壓力控制系統(tǒng):由壓力傳感器、壓力調(diào)節(jié)裝置(如液壓泵、氣壓閥等)和壓力緩沖裝置(如蓄能器、緩沖罐等)組成。根據(jù)設(shè)定壓力值和傳感器反饋的實(shí)際壓力值進(jìn)行比較和計(jì)算,通過控制壓力調(diào)節(jié)裝置精確調(diào)整施加在電池上的壓力。電源系統(tǒng):為化成過程提供穩(wěn)定的電力供應(yīng),可精確控制充放電參數(shù),如電流、電壓、時(shí)間等,滿足不同類型鋰電池的化成需求??刂葡到y(tǒng):實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)化成過程的自動(dòng)化控制,包括溫度、壓力、充放電等參數(shù)的設(shè)置、監(jiān)測(cè)和調(diào)整。通常采用 PLC 或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),具備人機(jī)交互界面,方便操作人員進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和設(shè)備監(jiān)控3。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄電池化成過程中的電壓、電流、容量等參數(shù),保存每個(gè)電池的所有工步曲線,方便用戶分析和評(píng)估電池性能。集成熱沖擊測(cè)試模塊,模擬極端溫差對(duì)電池結(jié)構(gòu)影響,加速研發(fā)進(jìn)程。龍崗高溫壓力化成柜控制系統(tǒng)
一、加熱元件類型及特點(diǎn)壓夾具化成柜中常用的加熱元件為發(fā)熱板,其優(yōu)勢(shì)包括:柔性結(jié)構(gòu):材質(zhì)可貼合不同形狀的夾具表面,確保加熱均勻性。絕緣性與安全性:外層具備良好絕緣性能,避免加熱過程中漏電。升溫效率:電加熱方式響應(yīng)快,可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定溫度(通常50-80℃,根據(jù)電池類型調(diào)整)。壽命穩(wěn)定性:耐老化性能強(qiáng),適合長(zhǎng)期連續(xù)工作場(chǎng)景。
二、加熱元件的分層分布設(shè)計(jì)加熱元件在化成柜內(nèi)采用分層分布式布局,具體設(shè)計(jì)邏輯如下:層間控溫:每層加熱板配備溫控模塊(如PID控制器),可根據(jù)電池堆疊高度調(diào)整局部溫度,避免上下層溫差過大(理想溫差≤±2℃)。熱傳導(dǎo)路徑優(yōu)化:加熱板與夾具直接接觸,通過熱傳導(dǎo)上升wendu;部分設(shè)計(jì)搭配風(fēng)扇對(duì)流,加速柜內(nèi)空氣循環(huán),輔助溫度均勻化。電池接觸式加熱:針對(duì)柱狀或軟包電池,加熱板可嵌入夾具凹槽,實(shí)現(xiàn)“零距離”熱傳遞,減少熱損耗。 高溫夾具化成柜控制系統(tǒng)熱壓化成柜通過精確控制溫度和壓力,實(shí)現(xiàn)電池的高效化成。
1.熱壓化成柜應(yīng)用領(lǐng)域鋰:用于電極(正極/負(fù)極)的壓實(shí)和固化,提升電池能量密度和循環(huán)壽命。復(fù)合材料:如碳纖維、玻璃纖維增強(qiáng)塑料的層壓成型。電子封裝:柔性電路板(FPC)、OLED屏的壓合工藝。光伏產(chǎn)業(yè):太陽(yáng)能電池板的層壓封裝。
2.技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
(1)高精度與智能化壓力與溫度控制:采用閉環(huán)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)±0.5℃的溫控精度和均勻壓力分布(如等靜壓技術(shù))。AI優(yōu)化:通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化工藝參數(shù)(如壓力、溫度、時(shí)間),減少試錯(cuò)成本。在線檢測(cè):集成紅外測(cè)溫、超聲波厚度監(jiān)測(cè)等實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)。
(2)高效能與節(jié)能快速升溫技術(shù):如感應(yīng)加熱、紅外加熱,縮短升溫時(shí)間至分鐘級(jí)。能耗優(yōu)化:采用熱回收系統(tǒng),降低能耗(如余熱利用)。多工位設(shè)計(jì):連續(xù)式熱壓設(shè)備提升生產(chǎn)效率(如輥壓式熱壓機(jī))。
(3)新材料適配性高壓高溫需求:適應(yīng)固態(tài)電池電解質(zhì)(如硫化物、氧化物)的壓合成型(需>100MPa壓力)。柔性材料處理:針對(duì)柔性電子、異形電池的曲面熱壓技術(shù)。(4)模塊化與定制化根據(jù)客戶需求定制壓板尺寸(如大尺寸動(dòng)力電池極片)、層數(shù)(多層同步壓制)。
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(shí)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。
三維壓力均勻性控制技術(shù),將電池極片對(duì)齊偏差控制在0.02mm以內(nèi)。
鋰電池化成柜主要用于電池生產(chǎn)的三大工藝:化成(Formation):通過充放電激發(fā)電池正負(fù)極材料,在負(fù)極表面形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI膜),是電池獲得電化學(xué)性能的關(guān)鍵步驟。老化(Aging):又稱“時(shí)效處理”,將化成后的電池在特定溫度下靜置或循環(huán)充放電,使電池內(nèi)部化學(xué)體系趨于穩(wěn)定,提升性能一致性。分容(Grading):對(duì)電池的容量、電壓、內(nèi)阻等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分級(jí),篩選出性能匹配的電池,便于后續(xù)成組使用(如動(dòng)力電池組、儲(chǔ)能電池組等)。
(一)系統(tǒng)功能:作為化成柜的 “大腦”,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各模塊工作,執(zhí)行工藝參數(shù)設(shè)定(如充放電電流、電壓、溫度閾值等)、流程調(diào)度(化成 - 老化 - 分容的順序)及故障診斷。技術(shù)要點(diǎn):采用可編程邏輯器(PLC)或工業(yè)計(jì)算機(jī)(IPC),具備高可靠性和實(shí)時(shí)性;支持人機(jī)交互界面(HMI),方便操作人員設(shè)置參數(shù)、監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);可對(duì)接工廠 MES 系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的上傳與追溯 熱壓化成柜通過高溫高壓,讓電池極片與隔膜緊密貼合,消除內(nèi)部空隙,增強(qiáng)電池品質(zhì)。龍崗鋰電池?zé)釅簥A具化成柜報(bào)價(jià)
功能強(qiáng)大的電池分容化成柜,可作循環(huán)壽命測(cè)試,多方面檢測(cè)電池性能。龍崗高溫壓力化成柜控制系統(tǒng)
熱壓化成柜:打破材料與結(jié)構(gòu)壁壘的效率同規(guī)格鋰電池因材料體系與內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異,化成效率呈現(xiàn)分化 —— 以 18650 電芯為例,傳統(tǒng)石墨體系化成周期約 12 小時(shí),而硅碳負(fù)極體系需 20 小時(shí)以上。熱壓化成柜通過「材料特性解碼 - 工藝參數(shù)映射」的智能邏輯,構(gòu)建差異化解決方案:一、材料基因決定工藝路徑:從分子層面重構(gòu)化成邏輯高鎳正極(NCM811):因晶格穩(wěn)定性差,傳統(tǒng)化成易出現(xiàn)過渡金屬溶出。設(shè)備啟用「低溫梯度熱壓」:60℃預(yù)熱使 Li + 擴(kuò)散速率提升 40%,配合 0.6MPa 壓力抑制晶界裂紋,同步采用 0.1C-0.3C-0.1C 三段式充電,使化成時(shí)間從 24 小時(shí)壓縮至 16 小時(shí),且容量保持率提升至 95%。硅碳負(fù)極:針對(duì)嵌鋰膨脹導(dǎo)致的 SEI 膜破裂問題,設(shè)備在充電至 3.0V(硅開始嵌鋰)時(shí),自動(dòng)將壓力從 0.5MPa 線性升至 1.2MPa,同時(shí)啟動(dòng) 85℃恒溫加速電解液浸潤(rùn),使化成周期從 28 小時(shí)縮短至 18 小時(shí),首效突破 85%。磷酸鐵鋰厚極片(120μm):采用「真空 - 壓力」協(xié)同工藝:先抽真空至 - 0.09MPa 加速電解液滲透,再分階段升壓(0.4→0.8→1.2MPa),配合 60℃→45℃梯度降溫,使化成時(shí)間從 20 小時(shí)壓縮至 12 小時(shí),極片浸潤(rùn)深度達(dá) 98%。龍崗高溫壓力化成柜控制系統(tǒng)