Der Herstellungsprozess von Lithiumbatterien ist sehr komplex und umfasst eine Vielzahl von Verfahren. Batteriebildung ist eine Verbindung, die nicht ignoriert werden kann in Lieferkette für Lithiumbatterien. Sie hat einen entscheidenden Einfluss auf die Leistung von Lithiumbatterien.
Definition der Batteriebildung
Die Bildung von Lithiumbatterien ist die erste Batterieaufladung Prozess, nachdem die Lithiumbatterie mit Flüssigkeit gefüllt wurde. Dieser Prozess kann die aktiven Materialien in der Batterie aktivieren und die Lithiumbatterie aktivieren. Gleichzeitig kommt es zu einer Nebenreaktion zwischen dem Lithiumsalz und dem Elektrolyten, wobei sich auf der negativen Elektrodenseite der Lithiumbatterie ein SEI-Film (Solid Electrolyte Interface) bildet. Dieser Film kann weitere Nebenreaktionen verhindern und dadurch den Verlust von aktivem Lithium in der Lithiumbatterie verringern. Die Qualität der SEI hat einen großen Einfluss auf die Zykluslebensdauer, den anfänglichen Kapazitätsverlust, die Ratenleistung usw. von Lithium-Batteriezellen.
Arten von Batteriebildungsprozessen
Je nach den unterschiedlichen Bedingungen wie Temperatur, Stromstärke und Flüssigkeitseinspritzöffnung während der Bildung von Lithiumbatterien kann der Bildungsprozess in die folgenden Kategorien unterteilt werden:
- Hochtemperaturbildung: Während des Lade- und Entladevorgangs befindet sich der Batteriekern stets in einer Umgebung mit hoher Temperatur. Hohe Temperaturen können die elektrochemische Reaktionsrate und die SEI-Filmbildungsrate erhöhen. Der gebildete SEI-Film hat eine hohe Konsistenz, ist aber locker und instabil.
- Bildung bei niedrigen Temperaturen: Während des Lade- und Entladevorgangs befindet sich der Batteriekern stets in einer Umgebung mit niedriger Temperatur. Der SEI-Film, der während des Niedrigtemperaturprozesses gebildet wird, ist dicht und stabil, aber die Reaktionsgeschwindigkeit ist langsam und die Bildungszeit ist lang.
- Bildung einer großen Strömung: Während des Bildungsprozesses ist der Lade- und Entladestrom immer größer, z. B. 0,5C, 1C, 2C. Ein hoher Strom kann die elektrochemische Reaktionsrate und die SEI-Filmbildungsrate erhöhen, aber die Konsistenz des gebildeten SEI-Films ist nicht hoch.
- Geringe Strombildung: Während der Bildung ist der Lade- und Entladestrom immer kleiner, z. B. 0,02C, 0,05C. Die SEI-Schicht, die sich während des Niedrigstromprozesses bildet, ist dicht und stabil, aber die Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit verlängert die Bildungszeit.
- Offene Formation: Während des Lade- und Entladevorgangs ist die Flüssigkeitseinspritzöffnung der Zelle bei normalem Druck immer offen, und das durch die elektrochemische Reaktion erzeugte Gas kann rechtzeitig entfernt werden, was die Konsistenz der SEI-Filmbildung verbessert. Die Anlage ist einfach und kostengünstig, erfordert aber eine lange Standzeit und hohe Luftfeuchtigkeit.
- Bildung von geschlossenen Löchern: Während des Lade- und Entladevorgangs befindet sich die Einspritzöffnung für die Zellflüssigkeit immer in einem versiegelten Zustand, und für den Formierungsprozess sind keine feuchten Umgebungsbedingungen erforderlich. Allerdings ist der Entstehungsprozess des Geräts komplex, und die Batteriehülle birgt das Risiko einer plastischen Verformung.
- Bildung von Unterdruck: Während des Lade- und Entladevorgangs wird der Batteriekern über die Flüssigkeitseinspritzöffnung auf -80KPa evakuiert. Die Unterdruckbildung kann das entstehende Gas rechtzeitig beseitigen und die Stabilität und Konsistenz des SEI-Films gewährleisten. Die Ausrüstung für die Bildung ist jedoch komplex und erfordert eine hohe Luftdichtheit. Außerdem kommt es während des Vakuumierungsprozesses zu Elektrolytverlusten.
Auswirkungen unterschiedlicher Batteriebildungsbedingungen auf die Batterieleistung
Unterschiedliche Batteriebildungsbedingungen haben unterschiedliche Auswirkungen auf Batterieleistungwird im Folgenden ausführlich vorgestellt:
Stromdichte bei der Bildung: Eine hohe Stromdichte und eine schnelle Bildung von Kristallkeimen führen dazu, dass die Struktur des SEI-Films locker ist und nicht fest mit der Oberfläche der negativen Elektrode verbunden ist. Im Gegensatz dazu ist bei niedriger Stromdichte die Geschwindigkeit der Kristallkeimbildung langsam und die Struktur des SEI-Films ist dichter. Ein SEI-Film mit einer lockeren Struktur kann jedoch mehr Elektrolyt infiltrieren, so dass die Ionenleitfähigkeit des SEI-Films, der bei hoher Stromdichte gebildet wird, größer ist als die des SEI-Films, der bei niedriger Stromdichte gebildet wird.
Abschaltspannung der Formation: Während des Ladevorgangs steigt die interne Spannung der Batterie an, was mit einer Gasbildung einhergeht. Sobald die Gasproduktionsrate höher ist als die Entlüftungsrate des Flüssigkeitsinjektionslochs, sammelt sich das Gas zwischen den Separatoren im Inneren der Batterie an, was zu einem ungleichmäßigen Kontakt zwischen dem Separator und der negativen Elektrodenoberfläche führt und somit den Einbettungsprozess der Lithiumionen auf der negativen Elektrodenoberfläche beeinträchtigt. Daher kann eine angemessene Reduzierung der Formationsspannung die Effizienz der ersten Ladung und Entladung der Batterie verbessern, den Innenwiderstand der Batterie verringern und die Zyklusleistung der Batterie verbessern.
Bildungstemperatur: Einerseits wirkt sich die Temperatur auf die Bildungsrate und die Zusammensetzung des SEI-Films aus, andererseits zersetzen sich einige Komponenten des SEI-Films bei hohen Temperaturen, wodurch der SEI-Film reißt, was wiederum Lithium verbraucht, um einen neuen SEI-Film zu bilden.
Externer Druck: Während des Entstehungsprozesses bildet sich Gas. Wenn das Gas nicht rechtzeitig beseitigt wird, erhöht sich der Übertragungsweg der Lithium-Ionen, die Impedanz steigt und die Ladekapazität der Batterie nimmt ab. Wenn während des Ladevorgangs ein geeigneter Rolldruck hinzugefügt wird, kann dies dazu beitragen, das Gas zu beseitigen, was nicht nur die Batterieformationskapazität erhöht, sondern auch die Rate und die Zyklusleistung der Batterie erheblich verbessert.
Testverfahren für die Batteriebildung
- Der erste Schritt ist der Ruhezustand der Batterie.
- Der zweite Schritt ist die Konstantstromladung.
Laden Sie bei 0,02C Konstantstrom für 270 Minuten. Der Zweck des Ladens mit niedrigem Strom ist es, die Qualität und die Oberfläche des SEI-Films zu verbessern. Der gebildete SEI-Film ist jedoch instabil und reagiert leicht mit den vorherigen Zersetzungsprodukten. Eine weitere Aufladung ist erforderlich, um die SEI-Schicht zu stabilisieren. - Der dritte Schritt ist der Ruhezustand der Batterie.
Der Zweck besteht darin, die beiden Ladungen in einen Umwandlungsprozess zu bringen und den Effekt der Beseitigung der Polarisation zu erreichen; - Schritt 4: Laden mit konstantem Strom
Laden Sie auf 3,95 V bei 0,1 C. Nachdem sich der SEI-Film im Wesentlichen gebildet hat, laden Sie mit einem etwas höheren Strom. Dies spart nicht nur mehr Zeit, sondern bildet auch einen dichten SEI-Film mit besserer thermischer Stabilität. Zu diesem Zeitpunkt verbindet der SEI-Film den Elektrolyten und den Graphit. Vollständig getrennt, können nur noch Ionen zur Graphitschicht gelangen. Allerdings darf die Spannung zu diesem Zeitpunkt nicht zu hoch sein, da dies zu Lithiumausfällungen führen kann.
Bei der Herstellung von Top-Bess-LieferantenNur Energiespeicherzellen, die den Batteriebildungstest bestehen, können in alle Teile der Welt transportiert werden.
+86 - 18925002618
