为什么电池注液后要进行高温老化工艺
注液后的高温老化是衔接注液与化成的关键前置工序,其价值在于通过精准温控优化电芯内部物理化学状态,为后续电化学反应创造稳定条件。无论是软包、圆柱还是方形电芯,合理的高温老化流程都能从源头规避性能隐患,提升电芯一致性与可靠性。
一.加速电解液的浸润
这是注液后高温老化最直接、最重要的目的。尽管注液机将精确计量的电解液注入了电芯内部,但这并不意味着电解液已经与多孔电极(正极、负极)和隔膜实现了理想的接触。
注液工序完成后,电解液难以瞬间渗透至电芯内部的所有细微结构,而电解液的均匀浸润是锂离子正常迁移、电芯性能充分发挥的前提。极片涂层存在大量微米级孔隙,隔膜同样具备多孔结构,常温下电解液粘度较高、表面张力大,渗透速度缓慢,易导致部分区域“缺液”,后续化成时会引发内阻偏高、容量发挥不足、循环寿命衰减过快等问题。
高温环境能通过三重机制加速电解液浸润效率:
1.降低电解液粘度,削弱分子间内聚力,提升流动性,减少电解液在孔隙中的毛细管阻力,使其更快渗透至极片深处;
2.减小电解液表面张力,降低与电极、隔膜的接触角,让电解液更易在材料表面铺展,避免“挂壁”导致的局部浸润不足;
3.提高锂离子扩散系数,加速电解液向孔隙缝隙渗透,缩短浸润周期。
二.预处理界面(清除杂质)
注液后电芯内部会残留微量水分、生产过程中带入的杂质(如极片毛刺碎屑、微量金属杂质),这些物质会干扰后续化成工序,破坏电芯稳定性,甚至引发安全隐患。高温老化能温和加速界面反应,提前消耗有害杂质,优化电极与电解液的界面状态,为化成工序铺路。
三.排出“夹带”气体
在卷绕或叠片、注液过程中,电极和隔膜层间难免会夹带微量空气。这些气体滞留在孔隙中会形成“干区”,阻碍电解液的浸润和离子的传输。高温静置有助于这些夹带气体溶解到电解液中或迁移汇集,最终通过电池的开口(若为开口化成工艺)或促使电解液进一步填充这些空间,有效减少电极内部的浸润盲区。
四.一定程度上温度电芯内部结构
注液后,电解液中的溶剂组分会对 PVDF、SBR 等粘结剂产生轻微溶胀作用,同时电极材料也会随之发生初步的润湿与膨胀;在可控高温环境下静置,可使极片轻微膨胀、隔膜溶胀这类物理变化充分发生并逐步趋于稳定。
小结:总而言之,锂电池注液后的高温老化,是一个以物理过程为主导、兼顾温和化学预处理的准备阶段。这一步骤的充分与否,直接关系到电池能否以低内阻、高一致性的状态进入化成工序,并为最终形成稳定、高效的固体电解质界面膜(SEI膜)打下坚实的基础。
