使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统技术方案

本发明专利技术涉及一种使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统，包括烘道、长风道、排风组件、用于对烘道加热的下加热组件与上加热组件、热泵系统、主机及空气热交换器，主机用于实现与下加热组件的空气通道与上加热组件的空气通道进行热量交换，热泵系统用于与新风进行热量交换；空气热交换器含有两条互相换热的空气流路，第一条空气流路入口与热泵系统的空气通道连通，出口与下加热组件的空气通道连通，第二条空气流路入口与排风组件连通，接收排风组件的排放，出口为排放口。与现有技术相比，本发明专利技术通过热泵热回收和桶泵循环实现锂电池极片烘干的高温要求，并尽可能降低锂电池极片烘干系统的加热负荷，同时减少安全隐患。

Drying System of Lithium Battery Electrode Coater Using Heat Pump Heat Recovery and Barrel Pump Circulation

The invention relates to a drying system of lithium battery pole coating machine using heat pump heat recovery and barrel pump circulation, including a drying channel, a long air channel, an exhaust component, a downward heating component and an upper heating component for heating the drying channel, a heat pump system, a main engine and an air heat exchanger. The main engine is used to realize heat exchange between the air channel of the downward heating component and the air channel of the upper heating component. The heat pump system is used for heat exchange with fresh air; the air heat exchanger contains two air flow paths which exchange heat with each other. The first air flow path entrance is connected with the air passage of the heat pump system, the outlet is connected with the air passage of the lower heating component, and the second air flow path entrance is connected with the exhaust component, receiving the exhaust component emissions, and the outlet is the exhaust port. Compared with the prior art, the present invention realizes the high temperature requirement of lithium battery pole drying by heat pump heat recovery and barrel pump circulation, and reduces the heating load of the lithium battery pole drying system as much as possible, while reducing the potential safety hazards.

【技术实现步骤摘要】
使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统
本专利技术涉及一种锂电池极片涂布机烘干系统，尤其是涉及一种使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统。
技术介绍
锂离子电池的干燥工序，是整个电池制造的关键工艺之一，对电池性能起绝定性作用。一台涂布机的投资主要取决于干燥技术，干燥效率直接决定涂布线速度，干燥均匀性对涂布质量产生影响。干燥过程的目的是将涂层内部用于悬浮、溶解或分散有效组分(聚合物、粘合剂等)的那些不起作用的溶剂(载体)从涂层中除去，使湿涂层变为均匀的干涂层。在锂电池生产工艺中又以电池极片的干燥工艺要求最高，其最佳干燥温度达120℃。锂电池极片干燥是将涂布后极片通过牵引装置进入干燥烘道进行干燥，涂层内的水或溶剂将由干燥的热空气带走。传统的烘道通常采用电加热器直接加热空气(CN102423749B)，设备耗能严重，如果电加热器发生故障还可能引发NMP(N-甲基吡咯烷酮)爆炸事故，有严重的安全隐患。采用空气源热泵可有效提高电能的使用效率，降低安全风险。CN203329954U公开了一种使用单级空气源热泵对空气集中加热后送入烘道的技术方案。但是由于锂电池极片的烘道加热量大，如果采用集中加热空气，再送风至各个风口的模式，不仅风道上热能损失严重，还会产生很高的风机功耗。CN206019086U公开了一种使用热泵缓解涂布机烘道回收NMP时能量浪费的方法，但上述装置的制热量不足以满足全部的加热需求，仍需补充额外的加热量。而且上述两种技术方案均使用单台压缩机构造单级热泵，其实现120℃难度很大，而且能效系数低，节能效果有限。通过热回收装置可以有效地利用排气中的热量，使其变为更低品位的热能。CN101693230A公开了一种使用余热回收器的涂布机热回收节能方案，将混合废气中的热能回收用来加热新风，使送入的新风具有一定的温度。然而，仅使用排风热回收对烘干机组实现的节能量有限，同时难以解决电加热空气带来的安全隐患。中国专利CN108607791A公开了一种使用热泵热回收和喷淋塔的锂电池极片涂布机烘干系统，包括烘道、用于对烘道通过空气加热的下加热组件与上加热组件、热泵系统、喷淋塔及空气热交换器，热泵系统用于实现空气冷却，且回收冷却过程中带走的热量，喷淋塔内空气通道与热泵系统的空气通道相连通，喷淋塔用于带走气体中的有机溶剂，净化气体，空气热交换器用于实现热泵系统、喷淋塔、下加热组件、上加热组件中流动空气的热交换。但是喷淋塔价格昂贵，空间占用大，且无法保证可以完全去除废气中的污染物。本专利技术采用闭式循环，不排放废气，降低了环境污染，同时可以回收有机溶剂，减少了资源浪费，使用空气热交换器和热泵系统，回收热量用于对空气的重新加热，减少能量损失的同时也降低了烘干系统的加热负荷。
技术实现思路
为了满足锂电池极片烘干的高温要求(烘箱温度100℃至120℃)，同时尽可能降低锂电池极片烘干系统的加热负荷，减少运行的安全隐患，本专利技术提出了一种使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统，包括：用于烘干极片的烘道；设置在烘道下方的下加热组件，所述下加热组件含有互相换热的制冷剂通道与空气通道，所述下加热组件的制冷剂通道与主机的制冷剂通道连通循环，所述下加热组件的空气通道用于对烘道提供加热空气；设置在烘道上方的上加热组件，所述上加热组件含有互相换热的制冷剂通道与空气通道，所述上加热组件的制冷剂通道与主机的制冷剂通道连通循环，所述上加热组件的空气通道用于对烘道提供加热空气；长风道：用于接收烘道的回风，并供给上加热组件的空气通道，同时还连接排风组件，排风组件：将长风道内空气排出，主机：含有制冷剂通道，主机内的制冷剂通道同时与下加热组件的制冷剂通道和上加热组件的制冷剂通道连通循环，与下加热组件的空气通道与上加热组件的空气通道进行热量交换；热泵系统：所述热泵系统包括互相换热的制冷剂通道与空气通道，所述热泵系统的空气通道用于接收新风，所述热泵系统的制冷剂通道用于与新风进行热量交换；空气热交换器：所述空气热交换器含有两条互相换热的空气流路，第一条空气流路入口与所述热泵系统的空气通道连通，出口与下加热组件的空气通道连通，第二条空气流路入口与排风组件连通，接收排风组件的排放，出口为排放口。进一步地，所述下加热组件包括下回风风道、新风风道、下风机、下加热箱和冷凝器，所述下回风风道、新风风道、下风机、下加热箱顺序连通，新风风道与下风机之间还通过风道连通，所述下回风风道、下加热箱还均与烘道连通，所述新风风道与空气热交换器第一条空气流路的出口通过风道连通，所述冷凝器设置在下加热箱内，所述冷凝器与主机内的制冷剂通道连通。对于下加热组件，来自空气热交换器的新风与来自烘道的回风混合，再经下风机送入下加热箱，经过冷凝器后被加热至指定温度，最后送入烘道。进一步地，所述上加热组件包括上回风风道、上风机、上加热箱和冷凝器，所述上回风风道两端分别与烘道与长风道连通，所述上风机进风口通过风道与长风道连通，出风口与上加热箱进口连通，所述上加热箱出口与烘道连通，所述冷凝器设置在上加热箱内，所述冷凝器与主机内的制冷剂通道连通。对于上加热组件，来自烘道的回风经过上回风风道进入长风道与来自烘道其他位置的回风混合，再经上风机送入上加热箱，经过冷凝器后被加热至指定温度，最后送入烘道。进一步地，所述冷凝器入口设置加热组件气管接口，所述冷凝器出口设置调节阀与加热组件液管接口，所述加热组件气管接口与主机制冷剂通道的出口连通，所述加热组件液管接口与主机制冷剂通道的入口连通。进一步地，所述主机包括制冷剂桶、制冷剂泵和电加热器，所述制冷剂桶内用于装制冷剂，所述制冷剂桶内部布置有电加热器，主机机壳上设有主机液管接口和主机气管接口，所述主机液管接口、制冷剂泵、制冷剂桶和主机气管接口通过制冷剂连接管依次顺序连接，形成桶泵循环的主机部分，所述主机液管接口与各个加热组件液管接口通过制冷剂连接管连通，所述主机气管接口与各个加热组件气管接口通过制冷剂连接管连通。所述的调节阀为电子膨胀阀，功能在于控制通过加热组件的制冷剂流量和从加热箱进入烘道的空气温度。所述制冷剂泵功能在于控制通过主机的制冷剂流量；所述电加热器功能在于通过改变功率控制加热温度和冷凝压力。所述主机气管接口与各个加热组件气管接口通过制冷剂连接管连通，所形成的制冷剂连接管网络结构与多联式空调系统相同。所述主机液管接口与各个加热组件液管接口通过制冷剂连接管连通，所形成的制冷剂连接管网络结构与多联式空调系统相同。所述主机与各个加热组件连通形成多联式的桶泵循环，所述桶泵循环的循环工质可以为加压水—水蒸气，也可以为其它相变的制冷剂，例如R123。进一步地，所述长风道上设置有排风组件，所述排风组件包括排风风机和排风风道，所述的排风风机进风口通过风道与长风道连通，出风口与排风风道连通，所述排风风道与空气热交换器第二条空气流路入口通过风道连通。所述长风道与各个上加热组件的上回风风道和上风机的进风风道连通，并通过若干个排风组件排出风道内空气。进一步地，所述空气热交换器含有两条互相换热的空气流路，第一条空气流路入口c与所述热泵系统的空气通道通过风道连通，出口d与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统，其特征在于，包括：用于烘干极片(3)的烘道(1)；设置在烘道(1)下方的下加热组件(4)，所述下加热组件(4)含有互相换热的制冷剂通道与空气通道，所述下加热组件(4)的制冷剂通道与主机(23)的制冷剂通道连通循环，所述下加热组件(4)的空气通道用于对烘道(1)提供加热空气；设置在烘道(1)上方的上加热组件(5)，所述上加热组件(5)含有互相换热的制冷剂通道与空气通道，所述上加热组件(5)的制冷剂通道与主机(23)的制冷剂通道连通循环，所述上加热组件(5)的空气通道用于对烘道(1)提供加热空气；长风道(16)：用于接收烘道(1)的回风，并供给上加热组件(5)的空气通道，同时还连接排风组件，排风组件：将长风道(16)内空气排出，主机(23)：含有制冷剂通道，主机(23)内的制冷剂通道同时与下加热组件(4)的制冷剂通道和上加热组件(5)的制冷剂通道连通循环，与下加热组件(4)的空气通道与上加热组件(5)的空气通道进行热量交换；热泵系统(29)：所述热泵系统包括互相换热的制冷剂通道与空气通道，所述热泵系统(29)的空气通道用于接收新风，所述热泵系统(29)的制冷剂通道用于与新风进行热量交换；空气热交换器(39)：所述空气热交换器(39)含有两条互相换热的空气流路，第一条空气流路入口与所述热泵系统(29)的空气通道连通，出口与下加热组件(4)的空气通道连通，第二条空气流路入口与排风组件连通，接收排风组件的排放，出口为排放口。...

【技术特征摘要】
1.一种使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统，其特征在于，包括：用于烘干极片(3)的烘道(1)；设置在烘道(1)下方的下加热组件(4)，所述下加热组件(4)含有互相换热的制冷剂通道与空气通道，所述下加热组件(4)的制冷剂通道与主机(23)的制冷剂通道连通循环，所述下加热组件(4)的空气通道用于对烘道(1)提供加热空气；设置在烘道(1)上方的上加热组件(5)，所述上加热组件(5)含有互相换热的制冷剂通道与空气通道，所述上加热组件(5)的制冷剂通道与主机(23)的制冷剂通道连通循环，所述上加热组件(5)的空气通道用于对烘道(1)提供加热空气；长风道(16)：用于接收烘道(1)的回风，并供给上加热组件(5)的空气通道，同时还连接排风组件，排风组件：将长风道(16)内空气排出，主机(23)：含有制冷剂通道，主机(23)内的制冷剂通道同时与下加热组件(4)的制冷剂通道和上加热组件(5)的制冷剂通道连通循环，与下加热组件(4)的空气通道与上加热组件(5)的空气通道进行热量交换；热泵系统(29)：所述热泵系统包括互相换热的制冷剂通道与空气通道，所述热泵系统(29)的空气通道用于接收新风，所述热泵系统(29)的制冷剂通道用于与新风进行热量交换；空气热交换器(39)：所述空气热交换器(39)含有两条互相换热的空气流路，第一条空气流路入口与所述热泵系统(29)的空气通道连通，出口与下加热组件(4)的空气通道连通，第二条空气流路入口与排风组件连通，接收排风组件的排放，出口为排放口。2.根据权利要求1所述的一种使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统，其特征在于，所述下加热组件(4)包括下回风风道(6)、新风风道(7)、下风机(9)、下加热箱(10)和冷凝器(11)，所述下回风风道(6)、新风风道(7)、下风机(9)、下加热箱(10)顺序连通，所述下回风风道(6)、下加热箱(10)还均与烘道(1)连通，所述新风风道(7)与空气热交换器(39)第一条空气流路的出口连通，所述冷凝器(11)设置在下加热箱(10)内，所述冷凝器(11)与主机(23)内的制冷剂通道连通。3.根据权利要求1所述的一种使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统，其特征在于，所述上加热组件(5)包括上回风风道(15)、上风机(18)、上加热箱(19)和冷凝器(11)，所述上回风风道(15)两端分别与烘道(1)与长风道(16)连通，所述上风机(18)进风口与长风道(16)连通，出风口与上加热箱(19)进口连通，所述上加热箱(19)出口与烘道(1)连通，所述冷凝器(11)设置在上加热箱(19)内，所述冷凝器(11)与主机(23)内的制冷剂通道连通。4.根据权利要求2或3所述的一种使用热泵热回收和桶泵循环的锂电池极片涂布机烘干系统，其特征在于，所述冷凝器(11)入口设置加热组件气管接口(13)，所述冷凝器(11)出口设置调节阀(12)与加热组件液管接口(14)，所述加热组件气管接口(13)与主机(23)制冷剂通道的出口连通，所述加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春路，刘洪鑫，曹祥，邵亮亮，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31