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東莞市豪恩檢測(cè)儀器有限公司(武漢分公司)
中級(jí)會(huì)員 | 第13年

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鋰電池生產(chǎn)為何離不開真空烘箱

時(shí)間:2025/7/8閱讀:150
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在當(dāng)今新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的浪潮中,鋰電池作為關(guān)鍵儲(chǔ)能設(shè)備,廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站、3C 產(chǎn)品等多個(gè)領(lǐng)域,其性能與安全性備受關(guān)注。而在鋰電池復(fù)雜且精密的生產(chǎn)過程里,真空烘箱扮演著舉足輕重的角色,這背后蘊(yùn)含著諸多深層次原因。
一、水分 —— 鋰電池性能的 “頭號(hào)殺手"
鋰電池內(nèi)部的水分,堪稱影響其性能的 “頭號(hào)殺手",對(duì)電池的各項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。
從電壓方面來看,水分會(huì)干擾電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng),使得電池電壓平臺(tái)不穩(wěn)定,充放電過程中電壓波動(dòng)加劇,無法為設(shè)備提供穩(wěn)定的電力輸出。例如在手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中,電池電壓不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)突然關(guān)機(jī)、重啟等異常情況。
內(nèi)阻方面,水分與電解液中的某些成分發(fā)生反應(yīng),生成的產(chǎn)物會(huì)增加電池內(nèi)阻。內(nèi)阻增大意味著電池在充放電時(shí)會(huì)消耗更多的能量,以電動(dòng)汽車為例,電池內(nèi)阻過高會(huì)使車輛續(xù)航里程顯著縮短,降低了其使用價(jià)值。
自放電特性也深受水分影響。水分的存在會(huì)加速電池的自放電速率,即便電池處于未使用狀態(tài),電量也會(huì)快速流失。對(duì)于長期存儲(chǔ)的鋰電池,這一問題尤為突出,會(huì)嚴(yán)重影響電池的存儲(chǔ)壽命和使用性能。
更為嚴(yán)重的是,水分超標(biāo)可能引發(fā)電池品質(zhì)下降、膨脹,甚至自燃、爆炸等災(zāi)難性后果。在動(dòng)力電池領(lǐng)域,若電池組內(nèi)個(gè)別電芯水分含量過高,隨著充放電循環(huán)次數(shù)增加,可能引發(fā)熱失控連鎖反應(yīng),對(duì)人身安全和財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。據(jù)統(tǒng)計(jì),近年來因鋰電池?zé)崾Э匾l(fā)的安全事故時(shí)有發(fā)生,給整個(gè)行業(yè)敲響了警鐘。

正因如此,對(duì)于對(duì)一致性和安全性要求動(dòng)力鋰電池而言,嚴(yán)格控制水分含量是生產(chǎn)過程中的重中之重,而真空烘箱正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的核心設(shè)備。


二、真空烘箱的工作原理 —— 高效除水的奧秘
真空烘箱能夠在鋰電池生產(chǎn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用,其工作原理是根本原因。它巧妙地利用了水的物理特性 —— 水的沸點(diǎn)隨壓力降低而顯著降低。在常壓環(huán)境下,水的沸點(diǎn)為 100℃,但在真空烘箱營造的負(fù)壓條件下,水的沸點(diǎn)可大幅下降。例如,當(dāng)真空度達(dá)到 - 0.089Mpa 時(shí),水的沸點(diǎn)可降至 45℃ 。
在鋰電池生產(chǎn)過程中,將需要干燥的電池材料(如正負(fù)極片、電芯等)放置于真空烘箱內(nèi)。首先,在常壓下對(duì)物料進(jìn)行適當(dāng)加熱,使材料內(nèi)部的部分水分轉(zhuǎn)化為水蒸氣。隨后,啟動(dòng)真空泵抽取烘箱內(nèi)的空氣,迅速形成真空狀態(tài)。此時(shí),由于環(huán)境壓力降低,水分的沸點(diǎn)也隨之降低,原本難以汽化的水分在較低溫度下就能快速轉(zhuǎn)化為水蒸氣,并在負(fù)壓作用下迅速從物料中逸出,被真空泵抽出烘箱。最后,通過充入氮?dú)獾榷栊詺怏w打破真空狀態(tài),維持干燥環(huán)境,防止物料在取出過程中重新吸收水分。
與傳統(tǒng)常壓干燥方式相比,真空烘箱的優(yōu)勢(shì)十分明顯。傳統(tǒng)干燥方式依賴空氣對(duì)流傳遞熱量,不僅效率低下,而且難以使物料內(nèi)部的水分排出,容易導(dǎo)致水分殘留。而真空烘箱通過負(fù)壓加速水分逸出,能夠在相對(duì)較低的溫度下實(shí)現(xiàn)快速、高效、深度的干燥,避免了高溫對(duì)鋰電池材料性能的損害,同時(shí)大大縮短了干燥時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率。
三、適配鋰電池生產(chǎn)全流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
  1. 正負(fù)極片制備階段

在鋰電池正負(fù)極片的制備過程中,漿料涂布是關(guān)鍵工序。涂布后的極片含有大量溶劑(如 NMP)和水分,若不及時(shí)、去除,會(huì)影響極片的質(zhì)量和性能。真空烘箱能夠在低溫下快速蒸發(fā)極片中的溶劑和水分,防止極片因高溫而出現(xiàn)開裂、活性物質(zhì)脫落等問題,確保極片的完整性和一致性。同時(shí),通過精確控制真空度和溫度,還能有效調(diào)整極片的孔隙結(jié)構(gòu),優(yōu)化電池的充放電性能。
  1. 電芯組裝前處理

電芯組裝前,對(duì)疊片或卷繞后的電芯進(jìn)行真空烘烤至關(guān)重要。這一環(huán)節(jié)可以去除電芯內(nèi)部殘留的空氣和水分,降低電池在循環(huán)過程中因氣體膨脹導(dǎo)致的鼓包風(fēng)險(xiǎn),提高電芯的安全性和穩(wěn)定性。此外,真空環(huán)境還能避免電芯材料在高溫下被氧化,保障電芯的性能和壽命。
  1. 電池注液與封口前

在電池注液和封口前,必須確保電池內(nèi)部處于極低的水分含量狀態(tài)。因?yàn)殇囯姵仉娊庖菏遣缓肿拥挠袡C(jī)物,水的存在會(huì)與電解液發(fā)生劇烈反應(yīng),產(chǎn)生氣體,導(dǎo)致電池內(nèi)壓升高,引發(fā)鼓包、漏液甚至爆炸等嚴(yán)重問題。真空烘箱通過多次循環(huán)的真空烘烤,能夠?qū)㈦姵貎?nèi)部的水分含量降低水平,滿足電池注液和封口的嚴(yán)苛要求,為電池的長期穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。
四、提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率的有力保障
  1. 提高產(chǎn)品質(zhì)量一致性

鋰電池作為一種高度精密的產(chǎn)品,對(duì)質(zhì)量一致性要求。不同批次、甚至同一批次內(nèi)的電池性能差異過大會(huì)影響電池組的整體性能和壽命。真空烘箱能夠精準(zhǔn)控制干燥過程中的溫度、真空度等參數(shù),確保每一批次的電池材料都能在相同的理想條件下進(jìn)行干燥處理,有效減少了因干燥環(huán)節(jié)導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量差異,提高了電池產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。
  1. 降低產(chǎn)品報(bào)廢率

水分含量過高是導(dǎo)致鋰電池產(chǎn)品報(bào)廢的主要原因之一。通過使用真空烘箱嚴(yán)格控制水分,可大幅降低因水分超標(biāo)引起的電池性能不合格率,減少產(chǎn)品報(bào)廢帶來的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)某鋰電池生產(chǎn)企業(yè)統(tǒng)計(jì),引入先進(jìn)的真空烘箱設(shè)備后,產(chǎn)品報(bào)廢率從原來的 5% 降低至 1% 以內(nèi),顯著提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
  1. 優(yōu)化生產(chǎn)流程,提高生產(chǎn)效率

真空烘箱的自動(dòng)化程度不斷提高,如今的設(shè)備可與鋰電池生產(chǎn)線上的其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接,形成自動(dòng)化生產(chǎn)流程。從物料的上料、干燥到下料,均可通過程序控制自動(dòng)完成,減少了人工干預(yù),提高了生產(chǎn)效率。同時(shí),真空烘箱高效的干燥性能縮短了每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的時(shí)間,進(jìn)一步加快了整個(gè)鋰電池生產(chǎn)流程的節(jié)奏,滿足了日益增長的市場(chǎng)需求。



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