Nelle batterie dei veicoli elettrici e dei telefoni cellulari che utilizziamo quotidianamente, così come nelle centrali elettriche di accumulo di energia, le batterie al litio sono i componenti principali. Tuttavia, molti ignorano che per creare una batteria al litio di buona qualità e sicura, è indispensabile un dispositivo cruciale: il forno di essiccazione per batterie al litio. Sembra un...grande forno di essiccazione", ma la sua funzione è molto più importante di quella di un normale forno di essiccazione. Se il processo di essiccazione non viene eseguito correttamente, la batteria potrebbe avere una capacità ridotta, una durata inferiore o persino rappresentare un rischio per la sicurezza. Oggi, dal punto di vista della produzione effettiva, parliamo di cosa fa questo "grande forno di essiccazione, come funziona e perché è così cruciale per la qualità della batteria.
Innanzitutto, capiamo perché le batterie al litio devono essere essiccate in un forno di essiccazione. Gli elettrodi e i separatori delle batterie al litio sono particolarmente inclini ad assorbire umidità, proprio come i biscotti che si ammorbidiscono con il tempo. Quando queste parti assorbono umidità, possono sorgere problemi durante il processo di assemblaggio della batteria. Ad esempio, se la sospensione sull'elettrodo non viene asciugata completamente, l'elettrolita si decomporrà durante la produzione della batteria, generando bolle e causando il rigonfiamento della batteria e una riduzione della capacità di accumulo; cosa ancora più grave, l'umidità può innescare reazioni interne, aumentando il rischio di surriscaldamento e incendio della batteria.
Parliamo di come ilforno di essiccazione "allontana l'umidità. Non si tratta di un semplice processo di cottura; è una serie di procedure precise. Innanzitutto, il forno di essiccazione è dotato di dispositivi di riscaldamento in grado di mantenere la temperatura a un livello specifico, ad esempio 80-120 °C durante l'essiccazione degli elettrodi e 120-180 °C durante l'essiccazione delle celle. Ma il solo riscaldamento non è sufficiente; l'aria deve anche muoversi. Le ventole del forno di essiccazione distribuiscono il calore in ogni angolo per garantire che tutte le parti siano riscaldate uniformemente e che nessuna parte diventi secca mentre un'altra rimane umida.
Ancora più importante, alcuni forni di essiccazione sono dotati anche di una funzione di estrazione sotto vuoto. Proprio come quando beviamo una bevanda con una cannuccia, rimuovendo l'aria, è più probabile che l'umidità si trasformi in vapore acqueo e fuoriesca. Ad esempio, durante la lavorazione delle celle, l'aria del forno di essiccazione viene prima aspirata e poi riscaldata. Questo può rimuovere completamente l'umidità in profondità nei componenti. Inoltre, il forno di essiccazione è dotato anche di un dispositivo di deumidificazione, simile a un deumidificatore domestico, per assorbire l'umidità dall'aria e impedirne il ritorno ai componenti. Attraverso questa serie di operazioni, l'umidità nei componenti della batteria può essere ridotta entro i limiti standard.
Anche l'utilizzo del forno di essiccazione varia nelle diverse fasi di produzione delle batterie. Nella prima fase di produzione degli elettrodi, la pasta deve essere applicata al foglio metallico e, in questa fase, il forno di essiccazione deve essere utilizzato per l'essiccazione.Contiene solventi e, se non essiccati, gli elettrodi non aderiranno bene e c'è il rischio che detriti cadano durante l'avvolgimento della batteria. In questa fase, il forno di essiccazione deve essere veloce e uniforme: deve asciugare rapidamente i solventi per garantire l'efficienza produttiva e, allo stesso tempo, garantire che ogni parte dell'elettrodo sia asciugata uniformemente, altrimenti lo spessore dell'elettrodo sarà irregolare e anche la capacità di accumulo della batteria ne risentirà.
Dopo che gli elettrodi sono stati preparati e arrotolati nelle celle, devono essere posizionati in un forno di essiccazione. In questa fase, i requisiti sono ancora più rigorosi. È necessario utilizzare un forno di essiccazione sotto vuoto per rimuovere completamente l'umidità dalle celle. Infatti, dopo l'assemblaggio delle celle, il passaggio successivo consiste nell'iniettare l'elettrolita. Se nelle celle è presente umidità, l'elettrolita reagirà con l'umidità, danneggiando le prestazioni della batteria. In questa fase, la temperatura del forno di essiccazione sarà più elevata e il tempo di essiccazione più lungo. A volte è necessario attendere diverse ore per ridurre l'umidità al livello più basso.
Inoltre, diversi tipi di batterie hanno requisiti diversi per i forni di essiccazione. Ad esempio, le comuni batterie al litio-ferro-fosfato e le batterie all'ossido di litio-cobalto. Gli elettrodi delle batterie al litio-ferro-fosfato sono relativamente facili da essiccare, quindi la temperatura del forno di essiccazione può essere leggermente inferiore. Tuttavia, gli elettrodi delle batterie all'ossido di litio-cobalto sono più sensibili e richiedono un controllo della temperatura più preciso. Una temperatura leggermente superiore potrebbe influire sulle prestazioni degli elettrodi. Un altro esempio riguarda le batterie di accumulo di energia su larga scala. Le dimensioni delle celle sono grandi, quindi anche il forno di essiccazione deve essere più grande. È necessario progettare appositi condotti di ventilazione per garantire che anche l'interno della cella possa essere essiccato.
Oggigiorno, con lo sviluppo della tecnologia delle batterie, anche i forni di essiccazione vengono aggiornati. In passato, gli operai dovevano controllare frequentemente la temperatura e l'umidità dei forni di essiccazione. Ma ora, i forni di essiccazione sono dotati di sistemi intelligenti e i dati possono essere visualizzati sullo schermo in tempo reale. Se la temperatura supera il limite, viene attivato un allarme automatico. Alcune fabbriche possono persino controllare i forni di essiccazione da remoto tramite computer, eliminando la necessità di rimanere costantemente al loro fianco. Inoltre, gli attuali forni di essiccazione sono più efficienti dal punto di vista energetico. Ad esempio, utilizzano materiali isolanti migliori, che rendono difficile la dispersione del calore, e possono anche riciclare l'aria calda espulsa per il riutilizzo, riducendo così i costi di produzione.
Forse alcuni pensano che un forno di essiccazione sia solo un dispositivo di riscaldamento? In realtà, non lo è. È come l'ispettore di qualità nella produzione di batterie. Se il processo di essiccazione non viene eseguito correttamente, indipendentemente da quanto bene le batterie vengano assemblate in seguito, la loro qualità non migliorerà. Ad esempio, una fabbrica di batterie una volta ebbe problemi perché la temperatura del forno di essiccazione non era uniforme, con conseguente eccessivo contenuto di umidità negli elettrodi dopo l'essiccazione. Alla fine, tutte queste batterie furono rottamate, causando perdite significative. Pertanto, oggigiorno, le normali fabbriche di batterie effettuano ispezioni regolari dei forni di essiccazione, ad esempio utilizzando strumenti per misurare la temperatura in ogni punto del forno per verificarne l'uniformità, e anche per calibrare i livelli di umidità e vuoto per garantire il normale funzionamento dell'apparecchiatura.
In sintesi, sebbene il forno di essiccazione per batterie al litio possa sembrare insignificante, è un'apparecchiatura indispensabile nella produzione di batterie. Controlla con precisione l'umidità nei componenti della batteria attraverso un riscaldamento preciso, l'alimentazione dell'aria, l'estrazione del vuoto e la deumidificazione, garantendo una maggiore durata delle batterie, una migliore capacità di accumulo e una maggiore sicurezza. Con lo sviluppo dei settori dei veicoli elettrici e dell'accumulo di energia, i requisiti di qualità delle batterie saranno più elevati e i forni di essiccazione diventeranno più intelligenti e precisi, salvaguardando l'utilizzo di batterie al litio di migliore qualità.
