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锂电池生产制造中需检测温度的工艺:化成和分容

特普生科技 特普生科技 2022-08-01 12 570

锂电池的生产工艺分为前、中、后三个阶段,前段工序的目的是将原材料加工成为极片,核心工序为涂布;中段目的是将极片加工成为未激活电芯;后段工序是检测封装,核心工序是化成、分容。

化成分容及检测系统是后段工序中最关键的环节。锂电池电芯的化成分容是通过充放电的方式实现电池的初使化,使电芯的活性物质激活,是一个能量转换的过程。锂电芯的化成分容原理比较复杂,但同时也是影响电池性能很重要的一道工序,因为在Li+第一次充电时,Li+第一次插入到石墨中,会在电池内发生电化学反应,在电池首次充电过程中不可避免地要在碳负极与电解液的相界面上、形成覆盖在碳电极表面的钝化膜或SEI膜。SEI膜的性能直接决定了电池的倍率、自放电等性能。为了达到使电池状态稳定,通常化成分容过程中会进行多次的充放电、60℃以下的恒温静置等。锂电池化成分容系统可以对单体锂电池进行恒流充电,当电压达到锂电池的充电上限电压时,转为恒压充电,直至充电电流逐渐降为0。然后再对电池进行恒流放电,直至电池电压达到放电截止电压。

化成和分容原理上略有区别,但均可用充放电机完成。化成只是充电的过程,不需要对电芯进行放电,所以化成的时候,可以使用单独的充电机,因而充电机也常常被称为化成机,又因为充电机的外表往往是方正的柜子形态,充电机又被称为化成柜。虽然化成不需要放电,但有些电芯的化成工艺需要进行一次以上的充电,紧接着化成之后的分容工序,需要对电芯先充电再放电,化成充电之后,还必须对电芯进行放电,这种工艺上的需要也导致很多电池生产厂家,直接使用带有充电和放电功能的充放电机来进行化成。

化成设备温度传感器
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分容的意义在于筛选出合格电池并进行分组。由于电池制造过程中的工艺原因使得电池的实际容量不可能完全一致,通过一定规范进行“充满电-放完电”循环,循环时间乘以放电电流就是电池的容量。只要测试得到的容量满足或大于设计容量,电池就是合格的。通过对不同容量的电池进行分类,可以优化电池组的一致性。锂电池的化成分容过程中,对充放电电压和电流的要求非常严格,电压的高精度控制可以避免电池过充过放情况的出现。在分容过程中,需要使用到的主要设备是锂电池充放电机。具有“能量回馈”技术的充放电机可以较好解决分容充放电模块的散热问题,相比传统化成分容系统节电60%-80%。

充放电机是化成分容中的重点设备,也是后段使用量最多的设备。充放电机的最小工作单位是“通道”。一个通道可以为一个电芯进行充电或放电。在充放电机实际使用中,一个“单元”由一定数量(如24个、32个、64个等)的通道组合而成。“单元”包含了若干个“通道”,是充放电机制造和安装时的最小单位,日韩企业将此单位称为BOX。从原理上说,一台充放电机可以由无数个BOX组成,国内较多采用手工操作的习惯影响下,一般一台充放电机的BOX数量并不大,一条生产线后段往往需要十几台到上百台充放电机。

分容设备温度传感器
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