充電機(jī)充電鐵鋰電池的化成工藝對其性能影響
2017-8-21 10:12:56??????點(diǎn)擊：
充電機(jī)充電鋰電池的生產(chǎn)工藝如下圖所示：
化成是充電機(jī)充電鋰電池生產(chǎn)過程中的重要工序，化成時(shí)在負(fù)極表面形成一層鈍化層，即固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)，SEI膜的好壞自接影響到充電機(jī)充電鋰電池的循環(huán)壽命、穩(wěn)定性、自放電性、安全性等電化學(xué)性能，滿足二次充電機(jī)充電鋰電池密封“免維護(hù)”的要求，而不同的化成工藝形成的SEI膜有所不同，對充電機(jī)充電鋰電池的性能影響也存在很大差異。
傳統(tǒng)的小電流預(yù)充方式有助于穩(wěn)定的SEI膜形成，但是長時(shí)間的小電流充電會導(dǎo)致形成的SEI膜阻抗增大，從而影響充電機(jī)充電鋰電池的倍率放電性能，過程時(shí)間長影響生產(chǎn)效率。不同的充電機(jī)充電鋰電池體系有不同的化成工藝，本文對磷酸鐵充電機(jī)充電鋰電池體系為對象進(jìn)行分析。
磷酸鐵鋰體系的化成工藝通常選擇如下：
充電電流0.05C~0.2C，截止電壓3.6~3.7V，充電截止電流0.025C~ 0.05C，靜置一段時(shí)間（10-20min）后，0.1~0.2C放電至2.5V，靜置一段時(shí)間（20-60min）。在不同的充放電機(jī)制下，充電電流的不同影響SEI的形成及質(zhì)量，靜置時(shí)間和充電截止電流影響充電機(jī)充電鋰電池的化成工藝時(shí)間。
磷酸鐵鋰體系的充電機(jī)充電鋰電池化成工藝需要選擇合適的截止電壓，從材料晶體結(jié)構(gòu)上來說，當(dāng)充電電壓大于3.7V時(shí)，可能會使磷酸鐵鋰的晶格結(jié)構(gòu)造成破壞，從而影響充電機(jī)充電鋰電池的循環(huán)性能。部分內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)、極片SEM觀察結(jié)果也證明以下結(jié)論的正確：
1.適當(dāng)降低化成電壓、減少化成時(shí)間可以有效減少負(fù)極表面析鋰的產(chǎn)生，從而可以得到表面較為光滑的負(fù)極極片。這是因?yàn)楫?dāng)化成電壓高時(shí)，充電機(jī)充電鋰電池內(nèi)部產(chǎn)氣速率較快，以至于充電機(jī)充電鋰電池內(nèi)部氣體無法及時(shí)排出，在隔膜表面沉積，影響了隔膜與負(fù)極的接觸平衡。在鋰離子脫嵌過程中，受到兩者接觸不平衡的影響，造成部分區(qū)域鋰離子過度嵌入，引起負(fù)極表面不光滑，最后影響充電機(jī)充電鋰電池性能。
2.經(jīng)化成后的充電機(jī)充電鋰電池內(nèi)阻測試，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)降低化成電壓、減少化成時(shí)間可以降低充電機(jī)充電鋰電池的內(nèi)阻。高化成電壓造成的高內(nèi)阻也與負(fù)極表面不光滑，有白斑形成有關(guān)，因?yàn)榘装呤卿嚮衔?，?dǎo)電性差故充電機(jī)充電鋰電池內(nèi)阻偏大。
3.化成工藝設(shè)計(jì)中適當(dāng)降低化成電壓可以提高充電機(jī)充電鋰電池首次充放電容量和改善充電機(jī)充電鋰電池的循環(huán)性能。過高的化成電壓易造成負(fù)極表面沉積鋰及其化合物，提高了充電機(jī)充電鋰電池的不可逆容量，必然會影響充電機(jī)充電鋰電池的容量，由于鋰及其化合物的存在，導(dǎo)致在充放電循環(huán)中充電機(jī)充電鋰電池的容量衰減越來越快，影響充電機(jī)充電鋰電池循環(huán)壽命。
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