动力HAWKER锂电池真空干燥生产设备

摘要：锂电池容量大小体现阻抗值，还有循环特性等情况，其特性会因为制备过程里水份渗入而被影响。所以，要把真空干燥工艺运用到极片制造过程当中，借此减少极片中的水份含量。目前，真空干燥是设计人员依据自身经验，去设置真空干燥过程所需的基础数据或者指标。本人针对一种公开的新型动力锂电池真空干燥生产设备做了分析和研究，提出一种较为容易实现的有真空干燥环境的锂电池自动化生产设备。

关键词：锂电池；真空干燥；生产设备

以钢或铝为外壳成分的动力锂电池，在新能源汽车、移动终端代表范畴、电动车、摩托车等诸多领域里有着较为广泛的应用。锂电池生产期间存在诸多工序，像电极片的涂布工序、电芯的制备工序、电池外壳的成型工序、电池真空注液工序、化成工序等。鉴于锂电池的制备材料对环境要求苛刻，电池所使用的正负极片、基材、电芯隔膜等，均需于真空干燥环境下进行存储，或者要经过真空干燥处理之后，才允许进入到下一步工艺之中。在锂电池电极材料干燥处理当下，不同技术形式多样，有着差异。然而，如今多数设备采用单机脱离生产线的模式。或者仅仅是进行简单的直线生产，工序数量占比众多，自动化生产步骤繁杂，以此连接了一道道别异工序，这样一来，生产线长度会被拉长，布局不够密集，对工厂生产空间占有率变得较大的最终结果就会出现。

一、真空干燥技术简介

真空干燥技术的发展已然相对较为成熟，当前，于多个行业、各异领域、不同学科以及各类实验当中获得了广泛的运用，伴随新能源产业在各个行业的运用，促使新型材料、新工艺、新技术持续地发展，其中，全新的运用与锂电行业的真空干燥技术取得了良好的发展，且在研究进程中将其当作重点内容 。^[1]。

所谓真空干燥技术，是要在密闭空间里放入待干燥物料，接着于封闭空间内借助真空设备，把大气压力降低一个等级，并且持续给物料升温。因压力以及温度发生改变，物料内的水分子会渐渐向物料表面扩散，当满足物料表面动能需求后，水分子间的吸引力对其就会逐渐失效，致使其扩散到低气压的真空室，随后通过真空泵排放到大气中。

可依据真空干燥的定义，对真空干燥的过程予以划分，其一，是出现热量传递的情况，怎样传递的，就是热量借助热源给予物料，物料内部的水份依靠升温使其汽化，这是第一步；其二，是把物料内部的水份以液态的形式来传递，怎么传递，就是水分在物料内部以液体形态流向表面，最终于表面形成汽化；其三，是以气态的形式，将物料表面的湿水分去进行传递，传递情况如何，就是通过汽化得到的水蒸气，会从物料表面渐渐扩散到真空室内部，再从真空室慢慢流向外界 。^[2]。

二、干燥生产设备结构

一个良好的真空环境，由真空抽气系统提供给真空干燥设备。其目标在于：确保所有气体在真空干燥箱里的压力，比干燥温度下的湿份饱和蒸气压更低，让气在冷凝器中的总压力，比处于冷凝温度下湿分的饱和蒸汽压更高，在速度方面与物料及产量达成同步，能对特定浓度下的可凝气体予以抽空，基于此对真空抽气系统进行配置，并且，把此依据当作基本原则，来选择抽气系统所设计的器件以及配泵。抽气系统的结构设计主要包含了真空泵，真空阀门等。^[3]。

三、动力锂电池真空干燥生产设备的特点

使得动力电池具备更为安全的性能，让其保持一致状态，进而使电池获取更高的生产效率，。

2. 可以于功率、密度以及内阻这般的技术指标层面处，针对电池性能予以有效的提升 。

3. 经过真空干燥，动力电池在常压干燥时会出现的表面硬化情况能够得到有效解决 。

在以往的干燥进程当中，多数采用的是热风干燥方式，可是对于动力电池而言，在热风干燥的状况下，其表面会形成流体边界层，该流体边界层能够对动力电池表面的湿分予以扩散，与此同时，湿分于动力电池内部，也会渐渐朝着电池表面进行移动，要是湿分在表面的蒸发速度相较于湿分在表面的移动速度更低的话，就会破坏边界层的水膜，最终致使动力电池表面出现裂痕。上述提及的问题在真空梯度的情形下能够获得有效的解决，能够借助水分外表面自由的迁移，进而达成细化的目标。

四、具体实施步骤

开展本次试验的时候，针对隧道通过式真空干燥系统做了分析，其中，1所指的是机器人，2所指的是移动轨道，3所指的是上料台，4同样所指的是上料台，5所指的是机械手，6所指的是下料台，7所指的是解锁装置，8所指的是冷却装置，9所指的是多个下料带，10所指的是干燥炉。

（一）本次试验设备的介绍

1号机器人于2号轨道上行走，在2号移动轨道的任一边安排多个10号干燥炉，于2号移动轨道相对的另一边布置4号上料台、5号机械手、6号下料台以及7号解锁装置，于2号移动轨道的起始位置安放4号上料台，于4号上料台的末尾位置布置3号上料台，于4号上料台的上方位置设置5号机械手，于2号移动轨道的末梢位置设置6号下料台，于6号下料台的上方位置设置7号解锁装置，于4号上料台的夹具上放置并夹紧5号机械手运送过来的动力锂电池，4号上料台能获取到由起始端的1号机器人 Transfer转到6号下料台上的空夹具，与此同时，于10号干燥炉内安置4号上输至其上的夹具。位于1号起始位置的机器人会把10号干燥炉内的夹具转到6号下料台中，并由6号装卸台取下夹具 。

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（二）作业流程

 

图1：真空干燥新型电池CELL的作业流程图

8号冷却装置，置在2号移动轨道尾部处，且要和6号下料台同侧；干燥后的电池CELL经8号冷却装置冷却，8号 冷却装置可使电池CELL自身温度快速降，减等待降温时间，有效提生产效率；9号下料带设在8号冷却装置出口；置于6 .号下料台与7号解锁装置间的是11号传输带；7号解锁装置上的动力电池借11号传输带输送至6号下料台.。

2. 因为12号第二个干燥炉尚未被安置在2号轨道的另一侧，所以把12号第二干燥炉放置在4号上料台的同侧，让它们排成一列。新增的12号第二个干燥炉，能够在同一时刻对多个电池CELL进行干燥，从而促使生产效率获得提高。

在3号上料带发挥作用时，电池CELL开始上料，此为上料过程的起始一步，接着向4号上料台的侧边输送电池CELL标点。于此同时，通过5号机械手抓取，动力电池的外壳得以在4号上料台上的夹具处放置标点。完成这一步上料后，2号移动轨道把1号机器人输送到4号上料台的一侧标点。随后在4号上料台上，从夹具内取出动力电池外壳放置于此的，同时，另一个空夹具也放置在4号上料台上标点。接着，夹具带着动力电池外壳移动到10号已完成干燥的另一部分电池CELL的干燥炉前标点。之后从10号干燥炉内取出夹具，并取出夹具内夹有的未干燥的锂电池外壳，交由10号干燥炉进行干燥标点。与此同时，带着夹有已完成干燥夹具的1号机器人朝着6号下料台的一边移动，且能取出6号下料台内的夹具，在6号下料台上放置已完成干燥的夹具标点。然后，完成干燥的电池CELL通过7号解锁装置对其解锁，并在11号传输带上放置取出的夹具标点。8号冷却装置接收由11号传输带传送过来的电池CELL，接着冷却电池CELL，之后由9号下料带对其进行下料标点。循环上述操作，能够对电池CELL进行连续的干燥^[5]。

（三）总结

基于当下已存在的技术而言，于此次实验进程里，于2号移动轨道的同一侧安排了数目众多的十号干燥炉，并且，于2号移动轨道的另一侧布置了4号上料台、5号机械手、6号下料台以及7号解锁装置；于2号移动轨道的起始方位设定4号上料台；于4号上料台的上方部位安置5号机械手；于2号移动轨道的末尾位置设置6号下料台；于6号下料台的上部地方设置7号解锁装置；1号机器人能够借由2号轨道抵达2号轨道两侧的10号干燥炉、4号上料台以及6号下料台，对它们予以操作；12号移动轨道两侧的空间达成了充分的运用，转变了传统的直线型生产模式，达成了更为紧凑、高效的空间运用。

综上所述：

在各类技术发展的带动之下，动力蓄电池技术实现了极大的发展。当下，真空技术正日益完善，借助其在传统工艺生产里的应用所展现出的优势，吸引了越来越多相关厂商投身于其制造进程之中，有力地提升了动力蓄电池制造技术的水准。这一技术不光能削减企业消耗的成本、时间等，还可以达成绿色环保的生态理念，未来动力蓄电池真空干燥设备必定会有更优的发展。