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锂离子电池化成工艺有什么

钜大LARGE  |  点击量:2380次  |  2021年03月01日  

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膜的重要成分是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,假如化成制度不好,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出现不利影响。


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。


锂离子电池化成工艺


在锂离子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,其出现气体原因可能是: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显著新增,且同时出现相当量的O2和N2。同时水分的渗入导致HF出现,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,重要以烃类气体为主。


随着市场需求的不断增强,生产公司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。锂离子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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