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關于鋰電池智能制造后段處理工藝

鉅大LARGE  |  點擊量:2759次  |  2018年05月09日  

  近年來,隨著新能源行業的飛速發展,新能源汽車及動力電池產業的不斷升級,電池廠對自動化和兼容性的要求也越來越高。

  12月27-28日,由起點研究、鋰電大數據、起點電動網主辦的“2017APEC新能源汽車&鋰電池領袖峰會暨第三屆起點金鼎獎頒獎典禮”在深圳龍崗珠江皇冠假日酒店聚龍廳舉行。

  來自整車企業、核心部件企業、零部件企業等1000+精英高層歡聚一堂,探討新的合作模式,加強新能源汽車產業鏈的深度融合、促進產業的健康發展。

  深圳市恒翼能科技有限公司副總裁趙少華在會上發表了“鋰電池智能制造后段處理工藝”的主題演講,演講內容主要從鋰電池后段自動線體工藝概述、工藝分段詳述、技術創新三個方面展開。

  以下內容根據現場演講整理。

  大家好!今天我的演講分成三個方面,一是對鋰電池后段自動線體工藝做一個概述,二是工藝分段的詳述,最后是技術的創新。

  鋰電池生產后段自動線體的概述

  鋰電池生產后段主要包括化成,OCV測試(打鋼珠、點焊、貼標簽或熱壓、切氣包、切邊、整形等),靜置,分容,分檔,電池入庫等多種處理,處理過程為通過輸送機,升降機,RGV,堆垛機等物流設備連接起來,實現完整全自動解決方案。

  工藝分段詳述

  首先是化成工藝。注液完成后,通過小電流充電激活活性物質;碳負極表面生成固體電解質界面(SEI)膜;SEI膜的特性是可以循環壽命,有自放電性、穩定性、安全性等特點;決定SEI膜的因素有材料、化成環境溫度、化成電流和電壓精度;化成的方式有負壓化成、開口化成、常溫壓力化成、高溫壓力化成。

  其次說說SEI。液態鋰離子電池首次充放電過程中,電極材料與電解液發生反應,形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層。鈍化層是一種界面層,具有固體電解質的特征。

  它的作用是:第一,電子絕緣體是Li+的優良導體,Li+可以經過該鈍化層自由地嵌入和脫出;第二,有機溶劑不溶,防止溶劑分子的共嵌入,避免了因溶劑分子共嵌入對電極材料造成的破壞,大大提高了電極的循環性能和使用壽命。

  開口化成的特點是注液口敞開,優點是設備簡單、成本低,缺點是易進入水和雜質。負壓化成和開口化成相比,特點是負壓化成從注液口抽真空。它的好處是什么?它是完全密封的環境,氣體排放非常充分;缺點是設備比較復雜、成本比較高。另外一個是按照溫度來分的高溫化成和常溫化成,高溫化成是在溫度45度、60度和80度完成化成,目的是加快化成速度,缺點是SEI膜疏松且不穩定。常溫化成是20度、25度、30度完成化成,優點是SEI膜致密穩定,缺點是化成時間長。大電流化成方面,它是0.5C、1C、2C,優點是加快電化學反應速度和SEI膜生長速度,縮短化成時間;缺點是SEI膜疏松,一致性不好,并且不穩定。小電流化成是0.02C、0.05C,它的優點是SEI膜致密一致性好和穩定,缺點是化成時間長。

  主要化成設備有高精度電源柜和自動化針床。高精度電源柜是全面的充放電模式,支持5V、0-100A的多種充放電工步組合。自動化針床設備的特點是定制化。適合客戶需求的自動化化成分容針床設備,采用多觸點技術,使采樣更穩定準確,大大節省了上下電池時間,提高了設備利用率。

  第三個是金屬硬殼負壓化成工藝,特點是采用進口專業負壓解決方案,氣密性好,使用壽命長,運用機構定位精確,自主知識產權和探針接觸阻抗小,雙路消防解決方案自帶排煙排水系統,煙霧和溫度雙重監控。另外一個工藝是軟包,軟包的電池需要用到伺服電機+傳感器閉環控制,壓力的保持性能要非常好。

  完成了化成以后,通常下面會有一個NG分選的工序,很多廠家會使用OCV測試。

  技術創新

  說到技術創新,恒翼能最近研究了一個最新的技術,也是小范圍應用的技術。目前,在定容工藝里面需要1.5個以上的充放電才能完成一個完整的過程,而我們利用半個充放電循環數據精確重建完整充放電曲線,能夠把定容時間縮短一半以上。

  恒翼能建立了一個多參數匹配的分選系統,解決單一參數不能全面反映電池品質的問題,大大增加了電池分選的一致性和精確率。

  目前,行業的痛點是什么呢?就是電池在生產過程中的爆炸或者熱失控。恒翼能經過半年時間開發出一個有效熱失控預警和管理系統,即在整個系統里面做一個主體控制,從電壓開始到溫度的跟蹤,再到煙霧報警、防護、堆垛機等,把可能發生的事故降到最低,這個系統可能會在兩個月左右往市場上推。

  最后,簡單介紹一下恒翼能:恒翼能是2006年成立的。目前,恒翼能有方形、軟包、圓柱后段自動化生產線,還有模組與PACK自動生產線,歡迎大家多多了解。

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