高溫夾具化成柜是一種用于鋰離子電池生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,主要用于電池的化成(Formation)和老化測試,尤其適用于大型方形電池(如動力電池、儲能電池)或電池模塊。其主功能是在高溫環(huán)境下對電池進(jìn)行充放電,以優(yōu)化電池性能、提高一致性并激發(fā)電極材料。
高溫化成是鋰離子電池生產(chǎn)中的工藝,主要作用包括:促進(jìn)SEI膜形成:高溫加速電解液分解,生成更穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜,減少循環(huán)衰減。提高一致性:通過高溫均一性處理,減少電池間的容量/電壓差異??s短化成時(shí)間:高溫環(huán)境下,鋰離子遷移速率加快,可減少傳統(tǒng)化成所需時(shí)間(如從24小時(shí)縮短至8小時(shí))。 適用于不同規(guī)格的電池。浙江真空化成柜
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(jìn)行恒溫?zé)釅?0-70min,以排除卷芯層間氣體,讓正、負(fù)極片、隔膜、電解液充分接觸,為化成做準(zhǔn)備。熱壓化成:在恒定的溫度70±2℃下分三小步進(jìn)行。首先給電池施加0.06±0.02MPa壓力,時(shí)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。
江蘇臥式高溫壓力化成柜定制配備防壓傷紅外傳感器和高溫防護(hù)罩,操作時(shí)戴耐高溫手套。
在鋰電池?zé)釅夯晒裰校侠淼膲毫μ荻仍O(shè)置可以使電池從邊緣到中心部位均勻受壓。通過預(yù)先設(shè)定壓板不同區(qū)域的壓力參數(shù),或者采用特殊設(shè)計(jì)的彈性壓板,能夠確保壓力在電池表面的均勻分布,避免因局部壓力過大或過小導(dǎo)致電池極片變形不一致,進(jìn)而影響電池的整體性能和一致性 。
鋰電池?zé)釅夯晒駮喊鍎澐譃槎鄠€(gè)的壓力區(qū)域。每個(gè)區(qū)域都配備的壓力傳感器和調(diào)節(jié)裝置,操作人員可根據(jù)電池的尺寸、形狀和工藝要求,通過系統(tǒng)分別設(shè)定每個(gè)區(qū)域的壓力值。這種方式能夠模擬電池不同部位所需的壓力,比如對于方形電池,可適當(dāng)增大四角區(qū)域的壓力,確保邊角處的極片也能得到充分壓實(shí),避免因邊緣壓力不足導(dǎo)致的電池膨脹問題 。
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
2.完成電池化成,電化學(xué)性能初次充放電:化成是電池的 “初次充電” 過程,通過熱壓化成柜的充放電系統(tǒng)(精確管控電流、電壓、時(shí)間),使電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(如鋰離子嵌入電極材料),形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜(SEI 膜)。SEI 膜是保護(hù)電池循環(huán)壽命、安全性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),熱壓環(huán)境可促進(jìn) SEI 膜均勻生成,減少枝晶生長的可能。參數(shù)調(diào)控:設(shè)備能根據(jù)不同電池類型(如三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池)或工藝需求,動態(tài)調(diào)節(jié)充放電參數(shù)(如恒流、恒壓階段的切換),同時(shí)結(jié)合溫度、壓力的協(xié)同管控,確?;煞磻?yīng)充分且穩(wěn)定,避免局部過充、過熱導(dǎo)致的性能衰減。
3. 提升電池一致性,確保批量生產(chǎn)質(zhì)量多工位同步:熱壓化成柜通常具備多個(gè)單獨(dú)工位,每個(gè)工位的溫度、壓力、充放電參數(shù)可統(tǒng)一調(diào)控,確保同一批次電池在相同條件下完成處理,減少個(gè)體差異。實(shí)時(shí)監(jiān)測與反饋:設(shè)備集成的傳感器(壓力、溫度、電壓、電流等)可實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù),若某一參數(shù)偏離設(shè)定值,系統(tǒng)會自動調(diào)整(如補(bǔ)壓、調(diào)溫、斷電保護(hù)),避免不合格電池流入后續(xù)工序。 鋰離子電池生產(chǎn):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。
熱壓化成柜在鋰電池生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景
1. 市場需求驅(qū)動鋰電池行業(yè)高速增長:隨著新能源汽車、儲能系統(tǒng)及消費(fèi)電子需求的爆發(fā),全球鋰電池產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張。熱壓化成工藝可優(yōu)化電池一致性,滿足*電池(如高鎳三元、硅基負(fù)極)的生產(chǎn)需求,設(shè)備需求隨之激增。固態(tài)電池技術(shù)推動:固態(tài)電池對界面接觸和壓力要求更高,熱壓化成技術(shù)有望成為其量產(chǎn)關(guān)鍵工藝,提前布局的廠商將占據(jù)優(yōu)勢。
2. 技術(shù)優(yōu)勢提升電池性能:界面優(yōu)化:通過熱壓工藝改善電極與電解液接觸,降低內(nèi)阻,提升能量密度和循環(huán)壽命。壓制析鋰:精細(xì)控壓減少負(fù)極析鋰風(fēng)險(xiǎn),提高安全性(尤其對快充電池至關(guān)重要)。一致性保護(hù):集成溫度、壓力實(shí)時(shí)監(jiān)控與閉環(huán)控制,減少電池間差異,提升良品率(如TOP 5%企業(yè)可將差異管控在±2%以內(nèi))。
3. 工藝升級方向智能化與自動化:結(jié)合AI算法實(shí)現(xiàn)壓力-溫度參數(shù)動態(tài)調(diào)整(如通過實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)優(yōu)化壓制曲線)。與MES系統(tǒng)聯(lián)動,實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)據(jù)追溯,滿足車企對電池溯源的要求(如特斯拉4680產(chǎn)線)。節(jié)能高效設(shè)計(jì):采用電磁加熱或紅外加熱技術(shù),縮短升溫時(shí)間(較傳統(tǒng)熱板加熱節(jié)能20%以上)。模塊化設(shè)計(jì)支持快速換型,適應(yīng)多型號電池生產(chǎn)(如刀片電池與圓柱電池切換)。 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(zhǔn)壓力傳感器。湖北軟包裝鋰電池?zé)釅簥A具化成柜價(jià)格
熱壓化成柜通過內(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(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行。浙江真空化成柜
延長熱壓化成柜使用壽命的建議按使用強(qiáng)度制定維護(hù)計(jì)劃:
三班制設(shè)備縮短保養(yǎng)周期(如每 2 個(gè)月一次液壓系統(tǒng)檢查),單班制設(shè)備可按標(biāo)準(zhǔn)周期維護(hù)。關(guān)鍵部件優(yōu)先選用耐用型號:采購時(shí)選擇加熱板(不銹鋼材質(zhì))、壓力閥(耐磨合金閥芯)、PLC(工業(yè)級)等質(zhì)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(qū)動的防護(hù)性維護(hù):利用設(shè)備數(shù)據(jù)記錄功能,監(jiān)測壓力調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間、溫度精度等參數(shù)的變化趨勢(如響應(yīng)時(shí)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(jī)和連鎖損壞。優(yōu)化生產(chǎn)排程:減少不必要的型號切換,盡量集中生產(chǎn)同一類型電池;非生產(chǎn)時(shí)段(如夜間)關(guān)閉部分非必要功能(如加熱系統(tǒng)),降低部件空載損耗。 浙江真空化成柜