锂电池生产厂家科普锂离子电池化成步骤与化成工艺

日期:2019-11-07 15:33 浏览量:

  锂电池生产厂家科普锂离子电池化成步骤与化成工艺。锂离子电池具有能量密度高,循环寿命长,无记忆效应等特性,在消费品、储能、电动汽车等领域有广泛应用。随着电池容量提升,极片压实密度增大,电解液注液量增加,浸润困难,对化成工艺提出了更高的要求。接下来锂电池生产厂家科普锂离子电池化成步骤与化成工艺。

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  什么是锂离子电池化成

  锂离子电池化成是指锂离子电池第一次充电的过程,目的是使电池具有电化学活性。化成是在负极表面形成一层固体电解质界面膜(SEI膜),SEI膜具有固体电解质性质,是电子绝缘体。但这种SEI膜却是Li+的优良导体,Li+能够自由地通过SEI膜。SEI膜的主要成分是Li2CO3、LiF、LiOH、ROCO2Li、ROLi等物质。SEI膜的质量与化成的工艺具有很大的相关性,如果化成制度不好,就不能形成高品质的SEI膜,进而会对电池的循环寿命和电化学性能产生不利影响。

  化成工序能够激活锂离子电池的正负极活性物质进行电化学反应,同时电解液成膜成分在负极表面形成固体电解质界面膜(SEI膜),有效阻止溶剂与负极活性物质的反应,允许锂离子通过进行脱嵌。锂离子电池化成状态的优良直接影响电池的负极界面,容量发挥,自放电,循环性能,安全性能等。

  锂离子电池化成步骤

  步骤①:电子由集流体-导电剂-石墨颗粒内部传递到待形成SEI膜的A点;

  步骤②:溶剂化的锂离子在溶剂的包裹下,从正极扩散至正在生成的SEI膜表层的B点;

  步骤③:A点的电子通过电子隧道效应扩散至B点;

  步骤④:跃迁至B点的电子与锂盐、溶剂化锂离子、成膜剂等反应,在原有SEI膜表层继续生成SEI膜,从而使得石墨颗粒表层SEI膜厚度不断增加,最终形成完整的SEI膜。

  锂离子电池化成工艺

  在锂电池进行第一次充电过程中,Li+从正极活物质中脱出,经过电解液-隔膜-电解液后,嵌入负极石墨材料层间。在此过程中,电子沿着外围电路从正极迁移到负极。此时,由于锂离子嵌入石墨负极电位较低电子会先与电解液反应生成SEI膜和部分气体。

  电池在储存阶段少数电池出现气胀,其产生气体原因可能是:一是由于电池密封性能不好,外界的水分以及空气的渗入,导致气体中CO2显著增加,且同时出现相当量的O2和N2。同时水分的渗入导致HF产生,会破坏SEI层;二是化成首次形成的SEI层不稳定,在储存阶段SEI层被破坏,为了修复SEI层,复又释放出气体,主要以烃类气体为主。

  随着市场需求的不断增强,生产企业对锂离子电池的生产效率和生产质量有了越来越高的要求。锂电池应用于高能量密度电池时有不足,采用一次注液,注液效率低,注液后老化时间短,电解液不能充分浸润,化成时电解液容易溅出,腐蚀设备和电池壳体,污染环境,且化成过程中抽负压对设备要求高。

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