化成段工艺流程详解
静置
电池极片的电解液浸润对性能影响很大,电解液浸润效果不好时,离子传输路径变远,阻碍了锂离子在正负极之间的穿梭,未接触电解液的极片无法参与电池电化学反应,同时电池界面电阻增大,影响锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命。
预充电
电芯完成注液后对电芯进行首次充电,该过程将激活电池中的活性物质,使锂离子电池活化,改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成;与此同时,电解液溶剂和锂盐发生副反应,会在锂离子电池的负极形成一层固体电解质相界面(SEI)膜。
成膜产气:首次化成形成多层复合SEI膜,过程中产生气体,影响嵌锂过程,需通过抽真空以及时排除电极层间气体。需要做拘束。
老化
老化一般就是指电芯充电化成后的放置,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。
老化的目的主要有四个:
1、电池经过预化成后,电池内部石墨负极会形成一定的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;
2、有助于SEI结构重组,形成宽松多空的膜;
3、促使一些副反应加快进行,使锂电池的电化学性能快速达到稳定;
4、剔除自放电严重的不合格电池,便于筛选一致性高的电池。
二次注液
二次注液:通过差量补液达到定量注液效果,并同时具备回氦压胶钉功能
密封焊接:通过采用激光焊接方式,达到密封注液孔效果,并采取焊后氦检方式。
分容&DCR
分容工艺:即容量分选,锂电池在生产车间做好以后,电池容量会有差异,通过在一定温度和放电电流的容量测试筛选出合格电池,这个过程叫分容。
分容另外一个目的是对电池进行分类组编,就是筛选出单体的内阻和容量相同的单体进行组合,只有性能很接近的才能组成电池组。
DCR直流内阻是指工作条件下电池的电压变化与相应的放电电流变化之比。内阻是评价电池性能的重要指标之一。在实际应用中,也多用直流内阻来评价电池的健康度,进行寿命预测,以及进行系统SOC、输出/输入能力等的估计。
在生产中,可以用来检测故障电池,如微短路等现象。
OCV/IR测试
OCV/IR测试:OCV/IR测试分选机是一种交流法测试电芯内阻及电压的自动分选设备。其根据对比被测电芯的内阻、电压的实际值与设定值的差异来判定电芯进行分档,按分选结果不同,电芯移栽到不同拉带并流出,从而实现电芯产品的自动分选,空盘回流循环利用。
方壳磷酸铁锂电芯电压曲线有明显的电压平台SOC区间,约为30%~65%和75%~100%。
配组出荷
包蓝膜后进行配组出荷
主要是将各单体电池参数(电压、电荷状态、温度、容量及其衰减率、自放电率及其随时间的变化率、充放电效率及其随时间的变化率、内阻及其随时间的变化率等)一致性高的进行配组。良好的电芯一致性,是最大化电池包性能,延长电池包寿命的关键技术。
模组PACK工艺流程详解
OCV/ACE、电芯绝缘测试
电芯分选目的是,把电性能一致性好的电芯选出来配成一组,以保证模组或Pack电性能的一致性,延长Pack的使用寿命。模组一般由多个电芯通过串并联组合而成,如果单体电芯一致性不好,模组寿命会变短,模组性能最后由最差的单体电芯决定。
模组-极耳整平/裁切/长度检测
裁切前先压住极耳根部,需要确认不损伤极耳,极耳裁切使用刀模对极耳进行冲切,裁切后极耳无卷边、无目视可见的金属粉尘,毛刺高度小于 0.05mm 。极耳裁切完即进行长度检测,极耳长度符合工艺要求。
模组-上料&喷胶&烘干
模组-电芯堆叠
电芯按工艺文件要求先并联成电芯组,电芯成组后再堆叠,每一个电芯组之间放置一块泡棉,阻断热失控传播。为了实现电芯组内部连接,电芯堆叠前做极性检测,两相邻电芯组之间的极性是相反的。电芯堆叠完成要检查电芯是否对齐,并且压紧电芯,防止电芯无法装入壳内,压紧压力和位移不能过大,防止电芯压坏。
模组-入工装&涂导热胶
模组-入壳&打码
入壳时通过伺服电机的扭矩和位置控制模式,控制入壳压力和入壳行程,U壳两侧使用机械手对外扩张,防止入壳过程泡棉移位和破损。
模组绝缘盖板&采样端子安装
绝缘盖板安装到位,卡扣卡紧。采样线为FPC一体式结构,采样端子按固定位置要确保贴紧汇流排,以免焊接过程出现脱焊、虚焊等。
模组-采样端子焊接
由于电压采样是直接与电芯正负极相连,采集电芯正负极两端的电压,连接位置的阻抗过大,会影响电压的采样精度,进而影响到后面的SOC估算、充放电保护阀值等,甚至引发安全事故。
采样线端子焊接采用激光焊,激光器的焊接系统为定制的光学配比,以增大焊点功率密度,用最小的能量输入使产品熔化,这样可以防止焊接温度过高。
模组-安装端板组件
端板组件、铝上盖等安装完成后,夹具要夹紧,相邻两边之间要紧密贴合,避免出现缝隙或者错位。温度传感器要贴到电芯表面并点导热胶,传感器不可悬空,保证导热胶粘贴牢固。温度传感器容易破损,不可用力压传感器。
模组-外壳焊接&激光打码
模组在焊接夹具里面,使外壳和端板压得紧密,保证穿透焊接质量。六轴机器人带视觉 对A面外壳 焊接位拍照定位及测距,完成对A面外壳焊接,然后跳转下一面继续焊接。
pack
pack-安装孔检测、气密性测试
电池箱体与整车连接固定,主要通过螺栓连接安装孔固定的方式,采用螺栓紧固的主要优点是可靠性高。
安装孔位置不可出现偏移护或者位置不正确,保证电池包与整车的安装。
pack-下箱体上线清洁
人工用助力臂将下箱体吊到AGV物料车上,人工用吸尘器清洁下箱体。员工作业时要注意安全,需要佩戴安全帽、劳保鞋。箱体清洁不可出现肉眼可见脏污、金属物等,如有无法清理的脏污、异物,需要用抹布、酒精清理。
pack-模组紧固入箱
电池包由多个电池模块组成,电池模块的装配要求松紧度适中,各结构部件具有足够的强度,防止因电池内部外力的作用而发生变形或破坏。
电池模组又由多个动力电芯串并联组合而成,电池模块的装配需要将电池模块固定在铝制箱体里,一般使用长螺栓穿过模组固定到箱体底部的螺母上;也有电池包为了节约空间,采用双层模组的形式,会有安装模组支架用于固定上层模组。
pack-采样线束、防火材料
防火材料需人工安装,每个模组防火垫需安装到位。
采样线束安装过程需确认线束标号与模组编号是否对应,不允许错位安装,错位安装会有短路风险,会造成采样线束、BMS采样板烧坏等现象。如发现插错要马上把线束拔出,并检查线束和BMS采样板是否有发热现象。
pack-铜排连接
操作人员需有绝缘防护装备,包括绝缘手套、防护面罩、绝缘鞋等。铜排连接需使用防短路工装,操作员需严格按顺序进行铜排连接,不允许私自更改连接顺序,不按顺序连接或不使用绝缘防护装备,可能导致模组短路。
模组短路瞬间电流很大,可瞬间把铜排熔化,铜排熔化产生火花和高温,员工易烧伤。所以模组铜排连接具有一定的危险性,需由接受过专业培训的人员才能上岗。
pack-上箱体安装
下箱体清洁不可出现肉眼可见脏污、金属物等,如有无法清理的脏污、异物,需要用抹布、酒精清理。
密封垫安装要紧贴下箱体螺栓接合位置的边缘,密封垫螺栓孔与下箱体螺栓孔要一一对应,位置不可偏移。
箱体紧固不可出现漏装螺栓或漏打扭力,每个螺栓都需检查确认,避免出现密封问题。
上盖安装需要先预拧或者使用工装把上盖压紧。
pack-包装入库
包装在容器中的电池或电池组,应采取保护措施,防止电池或电池组因在容器中的移动或位置变化而造成破坏。
包装容器必须达到Ⅱ类包装性质指标。
电池包高压接口需要做短路保护,套绝缘套或者绝缘盖子。