干燥烘干设备(时代高科杨毅：电池真空干燥设备节能增效分析)

Posted 2023-05-25

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干燥烘干设备(时代高科杨毅：电池真空干燥设备节能增效分析)

摘要：时代高科研究院院长杨毅表示，电池厂商及上下游产业链，更看重产能扩充过程中的节能增效，而真空干燥作为锂离子电池生产过程的一个重要环节，其能耗和效率已成为关键问题。

ABEC | 2022中国（广东·东莞）电池新能源产业国际论坛现场

电池“达沃斯”-电池网8月31日讯（肖何梁小婧广东东莞图文直播）8月30—31日，全球电池行业盛会——ABEC | 2022中国（广东·东莞）电池新能源产业国际论坛在广东东莞举行。本届论坛由广东省东莞市人民政府、ABEC（电池“达沃斯”）组委会主办，东莞水乡特色发展经济区管理委员会、中关村新型电池技术创新联盟、东莞产城投资运营有限公司、海融网、电池网、我爱电车网、能源财经网、电池百人会联合主办，来自全球电池新能源产业链的“政、产、学、研、金、服、用”各界代表出席，围绕“新赛道蝶变跃升新势力加速整合新生态赋能中国”这一主题，在交流与分享中，实现精准对接，价值对话，资源整合，共享双碳新机遇。

深圳市时代高科技设备股份有限公司研究院院长杨毅

31日下午，深圳市时代高科技设备股份有限公司研究院院长杨毅在论坛上做了题为《真空干燥设备的节能增效分析》的主题演讲，分享了真空干燥节能增效分析、锂离子电池全流程水分控制点、电池水分存在形式、真空干燥的动力学模型等，电池网摘选了其部分精彩观点，以飨读者：

为实现双碳目标，杨毅认为，在能源生产端，需快速实现能源清洁化，助力清洁能源具备与传统化石能源竞争优势；能源消耗端，快速向电动化及智能化转型，实现节能减排降耗，提升生产效率。

在现有技术发展水平上，能量储能技术的广泛应用将是上述转型的基础；其中，电化学储能在技术与经济性上具备最佳竞争力。

从电源侧到负载侧，电池迎来大需求时代。电池厂商及上下游产业链更看重产能扩充过程中的节能增效，而真空干燥作为锂离子电池生产过程的一个重要环节，其能耗和效率已成为关键问题。

“电池干燥不仅仅是电芯的干燥，我们在跟大量企业沟通过程中发现，很多公司更倾向于把电池的控水点往前移，非常重视对极片或者极卷的干燥。”杨毅介绍，正极材料具有很强的吸水性，是电池水分含量的主要来源。

根据固体物质分子与水分子作用力的性质及大小，水分的存在形式主要分为三种：一是附着水分，简单机械附着于物质表面，在常温常压下即可自然挥发；二是吸着水分，以吸附形式（物理或化学吸附）与物质结合，在常压105℃左右可蒸发；三是化合水分，以结晶化合形式与物质结合，在常压150℃以上可蒸发。

论坛上，杨毅还从多个角度分析了真空干燥设备的节能增效措施。

设备结构角度

连续式真空干燥设备是提高产品的产量，节约能源的重要方法。连续式真空干燥设备与周期式真空干燥设备相比，辅助时间少，节省了时间提高了产量。同时他不必像周期式真空干燥设备那样，每生产一个循环，设备温度高低变化一次，致使部分能量浪费在设备构件的反复加热上。因此，节约了能源。

连续式真空干燥对于环境没有严格要求，避免了干燥房的使用，从而大幅度降低了能耗。

单体炉的优势在于其柔性化的生产能力以及结构的独立性。

目前，隧道炉在向单体炉发展，其产出物就是高效的短隧道真空干燥设备，同时，单体炉也向隧道炉发展，其产出物就是多个单体环境控制的真空干燥设备，未来两者会互相取长补短，进一步融合。

工艺角度

电池水分存在多个控水点，目前有逐步前移的趋势，因电芯中存在隔膜限制了干燥温度的提升，而极片极卷则更易采用高的干燥温度，优点是较高的干燥温度能够更好地去除水分，缺点是需要对整个后续流程的环境进行严格管控，能耗和成本增加。

对此，杨毅表示，可通过新工艺的实施缩短干燥时间，例如时代高科正在进行的结合在线检测技术的干燥时间优化项目。

加热方式角度

运风对流式加热、接触式或者传导式加热是目前两种主流的加热方式。实际加热数据显示，接触式加热与运风式加热升温时间差异对于不同电池有不同结果，杨毅建议根据电芯结构确定加热的最佳方式：对于厚度薄而相对表面积大的电池，建议采用运风式加热，因两种方式升温时间差异微小；对于厚度较大高度不高的电池，建议采用接触式加热，可降低升温时间；对于温度均匀性要求高的场合，建议采用运风式加热，可达到较好的均匀性。

此外，杨毅介绍说，接触式加热的核心问题是无法从原理上避免真空放电的问题，可降低电压，增加电极之间的距离，降低放电的风险；冗余地设置多套控制系统，多个动态触点。

运风式加热的核心问题是无法对温度场进行实时的监控，为数据追溯造成困难，而数字化仿真技术的实施，可对运风通道和温度场分布进行精确的数值计算。同时，采用新的传感技术对温度场进行实时的监测，用无线传输技术进行数据采集。

设备稳定性角度

杨毅表示，设备稳定性是生产效率的基本保障，稳定性高，设备稼动率可以相应提高。隧道式真空干燥设备的核心问题是一旦某个腔体出问题，整条线需要停产。应对方式可采用滚筒传输，传动外置从而便于更换链条，真空腔体内基本无其他运动部件，将故障可能性降到最低。还可进行软件优化，加强智能化的故障自诊断和故障排除。

单体式真空干燥设备的核心问题是所有调度功能集中在调度机器人/堆垛机上，风险高。可采用优质的机器人品牌，并进行定期的维护保养。单体式真空干燥设备的另一个问题是能耗较高、能源利用效率低，可进行结构优化，新型的单体生产线结构，向隧道炉学习降低环境要求。

杨毅总结说，对比连续式和单体式干燥设备，各有优劣，预测未来两者会取长补短、逐步融合；对比各种加热方式，其选择应基于电池的结构和具体要求；目前对于节能增效主要依赖于降低温度和真空耗能，优化设备结构，加强设备稳定性等手段；行业内亟待开发新的工艺，降低干燥温度，缩短干燥时间，达到节能增效的效果。

（以上观点根据论坛现场速记整理，未经发言者本人审阅。）