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，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，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。