究表明，涂布涂层的干燥过程是传热和传质的复合过程，传热指的是热能从高温处向低温处的传递过程,传热包括传导、辐射、对流方式。传质指的是溶剂或分子从高浓度侧向低浓度侧的扩散过程。传热和传质决定了干燥过程效率，还会影响产品质量。

涂布的干燥过程，依据干燥速率的不同，分成三个阶段，第一，升温阶段，即输入能量，是涂层获得热能的阶段。现有的涂布机是通过电加热空气与涂布涂层对流和辐射方式进行。

第二，恒定干燥速率阶段，即，液态溶剂受热，形成蒸发压力蒸发，以此同时，涂层中的溶剂浓度与环境浓度差，形成浓差扩散。此阶段受热处于稳态，涂层的传热传质处于稳定条件，即属恒定干燥速率阶段。

第三，干燥速率下降阶段。随着涂层的溶剂减少，液态相所占比例越来越低，固态相所占比例越来高。传质传热条件随着液固相变换而变化，液态相所占比例减低，固态相所占比例增高，传质传热系数趋于减低，干燥速率下降。

现有技术以电加热空气对涂层表面对流传热方式，随着涂层表面的溶剂不断减少，其传热系数不断减低，能源利用系数不断下降，大量的电加热空气无法与涂层发生传热，导致极片涂层干燥速度慢，造成了能源浪费。

发明内容

本发明的目的是克服现有锂离子电池制造设备中干燥箱加热的缺陷，提出一种涡流致热涂布机干燥箱。

本发明的原理为：依据法拉第电磁感应定律，涡流线圈通电工作时产生交变磁场。处于感应电动势区域的金属导体，形成感应电流，这种感应电流属涡流性质。由于金属导体自身存在电阻，所以，涡流在金属导体中将产生热量而温升。涡流线圈通电工作功率越大，其金属导体将产生热量就会越大，温升就会越高，利用这种涡流效应作用于锂离子电池涂层极片。

锂离子电池涂层极片的结构为：金属导体铜箔或锂箔为载体，锂离子电池的活性物质涂层涂布于金属导体铜箔或锂箔表面。

本发明干燥箱的传热采用从里至外的传导方式，使锂离子电池涂层极片由里至外地干燥，克服现有的从表层向内层传导、内涂层向集流体铜箔或铝箔传导的传热方式的缺点，克服电池浆料表层的溶剂优先蒸发，造成表层结皮引起的“皮干瓤湿”的不良极片涂层。

本发明采用的技术方案如下。

锂离子电池制造设备涂布机主要由放卷部件、涂布部件、干燥箱、引风风机和收卷部件组成。放卷部件与涂布部件连接，干燥箱的入口连接涂布部件，干燥箱的出口上方布置有引风风机，收卷部件与干燥箱的出口连接。

所述的涂布部件的功能是，将由锂离子电池正负极活性物质制备的浆料涂布于集流体铜箔或铝箔表层。所述的干燥箱的功能是将涂布于铜箔或铝箔的锂离子电池正负极活性物质浆料中的溶剂加热蒸发，起到干燥的目的。所述的引风风机的功能是将涂布于铜箔或铝箔的锂离子电池正负极活性物质浆料中的溶剂加热蒸发的湿蒸气引出干燥箱，使干燥箱内空间处于一个较低溶剂浓度气氛，有利浆料中的溶剂加热过程浓差扩散，起到加快蒸发干燥的目的。所述的放卷部件将需要涂布的涂层极片的铜箔或铝箔卷料送入涂布部件，铜箔或铝箔的端头固定在收卷部件，所述的收卷部件将已经完成涂层涂布并干燥的涂层极片收卷成卷筒，放卷部件与收卷部件同步联动。

所述的干燥箱内布置有涡流线圈和滚筒托辊。若干套涡流线圈位于干燥箱内中间靠上位置处，若干套滚筒托辊水平布置于干燥箱内中间靠下位置处。