熱壓化成柜的臥式款和扁圓款主要應用于鋰離子電池(方形、軟包、圓柱)生產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)化電池內部SEI膜的形成,降低內阻,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)化電池內部空間利用率,進而提升電池的能量密度,滿足消費電子產品對輕薄化和長續(xù)航的需求。
SEI 膜的質量直接影響電池的循環(huán)壽命、容量、安全性等性能。臥式高溫壓力化成柜工作原理
鋰電池熱壓化成柜的性能優(yōu)勢主要體現(xiàn)
時間節(jié)省30%-50%:通過集成熱壓工藝與動態(tài)化成策略(如多階段電流調控),縮短SEI膜形成時間。例如,傳統(tǒng)常壓化成需12-24小時,熱壓化成可壓縮至6-10小時。
SEI膜質量提升:精細控溫(±1℃)與壓力(0.5-10MPa可調)使SEI膜厚度均勻性提高40%,界面阻抗降低15%-20%,直接提升:能量密度:負極首效提高1-3%,全電池能量密度增加2-5%。循環(huán)壽命:NCM811體系循環(huán)500次容量保持率從80%提升至85%+。
參數(shù)掌控精度:電壓掌控±5mV,電流精度±0.1%FS。溫度均勻性≤±2℃(傳統(tǒng)設備±5℃)。
浙江數(shù)碼電池熱壓化成柜供應商柜體具有良好的密封性和保溫性能,以維持內部的高溫環(huán)境。
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)條件下進行化成作業(yè),內部氣壓通常低于 100Pa(甚至可達 10?3Pa 以下)。工作原理:通過真空泵抽出柜體內部空氣,形成負壓環(huán)境,減少氣體分子對電池的干擾(如氧氣、水蒸氣等)。真空環(huán)境可加速電池內部電解液的浸潤,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生的氣體積聚,避免電池膨脹或內部短路風險。
2. 常規(guī)化成柜環(huán)境:在常壓(大氣壓)下進行化成,無需控制氣壓,只調控溫度、電流等參數(shù)。工作原理:通過加熱系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)(部分型號)提供恒溫或恒壓環(huán)境,依賴常規(guī)氣壓下的化學反應完成電極活化。適用于對氣壓不敏感的電池類型,或對成本、工藝復雜度要求較低的場景。
設備結構與能耗差異
真空化成柜:結構復雜,需配備真空泵、真空傳感器、密封腔體等,設備體積較大。能耗較高(真空泵持續(xù)運行),且抽真空過程需額外時間(約 30 分鐘 - 2 小時),影響生產效率。
常規(guī)化成柜:結構簡單,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。
高溫熱壓化成功能
一、技術升級方向:采用多區(qū)控溫技術,控溫精度可達 ±1℃ 。通過將加熱區(qū)域細分,可根據(jù)不同電芯的需求或柜內不同位置的溫度反饋,控制各區(qū)域溫度,從而極大提升溫度均勻性,保證電芯在更精確、穩(wěn)定的溫度環(huán)境下進行化成反應,避免因局部溫度偏差影響電芯性能。
二、控制系統(tǒng)作用:集成PLC(可編程邏輯控制器)或工業(yè)計算機,對溫度、壓力、時間等關鍵參數(shù)進行閉環(huán)控制。通過實時監(jiān)測和反饋,自動調節(jié)加熱系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)等組件的運行狀態(tài),確保整個化成過程按照預設的工藝參數(shù)穩(wěn)定進行,保障電芯化成的一致性和穩(wěn)定性。技術升級方向:引入AI算法,能夠自動優(yōu)化工藝參數(shù)。AI算法可以對大量歷史生產數(shù)據(jù)進行分析學習,結合電芯的類型、材料、尺寸等信息,自動尋找比較好的溫度、壓力、時間曲線,無需人工反復調試,不僅提高了生產效率,還能進一步提升電芯的性能和良品率。 鋰離子電池生產:用于方形、軟包、圓柱等不同類型鋰離子電池的熱壓成型與化成工藝。
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下進行恒溫熱壓50-70min,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。化成后熱壓:將熱壓化成結束后的電池置于溫度80±5℃,壓力0.25-0.55MPa下,恒溫熱壓50-70min,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。
定期清理夾具表面的電解液殘留(避免腐蝕夾具或污染后續(xù)電池),并校準壓力傳感器。浙江熱壓夾具化成柜校準
對電池進行充放電,激發(fā)材料并形成穩(wěn)定的 SEI 膜,提升電池的循環(huán)壽命和安全性。臥式高溫壓力化成柜工作原理
延長熱壓化成柜使用壽命的建議按使用強度制定維護計劃:
三班制設備縮短保養(yǎng)周期(如每 2 個月一次液壓系統(tǒng)檢查),單班制設備可按標準周期維護。關鍵部件優(yōu)先選用耐用型號:采購時選擇加熱板(不銹鋼材質)、壓力閥(耐磨合金閥芯)、PLC(工業(yè)級)等質量部件,雖初期成本較高,但長期來看可減少更換頻率,降低總損耗。建立數(shù)據(jù)驅動的防護性維護:利用設備數(shù)據(jù)記錄功能,監(jiān)測壓力調節(jié)響應時間、溫度精度等參數(shù)的變化趨勢(如響應時間從 2 秒增至 4 秒),在故障發(fā)生前提前更換部件,避免突發(fā)停機和連鎖損壞。優(yōu)化生產排程:減少不必要的型號切換,盡量集中生產同一類型電池;非生產時段(如夜間)關閉部分非必要功能(如加熱系統(tǒng)),降低部件空載損耗。 臥式高溫壓力化成柜工作原理