การสร้างแบตเตอรี่เทียบกับการให้เกรด: ความแตกต่างที่สำคัญและเหตุใดทั้งสองจึงมีความสำคัญ

ผู้แต่ง: Dany Huang, Ph.D.
ผู้นำ CEO และ R&D, TOB New Energy
เชื่อมต่อกับ Dr. Huang บน LinkedIn

บทสรุปผู้บริหารและประเด็นสำคัญ

การก่อตัวทางเคมีไฟฟ้าจะสร้างเฟสโซลิดอิเล็กโตรไลต์ (SEI) บนขั้วบวก การให้เกรดจะวัดความสามารถในการคายประจุจริงและความต้านทานภายในของแต่ละเซลล์หลังการก่อตัว การข้ามหรือออกแบบน้อยเกินไปในขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งเป็นหนทางที่เร็วที่สุดในการทำให้ความจุลดลงและกลับมามีประสิทธิภาพอีกครั้ง

• การก่อตัวต้องใช้ลิเธียมเพื่อสร้าง SEI ที่มีการป้องกัน; โปรไฟล์กระแสไฟฟ้าที่แม่นยำและการควบคุมอุณหภูมิจะกำหนดความทนทานระดับอิเล็กโทรดและการสร้างก๊าซได้โดยตรง
• การให้เกรดเป็นประตูคัดแยก: cells with >ความเบี่ยงเบนของความจุ 2 % หรือการคายประจุเองอย่างผิดปกติจะต้องถูกดีดออกก่อนที่จะประกอบบรรจุภัณฑ์ มิฉะนั้นสายทั้งหมดจะกลายเป็นความรับผิดชอบด้านความน่าเชื่อถือ
• การบีบอัดเวลาทำให้คุณภาพลดลง: การก่อตัวที่เร่งรีบเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเอาต์พุตทำให้เกิดฟิล์ม SEI ที่มีรูพรุนและไม่เสถียร ซึ่งจะละลายและก่อตัวใหม่อย่างต่อเนื่อง ทำให้ลิเธียมที่ออกฤทธิ์เลือดออก
• การบูรณาการแบบครบวงจรมีความสำคัญ: การก่อตัวและการแบ่งเกรดมีการจัดการระบายความร้อน โครงสร้างพื้นฐานข้อมูล และการจัดการเซลล์ร่วมกัน- การทำสิ่งเหล่านี้ในไซโลทำให้เกิดความสับสนวุ่นวายทางลอจิสติกส์และช่องว่างของข้อมูล

คำสองคำนี้ถูกโยนไปมาราวกับว่าใช้แทนกันได้ พวกเขาไม่ได้ การก่อตัวเป็นกระบวนการเกิดไฟฟ้าเคมี การให้เกรดเป็นขั้นตอนการจำแนกประเภทคุณภาพ เซลล์ที่ขาดไปอย่างใดอย่างหนึ่ง-หรือผ่านเวอร์ชันที่ดำเนินการไม่ดีของอย่างใดอย่างหนึ่ง- จะดูดีบนชั้นวางแล้วยุบลงภายใน 50 รอบในสนาม

โรงงานผลิตมักเปิดเผยความเข้าใจผิดขั้นพื้นฐาน: วิศวกรหลายคนเรียก "การจัดรูปแบบ" ว่าเป็นเครื่องจักรเพียงเครื่องเดียว โดยปกติแล้วพวกเขาจะลงทุนน้อยเกินไปในครึ่งหนึ่งของสมการ ซึ่งโดยทั่วไปคือการสร้าง บทสนทนามักเริ่มต้นด้วย "เรามีผู้ทดสอบ 512 ช่อง ดังนั้นเราจึงทำได้ดี" ผู้ทดสอบนั้นอาจใช้โปรไฟล์การสร้างสองขั้นตอนโดยไม่มีการรักษาเสถียรภาพของอุณหภูมิ ไม่มีการตรวจสอบ dV/dt และความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับไปยังพารามิเตอร์การเคลือบเป็นศูนย์ เซลล์ออกมาพร้อมกับ SEI ที่เป็นแผ่นฟิล์มที่หยาบกว่าอินเทอร์เฟซที่แข็งแกร่ง และอัลกอริธึมการเรียงลำดับความจุจะกำหนดให้กับแพ็คที่ไม่ตรงกับเพื่อนบ้านในทันที

การแยกทั้งสองกระบวนการอย่างเหมาะสมจำเป็นต้องมีรายละเอียดเพียงพอที่จะดูว่ามุมใดถูกตัดและจุดใดที่ต้องควบคุมกระบวนการ

การก่อตัวของแบตเตอรี่ทำอะไรได้จริง: สร้าง SEI จากการสังเวยลิเธียม

เซลล์ลิเธียมไอออนที่เพิ่งประกอบใหม่ ออกจากสถานีเติมอิเล็กโทรไลต์โดยตรง เป็นแบบเปลือยเปล่าด้วยไฟฟ้าเคมี แอโนด (กราไฟต์หรือส่วนผสมของซิลิคอน) หันหน้าไปทางอิเล็กโทรไลต์อินทรีย์ที่ศักย์ไฟฟ้าซึ่งอิเล็กโทรไลต์ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ หากจ่ายกระแสไฟเต็มทันที อิเล็กโทรไลต์จะสลายตัวอย่างรุนแรงบนพื้นผิวแอโนด ปล่อยก๊าซและใช้ลิเธียมในปฏิกิริยาที่ไม่สามารถควบคุมได้ เซลล์จะขยายตัว สูญเสียความสามารถอย่างถาวร และอาจระบายออกได้

การก่อตัวป้องกันสิ่งนี้ เซลล์จะได้รับการควบคุมการชาร์จครั้งแรก โดยทั่วไปจะใช้กระแสต่ำมาก (C/20 ถึง C/10) ภายใต้อุณหภูมิที่ได้รับการตรวจสอบอย่างแม่นยำ ในระหว่างการชาร์จเริ่มต้นที่ช้านี้ ชั้นฟิล์มบางๆ จะเติบโตขึ้นบนพื้นผิวแอโนด: เฟสโซลิดอิเล็กโตรไลต์หรือ SEI

SEI เป็นแบบลิเธียมไอออนนำไฟฟ้าแต่เป็นฉนวนไฟฟ้า เมื่อถึงความหนาวิกฤติ ซึ่งปกติคือ 15–25 นาโนเมตรสำหรับกราไฟท์แอโนดที่มีรูปแบบดี จะบล็อกการถ่ายโอนอิเล็กตรอนโดยตรงจากแอโนดไปยังอิเล็กโทรไลต์ ในขณะที่ยังคงปล่อยให้ลิเธียมไอออนส่งผ่านได้ การสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์สิ้นสุดลง เซลล์จะมีความเสถียรทางไฟฟ้าเคมี

ในทางปฏิบัติ การก่อตัวของ SEI ได้รับอิทธิพลจากตัวแปรอย่างน้อย 6 ตัวที่โต้ตอบกันอย่างต่อเนื่อง

• อัตราปัจจุบันในกรอบเวลาสถานะการชาร์จตัวทำละลายอิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่จะลดลงที่ศักย์ไฟฟ้าจำเพาะ โพรพิลีนคาร์บอเนตลดลงประมาณ 0.8 V เทียบกับ Li/Li⁺ เอทิลีนคาร์บอเนตลดลงสูงขึ้นเล็กน้อย โปรโตคอลการสร้างที่ออกแบบมาอย่างดีจะลาดผ่านศักย์เหล่านี้ที่กระแสต่ำ จากนั้นจะเพิ่มอัตราเมื่อส่วนประกอบ SEI หลักสะสมไว้
• ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิเซลล์ก่อตัวจะสร้างความร้อน โดยเฉพาะในช่วงแรกของการเจริญเติบโตของ SEI เซลล์ที่อยู่ในชั้นก่อตัวซึ่งขาดการระบายความร้อนหรือการไหลเวียนของอากาศที่เหมาะสม สามารถมองเห็นเซลล์ตรงกลางที่ร้อนกว่าเซลล์ขอบ 5–8 องศา การก่อตัวที่ร้อนกว่าจะสร้าง SEI ที่หนาขึ้นและมีความต้านทานมากขึ้นพร้อมกับการสูญเสียความจุที่ไม่สามารถย้อนกลับได้สูงกว่า
• วางแรงกดลงบนเยลลี่โรลเซลล์ถุงและปริซึมต้องการแรงกดที่กำหนดไว้ระหว่างการก่อตัวเพื่อให้ชั้นมีความใกล้ชิดกัน หากไม่มีแรงกดดัน ฟองก๊าซจะเกิดนิวเคลียสระหว่างขั้วบวกและตัวแยก ทำให้เกิดพื้นที่ว่างที่ไม่เคยมีการพัฒนาแพทช์ SEI ที่เหมาะสม
• เวลาในการทำให้อิเล็กโทรไลต์เปียกเซลล์ต้องการการพักผ่อนอย่างเพียงพอระหว่างการเติมและการก่อตัวเพื่อให้อิเล็กโทรไลต์ซึมเข้าไปในตัวคั่นและรูพรุนของอิเล็กโทรดได้เต็มที่ การเร่งก่อตัวก่อนที่การทำให้เปียกจะเสร็จสมบูรณ์นำไปสู่จุดแห้งที่แผ่นโลหะลิเธียมแทนที่จะก่อตัวเป็น SEI ความเสี่ยงต่อเดนไดรต์โดยตรง

โหมดความล้มเหลวที่บันทึกไว้จากเซลล์ 21700 พลังงานสูงแสดงให้เห็นประเด็นนี้ ชุดการผลิตที่ประมวลผลผ่านโปรโตคอลการสร้างที่ข้ามการกักเก็บกระแสต่ำที่ 1.5–2.5 V แสดงให้เห็นประสิทธิภาพของรอบแรกต่ำกว่าข้อกำหนด 4–5 % การวิเคราะห์หลังชันสูตรพบว่า SEI มีผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของสารอินทรีย์ในปริมาณสูง แทนที่จะเป็นชั้นในของอนินทรีย์ที่มีความหนาแน่นสูง ในระหว่างการปั่นจักรยาน ส่วนประกอบอินทรีย์เหล่านี้จะค่อยๆ ละลายลงในอิเล็กโทรไลต์ เผยให้เห็นพื้นผิวแอโนดใหม่และกระตุ้นการซ่อมแซม SEI อย่างต่อเนื่อง เซลล์สูญเสียความจุ 15 % ที่รอบ 180 ไม่ใช่ที่รอบ 500 ที่คาดหวัง สาเหตุที่แท้จริงคือข้อผิดพลาดในการออกแบบกระบวนการก่อตัวล้วนๆ ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของอิเล็กโทรดโดยสิ้นเชิง

ขั้นตอนย่อยทางเคมีของพิธีสารการก่อตัวสมัยใหม่

การก่อตัวไม่ใช่เหตุการณ์การชาร์จเพียงครั้งเดียว สายการผลิตสมัยใหม่สำหรับเซลล์เกรด EV มักใช้โปรโตคอลแบบหลายขั้นตอนซึ่งสามารถขยายเวลาได้ตั้งแต่ 24 ถึงมากกว่า 100 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับเคมีของเซลล์และเป้าหมายด้านคุณภาพ

ลำดับทั่วไป:

1. การพักผ่อนแบบเปียก (0–24 ชั่วโมง)ที่อุณหภูมิควบคุม (โดยทั่วไป 30–45 องศา) เพื่อให้อิเล็กโทรไลต์ซึมผ่าน นี่ไม่ใช่แบบพาสซีฟ ระบบก่อตัวบางระบบมีพัลส์สุญญากาศหรือรอบแรงดันเพื่อเร่งการทำให้เปียก
2. ระยะที่ 1: นิวเคลียส SEI กระแสต่ำ (C/20–C/10)สูงถึงประมาณ 3.0–3.2 V นี่คือหน้าต่างวิกฤตที่มีการตั้งค่าเคมีและสัณฐานวิทยาของ SEI พื้นฐาน
3. ระยะที่ 2: การเติบโตในปัจจุบันระดับกลาง (C/5–C/3)ถึงประมาณ 3.6–3.7 V รวม SEI และเริ่มการแทรกซึมลิเธียมให้ลึกเข้าไปในขั้วบวก
4. เฟส 3: ผิวเคลือบแรงดันสูง (C/2–1C)จนมีประจุเต็ม โดยแปลงสายพันธุ์ที่เหลือ และสร้างเฟสระหว่างแคโทด-อิเล็กโตรไลต์ (CEI) บนแคโทดนิกเกิลสูง
5. การไล่ก๊าซ (สำหรับเซลล์กระเป๋า)การก่อตัวทำให้ก๊าซ-CO₂, C₂H₄, H₂-วิวัฒนาการจากรีดักชันของตัวทำละลาย เซลล์ถุงต้องมีขั้นตอนการไล่แก๊สหลังจากการก่อตัวครั้งแรก โดยที่ถุงก๊าซจะถูกเจาะเข้าไปในห้องสุญญากาศ และเซลล์ถูกปิดผนึกอีกครั้ง

การเปลี่ยนเฟสแต่ละเฟสอาจรวมถึงขั้นตอนการพักเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าผ่อนคลายและการไล่ระดับความเข้มข้นเฉพาะที่กระจายไป การข้ามส่วนที่เหลือเหล่านี้จะสร้างศักย์ไฟฟ้าเกินเฉพาะที่ซึ่งนำไปสู่การชุบลิเธียมที่ขอบขั้วบวกใกล้กับตัวแยก เมื่อลิเธียมที่เป็นโลหะสะสม มันจะไม่มีวันมีส่วนร่วมในการปั่นจักรยานและเป็นอันตรายต่อความปลอดภัย

ฮาร์ดแวร์ระบบโครงสร้างต้องสามารถดำเนินการโปรไฟล์กระแสที่ซับซ้อนเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ โดยมีการวัดแรงดันไฟฟ้าต่อช่องสัญญาณที่แม่นยำอย่างน้อย ±1 mV และการควบคุมกระแสภายใน ±0.05 % ของการตั้งค่า นี่ไม่ใช่อุปกรณ์ทดสอบแบตเตอรี่อเนกประสงค์ เป็นฮาร์ดแวร์เฉพาะรูปแบบที่มีการจัดการระบายความร้อนในตัวและอินเตอร์ล็อคด้านความปลอดภัย

เหตุใดจึงต้องมีการให้คะแนน: การคัดแยกความดี ความชั่ว และการปลดปล่อยตัวเอง

หลังจากการก่อตัว เซลล์จะมีความจุปกติและมีอิมพีแดนซ์ภายในที่แน่นอน แต่ไม่มีสองเซลล์ที่เหมือนกัน การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักของการเคลือบอิเล็กโทรด ความคลาดเคลื่อนในการเติมอิเล็กโทรไลต์ และการไล่ระดับอุณหภูมิของชั้นหิน ล้วนสร้างการกระจายของค่าความจุที่แท้จริง การจัดลำดับจะวัดอย่างแม่นยำว่าแต่ละเซลล์สามารถจ่ายอะไรได้บ้างภายใต้อัตราการคายประจุที่กำหนด จากนั้นจัดกลุ่มเซลล์ออกเป็นถังขยะตามความจุ ความต้านทานภายใน AC (ACIR) และในบรรทัดขั้นสูง อัตราการคายประจุเอง (มักจะผ่านการวัดแรงดันไฟฟ้าเดลต้าในช่วงเวลาหลายวัน)

การให้เกรดเป็นตัวเฝ้าประตูสำหรับการประกอบแพ็ค กฎนี้ตรงไปตรงมา: ในสตริงอนุกรม เซลล์ที่อ่อนแอที่สุดจะกำหนดความจุที่ใช้งานได้ของทั้งแพ็ก หากกระบวนการคัดเกรดจัดกลุ่มเซลล์ที่มีแถบความจุ ±0.5 % ความจุของแพ็คไม่ตรงกันจะมีน้อยมาก และระบบการจัดการแบตเตอรี่จะสามารถปรับสมดุลได้อย่างง่ายดาย หากพิกัดความเผื่อเพิ่มขึ้นเป็น ±3 % พลังงานที่ส่งได้จริงของบรรจุภัณฑ์จะลดลงและเซลล์ที่อ่อนแอที่สุดจะถูกคายประจุมากเกินไปในทุกรอบ ซึ่งจะเร่งการย่อยสลาย

เครื่องมือทดสอบความจุแบตเตอรี่สมัยใหม่ (ตู้คัดแยก) วัดความสามารถในการคายประจุที่อัตราปกติ 0.5C หรือ 1C บันทึกกราฟแรงดันไฟฟ้า และคำนวณ ACIR (มักจะอยู่ที่ 1 kHz) ก่อนและหลังการปั่นจักรยาน ระบบการให้เกรดระดับสูงรวมเอาห้องควบคุมสิ่งแวดล้อมซึ่งยึดเซลล์ไว้ภายใน ±1 องศาในระหว่างการวัด เนื่องจากความจุเป็นหน้าที่สำคัญของอุณหภูมิ เซลล์ที่วัดที่ 28 องศาจะแสดงความจุที่แตกต่างจากเซลล์เดียวกันที่ 23 องศา ซึ่งทำให้ความแม่นยำของการวางซ้อนสับสน

พารามิเตอร์การจัดระดับที่สาม นอกเหนือจากความจุและ ACIR คือการคายประจุเอง เซลล์จะถูกชาร์จตามสถานะการชาร์จเป้าหมาย ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 30–50 % SOC และวัดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดในระยะเวลา 72–168 ชั่วโมง เซลล์ที่มีการคายประจุเองสูงบ่งชี้ว่าไมโครช็อตภายใน-มักมาจากอนุภาคโลหะ เดนไดรต์ที่เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัว หรือข้อบกพร่องของตัวแยก เซลล์เหล่านี้จะต้องถูกทิ้งทันที การปล่อยให้พวกมันอยู่ในแพ็คเสี่ยงต่อการแพร่กระจายความร้อน

การก่อตัวเทียบกับการให้เกรด: การเปรียบเทียบพารามิเตอร์โดยตรง

การทำสองขั้นตอนนี้ให้สับสนนำไปสู่การลงทุนในอุปกรณ์ที่เข้าใจผิดซึ่งไม่ได้ผลทั้งคู่ ตารางด้านล่างแสดงความแตกต่างที่สำคัญสำหรับกลุ่มเซลล์เซลล์กราไฟท์ NMC ทั่วไป

ความแตกต่างของระยะเวลาอธิบายได้ว่าทำไมโรงงานแบตเตอรี่มักจะมีช่องการก่อตัวมากกว่าการให้คะแนนช่อง-จึงเป็นปัญหาคอขวด เซลล์ที่ต้องการเวลาก่อตัว 48 ชั่วโมงจะผูกช่องไว้สองวัน ในขณะที่วงจรการให้เกรดอาจเสร็จสิ้นภายใน 12 ชั่วโมง รวมทั้งการชาร์จและการคายประจุด้วย ผู้วางแผนการผลิตที่ไม่สามารถคำนึงถึงอัตราส่วนนี้ได้ จะต้องลงเอยด้วยตู้คัดเกรดที่ไม่ได้ใช้งานในขณะที่ชั้นวางขบวนรถล้นออกมา

ความร้อน แก๊ส และเคสสำหรับเส้นคัดเกรดการก่อตัวแบบรวม

การก่อตัวทำให้เกิดก๊าซ ปฏิกิริยาการก่อตัวของ SEI ในระยะแรกจะทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ เอทิลีน และผลพลอยได้จากการระเหยอื่นๆ ในเซลล์กระเป๋า ก๊าซนี้จะสะสมเป็นบอลลูนที่มองเห็นได้ และต้องถูกเอาออกโดยการเจาะและปิดผนึกใหม่ก่อนที่เซลล์จะดำเนินการคัดเกรด ในเซลล์ทรงกระบอก ก๊าซจะอยู่ภายในปริมาตรโมฆะภายใน แต่แรงดันเกินยังคงสามารถบิดเบือนกระป๋องหรือ CID (อุปกรณ์ขัดจังหวะกระแส) หากกระแสก่อตัวรุนแรงเกินไป

กระบวนการไล่ก๊าซตั้งอยู่ระหว่างการก่อตัวและการให้คะแนน มันไม่สามารถละเลยได้ สายการผลิตที่พยายามดำเนินการสร้างและคัดเกรดโดยไม่มีสถานีกำจัดแก๊สแบบบูรณาการมักจะจบลงด้วยเซลล์ที่มีรูปร่างผิดปกติ ข้อมูลการให้เกรดที่ไม่สอดคล้องกัน และความโกลาหลในการจัดการเซลล์ นั่นคือเหตุผลที่ระบบการคัดเกรดการก่อตัวแบบครบวงจร-ได้รับการออกแบบตั้งแต่เริ่มต้นเพื่อรวมชั้นวางเปียก ตู้การก่อตัว โมดูลไล่แก๊ส และตู้คัดเกรดที่มีการเคลื่อนย้ายเซลล์อย่างราบรื่น-มีประสิทธิภาพเหนือกว่าชุดประกอบแบบทีละน้อยและหลายผู้จำหน่ายอย่างต่อเนื่อง

จากมุมมองของการจัดการระบายความร้อน ตู้สร้างและจัดระดับจะใช้ระบบเครื่องทำความเย็นส่วนกลางร่วมกัน เซลล์ก่อตัวจำเป็นต้องกำจัดความร้อนในระหว่างการชาร์จเร็ว เซลล์คัดเกรดต้องการความเสถียรของอุณหภูมิระหว่างการปล่อย วงจรน้ำเย็นส่วนกลางพร้อมปุ่มหมุนควบคุมการไหลของตู้แต่ละตัวอยู่ในจุดที่กำหนดที่ถูกต้องสำหรับแต่ละโซน นี่คือแนวปฏิบัติมาตรฐานสำหรับสายการผลิตที่มี CpK > 1.67 ในประสิทธิภาพของรูปแบบ

ความเป็นจริงเชิงพาณิชย์: Turnkey vs. Retrofit

ผู้ซื้ออุปกรณ์แบตเตอรี่มักเผชิญกับสองทางเลือก: ซื้อหน่วยการจัดรูปแบบและการจัดเกรดแบบสแตนด์อโลนจากซัพพลายเออร์หลายรายและพยายามรวมเข้าด้วยกัน หรือจัดหาสายการผลิตแบบครบวงจรที่สมบูรณ์จากผู้ผลิตรายเดียว เส้นทางแรกจะปรากฏถูกกว่าในรายการวัสดุ เส้นทางที่สองให้การทดสอบการใช้งานที่เร็วขึ้นและประสิทธิภาพการส่งผ่านครั้งแรกที่สูงขึ้นเสมอ

เหตุผลไม่ใช่คุณภาพของส่วนประกอบ มันเป็นความต่อเนื่องของข้อมูล ตู้เก็บรูปแบบที่ไม่สามารถสื่อสารกับฐานข้อมูลการจัดระดับดาวน์สตรีมได้อย่างราบรื่นจะสูญเสียข้อมูลที่สำคัญ จากนั้น ระบบการให้คะแนนไม่มีความรู้แน่ชัดว่าเซลล์แต่ละเซลล์ประสบกับวงจรการก่อตัวใด- ไม่ว่าจะเป็นบนชั้นวางที่ร้อนเล็กน้อย หรือเซลล์ที่ประสบความผันผวนของพลังงานระหว่างเฟส 2.5 V วิกฤต หากไม่มีการตรวจสอบย้อนกลับ ค่าผิดปกติของความจุที่เป็นต้นเหตุจะกลายเป็นการคาดเดา

ระบบการจัดลำดับโครงสร้างแบบครบวงจรจะกำหนดบาร์โค้ดเฉพาะให้กับแต่ละเซลล์ขณะโหลด สตรีมข้อมูลการก่อตัวจะถูกบันทึกต่อช่องสัญญาณพร้อมการประทับเวลา กราฟแรงดันไฟฟ้า และอุณหภูมิ หลังจากการไล่แก๊ส บาร์โค้ดเดียวกันจะสแกนเพื่อการจัดเกรด และข้อมูลการจัดเกรดจะผนวกเข้ากับบันทึกเดียวกัน ในการคัดแยกขั้นสุดท้าย ซอฟต์แวร์สามารถตั้งค่าสถานะไม่เพียงแต่เซลล์ที่ไม่ผ่านถังความจุเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเซลล์ที่มีเส้นโค้งการก่อตัวแสดงความผิดปกติ-แม้ว่าความจุสุดท้ายจะปรากฏเป็นปกติ-สำหรับการคัดกรอง OCV เพิ่มเติม การมองเห็นข้ามกระบวนการนี้เป็นไปไม่ได้ด้วยอุปกรณ์แบบปิดเสียง

คำถามทั่วไปจากทีมงานฝ่ายผลิต

ไตรมาสที่ 1 เหตุใดการขึ้นรูปและการคัดเกรดจึงทำในเครื่องเดียวกันไม่ได้
เป็นไปได้ทางเทคนิคสำหรับเซลล์ R&D ขนาดเล็ก แต่แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยสำหรับการผลิต การขึ้นรูปต้องใช้โปรไฟล์กระแสต่ำหลายขั้นตอนพร้อมช่วงพักซึ่งอาจขยายเป็นวัน การจัดระดับต้องใช้อัตราคายประจุสูงพร้อมการวัดความจุที่แม่นยำ การรวมเข้าด้วยกันจะทำให้เกิดประสิทธิภาพการอุดตันและทำให้ทั้งสองกระบวนการเสียหาย ตู้ที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะสำหรับแต่ละขั้นตอนช่วยเพิ่มปริมาณงานและความแม่นยำในการวัด

ไตรมาสที่ 2 การก่อตัวควรใช้เวลานานเท่าใดสำหรับเซลล์ NMC811
เกณฑ์วิธีทั่วไปครอบคลุมระยะเวลา 36–72 ชั่วโมง รวมถึงการพักให้เปียก ขึ้นอยู่กับสูตรของแอโนดและความหนาของอิเล็กโทรด การลดขนาดรูปแบบให้เหลือต่ำกว่า 24 ชั่วโมงทำให้สูญเสียกำลังการผลิตอย่างถาวรและอาจทำให้คุณภาพของ SEI ลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ระยะเวลาที่แน่นอนต้องได้รับการตรวจสอบโดยการติดตามประสิทธิภาพคูลอมบิกและการวิเคราะห์หลังชันสูตร ไม่ใช่ตามเป้าหมายปฏิทิน

ไตรมาสที่ 3 อัตราการคายประจุเองที่ยอมรับได้สำหรับเซลล์ EV เกรด A คือเท่าใด
การลดลงของ OCV มากกว่า 0.5 mV ต่อวันที่ 30 % SOC ซึ่งวัดได้นานกว่า 72 ชั่วโมง โดยทั่วไปจะทำให้เกิดการปฏิเสธหรืออย่างน้อยที่สุดก็ดาวน์เกรดเป็นเกรดการจัดเก็บพลังงาน เกณฑ์ที่แน่นอนขึ้นอยู่กับรูปแบบของเซลล์และปรัชญาด้านความปลอดภัย แต่มีแนวโน้มที่เข้มงวดขึ้นทุกปีทั่วทั้งอุตสาหกรรม

ไตรมาสที่ 4 ค่าเบี่ยงเบนของอุณหภูมิใดในระหว่างการคัดเกรดทำให้เกิดข้อผิดพลาดด้านกำลังการผลิตที่วัดได้
สำหรับเซลล์ NMC ความเบี่ยงเบน ±3 องศาจากอุณหภูมิการสอบเทียบสามารถเปลี่ยนความจุที่วัดได้ประมาณ 1–1.5 % นั่นก็เพียงพอแล้วที่จะเปลี่ยนถังเกรดที่กำหนดและทำให้ไม่ตรงกันในแพ็คที่จัดเรียงอย่างแน่นหนา การควบคุม ±1 องศาเป็นมาตรฐานสำหรับตู้คัดเกรดที่มีความแม่นยำสูง

คำถามที่ 5 แรงกดทับซ้อนส่งผลต่อการสร้างเซลล์กระเป๋าอย่างไร
แรงดันไม่เพียงพอทำให้ฟองก๊าซแยกแอโนดออกจากตัวแยก ทำให้เกิดพื้นที่ปลอด SEI ซึ่งทำให้เกิดการชุบลิเธียมในรอบต่อๆ ไป แรงดันที่มากเกินไปจะบีบอิเล็กโทรไลต์ออกจากรูขุมขน ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกลดลง ฟิกซ์เจอร์ของก่อตัวโดยทั่วไปจะใช้ 0.3–0.6 MPa อย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งผิวหน้าเซลล์ ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่สถานีก่อตัวที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างดีรวมเข้ากับการออกแบบแคลมป์

สร้างสรรค์โดยทีมวิศวกรรมกระบวนการของ TOB New Energy โดยอิงตามการใช้งานระบบการจัดระดับและการจัดเกรดที่ครอบคลุมทั่วทั้งสายการผลิตเซลล์ทั่วโลก หากต้องการคำปรึกษาเกี่ยวกับสูตรการสร้างโดยละเอียดเกี่ยวกับเคมีเฉพาะ โปรดติดต่อ Dr. Dany Huang บน LinkedIn หรือส่งตัวอย่างเซลล์ไปที่สายงานนำร่องของ Xiamen