激光干燥技术实现重大突破， 推动高效电池生产革新

在锂电池的工业化生产中，电极干燥曾是最关键的工序之一。由于能耗高、耗时长且需占用大量空间，卷对卷（R2R）工艺中将活性浆料涂覆至集流体箔材后的干燥环节，成为整个电池生产过程中成本与二氧化碳排放最密集的制造步骤。

激光干燥技术应用于卷对卷生产工艺，显著提升了锂离子电池量产过程的可持续性与经济性

在此背景下，历时三年研究结题的IDEEL（锂离子电池经济环保型激光干燥工艺实现）科研项目，探索了采用高效大面积激光辐照的替代干燥工艺。该项目由德国联邦教育与研究部通过“电池2020”资助计划支持，由Laserline GmbH公司统筹协调，参与单位包括：亚琛工业大学、Coatema、Optris、弗劳恩霍夫激光技术研究所、明斯特大学以及弗劳恩霍夫电池生产研究机构。

激光干燥工艺开发与优化：IDEEL项目核心攻关

IDEEL研究联盟的首要任务，是开发并逐步优化适用的激光干燥工艺。为此，项目组专门验证了适用于激光加工的阳极与阴极涂层材料（亚琛工业大学、明斯特大学），成功测试了基于石墨、磷酸铁锂和硅石墨的水性浆料配方。项目采用wall plug效率超过50%的高效二极管激光系统（Laserline），配合新型加工头——该设备集成同轴热成像耦合功能，可产生宽度超0.5米的矩形激光光斑。

IDEEL项目合作方在Coatema公司举行项目结题会议时合影

为实现非接触式自动化工艺监控，团队开发了具备工业PC兼容数据输出的高度集成热成像相机系统，确保在卷材速度与涂层厚度变化时仍能维持恒定的目标温度。基于这些核心组件，项目组研制出模块化激光干燥示范单元（Coatema），其特点包括专用气流管理系统，以及定制化双腔宽缝喷嘴（用于水性电池浆料的快速稳定涂布）。通过该示范装置，团队将基于激光的卷对卷干燥工艺提升至工业级进料速度，同时确定并验证了最优工艺配置。

混合工艺实现工业化规模应用

由于干燥过程需同步实现加热与气流抽排传质，最具技术经济可行性的方案是采用热风-激光混合模块配置。在该卷对卷工艺方案中，激光干燥实现浆料快速加热与预干燥，后续对流烘箱则延长热作用时间，确保电极涂层彻底干燥。该方案还能通过加装激光模块改造现有产线，实现技术优化与固定资产的可持续利用。

项目合作方据此开发出创新型混合干燥系统，首次实现30米/分钟的卷材运行速度，干燥时间缩短超60%。工艺前段的激光助推装置使所需烘箱长度减半，既节省珍贵生产空间，又大幅降低对高能耗干燥间的需求。干燥工序运营成本整体降低20%-30%。烘箱运行负荷的降低，配合改造系统在全生命周期内的持续使用，使整体碳足迹显著改善。这种新工艺在提升电池生产经济性的同时，更实现了生态效益的同步优化。

实验研究验证等效质量与提升产能

这项联合多方开展的实验项目表明：混合干燥工艺在电极性能表现上与传统对流干燥等效。即使在提升产能的情况下，电极的粘结力、残余湿度、导电性及电化学特性等关键指标仍保持同等水准。新开发工艺的工业适用性由此获得全面验证。IDEEL项目取得的工艺洞见将被纳入弗劳恩霍夫电池生产研究机构的研究体系——该机构将建设成为德国及其欧洲合作伙伴的现代化电池生产研发中心。

来源：荣格-《国际工业激光商情》

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