鋰電池制造中的水分去除真空干燥系統(tǒng)
一、鋰電池的構(gòu)造和制造工藝
1.鋰電池
(1).鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負的二次電池。
(2).正采用鋰化合物,如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元復合材料。負采用碳,如石墨、石墨化碳材料。電解液由無機鹽溶于有機溶劑所組成。
(3).在充放電過程中,Li+在兩個電之間往返嵌入和脫嵌,被形象的稱為“搖椅電池”。 充電池時,Li+從正脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負,負處于富鋰狀態(tài)。 放電時則相反。
2.鋰電池種類(形狀分)
3.鋰電池構(gòu)造(圓柱形)
(1).正
電池反應的主體,主要反應物質(zhì)為氧化估鋰(LiCoO2),正片是由LiCoO2粉末調(diào)成膏體狀涂覆在鋁箔上烘干而成。
(2).負
與正匹配成為電池反應的主體,主要反應物質(zhì)為碳(C),負片是由石墨粉末調(diào)成膏體狀涂覆在銅箔上烘干而成。
(3).隔膜
置于正與負之間起隔離作用,主要是以防正與負直接接觸而導致電池內(nèi)部短路,現(xiàn)在的所采用的隔膜紙一般為PE/PP多層微孔薄膜。
(4).電解液
電池反應過程中作鋰離子來回移動的載體,一般采用六氟磷酸鋰 (LiPF6)作電解質(zhì),溶解于EC/DMC/EMC等酯類物質(zhì)中而形成的有機電解液。
4.鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈
5.鋰電池制造工藝
6.鋰電池制造關連機器
二、鋰電池制造過程去除水分的方法
1.鋰電池中的水分
(水、雜質(zhì)是鋰離子電池的天敵?。?
(1).水在汽化時體積會放大1700倍,電解成氧氣和氫氣。
(2).在特定情況下,如過充電、環(huán)境溫度高,連續(xù)使用等,水的劇烈膨脹和導電,導致電池內(nèi)阻急劇放大,溫度升高,殼體膨脹。
(3).電池在內(nèi)阻上消耗大量能量,產(chǎn)生巨大熱量,溫度上升導致隔膜熔化,從而導致電池低效。
(4).水分和過熱同時也會導致目前主要正材料LiPF分解,導致電池性能低效。
(2).電池的組裝工藝需要在干燥環(huán)境下進行。
(3).往電池里注入電解液之前,需要在不加熱的情況下進行完全干燥處理。
3.干燥的方法
(1).干燥的方法:對流
(2).干燥的方法:傳導
(3).干燥的方法:輻射
三、真空干燥原理與特點
1.真空干燥的原理
2.真空干燥的優(yōu)點
(1).可在低溫狀態(tài)下除去水分。
(2).可除去微細構(gòu)造物里的水分(電卷的內(nèi)部,電解液注入之前的液槽等)。
(3).可在短時間內(nèi)完全除去水分。
(4).可以防電材料的氧化。
※ 一般在大氣壓狀態(tài)下無法完全干燥的樣品,
在真空條件下可以實現(xiàn)水分的去除。
3.真空干燥箱
4.干式真空泵
四、鋰電池制造工藝相應的干燥方法
1.制造工藝相應的干燥方法
(1).電材料,隔膜 ? 大氣條件下干燥
利用空氣對流干燥。
材料購置后,在存放期間進行干燥,但須確保干燥時間。
(2).正負的電卷 ? 真空干燥
利用了輻射、傳導、對流方式的真空干燥箱(為了縮短干燥處理時間、減少產(chǎn)品數(shù)量)。
(3).電解液注入前 ? 真空干燥
利用了輻射、傳導、對流方式的真空干燥箱(在低溫條件下完全干燥)。
3.電材料、電、電卷的真空干燥
4.測試機① 帶棚板加熱的真空干燥箱
5.測試機② 帶強制對流的真空干燥箱
6.對真空干燥要求的提案
五、用于批量生產(chǎn)的真空干燥系統(tǒng)
1.真空干燥箱
2.電卷真空干燥流水線 案例
3.注液前電池真空干燥流水線 案例
六、干燥以外的產(chǎn)品
1.氣體監(jiān)測設備
2.低露環(huán)境
3.充放電設備
4.三維測量X射線CT裝置
5.實驗室噴霧干燥器