[发明专利]一种红外辐射锂电池极片涂层干燥装置

说明书

本发明公开了一种红外辐射锂电池极片涂层干燥装置主要由上方红外辐射薄膜、下方红外辐射薄膜、极片托辊、隔热机箱、吸附除湿转轮、引风机、电加热器组成；与现有的锂电池极片涂层干燥技术相比，改进了对流传热方式，采用红外辐射传热，红外辐射传热具有更高的换热效率。与此同时克服了对流传热方式的大风量循环与极片涂层表面换热形成涂层表层“结皮”现象，而采用红外辐射传热方式，锂电池极片涂层的深层和表层即可以同步形成的热效应，深层和表层同步蒸发湿份的效果，这种涂层的深层和表层同步形成的热效应蒸发湿份的特性，能避免涂布极片“内湿外干”和涂层表层“结皮”的问题，对提高锂离子电池性能起到有益作用。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池制造装备，特别是红外辐射锂电池极片涂层干燥装置。

背景技术

锂离子电池电极，是锂离子电池关键组成部件，锂离子电池电极制备过程中，将正、负极微纳米颗粒材料和粘合剂、溶剂组成的含液体浆料，均匀的涂敷在集流体铜箔、铝箔表面，形成一层含溶剂的涂层，然后通过热风吹拂涂层表面，使涂层表面与热风对流换热，通过对流换热使涂层的溶剂受热蒸发，通过受热蒸发去除湿涂层中的水分或N-甲基吡咯烷酮有机溶剂，达到使涂层干燥的目的。

但是干燥过程中，热风吹拂涂层的表面，涂层表面的溶剂优先与对流热空气换热，优先蒸发，涂层表面的溶剂优先蒸发，涂层表面层的体积总量减小，即导致涂层表面层一定的收缩量，形成收缩性“结皮”现象，微纳米正、负极材料固体颗粒在从湿涂层过渡到干涂层过程的位移量还会受到颗粒形貌特征约束，尤其是颗粒分布差异较大时，颗粒的移动不能达到最佳配位的密实状态，形成粘合剂与颗粒不均匀的凝结层，不均匀的凝结层在收缩性“结皮”时还会出现裂纹，涂层表层形成凝结“结皮”之后，阻断了涂层深层的湿份与热风吹拂的对流换热表层传热，使得涂层深层的湿份难于通过受热扩散至表层蒸发，这就导致了涂布极片“内湿外干”、“涂层表层结皮”的问题。

涂布极片“内湿外干”、“涂层表层结皮”的问题，随着当干燥速度越快，涂层表面溶剂蒸发越快，“内湿外干”、“涂层表层结皮”的问题就越突出。

此外，现有热风吹拂式对流换热技术的涂层干燥，要求速度越快，需要通风量越大，需要电加热功率越大，“内湿外干”、“涂层表层结皮”的问题还会更突出，同时还带来能耗消耗增大的问题。

“涂层表层结皮”形成了固体传热热阻，不仅不利与极片涂层中深层的湿份扩散，还会导致极片涂层中深层的水分汽化膨胀，涂层中深层的水分汽化膨胀，导致涂层浆料与集流体界面鼓胀性剥离，这种鼓胀性剥离，导致锂离子电池内阻增加，性能劣化。

锂离子电池产业的竞争通过控制能耗降低成本，越来越显得重要，现有锂离子电池制造工艺能耗占据总成本很大一部分，主要体现在干燥工艺环节，锂电池极片品质优劣与干燥技术具有显著影响。

发明内容

针对现有锂离子电池制造工艺极片涂层干燥技术，采用大流量热空气“热风吹拂式”与极片涂层表面的进行对流换热，达到涂布涂层中的水分或N-甲基吡咯烷酮有机溶剂获得热量温升蒸发，达到极片涂层干燥的目的技术方案所存在的缺陷，提出一种红外辐射加热方法使涂层中的水分直接形成热效应，并利用这种热效应蒸发涂层中的水分，从而达到锂离子电池极片涂层干燥目的一种红外辐射锂电池极片涂层干燥装置。

红外辐射锂电池极片涂层干燥装置的干燥原理是，当红外辐射器件以2～18um的电磁辐射作用于水分子，水分子吸收后转换成的一种热效应。这一热效应是水分子吸收红外辐射能量后，出现的运动效应，这一运动效应，随吸收红外辐射能量的增加而增强。

红外辐射锂电池极片涂层干燥装置，是以高比表面积的薄膜红外发生器作为加热元件，当红外薄膜器件通电时，即产生红外辐射，对应红外薄膜红外辐射的锂离子电池极片浆料涂层被加热。