本發(fā)明涉及一種鋰電池干燥架、鋰電池干燥裝置及干燥鋰電池的方法，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
近年來，在綠色能源的推廣過程中，鋰離子電池以其高能量密度、高電壓、對環(huán)境無污染等優(yōu)勢而得到了快速發(fā)展。隨著鋰離子電池應(yīng)用范圍的拓展，各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)︿囯x子電池的循環(huán)壽命和安全性都提出了更高的要求。在影響鋰離子電池循環(huán)壽命和安全性的諸多因素中，水分是其中最重要的影響因素之一。鋰離子電池體系內(nèi)部存在水分，則會導(dǎo)致電解液分解、鋰枝晶與水反應(yīng)放出可燃性氣體等后果，直接導(dǎo)致鋰離子電池體系的材料結(jié)構(gòu)發(fā)生惡化而降低其循環(huán)性能，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致爆炸等嚴(yán)重安全性問題。因此，控制鋰離子電池體系內(nèi)部的水分含量是鋰離子電池制造工藝控制的重要目標(biāo)。在鋰離子電池生產(chǎn)過程中，電池在加注電解液前，必須將電池內(nèi)的電芯進(jìn)行加熱干燥，以降低電芯內(nèi)部水分含量，避免在注液后電解液與水發(fā)生副反應(yīng)，影響電池的循環(huán)性能和安全性。現(xiàn)有技術(shù)中的鋰離子電池水分干燥設(shè)備通常為一個密封箱體，將電芯入殼后的電池放入密封箱體內(nèi)，然后對箱體內(nèi)進(jìn)行加熱和抽真空操作。但是，這種方式需要在一定溫度下在真空狀態(tài)下持續(xù)較長時間后才能將水分去除至要求含量。原因是，抽真空后，箱體內(nèi)部在真空狀態(tài)下缺少熱傳導(dǎo)介質(zhì)，電池?zé)o法得到有效的加熱，電池內(nèi)部溫度上升極其緩慢，嚴(yán)重降低了水分干燥效率。特別是對于大容量鋰離子電池，一般情況下，干燥時間需50小時以上，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率，也增加了生產(chǎn)成本。為解決上述方案中真空狀態(tài)下電池內(nèi)部溫度上升緩慢的問題，現(xiàn)有技術(shù)中有采用在干燥過程中用熱氮氣置換和抽真空操作交替進(jìn)行的方式，利用氮氣置換箱體內(nèi)的空氣，同時氮氣作為傳熱介質(zhì)，來提高加熱效率。公開號為CN104567292A的中國發(fā)明專利(公開日為2014年12月25日)公開了一種動力電池真空干燥設(shè)備，包括爐腔、與爐腔連通的運風(fēng)系統(tǒng)，其爐腔包括云母片，其運風(fēng)系統(tǒng)包括抽真空管道、氮氣進(jìn)風(fēng)管道。云母片用來對爐腔內(nèi)進(jìn)行加熱，抽真空管道用來對爐腔內(nèi)進(jìn)行抽真空，同時通過氮氣進(jìn)風(fēng)管道向爐腔內(nèi)通入氮氣，將爐腔內(nèi)的水分帶出，并保證爐腔內(nèi)有充分的傳熱氣體介質(zhì)。這種方式對電池的干燥效率有所提高。但是，通常情況下，電池殼內(nèi)與外界相通的口較小，電池內(nèi)汽化的水分很難從電池中出來，干燥效率仍然較低，而且這種方式操作繁瑣，耗費氮氣的量較大，間接地提高了電池的生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種干燥效率高的鋰電池干燥架。本發(fā)明的目的還在于提供使用上述鋰電池干燥架的鋰電池干燥裝置及使用該鋰電池干燥裝置干燥鋰電池的方法。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的鋰電池干燥架的技術(shù)方案如下：一種鋰電池干燥架，包括干燥架本體，所述干燥架本體上固定設(shè)置有用來與電池的抽氣口密封連接的抽真空管路，所述干燥架本體上還固定設(shè)置有用來使電池保持在與抽真空管路處于密封連接狀態(tài)的限位機構(gòu)。所述干燥架本體包括沿前后方向延伸的干燥架橫梁以及固定設(shè)置在干燥架橫梁一側(cè)或者兩側(cè)并沿左右方向延伸的電池托盤，所述抽真空管路用來與電池抽氣口連接的一端固定設(shè)置在所述干燥架橫梁的頂面或者側(cè)面上，所述限位機構(gòu)設(shè)置在所述電池托盤上。所述抽真空管路包括抽真空主管道和兩個以上的抽真空支管道，所述抽真空支管道一端固定設(shè)置在所述干燥架橫梁的頂面或者側(cè)面上，另一端與所述抽真空主管道連接。所述抽真空管路用來與電池抽氣口連接的一端連接有抽真空連接件，所述抽真空連接件為管狀結(jié)構(gòu)，所述抽真空連接件的外管壁上設(shè)置有密封凸環(huán)，所述密封凸環(huán)與電池抽氣口內(nèi)壁或者口沿密封配合。所述抽真空連接件的外管壁上沿電池抽氣口到抽真空管路的方向依次固定設(shè)置有第一密封凸環(huán)和第二密封凸環(huán)，所述第一密封凸環(huán)的外徑等于電池抽氣口的內(nèi)徑，所述第二密封凸環(huán)的外徑大于電池抽氣口的內(nèi)徑，所述第二密封凸環(huán)朝向電池抽氣口的側(cè)壁上固定設(shè)置有與電池抽氣口口沿密封配合的密封圈。本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的技術(shù)方案如下：一種鋰電池干燥裝置，包括箱體、設(shè)置在所述箱體中的加熱機構(gòu)和鋰電池干燥架，所述鋰電池干燥架為上述的鋰電池干燥架。所述加熱機構(gòu)包括固定設(shè)置在所述箱體內(nèi)壁上的熱管和循環(huán)鼓風(fēng)機構(gòu)。所述鋰電池干燥架的干燥架本體與所述箱體內(nèi)壁導(dǎo)向移動配合。本發(fā)明的干燥鋰電池的方法的技術(shù)方案如下：一種使用上述的鋰電池干燥裝置干燥鋰電池的方法，包括如下步驟：1)將電池抽氣口與所述鋰電池干燥架上的抽真空管路密封連接，并通過所述限位機構(gòu)將電池固定；2)將所述鋰電池干燥架移入所述箱體中，將抽真空管路與抽真空設(shè)備連接，將箱體密封；3)開啟加熱機構(gòu)，在箱體內(nèi)溫度上升到設(shè)定溫度后，開啟抽真空設(shè)備將電池內(nèi)抽真空至設(shè)定真空度。所述設(shè)定溫度為70-120℃，所述設(shè)定真空度不大于-99kPa。加熱時間與抽真空時間之和為8-15h。本發(fā)明的鋰電池干燥架通過采用將鋰電池與抽真空管路直接相連，將電池內(nèi)的氣體水分抽出，而且不受干燥箱體內(nèi)空氣中水分的影響，保證了電池外圍常壓狀態(tài)，并且有充足的傳熱介質(zhì)，能夠穩(wěn)定地向電池殼體提供熱量，而且不用氮氣置換空氣作為傳熱介質(zhì)，還提高了真空系統(tǒng)的利用率，降低了成本。另外，使用本發(fā)明的鋰電池干燥架將鋰電池與抽真空管道密封連接后并將鋰電池固定在干燥架上，實現(xiàn)了待測鋰電池與抽真空管道的快速連接，并形成并聯(lián)抽真空管路，實現(xiàn)了鋰電池干燥時的快速連接，提高了干燥效率，大大縮短了電池干燥的時間，將鋰電池干燥時間由原來的50小時以上縮短為10小時左右。特別是對于大規(guī)模生產(chǎn)時，采用本發(fā)明的鋰電池干燥架能夠大幅度提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)一步的，本發(fā)明的鋰電池干燥架通過設(shè)置抽真空連接件，與電池限位機構(gòu)配合，能夠保證抽真空管路與電池的抽氣口準(zhǔn)確、快速對接，并提高了密封效果，進(jìn)一步提高了鋰電池的干燥效率。附圖說明圖1為本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的隔熱密封箱體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的俯視圖；圖4為圖2的正視圖；圖5為圖1中的電池水分干燥架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5中的抽真空連接件與電池安全閥口連接關(guān)系示意圖；圖7為圖6中的抽真空連接件的剖視圖；圖8為本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的另一個實施例的限位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的實施例：如圖1-7所示，本發(fā)明的鋰電池干燥裝置包括隔熱密封箱體10，箱體內(nèi)設(shè)置有加熱機構(gòu)和鋰電池干燥架60，鋰電池干燥架包括干燥架本體，干燥架本體上固定設(shè)置有用來與電池的抽氣口密封連接的抽真空管路，干燥架本體上還固定設(shè)置有用來使電池保持在與抽真空管路處于密封連接狀態(tài)的限位機構(gòu)。干燥架本體包括干燥層架，干燥層架包括固定連接在一起的干燥架橫梁70和電池托盤80，本實施例中，干燥架橫梁為沿前后方向延伸的長方體箱體，長方體箱體下端的兩側(cè)焊接連接有具有板狀結(jié)構(gòu)的電池托盤，電池托盤水平設(shè)置，沿左右方向延伸，在其他實施例中，電池托盤可以僅設(shè)置在干燥架橫梁的一側(cè)。抽真空管路包括抽真空連接件90、抽真空支管道110、抽真空主管道100，抽真空支管道為硬質(zhì)材料制成，如金屬或者硬質(zhì)塑料，抽真空支管道串設(shè)在干燥架橫梁側(cè)壁上，并通過螺母將其固定在干燥架橫梁側(cè)壁上，使抽真空支管道的兩端分別處于干燥架橫梁的長方體箱體的內(nèi)部和外部。干燥架橫梁的兩個側(cè)壁上沿前后方向依次固定設(shè)置有多個抽真空支管道，均采用上述方式設(shè)置，每一個抽真空支管道處于干燥架橫梁的長方體箱體外部的一端密封連接有抽真空連接件，另一端與抽真空主管道密封連接，使抽真空支管道中的氣體能夠匯入抽真空主管道中。抽真空主管道為金屬波紋管或塑料管，與抽真空支管道連接處和設(shè)置金屬或者硬質(zhì)塑料抽氣嘴，通過套設(shè)在抽真空支管道和抽氣嘴外的橡膠或者塑料軟管實現(xiàn)密封連接。抽真空主管道一端密封，另一端從干燥架橫梁的長方體箱體一端的頂面伸出并固定在干燥架橫梁的頂面上形成抽真空主管道的抽氣端101。干燥架本體可以包括一層干燥層架，也可以包括兩層以上的干燥層架，本實施例中包括三層干燥層架，每一層的干燥架橫梁之間或者電池托盤之間焊接連接。處于下層的干燥架橫梁中的抽真空主管道的抽氣端與處于上層的干燥架橫梁中的抽真空主管道密封連接，使下層的抽真空主管道中的氣體進(jìn)入上層的抽真空主管道中，最上層的抽真空主管道的抽氣端與抽真空設(shè)備20的抽氣管相連。抽真空連接件為管狀結(jié)構(gòu)，抽真空連接件處于干燥架橫梁外部的一端的外管壁上沿電池抽氣口到抽真空管路的方向依次固定設(shè)置有第一密封凸環(huán)901和第二密封凸環(huán)902，第一密封凸環(huán)的外徑等于電池抽氣口的內(nèi)徑，使得抽真空連接件插入電池抽氣口后，第一凸環(huán)能夠使電池抽氣口與抽真空連接件之間不發(fā)生相對移動。第二密封凸環(huán)的外徑大于電池抽氣口口沿的外徑，第二密封凸環(huán)朝向電池抽氣口的側(cè)壁上粘接有與電池抽氣口口沿密封配合的彈性密封圈903。抽真空連接件與抽真空支管道連接的一端通過DN卡箍904與抽真空支管道實現(xiàn)密封連接，也可以采用如下方式實現(xiàn)密封連接：抽真空連接件采用金屬或者硬質(zhì)塑料，與抽真空支管道連接的一端通過橡膠或者塑料軟管分別套設(shè)在抽真空連接件和抽真空支管道的端部實現(xiàn)密封連接，也可以將抽真空連接件的一端插入抽真空支管道的對應(yīng)端中，并在抽真空連接件的外壁與抽真空支管道內(nèi)壁之間設(shè)置密封圈實現(xiàn)密封連接。電池托盤上與每一個抽真空連接件對應(yīng)的位置都設(shè)置有用來對電池進(jìn)行限位的凹槽，所述凹槽構(gòu)成了所述限位機構(gòu)。本實施例中的電池為方形電池，抽氣口為方形電池的安全閥口。電池托盤上的凹槽的寬度和長度與方形電池側(cè)面的寬度和長度一致，使電池側(cè)面能夠插入凹槽中實現(xiàn)限位，同時設(shè)置凹槽與抽真空連接件之間的距離，保證安全閥口口沿能夠頂壓在第二密封凸環(huán)側(cè)壁的彈性密封圈上，實現(xiàn)抽真空連接件與安全閥口之間的密封連接。加熱機構(gòu)包括均勻布設(shè)在隔熱密封箱體內(nèi)壁上的熱管30和設(shè)置在箱體后側(cè)壁的循環(huán)鼓風(fēng)機構(gòu)40，熱管為現(xiàn)有技術(shù)中的熱管，如不銹鋼管中設(shè)置電熱絲。循環(huán)鼓風(fēng)機構(gòu)包括鼓風(fēng)電機及與鼓風(fēng)電機相連的風(fēng)扇，鼓風(fēng)電機帶動風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)為箱體內(nèi)鼓風(fēng)加熱，保證箱體內(nèi)部溫度的一致性，鼓風(fēng)電機與風(fēng)扇之間通過磁流體密封方式連接，能夠確保電機轉(zhuǎn)矩的傳遞，且不影響箱體的真空密封性。隔熱密封箱體內(nèi)壁還鋪設(shè)有硅酸鋁纖維材料，以提高隔熱效果。隔熱密封箱體頂部設(shè)置有孔，供抽真空設(shè)備的抽氣管50通過，抽真空設(shè)備的抽氣管與隔熱密封箱體頂部之間密封配合。隔熱密封箱體的底部設(shè)置有導(dǎo)向槽，干燥架本體的下端設(shè)置有導(dǎo)向輪601，導(dǎo)向輪與導(dǎo)向槽之間導(dǎo)向移動配合，在鋰電池干燥架移入或者移出隔熱密封箱體時，可以方便地推入或者拉出。在本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的其他實施例中，抽真空連接件垂直于干燥架橫梁的側(cè)面串設(shè)在干燥架橫梁側(cè)壁上，并通過螺母將其固定在干燥架橫梁側(cè)壁上，使抽真空連接件的兩端分別處于干燥架橫梁的長方體箱體的內(nèi)部和外部，處于干燥架橫梁的長方體箱體內(nèi)部的一端密封連接有抽真空支管道。抽真空連接件為金屬或者硬質(zhì)塑料，抽真空支管道為金屬波紋軟管或者塑料管。干燥架橫梁的兩個側(cè)壁上沿前后方向依次固定設(shè)置有多個抽真空連接件，均采用上述方式設(shè)置。在本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的其他實施例中，鋰電池干燥架的干燥架本體與箱體側(cè)壁導(dǎo)向移動配合，通過設(shè)置在干燥架本體的電池托盤側(cè)面和隔熱密封箱體側(cè)壁上的導(dǎo)軌實現(xiàn)導(dǎo)向移動配合。在本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的其他實施例中，電池托盤上的凹槽遠(yuǎn)離干燥架橫梁的一端設(shè)置有朝向干燥架橫梁方向延伸的彈簧，彈簧一端固定在凹槽的側(cè)壁上，另一端能夠?qū)Ψ胖迷谄渲械碾姵禺a(chǎn)生朝向干燥架橫梁方向的彈力。將電池放入凹槽后，彈簧的彈力能夠使電池安全閥口與抽真空連接件的密封性更好，同時，也能夠使凹槽的長度和寬度不受限制，適用于各種尺寸的電池。在本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的其他實施例中，如圖8所示，限位機構(gòu)也可以通過在電池托盤上固定設(shè)置電池夾具，通過可以移動的加緊側(cè)板實現(xiàn)對電池的加緊固定。電池夾具包括固定側(cè)板801、固定底板802、夾緊側(cè)板803及推力機構(gòu)804，電池放置在夾具中時首先靠放在固定側(cè)板和固定底板上，所述的夾緊側(cè)板可通過推力機構(gòu)同時動作對電池統(tǒng)一進(jìn)行夾緊，保證夾緊的一致性，所述的推力機構(gòu)依靠螺紋連接旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為夾緊側(cè)板的直線移動。在本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的其他實施例中，抽真空連接件的密封凸環(huán)只有一個，密封凸環(huán)的外徑等于或略小于安全閥口的內(nèi)徑，密封凸環(huán)的外周面上粘結(jié)設(shè)置有一層橡膠材料，在抽真空連接件插入電池的安全閥口后，密封凸環(huán)上的橡膠材料能夠起到密封作用。在本發(fā)明的鋰電池干燥裝置的其他實施例中，可以不設(shè)置抽真空連接件和DN卡箍，抽真空支管道直接與電池安全閥口密封連接。也可以設(shè)置抽真空支管道為橡膠或者塑料軟管，軟管一端連接的抽真空連接件與電池安全閥口連接后，電池可以采用安全閥口朝上的方式固定在電池托盤上的凹槽中。上述實施例中，熱管和循環(huán)鼓風(fēng)機構(gòu)通過隔熱密封箱體內(nèi)的空氣作為傳熱介質(zhì)對電池實現(xiàn)加熱，在其他實施例中，可以設(shè)置干燥架本體均為金屬材質(zhì)，并將干燥架本體與熱管接觸，實現(xiàn)干燥架本體與電池的接觸式傳熱。本發(fā)明的鋰電池干燥架的實施例與上述實施例中的鋰電池干燥架的結(jié)構(gòu)完全一致，此處不再贅述。另外，上述實施例中的鋰電池干燥架的各種可替代形式，也均適用于本發(fā)明的鋰電池干燥架的實施例。本發(fā)明的使用上述鋰電池干燥裝置干燥鋰電池的方法的實施例包括如下步驟：1)將抽真空連接件先與鋰電池的安全閥口相連，即將抽真空連接件的第一密封凸環(huán)插入電池安全閥口內(nèi)，并且使第二密封凸環(huán)上的彈性密封圈與安全閥口的口沿頂壓配合，保證二者之間密封配合，然后將抽真空連接件與抽真空支管道密封連接，然后將鋰離子電池的側(cè)面一端插入電池托盤上的凹槽中固定；2)待各層的鋰電池與鋰電池干燥架連接完成后，將鋰電池干燥架通過導(dǎo)向輪和隔熱密封箱體底部的導(dǎo)向槽導(dǎo)向移動近入隔熱密封箱體中，將干燥架本體上最上層的抽真空主管道與串設(shè)在隔熱密封箱體頂部的抽真空設(shè)備的抽氣管密封連接，然后關(guān)閉隔熱密封箱體將其密封，本實施例中的抽真空設(shè)備為真空泵；3)開啟真空泵開始預(yù)抽真空，待真空度達(dá)到-90kPa時，關(guān)閉真空泵，利用干燥氣體進(jìn)行泄壓至-10kPa的粗真空狀態(tài)，以除去系統(tǒng)內(nèi)部原有的氣體水分，然后開啟加熱機構(gòu)的電源，使設(shè)置在隔熱密封箱體內(nèi)壁上的熱管和循環(huán)鼓風(fēng)機構(gòu)開始工作，在箱體內(nèi)溫度上升到設(shè)定溫度后，開啟真空泵將電池內(nèi)抽真空至-99.5kPa；所述設(shè)定溫度為70-120℃，從開始加熱到抽真空完成的總干燥時間為8-15h，本實施例中設(shè)定溫度為105℃，總干燥時間為12h。經(jīng)檢測，干燥后的鋰電池中的極片水分含量為460ppm。本發(fā)明的使用鋰電池干燥裝置干燥鋰電池的方法的其他實施例中，步驟3)中直接開啟加熱機構(gòu)加熱，不再進(jìn)行預(yù)抽真空。