熱壓化成柜:
在高溫環(huán)境下,電解液的滲透速度加快,能夠充分浸潤電極材料,極大地提升了離子傳導(dǎo)效率,為電池的充放電性能提供了有力保障。
電極材料中的黏結(jié)劑,如 PVDF,在高溫下會軟化,這有助于增強極片的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,使電池在長期使用過程中能夠保持良好的性能。
壓力施加在熱壓成型過程中同樣至關(guān)重要。壓力系統(tǒng)通過氣缸、液壓缸或伺服電機驅(qū)動壓板,可施加 80 - 1000KG 的壓力,對應(yīng)面壓為 0.01 - 0.85MPa,且壓力可精確設(shè)定并實時監(jiān)測。
化成工藝是鋰電池熱壓化成柜的另一重要功能。其目的是通過對電池進行充放電,使電池中的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成具有正常電化學作用的物質(zhì),并在電極表面形成有效的鈍化膜,即固體電解質(zhì)界面(SEI)膜。
夾具系統(tǒng)是熱壓化成柜的重要組成部分,它包括放置板和壓板。放置板上設(shè)有多個正極夾具,壓板上對應(yīng)安裝有負極夾具,通過電機、轉(zhuǎn)軸、凸輪等傳動結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)壓板的上下移動,從而對放置在夾具中的電池進行穩(wěn)定的夾持固定,并且能夠適應(yīng)不同規(guī)格的電池。
安全可靠是熱壓化成柜設(shè)計和制造的重要考量因素。它配備了完善的安全防護措施,如防爆設(shè)計、氣體濃度監(jiān)測、緊急停機系統(tǒng)、過流 / 過壓 / 欠壓保護等,確?;蛇^程的安全可靠,保障操作人員和設(shè)備的安全 化成溫度需嚴格遵循工藝要求(通常為 25℃~80℃,具體因電池體系而異)。湖南小聚電池熱壓化成柜研發(fā)
鋰電池的“一致性”直接決定電池組的壽命(短板效應(yīng)),參數(shù)精度:溫度±2℃:避免同批次電池因局部溫差(如A電池60℃、B電池65℃)導(dǎo)致SEI膜厚度差異(膜厚差會使容量差擴大);電流±0.1%:化成階段的充電電流精度不足,會導(dǎo)致活性物質(zhì)活化程度不一(如電流偏大的電池可能過度極化,內(nèi)阻偏高)。這些高精度掌控結(jié)合后,可使同批次電池容量差管控在2%以內(nèi),遠優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)備的5%以上。
安全保護:鋰電池在熱壓化成階段(高溫 + 充電)是熱失控潛在危險較高的環(huán)節(jié) —— 過溫(如超過 100℃)可能導(dǎo)致電解液分解,過壓(如壓力過大)可能刺穿極片引發(fā)短路。保護機制能在異常發(fā)生時立即響應(yīng)(如過溫時切斷加熱并啟動散熱,過流時停止充電),避開單一個電池故障引發(fā)批量問題發(fā)生。數(shù)據(jù)追溯:設(shè)備會記錄每片電池的 “溫度 - 壓力 - 電流 - 時間” 曲線(如某電池在化成第 30 分鐘溫度突升 2℃),當后期檢測到該電池循環(huán)壽命異常時,可回溯工藝數(shù)據(jù)找到原因(如當時加熱板局部故障),反向優(yōu)化設(shè)備維護或工藝參數(shù)。 湖南臥式高溫壓力化成柜定制壓力無法維持時,檢查氣管是否破裂、壓力缸密封件是否老化(更換后需重新校準壓力)。
化成柜的溫度控制系統(tǒng)是保障電池化成質(zhì)量模塊
鉑電阻(PT100/PT1000):精度高(可達 ±0.1℃),線性度好,響應(yīng)時間快(<100ms),主要安裝在加熱元件表面、電池夾具內(nèi)部及柜體關(guān)鍵區(qū)域,監(jiān)測溫度。
熱電偶(K 型、T 型):測溫范圍廣(-200℃~1300℃),響應(yīng)速度極快(<50ms),常用于高溫區(qū)域(如加熱板邊緣)或快速溫度變化場景。
紅外傳感器:非接觸式測量,可實時監(jiān)測電池表面溫度分布,避免接觸式傳感器對電池造成物理干擾,尤其適用于軟包電池。
控制器基于傳感器反饋的數(shù)據(jù),執(zhí)行控制算法,調(diào)節(jié)加熱/冷卻功率,確保溫度穩(wěn)定在設(shè)定值。
PLC(可編程邏輯控制器):工業(yè)級控制器,抗干擾能力強,支持多任務(wù)并行處理,可同時管理溫度、壓力、充放電等多個子系統(tǒng)。
PID控制算法:常用的控制策略,通過計算“設(shè)定值-實際值”的偏差(P)、偏差積分(I)和偏差微分(D),動態(tài)調(diào)整輸出功率,實現(xiàn)溫度的快速穩(wěn)定(無超調(diào)或微超調(diào))。
觸摸屏/HMI界面:操作人員可通過界面設(shè)定目標溫度、升溫速率、保溫時間等參數(shù),并實時監(jiān)控溫度曲線、報警信息等。
鋰電池化成柜的性能直接影響電池的良率、一致性和生產(chǎn)成本,其在于通過“執(zhí)行-監(jiān)測-保護”的一體化設(shè)計,實現(xiàn)工藝的精確化和自動化。隨著鋰電池技術(shù)向高能量密度、長壽命方向發(fā)展,化成柜也在不斷升級,以滿足新能源產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;a(chǎn)需求。技術(shù)發(fā)展趨勢高功率與高精度:隨著動力電池容量增大,化成柜向高電流(如100A以上)、高精度方向發(fā)展,同時支持多倍率充放電(0.1C~5C);智能化與網(wǎng)絡(luò)化:集成AI算法優(yōu)化工藝參數(shù),通過物聯(lián)網(wǎng)(IoT)實現(xiàn)多柜集群管理和遠程監(jiān)控;綠色節(jié)能:推廣能量回饋技術(shù),降低能耗成本,同時采用散熱設(shè)計減少冷卻能耗;模塊化設(shè)計:充放電模塊、數(shù)據(jù)采集模塊支持插拔更換,便于維護和擴容,適應(yīng)柔性化生產(chǎn)需求。具有精細的溫度和壓力能力,確保電池化成效果的一致性。
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。 集成0-5MPa壓力伺服系統(tǒng)的熱壓化成柜。廣東熱壓夾具化成柜制造商
可靠的電池分容化成柜,擁有智能斷電保護,來電后自動接續(xù)工作,數(shù)據(jù)不丟失。湖南小聚電池熱壓化成柜研發(fā)
鋰電池熱壓化成柜一般可分為軟包電芯高溫壓力化成設(shè)備和方形電芯負壓化成設(shè)備。前者通過加熱鋁板夾緊電芯進行化成,適用于軟包鋰離子電池;后者采用負壓力差原理,使電解液與正極活性物質(zhì)充分接觸,實現(xiàn)方形電池的化成,有封閉式和開架式等不同款式。
鋰電池熱壓化成柜工作原理:通過內(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反應(yīng)充分進行。同時,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,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,能實時監(jiān)測和調(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,以實現(xiàn)對電池的化成處理和參數(shù)監(jiān)測。 湖南小聚電池熱壓化成柜研發(fā)