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铁锂离子电池化成工艺对电池的性能有什么影响?
铁锂离子电池化成工艺对电池的性能有什么影响?
  • 发布时间:2020-12-15 16:27

铁锂离子电池化成工艺对电池的性能有什么影响?

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铁锂离子电池化成工艺对电池的性能影响


化成是铁锂离子电池生产过程中的重要工序,化成时在负极表面形成一层钝化层,即固体电解质界面膜,SEI膜的好坏自接影响到电池的循环寿命、稳定性、自放电性、安全性等电化学性能,满足二次电池密封免维护的要求,而不同的化成工艺形成的SEI膜有所不同,对锂离子电池的性能影响也存在很大差异。


传统的小电流预充方式有助于稳定的SEI膜形成,但是长时间的小电流充电会导致形成的SEI膜阻抗增大,从而影响锂离子电池的倍率放电性能,过程时间长影响生产效率。


磷酸铁锂体系的形成过程通常选择如下


充电电流0.05c~0.2c,截止电压3.6v~3.7v,充电截止电流0.025c~0.05c,静止一段时间后从0.1c~0.2c放电至2.5v。在不同的充放电机制下,不同的充电电流影响SEI的形成和质量,而电池的休眠时间和充电截止电流影响电池的形成时间。


磷酸铁锂系统的电池形成过程要选择合适的截止电压。从材料晶体结构来看,当充电电压大于3.7v时,磷酸铁锂的晶格结构可能被破坏,从而影响电池的循环性能。一些内阻实验和极板的SEM观察结果也证明了以下结论的正确性:


1.适当降低形成电压和缩短形成时间可以有效地减少锂在负极表面的生成演化,从而获得相对光滑的负极板表面。这是因为当转换电压高时,电池内部产气速度快,电池内部的气体无法及时排出,沉积在膜表面,影响了膜与负极之间的接触平衡。在锂离子去包埋过程中,由于锂离子与锂离子之间的不平衡接触,导致锂离子在某些区域内过度嵌入,导致负极表面不光滑,最终影响电池性能。


2.经过对锂铁电池形成内阻的测试,发现适当降低形成电压,减少形成时间可以降低电池的内阻。高形成电压引起的高内阻也与负极表面的不光滑和白点的形成有关,因为白点是导电性能差的锂化合物,所以电池的内阻较大。


3.在地层工艺设计中适当降低地层电压,可以提高锂离子电池的一次充放电能力,改善锂离子电池的循环性能。过高的形成电压容易导致锂及其化合物沉积在负极表面,新增了锂离子电池的不可逆容量,必然影响电池的容量。由于锂及其化合物的存在,电池的容量在充放电循环中下降的越来越快,影响了电池的循环寿命。


推荐使用磷酸铁锂离子电池


1)正极放电克容量


2)电池的一次充放电效率


3)电池电压平台


4)锂离子电池恒流恒压充电比


5)锂离子电池充放电电压平台差异


6)0.2c的容量与0.5c的关系


锂离子电池的形成步骤


锂离子电池形成过程中SEI膜的形成过程包括以下四个步骤:


步骤:电子从收集液导电剂石墨粒子转移到待形成的SEI膜的A点;


步骤:溶剂化的锂离子,包裹在溶剂中,从正极扩散到B点,在SEI膜的表面形成。


步骤:A点的电子通过电子隧穿扩散到B点;


一步:跳转到B点的电子与锂盐、反应溶剂化锂离子,成膜代理,等,继续生成SEI膜表面的原始的SEI膜,从而新增石墨粒子的表面SEI膜的厚度,并最终形成一个完整的SEI膜。


由此可见,SEI形成的整个反应过程可以具体分解为上述四步反应。这四步反应过程决定了整个SEI膜的成膜过程。


锂铁电池的形成是电池的第一次充电,激活电池中的活性物质,在阳极表面形成致密膜,保护整个化学界面。这种形成也叫活化,制造锂离子电池池后,通过一定的充放电方式来活化其内部的正极和负极材料,提高电池工艺的综合性能。锂离子电池的形成是一个非常复杂的过程,也是影响锂离子电池性能的一个非常重要的过程。


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