實(shí)驗(yàn)室小型化成柜是專為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下少量電池樣品的化成工藝設(shè)計(jì)的設(shè)備,具有體積小、操作簡(jiǎn)便、功能多樣等特點(diǎn),以下是相關(guān)介紹:
功能特點(diǎn):精確參數(shù):可精確電壓、電流、溫度及壓力等參數(shù),溫度精度可達(dá)±1℃,電壓誤差±2mV,能優(yōu)化電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng),形成穩(wěn)定SEI膜,提高電池循環(huán)壽命和安全性。
數(shù)據(jù)采集分析:具備數(shù)據(jù)記錄功能,能夠?qū)崟r(shí)記錄測(cè)試過程中的電流、電壓、容量等數(shù)據(jù),并生成測(cè)試報(bào)告,為后續(xù)分析和優(yōu)化工藝參數(shù)提供重要依據(jù)。安全性能可靠7:通常配備溫度傳感器和煙霧傳感器等,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)部溫度和煙霧數(shù)據(jù),當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)能及時(shí)預(yù)警并啟動(dòng)相應(yīng)保護(hù)措施,如滅火裝置等,保護(hù)設(shè)備和人員安全以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不丟失。
操作簡(jiǎn)便靈敏:占地少,便于在實(shí)驗(yàn)室有限空間內(nèi)安置,且操作相對(duì)簡(jiǎn)單,可切換不同的測(cè)試任務(wù),能滿足小批量、多品種電池的化成需求。 對(duì)電池進(jìn)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。龍崗臥式高溫壓力化成柜控制系統(tǒng)
熱壓化成柜壓力施加的原理細(xì)節(jié)、不同驅(qū)動(dòng)方式對(duì)比、對(duì)電池性能的深層影響等角度
鋰電池?zé)釅夯晒駢毫ο到y(tǒng)中的氣缸驅(qū)動(dòng)方式,以壓縮空氣為動(dòng)力源,具有響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。在電池生產(chǎn)的快速節(jié)奏下,氣缸能夠迅速推動(dòng)壓板施加壓力,并且通過調(diào)節(jié)氣壓大小,可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的靈活控制。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低,適用于對(duì)壓力精度要求相對(duì)不那么嚴(yán)苛的電池生產(chǎn)場(chǎng)景,能夠高效完成極片的初步壓實(shí)工作
伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓力系統(tǒng)為鋰電池?zé)釅夯晒駧砹烁呔鹊膲毫刂?。伺服電機(jī)可以根據(jù)預(yù)設(shè)程序精確地控制壓板的位移和壓力大小,具備極高的位置精度和壓力分辨率。通過編碼器實(shí)時(shí)反饋位置信息,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,能夠在熱壓過程中根據(jù)電池的不同狀態(tài)和工藝要求,動(dòng)態(tài)調(diào)整壓力,確保每一塊電池都能在適宜的壓力條件下完成化成,提升電池的整體品質(zhì)
不同類型的鋰電池對(duì)熱壓化成柜壓力施加的要求存在差異。例如,動(dòng)力電池由于需要較高的能量密度,對(duì)極片的壓實(shí)密度要求嚴(yán)格,通常需要在較大壓力下進(jìn)行熱壓;而消費(fèi)類鋰電池,在保證一定性能的前提下,為了降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率,壓力設(shè)定相對(duì)較低。鋰電池?zé)釅夯晒衲軌蚋鶕?jù)電池類型的不同,靈活調(diào)整壓力參數(shù),滿足多樣化的生產(chǎn)需求 浙江小聚電池?zé)釅夯晒駜r(jià)格通過加熱和加壓使電池極片與隔膜緊密結(jié)合,確保電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻,提升能量密度和性能。
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。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)奠定市場(chǎng)基礎(chǔ):
1.性能提升明顯,熱壓化成柜通過精確控制溫度(±0.5℃)和壓力(±1kPa),可優(yōu)化電池內(nèi)部SEI膜形成,提升能量密度(石墨負(fù)極壓實(shí)密度可達(dá)1.7g/cm3以上)和循環(huán)壽命410。例如,相比傳統(tǒng)化成設(shè)備,熱壓化成柜可縮短化成時(shí)間30%-50%,同時(shí)將電池性能離散性降低30%以上12。此外,其集成熱壓與化成功能,節(jié)省設(shè)備投入30%以上,并通過余熱回收降低能耗20%
2.適配新型電池,技術(shù)隨著硅碳負(fù)極、固態(tài)電池等新型材料的普及,熱壓化成柜的高溫高壓環(huán)境(80-150℃、1-10MPa)可滿足特殊工藝需求。例如,固態(tài)電池需高溫高壓促進(jìn)電解質(zhì)與電極的界面結(jié)合,而熱壓化成柜已具備相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備。
3.智能化與自動(dòng)化升級(jí)AIoT技術(shù)與熱壓化成柜的融合推動(dòng)設(shè)備向無人化、精確化發(fā)展。例如,機(jī)器學(xué)習(xí)算法可自動(dòng)調(diào)整化成參數(shù),實(shí)現(xiàn)充放電控制的智能化;機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)則提升上下料效率,降低人工成本17。 適用于不同規(guī)格的電池。
高溫?zé)釅夯晒窆δ茉斀猓?
(一)電池化成功能
1.化成工藝原理高溫+壓力協(xié)同:在50-80℃高溫環(huán)境下,配合0.1-0.5MPa正向壓力(軟包電芯場(chǎng)景),加速電解液浸潤(rùn)極片,并促進(jìn)正負(fù)極界面SEI膜的均勻形成。例如,軟包電芯采用鋁塑膜封裝,高溫可提升鋰離子遷移速率,壓力則確保極片與電解液緊密接觸,避免因封裝柔軟導(dǎo)致的浸潤(rùn)不均。
2.與負(fù)壓化成的差異:區(qū)別于方形電芯的負(fù)壓化成(通過負(fù)壓差驅(qū)動(dòng)電解液滲透),高溫?zé)釅夯梢浴罢龎?溫度”為驅(qū)動(dòng)力,更適合結(jié)構(gòu)柔軟的軟包電池或薄型電芯。
2.工藝優(yōu)勢(shì)提升
1.化成效率:高溫環(huán)境使化成時(shí)間較常溫工藝縮短20%-40%,同時(shí)壓力作用下電解液滲透更徹底,減少“干區(qū)”(未浸潤(rùn)極片區(qū)域)。
2.優(yōu)化SEI膜質(zhì)量:均勻的溫度與壓力場(chǎng)可形成致密、穩(wěn)定的SEI膜,降低電池內(nèi)阻,提升循環(huán)壽命(如循環(huán)次數(shù)提升10%-15%)。
多功能集成:部分設(shè)備已實(shí)現(xiàn) “化成 - 老化 - 分容” 一體化設(shè)計(jì),減少電芯轉(zhuǎn)運(yùn)損耗,提升產(chǎn)線自動(dòng)化程度。綠色節(jié)能:采用紅外加熱、余熱回收等技術(shù)降低能耗(如能耗較傳統(tǒng)設(shè)備降低 15%-20%),符合碳中和生產(chǎn)需求。高精度化:通過 AI 算法優(yōu)化溫度 - 壓力 - 電參數(shù)的協(xié)同,進(jìn)一步提升電池性能一致性(如容量偏差在 ±1% 以內(nèi))。
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。江蘇高溫壓力化成柜
高溫壓力化成柜,為電池施加恰當(dāng)壓力,促進(jìn)電極材料均勻分布,優(yōu)化電池性能。龍崗臥式高溫壓力化成柜控制系統(tǒng)
熱壓夾具化成柜是一種用于鋰電池制造的關(guān)鍵設(shè)備,主要通過溫度控制、壓力施加和充放電控制三大原理協(xié)同作用,完成電池的化成工藝(激發(fā)電池內(nèi)部化學(xué)體系的關(guān)鍵步驟)。
1..溫度控制作用:溫度直接影響鋰電池電解液的浸潤(rùn)性、SEI膜(固體電解質(zhì)界面膜)的形成質(zhì)量以及電極反應(yīng)的速率。實(shí)現(xiàn)方式:加熱系統(tǒng):采用電熱板、熱風(fēng)循環(huán)或液體加熱等方式,將電池溫度維持在45~60℃(具體依電池類型調(diào)整),促進(jìn)鋰離子遷移和均勻SEI膜生成。
2.壓力施加作用:壓力確保電池極片與隔膜緊密接觸,減少界面阻抗,同時(shí)抑制充電過程中的極片膨脹,提升電池能量密度和循環(huán)壽命。實(shí)現(xiàn)方式:機(jī)械/液壓夾具:施加0.5~10MPa的均勻壓力(軟包電池需低壓,疊片式電池需更高壓力)。壓力反饋系統(tǒng):通過壓力傳感器和伺服電機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)整壓力,適應(yīng)電池厚度變化(如化成時(shí)產(chǎn)氣導(dǎo)致的膨脹)。
3.充放電控制作用:通過精確的電流/電壓曲線激發(fā)電極材料,形成穩(wěn)定的SEI膜。化成循環(huán):在恒溫恒壓下執(zhí)行預(yù)設(shè)的充放電程序,同時(shí)監(jiān)測(cè)膨脹并動(dòng)態(tài)調(diào)整壓力。冷卻定型:化成結(jié)束后降溫,維持壓力使SEI膜穩(wěn)定。 龍崗臥式高溫壓力化成柜控制系統(tǒng)