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真空干燥系統(tǒng)進展，從大圓柱到固態(tài)電池

        6月25日，第十八屆高工鋰電產業(yè)峰會在常州金壇盛大舉行，此次峰會主題為“產業(yè)鏈格局重整  全場景應用共振”。鋰電行業(yè)正站在全場景需求爆發(fā)與技術迭代的歷史交匯點。

        當電動重卡穿梭于干線物流，兩輪車馳騁在城市街巷，固態(tài)電池叩響下一代技術大門，鋰電池的應用邊界正以超乎想象的速度拓展。

        在制造端，傳統(tǒng)工藝的效率天花板日益凸顯。長達百米的熱風烘箱、耗時數小時的干燥流程、占電池生產15%能耗的烘烤環(huán)節(jié)，正成為行業(yè)降本增效的 “攔路虎”；極耳焊接的多道工序、動輒數十秒的操作時間，也讓快充電池的量產面臨工藝瓶頸。

        作為鋰電烘烤裝備領域的全球頭部供應商，時代高科研究院院長楊毅博士發(fā)表“真空干燥系統(tǒng)進展，從大圓柱到固態(tài)電池”主題演講：

        楊博士首先介紹了大圓柱高產能需求下的設備結構變化。從生產線的角度，單線產能的需求越來越高，從早期的30ppm，到目前普遍的100ppm以上，一些新的產線產能要求已經接近200ppm。設備結構上加熱方式的變革首當其沖。

        同時，單體烘箱電池生產線呈現出高速、高產能的發(fā)展趨勢，在電池烘烤工藝趨于極限的背景下，單體烘箱結構多層化，腔體增大，以提升單線產能，批次烘烤電池數量增加。單體烘箱的單位空間，已由過去的1m³左右達到目前的10m3或以上，與此同時帶來烘箱局部結構的優(yōu)化，如烘箱密封門等關鍵部件的革新；并促進與之匹配的腔體加工技術如：焊接技術、真空技術及溫控技術的不斷提升。

        還要求調度每批次電池數量、體積、容量等不斷增大；高速的上下料需求使得每次抓取的圓柱電芯數量不斷增加，從單個抓取到目前的40個同時抓取。時代高科大圓柱電池高速產線設備均能滿足以上需求。

        全固態(tài)電池方面，時代高科提出，全固態(tài)電池的生產工藝中，干燥工藝不會取消，反而要求會更高。行業(yè)普遍認為，全固態(tài)產線中干燥工序會前置，即專注于粉體和極片/極卷烘烤，電芯烘烤可能會走向淘汰。同時對于干燥提出高速、高真空度、高除水率的要求，還需要額外考慮的是環(huán)境的影響，材料特性特別是毒性、腐蝕性等的影響。

        此外，干燥過程中有必要對干燥物料施加一定的拘束條件，防止其宏觀和微觀的變形。

        對此，時代高科所提出的解決方案，主要為使用二極管激光器干燥進行對流烘箱干燥的低成本、環(huán)保替代。通過激光加熱對固態(tài)電池極卷進行面加熱，疊加紅外測溫方式，進行多點測溫。目前已經在真空常壓環(huán)境進行測試實驗，效果良好。