6月25日,第十八届高工锂电产业峰会在常州金坛盛大举行,此次峰会主题为“产业链格局重整 全场景应用共振”。锂电行业正站在全场景需求爆发与技术迭代的历史交汇点。
当电动重卡穿梭于干线物流,两轮车驰骋在城市街巷,固态电池叩响下一代技术大门,锂电池的应用边界正以超乎想象的速度拓展。
在制造端,传统工艺的效率天花板日益凸显。长达百米的热风烘箱、耗时数小时的干燥流程、占电池生产15%能耗的烘烤环节,正成为行业降本增效的 “拦路虎”;极耳焊接的多道工序、动辄数十秒的操作时间,也让快充电池的量产面临工艺瓶颈。
作为锂电烘烤装备领域的全球头部供应商,时代高科研究院院长杨毅博士发表“真空干燥系统进展,从大圆柱到固态电池”主题演讲:
杨博士首先介绍了大圆柱高产能需求下的设备结构变化。从生产线的角度,单线产能的需求越来越高,从早期的30ppm,到目前普遍的100ppm以上,一些新的产线产能要求已经接近200ppm。设备结构上加热方式的变革首当其冲。
同时,单体烘箱电池生产线呈现出高速、高产能的发展趋势,在电池烘烤工艺趋于极限的背景下,单体烘箱结构多层化,腔体增大,以提升单线产能,批次烘烤电池数量增加。单体烘箱的单位空间,已由过去的1m³左右达到目前的10m3或以上,与此同时带来烘箱局部结构的优化,如烘箱密封门等关键部件的革新;并促进与之匹配的腔体加工技术如:焊接技术、真空技术及温控技术的不断提升。
还要求调度每批次电池数量、体积、容量等不断增大;高速的上下料需求使得每次抓取的圆柱电芯数量不断增加,从单个抓取到目前的40个同时抓取。时代高科大圆柱电池高速产线设备均能满足以上需求。
全固态电池方面,时代高科提出,全固态电池的生产工艺中,干燥工艺不会取消,反而要求会更高。行业普遍认为,全固态产线中干燥工序会前置,即专注于粉体和极片/极卷烘烤,电芯烘烤可能会走向淘汰。同时对于干燥提出高速、高真空度、高除水率的要求,还需要额外考虑的是环境的影响,材料特性特别是毒性、腐蚀性等的影响。
此外,干燥过程中有必要对干燥物料施加一定的拘束条件,防止其宏观和微观的变形。
对此,时代高科所提出的解决方案,主要为使用二极管激光器干燥进行对流烘箱干燥的低成本、环保替代。通过激光加热对固态电池极卷进行面加热,叠加红外测温方式,进行多点测温。目前已经在真空常压环境进行测试实验,效果良好。