تُعد تقنية التجفيف الفراغي أحد الركائز الأساسية في صناعة بطاريات الليثيوم الحديثة، حيث تلعب دورًا حاسمًا في إزالة الرطوبة والمذيبات من أقطاب البطارية ضمن ظروف تحكم حراري مقننة. يقوم فرن التجفيف الفراغي بخفض ضغط الغرفة الداخلية؛ مما يقلل من نقطة غليان السوائل، ويُمكّن من تطايرها عند درجات حرارة منخفضة، وهذا يضمن الحفاظ على الخصائص الكيميائية للمواد الحساسة.
في البيئة الفراغية المُخفضة الضغط (عادةً أقل من 10 -2 ميجا باسكال)، تنخفض نقطة الغليان للماء والمذيبات العضوية إلى ما دون 40 درجة مئوية، مقارنةً بـ 100 درجة مئوية عند الضغط الجوي. يسمح هذا بخفض درجة حرارة التجفيف، ما يمنع التحلل الحراري للمواد الحساسة. يعتمد انتقال الحرارة داخل الفرن على التوصيل من خلال صينية التثبيت والإشعاع الحراري داخل الحجرة، مع الحد الأدنى من الحمل الحراري بسبب وجود الفراغ.
تُظهر بيانات تجريبية أن التحكم في درجة الحرارة بدرجة دقة ±0.5 درجة مئوية يعزز من تجانس عملية التجفيف، ما يقلل الفاقد وتقلب جودة المنتج بنسبة تصل إلى 15٪، مقارنةً بأجهزة التحكم ذات الدقة الأدنى.
لقد أثبتت التجارب الصناعية أن توفر وظائف مثل الذاكرة الكهربائية عند انقطاع التيار يضمن عدم فقدان البيانات الإجرائية، وهو أمر بالغ الأهمية لعمليات التجفيف الطويلة التي قد تستغرق 12 إلى 24 ساعة. كما أن دقة التحكم في درجة الحرارة تُقلل من مخاطر الإرتفاع المفاجئ الذي يؤدي إلى تلف العينات أو ترك رواسب كربونية غير مرغوبة.
تختلف متطلبات تجفيف أقطاب البطاريات الكهربائية بحسب نوع المادة المستخدمة وتركيبها الكيميائي؛ حيث تتطلب أقطاب الليثيوم فسفور الحديد (LiFePO4) درجات حرارة وأوقات تجفيف مختلفة عن تلك المستخدمة مع أقطاب النيكل والمنغنيز. على سبيل المثال، تتراوح درجات الحرارة المثلى بين 40-80 درجة مئوية مع فراغ يتراوح بين 10 إلى 300 باسكال لتعزيز إزالة المذيبات بأمان دون تحلل المواد النشطة.
تتطلب المواد الإلكترونية ذات الأبعاد الصغيرة أحيانًا سرعة تجفيف أعلى مع تحكم دقيق لمنع التشوهات الحرارية، في حين تحتاج العينات الكيميائية للبحث العلمي إلى بنية تحكم مرنة تسمح بتعديل المنحنيات الحرارية والفراغية حسب خصائص العينة.
تعتمد كفاءة التجفيف على قدرة مضخة الفراغ على الحفاظ على ضغط منخفض ثابت، مع قدرة شفط معتدلة تتماشى مع حجم الحجرة والمواد المجهّزة. يُفضل استخدام مضخات تروس دوارة (Rotary Vane Pumps) أو مضخات زيتية لضمان الاستقرار، مع عوامل ضبط سرعة وتيارات لمنع تراكم المواد المُتبقية، خاصة في عمليات التجفيف التي تمتد لأيام.
إن اختيار مضخة ذات قدرة شفط مناسبة (مثلاً 0.5 إلى 2 م3/دقيقة للتحميل النموذجي المتوسط) يقلل من حالات焦化 (تصنع ترسبات كربونية) التي تقلل جودة التربيد وتعطل المعدات.
يُنصح بمراقبة نسبة الرطوبة والضغط بشكل دوري، مع استخدام أنظمة فصل مدمجة لمنع دخول المذيب إلى المضخة، مما يطيل عمرها ويخفض تكاليف الصيانة. كما يُفضل استخدام جدران عازلة وتقنيات استرداد الحرارة لتقليل استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 20٪.
يُنصح أيضًا بتفعيل خاصية الإيقاف الطارئ (Safety Shutdown) مع تفعيل التنبيهات المباشرة للحفاظ على العملية ضمن الحدود المقررة، ما يضمن إنتاجًا متزنًا ومستقرًا.
<#else>
