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部的水分和揮發性雜質，以提高電池的純凈度和性能穩定性。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，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，電芯內部的水分開始逐漸蒸發。

2. 水分蒸發

• 在烘烤開始時，電芯表面的水分蒸發速率較快，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的程度。

• 電芯底部的水分蒸發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，底部的水分蒸發速率會顯著增加，因為此時底部溫度已經足夠高，足以使剩余的水分大量蒸發。

3. 抽真空與充氮氣

• 在水分蒸發的同時，真空烤箱開始抽取烤箱內的空氣和水蒸氣，以創造一個低壓或真空環境。這有助于加速水分的蒸發和去除，并防止氧氣和其他有害物質重新進入電池內部。

• 水分蒸發后，通過抽真空將水蒸氣抽出。然后充氮氣破真空，保持干燥環境。

三、烘烤結果

經過一定時間的烘烤和真空抽取后，電芯內部的水分被有效去除。此時，電芯的溫度已經與烤箱內部溫度達到一致，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，鋰電池內部的水分和揮發性雜質被有效去除，提高了電池的純凈度和性能穩定性。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，形成更加穩定的SEI（固體電解質界面）膜，從而提高電池的充放電效率和循環壽命。

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