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[道赢·科技] | 如何压缩锂离子电池化成时间 【图】

 
 
 
发布日期:2020-02-11    来源:电动号转载连线新能源    扫描到手机

浸润、化成和老化是锂离子电池生产过程中的重要环节,为了制备性能良好的锂离子电池,通常我们需要3-7天完成锂离子电池的浸润和化成,同时为了剔除漏电流过大的锂离子电池,在完成化成后还需要进行2周左右的老化,这一过程构成了锂离子电池生产过程中相当数量的成本,同时还需要占据25%的场地。

为了在保证锂离子电池良好性能的同时,尽量降低锂离子电池的成本,近日,美国橡树岭国家实验室的DavidL.WoodIII(第一作者,通讯作者)对锂离子电池在浸润、化成和老化过程中面临的技术问题和解决方法进行了总结和分析。

在锂离子电池化成过程中,高反应活性的正、负极活性物质会与电解液溶剂、添加剂和锂盐等发生反应,在正负极活性物质的表面形成一层惰性层,从而达到阻止正负极活性物质与电解液之间进一步反应的目的,提升锂离子电池的循环性能。因此正负极表面,特别是负极表面的界面膜的质量对于锂离子电池的性能具有至关重要的影响,为了形成性能更好的界面膜通常需要从两个方面进行着手:

1)浸润

为了在电极表面形成均匀、致密的SEI膜首先需要保证电解液与活性物质充分接触,提升电解液的浸润效果可以通过提升浸润温度的方式来实现。将浸润温度提高到40-60℃可以有效降低电解液与活性物质的接触角,促进电解液进入到电极的内部的微孔之中。在工业生产中,为了保证大尺寸锂离子电池的浸润效果,通常会设计多步的浸润工艺,保证良好的浸润效果。同时为了减少浸润过程中的铜箔腐蚀现象,通常还会在注液后对电池进行预充电,以降低负极的电势,减少负极铜箔溶解的风险。

2)化成

化成的过程实际上是对锂离子电池首次充电的过程,为了保证在负极表面形成均匀、致密的SEI膜,通常化成过程会采用非常小的电流对电池进行充电,以降低界面膜的成膜速度,从而使得形成的界面膜更加致密。

在完成了浸润和化成后,为了将漏电流较大的电池剔除,通常还需要对电池进行1-2周的老化筛选。在电池刚刚化成结束时锂离子电池内部的漏电流通常在20-50uA/cm2,在经过几个小时的稳定后漏电流会下降到2-5uA/cm2,在经过数周后最终电池内部的漏电流会下降到1uA/cm2以下。但是部分锂离子电池因为制造缺陷和电解液杂质等因素导致漏电流会持续较高,一旦进入组合之中会造成单体电池之间的电压偏差过大,影响电池组的性能,为了保成成组电池的一致性,需要通过筛选将这部分电池进行剔除。

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