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更新时间: | 2023-12-19 |
锂电池的生产包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、封口、化成、静置老化工艺。动力电池高温老化间是生产过程中非常重要的一环。
锂离子电池的生产制造,是由一个个工艺步骤严密联络起来的过程。整体来说,锂电池的生产包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、封口、化成、老化工艺。在这三个阶段的工艺中,每道工序又可分为数道关键工艺,每一步都会对电池最后的性能形成很大的影响。
在极片制造工艺阶段,可细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥五道工艺。在电池组装工艺,又根据电池规格型号的不同,大致分为卷绕、入壳、焊接等工艺。组装完成后的注液工艺又包括注液、封口。最后是电池的化成、老化、分容三步工艺。在电池制作完成后,需要对电池进行初次预激活和稳定化,也就是最后的化成-老化-分容工序。
一、锂离子动力电池化成
关于化成(Pre-formation)的概念,就是对制造出来的锂离子电池进行第一次小电流的充放电。在锂电池制作完成后,需要对电池进行小电流的充放电。关于预充电的目的,主要是两个:
1、电池制作完成后,电极材料并不是处在最佳适用状态,或者物理性质不合适(例如颗粒太大,接触不紧密等),或者物相本身不对(例如一些合金机理的金属氧化物负极),需要进行第一次充放电对其激活。
2、在锂电池进行第一次充电过程中,Li+从正极活物质中脱出,经过电解液-隔膜-电解液后,嵌入负极石墨材料层间。在此过程中,电子沿着外围电路从正极迁移到负极。此时,由于锂离子嵌入石墨负极电位较低电子会先与电解液反应生成SEI膜和部分气体。
在此过程中会产生部分气体产生同时伴随少量电解液的消耗,有些电池厂家会在此过程后进行电池排气和补液的操作,尤其是对于LTO电池来说,会产生大量的气体造成电池鼓包厚度超过10%。对于石墨负极来说,产气量较少,不必要进行排气的操作,这是因为在第一次充电过程中产生的SEI膜阻碍了电子与电解液的进一步反应,不再产生气体。这也就是石墨体系电池不可逆容量的来源,虽然造成了不可逆容量损失,但是也成就了电池的稳定。
二、锂离子动力电池老化工艺
电池老化一般就是指电池装配注液完成后第一次充电化成后的放置,可以有常温老化也可有高温老化,两者作用都是使初次充电化成后形成的SEI膜性质和组成更加稳定,保证电池电化学性能的稳定性。老化的目的主要有三个:
1、电池经过预化成工序后,电池内部石墨负极会形成一定的量的SEI膜,但是这个膜结构紧密且孔隙小,将电池在高温下进行老化,将有助于SEI结构重组,形成宽松多孔的膜。
2、化成后电池的电压处于不稳定的阶段,其电压略高于真实电压,老化的目的就是让其电压更准确稳定。
3、将电池置于高温或常温下一段时间,可以保证电解液能够对极片进行充分的浸润,有利于电池性能的稳定。
电池的化成-老化工艺是不可少的,在实际生产中根据电池的材料体系和结构体系选择电池充放电工艺,但是电池的化成必须在小电流的条件下充放电。经过这两步关键工艺后,再对稳定下来的电池进行分容,经过包装等工序后就可以出场了。
锂离子动力电池化成间参数要求:
烘烤和搁置 |
1、烘烤:烘箱参数:温度:45±3℃,压力:常压;烘烤时间:10h。 2、搁置:温度:25±5℃;搁置时间:6h; 处理:前3h电池翻转倒置,后3h正放搁置。 |
预充(化成) |
1、预充(化成)制度(流程): 恒流充电:电流130mA,时限900min,?压限4.2V,休眠30min; 2、电压检测:下柜前通过检测柜检测,异常处理:<4.00V的重做以上充电制程; |
烘烤、测电压 |
1、下柜后烘箱搁置,温度:45±3℃;时间:12h; 2、普测电压(使用万用表)。异常处理:电压<3.90V的挑出单独标识单柜化成,化成后作为C级品入库; 3、所有电池上柜作第一次分容。 |
一次分容 |
一次分容制度(流程): 恒流放电:电流260mA,时限500min,压限3.00V,休眠10min; 恒流充电:电流260mA,时限500min,压限4.20V; 恒压充电:电压4.20V,时限90min,电流130mA,休眠10min; 恒流放电:电流260mA,时限500min,压限3.00V,休眠10min; 恒流充电:电流650mA,时限180min,压限3.85V; 恒压充电:电压3.85V,时限90min,电流130mA,休眠10min。 |
二次分容(流程见附表) |
1、烘烤搁置:烘箱,温度:45±3℃;时间:48h,做好标识,
3)二次分容程序 恒流放电:放电电流650mA,时限180min,压限3.00V,休眠10min; 恒流充电:电流1300mA,压限4.20V,时限100min; 恒压充电:电压4.20V,电流130mA,时限90min,休眠10min; 恒流放电:电流1300mA,压限3.0V,时限90min,休眠10min; 恒流充电:电流650mA,时限120min,压限3.85V; 恒压充电:电压3.85V,电流130mA,时限90min,休眠10min; 3、搁置:二次分容后搁置,温度:常温(25~35℃);时间:7天(168h) 4、普量电压,分类处理: 1)电压≥3.80V:按正常工艺下转, 2)3.80V>电压≥3.65V:C级品入库(容量或内阻达不到分级标准要求的按分级标准中的规定分级), 3)3.65V>电压≥1.0V:低电压电池,处理办法见《成品电池分级工艺技术标准》;
5、分级、入库;: 1)标准:《成品电池分级工艺技术标准》。
按照相应的级别入库
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