干燥系统极限压强对锂电池干燥效果的影响

雷蕾

中航锂电(洛阳)有限公司，河南 洛阳 471003

摘要:本文研究了在锂电池干燥过程中，干燥系统绝对压强的变化规律及干燥系统中不同的极限压强对锂电池干燥效果的影响,认为控制极限压强能够有效改善锂电池干燥效果。

关键词:干燥设备；极限压强；锂电池；干燥

中国分类号：TM912 文献标识码：A

Study on how the limit pressure of drying equipment effect the result of Li-ion battery drying

Lei Lei

(China Aviation Lithium Battery CO., LTD, Luoyang, Henan, 471003)

Abstract: The change regulation of the absolute pressure of drying equipment during the drying process of Li-ion battery was studied, as well as how the different limit pressure of the drying equipments effect the result of drying. And we believe control the limit pressure of the drying equipment can improve the the result of drying.

Keywords:Drying equipment；Limit pressure；Li-battery；Drying

锂离子电池作为新一代绿色环保电池，工作电压高、比能量高、无污染、循环寿命长，作为动力电池有着广泛的应用前景^[1]。干燥工序是锂离子动力电池生产过程中一个极其重要的环节，通过干燥，电池中的水分得以脱除，水分脱除效果将直接影响锂电池容量、内阻、循环容量等重要性能^[2]。因此，在锂电池干燥工序需采取有效措施保证干燥效果。

目前，各锂电厂家对锂电池进行干燥的方法各有不同，但主要都是依靠真空干燥系

统结合气体置换、物理加热等方式^[3]。其中真空干燥系统在干燥过程中尤为重要，在不同的干燥系统中使用相同的干燥工艺对锂电池进行干燥，干燥结果会有很大差别。

本文结合锂电池在不同干燥系统及不同极限压强状态下干燥的实际应用经验，主要对极限压强与干燥效果的关系进行了分析与讨论。

一、研究背景

在实际生产过程中，即使使用批量的同一型号的干燥系统进行锂电池干燥，因设备密封性、抽真空能力等因素造成系统极限压强不一致从而造成干燥效果差异较大，不利

于锂电池水分控制。

对锂电池干燥效果的评估，目前行业内通用的指标为干燥后构成锂电芯的正、负极片含水量，单位为ppm^[4]。真空干燥系统主要性能指标为极限压强，即在锂电池干燥过程中，真空干燥系统内绝对压强逐渐减小至稳定状态时达到的数值，如图1所示。

二、试验方案

鉴于以上问题，我们针对真空干燥系统极限压强与电池干燥后水分值的关系进行探索试验。

为此，我们分别采用两个不同的干燥系统：干燥系统1（极限压强20Pa）和干燥系统2(极限压强50Pa)，使用同样的干燥工艺

和同一款锂电池进行干燥实验，并反复重复试验，测试干燥后锂电池含水量情况。

另外，采用极限压强可调节的真空干燥系统3，按照固定的干燥工艺，使用同一款锂电池，对该系统极限压强进行调节，测试不同极限压强下干燥后锂电池含水量情况。

三、实验结果

1不同干燥系统干燥结果的对比

使用相同的干燥工艺，分别使用干燥系统1和2对锂电池进行干燥，重复此过程100次以上，干燥结果如下表1、图2所示^[4]。该款电池干燥后水分值≤800ppm，视为合格，满足工艺要求。使用指定的干燥工艺和某一干燥系统对锂电池进行大量重复干燥试验后，电池含水量呈正态分布，而使用极限压强较小的系统1进行干燥，锂电池含水量均值明显小于极限压强较大的系统2，同时在同一标准下，电池干燥合格率明显高于系统2。

2同一干燥系统极限压强变化干燥结果对比

选定一个干燥系统，通过调整密封性、真空泵能力等因素仅使干燥系统极限压强数值发生变化，则干燥后电池水分含量也随之发生变化，如图3所示。可以看出，干燥后电池水分含量与干燥系统极限压强吻合度较高，跟随性较好，可以拟合出线性关系，说明极限压强的变化，能够直接影响电池干燥过程，使水分脱除量改变，从而影响干燥后电池中含水量。极限压强降低，干燥后电池含水量也降低，极限压强升高，干燥后电池含水量也升高。根据拟合出的线性关系，可以通过系统极限压强测定估算干燥后电池含水量大致范围。

综合以上试验结果，可以得出结论，在锂电池干燥过程中，干燥系统极限压强直接影响干燥效果，极限压强小的系统相比于极限压强大的系统具有更好的干燥效果。

四、结语

在锂电池干燥过程中，常常会有同样的干燥设备在采用同一干燥工艺进行电池干燥时，干燥结果却差异较大。经过试验验证，导致这一问题的主要原因为干燥系统极限压强存在差异，极限压强较小的系统相比于极限压强较大的系统对锂电池干燥效果更好。可以从控制干燥系统的极限压强的一致性入手，来提高电池干燥效果的稳定性。该结论可以用来指导锂电池生产过程中的干燥质量控制，对电池生产厂家来说，可以根据产品特性和工艺要求将干燥系统极限压强控制在一定范围内，从而达到理想的锂电池干燥效果。

参考文献

[1]倪文昊，丁冬.我国锂离子电池发展现状及前景探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2012，8-26

[2]肖顺华，章明方.水分对锂离子电池性能的影响[J].应用化学，2005，22(7)：764-767.

[3]牛慧贤.真空技术及设备在动力电池制造中的应用[J].真空科学与技术学报,2006,26(5):392-396.

[4]张志闲，阴育新等.锂离子电池材料含水量测试方法研究[J].天津科技，2015，42(12):15-17.