鋰電池極片濕涂層干燥基本過程
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作者:pmo55805a
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發布時間: 2018-08-20
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鋰電池電極是一種顆粒組成的涂層，電極制備過程中，均勻的濕漿料涂敷在金屬集流體上，然后通過干燥去除濕涂層中的溶劑。鋰離子電池極片的干燥過程和涂布過程各自獨立，又相互聯系；涂層的性質，影響到干燥工藝的設計和操作；涂布速度、涂層的厚度決定干燥長度；干燥過程中涂層有流平過程，影響涂層的均勻性。因此，涂布在設計過程中能否準確地運用*佳的涂布、干燥工藝，平衡兩者的關系，*終影響到涂布的綜合技術性能。
極片干燥方式
（1）遠紅外輻射干燥。用遠紅外發射元件將熱能輻射到干燥物體表面，使液體蒸發汽化進行干燥。
（2）雙面送風飄浮干燥。漂浮干燥是在干燥箔材雙面設置特殊設計的風嘴，送高速噴射的氣流，在空氣流動附壁效應的作用下，垂直作用到干燥箔材上，在氣流的作用下，干燥片材呈漂浮狀態進行干燥。
（3）常規對流熱風干燥。對流干燥是比較傳統的干燥技術。加熱的干燥空氣送入烘道，干燥空氣中的熱能通過空氣的對流傳導到被干燥物體，使液體蒸發汽化進行干燥。
（4）循環熱風沖擊干燥。利用空氣噴射流體力學原理發展起來的高效干燥技術。干燥空氣通過特殊設計的風嘴，以高速噴射到被干燥物體表面，在干燥物體表面阻礙干燥靜止空氣層在沖擊作用下被破壞，從而加快了干燥過程，使干燥效率大大提高。
（5）過熱水蒸氣干燥。過熱蒸氣是將液體加熱到使其全部蒸發的飽和蒸氣后，再繼續加熱而獲得的蒸氣。
（6）微波干燥。微波干燥是利用頻率為915-2450MHZ的微波能量使物料發熱升溫，從而蒸發水分進行干燥的方法。
物料中的水分分類
圖1 物料的水分分類
物料的總水分、平衡水分、自由水分、結合水分、非結合水分之間的關系見圖1。
干燥的基本原理
干燥：用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化，并將產生的蒸氣排除，藉此來除去固體物料中濕分的操作。
圖2 干燥過程示意圖
如圖2所示，水分在物料表面氣化，在表面附近存在一層氣膜，在氣膜內水蒸氣分壓等于物料中水分的蒸氣壓，水分在氣相中的傳質驅動力為此氣膜蒸氣壓與氣相主體中水蒸氣分壓之差。同時，熱空氣對物料加熱升溫，將熱量傳遞給濕物料，驅動力是熱空氣與物料的溫度梯度；對對流干燥，由于介質的不斷流動，帶走氣化的水分，從而形成分壓差。
干燥的動力學過程
干燥曲線：干燥過程中物料含水量x與干燥時間t、物料表面溫度T 的關系曲線，如圖3所示。
圖3 干燥曲線
干燥速率曲線：物料干燥速率u與物料含水量X的關系曲線，如圖4。
圖4 干燥速率曲線
水分的內部擴散和表面汽化是同時進行的，但在干燥過程的不同階段其速率不同，從而控制干燥速率的機理也不相同。干燥過程分為預熱升溫段AB、恒速干燥段BC和降速干燥段CDE。
（1）預熱升溫段AB：物料被加熱升溫
（2）恒速干燥階段BC：被干燥物料表面始終保持著濕潤水分進行蒸發,蒸汽中的熱量被物料吸收，這些熱量全部用來蒸發物料表面的水分,物料表面水分的蒸發速度與物料內部水分的擴散速度幾乎相等,此時干燥速率保持穩定,呈現恒速干燥狀態。
（3）**降速階段（CD段）：物料內部水分擴散速率小于表面水分在濕球溫度下的汽化速率，這時物料表面不能維持全面濕潤而形成“干區”，導致干燥速率下降。
（4）第二降速階段（DE段）：水分的汽化面逐漸向物料內部移動，從而使熱、質傳遞途徑加長，阻力增大，造成干燥速率下降
