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解讀固態(tài)鋰電池干燥挑戰(zhàn) 裝備制造領(lǐng)域積極探索

       11月13日-16日，全球電池新能源行業(yè)盛會(huì)——ABEC 2024 | 第11屆中國(guó)（廣州）電池新能源產(chǎn)業(yè)國(guó)際高峰論壇在廣州南沙舉行。來(lái)自全球電池新能源產(chǎn)業(yè)鏈的“政、產(chǎn)、學(xué)、研、金、服、用”各界500+嘉賓出席盛會(huì)。

       15日上午，深圳市時(shí)代高科技股份有限公司研究院院長(zhǎng)楊毅在論壇上作了題為《裝備升級(jí) 智造賦能 鋰電池真空干燥系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展淺析》的主題演講，分享了真空干燥設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)、固態(tài)鋰電池干燥所面臨的挑戰(zhàn)等。

       在楊毅看來(lái)，真空干燥設(shè)備發(fā)展有三大趨勢(shì)，一是設(shè)備產(chǎn)能和速度大幅度提升，單位產(chǎn)線產(chǎn)能的提升超過(guò)一個(gè)數(shù)量級(jí)；二是干燥工藝前置趨勢(shì)明顯，傳統(tǒng)上是烘烤電芯，但是現(xiàn)在干燥設(shè)備逐漸往極片極卷以及正負(fù)極材料，甚至未來(lái)向固態(tài)電解質(zhì)材料轉(zhuǎn)移；三是生產(chǎn)線調(diào)度系統(tǒng)負(fù)荷急速增長(zhǎng)，新的調(diào)度機(jī)械亟待開(kāi)發(fā)。

       從設(shè)備尺寸的角度分析，各大主流電池企業(yè)不斷地降本增效需求，單位廠房空間電池產(chǎn)能密度的提升；高速、高產(chǎn)能干燥線成主流，與之匹配的是干燥線腔體橫向和縱向的尺寸不斷加大，且對(duì)干燥爐真空、溫度控制等提出更高要求。

       從設(shè)備結(jié)構(gòu)的角度分析，單體烘箱電池生產(chǎn)線也同樣呈現(xiàn)出高速、高產(chǎn)能的發(fā)展趨勢(shì)，在電池烘烤工藝趨于極限的背景下，單體烘箱結(jié)構(gòu)多層化，腔體增大，以提升單線產(chǎn)能。批次烘烤電池?cái)?shù)量增加，適用于280AH及以上大容量電池。單體烘箱的單位空間，已由過(guò)去的1m³左右達(dá)到目前的10m³或以上，與此同時(shí)帶來(lái)烘箱局部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，如烘箱密封門及加熱方式的革新；并促進(jìn)與之匹配的腔體加工技術(shù)如：焊接技術(shù)、真空技術(shù)及溫控技術(shù)的不斷提升。

       從設(shè)備工藝的角度分析，干燥工藝從電芯干燥向極片、極卷干燥再向電池材料干燥逐步前置遷移，干燥溫度、干燥效率提高。

       從設(shè)備調(diào)度的角度分析，成本上，研發(fā)高精度、高負(fù)載的移栽設(shè)備，堆垛移栽設(shè)備是比較好的選擇。效益比上，根據(jù)烘箱結(jié)構(gòu)，成本和精度之間權(quán)衡，選擇最佳效益比的移載物流設(shè)備。

       論壇現(xiàn)場(chǎng)，楊毅還表示，固態(tài)電池被認(rèn)為是解決鋰電池安全問(wèn)題以及提升能量密度的理想方案，作為下一代電池技術(shù)路線獲產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)布局。尤其2022年以來(lái)，固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進(jìn)展，國(guó)內(nèi)企業(yè)在半固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和成本降低均大幅超預(yù)期。

       “在烘烤上來(lái)說(shuō)，如果固態(tài)電池得到了長(zhǎng)足發(fā)展，高溫烘烤技術(shù)會(huì)是很重要的發(fā)展方向，因?yàn)楦邷睾婵鞠噍^于原來(lái)液態(tài)的發(fā)展需要更高的溫度，就對(duì)干燥性能提出了更大的調(diào)整。”楊毅分析，同時(shí)，一些材料溫敏的控制技術(shù)，很可能在干燥過(guò)程中出現(xiàn)裂紋和氣孔，進(jìn)而影響到電池性能。還有干燥環(huán)境的控制技術(shù)，未來(lái)固態(tài)電池的生產(chǎn)可能要求負(fù)60到負(fù)70的環(huán)境要求，顯然對(duì)整個(gè)干燥過(guò)程的環(huán)境提出了新挑戰(zhàn)。

       對(duì)此，時(shí)代高科目前在做一些工作，考慮用激光干燥進(jìn)行極片的干燥，未來(lái)固態(tài)電池必然會(huì)要求把干燥過(guò)程前置，對(duì)極片進(jìn)行很好的干燥過(guò)程。

       楊毅指出，相較于液態(tài)鋰電池，固態(tài)電解質(zhì)隔膜能夠耐受更高的溫度（一般400℃左右），傳統(tǒng)的加熱技術(shù)無(wú)法滿足固態(tài)電池的烘烤要求，而且固態(tài)電池的干燥過(guò)程需要更長(zhǎng)的干燥時(shí)間。

       另外，固態(tài)電解質(zhì)一般都比較脆弱，容易出現(xiàn)熱脹冷縮而導(dǎo)致微裂紋和氣孔，進(jìn)而影響電池的性能，高溫干燥期間需要對(duì)電池進(jìn)行一定的壓力控制。

       同時(shí)，固態(tài)電解質(zhì)需要局部干燥操作的微環(huán)境，此外如硫化物電解質(zhì)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求苛刻，需要隔絕水和氧氣，因此需要更嚴(yán)格的生產(chǎn)環(huán)境。

       基于此，時(shí)代高科在固態(tài)電池裝備制造領(lǐng)域展開(kāi)探索。其中，時(shí)代高科（THT）全自動(dòng)開(kāi)卷烘烤分切產(chǎn)品線具備自動(dòng)分切、自動(dòng)收放卷、電磁感應(yīng)加熱、環(huán)境控制等技術(shù)特性。時(shí)代高科（THT）電芯熱整形（熱壓）烘烤線具備超大腔體高真空控制、熱壓及熱整形、全自動(dòng)上下料、環(huán)境控制等技術(shù)特性。

       據(jù)楊毅介紹，時(shí)代高科成立于2001年，是先進(jìn)的真空干燥裝備提供商，業(yè)務(wù)涵蓋鋰電池真空干燥裝備、整廠物流與倉(cāng)儲(chǔ)裝備、高端自動(dòng)化清洗裝備三大領(lǐng)域。公司擁有深圳、江西贛州、上海、天津四大基地，研發(fā)和生產(chǎn)面積約18萬(wàn)平方米，另外江蘇常州20萬(wàn)平方米生產(chǎn)基地正在興建?？蛻舴矫?，公司與松下、LG、寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科、億緯鋰能等眾多知名電池企業(yè)深度合作。

       在產(chǎn)能方面，時(shí)代高科包括隧道式、單機(jī)組合式真空干燥裝備、智能物流線裝備、上下料平臺(tái)總成等，公司年產(chǎn)能現(xiàn)已達(dá)3000臺(tái)套以上，現(xiàn)有生產(chǎn)場(chǎng)地達(dá)18萬(wàn)平米，擁有先進(jìn)的智能化精加工中心和總成裝配中心。