用于电池极片的激光匀光烘烤装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于电池极片的激光匀光烘烤装置。


背景技术：

2.新能源锂电池主要由壳体和设置于壳体内的电极组件组成，而电极组件则包含两个极性相反的极片以及隔膜，其中，极片对电池的各项性能起着关键作用，直接决定着电池的好坏。在极片的生产过程中，需要对极片进行烘烤处理，从而将极片的水分降至工艺要求范围以内。
3.目前，极片烘烤技术主要在烘烤箱内通入高温气体对极片进行烘烤，由于烘烤箱内温度不均匀，极片边缘因受热程度不同容易烤裂或者卷曲起皱，造成极片报废，良品率降低，同时高温气体需充满整个烘烤箱并且需要经常排出将水分带走，导致能源利用率较低，生产成本较高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于电池极片的激光匀光烘烤装置。
5.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
6.用于电池极片的激光匀光烘烤装置，特点是：包含连续激光器、激光匀光系统、用于提供待烘烤极片的放卷机以及用于对烘烤后极片收卷的收卷机，放卷机与收卷机呈一左一右布置，极片张紧于放卷机与收卷机之间，激光匀光系统位于极片上方并朝向极片，连续激光器通过光纤与激光匀光系统相连，激光匀光系统的一侧设有红外测温装置，激光匀光系统安装在z轴升降机构上。
7.进一步地，上述的用于电池极片的激光匀光烘烤装置，其中，放卷机与收卷机之间布置有用于对极片张紧的支承辊一和支承辊二。
8.进一步地，上述的用于电池极片的激光匀光烘烤装置，其中，支承辊一和支承辊二在同一水平高度，其上工作面高于放卷机和收卷机的下工作面。
9.进一步地，上述的用于电池极片的激光匀光烘烤装置，其中，所述连续激光器为波长700～1500nm、功率1000～30000w的激光器。
10.进一步地，上述的用于电池极片的激光匀光烘烤装置，其中，所述激光匀光系统采用幅面50
×
50mm2～3000
×
3000mm2的匀光系统。
11.进一步地，上述的用于电池极片的激光匀光烘烤装置，其中，所述激光匀光系统包含沿光路依次设置的准直模块、匀光模块和投光模块；激光匀光系统(7)有两套，呈一左一右布置，或呈一上一下布置。
12.进一步地，上述的用于电池极片的激光匀光烘烤装置，其中，连续激光器、z轴升降机构、红外测温装置、放卷机和收卷机均通过信号线与控制系统连接。
13.本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
14.①
装置结构简洁可靠，能量损失小，能耗低；采用大幅面的激光匀光系统，将激光的高斯光斑变成矩形匀光斑，同时采用红外测温装置对加热区域进行测温，负反馈调节实现温度精准监测及控制，加热区域温度均匀，只针对所需加热区域进行选择性的加热，能源利用率高，避免极片边缘因受热程度不同而出现烤裂或卷曲起皱的问题；
15.②
采用高能量的激光束对极片加热烘干，激光能量集中，升温速率高，加热迅速；
16.③
既可进行动态加热也可以进行静态加热，适用于不同的生产工艺节拍。
17.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型具体实施方式了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1：本实用新型装置的结构示意图；
20.图2：实施例2的装置结构示意图；
21.图3：实施例3的装置结构示意图。
22.图中各附图标记的含义见下表：
23.具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要
性。
26.如图1所示，用于电池极片的激光匀光烘烤装置，包含连续激光器5、激光匀光系统7、用于提供待烘烤极片的放卷机1以及用于对烘烤后极片收卷的收卷机2，放卷机1与收卷机2呈一左一右布置，极片9张紧于放卷机1与收卷机2之间，激光匀光系统7位于极片9上方并朝向极片9，连续激光器5通过光纤6与激光匀光系统7相连，激光匀光系统7的一侧设有红外测温装置8，激光匀光系统7安装在z轴升降机构上。
27.放卷机1与收卷机2之间布置有用于对极片9张紧的支承辊一3和支承辊二4；支承辊一3和支承辊二4在同一水平高度，其上工作面高于放卷机1和收卷机2的下工作面。
28.连续激光器5为波长700～1500nm、功率1000～30000w的光纤激光器，包括但不限于半导体激光器、气体激光器等其他激光器。
29.激光匀光系统7采用幅面50
×
50mm2～3000
×
3000mm2的匀光系统；具体包含沿光路依次设置的准直模块、匀光模块和投光模块。
30.连续激光器5、z轴升降机构、红外测温装置8、放卷机1和收卷机2均通过信号线与控制系统连接。
31.红外测温装置8既可以与激光匀光系统独立设置，进行异轴测温，也可以与激光匀光系统进行组合，进行同轴测温。
32.具体应用时，连续激光器5输出高斯光斑的激光束，经光纤6传输至激光匀光系统7，激光匀光系统7将激光束从高斯光斑整形为幅面的矩形匀光斑并照射在极片9上，控制升温时间为0.1～5s，保温时间为0.1～60s；收卷机2运转，极片从放卷机1放出经过支承辊一3、支承辊二4，由收卷机2收卷，极片9经过待加热区域到达激光匀光系统7的加工位置，极片9迅速升温将水分蒸发。待加热区域与已加热区域会略有重叠，再重复上述过程。
33.对极片加热升温方式有两种，一种是动态加热，即加热过程中连续激光器5常开，极片通过加热区域；另一种是静态加热，即在加热过程中极片静止，加热结束后极片运行，对下一区域进行加热。
34.控制系统与连续激光器5、z轴升降机构、红外测温装置8、放卷机1和收卷机2控制连接，控制系统控制连续激光器5的开关光以及激光功率调节，控制激光匀光系统7的z轴竖直方向的升降运动，使加热区域的极片处于激光束的焦点位置上，控制收卷机的旋转速度；红外测温装置8进行温度的非接触式测量，将实时温度数据传输给控制系统，控制系统根据实时温度调节激光功率，形成闭环控制，实现温度精准控制。
35.支承辊一3和支承辊二4在同一水平高度，支承辊一3和支承辊二4用以张紧极片，使极片在经过激光匀光系统的加热区域时保持张紧状态和水平状态。
36.实施例1
37.生产过程中连续激光器5保持出光状态，极片9在收卷机2的运转下始终向右运动，控制运动速度为0.5～3m/s。
38.实施例2
39.如图2所示，激光匀光系统7有两套，呈一左一右布置，两套激光匀光系统7组合使用，增大加热面积，使极片9的运动速度上升，加快生产节拍，大大提升效率。
40.实施例3
41.如图3所示，激光匀光系统7有两套，两套激光匀光系统7呈一上一下布置，提高升
温速率，使极片上下两面温度均匀。
42.采用大幅面的激光匀光系统，将激光的高斯光斑变成矩形匀光斑，同时采用红外测温装置对加热区域进行测温，实现加热区域温度均匀的目标，激光能量集中，升温速度高，只针对所需加热区域进行选择性的加热，能源利用率高，避免极片边缘因受热程度不同而出现烤裂或卷曲起皱的问题。
43.综上所述，本实用新型设计新颖，装置结构简洁可靠，能量损失小，能耗低；采用高能量的激光束对极片加热实现烘干，升温速率高，加热迅速；激光匀光系统实现光斑的均匀，确保加热区域温度均匀；红外测温装置进行负反馈调节，温度精准监测及控制；既可进行动态加热也可以进行静态加热，适用于不同的生产工艺节拍。
44.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
45.上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
46.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。