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鋰電

鋰離子電池涂布極片干燥

ainet.cn   2025年01月06日

1、極片干燥的方式

(1)遠紅外輻射干燥:用遠紅外發(fā)射元件將熱能輻射到干燥物體表面,使液體蒸發(fā)汽化進行干燥。

特點:干燥速度取決與輻射溫度,溫度高,干燥速度快;

優(yōu)點:設備簡單,適用低檔涂布機中的應用;

缺點:干燥效率低,干燥不均勻,易產生干燥缺陷。

(2)雙面送風漂浮干燥:漂浮干燥是在干燥箔材雙面設置特殊設計的風嘴,送高速噴射的氣流,在空氣流動附壁效應的作用下,垂直作用到干燥箔材上,在氣流的作用下,干燥極片呈漂浮狀態(tài)。

特點:風嘴設計能產生附壁效應,干燥時極片呈漂浮狀態(tài);

優(yōu)點:能進行雙面干燥,干燥效率高;

缺點:雙面送風動力消耗大;干燥設備結構復雜龐大。

(3)循環(huán)熱風沖擊干燥:利用空氣噴射流體力學原理發(fā)展起來的高效干燥技術。干燥空氣通過特殊設計的風嘴,以高速噴射到被干燥物體表面,在干燥物體表面阻礙干燥靜止空氣層在沖擊作用下被破壞使干燥效率大大提高。

特點:干燥速度和溫度、風量有關,可通過循環(huán)風加大風量提高干燥速度和熱量利用率;

優(yōu)點:干燥效率高,通過風量提升干燥速度,避免因高溫產生的龜裂缺陷;

缺點:風道結構布局較復雜,風嘴設計要求苛刻。

2、極片干燥的原理

干燥:用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化,并將產生的蒸氣排除,達到除去固體物料中濕分的操作。

如上圖所示,干燥過程進行的條件分為三種情況:

1、Pw>P,驅動力使物料中水分汽化;

2、Pw=P,氣壓平衡,干燥過程停止;

3、Pw<P,驅動力使物料吸水。

干燥的動力學過程如下圖:干燥過程分為預熱升溫段AB、恒速干燥段BC和降速干燥段CDE。

干燥過程分為不同的步驟,每一個步驟都會對極片產生不同的影響,具體如下:

1、預熱升溫段AB:物料被加熱升溫;

2、恒速干燥段BC:蒸汽中熱量被物料吸收,水分蒸氣壓大于熱空氣氣壓,水分開始汽化,汽化速度與擴散速度幾乎一致,干燥速率平穩(wěn),呈恒速干燥;此時濕膜中水分急劇揮發(fā),涂膜開始收縮變形,應力逐漸增加,若應力超過物料之間的粘結力時,會出現開裂;

3、第一降速階段CD:物料內部水分擴散速率小于表面水分汽化速率,物料形成“干區(qū)”,導致干燥速率下降,應力開始穩(wěn)定;

4、第二降速階段DE:水分汽化界面逐漸轉移物料內 部,阻力加大,造成干燥速率下降。

極片干燥過程(如下圖):鋰電池電極漿料成分均勻分布,隨后溶劑蒸發(fā)誘導濕涂層厚度減少,顆粒逐漸彼此接近,直至形成最密集的堆積態(tài),涂層收縮終止;隨著水分汽化界面推進到孔結構內部,最終形成多孔結構干電極涂層。

涂布干燥是鋰離子電池制造過程中的關鍵步驟,它對電池的性能有著深遠的影響。如果干燥溫度過低,極片可能無法完全干燥,影響電池性能;而如果溫度過高,極片內部的有機溶劑可能過快蒸發(fā),導致涂層龜裂或脫落,影響電池的安全性和循環(huán)壽命。因此需要深入了解整個涂布干燥的原理才能明白哪些步驟是關鍵的影響因素,同時也可以 在出現問題的時候找到問題的根源。

(來源攻略新能源)

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