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锂离子电池老化制度会影响电池性能吗?

钜大LARGE  |  点击量:851次  |  2020年10月07日  

老化准则对锂离子电池功能的影响要素首要有两个,即老化温度和老化时刻。除此之外,还有老化时电池处于封口仍是开口的状况也比较重要。有关开口化成来说,假如厂房能够操控好湿度能够老化后再封口。假如选用高温老化,封口后老化比较好。有关不同的电池系统,三元正极/石墨负极锂离子电池、磷酸铁锂正极/石墨负极锂离子电池抑或是钛酸锂负极电池,需求依据资料特性及锂离子电池特性进行针对性实验。在实验规划中,能够经过锂离子电池的容量不同、内阻不同、压降特点来确认最佳的老化准则。dghoppt.com


一、三元或磷酸铁锂正极/石墨负极锂离子电池


有关三元作为正极资料,石墨作为负极资料的锂离子电池来说,锂离子电池的预充化成阶段会在石墨负极的外表构成一层固态电解质膜(SEI),此种膜的构成电位约在0.8V左右,SEI答应离子穿透而不答应电子经过,由此在构成必定厚度后会按捺电解液的进一步分化,能够起到防止电解液分化引起的电池功能下降。可是化成后构成的SEI膜结构紧密且孔隙小,将电池再进行老化,将有助于SEI结构重组,构成宽松多孔的膜,以此进步锂离子电池的功能。三元/石墨锂离子电池的老化一般选择常温老化7天-28天时刻,可是也有的厂选用高温老化准则,老化时刻为1-3天,所谓的高温一般是38℃-50℃之间。高温老化只是为了缩短整个出产周期,其意图和常温老化相同,都是让正负极、隔阂、电解液等充沛进行化学反响到达平衡,让锂离子电池到达更安稳的状况。


二、钛酸锂负极锂离子电池


俗称的钛酸锂离子电池是负极选用了钛酸锂的电池,正极资料首要仍是三元、钴酸锂等资料。钛酸锂离子电池与石墨负极电池的不同之处是钛酸锂的嵌锂电位是1.55V(相有关锂金属),高于SEI构成的0.8V,所以充放电进程中不会构成固态电解质膜(SEI)也不会构成枝晶锂,然后具有更高的安全性。这就意味着钛酸锂充电进程中,不断的有电子与电解液发生反响,生成副产品及发生氢气、CO、CH4、C2H4等气体,会导致电池的鼓包。钛酸锂的鼓包问题首要得依靠资料性质的改动来缓解,例如资料外表包覆、改动粒径散布,找到适宜的电解液等。此外,经过优化预充、化成、老化的准则也能够恰当减轻钛酸锂鼓包现象。钛酸锂离子电池的老化准则一般首选高温老化准则,老化温度选用40℃-55℃,老化时刻一般是1-3天,老化之后需求进行负压排气。进行屡次高温老化,使电池内部水分充沛反响,将气体排出后能够有用按捺钛酸锂离子电池的胀气问题,进步其循环寿数。


不管有关哪种系统的电池,老化是必不可少的一道工序。锂离子电池的老化虽然理解起来是对锂离子电池的损耗和损坏,可是事实上却是选择一致性高的电池,剔除不良品的有用途径。只要经过老化的办法,才干选出适宜进行组包的锂离子电池,进步电动工具的运用寿数。


磷酸铁锂资料在电池加工中的常见问题分析


磷酸铁锂因锂离子的扩散系数低,导电性上较差,所以当下做法是将其颗粒做小,甚至是做成纳米级数,经过缩短LI+和电子的搬迁途径,来进步其充放电速度(理论上,搬迁时刻和搬迁途径平方成反比)。但由此给电池加工带来一系列的难题。


首先遇到的是资料涣散问题


制浆是电池出产进程中最为要害的工序之一,其间心任务便是把活性物质、导电剂、粘结剂等物料均匀的混合,使得资料功能能够更好的发挥。要混匀,先要能涣散。颗粒减小,相应的比外表也就增大,外表能也就增大,颗粒间发生聚合的趋势就增强。克服外表能涣散所需求的能量也就越大。现在遍及用的是机械拌和,机械拌和能量散布是不均匀的,只要在必定的区域内,剪切强度足够大,能量足够高,才干把聚合的颗粒分隔。要进步涣散才能,一个是在拌和设备的结构上优化,不改动最大剪切速度的情况下进步有用涣散区域的空间份额;一个是进步拌和功率(进步拌和速度),进步剪切速度,相应的有用涣散空间也会增大。前者属设备上的问题,进步空间有多大,涂布在线不做谈论。后者,进步空间有限,由于剪切速度说到必定限度,就会对资料构成伤害,导致颗粒破损。


较为有用的办法是选用超声波涣散技能。只是超声波设备价格较高,前些时候触摸的一家,其价格和进口的日本机械拌和机适当。超声涣散工艺时刻短,总体能耗下降,浆料涣散效果好,资料颗粒的聚合得到有用推迟,安稳性大为进步。


别的,能够经过运用涣散剂来改进涣散效果。


涂布均一性问题


涂布不均,不只电池一致性就欠好,还关系到规划、运用安全性等问题。所以,电池制造进程中对涂布均一性的操控很严厉。做配方、涂布工艺的了解,资料颗粒越小,涂布越难做均匀。就其机理,我尚未看到相关的解说。涂布在线以为是电极浆料的非牛顿流体特性引起的。


电极浆料应属非牛顿流体中的触变流体,该类流体的特点是停止时粘稠,甚至呈固态,但搅动后变稀而易于流动。粘结剂在亚微观状况下是线性或网状结构,搅动时,这些结构被损坏,流动性就好,停止后,它们又重新构成,流动性就变差。磷酸铁锂颗粒细微,同等质量下,颗粒数量添加,要把他们联合起来组成有用的导电网络,需求的导电剂的量也相应添加。颗粒小、导电剂用量添加,所需的粘结剂用量也上升。静置时,更简单构成网状结构,流动性比惯例资料差。


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