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(xué)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。 適配新型電池:其高溫高壓環(huán)境(80-150℃、1-10MPa)可滿足硅碳負極、固態(tài)電池等新型材料的特殊工藝需求。龍崗數(shù)碼電池熱壓化成柜生產(chǎn)廠家
扁圓款熱壓化成柜:聚焦圓柱電池,兼顧特殊形態(tài)電池結(jié)構(gòu)特點扁圓型熱壓頭設(shè)計:熱壓模塊的壓頭為 “弧形曲面”(適配圓柱電池的圓弧表面),壓力傳導(dǎo)方向與圓柱電池徑向一致,避免局部受力不均。單組 / 小批量處理為主:結(jié)構(gòu)上更側(cè)重 “精細對位” 而非批量容量,每組模塊通常適配 1-5 顆圓柱電池(如 21700、4680 型號),適合工藝調(diào)試或小批量生產(chǎn)。緊湊化布局:設(shè)備體積相對小巧,更適合實驗室研發(fā)或產(chǎn)線中 “圓柱電池專屬工位” 的靈活部署。江蘇小聚電池熱壓化成柜供應(yīng)商精細控溫:均勻加熱且單獨溫控,保障反應(yīng)環(huán)境穩(wěn)定。
兩款型號的共性工藝功能:熱壓成型與化成的協(xié)同實現(xiàn)無論臥式款還是扁圓款,功能均是通過“熱壓+化成”的協(xié)同工藝,提升鋰離子電池性能,具體體現(xiàn)在:
熱壓成型:奠定電池結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)作用:通過“溫度+壓力”將疊片/卷繞后的電芯壓實,確保極片、隔膜、集流體貼合緊密,降低界面電阻;同時固定電芯厚度,保證后續(xù)封裝、組裝的尺寸一致性。關(guān)鍵參數(shù):根據(jù)電池類型調(diào)整——軟包電池壓力0.1-1MPa、溫度30-70℃;方形電池壓力0.5-3MPa、溫度40-80℃;圓柱電池壓力0.3-2MPa、溫度50-90℃。
化成工藝:電池性能并同步穩(wěn)定結(jié)構(gòu)作用:在熱壓狀態(tài)下完成***充放電(化成),通過電流、電壓控制使鋰離子嵌入/脫出電極,形成穩(wěn)定SEI膜(固體電解質(zhì)界面膜,決定電池循環(huán)壽命);同時熱壓的持續(xù)壓力可抑制SEI膜生成時的局部膨脹,避免界面開裂。協(xié)同優(yōu)勢:傳統(tǒng)工藝中“熱壓”與“化成”是分開的,而兩款設(shè)備均實現(xiàn)“熱壓-化成”一體化——熱壓為化成提供穩(wěn)定的物理結(jié)構(gòu),化成在壓力下完成性能,終提升電池能量密度(約5-10%)和循環(huán)壽命(約10-20%)。
熱壓化成柜是鋰電池生產(chǎn)中兼具熱壓成型與化成功能的設(shè)備應(yīng)用場景
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,熱壓化成柜通過穩(wěn)定SEI膜和降低內(nèi)阻,直接影響車輛續(xù)航和電池壽命;儲能鋰電池:大容量儲能電池需長期充放電循環(huán),設(shè)備的壓力管控可減少電池膨脹,延長循環(huán)次數(shù);
消費電子電池:如智能手機、筆記本電腦電池,對體積能量密度敏感,熱壓能優(yōu)化內(nèi)部空間利用率,提升電池容量。簡言之,熱壓化成柜是鋰電池從“物理組裝”到“電化學(xué)激發(fā)”的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點,其性能直接決定了電池的指標,是鋰電池智能制造中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。 高溫夾具化成柜其采用精確溫控系統(tǒng),對提升電池極端溫度測試穩(wěn)定性具有重要作用。
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(xué)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 自動化程度:較高的自動化程度可以減少人工操作,提高工作效率和生產(chǎn)安全性。上海真空化成柜廠家
據(jù)不同電池生產(chǎn)企業(yè)的獨特生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求,可定制化設(shè)計化成柜的工藝流程和參數(shù)。龍崗數(shù)碼電池熱壓化成柜生產(chǎn)廠家
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散速率(擴散系數(shù)提升 2~5 倍),促進正極(如 LiCoO2、NCM)與負極(石墨)的可逆嵌脫鋰反應(yīng),提高電池充放電效率(庫倫效率從 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%)。 龍崗數(shù)碼電池熱壓化成柜生產(chǎn)廠家