电极真空干燥&红外辐射干燥

锂电电极在压延后，虽然看起来是干燥的，但活性物质和粘结剂的微孔中仍然残留有少量水分和溶剂。干燥工序的目的就是彻底去除这些残留物，以确保电池的性能、安全性和寿命。传统的真空干燥和红外辐射干燥是两种主流的工艺，它们在原理和特性上有显著区别。

一、传统真空干燥

1. 工作原理：

这是一种传导和对流为主的加热方式。在密闭的干燥箱内，通过加热板或热风间接地对极片进行加热，同时用真空泵将箱内抽成真空。在真空环境下，水的沸点显著降低（例如，在-0.085 MPa时，水的沸点约为60°C），使得残留水分和溶剂在较低温度下就能迅速汽化并被抽走。

2. 优点：

①干燥均匀性好： 热量从极片的两侧同时传导，整个极片受热相对均匀，避免了局部过热，对电极结构损伤小。

②干燥彻底： 真空环境不仅能去除表面水分，还能有效抽出材料深层孔隙中的残留溶剂和水分，一致性高。

③工艺成熟稳定： 应用历史悠久，工艺参数可控性强，可靠性高，是目前大多数高端电池生产的主力方法。

④安全性较高： 在真空环境下，溶剂蒸汽被迅速移除，降低了燃烧和爆炸的风险。

3. 缺点：

❶能耗高： 维持真空和加热整个腔体及大量工装夹具需要消耗大量能量，能源效率较低。

❷干燥周期长： 传热速率慢，升温、保温和冷却阶段都需要较长时间，通常需要数小时，是生产节拍的瓶颈之一。

❸设备体积庞大、成本高： 需要坚固的真空腔体、真空泵系统和复杂的控制系统，初期投资和维护成本都较高。

二、红外辐射干燥

1. 工作原理：

这是一种辐射加热方式。利用红外发射器产生特定波长的电磁波（红外线），这些波被电极材料（特别是活性物质和集流体）吸收后，直接转化为分子热运动，从而从内部加热物料。这是一种“体加热”模式。

2. 优点：

①升温速率极快，效率高： 能量无需通过介质传导，直接作用于物料，可在数十秒到几分钟内达到目标温度，大幅缩短干燥时间。

②节能： 能量直接传递给被干燥物体，热损失小，相比真空干燥可节能30%-50%。

③设备紧凑，占地面积小： 无需庞大的真空腔体，产线布局更灵活，初期投资可能较低。

④易于集成到连续化生产线： 非常适合与前面的涂布、压延和后面的卷绕/叠片工序组成连续的流水线，提升整体自动化水平。

3. 缺点：

❶干燥均匀性控制难度大： 红外辐射的强度与距离的平方成反比，容易导致极片边缘或靠近辐射源的部分过热，而中心区域温度不足，存在“烤焦”或“夹生”的风险。

❷穿透深度有限： 对于较厚的涂层，可能只能加热表面，导致内部水分无法有效排出，形成“结壳”现象。

❸对材料敏感： 不同材料对红外波的吸收率不同，若工艺参数控制不当，可能损伤粘结剂性能，影响电极粘结力。

❹安全性考虑： 在常压环境下，挥发出的溶剂蒸汽需要强大的排风系统及时排除，否则有安全风险。

三、区别对比

四、发展趋势

鉴于两种方法各有优劣，目前行业内的一个明显趋势是发展组合干燥技术，以扬长避短。最常见的组合是 “红外辐射 + 真空” 或 “热风 + 红外 + 真空” 的多段式干燥。

流程示例：

1. 第一段（红外/热风）： 利用红外或热风的快速升温能力，在极片进入真空腔之前，迅速蒸发掉大部分表面和浅层水分。这是一个“粗干燥”过程。

2. 第二段（真空）： 将经过预热的极片送入真空干燥箱。在真空环境下，利用传导加热和低温沸腾效应，温和而彻底地去除深层孔隙中的残余水分和溶剂。这是一个“精干燥”过程。