動(dòng)力電池最后一道制造工序是化成，其效果決定質(zhì)量成敗。好比修建一座大壩，化成不好，相當(dāng)于大壩增添許多窟窿，失去攔截水庫(kù)的作用。
再直白一點(diǎn)，就是電池所有性能都差，屬于不合格品。
化成作用是 “激活?電芯，讓電池表面形成穩(wěn)定SEI膜。SEI膜一方面影響電池的循環(huán)壽命，穩(wěn)定性以及自放電性等性能。
另一方面易受殘存氣體影響，其致密性受到破壞，鋰離子被消耗，出現(xiàn)脹氣?；傻碾y點(diǎn)主要是電池化成工藝的設(shè)計(jì)、充電時(shí)電流和電壓的精度、環(huán)境溫度和壓力一致性。
硬殼和軟包電池的化成工藝差異不大，從本質(zhì)上看，主要是三段式充電化成（先恒小電流預(yù)充，再恒大電流充，后恒壓降電流充至結(jié)束）、熱密封排氣化成、高溫高壓化成。
其中化成工藝可兼容三段式充電、熱密封排氣和高溫高壓，并不互斥。
另外從化成溫度來看，可分常溫和高溫夾具化成。
常溫化成：常溫下先預(yù)化成，如圖1所示軟包電池脹氣。然后再進(jìn)行抽氣和預(yù)封，排除預(yù)化成過程產(chǎn)生的氣體，避免氣體停留在正負(fù)極片表面，導(dǎo)致極片與隔膜接觸電阻升高。最后進(jìn)行主化成和封裝，對(duì)SEI膜進(jìn)一步整形與完善。
常溫化成優(yōu)點(diǎn)在于電流相對(duì)較小，SEI成膜致密，電性能優(yōu)良，缺點(diǎn)是化成周期長(zhǎng)，通常要20個(gè)小時(shí)及以上，化成效率低。
高溫夾具化成：將電池置于高溫夾具柜板上，對(duì)電芯進(jìn)行加熱，同時(shí)對(duì)柜板施加一定壓力，通常在1MPa/pcs左右。
加熱加壓作用是提高化成反應(yīng)速率，降低極化電阻。高溫夾具化成優(yōu)點(diǎn)在于化成效率高，缺點(diǎn)是成膜致密性差，電性能差。
圖1 軟包電池脹氣
值得一提的是，從專利角度看，常溫化成的代表是寧德時(shí)代（CATL）和合肥國(guó)軒，高溫夾具化成是萬向一二三。
01 寧德時(shí)代：熱封密封排氣化成
軟包電池在化成過程中，電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生大量氣體。這些氣體壓力會(huì)壓迫軟包電池的封印邊，降低軟包電池的安全性。
寧德時(shí)代發(fā)明裝置專利，包括抽氣部和與抽氣部相連通的負(fù)壓源。在化成過程中，抽氣部與袋型電池內(nèi)部連通，連接有氣囊。
隨后開啟負(fù)壓氣源，抽氣部從預(yù)留氣囊內(nèi)抽取化成時(shí)產(chǎn)生的氣體，從而減少氣體向熱封電池邊施加的壓力，提高軟包電池的安全性。
寧德時(shí)代這項(xiàng)發(fā)明專利，如圖2軟包抽氣機(jī)構(gòu)，最大好處是效率高，產(chǎn)能高。其中切口機(jī)構(gòu)中有熱感溫探頭和高性能材質(zhì)，能防止化成時(shí)電池過熱，造成封裝缺陷，同時(shí)軟包電池密封性好。
圖2 軟包電池抽氣機(jī)構(gòu)
圖3 化成切口機(jī)構(gòu)
02 合肥國(guó)軒：三段式充電化成
合肥國(guó)軒針對(duì)軟包電池化成，發(fā)明專利是輥壓除氣，恒流充電化成，具體步驟分四步，效果如圖4所示。
1、第一次化成。先以0.01-0.03C的電流對(duì)電池進(jìn)行恒流充電，擱置1-2min，再以0.05C-0.1C的電流進(jìn)行恒流充電，擱置1-2min，對(duì)電池進(jìn)行冷壓塑形。
2、輥壓封口。將冷壓塑形后的電池置于輥壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行輥壓，再置于真空環(huán)境中，再除氣和封口。
3、二次化成。以0.1-0.2C的電流對(duì)電池進(jìn)行恒流充電，擱置后進(jìn)行冷壓塑形。
4、高溫下靜置18-24h，對(duì)電池進(jìn)行本體輥壓和排氣封口，最終完成軟包電池的化成。
本發(fā)明分兩步化成，在規(guī)定的壓力、溫度下進(jìn)行小電流充電。其中化成，分兩次充電，并結(jié)合輥壓步驟，能有效及時(shí)排出化成過程中產(chǎn)生的氣體和水氣，利于負(fù)極片表面形成致密性好的SEI膜，提高SEI膜的質(zhì)量。
一方面提高電池化成效果，化成工序簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，另一方面又能改善外觀質(zhì)量。
圖4 化成案例
03 萬向一二三：高溫高壓化成
萬向一二三針對(duì)鎳鈷錳酸鋰電池的化成專利，可以使SEI膜更加致密穩(wěn)定并具有多孔性，能夠改善鋰離子電池循環(huán)性能，減少電池中活性鋰消耗，促進(jìn)電池容量發(fā)揮的鎳鈷錳酸鋰材料正極軟包鋰離子電池的化成方法。
大致實(shí)施如下，先在低溫環(huán)境下以0.1-0.2C的充電倍率充電至3.6-3.7V，靜置后，再以0.2-0.3C的放電倍率放電至2.5V-2.7V。
隨后在電池表面加壓，同時(shí)高溫抽氣處理。將經(jīng)抽氣處理后的軟包電池靜置，再以0.2-0.3C的充電倍率充電至3.6-3.7V，接著0.4-0.6C的充電倍率充電至4.1-4.3V。
開始小倍率和低溫條件下，首次充放電的SEI膜更致密，同時(shí)能減少對(duì)電池不利影響。最后高溫高壓靜置，低電壓可以使SEI膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組，減少活性鋰消耗，促進(jìn)電池容量發(fā)揮，使SEI膜更加穩(wěn)定并具備多孔性，可減少副反應(yīng)發(fā)生。
該項(xiàng)專利具有以下優(yōu)勢(shì)：SEI膜結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定致密，減少鋰離子的消耗，改善鎳鈷錳酸鋰材料正極鋰離子電池的循環(huán)性能，電池的容量得到更好發(fā)揮，電池的自放電現(xiàn)象減弱。
參考文獻(xiàn)：
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