[实用新型]一种电极芯真空干燥装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电化学储能器件制造技术，尤其涉及一种锂电池和超级电 容器的电极芯真空干燥装置。

背景技术

在电化学储能器件如超级电容器和电池的制作过程中，电极材料中的水分 含量对产品的性能有着重要的影响，所以一般在注液前需要对电极芯进行干燥 处理，除去电极制备过程中引入的水分和电极芯制作过程中从空气吸收的水分。 对于后者，水分子只是物理吸附在电极材料表面，较容易除去，而对于前者， 部分水分是封装在电极材料中的，与电极材料形成化学吸附，因此要除去水分 子需要更高的能量，对生产过程带来麻烦。

针对这一问题，通常做法是一方面提高电极材料的温度，以提高水分子的 动能，使水分子挣脱电极材料的吸附，另一方面，尽量降低电极材料表面压力， 并且不断抽走从电极材料中逸出的水分子，达到干燥效果，这就是所谓的真空 干燥，具体步骤如下：

1、预热：把未注液的电化学储能器件批量放入真空烘箱，开始对烘箱加热 并抽真空；

2、真空干燥：当烘箱内温度和压力达到工艺要求的数值，保持烘箱内温度 恒定，并持续抽真空保持烘箱内真空度，同时开始计时；

3、冷却：真空干燥完成后，烘箱内充入惰性气体或其它保护气，恢复常压， 静置冷却；

4、转移：当烘箱内温度接近常温的时候，把电极芯拿出烘箱，快速转移到 注液操作箱的过渡舱进行抽真空充惰性气体操作，然后送入手套箱，为控制电 极芯曝露在空气中的吸水量，要求操作在数秒内完成。

该操作方法存在以下问题：

1、烘箱内部处于高真空状态，没有传热介质，电极芯预热时间长达0.5-1.5 小时，严重影响了生产效率；冷却阶段烘箱内热量的散失主要是通过惰性气体 的热传导方式传递给烘箱然后再散发到环境中，由于惰性气体的导热系数通常 很小，因此这一过程非常漫长。

2、由于电化学储能器件电极芯材料多为多孔材料，部分水分被吸附在多孔 电极材料内部，水分子从电极材料逃逸的势垒很高，因此需要提供很高的能量， 而传统真空干燥工艺抽真空加热提供的“静态”能量很难满足快速干燥的要 求。

3、在转移阶段，由于电极材料为疏松多孔结构，极易吸收水分，所以需要 控制环境中的水分含量，空气湿度要控制在30％甚至20％以下，这大大增加了生 产成本。另外，由于要在数秒的时间内完成转移，对操作员工的操作要求极为 苛刻，一方面，这会埋下安全隐患，另一方面不利于生产过程的有效控制，增 加了系统的不确定因素。

4、烘箱内部处于高真空状态，没有导热介质，只是靠发热板的辐射，这样 导致烘箱内部的温度非常不均匀，同时也导致每个电容器的干燥程度也不一样， 进一步导致电容器的电性能不稳定。

5、烘箱的制作成本非常高，为了烘箱的整个腔体能够耐高真空而不变形， 炉腔壁的材料要用很厚的不锈钢板，然而由于炉腔壁很厚导致烘箱在升温过程 中的热惯性比较大，温度的精度很难控制。

6、由于烘箱处于高真空状态，没有传热介质，炉腔中间的产品要被加热到 设定的温度，发热板的加热温度远比设定的温度值要高许多，这样导致很多热 能是浪费的，同时也导致整台烘箱的功率很大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电极芯真空干燥装置，能够大大提高真空 干燥效率高、降低生产成本和保证产品稳定可靠的特点，以解决现有技术中锂 电池和超级电容器的电极芯真空干燥过程中存在的上述问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电极芯真空干燥装置，其包括加热箱体、加热装置、托盘和抽真空组 件，其中，所述加热装置设置于所述加热箱体的内壁，所述托盘可推进和拉出 地设置于所述加热箱体上，所述抽真空组件包括耐高温阀、抽真空管路和抽真 空装置，所述耐高温阀通过密封组件密封设置于每个待干燥电极芯的注液孔内， 所述待干燥电极芯放置于所述托盘上，所述抽真空管路包括有对应耐高温阀个 数的支路，各个支路的一端连接耐高温阀，另一端经汇总后连接抽真空装置， 抽真空时，所述抽真空装置经抽真空管路和耐高温阀通过对应电极芯的注液孔 对每个待干燥电极芯实施抽真空。