dwi application for drying...dreamweaver international 10 1.1 2016 8 usa dreamweaver international,...
TRANSCRIPT
Dreamweaver International干燥处理 第 1页
版本 1.1，2016年 8月
Dreamweaver International 文件编号：AN0002
应用说明 版本 1.1，2016年 8月
干燥处理干燥处理干燥处理干燥处理
1.引言
Dreamweaver International (DWI)的隔膜产品专为现有的电池和电容器组装工艺而打造。对于电池和电容器制造操作，水分是一项关键控制参数，而 DWI 的隔膜可能需要烘干至较低的含水率才能使用。虽然电池或电容器实现最佳性能所需的确切含水率在制造作业中各不相同，一种共同的工艺是在工厂中将隔膜烘干至一个已知水平然后再使用，以确保制造过程稳定。作为起始点，推荐安排厂内试验以确定适当的烘干工艺。作为指导方针，针对一些隔膜卷宽度及长度组合，给出了已成功应用的干燥公式。此外还讨论了干燥不足以及干燥过度的隔膜的影响，以及介绍了与干燥处理数据相关的收缩率，以便于适当确定最终使用尺寸。
2.背景
大多数电池和电容器生产厂均把水含量作为一种控制参数。水含量对产品的影响被理解得很透彻，并形成了针对制造过程中各个不同阶段的基础材料和制造环境的允许水含量规范。DWI 生产的隔膜被制成卷，密封在湿度受控制的包装内，然后发运至客户的制造地点。在运抵目的地之后，通常采取如下与隔膜有关的操作顺序：
1. 进料质量检查。
Dreamweaver International干燥处理 第 2页
版本 1.1，2016年 8月
2. 放置在一定温度的干燥室内或烘箱内达到一定时间，以达到可接受的含水率。
3. 潜在的尺寸加工操作（代替上方的步骤 2）——有些制造商购买大号隔膜卷，然后通过纵切工艺将隔膜切成特定尺寸。有时此项工作在干燥的环境内完成；有时此项工作会引起尺寸加工后的隔膜要求额外的烘烤时间以达到可接受的含水率。注意，干燥处理确实会引发一定程度的收缩，应在定型操作中纳入考虑。
4. 存放在干燥柜内直至用于电池或电容器卷绕机或叠片机。
5. 制成产品（部分或完全在湿度受控的环境中）。对于隔膜整合作业不是在干燥环境中完成的工艺，通常将组装后的干燥电极堆栈或绕卷放置到烘箱里，从而使组装件的含水量降低至可以接收的水平。
已组装的堆栈或绕卷然后经过一系列步骤直至制造工艺结束。隔膜中水分过多常常导致在化成和最终测试阶段检测出产品性能受到影响。显然，在电池组装之前以及整个组装过程中确保隔膜达到正确的含水率可以最大程度减少材料和时间的浪费。
从 DWI 隔膜在工厂收货开始直至其被用于制造产品，必须做到适当的处理和水分控制程序，以便在制造过程中实现顺利整合。一经确定，未来隔膜装运可以根据该规范处理并有效地作为日常工作的一部分。
3.建议
DWI隔膜在接近 0%含水率时使用效果最佳。
虽然 DWI 隔膜采用密封包装送货，仍应在使用之前进行干燥处理。应当进行厂内试验，以便制定出能以有效且可重复的方式达到这一目的的适当程序。试验的目的是为生产用设备确定厂内工艺和设备设置。
试验设备：
• 真空干燥烘箱：Lab Companion AAH13126U或等效设备
• 精确数字秤：（精度为 0.1克或更高）
• 可选：水分测定仪：Torbal BTS110或等效设备
Dreamweaver International干燥处理 第 3页
版本 1.1，2016年 8月
设备设置：
图 1 – 厂内试验设备设置 试验程序：
1. 去除隔膜卷的包装——小心不要在操作过程中损坏隔膜卷。
2. 称量隔膜卷重量。
3. 以卷轴轴线竖直的方式放进真空烘箱，开始干燥处理（以卷轴竖直方向放置可以最大程度地减小卷材由于接触机架而受到的破坏）。
4. 按周期性时间间隔（推荐间隔 1小时）进行称重，或者测量水分含量。如果每次测量时必须将隔膜卷从烘箱中取出，则应尽量减少隔膜卷接触室内湿度的时间。
5. 继续烘箱处理循环直至卷材的含水率不再变动。如果同时使用含水量和重量两种测量方式，那么重量也应同时随着所测含水量的稳定而不再变动。
6. 当完成时，将隔膜卷放置在干燥柜内。定期测量含水量以验证柜子的干燥度。
试验结果将形成一条除湿曲线，该曲线将指明设备可以使用的适当干燥公式，如下方图 2所示。
图 2 – 预期的干燥处理曲线
干燥处理参数会随着卷的宽度以及每卷的隔膜数量而变化。隔膜卷越宽以及每卷隔膜越多，则干燥处理时间也将越长。
真空烘箱
秤 秤 秤可以安置在烘箱内或烘箱外。秤的读数发送至数据采集系统，或以人工方式按固定时间间隔进行记录 120º 真空 隔膜
隔膜卷应为生产用途的尺寸/长度
Dreamweaver International干燥处理 第 4页
版本 1.1，2016年 8月
示例卷宽/卷长的起始干燥参数：
• 60 mm 宽卷 x 1000m 长 – 真空烘箱设 120°C放置 24小时。
• 200 mm 宽卷 x 1000m 长 – 真空烘箱设 120°C放置 48小时。
试验应持续进行，直至含水量不再变化。
3.1 测量水分
厂内干燥试验的目的是创建一条除湿程度与时间的关系曲线。该曲线应在使用特定烘箱温度的情况下稳定地逐渐扁平。图 3显示一些卷宽和卷长的组合以及随时间变化的干燥曲线。
图 3 – 4种卷/长度随时间（小时）的干燥曲线 烘箱设定在 120°C
注意，在 60mm 卷宽的情况下，水分损失在大约 20 小时烘烤时间左右稳定下来，在指定的每卷上不同隔膜数量的情况下，带有因卷轴所致的不同卷重百分比而导致的曲线差。对于 200mm卷宽的情况，水分损失在大约 40小时左右稳定下来。同样注意卷轴自身由于水分损失在隔膜卷中所占百分比也随着卷上隔膜面积的增大而减小。正是该原因导致较宽的卷，与较窄的卷相比，因除湿所致的卷重损失的百分比更低。重要的是曲线的形状以及它何时达到几乎呈水平线的状态。
以下介绍测量含水量的两种方法。
卷重损失百分比
Dreamweaver International干燥处理 第 5页
版本 1.1，2016年 8月
3.1.1 卷重
确定含水量的一种主要方法是，在指定每卷隔膜数量（平方米）的情况下，测量卷重的变化。可以在放置于烘箱内部或外部的数字秤上完成测量，最好是将秤放置在烘箱内部。这样能最大限度地减小隔膜卷在称重时暴露于室内湿度的时间。如果使用放置在烘箱外部的秤进行试验，应在称重时尽量缩短烘箱门打开以及隔膜卷暴露于室内湿度的时间。
3.1.2 水分测定仪 更精确的测量方法是使用水分测定仪和从隔膜卷上切割下来的样品。不同的水分测定仪在工作方式上有些许不同，但大多数水分测定仪都要求将一个样品放置进一个检测箱中进行分析测定。在检测结束后，该样品应销毁或作废。在制造流程许可的情况下，可以从一个卷的不同位置上取一些样品。这种方法虽然能获得最准确的水分测量数据，但要求进行大量材料搬运、展开和卷收操作，因此最适合于对较简单的过程进行验证，例如卷重加工。
适用的水分测定仪的一个实例为：
Torbal BTS110
3.1.3氧化
当隔膜卷在烘箱中放置较长时间或置于较高温度下时，可以观察到隔膜的颜色会起变化，这就是氧化的结果。在使用氧化程度较重的隔膜时，也可以观察到电池性能有相应的削弱。一般情况下，DWI 隔膜应尽量干燥以便正确化成，但不是在烘箱环境下，而且氧化会随时间加剧。不过，电池性能和产量是确定适当干燥处理规范的最终标准。氧化程度太大会导致电池性能下降，可以观察到相关样品的电容量减小且漏电量增大。下方图 4显示 DWI隔膜的氧化图谱。
Dreamweaver International干燥处理 第 6页
版本 1.1，2016年 8月
图 4 较长干燥时间/较高温度/向右为氧化程度加剧
在隔膜卷的除湿曲线变平时，如果观察到太重的氧化现象，则应重新设置干燥公式，降低温度并延长时间可以达到类似的除湿表现而氧化现象则不会那么重。
3.1.4 电池组干燥处理 一些电池制造工艺将组装后的干电极堆栈或绕卷放置进烘箱中进行干燥处理。在这样的工艺过程中，通常干堆栈（尚未充填电解质）的组装工作不是在干燥环境中完成。先要进行该堆栈干燥步骤，然后再将组装的堆栈或绕卷放进干燥室以便充填和化成。对于这些类型的工艺过程，应当按照上述方式对 DWI 隔膜进行干燥处理和存放，并根据现有工艺过程组装进堆栈或绕卷。可能需要对堆栈或绕卷的干燥处理时间进行调整，以适应该新型隔膜。对 DWI隔膜进行除湿的主要方式是在组装进电池之前进行干燥处理。
Dreamweaver International干燥处理 第 7页
版本 1.1，2016年 8月
3.2 收缩
DWI 隔膜会因干燥处理而出现很小的收缩现象。这应在干燥处理前材料尺寸初始规范中予以考虑。在 60mm宽隔膜卷上取得的一些典型数据如下：
试验前宽度
(mm)
24小时后宽度
(mm)
48小时后宽度
(mm)
60.28 59.61 59.62
60.27 59.59 59.53
60.27 59.57 59.54
60.31 59.51 59.49
60.23 59.52 59.55
60.272 59.56 59.546
收缩百分比 收缩百分比
1.181% 1.205%
标准差 标准差
0.0436 0.0472
图 5 干燥处理后隔膜收缩量
如这些数据所示，DWI 隔膜会因干燥处理而收缩约 1.2%。应规定干燥处理前的卷宽大1.2%，以达到所需的干燥后尺寸。
4. 含水量不正确时表现出的特性
本章提供不同 DWI客户在对 DWI隔膜进行资格审定和试验时观察到的现象。这些内容不包含任何具体的或专属的信息，只是为所有用户着想而给出的十分有用的一般性观察结论。
4.1 水分过多
在电池/电容器首次充电过程中，非典型方式的低库伦效率（放电容量/充电容量）是水分过多的指征。作为一种伴随现象，这些低库伦效率的电池可以随不断的循环而改善，而且最终可以接近可接受的工作规范的要求。通过增加干燥时间/温度的方法来降低隔膜含水量已经证明可以成功地使成品特性回到应有的水平。
据观察，一般而言，采用适当干燥的 DWI 隔膜制造的锂离子电池的首次充电库伦效率在 60-70%范围内是正常表现，第二次充电的库伦效率为 95%+。
Dreamweaver International干燥处理 第 8页
版本 1.1，2016年 8月
良好的锂离子电池周期特性案例研究：
1. 初始恒电流充电采用低电流(C/3-C/5)，直到接近充满，切换至 CV（预期有60-70%的库伦效率）
2. 放电，然后第二次充电 CC/CV 采用类似的低电流(C/3-C/5)，快充满时切换至 CV（预期有 95%+的库伦效率）
3. 放电，然后充电至存放/装运水平
隔膜含水量过高的迹象包括：
1. 初始化成周期库伦效率非常低。
2. 库伦效率随着不断的周期循环而提升。效率提升在 10 次到 100 次周期过程中能被观察到。
3. 保存漏电性能较差。随时间漏电较快。
4. 漏电性能随着不断的电池周期循环而改善。改善的范围与前述范围类似。
5. 失效电池增多。
6. 电池容量较低。该现象也随着周期循环的增多而改善。
Dreamweaver International干燥处理 第 9页
版本 1.1，2016年 8月
4.2 氧化过大 干燥处理过的隔膜氧化过大会导致电池耐用性变差。取决于具体的化学组成，这可能归因于过度氧化隔膜的化成效果差。使用过度氧化隔膜所观察到的一些现象包括：
1. 漏电性能差。
2. 失效电池增多。这些失效电池没有经过适当化成，无法作为电池使用。
3. 电池容量较低。
如果达到了干燥目标，但是结果得到的是过度氧化的隔膜，那么采用降低烘箱温度和延长干燥处理时间的办法可以取得类似的除湿效果并同时降低氧化程度。
5.0. 材料规范
请参阅具体的 DWI产品数据表，了解有关含水量的规范。尤其适用以下规范：
• 隔膜干燥处理时间/温度/除湿曲线
• 用于生成有关曲线的样品卷的宽度和长度
• 干燥收缩率
对于定制切条宽度的隔膜卷，可以采用在数据表提供的曲线之间插值的办法来指导初始厂内干燥处理工艺试验的设置。
Dreamweaver International干燥处理 第 10页
版本 1.1，2016年 8月
联系我们联系我们联系我们联系我们：：：：
USA（（（（美国美国美国美国））））
Dreamweaver International, Inc.- USA 2 Parkway Commons Way Greer, SC 29650 864-968-3320 [email protected] [email protected] [email protected]
Europe（（（（欧洲欧洲欧洲欧洲）））） Dreamweaver International, Inc- Europe Sionsweg 11 6564CR Groesbeek The Netherlands +31 622 568 415 [email protected]
Asia（（（（亚洲亚洲亚洲亚洲））））
Dreamweaver International中国公司 中国苏州工业园区圆融时代广场国际金融中心 24幢 501 邮政编码：215000
+86-18662210522
[email protected] 版本 0.1 2015/6/30 初稿 版本 1.0 2015/7/17 首次发布 版本 1.1 2016/8/12 增加收缩内容 初始干燥温度 100C
本文件中的信息仅供 Dreamweaver International公司产品的用户使用。本文件不以任何明确的或隐含的形式授予采用本文件信息进行任何隔膜产品设计或制造的版权许可。
Dreamweaver International 公司保留不另行通知而对本文件所涉及的任何产品进行更改的权利。
Dreamweaver International 公司对于其任何特定用途产品的适用性不作任何保证、表示或担保；Dreamweaver International 公司也不承担任何因应用或使用任何产品而引起的任何责任，并明确拒绝一切责任，包括但不限于间接的或附带的损害。Dreamweaver International公司数据表和/或规范中可能提供的典型摂参数可能并在实际上因不同的应用而各不相同，实际性能可能随时间而变化。所有的工作参数，包括典型参数摂，均必须由客户的技术专 家 针 对 客 户 的 每 种 应 用 而 进 行 验 证 。Dreamweaver International 公司不转让旗下任何专利权的许可，也不转让其他权利。如果买方采购或使用 Dreamweaver International公司产品用于任何非设计用途或未经授权的应用，则买方须保赔并独自承担 Dreamweaver International公司及其官员、员工、子公司、关联公司和经销商所直接或间接遭受的由此引起的一切索赔、成本、损害和费用以及合理的律师费，以及与此类非设计用途或未经授权的使用相关的任何人身伤亡索赔，即使此类人身伤亡索赔指控 Dreamweaver International公司在产品设计或制造上存在过失也同样由该买方自行负责。Dreamweaver™和Dreamweaver标志是Dreamweaver
International公司的商标。所有其他产品或服务名称是 其 各 自 所 有 者 的 财 产 。 © Dreamweaver
International公司，2015年。保留所有权利。