電池類型與規(guī)格:明確要處理的鋰電池是軟包電池、圓柱電池還是方形電池,以及電池的具體尺寸、容量和化學(xué)體系等。不同類型和規(guī)格的電池對(duì)化成柜的夾具設(shè)計(jì)、溫度和壓力控制要求不同。例如,軟包電池對(duì)壓力和溫度的均勻性要求較高,而大容量動(dòng)力電池可能需要更高的充放電電流和更精確的參數(shù)控制。生產(chǎn)規(guī)模:根據(jù)生產(chǎn)需求確定設(shè)備的通道數(shù)和產(chǎn)能。實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段通常只需小型設(shè)備,通道數(shù)較少即可滿足需求;而大規(guī)模生產(chǎn)則需要選擇通道數(shù)多、自動(dòng)化程度高的設(shè)備,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性。性能指標(biāo):關(guān)注溫度控制精度、壓力控制精度、充放電控制精度等關(guān)鍵性能指標(biāo)。熱壓過程中同步完成化成工序,縮短鋰電池生產(chǎn)周期20%以上。湖南數(shù)碼電池?zé)釅夯晒窨刂葡到y(tǒng)
溫度與壓力的協(xié)同:在熱壓階段,先升溫至設(shè)定溫度(如 60℃),再施加壓力,使材料在軟化狀態(tài)下完成壓實(shí);隨后在保溫保壓狀態(tài)下進(jìn)行化成,確保 SEI 膜形成過程的穩(wěn)定性。多通道單獨(dú)控制:每個(gè)通道可單獨(dú)運(yùn)行不同的工藝參數(shù),支持同時(shí)處理多種類型或批次的電池,提高生產(chǎn)效率。自動(dòng)化流程:通過下位機(jī)(MCU)和上位機(jī)軟件聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn) “熱壓→化成→冷卻→卸料” 全流程自動(dòng)化,減少人工干預(yù),降低操作誤差。精確控制:溫度、壓力、電流、電壓的高精度控制(如溫度 ±2℃、電流 ±0.1%)確保電池一致性。安全保護(hù):過溫、過壓、過流保護(hù)機(jī)制及緊急停機(jī)功能,避免電池?zé)崾Э鼗蛟O(shè)備損壞。數(shù)據(jù)追溯:全程記錄工藝參數(shù),便于分析電池性能波動(dòng)原因,優(yōu)化生產(chǎn)工藝。高溫壓力化成柜按需定制可編程溫度梯度功能,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜熱管理算法驗(yàn)證,助力電池包優(yōu)化設(shè)計(jì)。
熱壓化成柜設(shè)備工作流程中的物理過程:
壓化成柜通過分段式充放電(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?;钚晕镔|(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:化成過程中產(chǎn)生的微量氣體(如 CO2、H2)可在壓力作用下通過電池排氣通道排出,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)過程中的體積膨脹(膨脹率降低 15%~20%)。
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?、工藝?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)。 鋰電池?zé)釅夯晒窨煞婪秹毫κЭ亍囟犬惓?、電氣故障等出現(xiàn)的問題。
高溫?zé)釅夯晒瘢轰囯姵匦阅茏鳛殇囯姵厣a(chǎn)流程中的「性能引擎」,高溫?zé)釅夯晒褚跃芄に囍貥?gòu)電池內(nèi)在基因。設(shè)備專為化成與老化測(cè)試兩大工藝而生,通過三維度智能調(diào)控 ——溫度場(chǎng)精確覆蓋(常溫至 120℃±1℃)、壓力梯度動(dòng)態(tài)施加(0.01-1MPa 可調(diào))、環(huán)境氛圍全密封控制,在電池極片與隔膜的微觀界面間,催生均勻致密的 SEI 膜網(wǎng)絡(luò)。這種納米級(jí)鈍化層不僅將鋰離子傳導(dǎo)效率提升 30%,更能抑制電解液副反應(yīng),使動(dòng)力電池的循環(huán)壽命突破 3000 次,儲(chǔ)能電池的能量密度躍升至 280Wh/kg 以上。
(1)高溫化成工藝SEI膜優(yōu)化:在50~80℃可控溫度下,加速電解液浸潤(rùn),促進(jìn)均勻穩(wěn)定的SEI膜生成。加壓固化:施加恒定壓力(可選真空/機(jī)械加壓),抑制電池膨脹,確保極片與隔膜緊密接觸。多階段控程:支持恒流-恒壓(CC-CV)分段充電,匹配不同電池材料體系(如LFP、NCM、鈉電等)。
(2)高溫老化工藝性能篩選:模擬高溫工況,快速暴露電池潛在缺陷(如微短路、容量衰減)。壓力維穩(wěn):通過實(shí)時(shí)壓力監(jiān)測(cè),避免電池形變,提升出廠一致性。
在動(dòng)力電池領(lǐng)域,設(shè)備可適配 18650/21700 圓柱電池、軟包電池及刀片電池的規(guī)?;a(chǎn)。 適用于不同規(guī)格的電池。鋰電池?zé)釅夯晒駨S家
可靠的電池分容化成柜,擁有智能斷電保護(hù),來電后自動(dòng)接續(xù)工作,數(shù)據(jù)不丟失。湖南數(shù)碼電池?zé)釅夯晒窨刂葡到y(tǒng)
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(dá) ±0.1℃),線性度好,響應(yīng)時(shí)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(cè)溫度。
熱電偶(K 型、T 型):測(cè)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(chǎng)景。
紅外傳感器:非接觸式測(cè)量,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池表面溫度分布,避免接觸式傳感器對(duì)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(jí)控制器,抗干擾能力強(qiáng),支持多任務(wù)并行處理,可同時(shí)管理溫度、壓力、充放電等多個(gè)子系統(tǒng)。
PID控制算法:常用的控制策略,通過計(jì)算“設(shè)定值-實(shí)際值”的偏差(P)、偏差積分(I)和偏差微分(D),動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出功率,實(shí)現(xiàn)溫度的快速穩(wěn)定(無(wú)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(biāo)溫度、升溫速率、保溫時(shí)間等參數(shù),并實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度曲線、報(bào)警信息等。 湖南數(shù)碼電池?zé)釅夯晒窨刂葡到y(tǒng)