Dannelse er et afgørende skridt i produktionen af lithium-ionbatterier. Under dannelsen dannes et passiveringslag, solid electrolyte interphase (SEI) film, på overfladen af den negative elektrode. Kvaliteten af SEI-filmen påvirker direkte batteriets cykluslevetid, stabilitet, selv-afladningshastighed, sikkerhed og andre elektrokemiske ydeevneegenskaber, der opfylder kravene til "vedligeholdelses-fri" for forseglede genopladelige batterier. Forskellige dannelsesprocesser resulterer i forskellige SEI-film, hvilket påvirker batteriets ydeevne betydeligt.
Traditionelle lav-strøm for-opladningsmetoder letter stabil SEI-filmdannelse; men langvarig lav-strømopladning øger impedansen af den dannede SEI-film, hvilket påvirker hastighedsafladningsydelsen af lithium-ionbatteriet. Den forlængede procestid påvirker også produktionseffektiviteten. Forskellige lithium-ionbatterisystemer kræver forskellige dannelsesprocesser; denne artikel fokuserer på lithiumjernfosfatbatterisystemet.
Dannelsesprocessen for lithiumjernphosphat (LFP) batterier følger typisk disse trin:
Ladestrøm 0,05C~0,2C, afskæringsspænding 3,6~3,7V, ladeafbrydelsesstrøm 0,025C~0,05C, hvile i en periode (10-20 min), derefter aflade ved 0,1~0,2C til 2,5V, efterfulgt af en hvileperiode (min). Under forskellige opladnings-/afladningsmekanismer påvirker ladestrømmen dannelsen og kvaliteten af SEI-laget (Sediment-Insulated Plate), mens hviletiden og ladeafskæringsstrømmen påvirker batteridannelsens procestid.
Dannelsesprocessen for LFP-batterier kræver valg af en passende afskæringsspænding. Fra et materialekrystalstrukturperspektiv, når ladespændingen overstiger 3,7V, kan det beskadige gitterstrukturen af LFP og dermed påvirke batteriets cyklusydelse. Nogle interne modstandseksperimenter og elektrode SEM observationer ogsåbekræfte følgende konklusioner:
1. En passende reduktion af dannelsesspændingen og afkortning af dannelsestiden kan effektivt reducere lithiumaflejring på den negative elektrodeoverflade, hvilket resulterer i en glattere negativ elektrodeoverflade. Dette skyldes, at en høj dannelsesspænding fører til en hurtigere intern gasgenereringshastighed, hvilket forhindrer rettidig gasuddrivelse og forårsager aflejring på separatoroverfladen, hvilket påvirker kontaktbalancen mellem separatoren og den negative elektrode. Under lithium-ionindsættelse/-ekstraktion resulterer denne ubalance i overdreven lithium-ionindsættelse i nogle områder, hvilket forårsager en ujævn negativ elektrodeoverflade og i sidste ende påvirker batteriets ydeevne.
2. Intern modstandstest af det dannede batteri viste, at en passende reduktion af dannelsesspændingen og tiden kan sænke batteriets indre modstand. Høj intern modstand forårsaget af høj dannelsesspænding er også relateret til den ujævne negative elektrodeoverflade og dannelsen af hvide pletter. Disse hvide pletter er lithiumforbindelser med dårlig ledningsevne, hvilket fører til højere indre modstand.
3. Passende reduktion af dannelsesspændingen ibattericelledannelsesprocesdesign kan forbedre batteriets indledende opladnings-/afladningskapacitet og cyklusydelse. For høj dannelsesspænding får let lithium og dets forbindelser til at aflejre sig på den negative elektrodeoverflade, hvilket øger batteriets irreversible kapacitet og påvirker uundgåeligt dets kapacitet. Tilstedeværelsen af lithium og dets forbindelser fører til stadig hurtigere kapacitetsfald under opladnings-/afladningscyklusser, hvilket påvirker batteriets levetid.
ACEY-BCT503-512H 5V 3Audstyr til batteridannelse bruges til at teste lithiumbatteriers dannelse, kapacitet og ydeevneparametre. Det er et master-slavebatteri integreret testsystem, der består af computere og udstyr med enkelt-chip mikrocomputere. Det har avanceret struktur, pålidelig ydeevne, bekvem betjening, høj effektivitet og ekstrem høj omkostningsydelse er et uundværligt produktions- og testudstyr til producenter af lithiumbatterier, producenter af under-kapacitet og videnskabelige forskningsenheder.
