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。
化成后需檢查電池是否有鼓包、漏液、極耳氧化等問題。高溫壓力化成柜按需定制
夾具化成柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計圍繞 “精細(xì)控溫、穩(wěn)定施壓、適配多樣” 三大目標(biāo),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(qiáng)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(xué)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(xì)節(jié):放置板(正極夾具)與壓板(負(fù)極夾具)對應(yīng)設(shè)計,確保電池正負(fù)極精細(xì)對位,避免短路或接觸不良;傳動結(jié)構(gòu)(電機(jī) + 轉(zhuǎn)軸 + 凸輪)通過機(jī)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(jī)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。 龍崗高溫壓力化成柜廠家配備防壓傷紅外傳感器和高溫防護(hù)罩,操作時戴耐高溫手套。
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)計劃:
三班制設(shè)備縮短保養(yǎng)周期(如每 2 個月一次液壓系統(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)時間、溫度精度等參數(shù)的變化趨勢(如響應(yīng)時間從 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。
熱壓化成柜能帶來多方面的效益以下幾點:
1.提高生產(chǎn)效率、縮短化成時間:相比傳統(tǒng)的化成設(shè)備,熱壓化成柜可節(jié)省 30%-50% 的化成時間。例如通過脈沖電流或階梯式加壓縮短化成時間,能將傳統(tǒng) 24 小時的化成時間縮短至 8 小時,有效提高了生產(chǎn)效率,多通道同時作業(yè):具備多個化成通道,可同時對不同型號、不同容量或處于不同化成階段的電池進(jìn)行化成操作,大幅提高生產(chǎn)效率。并且可實現(xiàn) 24 小時不間斷運行,進(jìn)一步增加了產(chǎn)能。自動化運行:高度自動化,具備自動充放電切換、自動電流設(shè)置和掉電保護(hù)等功能,減少了人工操作的時間損耗和誤差,降低了人工成本,同時提高了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和可靠性。
2.提升產(chǎn)品質(zhì)量1優(yōu)化電池性能:通過優(yōu)化溫度、壓力、充放電控制等參數(shù),能夠促進(jìn) SEI 膜的形成,提高電池的能量密度、循環(huán)壽命以及充放電性能等關(guān)鍵指標(biāo)。例如,熱壓減少極片孔隙,使化成形成的 SEI 膜更均勻,有助于延長電池循環(huán)壽命;高壓實密度增加了活性物質(zhì)占比,提高了電池的能量密度。增強(qiáng)電池一致性:精確控制各項參數(shù),使電池在化成過程中受到的環(huán)境條件和處理過程更加一致,從而提高電池組的一致性,降低電池組內(nèi)各電池之間的性能差異,有利于提高電池模組和電池的整體性能和穩(wěn)定性。 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(zhǔn)壓力)。
熱壓化成設(shè)備(以鋰電行業(yè)為例)是一種集熱壓成型與電化學(xué)化成于一體的裝備,其優(yōu)勢在于工藝集成化、高精度控制和性能優(yōu)化。以下是其突出的優(yōu)勢:
1.提升電池性能增強(qiáng)電極界面穩(wěn)定性:熱壓減少極片孔隙,化成形成均勻SEI膜,延長循環(huán)壽命。
2.提高能量密度:高壓實密度(如石墨負(fù)極可達(dá)1.7g/cm3以上)增加活性物質(zhì)占比。
3.降本增效減少設(shè)備投入:傳統(tǒng)工藝需單獨的熱壓機(jī)和化成柜,一體化設(shè)備節(jié)省30%以上成本。
4.降低能耗:化成階段的熱壓余熱可利用,能耗降低約20%。適配先進(jìn)工藝兼容新型材料:如硅碳負(fù)極(需低壓力高溫度)、固態(tài)電解質(zhì)(需高溫高壓)。
5.支持快充化成:通過脈沖電流或階梯式加壓縮短化成時間(傳統(tǒng)24小時→8小時)。
6.安全與可靠性防爆設(shè)計:密閉腔體+惰性氣體保護(hù)(如N?),避免電解液揮發(fā)風(fēng)險。故障自診斷:實時監(jiān)測壓力泄漏、溫度異常等,自動停機(jī)保護(hù)。 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。浙江熱壓化成柜校準(zhǔn)
溫度控制范圍:通常為常溫 - 90℃,精度可達(dá) ±2℃。高溫壓力化成柜按需定制
不同類型、規(guī)格的鋰電池,對壓夾具化成柜的功能要求差異
電池類型決定基礎(chǔ)適配性軟包鋰電池(如消費電子電池、動力電池軟包款):需求是“均勻施壓+準(zhǔn)確控溫”——軟包無剛性外殼,熱壓時需避免局部壓力過大導(dǎo)致鼓包或封裝破裂,同時化成階段需穩(wěn)定的溫度場促進(jìn)SEI膜形成。因此需優(yōu)先選擇“壓力精度高(±0.02MPa以內(nèi))、加熱溫差?。ā?℃以內(nèi))”的設(shè)備,且夾具需具備柔性緩沖設(shè)計。硬殼/圓柱電池(如方形鋁殼電池、18650圓柱電池):熱壓需求較低(主要依賴外殼定型),但化成階段需穩(wěn)定的電極接觸(避免虛接導(dǎo)致化成不良)。因此可側(cè)重“夾具導(dǎo)電性(如銅合金材質(zhì))、夾持穩(wěn)定性”,對壓力精度要求可適當(dāng)放寬(±0.05MPa即可)。
夾具系統(tǒng):兼容性與可靠性兼容性:是否支持 “迅速換型”(如通過參數(shù)設(shè)定調(diào)整夾具間距、壓力行程),無需更換硬件即可適配不同尺寸電池(如從 50mm×100mm 切換到 100mm×200mm,調(diào)整時間<10 分鐘)。導(dǎo)電性(針對化成):夾具電極需采用高導(dǎo)電材質(zhì)(如紫銅鍍鎳),接觸電阻≤5mΩ(避免化成時局部發(fā)熱燒毀電池)。耐用性:夾具表面需耐磨(如陽極氧化處理),確保長期使用(≥10 萬次夾持)后無變形、接觸不良。
高溫壓力化成柜按需定制