[實用新型]一種電極芯真空干燥裝置

有效

• 申請號: 201520977657.3
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN205245699U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 王俊華;孫偉
• 申請（專利權）人: 無錫烯晶碳能新材料科技有限公司
• 主分類號: F26B9/06
• 分類號: F26B9/06;F26B25/00;F26B25/18;F26B23/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 張海英;徐鵬飛

技術領域

本實用新型屬于電化學儲能器件制造技術，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

在電化學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吸附，因此要除去水分 子需要更高的能量，對生產過程帶來麻煩。

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，達到干燥效果，這就是所謂的真空 干燥，具體步驟如下：

1、預熱：把未注液的電化學儲能器件批量放入真空烘箱，開始對烘箱加熱 并抽真空；

2、真空干燥：當烘箱內溫度和壓力達到工藝要求的數值，保持烘箱內溫度 恒定，并持續抽真空保持烘箱內真空度，同時開始計時；

3、冷卻：真空干燥完成后，烘箱內充入惰性氣體或其它保護氣，恢復常壓， 靜置冷卻；

4、轉移：當烘箱內溫度接近常溫的時候，把電極芯拿出烘箱，快速轉移到 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，要求操作在數秒內完成。

該操作方法存在以下問題：

1、烘箱內部處于高真空狀態，沒有傳熱介質，電極芯預熱時間長達0.5-1.5 小時，嚴重影響了生產效率；冷卻階段烘箱內熱量的散失主要是通過惰性氣體 的熱傳導方式傳遞給烘箱然后再散發到環境中，由于惰性氣體的導熱系數通常 很小，因此這一過程非常漫長。

2、由于電化學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 電極材料內部，水分子從電極材料逃逸的勢壘很高，因此需要提供很高的能量， 而傳統真空干燥工藝抽真空加熱提供的“靜態”能量很難滿足快速干燥的要 求。

3、在轉移階段，由于電極材料為疏松多孔結構，極易吸收水分，所以需要 控制環境中的水分含量，空氣濕度要控制在30％甚至20％以下，這大大增加了生 產成本。另外，由于要在數秒的時間內完成轉移，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過程的有效控制，增 加了系統的不確定因素。

4、烘箱內部處于高真空狀態，沒有導熱介質，只是靠發熱板的輻射，這樣 導致烘箱內部的溫度非常不均勻，同時也導致每個電容器的干燥程度也不一樣， 進一步導致電容器的電性能不穩定。

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。

6、由于烘箱處于高真空狀態，沒有傳熱介質，爐腔中間的產品要被加熱到 設定的溫度，發熱板的加熱溫度遠比設定的溫度值要高許多，這樣導致很多熱 能是浪費的，同時也導致整臺烘箱的功率很大。

實用新型內容

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、降低生產成本和保證產品穩定可靠的特點，以解決現有技術中鋰 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。

為達此目的，本實用新型采用以下技術方案：

一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，所述加熱裝置設置于所述加熱箱體的內壁，所述托盤可推進和拉出 地設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置于每個待干燥電極芯的注液孔內， 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耐高溫閥個 數的支路，各個支路的一端連接耐高溫閥，另一端經匯總后連接抽真空裝置， 抽真空時，所述抽真空裝置經抽真空管路和耐高溫閥通過對應電極芯的注液孔 對每個待干燥電極芯實施抽真空。