鋰電池化成柜主要用于電池生產(chǎn)的三大工藝:化成(Formation):通過充放電激發(fā)電池正負極材料,在負極表面形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI膜),是電池獲得電化學(xué)性能的關(guān)鍵步驟。老化(Aging):又稱“時效處理”,將化成后的電池在特定溫度下靜置或循環(huán)充放電,使電池內(nèi)部化學(xué)體系趨于穩(wěn)定,提升性能一致性。分容(Grading):對電池的容量、電壓、內(nèi)阻等參數(shù)進行測試和分級,篩選出性能匹配的電池,便于后續(xù)成組使用(如動力電池組、儲能電池組等)。
(一)系統(tǒng)功能:作為化成柜的 “大腦”,負責(zé)協(xié)調(diào)各模塊工作,執(zhí)行工藝參數(shù)設(shè)定(如充放電電流、電壓、溫度閾值等)、流程調(diào)度(化成 - 老化 - 分容的順序)及故障診斷。技術(shù)要點:采用可編程邏輯器(PLC)或工業(yè)計算機(IPC),具備高可靠性和實時性;支持人機交互界面(HMI),方便操作人員設(shè)置參數(shù)、監(jiān)控實時數(shù)據(jù);可對接工廠 MES 系統(tǒng),實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的上傳與追溯 集成0-5MPa壓力伺服系統(tǒng)的熱壓化成柜。廣東壓力化成柜檢測
熱壓化成柜是鋰電池生產(chǎn)中兼具熱壓成型與化成功能的設(shè)備
二、技術(shù)特點多參數(shù)精細調(diào)控:設(shè)備需同時管控溫度、壓力、充放電電流/電壓等參數(shù),且各參數(shù)需根據(jù)電池類型(三元、磷酸鐵鋰等)、規(guī)格(容量、尺寸)動態(tài)適配,例如軟包電池對壓力均勻性要求更高,硬殼電池則需匹配殼體耐受的壓力范圍。
自動化與智能化:現(xiàn)代熱壓化成柜多配備PLC管控系統(tǒng)和人機交互界面,可預(yù)設(shè)工藝配方,支持多工位同步操作(常見6-32工位),并通過傳感器實時監(jiān)測數(shù)據(jù),異常時自動報警或停機,確保批量生產(chǎn)的一致性。
兼容性強:可適配不同形態(tài)的電池(軟包、硬殼、圓柱),以及不同應(yīng)用場景的電池(動力電池、儲能電池、消費電子電池),只需調(diào)整工藝參數(shù)即可滿足多樣化生產(chǎn)需求。
上海數(shù)碼電池?zé)釅夯晒駜r格適配新型電池:其高溫高壓環(huán)境(80-150℃、1-10MPa)可滿足硅碳負極、固態(tài)電池等新型材料的特殊工藝需求。
夾具化成柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計圍繞 “精細控溫、穩(wěn)定施壓、適配多樣” 三大目標,各組件分工明確:
柜體:工藝環(huán)境的 “穩(wěn)定容器”材質(zhì)選擇:金屬材質(zhì)(如不銹鋼)不僅保證結(jié)構(gòu)強度,還能通過密封設(shè)計減少熱量流失、隔絕外部粉塵 / 濕氣,避免影響電池化學(xué)性能。保溫性能:高溫是熱壓和化成的基礎(chǔ)條件(部分工藝需 80-120℃),柜體的保溫設(shè)計可降低能耗,同時維持內(nèi)部溫度均勻性(避免局部溫差導(dǎo)致電池性能差異)。
夾具系統(tǒng):電池的 “位置與施壓”結(jié)構(gòu)細節(jié):放置板(正極夾具)與壓板(負極夾具)對應(yīng)設(shè)計,確保電池正負極精細對位,避免短路或接觸不良;傳動結(jié)構(gòu)(電機 + 轉(zhuǎn)軸 + 凸輪)通過機械傳動實現(xiàn)壓板升降,相比液壓傳動更易管控壓力精度(適合小尺寸、薄型電池,如軟包電池)。
作用:夾持固定:防止電池在加熱 / 化成過程中移位,保證電極對齊;壓力調(diào)節(jié):通過掌控壓板行程調(diào)整壓力(如 0.1-1MPa),適配不同厚度的電池(如手機電池 vs 儲能電池);兼容多樣性:無需更換夾具,通過參數(shù)調(diào)整即可適配不同規(guī)格,提升生產(chǎn)靈活性。
熱壓化成柜的臥式款和扁圓款主要應(yīng)用于鋰離子電池(方形、軟包、圓柱)生產(chǎn)中的熱壓成型與化成工藝。具體如下:動力鋰電池:新能源汽車用電池對安全性、循環(huán)壽命要求極高,熱壓化成柜通過精確溫度和壓力,優(yōu)化電池內(nèi)部SEI膜的形成,降低內(nèi)阻,從而提升電池的循環(huán)壽命和安全性,直接影響車輛的續(xù)航里程。儲能鋰電池:大容量儲能電池需長期進行充放電循環(huán),熱壓化成柜的壓力管控功能可減少電池在使用過程中的膨脹現(xiàn)象,延長循環(huán)次數(shù),確保儲能系統(tǒng)的可靠運行。消費電子電池:如智能手機、筆記本電腦等電子產(chǎn)品的電池,對體積能量密度較為敏感。熱壓化成柜通過熱壓成型工藝,減少極片孔隙率,優(yōu)化電池內(nèi)部空間利用率,進而提升電池的能量密度,滿足消費電子產(chǎn)品對輕薄化和長續(xù)航的需求。
化成后需檢查電池是否有鼓包、漏液、極耳氧化等問題。
熱壓化成柜是鋰電池生產(chǎn)中集熱壓成型與化成工藝于一體的設(shè)備,其作用貫穿電池性能優(yōu)化、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和質(zhì)量維護的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
實現(xiàn)電池的熱壓成型,保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性解決內(nèi)部間隙:鋰電池(尤其是軟包電池、疊片電池)在疊片或卷繞后,電極、隔膜等材料之間可能存在微小間隙。熱壓化成柜通過施加壓力(通常為 0.1-5MPa)和特定溫度(根據(jù)電池類型設(shè)定,一般 40-80℃),使電池內(nèi)部材料緊密貼合,減少虛接或接觸不良,降低內(nèi)阻。固定電池形態(tài):對于軟包電池,熱壓可幫助電芯保持規(guī)整的外形,避免后續(xù)工序中因結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的極耳錯位、隔膜破損等問題;對于硬殼電池,熱壓能輔助殼體與內(nèi)部電芯的貼合,提升整體結(jié)構(gòu)強度。促進界面接觸:壓力和溫度的協(xié)同作用可改善電極材料與電解液的浸潤效果,減少界面阻抗,為后續(xù)化成反應(yīng)創(chuàng)造更均勻的環(huán)境。 過度發(fā)熱可能導(dǎo)致活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞,溫度過低則可能影響活化效率。湖北鋰電池?zé)釅夯晒癜葱瓒ㄖ?/a>
熱壓化成柜可提高儲能電池的性能和穩(wěn)定性,確保儲能系統(tǒng)的可靠運行。廣東壓力化成柜檢測
熱壓化成工藝流程:以一種聚合物鋰離子電池化成工藝為例,其熱壓化成流程如下:化成前熱壓:將注液靜置后待化成的電池在溫度80±5℃和壓力0.25-0.55MPa下進行恒溫?zé)釅?0-70min,以排除卷芯層間氣體,讓正、負極片、隔膜、電解液充分接觸,為化成做準備。熱壓化成:在恒定的溫度70±2℃下分三小步進行。首先給電池施加0.06±0.02MPa壓力,時間2min,不充電;然后加壓到0.10MPa,并以0.05C電流恒流充電3min;持續(xù)加壓到0.15-0.45MPa,以0.05C電流恒流充電10min,截止電壓為3.20-3.40V。接著保持0.15-0.45MPa的壓力,以0.1C電流恒流充電35±2min,充電截止電壓為3.80-3.90V。繼續(xù)保持該壓力,以0.2C電流恒流充電90±2min,充電截止電壓為4.10V?;珊鬅釅海簩釅夯山Y(jié)束后的電池置于溫度80±5℃,壓力0.25-0.55MPa下,恒溫?zé)釅?0-70min,增加電芯平整度以及硬度,使形成的SEI膜快速趨于穩(wěn)定,增加電池循環(huán)壽命。
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