二次电池电极极板干燥方法及干燥系统
阅读说明：本技术 二次电池电极极板干燥方法及干燥系统 (Secondary battery electrode plate drying method and drying system ) 是由 李相华 金成佑 郑会善 金周贤 于 2021-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电极极板干燥方法和能够更有效地实现该方法的极板干燥系统,该电极极板干燥方法包括：供气风量设定步骤,将流入干燥器的初始供气风量设定为目标风量以下；排气风量设定步骤,将初始排气风量设定为与在所述供气风量设定步骤中设定的初始供气风量相对应的值；以及风量调节步骤,将供气风量和排气风量在一定时间内从在所述供气风量设定步骤和所述排气风量设定步骤中设定的初始风量增加到指定目标风量,该电极极板干燥方法能够解决由于极板过度干燥和压力变化而引起的干燥均匀性降低的问题。(The invention relates to an electrode plate drying method and a plate drying system capable of more effectively realizing the method, wherein the electrode plate drying method comprises the following steps: a supply air volume setting step of setting an initial supply air volume flowing into the dryer to be less than or equal to a target air volume; an exhaust air volume setting step of setting an initial exhaust air volume to a value corresponding to the initial supply air volume set in the supply air volume setting step; and an air volume adjusting step of increasing the supply air volume and the exhaust air volume from the initial air volumes set in the supply air volume setting step and the exhaust air volume setting step to a specified target air volume within a certain time, the electrode plate drying method being capable of solving the problem of reduced drying uniformity due to excessive drying of the electrode plate and pressure variation.)
技术领域
本发明涉及一种二次电池电极极板的干燥方法及极板干燥系统，更具体地，涉及一种能够通过流量调节来防止极板过度干燥现象并保持干燥均匀性的极板干燥方法及利用该极板干燥方法的极板干燥系统。
背景技术
二次电池电极极板的干燥主要通过结合热量干燥和浓度干燥来使用，所述热量干燥以预定温度和风量干燥溶剂而不随时间变化，所述浓度干燥根据干燥炉内的溶剂饱和量的变化来改变温度和风量，但是在干燥炉的溶剂饱和量为零的干燥初始状态下，浓度干燥量大，短时间内发生过度干燥，并且即使在临时暂停后重新启动，浓度干燥量也大，因此在一段时间内由于过度干燥而引起缺陷。
对于目前大部分干燥炉，由于对于各干燥器将干燥条件设定为预定干燥温度和风量并且在保持温度和风量恒定的状态下干燥电极极板，因此在干燥初期由于浓度干燥而引起过度干燥，从而导致极板断裂(Crack)、极板破裂、粘合剂迁移(Binder Migration)引起电极电阻增加等，因此存在干燥的极板质量下降的问题。
为了防止这种过度干燥现象，当调节流入干燥器的风量时，由于干燥器的内部压力根据流入的风量而变化，因此不仅存在干燥均匀性降低的问题，而且还发生由于调节流入干燥器的风量的温度的热油的流量改变而温度不稳定地变动的波动现象的问题。因此，需要开发一种能够解决这种问题的新的电极极板干燥方法和优化执行极板干燥方法的极板干燥系统。
现有技术文献
专利文献
韩国公开专利公报第10-2018-0069388号(名称：电极干燥装置，公开日：2018.06.25)
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种能够解决在干燥初期由于过度干燥而发生极板破裂或断裂导致极板质量下降的问题的电极极板干燥方法和对其优化的极板干燥系统。
另外，提供一种能够解决在调节流入干燥器的风量以防止过度干燥时干燥器的内部压力改变并且干燥均匀性降低的问题的电极极板干燥方法、对其优化的极板干燥方法和对其优化的极板干燥系统。
另外，提供一种能够防止在调节风量的温度的热油的流量改变时发生的温度波动(hunting)现象的电极极板干燥方法和对其优化的极板干燥系统。
(二)技术方案
用于实现上述目的的本发明的电极极板干燥方法包括：供气风量设定步骤(S100)，将流入干燥器的初始供气风量设定为目标风量以下；排气风量设定步骤(S200)，将初始排气风量设定为与在所述供气风量设定步骤(S100)中设定的初始供气风量相对应的值；以及风量调节步骤(S300)，将初始供气风量和初始排气风量在一定时间内从在所述供气风量设定步骤(S100)和所述排气风量设定步骤(S200)中设定的初始风量增加到指定目标风量。
另外，相同地设定所述供气风量设定步骤(S100)中的初始供气风量和所述排气风量设定步骤(S200)中的初始排气风量。
另外，所述风量调节步骤(S300)中的供气风量和排气风量的增加是具有时间差地分阶段进行。
另外，所述电极极板干燥方法进一步包括：风量调节信息计算步骤(S400)，基于在所述供气风量设定步骤(S100)中输入的初始供气风量信息、在排气风量设定步骤(S200)中输入的初始排气风量信息和设定的准备时间和达到时间信息生成多个风量增加阶段，并且确定各风量增加阶段的保持时间。
另外，所述电极极板干燥方法进一步包括：温度控制信息获取步骤(S500)，计算适合于在所述风量调节信息计算步骤(S400)中确定的各风量增加阶段的加热流体流量。
另外，所述电极极板干燥方法进一步包括：温度调节步骤(S600)，通过利用在所述温度控制信息获取步骤(S500)中获取的各步骤的加热流体流量信息将加热流体流量调节为与风量增加阶段的变化相对应的值。
用于实现上述目的的本发明的极板干燥系统包括：流体供应器100，流体流入；加热器200，加热通过所述流体供应器100供应的流体；干燥器300，接收通过所述加热器200加热的流体并对极板进行干燥；排出器400，排出在所述干燥器300中使用的流体；以及控制器500，将通过所述流体供应器100流入的流体量、通过所述排出器400排出的流体量和所述加热器200的热量从指定的初始值分阶段调节为目标值。
另外，在所述控制器500中，相同地设定初始供气风量和初始排气风量。
另外，在所述控制器500中，当调节风量时，供气风量和排气风量的增加是具有时间差地分阶段进行。
另外，所述控制器500可以进一步包括：风量调节信息计算器，基于在设定供气风量时输入的初始供气风量信息、在设定排气风量时输入的初始排气风量信息和设定的准备时间和达到时间信息生成多个风量增加阶段，并且确定各风量增加阶段的保持时间。
另外，所述控制器500进一步包括：温度控制信息获取器，计算适合于在风量调节信息计算器中确定的各风量增加阶段的加热流体流量。
另外，所述控制器500通过利用从温度控制信息获取器获取的各步骤的加热流体流量信息将加热流体流量调节为与风量增加阶段的变化相对应的值。
(三)有益效果
本发明的电极极板干燥方法及极板干燥系统在一定时间内分阶段增加流入干燥器的风量，因此具有能够解决在临时暂停后重新启动干燥器时发生的过度干燥问题的优点。
另外，由于供气风量和排气风量保持相同，因此具有能够解决干燥器内部的压力改变而导致干燥均匀性降低的问题的优点。
另外，由于与间隔一定时间分阶段增加风量相对应地分阶段调节用于调节流体温度的热油的流量增加，因此具有能够防止风量分阶段增加时发生的温度波动现象的优点。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的电极极板干燥方法的流程图。
图2是用于说明通过根据第一实施例的电极极板干燥方法进行的风量调节的表。
图3是示出根据本发明的第二实施例的极板干燥方法的流程图。
图4是用于说明利用根据本发明的第二实施例的极板干燥方法的极板干燥的表。
图5是在使用上述本发明的极板干燥方法之前和之后测量干燥器的各位置的温度的曲线图。
图6是在干燥过程中使用本发明的极板干燥方法之前和之后测量产生的气体量的曲线图。
图7是示出本发明极板干燥系统的示意图。
附图标记说明
100：流体供应器 200：加热器
300：干燥器 400：排出器
500：控制器 S100：供气风量设定步骤
S200：排气风量设定步骤 S300：风量调节步骤
S400：风量调节信息计算步骤 S500：温度控制信息获取步骤
S600：温度调节步骤
具体实施方式
参照以下详细描述的实施例及附图，本发明的实施例的优点、特征及实现它们的方法将变得更加清楚。但是，本发明不限于以下公开的实施例，可以以各种不同形式实现，提供本实施例仅为了使本发明的公开完整，并将发明的范围充分告知本发明所属技术领域的普通技术人员，本发明由权利要求的范围定义。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
在描述本发明的实施例时，在判断已知功能或配置的详细描述可能会不必要地模糊本发明的主旨的情况下，将省略其详细描述。另外，将在后面描述的术语是考虑到本发明的实施例中的功能而定义的术语，其可以根据用户或操作者的意图或习惯等而变化。因此，应基于整个说明书中的内容进行定义。
以下，参照附图对根据本发明的电极极板干燥方法(S1000)进行说明。
图1是示出根据本发明的第一实施例的电极极板干燥方法(S1000)的流程图，图2是用于说明通过电极极板干燥方法(S1000)进行的风量调节的表。参照图1，根据本发明的第一实施例的电极极板干燥方法(S1000)可以包括：供气风量设定步骤(S100)，将流入干燥器的初始供气风量设定为目标风量以下；排气风量设定步骤(S200)，将初始排气风量设定为与在所述供气风量设定步骤(S100)中设定的初始供气风量相对应的值；以及风量调节步骤(S300)，将供气风量和排气风量在一定时间内从在所述供气风量设定步骤(S100)和所述排气风量设定步骤(S200)中设定的初始风量增加到指定目标风量。
具体而言，二次电池极板的干燥一起使用利用温度和风量的热量干燥方法和利用溶剂饱和量的浓度干燥方法。此时，当在关闭系统后重新启动系统时，由于干燥器内部的溶剂饱和量未达到指定的预定值，因此存在极板过度干燥而产生不良的问题，因此，本发明通过采用在将供气风量设定为目标风量以下后分阶段增加风量的方式，解决了在干燥器溶剂饱和量未达到指定值的状态下过多的风量流入干燥器而发生的过度干燥问题。
然而，当仅调节流入干燥器的风量时，干燥器内部压力根据流入的风量而改变，导致极板的干燥均匀性降低，因此在所述风量调节步骤(S300)中，相同地调节流入干燥器的风量和从干燥炉排出的风量。
参照图2再次进行说明，如图2的(a)所示，通过所述供气风量设定步骤(S100)和所述排气风量设定步骤(S200)，基于将目标供气风量和目标排气风量视为100％，当将初始供气风量和初始排气风量设定为该值以下时，在准备时间内以设定的初始供气风量和初始排气风量操作，然后根据达到时间确定各阶段的风量增加幅度，然后如图2的(b)所示，与指定的风量增加阶段相对应地分阶段增加供气风量和排气风量。
图3是示出根据本发明的第二实施例的极板干燥方法(S1000)的流程图，图4是用于说明利用根据本发明的第二实施例的极板干燥方法(S1000)的极板干燥的表。参照图3，根据第二实施例的极板干燥方法(S1000)可以进一步包括：风量调节信息计算步骤(S400)，基于在所述供气风量设定步骤(S100)中输入的初始供气风量信息、在所述排气风量设定步骤(S200)中输入的初始排气风量信息和输入或预设的准备时间和达到时间信息生成多个风量增加阶段，并且确定各风量增加阶段的保持时间；温度控制信息获取步骤(S500)，计算适合于在所述风量调节信息计算步骤(S400)中确定的各风量增加阶段的加热流体流量；以及温度调节步骤(S600)，通过利用在所述温度控制信息获取步骤(S500)中获取的各阶段的加热流体流量信息将加热流体流量调节为与风量增加阶段的变化相对应的值，并且加热流体的温度调节和风量调节可以同时进行。
具体而言，上述风量是指每单位时间向干燥器供应的流体量，并且为了提高极板质量，该流体必须保持对于设置在干燥器上的极板干燥的最佳温度。但是，当供应到干燥器的流体量持续变化时，必须在再次测量变化的流体温度后将流体温度调节到合适的温度，并且在该操作过程中，即使应用诸如PID控制器之类的能够将波动幅度最小化的控制系统，也会发生温度不稳定地变动的波动(hunting)现象，因此不仅温度波动幅度大，而且还存在由于温度波动幅度大而气体产生浓度也变为合适值以上的问题，因此在本发明中，在通过所述温度控制信息获取步骤(S500)计算在风量调节信息计算步骤(S400)中确定的各阶段保持合适温度所需的加热流体的流量，然后在所述温度调节步骤(S600)中，将加热流体的流量调节为与风量增加相对应的合适值。
参照图3和图4再次进行说明，如图4的(a)所示，当通过所述供气风量设定步骤(S100)和所述排气风量设定步骤(S200)设定初始供气风量和初始排气风量时，如图4的(b)所示，基于在所述风量调节信息计算步骤(S400)中输入的风量信息及正在输入或已输入的准备时间和达到时间信息，将调节供气风量和排气风量的阶段划分为多个阶段，并且在所述温度控制信息获取步骤(S500)中计算适合于划分的各阶段的加热流体的流量，然后可以通过所述风量调节步骤(S300)和所述温度调节步骤(S600)同时进行风量调节和用于保持温度的加热流体流量调节。
图5示出在使用上述本发明的极板干燥方法之前和之后测量干燥器的各位置的温度的曲线图，图6示出在干燥过程中使用本发明的极板干燥方法之前和之后测量产生的气体量的曲线图，在图6中，本方法表示为FASS。
比较图5的(a)和图5的(b)，其中图5的(a)示出不采用分阶段调节加热流体流量的方法时的各区域的温度分布，图5的(b)示出通过本发明的温度控制信息获取步骤(S500)计算适合于划分为多个阶段的各供气风量和排气风量调节阶段(阶段1、阶段2、阶段3、阶段4)的加热流体流量，然后通过所述风量调节步骤(S300)和所述温度调节步骤(S600)调节供气风量和排气风量的同时调节加热流体流量之后的温度分布，可以看出，通过应用本发明的热油流量控制方法，即使当干燥器内的风量波动时，各区域的温度波动水平和分布也大大缓和。
这是因为，热油量被设定为使来自干燥器的风的温度与相应风量相匹配，当干燥器风量发生快速波动时，热油量将无法跟随其反应性，从而发生温度波动，但是如本发明所述，通过精确地匹配适合各干燥器的风量的热油量，降低各干燥器的温度偏差，并且使温度波动量最小化。
图7是示出在上述极板干燥方法中使用的极板干燥系统的示意图。参照图7，本发明的极板干燥系统1000可以包括：流体供应器100，流体流入；加热器200，加热通过流体供应器100供应的流体；干燥器300，接收通过所述加热器200加热的流体并对极板进行干燥；排出器400，排出在所述干燥器300中使用的流体；以及控制器500，将通过所述流体供应器100流入的流体量、通过所述排出器400排出的流体量和所述加热器200的热量从指定的初始值分阶段调节为目标值。
具体而言，所述控制器500通过所述供气风量设定步骤(S100)和所述排气风量设定步骤(S200)接收初始供气风量信息和初始排气风量信息，并且通过所述风量调节信息计算步骤(S400)计算多个风量增加阶段和适合于各阶段的风量信息，并且通过所述温度控制信息获取步骤(S500)计算适合于各风量增加阶段的加热流体流量信息，然后在指定时间点以指定值操作所述流体供应器100、所述加热器200和所述排出器400，在各风量增加阶段中可以进行更正确的电极极板干燥。
本发明不限于上述实施例，其应用范围是多种多样的，并且在不脱离权利要求书中所要求的本发明的主旨的情况下，本发明所属领域的普通技术人员也可以进行各种变形。
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