揭秘鋰電池在真空烤箱烘烤水分變化過程

鋰電池在真空烤箱中的烘烤過程主要是為了去除電池內(nèi)部的水分和揮發(fā)性雜質(zhì)，以提高電池的純凈度和性能穩(wěn)定性。以下是鋰電池在真空烤箱中烘烤時水分變化過程的詳細分析：

一、烘烤前的準備

鋰電池被放置在真空烤箱內(nèi)，通常電芯與烤箱上下夾板之間會留有一定間隙，以保證電芯擁有合適的烘烤溫度，并利于蒸發(fā)的水分通過間隙擴散出烤箱以外。

二、烘烤過程

1. 加熱升溫

• 在烘烤箱上端熱源的加熱下，鋰電池開始升溫。由于熱源通常位于烤箱上端，電芯表面部分離熱源最近，因此表面溫度會首先升高。

• 隨著溫度的升高，電芯內(nèi)部的水分開始逐漸蒸發(fā)。

2. 水分蒸發(fā)

• 在烘烤開始時，電芯表面的水分蒸發(fā)速率較快，因為表面溫度較高且直接暴露在熱源下。

• 電芯中間部分的水分蒸發(fā)速率在烘烤開始后的20分鐘左右達到最大值，這是因為隨著烘烤的進行，中間部分的溫度也逐漸升高到足以使水分大量蒸發(fā)的程度。

• 電芯底部的水分蒸發(fā)速率在烘烤開始時相對較低，因為底部離熱源較遠，溫度上升較慢。但在烘烤進行到50分鐘左右時，底部的水分蒸發(fā)速率會顯著增加，因為此時底部溫度已經(jīng)足夠高，足以使剩余的水分大量蒸發(fā)。

3. 抽真空與充氮氣

• 在水分蒸發(fā)的同時，真空烤箱開始抽取烤箱內(nèi)的空氣和水蒸氣，以創(chuàng)造一個低壓或真空環(huán)境。這有助于加速水分的蒸發(fā)和去除，并防止氧氣和其他有害物質(zhì)重新進入電池內(nèi)部。

• 水分蒸發(fā)后，通過抽真空將水蒸氣抽出。然后充氮氣破真空，保持干燥環(huán)境。

三、烘烤結(jié)果

經(jīng)過一定時間的烘烤和真空抽取后，電芯內(nèi)部的水分被有效去除。此時，電芯的溫度已經(jīng)與烤箱內(nèi)部溫度達到一致，且電芯各個部位的含水量均顯著降低。

四、烘烤的意義

真空烘烤后，鋰電池內(nèi)部的水分和揮發(fā)性雜質(zhì)被有效去除，提高了電池的純凈度和性能穩(wěn)定性。烘烤還能在一定程度上活化電池材料的表面，促進電解液與電極材料的浸潤與反應(yīng)，形成更加穩(wěn)定的SEI（固體電解質(zhì)界面）膜，從而提高電池的充放電效率和循環(huán)壽命。

綜上所述，鋰電池在真空烤箱中的烘烤過程是一個復(fù)雜而精細的過程，涉及加熱、水分蒸發(fā)、真空抽取等多個階段。通過這一過程，可以有效去除電池內(nèi)部的水分和雜質(zhì)，提高電池的性能和安全性。