锂离子电池生产：电芯精加工中的老化工艺

在锂电池生产的电芯精加工环节中，老化是一项关键工艺，其核心目标是通过特定环境下的静置或处理，进一步稳定电芯性能、暴露潜在缺陷，并为后续的分容、检测等步骤奠定基础。通过调控电化学界面演化与内部缺陷显现规律，实现从“活性电芯” 到 “稳定能量载体” 的性能跃迁。美能锂电可该工艺的学术机理与工程实践深度融合，为电池的产业化提供重要技术支撑。

老化工艺的定义与作用

Millennial Lithium

锂离子电池的老化工艺示意图

电芯精加工中的老化通常位于化成之后、分容之前，是连接“电化学激活” 与 “性能量化” 的桥梁。其核心作用包括：

1.SEI 膜的二次稳定

化成阶段已形成初步的SEI 膜（固体电解质界面膜），但此时的 SEI 膜可能存在疏松、不均匀等问题。老化过程中（尤其高温环境下），电解液中的锂盐（如LiPF?）会进一步与电极材料反应，使SEI 膜更致密、稳定，减少后续循环中的容量衰减（例如，三元电芯经老化后，首次循环容量保持率可提升2-3%）。

2.潜在缺陷的加速暴露

金属异物导致电池内部短路的原理

电芯内部的微短路（如极片毛刺刺穿隔膜）、电解液分布不均、极耳虚焊等隐性缺陷，在常温或高温静置时会逐渐显现（例如，微短路会导致自放电加快，电压快速下降）。老化后通过电压监测可高效筛选出这类不良电芯，避免后续分容和组装中的安全风险。

3.电芯状态的均匀化平衡

化成后电芯内部的锂离子分布可能存在局部差异（如极片边缘与中心的锂嵌入量不同）。老化过程中，锂离子会通过扩散逐渐趋于均匀，使电芯的开路电压（OCV）、内阻等参数更稳定，确保后续分容时的容量、电压测量更准确（误差可控制在±1% 以内）。

老化工艺的参数控制

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老化不合格品检出

1. 温度与时长

温度：根据电池类型和性能需求选择常温（25±2℃）或高温（40-50℃）。

高温老化（如45℃）可加速SEI 膜修复和缺陷暴露，适用于高活性体系（如NCM811 三元电芯），时长通常 24-48 小时；

常温老化适用于对温度敏感的体系（如磷酸铁锂电池），时长可延长至48-72 小时，避免高温导致的电解液分解。

时长：需平衡效率与效果。过短则SEI 膜不稳定、缺陷未暴露；过长则增加生产成本。行业常规范围为 12-72 小时（软包电芯因易胀气，通常不超过 48 小时）。

2. 环境控制

状态：电芯处于开路（OCV）状态，不进行充放电，仅通过静置让内部反应自然进行。

湿度：严格控制在＜10% RH（尤其软包电芯），防止水分进入电芯导致电解液水解（生成HF，腐蚀电极）。

空间设施：通常在干燥房或恒温箱中进行，部分高端产线采用惰性气体（如氮气）保护，避免正极材料与空气中的水分、氧气反应。

3. 监控指标

老化过程中需实时监测电芯的OCV 变化（通过电压巡检仪记录），正常电芯的电压降应≤3mV / 天（常温）或≤5mV / 天（高温）；若电压降过大（如超过 10mV / 天），则判定为自放电异常，直接剔除。

行业技术趋势

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1. 智能化筛选

通过MES 系统整合老化过程中的 OCV 数据，结合AI 算法（如聚类分析）自动标记电压降异常的电芯，筛选效率提升至＞99.9%（传统人工抽检效率仅 80-90%）。

2. 针对性工艺优化

软包电芯：采用“常温 + 微负压” 老化，减少铝塑膜胀气（胀气率可控制在 0.5% 以下）；

圆柱电芯：因结构紧凑，采用40℃老化以加速极片间电解液浸润，缩短分容前的平衡时间。

3. 绿色工艺创新

部分企业尝试“老化- 分容一体化” 设备，老化后直接进入分容流程，减少电芯转运中的环境干扰（如湿度波动），同时缩短生产周期约 20%。

老化工艺作为锂电池生产的关键质控环节，其核心价值在于通过环境调控实现性能固化、缺陷筛选与一致性提升。随着固态电池、高镍材料的普及，老化正从单一物理检测向“电化学 - 物理 - 大数据” 多维度控制升级。未来，美能锂电将融合智能化检测技术推动老化工艺向精准高效、可持续化发展，为下一代高能量密度电池的商业化应用奠定基础。

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