中国锂电池后处理系统行业争论-后处理系统行业概况
〔二〕后处理系统行业概况
后处理工序,是目前常用各类充电电池〔镍氢电池和锂离子电池等〕生产的必备工序,经过后处理,可充电电池才能到达可使用状态。由于公司目前研发、生产和销售主要以锂离子电池生产线后处理系统为主,故主要介绍锂离子电池后处理系统行业。
锂离子电池生产线生产的锂离子电池依据应用领域划分主要分为消费类电子产品锂离子电池、动力锂离子电池、储能锂离子电池,其中产量最大的是消费类电子产品锂离子电池和动力锂离子电池,储能锂离子电池目前应用较少,正处于起步阶段。而消费类电子产品锂离子电池的主要终端应用是智能手机,动力锂离子电池的主要终端应用是能源汽车。
1、锂离子电池后处理系统简介
〔1〕锂离子电池电芯的生产过程
锂离子电池电芯的生产程序,一般分为极片制作、电芯组装、后处理〔激活电芯〕等三大步骤,其中极片制作包括搅拌、涂布、压片、烘烤、分条、制片、极耳成型等工序;电芯组装主要包括卷绕或叠片、电芯预封装〔入壳〕、注电解液、封口等工序;后处理主要包括电芯化成、分容、静置、检测、分选等工序。
锂离子电池生产线后处理
后处理是电芯制造完成后的工序,主要是完成电芯的激活、检测和品质判定,具体包括电芯的化成、分容、检测、分选等工作。经过后处理,电芯得以到达可使用状态。
①充放电
依据生产工艺的不同,电芯的充放电循环次数不尽一样,但最少需要进展两次:第一次是化成;其次次是分容。
A、化成〔formation〕。一般指对初次充电的电池实施一系列工艺措施使之性能趋于稳定,包括小电流充放电、静置、60°C以下的恒温静置等,也有特地指首次充电使电池完成电极活化的充放电程序。从原理上说,简而言之,化成就是激活电芯〔使电池中活性物质借第一次充电转成正常电化学作用,并使电极主要是负极外表生成有效钝化膜或SEI膜〕,使电芯具有存储电的力量,类似于硬
盘的格式化。
每一个锂离子电池生产厂家都有自己的化成条件,具体做法不尽一样,各电池制造商除将材料及制造过程列为机密外,化成条件也被列为各公司制造电池的重要机密。但一般而言,化成是以低于电池设计标准的电流对电芯进展长时间充电,有一些电池生产工艺,还需要在化成前,以肯定的电流对电芯进展预充电。化成只是充电的过程,不需要对电芯进展放电,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,又由于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展一次以上的充电,同时紧接着化成之后的分容工序,需要对电芯先充电再放电,因此化成充电之后,还必需对电芯进展放电。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展化成。
B、分容,即“分析容量”,又叫分容测试,就是将化成好的电芯依据设计标准进展充放电,以测量电芯的电容量。
分容需要对电芯进展一次完整的充电及放电,国外某些电池生产厂家使用单独的充电机和放电机,但在国内,一般使用带有充电和放电功能的充放电机来进展分容,所以充放电机有时也被叫做分容机,与化成机被叫做化成柜一样,充放电机也被称为分容柜。
C、充放电机的构成。
充放电机,是整个后处理系统的核心设备之一,也是后处理系统中使用量最多的设备。
充放电机的最小工作单位是“通道”。一对可用于充放电的正负极连接装置以及进展充放电的掌握单元,构成了一个通道。一个通道可以为一个电芯进展充电或放电。
在充放电机实际使用中,一个“单元”由肯定数量的通道组合而成,包含一套机构部〔负责电池与掌握部连接/断开自动机械装置〕和掌握部〔对充放电过程进展治理、掌握、检测的装置〕,工作时为假设干个电芯同时进展充电或放电。因此,“单元”包含了假设干个“通道”,是充放电机制造和安装时的最小单位。在日本、韩国,单元被称为“BOX〔盒子〕”。
假设干个单元〔BOX〕组合在一起〔为合理利用空间,一般为叠放在一起〕,就构成了一台充放电机。
由于锂离子电池的生产一般为规模化生产,产量较大,需要同时充放电的电芯很多,从而使得一个后处理系统中需要使用的充放电机通道或单元〔BOX〕的数量很大。从原理上说,一台充放电机可以由很多个单元〔BOX〕或通道组成,但在国内较多承受手工操作的习惯影响下,一般一台充放电机的单元〔BOX〕或通道数量并不大,一个后处理系统需要十几台、几十台甚至几百台充放电机;但在日韩等一开头就使用自动化设备的国家,充放电机的计数单位往往是“套
〔SET〕”,一套充放电机的组成单元〔BOX〕或通道数量格外大。
②检测
锂离子电芯的检测从检测阶段而言,在充电、放电、静置前后均要进展;从检测的仪器看,主要由充放电机及专用的检测设备来进展检测。
电芯在充电及放电时,充放电机不但对电芯进展