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有關鋰離子電池化成-老化工藝詳解

鉅大LARGE  |  點擊量:2527次  |  2020年12月02日  

一、化成


有關化成(Pre-formation)的概念,就是對制造出來的鋰離子電池進行一次小電流的充放電。在鋰離子電池制作完成后,要對電池進行小電流的充放電。有關預充電的目的,重要是兩個:


1、電池制作完成后,電極材料并不是處在最佳適用狀態(tài),或者物理性質(zhì)不合適(例如顆粒太大,接觸不緊密等),或者物相本身不對(例如一些合金機理的金屬氧化物負極),要進行首次充放電對其激活。


2、在鋰離子電池進行第一次充電過程中,Li+從正極活物質(zhì)中脫出,經(jīng)過電解液-隔膜-電解液后,嵌入負極石墨材料層間。在此過程中,電子沿著外圍電路從正極遷移到負極。此時,由于鋰離子嵌入石墨負極電位較低電子會先與電解液反應生成SEI膜和部分氣體。有關SEI的用途及形成機理見干貨|SEI是什么?對鋰離子電池影響這么大!


在此過程中會出現(xiàn)部分氣體出現(xiàn)同時伴隨少量電解液的消耗,有些電池廠家會在此過程后進行電池排氣和補液的操作,尤其是關于LTO電池來說,會出現(xiàn)大量的氣體造成電池鼓包厚度超過10%。關于石墨負極來說,產(chǎn)氣量較少,不必要進行排氣的操作,這是因為在第一次充電過程中出現(xiàn)的SEI膜阻礙了電子與電解液的進一步反應,不再出現(xiàn)氣體。這也就是石墨體系電池不可逆容量的來源,雖然造成了不可逆容量損失,但是也成就了電池的穩(wěn)定。


二、老化


老化一般就是指電池裝配注液完成后第一次充電化成后的放置,可以有常溫老化也可有高溫老化,兩者用途都是使初次充電化成后形成的SEI膜性質(zhì)和組成更加穩(wěn)定,保證電池電化學性能的穩(wěn)定性。老化的目的重要有三個:


1、電池經(jīng)過預化成工序后,電池內(nèi)部石墨負極會形成一定的量的SEI膜,但是這個膜結(jié)構(gòu)緊密且孔隙小,將電池在高溫下進行老化,將有助于SEI結(jié)構(gòu)重組,形成寬松多孔的膜。


2、化成后電池的電壓處于不穩(wěn)定的階段,其電壓略高于真實電壓,老化的目的就是讓其電壓更準確穩(wěn)定。


3、將電池置于高溫或常溫下一段時間,可以保證電解液能夠?qū)O片進行充分的浸潤,有利于電池性能的穩(wěn)定。


電池的化成-老化工藝是必不可少的,在實際生產(chǎn)中根據(jù)電池的材料體系和結(jié)構(gòu)體系選擇電池充放電工藝,但是電池的化成必須在小電流的條件下充放電。經(jīng)過這兩步關鍵工藝后,再對穩(wěn)定下來的電池進行分容,經(jīng)過包裝等工序后就可以出場了。


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