1. ما هو الليثيومفرن تجفيف البطارية
فرن تجفيف بطارية الليثيوم هو جهاز مصمم خصيصًا لتجفيف المواد والأقطاب الكهربائية والخلايا وما إلى ذلك، في عملية إنتاج بطاريات الليثيوم. والغرض الرئيسي منه هو إزالة الرطوبة من المواد لضمان جودة الإنتاج وأداء بطاريات الليثيوم. نظرًا لأن بطارية الليثيوم حساسة للغاية للماء، فإن وجود كميات صغيرة جدًا من الماء قد يتسبب في سلسلة من التفاعلات السلبية داخل البطارية، مثل تحلل الإلكتروليت وتآكل القطب الكهربائي وما إلى ذلك، مما يؤثر بشكل خطير على سعة البطارية وعمر دورة حياتها وسلامتها. لذلك، فإن أداء فرن تجفيف بطارية الليثيوم يرتبط ارتباطًا مباشرًا بجودة واستقرار منتجات بطاريات الليثيوم.
2. مبدأ عمل فرن تجفيف بطارية الليثيوم
يستخدم فرن تجفيف بطارية الليثيوم عادةً مبدأ الجمع بين طرق نقل الحرارة مثل التوصيل الحراري والحمل الحراري والإشعاع لتحقيق تجفيف المواد. في الصندوق، يتم تسخين الهواء بواسطة عنصر التسخين، ويشكل الهواء الساخن تدفق هواء متداول تحت تأثير المروحة، وتكون المادة على اتصال كامل بنقل الحرارة إلى المادة، بحيث يتبخر الماء الموجود في المادة إلى بخار ماء. في الوقت نفسه، تم تجهيز الصندوق بنظام إزالة الرطوبة الخاص، والذي يمكنه إزالة الرطوبة من الهواء المحتوي على بخار الماء، وتقليل الرطوبة في الصندوق، وضمان عملية التجفيف المستمرة. تشمل طرق إزالة الرطوبة الشائعة إزالة الرطوبة بالتجميد وإزالة الرطوبة بالامتصاص. تختار أفران تجفيف البطاريات المختلفة تقنيات إزالة الرطوبة المناسبة بناءً على المتطلبات الفعلية. على سبيل المثال، إزالة الرطوبة بالتبريد هي استخدام نظام التبريد لتبريد الهواء إلى ما دون درجة حرارة نقطة الندى، بحيث يتكثف بخار الماء إلى قطرات ماء ويفرغ، وبالتالي تقليل رطوبة الهواء؛ تتم عملية إزالة الرطوبة عن طريق امتصاص المادة الماصة على بخار الماء لتحقيق إزالة الرطوبة، وعادة ما تستخدم المادة الماصة هلام السيليكا والمنخل الجزيئي ومواد أخرى ذات مساحة سطحية عالية وقدرة امتصاص قوية.
3. خصائص هيكل فرن تجفيف بطارية الليثيوم
(1) تصميم الصندوق
صندوق فرن تجفيف بطارية الليثيوم مصنوع بشكل عام من مواد عالية القوة ومقاومة للتآكل، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن لهذه المادة أن تمنع بشكل فعال تشوه وتآكل الصندوق في البيئة القاسية مثل درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية لضمان التشغيل المستقر طويل الأمد للمعدات. في الوقت نفسه، يتمتع الصندوق بأداء عزل حراري جيد، وعادةً ما يستخدم مواد عزل متعددة الطبقات للحفاظ على الحرارة وتقليل فقدان الحرارة وتحسين كفاءة الطاقة. على سبيل المثال، تستخدم بعض أفران التجفيف المفرغة الراقية ألواحًا معزولة بالفراغ (كبار الشخصيات) كمواد عازلة، والتي تتمتع بموصلية حرارية منخفضة للغاية ويمكن أن تقلل بشكل كبير من فقدان الحرارة للصندوق.
(2) نظام التدفئة
نظام التسخين هو أحد المكونات الأساسية لفرن التجفيف بالبطارية الليثيوم. يتكون بشكل عام من عناصر التسخين ووحدات التحكم في درجة الحرارة ووحدات التحكم في التسخين. يستخدم عنصر التسخين عادةً أسلاك المقاومة وأنابيب التسخين بالأشعة تحت الحمراء وما إلى ذلك، والتي يمكنها تحويل الطاقة الكهربائية بسرعة إلى طاقة حرارية لتوفير الحرارة المطلوبة لعملية التجفيف. يتم استخدام منظم الحرارة لمراقبة درجة الحرارة في الصندوق في الوقت الفعلي وإرسال إشارة درجة الحرارة مرة أخرى إلى وحدة التحكم في التسخين. تضبط وحدة التحكم في التسخين تلقائيًا قوة عنصر التسخين وفقًا لقيمة درجة الحرارة المحددة مسبقًا، بحيث يتم الحفاظ على درجة الحرارة في الصندوق في نطاق ثابت.
(3) نظام التهوية والتوزيع
يلعب نظام التهوية والدوران دورًا رئيسيًا في ضمان توحيد درجة الحرارة وكفاءة التجفيف في الصندوق. تنفخ المروحة الهواء الساخن بالتساوي إلى جميع زوايا الصندوق، بحيث يمكن للمادة الاتصال الكامل بالهواء الساخن وتحقيق التجفيف السريع. في الوقت نفسه، يمكن لنظام التهوية أيضًا تفريغ الرطوبة في الصندوق في الوقت المناسب للحفاظ على بيئة جافة. من أجل تحسين توحيد درجة الحرارة بشكل أكبر، تستخدم بعض أفران التجفيف الفراغي هياكل خاصة في تصميم مجرى الهواء، مثل لوحات التحويل، والعاكسات، وما إلى ذلك، بحيث يمكن توزيع الهواء الساخن بشكل أكثر توازناً في الصندوق.
4. نوع فرن التجفيف بالتفريغ بالبطارية
(1) فرن التجفيف الفراغي
فرن تجفيف الفراغهو جهاز تجفيف في بيئة فراغية. فهو يقلل من ضغط الهواء في الصندوق عن طريق الشفط، بحيث يمكن للماء الموجود في المادة أن يتبخر بسرعة عند درجة حرارة أقل، وذلك لتحقيق التجفيف السريع. فرن التجفيف بالفراغ مناسب لتجفيف مواد بطاريات الليثيوم الحساسة لدرجة الحرارة والمنتجات شبه النهائية، والتي يمكن أن تتجنب بشكل فعال تأثير درجات الحرارة العالية على أداء المواد. على سبيل المثال، بالنسبة لبعض مواد الأقطاب الكهربائية التي تحتوي على مكونات عضوية، يمكن أن يؤدي استخدام فرن التجفيف بالفراغ إلى إزالة الماء عند درجة حرارة أقل لمنع تحلل المكونات العضوية وأكسدةها.
(2) فرن تجفيف بتدوير الهواء الساخن
فرن التجفيف بالفراغ بدوران الهواء الساخن هو النوع الأكثر شيوعًا من أفران تجفيف بطاريات الليثيوم. يستخدم دوران الهواء الساخن لنقل الحرارة وتجفيف المواد. يتميز صندوق التجفيف بدوران الهواء الساخن بمزايا البنية البسيطة والتشغيل المريح وكفاءة التجفيف العالية، وهو مناسب لتجفيف مواد بطاريات الليثيوم المختلفة والمنتجات شبه النهائية. في الإنتاج الفعلي، وفقًا لخصائص المواد ومتطلبات التجفيف، يمكنك اختيار طرق مختلفة لدوران الهواء الساخن، مثل الدوران الأفقي والدوران الرأسي.
(3) فرن تجفيف النفق
يستخدم فرن التجفيف بالفراغ النفقي بشكل أساسي في الإنتاج المستمر لخطوط إنتاج بطاريات الليثيوم. يحتوي على صندوق طويل على شكل نفق، ويتم نقل المادة باستمرار في الصندوق من خلال الحزام الناقل، ويتم تجفيفها بالهواء الساخن أثناء الحركة. يمكن لفرن التجفيف بالفراغ النفقي تحقيق عملية تجفيف واسعة النطاق وعالية الكفاءة، وهو مناسب للتجفيف المستمر لعدد كبير من أقطاب وخلايا بطاريات الليثيوم. في الوقت نفسه، يمكن للتصميم المعقول لمنطقة درجة الحرارة وتوزيع سرعة الرياح في النفق تلبية متطلبات عملية المواد المختلفة في مراحل التجفيف المختلفة.
5. تطبيق فرن تجفيف البطارية في إنتاج بطارية الليثيوم
(1) مادة القطب الموجب جافة
مادة الكاثود هي جزء مهم من بطارية الليثيوم، وأدائها يؤثر بشكل مباشر على كثافة الطاقة وعمر دورة البطارية. في عملية إنتاج مواد القطب الموجب، يجب تجفيف المواد الخام لإزالة الرطوبة والشوائب. على سبيل المثال، في عملية تركيب مواد أنود فوسفات الحديد الليثيوم، لأن المواد الخام قد تحتوي على كمية معينة من الماء، إذا لم تجفف، فإن الماء سيؤدي إلى تغييرات في البنية البلورية للمادة أثناء عملية التلبيد عالية الحرارة، مما يؤثر على الأداء الكهروكيميائي للمادة. يمكن أن يضمن استخدام فرن التجفيف بالتفريغ لتجفيف مادة القطب الموجب نقاء واستقرار المادة، وتحسين جودة مادة القطب الموجب.
(2) تجفيف مادة الأنود
المادة السلبية حساسة أيضًا للرطوبة. سيؤدي وجود الماء إلى حدوث تفاعل جانبي لمادة القطب السالب عند ملامستها للإلكتروليت، واستهلاك ملح الليثيوم في الإلكتروليت، وتقليل سعة وعمر دورة البطارية. يمكن لفرن تجفيف بطارية الليثيوم إزالة الرطوبة في مادة القطب السالب بشكل فعال لضمان جودة مادة القطب السالب. على سبيل المثال، بالنسبة لمواد أنود الجرافيت، من السهل امتصاص الماء أثناء عملية المعالجة مثل السحق والتحبيب، ومن خلال التجفيف في فرن التجفيف بالتفريغ، يمكن تقليل محتوى الرطوبة إلى مستوى منخفض جدًا لتلبية متطلبات إنتاج بطارية الليثيوم.
6. كيفية اختيار فرن تجفيف بطارية الليثيوم المناسب
(1) الطلب على التجفيف
أولاً وقبل كل شيء، يجب علينا اختيار فرن تجفيف بطارية الليثيوم المناسب وفقًا لاحتياجاتنا الخاصة بالتجفيف. على سبيل المثال، نوع وكمية وحجم ومتطلبات عملية التجفيف للمواد التي تحتاج إلى التجفيف. إذا كانت دفعة صغيرة، فإن تجفيف المواد متعددة الأصناف، قد يكون فرن التجفيف المفرغ متعدد الطبقات أكثر ملاءمة؛ بالنسبة للإنتاج المستمر على نطاق واسع لخطوط إنتاج بطاريات الليثيوم، فإن فرن التجفيف المفرغ النفقي أكثر ملاءمة. في الوقت نفسه، من الضروري مراعاة حساسية المادة لدرجة الحرارة والرطوبة، واختيار فرن تجفيف البطارية الذي يمكنه تلبية ظروف العملية المقابلة.
(2) أداء المعدات
أداء المعدات هو أحد العوامل الرئيسية في اختيار فرن التجفيف بالتفريغ. من الضروري الانتباه إلى اتساق درجة الحرارة ودقة التحكم في الرطوبة ومعدل التسخين وتأثير دورة التهوية ومؤشرات الأداء الأخرى لفرن التجفيف بالتفريغ. على سبيل المثال، لتجفيف مواد بطارية الليثيوم ذات متطلبات اتساق درجة الحرارة العالية، يجب اختيار فرن تجفيف بالتفريغ بتصميم جيد لقناة الهواء ونظام تحكم في درجة الحرارة عالي الدقة لضمان تسخين المادة بالتساوي أثناء عملية التجفيف وتجنب ارتفاع درجة الحرارة المحلية أو التجفيف الزائد. دقة التحكم في الرطوبة هي أيضًا مؤشر مهم، لإنتاج بطاريات الليثيوم، من الضروري عادةً التحكم في الرطوبة عند مستوى منخفض جدًا، لذلك اختر فرن تجفيف ذو تأثير إزالة رطوبة جيد ودقة عالية في التحكم في الرطوبة.
