時代高科楊毅：隧道式干燥設備未來將占主流
圖為深圳市時代高科技設備股份有限公司研究院院長楊毅發(fā)表演講
10月17日，“第五屆動力電池應用國際峰會（CBIS2020）暨首屆中國新能源新材料（寧德）峰會”在福建寧德召開。本屆峰會由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會、福建省寧德市人民政府、電池中國網，以及寧德時代、電化學儲能技術國家工程研究中心和21C創(chuàng)新實驗室聯(lián)合主辦。在“鋰電智造的數字化新征程”主題論壇上，深圳市時代高科技設備股份有限公司研究院院長楊毅發(fā)表了題為《真空干燥的模塊化、多元化發(fā)展趨勢》的主題演講。
“正極材料具有很強的吸水性，是電池水分含量的主要來源，”據楊毅介紹，動力電池生產制造過程中，材料、極片、極卷、電芯等環(huán)節(jié)都需要除水，以保證電芯的高安全性和可靠性，“如果電池內的水分超過了100PPM以后，電池的性能和安全性都會急劇下降。”
楊毅指出，根據固體物質分子與水分子作用力的性質及大小，水分在電芯的存在形式主要有三種：附著、吸附和結晶的化合水分，“其中化合水分最難去除，在常壓150℃以上方可蒸發(fā)。”
值得注意的是，由于高溫對電芯內部的隔膜會造成損傷，必須通過其他方法來去除水分。“時代高科利用在真空條件下水分沸點降低的物理原理，研發(fā)了鋰電池真空干燥技術及相關設備，”據楊毅介紹。
據悉，目前真空干燥設備主要有全自動隧道式真空干燥系統(tǒng)、單機組合式真空干燥設備，以及其他干燥設備等。
楊毅表示，對不同結構類型設備的運行進行總結可以發(fā)現：
隧道式干燥設備在綜合能耗、生產穩(wěn)定性、質量一致性等方面，都優(yōu)于單體組合式干燥設備；
單體組合式干燥設備在生產柔性化方面略占優(yōu)勢；
其他類型設備，例如卷對卷烘烤技術成熟度仍然欠缺。如卷對卷烘烤技術上存在處理速度、真空度的保持、質量穩(wěn)定性等無法解決的難題。
楊毅表示，根據日韓的成功經驗，未來短而高效的隧道式干燥設備預計將占主流地位。
值得注意的是，由于電池材料的不同，干燥過程及技術選擇也有所不同。今年以來磷酸鐵鋰市場快速，“磷酸鐵鋰材料吸水量較大，烘烤難度也是最難的，水分不容易脫除，所以同等溫度下，烘烤時間最長，”據楊毅介紹，三元材料屬于熱穩(wěn)定性差的材料，鎳含量越高，越不穩(wěn)定；但三元材料的含水量相對低一些，烘烤也相對容易，相同烘烤溫度下，時間相對磷酸鐵鋰電池會顯著縮短。
在干燥時間上，干燥時間對干燥效果的影響也是很大的，長的干燥時間可以提高干燥效果，某些單體干燥爐甚至有48-72小時的干燥時間。楊毅指出，干燥時間的延長對于產能還是有負面影響，所以目前在追求高產能的現狀下，電池企業(yè)多要求縮短干燥時間，因此提出了接觸式加熱等方案。楊毅表示，在確定干燥時間前，最穩(wěn)妥的辦法是通過實驗來確認干燥效果，特別是干燥水分有寫入技術協(xié)議的情況下，必須要求對來料水分，干燥時間進行實驗驗證。
據了解，目前時代高科在深圳、上海和天津均有公司，其中深圳是總部基地。“這三個公司分別具備設計、制造、生產和檢驗的能力。”據楊毅介紹，深圳總部的真空技術工程實驗室，擁有真空檢測技術平臺、真空獲得技術平臺、真空熱工程/真空干燥技術平臺、真空表面處理/真空鍍膜技術平臺和新能源真空干燥節(jié)能減碳大數據平臺，同時公司還被國家工信部認定為工業(yè)節(jié)能技術裝備制造企業(yè)，核心產品主要為隧道式、單體式的真空干燥設備。“時代高科還領導建立了國內第一個真空干燥設備團體標準，與國內TOP20電池生產制造企業(yè)，以及LG化學、松下、大眾都在合作。”
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