鋰電池生產(chǎn)廠家科普鋰離子電池化成步驟與化成工藝
來源:存能電氣 日期:2019-11-07 15:33 瀏覽量:次
鋰電池生產(chǎn)廠家科普鋰離子電池化成步驟與化成工藝。鋰離子電池具有能量密度高,循環(huán)壽命長(zhǎng),無記憶效應(yīng)等特性,在消費(fèi)品、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。隨著電池容量提升,極片壓實(shí)密度增大,電解液注液量增加,浸潤(rùn)困難,對(duì)化成工藝提出了更高的要求。接下來鋰電池生產(chǎn)廠家科普鋰離子電池化成步驟與化成工藝。
什么是鋰離子電池化成
鋰離子電池化成是指鋰離子電池第一次充電的過程,目的是使電池具有電化學(xué)活性?;墒窃谪?fù)極表面形成一層固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜),SEI膜具有固體電解質(zhì)性質(zhì),是電子絕緣體。但這種SEI膜卻是Li+的優(yōu)良導(dǎo)體,Li+能夠自由地通過SEI膜。SEI膜的主要成分是Li2CO3、LiF、LiOH、ROCO2Li、ROLi等物質(zhì)。SEI膜的質(zhì)量與化成的工藝具有很大的相關(guān)性,如果化成制度不好,就不能形成高品質(zhì)的SEI膜,進(jìn)而會(huì)對(duì)電池的循環(huán)壽命和電化學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。
化成工序能夠激活鋰離子電池的正負(fù)極活性物質(zhì)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng),同時(shí)電解液成膜成分在負(fù)極表面形成固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜),有效阻止溶劑與負(fù)極活性物質(zhì)的反應(yīng),允許鋰離子通過進(jìn)行脫嵌。鋰離子電池化成狀態(tài)的優(yōu)良直接影響電池的負(fù)極界面,容量發(fā)揮,自放電,循環(huán)性能,安全性能等。
鋰離子電池化成步驟
步驟①:電子由集流體-導(dǎo)電劑-石墨顆粒內(nèi)部傳遞到待形成SEI膜的A點(diǎn);
步驟②:溶劑化的鋰離子在溶劑的包裹下,從正極擴(kuò)散至正在生成的SEI膜表層的B點(diǎn);
步驟③:A點(diǎn)的電子通過電子隧道效應(yīng)擴(kuò)散至B點(diǎn);
步驟④:躍遷至B點(diǎn)的電子與鋰鹽、溶劑化鋰離子、成膜劑等反應(yīng),在原有SEI膜表層繼續(xù)生成SEI膜,從而使得石墨顆粒表層SEI膜厚度不斷增加,最終形成完整的SEI膜。
鋰離子電池化成工藝
在鋰電池進(jìn)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(fù)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(fù)極。此時(shí),由于鋰離子嵌入石墨負(fù)極電位較低電子會(huì)先與電解液反應(yīng)生成SEI膜和部分氣體。
電池在儲(chǔ)存階段少數(shù)電池出現(xiàn)氣脹,其產(chǎn)生氣體原因可能是:一是由于電池密封性能不好,外界的水分以及空氣的滲入,導(dǎo)致氣體中CO2顯著增加,且同時(shí)出現(xiàn)相當(dāng)量的O2和N2。同時(shí)水分的滲入導(dǎo)致HF產(chǎn)生,會(huì)破壞SEI層;二是化成首次形成的SEI層不穩(wěn)定,在儲(chǔ)存階段SEI層被破壞,為了修復(fù)SEI層,復(fù)又釋放出氣體,主要以烴類氣體為主。
隨著市場(chǎng)需求的不斷增強(qiáng),生產(chǎn)企業(yè)對(duì)鋰離子電池的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量有了越來越高的要求。鋰電池應(yīng)用于高能量密度電池時(shí)有不足,采用一次注液,注液效率低,注液后老化時(shí)間短,電解液不能充分浸潤(rùn),化成時(shí)電解液容易濺出,腐蝕設(shè)備和電池殼體,污染環(huán)境,且化成過程中抽負(fù)壓對(duì)設(shè)備要求高。
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