真空化成柜與常規(guī)化成柜在電池處理層面存在差異
1. 真空化成柜環(huán)境:在真空(低氣壓)條件下進(jìn)行化成作業(yè),內(nèi)部氣壓通常低于 100Pa(甚至可達(dá) 10?3Pa 以下)。工作原理:通過(guò)真空泵抽出柜體內(nèi)部空氣,形成負(fù)壓環(huán)境,減少氣體分子對(duì)電池的干擾(如氧氣、水蒸氣等)。真空環(huán)境可加速電池內(nèi)部電解液的浸潤(rùn),降低電極與隔膜間的氣泡殘留,提升界面貼合度。減少高溫下電解液分解產(chǎn)生的氣體積聚,避免電池膨脹或內(nèi)部短路風(fēng)險(xiǎn)。
2. 常規(guī)化成柜環(huán)境:在常壓(大氣壓)下進(jìn)行化成,無(wú)需控制氣壓,只調(diào)控溫度、電流等參數(shù)。工作原理:通過(guò)加熱系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)(部分型號(hào))提供恒溫或恒壓環(huán)境,依賴常規(guī)氣壓下的化學(xué)反應(yīng)完成電極活化。適用于對(duì)氣壓不敏感的電池類型,或?qū)Τ杀尽⒐に噺?fù)雜度要求較低的場(chǎng)景。
設(shè)備結(jié)構(gòu)與能耗差異
真空化成柜:結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需配備真空泵、真空傳感器、密封腔體等,設(shè)備體積較大。能耗較高(真空泵持續(xù)運(yùn)行),且抽真空過(guò)程需額外時(shí)間(約 30 分鐘 - 2 小時(shí)),影響生產(chǎn)效率。
常規(guī)化成柜:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,以加熱系統(tǒng)和壓力系統(tǒng)為主,體積小、能耗低,適合連續(xù)化生產(chǎn)。 化成后需檢查電池是否有鼓包、漏液、極耳氧化等問(wèn)題。江蘇高溫夾具化成柜制造商
電池?zé)釅夯蓹C(jī)是一種將電池進(jìn)行熱壓處理的設(shè)備,其功能在于通過(guò)調(diào)控溫度、壓力和時(shí)間等參數(shù),使電池在特定條件下完成熱壓與化成工藝。在熱壓階段,設(shè)備借助氣缸、液壓缸或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓板,能夠向電池施加范圍在 80 - 1000KG(對(duì)應(yīng)面壓 0.01 - 0.85MPa)的壓力,此壓力可壓縮極片,增加電極材料的壓實(shí)密度,提升電池的能量密度。同時(shí),還能減少極片與隔膜之間的氣泡或間隙,電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性,降低短路。
不同類型的電池,電池?zé)釅夯蓹C(jī)的熱壓處理方式也有所差異。以圓柱型鋰電池為例,因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),中心和邊緣部位在熱壓時(shí)受力不同,通常采用從邊緣到中心逐漸遞減的壓力梯度,避免中心部位壓力過(guò)大導(dǎo)致隔膜穿孔,確保邊緣極片緊密貼合,提升電池整體性能和安全性。 廣東藍(lán)牙電池?zé)釅夯晒窆ぷ髟?/a>可精確充放電參數(shù),如電流、電壓、時(shí)間等,滿足不同類型鋰電池的化成需求。
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(guò)充放電激發(fā)電池正負(fù)極材料,在負(fù)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(shí)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(duì)電池的容量、電壓、內(nèi)阻等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分級(jí),篩選出性能匹配的電池,便于后續(xù)成組使用(如動(dòng)力電池組、儲(chǔ)能電池組等)。
(一)系統(tǒng)功能:作為化成柜的 “大腦”,負(fù)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(diǎn):采用可編程邏輯器(PLC)或工業(yè)計(jì)算機(jī)(IPC),具備高可靠性和實(shí)時(shí)性;支持人機(jī)交互界面(HMI),方便操作人員設(shè)置參數(shù)、監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);可對(duì)接工廠 MES 系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的上傳與追溯
鋰電池?zé)釅夯晒褚话憧煞譃檐洶娦靖邷貕毫稍O(shè)備和方形電芯負(fù)壓化成設(shè)備。前者通過(guò)加熱鋁板夾緊電芯進(jìn)行化成,適用于軟包鋰離子電池;后者采用負(fù)壓力差原理,使電解液與正極活性物質(zhì)充分接觸,實(shí)現(xiàn)方形電池的化成,有封閉式和開(kāi)架式等不同款式。
鋰電池?zé)釅夯晒窆ぷ髟恚和ㄟ^(guò)內(nèi)部加熱系統(tǒng)提供高溫環(huán)境,有助于電池內(nèi)部材料均勻分布和化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行。同時(shí),利用壓力伺服系統(tǒng)施加壓力,使電池內(nèi)部電極與電解液充分接觸,在外部壓力下,讓電池內(nèi)部貼合更緊實(shí),形成厚度更均勻的鈍化膜(SEI 膜),從而提升電池性能。
結(jié)構(gòu)組成:通常包含加熱系統(tǒng),由觸摸屏和 PLC 集成智能,可精確溫度;壓力系統(tǒng),由高精度壓力傳感器和壓力調(diào)節(jié)裝置等組成,能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整壓力,部分還配備應(yīng)急泄壓裝置;此外,還設(shè)有充放電模塊、數(shù)據(jù)采集與分析模塊等,以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的化成處理和參數(shù)監(jiān)測(cè)。 熱壓系統(tǒng)的精度依賴機(jī)械部件和傳感器的穩(wěn)定性,需制定定期維護(hù)。
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(hù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
實(shí)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(guò)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(duì)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(cuò)位、隔膜破損等問(wèn)題;對(duì)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(qiáng)度。促進(jìn)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(rùn)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。 鋰電池化成柜的技術(shù)迭代直接關(guān)聯(lián)電池性能。上海數(shù)碼電池?zé)釅夯晒癜葱瓒ㄖ?/a>
每月校準(zhǔn)壓力傳感器和溫度傳感器(誤差分別≤±0.005MPa、±1℃),定期檢查加熱元件絕緣性。江蘇高溫夾具化成柜制造商
熱壓化成柜設(shè)備工作流程中的物理過(guò)程:
壓化成柜通過(guò)分段式充放電(如 0.1C 恒流充電至 3.6V,恒壓至 0.05C),促使電解液在負(fù)極表面還原生成穩(wěn)定的 SEI 膜。溫度控制可優(yōu)化 SEI 膜的成分(如 LiF、Li2CO3 等)和結(jié)構(gòu)(致密性、厚度均勻性),提升膜的離子透過(guò)率和化學(xué)穩(wěn)定性,減少電解液持續(xù)分解導(dǎo)致的容量損失。活性物質(zhì)激發(fā):溫度升高(如 50℃)可加速鋰離子在電極材料中的擴(kuò)散速率(擴(kuò)散系數(shù)提升 2~5 倍),促進(jìn)正極(如 LiCoO2、NCM)與負(fù)極(石墨)的可逆嵌脫鋰反應(yīng),提高電池充放電效率(庫(kù)倫效率從 85% 提升至 95% 以上)。氣體排出與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定:化成過(guò)程中產(chǎn)生的微量氣體(如 CO2、H2)可在壓力作用下通過(guò)電池排氣通道排出,避免氣脹導(dǎo)致的極片變形,同時(shí)壓力維持電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊,減少循環(huán)過(guò)程中的體積膨脹(膨脹率降低 15%~20%)。 江蘇高溫夾具化成柜制造商