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產(chǎn)地類別 | 國產(chǎn) | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 化工,能源,電子,航天,汽車 |
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化成車間 | 鋰電池化成 |
動力電池在生產(chǎn)制造中,是由一個個工藝步驟嚴密聯(lián)絡(luò)起來的過程。整體來說,鋰電池的生產(chǎn)包括極片制造工藝、電池組裝工藝以及最后的注液、封口、化成、老化工藝。在這三個階段的工藝中,每道工序又可分為數(shù)道關(guān)鍵工藝,每一步都會對電池最后的性能形成很大的影響。
在極片制造工藝階段,可細分為漿料制備、漿料涂覆、極片輥壓、極片分切、極片干燥五道工藝。在電池組裝工藝,又根據(jù)電池規(guī)格型號的不同,大致分為卷繞、入殼、焊接等工藝。組裝完成后的注液工藝又包括注液、封口。最后是電池的化成、老化、分容三步工藝。在電池制作完成后,需要對電池進行初次預(yù)激活和穩(wěn)定化,也就是最后的化成-老化-分容工序。
一、動力電池化成室
關(guān)于化成(Pre-formation)的概念,就是對制造出來的鋰離子電池進行第一次小電流的充放電。在鋰電池制作完成后,需要對電池進行小電流的充放電。關(guān)于預(yù)充電的目的,主要是兩個:
1、電池制作完成后,電極材料并不是處在最佳適用狀態(tài),或者物理性質(zhì)不合適(例如顆粒太大,接觸不緊密等),或者物相本身不對(例如一些合金機理的金屬氧化物負極),需要進行第一次充放電對其激活。
2、在鋰電池進行第一次充電過程中,Li+從正極活物質(zhì)中脫出,經(jīng)過電解液-隔膜-電解液后,嵌入負極石墨材料層間。在此過程中,電子沿著外圍電路從正極遷移到負極。此時,由于鋰離子嵌入石墨負極電位較低電子會先與電解液反應(yīng)生成SEI膜和部分氣體。
在此過程中會產(chǎn)生部分氣體產(chǎn)生同時伴隨少量電解液的消耗,有些電池廠家會在此過程后進行電池排氣和補液的操作,尤其是對于LTO電池來說,會產(chǎn)生大量的氣體造成電池鼓包厚度超過10%。對于石墨負極來說,產(chǎn)氣量較少,不必要進行排氣的操作,這是因為在第一次充電過程中產(chǎn)生的SEI膜阻礙了電子與電解液的進一步反應(yīng),不再產(chǎn)生氣體。這也就是石墨體系電池不可逆容量的來源,雖然造成了不可逆容量損失,但是也成就了電池的穩(wěn)定。
二、動力電池老化
老化一般就是指電池裝配注液完成后第一次充電化成后的放置,可以有常溫老化也可有高溫老化,兩者作用都是使初次充電化成后形成的SEI膜性質(zhì)和組成更加穩(wěn)定,保證電池電化學(xué)性能的穩(wěn)定性。老化的目的主要有三個:
1、電池經(jīng)過預(yù)化成工序后,電池內(nèi)部石墨負極會形成一定的量的SEI膜,但是這個膜結(jié)構(gòu)緊密且孔隙小,將電池在高溫下進行老化,將有助于SEI結(jié)構(gòu)重組,形成寬松多孔的膜。
2、化成后電池的電壓處于不穩(wěn)定的階段,其電壓略高于真實電壓,老化的目的就是讓其電壓更準確穩(wěn)定。
3、將電池置于高溫或常溫下一段時間,可以保證電解液能夠?qū)O片進行充分的浸潤,有利于電池性能的穩(wěn)定。
電池的化成-老化工藝在實際生產(chǎn)中根據(jù)電池的材料體系和結(jié)構(gòu)體系選擇電池充放電工藝,但是電池的化成必須在小電流的條件下充放電。經(jīng)過這兩步關(guān)鍵工藝后,再對穩(wěn)定下來的電池進行分容,經(jīng)過包裝等工序后就可以出場了。
參數(shù)要求:
烘烤和擱置 | 1、烘烤:烘箱參數(shù):溫度:45±3℃,壓力:常壓;烘烤時間:10h。 2、擱置:溫度:25±5℃;擱置時間:6h; 處理:前3h電池翻轉(zhuǎn)倒置,后3h正放擱置。 |
預(yù)充(化成) | 1、預(yù)充(化成)制度(流程): 恒流充電:電流130mA,時限900min,?壓限4.2V,休眠30min; 2、電壓檢測:下柜前通過檢測柜檢測,異常處理:<4.00V的重做以上充電制程; |
烘烤、測電壓 | 1、下柜后烘箱擱置,溫度:45±3℃ ;時間:12h; 2、普測電壓(使用萬用表)。異常處理:電壓<3.90V的挑出單獨標識單柜化成,化成后作為C級品入庫; 3、所有電池上柜作第一次分容。 |
一次分容 | 一次分容制度(流程): 恒流放電:電流260mA,時限500min,壓限3.00V,休眠10min; 恒流充電:電流260mA,時限500min,壓限4.20V; 恒壓充電:電壓4.20V,時限90min,電流130mA,休眠10min; 恒流放電:電流260mA,時限500min,壓限3.00V,休眠10min; 恒流充電:電流650mA,時限180min,壓限3.85V; 恒壓充電:電壓3.85V,時限90min,電流130mA,休眠10min。 |
二次分容(流程見附表) | 1、烘烤擱置:烘箱,溫度:45±3℃;時間:48h,做好標識,
3)二次分容程序 恒流放電:放電電流650mA,時限180min,壓限3.00V,休眠10min; 恒流充電:電流1300mA,壓限4.20V,時限100min; 恒壓充電:電壓4.20V,電流130mA,時限90min,休眠10min; 恒流放電:電流1300mA,壓限3.0V,時限90min,休眠10min; 恒流充電:電流650mA,時限120min,壓限3.85V; 恒壓充電:電壓3.85V,電流130mA,時限90min,休眠10min; 3、擱置:二次分容后擱置,溫度:常溫(25~35℃);時間:7天(168h) 4、普量電壓,分類處理: 1)電壓≥3.80V:按正常工藝下轉(zhuǎn), 2)3.80V>電壓≥3.65V:C級品入庫(容量或內(nèi)阻達不到分級標準要求的按分級標準中的規(guī)定分級), 3)3.65V>電壓≥1.0V:低電壓電池,處理辦法見《成品電池分級工藝技術(shù)標準》;
5、分級、入庫;: 1)標準:《成品電池分級工藝技術(shù)標準》。
按照相應(yīng)的級別入庫
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