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鋰電池極片濕涂層干燥基本過(guò)程
來(lái)源: | 作者:pmo55805a | 發(fā)布時(shí)間: 2018-08-20 | 4254 次瀏覽 | 分享到:
鋰電池電極是一種顆粒組成的涂層，電極制備過(guò)程中，均勻的濕漿料涂敷在金屬集流體上，然后通過(guò)干燥去除濕涂層中的溶劑。鋰離子電池極片的干燥過(guò)程和涂布過(guò)程各自獨(dú)立，又相互聯(lián)系；涂層的性質(zhì)，影響到干燥工藝的設(shè)計(jì)和操作；涂布速度、涂層的厚度決定干燥長(zhǎng)度；干燥過(guò)程中涂層有流平過(guò)程，影響涂層的均勻性。因此，涂布在設(shè)計(jì)過(guò)程中能否準(zhǔn)確地運(yùn)用*佳的涂布、干燥工藝，平衡兩者的關(guān)系，*終影響到涂布的綜合技術(shù)性能。
極片干燥方式

（1）遠(yuǎn)紅外輻射干燥。用遠(yuǎn)紅外發(fā)射元件將熱能輻射到干燥物體表面，使液體蒸發(fā)汽化進(jìn)行干燥。
（2）雙面送風(fēng)飄浮干燥。漂浮干燥是在干燥箔材雙面設(shè)置特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)嘴，送高速噴射的氣流，在空氣流動(dòng)附壁效應(yīng)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(tài)進(jìn)行干燥。
（3）常規(guī)對(duì)流熱風(fēng)干燥。對(duì)流干燥是比較傳統(tǒng)的干燥技術(shù)。加熱的干燥空氣送入烘道，干燥空氣中的熱能通過(guò)空氣的對(duì)流傳導(dǎo)到被干燥物體，使液體蒸發(fā)汽化進(jìn)行干燥。
（4）循環(huán)熱風(fēng)沖擊干燥。利用空氣噴射流體力學(xué)原理發(fā)展起來(lái)的高效干燥技術(shù)。干燥空氣通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)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(guò)程，使干燥效率大大提高。
（5）過(guò)熱水蒸氣干燥。過(guò)熱蒸氣是將液體加熱到使其全部蒸發(fā)的飽和蒸氣后，再繼續(xù)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(fā)熱升溫，從而蒸發(fā)水分進(jìn)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(jié)合水分、非結(jié)合水分之間的關(guān)系見(jiàn)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(chǎn)生的蒸氣排除，藉此來(lái)除去固體物料中濕分的操作。
                                                   圖2 干燥過(guò)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(nèi)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(zhì)驅(qū)動(dòng)力為此氣膜蒸氣壓與氣相主體中水蒸氣分壓之差。同時(shí)，熱空氣對(duì)物料加熱升溫，將熱量傳遞給濕物料，驅(qū)動(dòng)力是熱空氣與物料的溫度梯度；對(duì)對(duì)流干燥，由于介質(zhì)的不斷流動(dòng)，帶走氣化的水分，從而形成分壓差。

干燥的動(dòng)力學(xué)過(guò)程
干燥曲線：干燥過(guò)程中物料含水量x與干燥時(shí)間t、物料表面溫度T 的關(guān)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(guān)系曲線，如圖4。

                                                                  圖4 干燥速率曲線

水分的內(nèi)部擴(kuò)散和表面汽化是同時(shí)進(jìn)行的，但在干燥過(guò)程的不同階段其速率不同，從而控制干燥速率的機(jī)理也不相同。干燥過(guò)程分為預(yù)熱升溫段AB、恒速干燥段BC和降速干燥段CDE。


（1）預(yù)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(rùn)水分進(jìn)行蒸發(fā),蒸汽中的熱量被物料吸收，這些熱量全部用來(lái)蒸發(fā)物料表面的水分,物料表面水分的蒸發(fā)速度與物料內(nèi)部水分的擴(kuò)散速度幾乎相等,此時(shí)干燥速率保持穩(wěn)定,呈現(xiàn)恒速干燥狀態(tài)。


（3）**降速階段（CD段）：物料內(nèi)部水分?jǐn)U散速率小于表面水分在濕球溫度下的汽化速率，這時(shí)物料表面不能維持全面濕潤(rùn)而形成“干區(qū)”，導(dǎo)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(nèi)部移動(dòng)，從而使熱、質(zhì)傳遞途徑加長(zhǎng)，阻力增大，造成干燥速率下降