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第一步 负极匀浆
第二步 正极匀浆
第三步 涂布
第四步 碾压
第五步 分切
第六步 烘烤
第七步 卷绕
第八步 入壳
第九步 点焊
第十步 烘烤
第十一步 注液
第十二步 焊盖帽
第十三步 清洗
第十四步 干燥储存
第十五步 检测对齐度
第十六步 壳体喷码
第十七步 化成
组装后的电池,被给予一定的电流,使电池正负极活性物质被激发,最后使电池具有放电能力的电化学过程称为化成,电池只有经过化成后才能作为电源使用。
第十八步 OCV测量
第十九步 常温度储存
第二十步 分容
电池在制造过程中,因工艺原因使电池的实际容量不可能完全一致,通过一定的充放电检测,将电池按容量分类的过程称为分容。
第二十一步 最后工序
关于锂电池化成-老化工艺的分析与总结
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、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),需要进行首次充放电对其激活。
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、老化
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-老化工艺是必不可少的,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厂了。
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