攻(gong)克電(dian)芯(xin)“隱形殺(sha)手(shou)”：卷(juan)繞(rao)/疊(die)片(pian)後(hou)電芯(xin)深(shen)度幹(gan)燥解決方(fang)案(an)探(tan)析

摘(zhai)要(yao)：在鋰離(li)子(zi)電(dian)池制(zhi)造(zao)過程(cheng)中(zhong)，水(shui)分(fen)是影響(xiang)電(dian)芯(xin)性(xing)能(neng)、壽命和(he)安全(quan)性(xing)的“隱形殺(sha)手(shou)"。特別(bie)是卷(juan)繞(rao)或(huo)疊片完(wan)成後的電(dian)芯(xin)，其(qi)內(nei)部結構(gou)復雜(za)，包含了極易吸附水分(fen)的石墨負(fu)極、多孔的隔(ge)膜(mo)以及富含(han)粘(zhan)結劑的極片塗層。如(ru)何(he)高(gao)效(xiao)、地(di)去除(chu)這些部件(jian)中(zhong)吸(xi)附的微(wei)量(liang)水分(fen)，是提升電池(chi)品質(zhi)的關(guan)鍵(jian)環節。本(ben)文(wen)旨在深(shen)入分(fen)析電(dian)芯(xin)內(nei)部各(ge)組分(fen)的水(shui)分(fen)特性(xing)，並(bing)系統探討當前、高(gao)效(xiao)的幹(gan)燥解決方(fang)案(an)。

壹(yi)、 水(shui)分(fen)之(zhi)害：為何(he)必(bi)須(xu)深(shen)度幹(gan)燥？

電(dian)芯(xin)內(nei)部即(ji)使微量(liang)的水(shui)分(fen)（通常要(yao)求降至百(bai)萬(wan)分(fen)之(zhi)100-200以下，即(ji)100-200 ppm）也會引(yin)發(fa)壹(yi)系列(lie)致命問(wen)題(ti)：

副(fu)反(fan)應(ying)與產(chan)氣：水(shui)分(fen)與電(dian)解液(ye)中(zhong)的鋰(li)鹽(yan)（如LiPF₆）反(fan)應(ying)，生(sheng)成HF（腐(fu)蝕性(xing)）和(he)氣體（如(ru)CO₂、CO）。產(chan)氣會導(dao)致電(dian)芯(xin)鼓(gu)脹，內(nei)壓升高(gao)，引(yin)發(fa)安全(quan)隱患(huan)。

SEI膜(mo)惡(e)化：水(shui)分(fen)會破(po)壞石墨負(fu)極表面(mian)形(xing)成的固(gu)態(tai)電解質(zhi)界面(mian)膜(mo)，導(dao)致SEI膜(mo)不(bu)穩定、持(chi)續(xu)增厚(hou)，消(xiao)耗(hao)活性(xing)鋰(li)，造(zao)成不(bu)可逆(ni)的容(rong)量(liang)衰減和(he)循環(huan)壽命縮(suo)短。

電(dian)流(liu)集(ji)流(liu)體腐(fu)蝕：生(sheng)成的HF會腐(fu)蝕鋁(lv)箔集(ji)流(liu)體，導(dao)致接(jie)觸電阻(zu)增大，電池(chi)功率(lv)性(xing)能(neng)下降，甚至(zhi)引(yin)發(fa)內(nei)短路。

自放電加(jia)劇(ju)：水(shui)分(fen)引(yin)發(fa)的副(fu)反(fan)應(ying)會持續(xu)消(xiao)耗(hao)電量(liang)，導(dao)致電(dian)芯(xin)自放電率(lv)升高(gao)。

因(yin)此，對(dui)卷(juan)繞(rao)/疊(die)片(pian)後(hou)的電(dian)芯(xin)進(jin)行(xing)深(shen)度幹(gan)燥，是確保(bao)電池高(gao)壹(yi)致性(xing)、長(chang)壽命和(he)高(gao)安全(quan)性(xing)的必(bi)由之(zhi)路(lu)。

二(er)、 幹(gan)燥對(dui)象(xiang)剖(pou)析：水(shui)分(fen)藏(zang)匿之(zhi)處

卷(juan)繞(rao)或(huo)疊片後(hou)的電(dian)芯(xin)是壹(yi)個(ge)多層次(ci)、多材(cai)料(liao)的復合體，其(qi)水(shui)分來源(yuan)和(he)吸附特性(xing)各(ge)不(bu)相(xiang)同：

石墨負(fu)極：幹(gan)燥難點與核心(xin)。

高(gao)比表(biao)面(mian)積(ji)與多孔結構(gou)：石墨材(cai)料(liao)具(ju)有(you)巨大的比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)和(he)豐(feng)富的孔(kong)隙(xi)，對(dui)水(shui)分(fen)子(zi)具(ju)有的物(wu)理(li)吸附能力。

表(biao)面(mian)官能(neng)團(tuan)：石墨顆(ke)粒(li)表面(mian)可(ke)能(neng)存在含氧官能(neng)團(tuan)，能與水(shui)分子(zi)形(xing)成氫鍵(jian)，產(chan)生(sheng)強(qiang)烈(lie)的化學吸(xi)附。這部分水(shui)最難去除(chu)。

隔(ge)膜(mo)：

多孔親(qin)液(ye)性(xing)：PE/PP等(deng)聚烯(xi)烴(ting)隔(ge)膜(mo)雖然本(ben)身疏(shu)水(shui)，但(dan)其巨(ju)大的微(wei)孔(kong)結構(gou)為(wei)水分(fen)子(zi)提供(gong)了(le)藏身之(zhi)所(suo)。部分塗膠隔膜（如(ru)陶瓷(ci)塗覆、PVDF塗覆）則可(ke)能(neng)引(yin)入更多的親(qin)水(shui)點。

極片塗層：

粘(zhan)結劑（PVDF/SBR等(deng)）的吸(xi)濕性(xing)：粘(zhan)結劑高(gao)分子(zi)鏈段(duan)可能(neng)含有(you)極性(xing)基團(tuan)，會吸附水分(fen)。

導(dao)電(dian)劑（SP）的高(gao)比表(biao)面(mian)積(ji)：導(dao)電(dian)炭黑具(ju)有(you)的比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)，是吸附水分(fen)的另壹(yi)大“倉(cang)庫(ku)"。

殘(can)余(yu)溶(rong)劑：極片塗布(bu)烘幹(gan)後，塗層深(shen)處可能仍有微(wei)量(liang)溶(rong)劑殘(can)留(liu)，它們(men)在幹(gan)燥過程(cheng)中(zhong)也(ye)需(xu)要(yao)被壹(yi)並(bing)去除(chu)。

三(san)、 核心(xin)幹(gan)燥解決方(fang)案(an)：從(cong)熱(re)傳(chuan)導(dao)到(dao)能(neng)量(liang)滲透(tou)

針(zhen)對(dui)上(shang)述(shu)復雜(za)的水(shui)分(fen)分布(bu)，現(xian)代(dai)電(dian)芯(xin)幹(gan)燥方(fang)案(an)已(yi)從(cong)傳(chuan)統的熱(re)風(feng)烘箱(xiang)發(fa)展為(wei)更高(gao)效(xiao)、更精準的綜(zong)合(he)性(xing)解決方(fang)案(an)。

解決方(fang)案(an)壹(yi)：真(zhen)空烘箱(xiang)幹(gan)燥——經典且主流(liu)

這是目(mu)前應(ying)用泛的方(fang)案(an)，真(zhen)空幹(gan)燥箱(xiang)通過“加(jia)熱(re)"和(he)“真(zhen)空"兩個(ge)核心(xin)手(shou)段(duan)協(xie)同作(zuo)用。

真(zhen)空幹(gan)燥箱(xiang)幹(gan)燥工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)：

加(jia)熱(re)：提供(gong)能(neng)量(liang)，使吸(xi)附在材(cai)料(liao)內(nei)部的水(shui)分(fen)子(zi)獲得(de)動(dong)能(neng)，從(cong)吸(xi)附態轉(zhuan)變(bian)為(wei)氣態(tai)。

真(zhen)空：極大地降低(di)水汽(qi)分壓，創(chuang)造(zao)了水(shui)分快(kuai)速蒸發(fa)的驅(qu)動(dong)力；同時，低(di)氣壓環(huan)境降低(di)了水(shui)的沸點，允許(xu)在相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)的溫(wen)度下實(shi)現高(gao)效(xiao)脫(tuo)水(shui)，避(bi)免對(dui)隔(ge)膜(mo)等(deng)熱(re)敏材(cai)料(liao)造(zao)成損傷(shang)。

真(zhen)空幹(gan)燥箱(xiang)幹(gan)燥工(gong)藝(yi)優化關鍵(jian)：

升溫程(cheng)序：采(cai)用階(jie)梯(ti)升溫法。先(xian)低(di)溫（如(ru)80℃）長時間幹(gan)燥，去除(chu)大部分自由水(shui)和(he)弱吸(xi)附水，再(zai)升至最(zui)終溫度（如105-120℃），深(shen)度去除(chu)強吸(xi)附水。這能避(bi)免表面(mian)水(shui)分(fen)快(kuai)速(su)蒸發(fa)堵塞(sai)內(nei)部通道(dao)（“結殼(ke)"現(xian)象）。

真(zhen)空控制：在升溫前(qian)期(qi)不(bu)宜開啟(qi)高(gao)真(zhen)空，以免表面(mian)水(shui)分(fen)過快(kuai)蒸(zheng)發(fa)帶走大量(liang)熱(re)量(liang)，導(dao)致電(dian)芯(xin)溫(wen)度下降。應在溫度穩定後(hou)，逐(zhu)步提高(gao)真(zhen)空度。

載(zai)具(ju)設(she)計(ji)：電(dian)芯(xin)在烘箱(xiang)內(nei)的放置(zhi)架需設(she)計(ji)合理，確(que)保(bao)熱(re)輻射(she)和(he)傳(chuan)導(dao)面(mian)，避(bi)免出現(xian)幹(gan)燥死(si)角。

解決方(fang)案(an)二(er)：接(jie)觸式熱(re)板(ban)幹(gan)燥（針(zhen)對(dui)疊(die)片(pian)電(dian)芯(xin)）

此(ci)方(fang)案(an)特別(bie)適(shi)用於(yu)疊(die)片(pian)電(dian)芯(xin)，通過直(zhi)接接(jie)觸傳(chuan)導(dao)，實(shi)現高(gao)效(xiao)熱(re)管理(li)。

工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)：將(jiang)疊(die)片(pian)電(dian)芯(xin)置(zhi)於(yu)上(shang)下兩塊加(jia)熱(re)板(ban)之(zhi)間(jian)，通過緊密接觸進(jin)行(xing)熱(re)傳(chuan)導(dao)。

優(you)勢(shi)：

傳(chuan)熱(re)效(xiao)率(lv)高(gao)：避(bi)免了熱(re)風(feng)或(huo)輻射加(jia)熱(re)中(zhong)的空(kong)氣熱(re)阻(zu)，熱(re)量(liang)直(zhi)接傳(chuan)遞(di)到(dao)電芯(xin)內(nei)部，升溫速(su)度快，能(neng)耗(hao)低(di)。

溫(wen)度均勻(yun)性(xing)好(hao)：電(dian)芯(xin)各(ge)部位與熱(re)板(ban)接(jie)觸，受熱(re)均勻(yun)，幹(gan)燥壹(yi)致性(xing)高(gao)。

可(ke)集(ji)成壓力：可(ke)在幹(gan)燥過程(cheng)中(zhong)施(shi)加(jia)輕(qing)度壓力，有助於(yu)電(dian)芯(xin)界(jie)面(mian)接(jie)觸，但(dan)需註(zhu)意(yi)壓力對(dui)隔(ge)膜(mo)孔(kong)隙(xi)的影響(xiang)。

解決方(fang)案(an)三(san)：微(wei)波真(zhen)空聯合(he)幹(gan)燥——前(qian)沿(yan)高(gao)效(xiao)技(ji)術(shu)

這是潛(qian)力的下壹(yi)代(dai)幹(gan)燥技(ji)術(shu)，實(shi)現了(le)從“由表(biao)及裏"到(dao)“內(nei)外同時"加(jia)熱(re)的跨(kua)越(yue)。

工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)：微(wei)波能(neng)直(zhi)接作(zuo)用於(yu)極性(xing)分(fen)子(zi)（如(ru)水分(fen)子(zi)），使(shi)其高(gao)頻振(zhen)蕩(dang)，相(xiang)互(hu)摩擦產(chan)生(sheng)熱(re)量(liang)。這意(yi)味著電芯(xin)內(nei)部的各(ge)個部分同時作(zuo)為熱(re)源(yuan)，實(shi)現體相(xiang)加(jia)熱(re)。

核心(xin)優勢(shi)：

速(su)度極快：幹(gan)燥時間可(ke)縮(suo)短至傳(chuan)統真(zhen)空烘箱(xiang)的1/10甚(shen)至(zhi)1/20。

選(xuan)擇性(xing)加(jia)熱(re)：微(wei)波對(dui)水(shui)等(deng)極性(xing)物(wu)質(zhi)加(jia)熱(re)效(xiao)率(lv)高(gao)，而對(dui)非(fei)極性(xing)的隔(ge)膜(mo)、集(ji)流(liu)體等(deng)材(cai)料(liao)加(jia)熱(re)效(xiao)應(ying)弱(ruo)，能(neng)量(liang)利用效(xiao)率(lv)高(gao)，且能(neng)有效(xiao)保(bao)護隔膜(mo)。

深(shen)度幹(gan)燥：能(neng)直(zhi)接激發(fa)被深(shen)度吸附在石墨孔(kong)隙(xi)中(zhong)的水(shui)分(fen)子(zi)，解決傳(chuan)統方(fang)法“鞭長(chang)莫及"的難題(ti)。

挑(tiao)戰(zhan)：設(she)備(bei)成本(ben)高(gao)；工(gong)藝(yi)控制復雜(za)，需(xu)防止局部過熱(re)；對(dui)電(dian)芯(xin)內(nei)部的金(jin)屬極耳(er)可(ke)能存在打火(huo)風(feng)險(xian)，需特殊(shu)設(she)計(ji)。

解決方(fang)案(an)四(si)：遠(yuan)紅外輻射(she)幹(gan)燥

工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)：利(li)用遠(yuan)紅外線直(zhi)接被物質(zhi)分子(zi)吸(xi)收產(chan)生(sheng)熱(re)效(xiao)應(ying)的原(yuan)理(li)進(jin)行(xing)加(jia)熱(re)。

優(you)勢(shi)：熱(re)穿透(tou)能力優於(yu)熱(re)風(feng)，加(jia)熱(re)速度較(jiao)快(kuai)，清(qing)潔(jie)無汙染(ran)。

應(ying)用：常(chang)作(zuo)為真(zhen)空烘箱(xiang)的輔(fu)助(zhu)加(jia)熱(re)源(yuan)，或(huo)用於(yu)幹(gan)燥線的預(yu)熱(re)段(duan)。

四(si)、 幹(gan)燥工(gong)藝(yi)的系統性(xing)考量(liang)

壹(yi)個(ge)優秀的幹(gan)燥方(fang)案(an)不(bu)僅(jin)是設(she)備(bei)的選(xuan)擇，更是壹(yi)個(ge)系統工(gong)程(cheng)：

低(di)露(lu)點環境傳(chuan)輸(shu)：幹(gan)燥後(hou)的電(dian)芯(xin)必(bi)須(xu)在露(lu)點極低(di)（如<-40℃）的幹(gan)燥房(fang)或(huo)手(shou)套箱中(zhong)進(jin)行(xing)轉(zhuan)運(yun)和(he)封裝，防止再次(ci)吸(xi)濕。

在線水(shui)分監(jian)測(ce)：在幹(gan)燥過程(cheng)中(zhong)或(huo)結束(shu)後(hou)，通過在線質(zhi)譜儀(yi)或(huo)激光(guang)水(shui)分(fen)傳(chuan)感器，實(shi)時監測(ce)烘箱(xiang)內(nei)水汽(qi)分壓的變(bian)化，為工(gong)藝(yi)優化和(he)終點判(pan)斷(duan)提供(gong)數(shu)據(ju)支(zhi)持(chi)，實(shi)現從(cong)“經驗驅(qu)動(dong)"到(dao)“數(shu)據(ju)驅(qu)動(dong)"的轉(zhuan)變(bian)。

MES系統集(ji)成：將(jiang)每(mei)個(ge)電(dian)芯(xin)的幹(gan)燥工(gong)藝(yi)參數(shu)（溫升曲線、真(zhen)空度、持續(xu)時間）綁(bang)定(ding)其條(tiao)碼，實(shi)現全(quan)生(sheng)命周(zhou)期(qi)的質(zhi)量(liang)追溯。

五(wu)、 總結

去除(chu)卷(juan)繞(rao)/疊(die)片(pian)後(hou)電芯(xin)中(zhong)的吸(xi)附水分(fen)是壹(yi)場(chang)關乎電(dian)池(chi)本(ben)質(zhi)安全(quan)的“攻(gong)堅(jian)戰(zhan)"。石墨負(fu)極因(yin)其強(qiang)烈(lie)的物(wu)理(li)/化學吸(xi)附性(xing)是幹(gan)燥工(gong)藝(yi)需要(yao)攻(gong)克的核心(xin)堡(bao)壘(lei)。