图为深圳市时代高科技设备股份有限公司副总裁、研究院院长田宏国作主题演讲

11月16日，“2017’第二届动力电池应用国际峰会暨第三届中国电池行业智能制造研讨会”在北京召开。本届峰会由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网共同主办，天津力神电池股份有限公司联合主办；中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会承办，无锡先导智能装备股份有限公司联合承办。参加此次峰会人数超600人。

在智能制造分论坛上，深圳市时代高科技设备股份有限公司副总裁、研究院院长田宏国做主题演讲，分享了公司在锂电池制造中的干燥问题解决方案及其先进产品与技术优势。

以下为田宏国演讲内容：

锂电池大家都非常清楚，简单来讲主要由四个部分构成：正极、负极、隔膜，还有电解液，这四种物料构成了锂电池的核心。锂电池有多种形式：圆柱，方形；硬壳，软包，等等，包括刚才无锡先导介绍的目前最流行的圆柱21700。在动力锂电池应用方面，我们一般要把单独的电芯组成电池包，应用到车上。从这张图片，大家可以看到各种形式的各种模组。从单个的电池最后变成新能源汽车的动力总成，包含很多个电池单体。这里要重视一个概念，即整体性。虽然单个锂电池看起来很简单，但是其实它也是非常复杂的。电芯一旦化成后，就变成了一个有生命的有机体，而且往往我们很难知道它在内部发生什么反应，就像一个黑箱系统。

在这个黑箱系统中，水分是一个非常重要的因素，为什么水分是锂电池电池生产过程中需要严格控制的关键因素。就最简单而言，当锂电池内水分足够多时，产生的气体多，电池内部的压力就会变大，从而引起电池受力变形，出现电池鼓涨，漏液等危险。我们可以从这几个方面进一步分析一下水对锂电池性能的影响：对首次充放电容量的影响，对电池内阻的影响，对电池容量衰减的影响，对电池厚度的影响，等等。这些图片展示锂电池科研人员或者同行在这些方面所做的研究工作及其结论。水分含的越高，对锂电池性能的影响就越显著，锂电池各方面的性能就越差、越恶劣。非常清楚，过量的水分对锂电池系统有产生负面影响，水对锂电池是非常有害的。但是锂电池的各种材料又特别容易吸水，这个曲线反映的就是在一个小时内锂电池的各种材料会吸附大量的水分，因此在锂电池的生产过程中要严格控制水分。

大家都非常清楚木桶理论或者短板理论，应用到锂电池电池方面也是同样的，整个电池包的性能，特别是容量，不是说取决于最好的单个电芯，而是受制于最坏的单个电芯，所以一个安全可靠的锂电池包，对构成其的每一个单个电芯的一致性要求非常高。影响电芯一致性的一个最重要的因素之一是电芯水分含量的控制。从保证电池包的安全可靠与一致性而言，每一个电芯的水分控制都要尽可能做到一样的水平，一个也不能缺失，一个也不能短少。这是锂电池水分控制的第一个策略。

理论上而言，构成锂电池的所有关键原材料都容易吸水，都应该去除水分。由于每个材料的理化特性和热动力学参数都不一样，去除水分的最佳工艺条件千差万别，从最有效去除水分的目标考虑，锂电池的各个关键材料都应该分别去除水分，采用分而治之，各个击破的策略。这是锂电池水分干燥应该考虑的第二个策略。所以在实践中，我们可以根据锂电池材料的不同，将水分去除分几个部分来进行，而不要什么都到最后环节才考虑。Divideand Conquer, 分而治之，各个击破，在各个环节都考虑水分的去除。虽然从成本及简化工艺角度考虑，在实践中大多数锂电池制造商集中在注液前对电芯的烘烤干燥。

    有一段时间我们常说“不能输在起跑线上”、“要从娃娃抓起”，等等。这些说法现在看来对孩子教育不见得合理或者必要，但对锂电池水分干燥而言，确实有必要从“源头”抓起，对锂电池的正负极材料进行干燥。从“头”抓起，这是锂电池干燥的第三个策略。锂电池从原材料到最后的动力电池系统总成，产业链相对比较长。如果你不重视前面工作，基础不好，水分在锂电池生产制造的各个环节可能发生不同程度的负面影响，后面也是很难做到尽善尽美的，因此，从“头”抓起，也非常重要。

锂电池水分干燥的第四个策略是“分工协作”。这一点可以看做是我们观察蜜蜂世界而得到的启发。我们知道，在蜜蜂世界里，一般有三种角色：蜂王、雄蜂、工蜂。三种不同形态和角色的蜜蜂分工协作，保证了蜜蜂世界的有序高效运作。在水分干燥方面，我们原来非常习惯的传统单体烘箱，在有限的空间内要把几个任务都要做了：预热，干燥，冷却，等等，效率很低，干燥时间往往长达几十个小时。借鉴蜜蜂社会高效运作的重要原因之一 ：分工协作，在在锂电池干燥方面，我们也可以专项分工，各司其职的策略，把一个单台的真空烘箱拉长，将其要实现的核心功能分解到不同的段去实现，分为预热段、真空干燥段、降温段，每段集中精力专门去完成其职能，这样效率就大大提高了。这就是时代高科首创、领先的隧道式真空干燥系统的基本原理。

    我们对锂电池水分干燥的核心技术，也非常直截了当：高温+真空。我们知道，要把水去掉，加热烘烤是最常用的有效方法。但是锂电池中的水分含量很低，一般要去除的水分都是几百PPM，有的高也就是几千PPM。另外，锂电池中的水分，可能以各种形式存在：吸附水、结合水、结晶水，等等。简单的加热高温的方法，已经不足以快速有效地去除含量不高、形态各异的锂电池中的水分。要提升效率，还必须加上真空条件。为什么？我们知道压力越低，水的沸点越低，或者水发生气/液/固相变的温度越低，水就越容易挥发或者去除掉。大家都知道西藏煮鸡蛋煮不熟，因为空气稀薄，大气压低，水60度水就开了，变成气态挥发了。这些表显示了水的沸点与大气压/真空度关系的一些参数，可以看到，在大气压为12.8Pa的时候，水的相变临界点温度只有-40℃。可以说，真空条件显著改变了锂电池中的水动力条件，极大提高了水分去除的效率。

从锂电池全产业链来考虑，锂电池从原材料到最后动力总成用到车上，产业链是比较长的，有必要考虑各个环节锂电池水分怎么有效的控制和去除。我们特别强调从源头抓起，对正极、负极、隔膜，按照传统的生产方法和出货标准，出厂的时候水分含量是很高的，远远超过了现在动力电池安全和一致性所要求控制的水分，所以材料干燥是非常重要的。我也很高兴接触到一些参加会议的同行向我询问材料干燥这方面的问题，我们也非常愿意分享我们的一些成功案例或者解决方案。

时代高科在锂电行业研发设计制造设备十多年了，有很多原创产品。在我们发展过程中，有两次非常重要的合作。一个就是从2005年开始跟MAXWELL合作，那时候动力电池还没起来，MAXWELL是世界范围内超级电容器研发生产的龙头老大和技术领军企业，首先意识到水分控制对超级电容器性能与安全可靠性的重要性，主动寻求与时代高科合作。第二个重要合作是从2013年开始，时代高科跟比亚迪合作，共同研发设计更加高效率的隧道式真空干燥技术，并在2013年底实现了技术突破与产品实现。目前比亚迪也是我们最大的客户。跟世界级的领先公司合作，帮助我们技术快速提升，使得我们业务也不断的扩大，这是目前时代高科能够成为新能源连续式真空干燥技术与产品领军企业的重要原因。    

时代高科的新能源真空干燥产品主要包括两大类：

ü 全自动隧道式连续真空干燥系统，适合于高产能的大规模连续生产，节能效果非常明显，能够大幅度降低产品成本。产品一致性好，显著提升最终产品的安全可靠性。该产品系统构成简洁，运维成本低，投资回报快，自动化程度高，高效可靠，适应性广。

ü 高真空干燥单体烘箱，可以达到很高的温度一致性和真空度，更好地保证产品的一致性。对此我们还提供配套的机器人+AGV小车，完成自动上下料，实现自动化生产线。

    时代高科的真空干燥产品，拥有完全自主知识产权，涉及多项创新技术。这些图表反映了我们产品在性能一致性方面的突出优势。我们系统空载的测试数据显示，我网名在各腔体的温度一致性和真空度、真空泄露率等方面可以达到很好的指标。满载时升温数据显示，干燥系统以及待干燥工件的温度，温升速率很快；满载时各腔体温度均性，以及抽真空速率，完全达到了设计指标或者客户要求。我们系统的真空泄露也控制得非常好，客户给我们提供的实测数据显示，经过24小时以后，我们泄露量不超过46帕，平均每小时不到2帕。这是电池表面和内部的温度，一致性也是很好的。

虽然时代高科隧道式连续真空干燥产品投放市场的时间不长，但是我们可以很自豪的说，国内动力电池产业G20俱乐部成员的85%都是我们的客户。从这个清单大家可以看到，比亚迪、力神、中信国安等等都是我们的重要客户。去年一年，时代高科为我国动力锂电池行业贡献了将近40亿瓦时的产能，所以我们还是非常很自豪的。

我把比亚迪放在他们工厂生产车间的对我司隧道式真空干燥系统的简介与大家分享一下。大家可以看到它的能耗只相当于原来传统单体烘箱的20%，我们对客户生产的效率提升和节能减排，贡献是非常显著的。

通过上面的分享，我们可以很清楚地认识到，过量水分对锂电池性能及安全可靠性有诸多方面的负面影响，是锂离子电池的万恶之源，必须去除。锂电池的水分干燥要从全产业链考虑，采用系统性的策略，从源头抓起，也要分而治之，把棘手的问题分解了来解决。隧道式连续真空干燥系统，能耗低、效率高、稳定可高，是成熟的大规模量产技术，可以显著提升产品性能和一致性，是动力锂电池高端化、差异化、安全可靠发展的必备利器。锂电池产业的干燥问题解决方案，尽管来找我们时代高科。

非常感谢大家！

（根据发言整理，已经本人审阅）