湿物料中水分存在形式(锂离子电池电芯烘烤原理及影响因素)

Posted 2023-06-01

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湿物料中水分存在形式(锂离子电池电芯烘烤原理及影响因素)

所谓真空干燥，就是将待干燥的物料置于一个封闭空间中，用真空设备将封闭空间内的气压降至一个大气压下，与此同时不断地对物料进行加热，这样物料内的水分子由于压力差和浓度差的作用逐渐扩散到物料的表面，在物料表面获得足够的动能以后，逐渐克服分子间吸引力的束缚，逃逸到低气压的真空室中，然后通过真空泵排到大气中。

真空干燥主要经历三个过程：

首先是传热过程，物料通过热源吸收热量，升温并将内部的湿份汽化；
其次，物料内部湿份液态传质过程，物料内部的水分以液态的形式向表面移动，然后在表面完成汽化；
最后，物料表面湿份的气态传质过程，在物料表面汽化的水蒸气逐渐逃逸到真空室内部，并通过真空室流向外界。

要完成以上的传热传质过程，温度、压力及浓度为关键控制因素；

温度：热源温度要明显大于物料的温度，满足自身温度升高以及湿份汽化所需的能量，温度越高，干燥越快。
浓度：所谓浓度，指的是物料内部湿份的浓度，物料内部浓度要高于物料表面浓度，在毛细管力及浓度差的作用下，向表面迁移，最终使湿份的浓度不断降低。
压力：物料表面的蒸汽压力要高于干燥箱内的蒸汽分压力，这是真空干燥的核心理论。

真空干燥热力学主要研究的是水的汽化温度和饱和蒸气压以及真空度三者之间的关系，其理论基础可以用克拉伯龙．克劳修斯公式表达。

水的汽化温度与饱和蒸气压成正相关性，与真空度成负相关性。饱和蒸气压越小，水的汽化温度也随之变小，同理真空度越大，水的汽化温度就越小。因此可知在真空环境中水更容易实现低温汽化，当温度保持一定值的时候，提高干燥室内的真空度，可以使物料表面更多的水分转化为水蒸气，同样可以起到加速干燥的效果。

对于锂离子电池的烘烤工艺原理及主要过程如下：

在常压下加热一段时间，使物料整体升温到设定温度，同时物料中的湿份汽化；通过抽真空降低水的汽化温度，加速干燥，水分蒸发到一定程度后；通过充氮气破真空，排出湿气，保持干燥环境加热一定时间，再次抽真空，如此循环，直至干燥完成。

烘烤方式按加热方式有两种，接触式烘烤和热风循环式烘烤；

热风循环式烘烤是通过加热单元将气体加热，然后通过循环系统对电池进行加热。
接触式烘烤是加热单元直接对电池进行烘烤加热，相对于热风循环式烘烤具有温度均匀性好、烘烤周期短等特点。

烘烤按烘箱结构可分为单体式烘箱和隧道炉式烘箱。