锂离子电池电极干燥方法

1.对流干燥

干燥工艺是锂离子电池生产中能耗集中步骤之一。根据有关数据，包括溶剂回收在内的涂层和干燥能耗占锂离子电池总产量的46.84%。在工业规模上干燥电池电极的起点是颗粒溶剂分散体的湿浆料层，通过槽模涂层将其涂在集流体箔上。传统的对流干燥从湿膜中去除溶剂，并随着干燥时间的进行而固化涂层。

2.红外线干燥

近年来，红外线干燥机作为电极干燥的预热器变得越来越普遍，因为它可以更快地加热集流体箔和涂层，从而提高生产效率。此外，干燥机长度减少了90%，使该技术在成本和能源效率方面取得了宝贵的改进。对于红外干燥，特殊的红外发射器被电加热，使它们根据发射器的热量发射 0.75–100μm 的红外波长辐射。随后，辐射能的吸收加热待干燥的介质。虽然根据发射器技术的不同，从电能到辐射能的能量转换效率可高达70%-90%，但干燥过程的效率主要取决于发射的波长和材料的吸收率。

3.激光干燥

基于激光的技术在工业过程中变得越来越重要，因为它们可以将输入的能量集中到工件的精确部分。近年来，已经对使用激光进行电极干燥进行了初步研究。有报道称激光干燥系统出售给电极制造商。然而，科学文献中对电池电极激光干燥的有效性和机理的描述很少。在考虑增加干燥强度时，需要考虑到由于电极小面积上的高能量输入而可能出现的电极缺陷，以进一步减少激光干燥系统的干燥时间。目前该项技术还处在研究论证阶段。

4.微波干燥

在微波干燥过程中，由于暴露于微波频率的电磁辐射，材料通过极性分子的激发而被加热。长波电磁辐射是使用磁控管产生的。能量转移的主要机制是微波辐射对偶极子的极化。介电弛豫导致热量产生。介电性能随材料的成分、密度和温度而变化，并取决于所使用的频率。微波加热的一个特点是材料的体积加热，这可以提高干燥速度，特别是对于厚电极和增加的面积负载。

5.通过集流体箔的焦耳加热干燥

干燥锂离子电池电极的另一种可能性是基于施加焦耳热的方法。电流直接施加到集流体上。尽管导电添加剂使电极浆料具有导电性，但集流体很可能是电子的首选导电路径，因为它的电阻远低于电极涂层。电流通过欧姆电阻加热集流体箔。随后，产生的热量必须从集流体箔传递到涂层中，从而有效地使这种方法成为一种基于热传导的接触干燥技术。因此，焦耳加热为实验室规模的导电电极干燥的升级提供了可能性，这在材料开发过程中很常用。与传统的对流干燥相比，热量主要从集流体箔从下方引入涂层，可能会影响电极涂层中发生的干燥机制。这种方法的一个障碍是保持集流体箔和干燥器电线之间连续电气接触的挑战，这对于实现线圈到线圈过程，同时确保集流体箔中的电流分布均匀以实现均匀干燥是必要的。克服这一挑战的一种可能方法可能是通过在集流体箔中感应出所谓的“涡流”来对集流体箔进行焦耳加热。这可以通过在集流体箔下方或周围使用电磁线圈来实现，该线圈由 kHz 至 MHz 频率范围内的交流电馈送。带有冷却剂流过并连接到逆变器的铜管用作感应线圈。冷却液对于抵消感应线圈中的焦耳热很重要。在下一节中，该技术将被称为感应干燥。