极片烘烤工艺及烘烤设备的制作方法

本发明属于锂电池生产，具体提供一种极片烘烤工艺及烘烤设备。

背景技术：

1、锂电池极片中残存水分对电池中的活性物质、电解液等影响严重，并会导致电池的循环寿命下降以及增加安全风险等问题，也会影响极片的加工性能。因此为了保证锂电池的电化学性能，对极片的水分要求非常严格。

2、锂离子电池极片的烘烤可以有效降低含水量，对电池性能有着重要的影响，目前常用的极片烘烤手段有极卷烘烤和裸电芯烘烤。

3、极卷烘烤是将极卷在真空/氮气高温环境中烘烤去除水分，但是由于极卷厚度较大，烘烤过程中极卷内外层极片受热不均匀，导致不同位置的极片的应力释放和厚度反弹的程度不同，极片厚度和内应力一致性较差，同时也会导致极卷内外层水分去除效果有差异，此外，也存在烘烤时间长和成本高的问题。

4、裸电芯烘烤是将卷绕好的未注液电芯进行高温烘烤，去除正负极片和隔膜中的残余水分，但是由于隔膜在温度较高时有闭孔和热收缩的安全风险，不能采用太高的烘烤温度(一般不超过100℃)，烘烤效率低，且很难有效除去极片中的吸附水和结晶水，同时也存在烘烤时间长和成本高的问题。

5、相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有的极片烘烤方式烘烤后的极片的含水量高、极片干燥程度一致性差以及烘烤时间长的问题。

2、在第一方面，本发明提供一种极片烘烤工艺，所述极片烘烤工艺用于极片以走带的方式通过烘箱时去除所述极片上残留的水分，所述极片烘烤工艺包括：在所述烘箱内充入保护气且所述保护气的体积占比不小于98％；控制烘箱内的气压高于外界大气压。

3、在上述极片烘烤工艺的优选技术方案中，所述烘箱内的气压与所述外界大气压的差值的范围为5pa～100pa；和/或，所述保护气为氮气、氩气和氦气中的其中一种或多种的组合。

4、在上述极片烘烤工艺的优选技术方案中，所述烘箱内的烘烤温度不低于160℃。

5、在上述极片烘烤工艺的优选技术方案中，所述烘箱内的烘烤温度的范围为160℃～220℃。

6、在上述极片烘烤工艺的优选技术方案中，所述极片的走带速度不小于60m/min。

7、在上述极片烘烤工艺的优选技术方案中，所述极片的烘烤时间的范围为0.5s～30s，所述极片的烘烤时间与所述烘箱内的烘烤温度呈负相关关系。

8、在上述极片烘烤工艺的优选技术方案中，所述极片的烘烤时间的范围为3s～15s。

9、在上述极片烘烤工艺的优选技术方案中，所述烘箱内的所述保护气的含水量不高于500g/m3。

10、在上述极片烘烤工艺的优选技术方案中，所述烘箱内的所述保护气的含水量的范围为50g/m3～500g/m3。

11、在上述极片烘烤工艺的优选技术方案中，所述极片烘烤工艺还包括：实时检测所述烘箱的出口处的所述保护气的含水量；根据所述保护气的含水量，确定保护气流量；按照所述保护气流量向所述烘箱内充入所述保护气。

12、第二方面，本发明提供一种烘烤设备，所述烘烤设备包括烘箱和控制器，所述控制器配置成能够执行上述的极片烘烤工艺。

13、在采用上述技术方案的情况下，本发明的极片烘烤工艺使极片在走带过程中通过烘箱从而将极片上残留的水分去除，通过向烘箱内通入保护气形成保护气氛围，高温的保护气能够快速地将极片上的水分进行吸附，使极片的水分快速转化成保护气内的水分，从而加快极片的干燥效率，缩短极片的烘烤时间，此外，使烘箱内的气压高于外界大气压且使保护气的体积占比不小于98％，能够避免外界的空气进入到烘箱内，降低烘箱内空气的占比从而降低氧气含量，能够降低极片的极耳区域在高温烘烤过程中发生氧化的概率，以提高极片性能；从而本发明的极片烘烤工艺实现了极片的开卷烘烤，相对于其他烘烤工艺来说，烘烤相同长度的极片，能够有效缩短烘烤时间、提高烘烤效率以及提升烘烤质量；此外，采用本发明的烘烤工艺烘烤的极片，其含水量低、厚度分布均一、平整度好，进而也提高了由其制得的锂电池的电池性能。

14、进一步地，使烘箱内的气压与外界大气压的差值保持在5pa～100pa的范围内，使烘箱内处于微正压环境，既能够避免外界空气进入到烘箱内，以降低烘箱内氧气的含量，又能够降低保护气的外泄量以及减小外泄速率，从而有效降低保护气的用量，降低成本。

15、又进一步地，使烘箱内的烘烤温度不低于160℃，其一，高温能够将极片上的水分快速蒸发，其二，保护气在高温环境中其保护气的饱和含水量高，从而能够提高保护气可吸附水分的吸附量，进而提高干燥效率，降低保护气的用量。

16、又进一步地，使极片的走带速度不小于60m/min，能够实现快速烘烤，缩短烘烤时间。

17、又进一步地，极片的烘烤时间为0.5s～30s，其烘烤速度快，效率高。

18、又进一步地，使烘箱内的保护气的含水量不高于500g/m3，能够保证烘箱内的保护气能够持续吸附水分，避免保护气的含水量饱和，从而保证极片上的水分能够快速去除，保证烘烤质量。

19、又进一步地，将烘箱内的保护气的含水量控制在50g/m3～500g/m3，能够使烘箱内的保护气具有足够强的吸附水分的能力，以保证烘烤质量，此外，充入少量的绝干保护气即可使烘箱内的保护气维持循环使用，能够节省保护气的用量，避免保护气过渡消耗，降低成本。

20、又进一步地，通过实时检测烘箱的出口处的保护气的含水量，进而确定保护气流量，以便按照该保护气流量向烘箱内充入保护气，进而调控烘箱内的保护气的含水量，以将保护气的含水量控制在设定范围内，这样的控制方式，能够消除来料极片中的含水量波动对烘箱内保护气的湿度所造成的影响，从而保证出料极片干燥程度的一致性，同时能够降低保护气的用量，降低成本。

21、此外，本发明的烘烤设备应用于上述的极片烘烤工艺，从而在对极片进行烘烤时，与上述极片烘烤工艺具有相同的有益效果，即能够有效缩短烘烤时间，提高烘烤效率，且烘烤后的极片的含水量低、性能好。

技术特征：

1.一种极片烘烤工艺，用于极片以走带的方式通过烘箱时去除所述极片上残留的水分，其特征在于，所述极片烘烤工艺包括：

2.根据权利要求1所述的极片烘烤工艺，其特征在于，所述烘箱内的气压与所述外界大气压的差值的范围为5pa～100pa；

3.根据权利要求1所述的极片烘烤工艺，其特征在于，所述烘箱内的烘烤温度不低于160℃。

4.根据权利要求3所述的极片烘烤工艺，其特征在于，所述烘箱内的烘烤温度的范围为160℃～220℃。

5.根据权利要求4所述的极片烘烤工艺，其特征在于，所述极片的走带速度不小于60m/min。

6.根据权利要求5所述的极片烘烤工艺，其特征在于，所述极片的烘烤时间的范围为0.5s～30s，所述极片的烘烤时间与所述烘箱内的烘烤温度呈负相关关系。

7.根据权利要求1所述的极片烘烤工艺，其特征在于，所述烘箱内的所述保护气的含水量不高于500g/m3。

8.根据权利要求7所述的极片烘烤工艺，其特征在于，所述烘箱内的所述保护气的含水量的范围为50g/m3～500g/m3。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的极片烘烤工艺，其特征在于，还包括：

10.一种烘烤设备，其特征在于，所述烘烤设备包括所述烘箱和控制器，所述控制器配置成能够执行权利要求1至9中任一项所述的极片烘烤工艺。

技术总结
本发明属于锂电池生产技术领域，具体提供一种极片烘烤工艺及烘烤设备。旨在解决现有的极片烘烤方式烘烤后的极片的含水量高以及烘烤时间长的问题。为此，本发明的极片烘烤工艺用于极片以走带的方式通过烘箱时去除极片上残留的水分，所述极片烘烤工艺包括：在所述烘箱内充入保护气且所述保护气的体积占比不小于98％；控制所述烘箱内的气压高于外界大气压。本发明的烘烤工艺烘烤的极片的含水量低、厚度分布均一、平整度好，进而也提高了由其制得的锂电池的电池性能。

技术研发人员：孙苛,温鹏超,王军华,宁海龙
受保护的技术使用者：蔚来电池科技（安徽）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12