適用於鋰電池或極片真空烘烤線的溫溼度跟蹤監控系統及方法與流程

2023-08-04 06:10:06

本發明屬於鋰電池極片或鋰電池烘烤技術領域，更具體地，涉及一種適用於鋰電池或極片真空烘烤線的溫度與溼度跟蹤監控系統及方法。

背景技術：

在鋰電池極片生產和鋰電池的製造過程中，極片的烘烤與電池的烘烤都是很重要的工序環節，烘烤時的溫度均勻性、含水量的大小直接影響最終電池的質量、性能和使用壽命。中國專利文獻CN104134777A公開了一種真空烘烤線鋰離子電池或電池極片的方法，真空烘烤線方式可以採用連續作業，可縮短烘烤時間，更好的實現產線自動化，比傳統的單體烤箱更有優勢。

真空烘烤線方法需要對烤箱各個部分的溫度、溼度的進行實時的檢測與控制，中國專利文獻104199491A公開了一種隧道烤爐監控系統，該系統在隧道的各個烘烤區域分別設置了溫控器，以採集各區域的溫度狀態，並上傳給控制模塊，但該系統只能在真空烘烤線主體4內的固定點測量溫度，不能準確的反映烘烤物在真空烘烤線主體4內整個運行過程中的溫度變化，無法適應不同狀態不同批次的鋰電池極片或鋰電池的溫度測量。此外，鋰電池或者極片的烘烤過程中需要深度除水，因此對真空烘烤線主體4內溼度的監測也很重要。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種適用於鋰電池或極片真空烘烤線的溫度與溼度跟蹤監控系統。該系統在物料傳輸裝置的不同位置設置RFID溫溼度標籤，RFID溫溼度標籤可實時採集所放置區域的溫度數據和溼度數據，並將數據上傳到RFID閱讀器，RFID閱讀器將數據傳給控制模塊。控制模塊處理之後，判斷是否需要調節加熱溫度、真空度和冷卻速度，如果需要，則發送指令給加熱裝置、抽真空接口和冷卻裝置來進行調節，從而實現烘烤極片和電池的溫度、真空度和冷卻速度的控制。

本發明提供了一種適用於鋰電池或極片真空烘烤線的溫度與溼度跟蹤監控方法。

本發明採用以下技術方案實現：向社會提供一種適用於鋰電池或極片真空烘烤線的溫度與溼度跟蹤監控系統，用以實時監控被烘烤電池或極片的溫度與溼度，包括真空烘烤線主體、用於裝置被烘烤物的物料小車、RFID溫溼度標籤、RFID閱讀器和控制模塊；所述RFID溫溼度標籤設置在所述物料小車，用於探測所述物料小車周圍的溫度模擬數據和溼度模擬數據，所述RFID溫溼度標籤將探測到的所述物料小車周圍的溫度模擬數據和溼度模擬數據轉換成相應的溫度數字數據和溼度數字數據，並傳輸給所述RFID閱讀器，所述RFID閱讀器將接收到的溫度數字數據和溼度數字數據傳輸給所述控制模塊，所述控制模塊將接收到的所述物料小車周圍的溫度數字數據和溼度數字數據與預存在所述控制模塊內的標準溫度數字數據和標準溼度數字數據進行比較，根據比較結果，所述控制模塊通過相應的執行機構對所述物料小車周圍的溫度或/和溼度進行調整，或者不調整。

作為對本發明的改進，所述真空烘烤線主體至少包括真空乾燥段和冷卻段，在所述真空乾燥段設有第二加熱裝置和用於與真空裝置相連接的抽真空接口，對真空乾燥段進行加熱和抽真空；在所述冷卻段內壁上設置有冷卻裝置，對冷卻段降溫冷卻。

作為對本發明的改進，在所述真空乾燥段之前還設有預熱段，在所述預熱段設有第一加熱裝置，對所述預熱段進行加熱。

作為對本發明的改進，所述RFID溫溼度標籤是RFID無源溫溼度標籤，所述RFID溫溼度標籤從RFID閱讀器發出的射頻能量中提取其工作所需的電能，並採用反射調製方式向閱讀器傳送採集到的溫度和溼度數字數據。

作為對本發明的改進，所述RFID溫溼度標籤被設在物料小車與被烘烤物的間隙處，所述RFID溫溼度標籤採集所處區域的溫度和溼度數據。

作為對本發明的改進，在真空烘烤線主體的外壁上設有若干個RFID閱讀器，所述RFID閱讀器的天線設置在真空烘烤線主體內，接收所述RFID溫溼度標籤以電磁波形式傳輸出來的溫度數據和溼度數據。

作為對本發明的改進，所述物料小車放置在導軌上，所述導軌布置在所述真空烘烤線主體的底板上，所述物料小車可以在導軌上運動，從而能夠依次通過真空烘烤線主體的真空乾燥段和冷卻段，完成對被烘烤物的真空乾燥和冷卻。

作為對本發明的改進，所述物料小車放置在導軌上，所述導軌布置在真空烘烤線主體的底板上，所述物料小車可以在導軌上運動，從而能夠依次通過真空烘烤線主體的預熱段、真空乾燥段和冷卻段，完成所述被烘烤物的預熱、真空乾燥和冷卻。

作為對本發明的改進，所述控制模塊包括輸入輸出接口、CPU、存儲單元和通信單元，控制模塊與所述加熱裝置、抽真空接口、冷卻裝置和RFID閱讀器相連，接收RFID閱讀器傳送過來的溫度和溼度數據，對數據進行分析處理，判斷各段腔體內的物料溫度和溼度是否在正常範圍內，若有溫度和溼度數據異常，則輸送指令給加熱裝置、抽真空接口和冷卻裝置進行調節。

本發明還提供一種對真空烘烤線內被烘烤物的溫度和溼度的監控方法，包括以下步驟，

（1）、啟動預熱段的第一加熱裝置、真空乾燥段的第二加熱裝置和抽真空裝置，以及冷卻段的冷卻裝置；

（2）、將被烘烤物、RFID溫溼度標籤安裝放置在物料小車上、物料小車依次放置在導軌上，開啟真空烘烤線主體各段之間的傳輸閥門，啟動物料小車，物料小車進入各段後，關閉各段的傳輸閥門，物料小車暫停，三個段內的被烘烤物分別進行預熱、真空乾燥和冷卻，各段被烘烤物預熱、真空乾燥和冷卻完成後，開啟真空烘烤線主體各個段的傳輸閥門，啟動物料小車，以此循環；

（3）、各個物料小車上安裝的RFID溫溼度標籤從RFID閱讀器發出的射頻能量中提取其工作所需的電能，RFID溫溼度標籤實時採集所處區域的溫度和溼度，並將溫度數據和溼度數據以電磁波的形式發送出去。

（4）、RFID閱讀器通過伸入真空烘烤線主體內的天線接收所在區域內RFID溫溼度標籤發射的溫度數據和溼度數據，並將接收到的數據傳送給控制模塊；

（5）、所述控制模塊對接收到的數據進行分析處理，判斷各段內的物料溫度和溼度是否在正常範圍內，若有溫度和溼度數據異常，則發送對應指令給各加熱裝置、抽真空接口和冷卻裝置；具體的，如果預熱段或者真空乾燥段溫度過高或低，則發送降或升溫指令給預熱段或者真空乾燥段的加熱裝置，如果冷卻段的溫度下降太慢或快，則發送加快或減慢冷卻液流速的指令給冷卻段的冷卻裝置，如果溼度過高，則發送加大真空度的指令給抽真空裝置；

（6）、所述第一熱裝置、第二加熱裝置、抽真空裝置和冷卻裝置接收到控制模塊發送的指令後執行對應的調節操作。

本發明的以上技術方案與現有技術相比，本發明在被烘烤物的附近設置RFID溫溼度標籤並能隨被烘烤物一起移動，比在隧道內固定點用溫度傳感器測溫度更能準確地反應被烘烤物的實際溫度，採用RFID技術（即射頻識別技術）使得數據可以無線傳輸，能適應不同區域的測量，並實現被烘烤物的跟蹤測量，此外更準確的溫度與溼度的測量能使對加熱裝置、抽真空接口和冷卻裝置的反饋更加高效準確，實現烘烤極片和電池的溫度、真空度和冷卻速度的穩定。

附圖說明

圖1是本發明的跟蹤監控系統的結構示意圖；

圖2是本發明的控制模塊的結構示意圖。

其中：

1-、物料小車、2-被烘烤物、3-FRID溫溼度標籤、4-真空烘烤線主體、5-RFID閱讀器、6-第一加熱裝置、7-第二加熱裝置、8-控制模塊、9-抽真空接口、10-冷卻裝置、11-軌道、12-預熱段、13-真空乾燥段、14-冷卻段。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

參閱圖1，一種適用於鋰離子電池或極片真空烘烤線的溫度與溼度跟蹤監控系統，用以實時監控被烘烤電池或極片的溫度與溼度，包括真空烘烤線主體4、物料小車1、被烘烤物2、RFID溫溼度標籤3、RFID閱讀器5、控制模塊8、第一加熱裝置6、第二加熱裝置7、抽真空接口9、冷卻裝置10、導軌11。

所述真空烘烤線主體4分為三段：即預熱段12、真空乾燥段13和冷卻段14，分別實現對被烘烤物2的高溫預熱、真空乾燥和乾燥後的冷卻工作。預熱段12腔體內壁上設置有第一加熱裝置6，可對腔體內被烘烤物2進行加熱。真空乾燥段13設置有第二加熱裝置7和抽真空接口9，可對腔體進行加熱和抽真空，實現對被烘烤物2的乾燥除水。冷卻段14腔體內壁上設置有冷卻裝置10，冷卻裝置10內裝有流動著的冷卻液，實現對被烘烤物的降溫冷卻工作。

所述物料小車1放置在導軌11上，導軌11布置在真空烘烤線主體4的底板上，物料小車1上擺放有被烘烤物2。物料小車1內置有驅動裝置，可以在導軌11上運動，從而能夠依次通過真空烘烤線主體4的各段腔體，完成被烘烤物2的預熱、真空乾燥和冷卻。

所述真空烘烤線主體4的三段腔體之間由可上下開關的傳輸閥門間隔開來，真空烘烤線主體4的前端和末端也裝有可上下開關的門，在預熱、真空乾燥和冷卻的過程中所有傳輸閥門均處於關閉狀態，完成各段內部分被烘烤物2的預熱、真空乾燥和冷卻後所有傳輸閥門均打開，所有物料小車1向前移動一定距離，然後關閉所有傳輸閥門接著進行預熱、真空乾燥和冷卻。

在所述物料小車1上放置被烘烤物2的間隙處設置有RFID溫溼度標籤3，RFID溫溼度標籤3可以採集所處區域的溫度和溼度數據，在真空烘烤線主體4的外壁上安裝有多個RFID閱讀器5，所述RFID閱讀器5的天線設置在真空烘烤線主體4的腔體內，可以接收RFID溫溼度標籤3以電磁波形式傳輸出來的溫度數據和溼度數據。

所述RFID溫溼度標籤3優選為RFID無源電子標籤，可從RFID閱讀器5發出的射頻能量中提取其工作所需的電能，並採用反射調製方式向閱讀器傳送採集到的溫度和溼度數據。

參閱圖2，所述控制模塊8包括輸入接口81、CPU82、存儲單元83、通信單元84和輸出接口85，控制模塊8與所述第一加熱裝置6、第二加熱裝置7、抽真空接口9、冷卻裝置10和RFID閱讀器5相連，接收RFID閱讀器5傳送過來的溫度和溼度數據，對數據進行分析處理，判斷各段腔體內的物料溫度和溼度是否在正常範圍內，若有溫度和溼度數據異常，則輸送指令給第一加熱裝置6、第二加熱裝置7、與抽真空接口9連接的真空裝置、冷卻裝置10進行調節。

所述被烘烤物2為鋰電池極片或鋰電池。

本發明對真空烘烤線主體4內被烘烤鋰電池極片或鋰電池的溫度和溼度的監控方法包括以下步驟：

（1）啟動預熱段12的第一加熱裝置6、真空乾燥段13的第二加熱裝置7和抽真空接口9、冷卻段14的冷卻裝置10；

（2）將被烘烤鋰電池極片或鋰電池、RFID溫溼度標籤3安裝放置在物料小車1上、物料小車1依次放置在導軌11上，開啟真空烘烤線主體4各個腔體的門，啟動各物料小車1，物料小車1進入腔體後，關閉各腔體的門，物料小車1暫停，三個腔體段內的被烘烤鋰電池極片或鋰電池分別進行預熱、真空乾燥和冷卻，各段被烘烤鋰電池極片或鋰電池預熱、真空乾燥和冷卻完成後，開啟真空烘烤線主體4各個腔體的門，啟動各物料小車1，以此循環；

（3）各個物料小車1上安裝的RFID溫溼度標籤3從RFID閱讀器5發出的射頻能量中提取其工作所需的電能，實時採集所處區域的溫度和溼度，並將溫度數據和溼度數據以電磁波的形式發送出去；

（4）RFID閱讀器5通過伸入真空烘烤線主體4腔體內的天線接收所在區域內RFID溫溼度標籤3發射的溫度數據和溼度數據，並將接收到的數據傳送給控制模塊8；

（5）控制模塊8對接收到的數據進行分析處理，判斷各段腔體內的物料溫度和溼度是否在正常範圍內，若有溫度和溼度數據異常，則發送對應指令給第一加熱裝置6、第二加熱裝置7、抽真空接口9和冷卻裝置10。具體的，如果預熱段12或者真空乾燥段13溫度過高（低），則發送降（升）溫指令給預熱段12的第一加熱裝置6或者真空乾燥段13的第二加熱裝置7，如果冷卻段14的溫度下降太慢（快），則發送加快（減慢）冷卻液流速的指令給冷卻段14的冷卻裝置10，如果溼度過高，則發送加大真空度的指令給抽真空裝置；

（6）第一加熱裝置6、第二加熱裝置7、抽真空裝置和冷卻裝置10接收到控制模塊8發送的指令後執行對應的調節操作。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。