一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备及其控制方法技术

一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备及其控制方法，包括:供热组件：为热压机构提供热量；供热组件侧方设置有介质循环组件，介质循环组件将在供热组件加热后的液体介质传输到热压机构内，并将在热压机构散热后的液体介质传输到供热组件中重新加热，供热组件内设置有控制组件，热压机构、循环组件和供热组件内均设有温度检测组件，温度检测组件检测热压机构的温度并生成温度检测信号传输给控制组件，控制组件控制供热组件进行温度调控，传热介质为液体介质。传热介质在供热组件中加热后传递到热压机构内，在供热组件、热压机构及循环组件对流过的传热介质温度进行监控，避免出现超温事件。现超温事件。现超温事件。

【技术实现步骤摘要】
一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备及其控制方法


[0001]本专利技术涉及锂电池加工
，尤其涉及一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备及其控制方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池的正极片、负极片、隔膜在叠片工序通过Z字形叠片的方式叠成的整体，称为叠芯。叠芯必须再进行热压以使得形状、尺寸及厚度符合设计要求，极片与隔膜之间的贴合更加紧密。另一方面，部分采用涂胶隔膜的叠芯，必须经过热压，使得隔膜上的胶层展现出粘性，从而与极片严密黏合。热压时间受叠芯厚度及是隔膜涂胶的种类影响较大，一般为1min~5min不等。
[0003]现有技术的热压设备的压板采用电加热模式，通过电热管或者加热膜直接对加压板进行加热。锂电池压板模块由特氟龙层、钢制压板、发热管（膜）、发热管压条、铝板等组成。叠芯加热的温度需要控制上限，当温度超过100℃时，隔膜的微孔会出现缩孔，使得锂电池的离子通道被破坏，电池的电性能劣化。电加热直接加热压板的温度控制方式为：温度控制模块、固态继电器、发热丝和感温线形成闭环回路，由温度控制模块输出控制固态加热。当感温线出现异常或者固态继电器失效时，温度控制模块断开交流触变器防止超温加热；当温控模块失效时，机械温控生效，断开交流触变器防止超温加热并给PLC超温报警信号。
[0004]当前采用电加热模式的热压板给叠芯加热时，受传热介质为金属的比热容较低的影响，温度精度为
±
3℃，精度较低，同时干烧加热管一般采用1kw/m的功率设计，压板中可安置加热管的区域按照0.5m*0.5m进行核算，一般可选的加热管为总长度约为2m，加热功率为2kw的W型加热管。采用该种类如热温度设定85℃时，需要5min才能使得厚7mm的叠芯的内部温度由25℃上升至40℃，所需升温时间较长，使得热压工位数量也较多。
[0005]虽然电热热压板存在温度控制系统及机械温控系统进行双重保护，但仍然存在触变器、温控系统同时失效导致超温的可能性，常见的切叠一体机效率为2PPM，单台机配备4个热压工位以上。一条10PPM的常见生产线为例，单线热压工位有20个以上，由于热压工位多，单工位的设备结构已经较为复杂，基于成本和设备机构复杂度的限制，难以进一步增加控温设施，需要操作人员及现场品质人员频繁的定期检测温度，仍旧无法避免在实际运行过程中产生超温事件，导致超温时段内的叠芯产品报废，从而造成产品损耗，目前亟需开发一种控温精度高，且超温风险较现有技术低的电池叠芯热压设备。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了克服现有技术的叠芯热压设备存在结构复杂且触变器和控温系统易失效导致生产过程中发生超温事件，导致产生产品损耗提高生产成本影响生产效率的问题，提供一种在热压机构前端加热控温的采用大比热容传热介质的叠芯热压设备，提高温度分布均匀度和控温精度，同时简化设备结构降低设备成本。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备，包括:供热组件和热压机构，供热组件：为热压机构提供热量；所述供热组件侧方设置有介质循环组件，所述介质循环组件将在供热组件加热后的液体介质传输到热压机构内，并将在热压机构散热后的液体介质传输到供热组件中重新加热，所述供热组件内设置有控制组件，所述热压机构、介质循环组件和供热组件内均设有温度检测组件，所述温度检测组件检测热压机构的温度并生成温度检测信号传输给控制组件，所述控制组件控制供热组件进行温度调控，所述传热介质为液体介质。传热介质在供热组件中加热后传递到热压机构内，在供热组件、热压机构及循环组件对流过的传热介质温度进行监控，增加对传热介质温度的把控，避免出现超温事件。将液体介质采用液体介质，与加热管相比达到同样热压效果所需的热压时间缩短，由于液体介质的比热容较大，比如水的比热容约为4.2KJ/（Kg
•
℃），导热油比热容为0.89 KJ/（Kg
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℃），加热管为铜、锰、铁等金属材质的合金，比热容不超过0.4KJ/（Kg
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℃），液体介质的比热容是加热管的2
‑
10倍，同样的温度下可传递的热量更多，采用水作为传热介质的热压机构的供热功率能达到4kw以上，供热功率翻倍，可以降低热压时间40%以上，需要的热压工位也可按比例减少，从而降低设备成本。
[0008]作为优选，所述供热组件包括具有进口、出口和内腔的加热罐，该加热罐包括设置为内腔内部传热介质加热的加热组件和设置在内腔内部的搅拌组件，所述加热罐的进口与介质循环组件的介质出口连接，所述加热罐的出口与介质循环组件的介质入口连接。加热罐将传热介质加热到一定温度，搅拌组件用于搅拌传热介质，增加传热介质的流动，保证传热介质均匀受热，同时提高加罐的加热效率。
[0009]作为优选，所述热压机构包括用于若干用于夹紧电池的热压板，所述热压板平行相对设置，所述相邻的两热压板之间设有用于调节间距的升降组件，所述热压板表面设有施力区和容置区。叠芯置于相邻两块热压板之间，通过升降组件调节间距对叠芯进行压紧，热压板加热对叠芯进行热压，同时施力区和容置区对叠芯进行整形。
[0010]作为优选，所述热压板包括钢板和设置在钢板内部的传热介质通道，所述传热介质通道输入端接有前端快接阀，所述传热介质通道的输出端接有后端快接阀，所述传热介质通道分别通过前端快接阀和后端快接阀接入介质循环组件。通过传热介质来给热压板加热，通过液体介质的流动来补充热压板运行过程中的热损失。
[0011]作为优选，所述介质循环组件包括：液泵组件，所述液泵组件设置在加热罐出口下游，液泵组件下游设有分流阀，所述分流阀将液泵组件输出的传热介质分流后分别输送到各个热压板；介质循环管路，所述介质循环管路分别连接；热压板后端快接阀与加热罐进口、加热罐出口与液泵组件进口、液泵组件出口与热压板前端快接阀。所述介质循环管路上布置若干温度采集点，当所述温度采集点采集到温度异常是发送报警信号给控制组件。
[0012]作为优选，所述加热组件为加热夹套，所述加热夹套位于加热罐内腔外壁，所述加热夹套内设有供加热流体通过的管路，所述管路贴合加热罐内腔的外壁设置。加热夹套采用不锈钢材质，管路中的加热流体为热水、蒸汽的一种或者多种。
[0013]作为优选，所述加热组件为若干加热棒，所述加热棒均匀分布在加热罐内腔内部。加热罐内设独立控温系统，包括由温控单元、感温线、固态继电器和加热棒形成的闭环回路。
[0014]作为优选，所述前端快接阀口安装有流速监测组件，所述流速监测组件监测流过
前端快接阀口的液体介质流速并生成流速检测信号传输给控制组件。流速监测组件监测进入热压板的液体流速，控制单元根据监测到的流速控制分流阀的开度，进而保证各个热压机构中的传热介质流速一致，从而进一步起到对热压板精细化控温的效果。
[0015]一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备控制方法，用于上述任一项所述的一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备，包括：设定第一温度，当加热罐中加热到第一温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备，其特征在于，包括:供热组件和热压机构；供热组件：为热压机构提供热量；所述供热组件侧方设置有介质循环组件，所述介质循环组件将在供热组件加热后的传热介质传输到热压机构内，并将在热压机构散热后的传热介质传输到供热组件中重新加热，所述供热组件内设置有控制组件，所述热压机构、介质循环组件和供热组件内均设有温度检测组件，所述温度检测组件检测热压机构的温度并生成温度检测信号传输给控制组件，所述控制组件控制供热组件进行温度调控，所述传热介质为液体介质。2.根据权利要求1所述的一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备，其特征在于，所述供热组件包括具有进口、出口和内腔的加热罐，该加热罐包括设置为内腔内部传热介质加热的加热组件和设置在内腔内部的搅拌组件，所述加热罐的进口与介质循环组件的介质出口连接，所述加热罐的出口与介质循环组件的介质入口连接。3.根据权利要求2所述的一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备，其特征在于，所述热压机构包括用于若干用于夹紧电池的热压板，所述热压板平行相对设置，所述相邻的两热压板之间设有用于调节间距的升降组件，所述热压板表面设有施力区和容置区。4.根据权利要求3所述的一种采用大比热容传热介质的叠芯热压设备，其特征在于，所述热压板包括钢板和设置在钢板内部的传热介质通道，所述传热介质通道输入端接有前端快接阀，所述传热介质通道的输出端接有后端快接阀，所述传热介质通道分别通过前端快接阀和后端快接阀接入介质循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩，黄相博，杜培培，
申请(专利权)人：岳阳耀宁新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：