[发明专利]一种锂离子电池原料的真空干燥工艺及干燥设备

说明书

技术领域

本发明属于电池制造领域，具体是一种锂离子电池原料的真空干燥工艺及干燥设备。

背景技术

锂离子电池具有高电压、比能量大、循环寿命长、结构稳定、可快速充放电等优点，并且具有优良的安全环保性能，成为电子设备和混合动力汽车的优异能源。而这些卓越的性能很大程度上源于锂离子电池本身是一个非水电化学体系，那么在电池制作过程中电池原料的水分控制非常重要。因锂离子电池粉末在干燥及储存过程中极易吸水，导致电池鼓胀和电池性能不稳定，甚至可能带来安全隐患。如何有效降低电池粉体水分含量，提高生产效率，节约成本，是现代锂离子电池工业化生产过程中的一项重要工艺问题。

目前，电池水分干燥的方法多为烘烤法，将粉末盛放在固定容器内在一定的温度下进行长时间的加热烘烤，再采用抽真空、充气的循环方法。申请号201010601374.0公开了锂离子二次电池极片的干燥方法，按照以下步骤分开对正极卷料和负极卷料进行干燥：将卷料放入干燥箱内的托盘；将干燥箱抽真空至-0.1MPa后持续抽1～30分钟关闭；利用加热器对干燥箱进行加热2～10个小时；在干燥箱内充入惰性气体，直到真空表指针达到-0.01MPa停止，让惰性气体在干燥箱内与湿气交换5～30分钟；将干燥箱抽真空至-0.1MPa后持续抽1～30分钟关闭。该发明可彻底排除极片卷料中的水分，从而提高电池性能和消除电池鼓胀带来的安全隐患。然而，采用这种抽屉型烘烤的方法，容易造成干燥过程中表层和内部受热不均匀，造成材料表面过热而影响材料的性能，达不到动态的干燥，从而使整个干燥时间延长。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种锂离子电池原料的真空干燥工艺及干燥设备。该工艺采用新型的气流循环干燥工艺，弥补了传统抽屉型烘烤方法达不到动态干燥，干燥过程中容易造成表层和内部受热不均匀，从而使整个干燥时间延长，造成材料表面过热而影响材料的性能的弊端，并且在干燥过程中通过降低气压的方法，降低水的沸点，使物料内的水分有效溢出加速蒸发，使粉料干燥的更彻底，采用较少换气循环次数，降低设备的参数控制要求和耗损，简化整个干燥工艺，并且设置了残料过滤箱，提高了材料的利用率。

本发明解决所述设备技术问题的技术方案是，提供一种锂离子电池原料的干燥设备，包括干燥器、真空系统和氮气加热系统；其特征在于所述干燥器具有取样器，用于在干燥过程中对原料取样，在不与外界接触的情况下进行含水量测试；所述氮气加热系统包括残料过滤箱、第一氮气干燥塔、第二氮气干燥塔、引风机、第一减压阀、气化器、第二减压阀、加热器和高压风机；所述干燥器的出气口通过压力表和第一阀与残料过滤箱连接；所述残料过滤箱的出料口通过管道与干燥器的进料口连接，残料过滤箱的出气口通过第二阀和第三阀与第一氮气干燥塔连接；所述第一氮气干燥塔通过第四阀与第二氮气干燥塔连接；所述第二氮气干燥塔通过第五阀与引风机连接；所述引风机与第一减压阀连接；所述第一减压阀通过第六阀分别与第八阀和第九阀所在的通道连通；气化器的一端通过第七阀与外界连通，用于液氮的输入；气化器的另一端通过第二减压阀分别与第八阀和第九阀所在的通道连通；所述第二减压阀通过第八阀与加热器连接，加热器与高压风机连接；所述第二减压阀通过第九阀与高压风机连接；所述高压风机通过第十阀与干燥器的进气口连通。

本发明解决所述工艺技术问题的技术方案是，提供一种锂离子电池原料的真空干燥工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：

(1)将锂离子电池粉体原料加入到干燥器内；

(2)对干燥器进行抽真空操作，使得干燥器内的真空度达到-85KPa～-100KPa；

(3)向干燥器通入75℃-130℃的氮气，对锂离子电池粉体原料均匀加热20～30分钟；

(4)重复步骤2)和步骤3)一次以上，从干燥器内的取样器中取样，对干燥器内的原料在不与外界接触的情况下进行含水量测试；若不符合标准，则再重复步骤2)和步骤3)一次并测量原料的含水量；直至原料的含水量达到标准后，对干燥器进行抽真空操作，使得干燥器内的真空度达到-85KPa～-100KPa；然后将冷氮气通入干燥器内，使得干燥器的温度降至室温后，干燥结束。

上文所述锂离子电池原料的真空干燥工艺，其特征在于该工艺具体步骤如下：

(1)将锂离子电池粉体原料加入到干燥器内；

(2)真空系统工作，氮气加热系统关闭，第十一阀打开，对干燥器进行抽真空操作，干燥器内的真空度达到-85KPa～-100KPa后，真空系统停止工作，第十一阀关闭；