使用真空干燥箱的主要目的是在电池组装前严格控制和消除电极片上的残留水分和溶剂。高镍正极极易吸收大气中的水分，需要特殊的低压加热工艺来防止化学降解并确保电池安全运行。
通过将热量与低压环境相结合，真空干燥可防止水分引起的电解液分解和锂枝晶生长，从而确保电池的长期循环稳定性和库仑效率。
对抗水分的关键战役
高镍敏感性
高镍正极极易吸湿，这意味着它们会积极吸收周围环境中的水分。
如果这些水分未被去除，它将成为失效的催化剂。标准的干燥方法通常不足以抽出吸附在多孔电极结构深处的水分。
防止电解液分解
微量水分很危险，因为它会与电池的电解液发生化学反应。
这种反应会引发严重的副反应和电解液分解。这些化学分解在电池首次循环之前就会损害电池的内部稳定性。
缓解枝晶生长
水分引起的反应产物的存在会破坏锂金属负极的界面稳定性。
适当的真空干燥对于防止锂枝晶的生长至关重要。这些针状结构会刺穿隔膜并导致短路，因此去除水分是安全性和高库仑效率的关键因素。
保持结构完整性
高效溶剂去除
除了水分，电极涂层工艺还使用NMP等溶剂，这些溶剂必须完全去除。
真空环境显著降低了这些溶剂的沸点。这使得它们能够快速而彻底地蒸发，而无需使用可能损坏活性材料的过高温度。
防止氧化
在标准大气中将电池组件暴露于高温下会导致降解。
真空干燥可去除腔室中的氧气。这可以防止加热过程中活性材料和金属集流体的氧化，从而保持电极结构的电化学稳定性。
了解风险
干燥不完全的影响
如果真空干燥过程仓促或压力不够低，“微量水分”仍然存在。
在高镍体系中，即使是微量的水也不是无害的；它们会引发一系列降解反应。其结果是电池可能通过初步质量检查，但在实际使用中会迅速容量衰减并缩短循环寿命。
为您的工艺做出正确选择
为确保含有高镍正极和锂金属负极的电池的可靠性，请考虑您的具体组装目标：
- 如果您的主要重点是循环寿命：优先延长真空干燥时间，以确保水分含量降至最低，从而保持高库仑效率。
- 如果您的主要重点是材料完整性：确保真空度允许在足够低的温度下蒸发溶剂，以防止对集流体产生热应力或氧化。
有效的真空干燥不仅仅是一个制造步骤；它是防止高能量材料固有的化学不稳定的根本保障。
总结表：
| 特性 | 真空干燥的影响 | 对电池性能的好处 |
|---|---|---|
| 水分控制 | 去除吸湿性正极中的微量水 | 防止电解液分解和副反应 |
| 溶剂去除 | 降低NMP/溶剂的沸点 | 可在无热损伤的情况下完全干燥 |
| 气氛 | 无氧环境 | 防止活性材料和集流体氧化 |
| 界面安全 | 稳定锂金属负极 | 抑制枝晶生长和短路 |
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参考文献
- Wooyoung Jin, Gyujin Song. Electrode-level strategies for high-Ni cathodes in high-energy-density batteries beyond material design. DOI: 10.20517/energymater.2025.57
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
