在鋰離子電池的制造領域，有許多環(huán)節(jié)需要干燥技術，如原材料干燥、注液前電芯干燥、空氣中水分的除濕。其中，極片涂布后的干燥工序更是直接影響著電池的最終品質。每一步都對電池的性能和質量起著至關重要的作用。

在鋰離子電池行業(yè)蓬勃發(fā)展的當下，深入了解干燥技術，對于提升電池生產效率和產品性能有著不可忽視的意義。

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干燥分類介紹

固體物料中含有的水分或其他溶劑成分統(tǒng)稱為濕分，含有濕分的固體物料稱為濕物料。固體物料的干燥就是對濕物料加熱，使所含濕分汽化，并及時移走所生成蒸氣的過程。按照加熱方式，干燥過程可以分為傳導干燥、對流干燥和熱輻射干燥。

• 對流干燥：使熱空氣以相對運動方式與濕物料接觸，向物料傳遞熱量，使?jié)穹制⒈粠ё叩母稍锓椒ā?/span>
• 傳導干燥：通過傳熱壁面以熱傳導方式將熱量傳給濕物料，使?jié)穹制⒈蝗コ母稍锓椒ā?/span>
• 熱輻射干燥：通常以紅外熱輻射方式加熱濕物料表面，物料吸收輻射能后轉化為熱能，使?jié)穹制?/span>

按照操作壓力，干燥過程可分為常壓干燥和真空干燥。

• 常壓干燥就是在大氣壓下的干燥過程，鋰離子電池涂層的干燥屬于常壓干燥。
• 真空干燥是在抽真空，具有一定真空度情況下完成的干燥過程，具有操作溫度低、可以深度除濕、熱經濟性好、溶劑回收容易等優(yōu)點。適用于熱敏性、易氧化、有毒、易燃易爆物料的干燥。

按操作方式不同，干燥還可分為連續(xù)干燥和間歇干燥。

• 工業(yè)生產中多為連續(xù)干燥，生產能力大、產品質量較均勻、熱效率較高、勞動條件較好。
• 間歇干燥投資費用較低，操作控制靈活方便，故適用于小批量、多品種或要求干燥時間較長物料的干燥。

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干燥工藝介紹

鋰離子電池極片涂布干燥，通常是采用烘道式干燥方式，空氣作為熱載體，利用對流加熱涂膜，使涂膜中水分或其他溶劑汽化并被空氣帶走，達到涂膜固化干燥的目的。這種方式主要采用空氣對流干燥。

空氣干燥器對流干燥示意圖

干燥速率為單位時間在單位干燥面積上汽化的水或溶劑的質量，用U表示，單位為kg/(m2·s)。干燥速率與空氣和物料狀態(tài)都有關。當空氣的溫度、濕度流量以及與物料接觸方式都不變的情況下，典型干燥速率曲線如下圖所示。

(左)對流干燥速率曲線；(右)干燥器中的位置

按照干燥速率曲線，可以將干燥分成三個階段：過渡段、恒速干燥段和降速干燥段。

過渡段：對應上圖的AB段，涂膜先降溫后升溫。這一階段涂膜進入干燥箱后，由于水或其他溶劑汽化吸熱，膜溫度顯著下降，這是過渡段的溫度變化特征，通常這一階段干燥速率快，時間不長。其中容易忽視的是：涂布后進入干燥段前的準備階段，此時揮發(fā)性溶劑已經開始蒸發(fā)。另外如果空氣中不清潔，也會引起涂布缺陷。

恒速干燥段：對應上圖的BC段，這一階段涂層表面有足夠的非結合水分，物料表面蒸氣壓與同溫度純水的飽和蒸氣壓相等，與物料內部水分及其運動狀況無關。這一階段干燥速率受外部條件控制，當外部條件不發(fā)生變化時物料的吸熱與汽化處于平衡狀態(tài)，溫度通常處于恒定不變狀態(tài)，這是恒速干燥段的溫度變化特征。大部分水分或其他溶劑在這個階段汽化。

降速干燥段：對應上圖的CD段，從C點開始，物料表面已經不再全部潤濕，部分表面結合水分開始汽化，并且內部水分移動到表面的速度跟不上表面的汽化速度，汽化速度逐漸下降。干燥速率受水分由物料內部移動到表面的速度控制。在這一階段由于汽化水分量減少，物料溫度上升，這是降速干燥階段的溫度變化特征。通常到達D點時，非結合水分全部蒸發(fā)完畢，部分結合水汽化掉了，受空氣傳熱限制和空氣飽和度限制，還有部分結合水留在涂層中，達到了新的平衡狀態(tài)。

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干燥點控制

干燥點通常是指物料在干燥過程中恒速干燥段的終點。涂布后干燥過程中，通常需要根據干燥物料性質和干燥系統(tǒng)來預設干燥點在干燥器中的位置，稱為預定干燥點位置。控制涂層的干燥點是保障產品產量和質量的重要因素。干燥過程中濕涂層溫度比干涂層的溫度低，一般在干燥末尾段設一些測溫點，以便建立一個溫度曲線，由這個曲線就可以判斷出涂層處于恒速干燥段還是降速干燥段，以及涂層是否已經干燥和干燥點的位置。

干燥點附近（降速干燥段）的溫度變化

知道干燥點以后，就可以對干燥點進行調節(jié)。當干燥點過晚時，需要調節(jié)送風系統(tǒng)和涂布車速將干燥點前移，反之亦然。

通過優(yōu)化空氣速度節(jié)省干燥運轉費用，涂層的機械穩(wěn)定性、干燥的最大風速是限制因素，應綜合考慮設備費用和運行成本。一般在降速干燥段對氣速不敏感，應取速度較低；恒速干燥段對氣速敏感，取較高速較為有利。

綜上所述，鋰離子電池極片涂布干燥技術涵蓋了多種干燥方式、復雜的干燥工藝以及關鍵的干燥點控制等方面。在實際生產過程中，不斷優(yōu)化干燥技術，不僅能夠提高生產效率，還能保障產品的質量穩(wěn)定性。美能光子灣科技能夠為電池制造商提供精準的工藝監(jiān)控和質量檢測，助力企業(yè)優(yōu)化干燥工藝，提升生產效率和產品質量，推動鋰離子電池行業(yè)朝著更加高效、優(yōu)質的方向發(fā)展。