Διαδικασία σχηματισμού και απόδοση της μπαταρίας φωσφορικού άλατος σιδήρου λίθιου

Ο σχηματισμός είναι μια σημαντική διαδικασία στη διαδικασία παραγωγής των μπαταριών λίθιου. Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού, ένα στρώμα παθητικότητας διαμορφώνεται στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου, δηλ., μια στερεά ταινία διεπαφών ηλεκτρολυτών (ταινία SEI). Η ποιότητα της ταινίας SEI έχει επιπτώσεις άμεσα στη ζωή κύκλων, σταθερότητα, και οι ηλεκτροχημικές ιδιότητες όπως self-discharge και η ασφάλεια καλύπτουν τις απαιτήσεις της «συντήρηση-ελεύθερης» σφράγισης για τις δευτεροβάθμιες μπαταρίες. Εντούτοις, οι ταινίες SEI που διαμορφώνονται με τις διαφορετικές χημικές διαδικασίες σχηματισμού είναι διαφορετικές, και ο αντίκτυπος στην απόδοση μπαταριών είναι επίσης πολύ διαφορετικός.
Η παραδοσιακή low-current μέθοδος προφορτίσματος είναι συμβάλλουσα στο σχηματισμό μιας σταθερής ταινίας SEI, αλλά η μακροπρόθεσμη low-current φόρτιση θα οδηγήσει σε μια αύξηση στην αντίσταση της διαμορφωμένης ταινίας SEI, η οποία έχει επιπτώσεις στην απόδοση απαλλαγής ποσοστού των λίθιο-ιονικών μπαταριών, και ο μακροχρόνιος χρόνος διαδικασίας έχει επιπτώσεις στην αποδοτικότητα παραγωγής. Τα διαφορετικά συστήματα μπαταριών λίθιου έχουν τις διαφορετικές διαδικασίες σχηματισμού. Αυτό το έγγραφο αναλύει το σύστημα μπαταριών φωσφορικού άλατος σιδήρου λίθιου (LFP) ως αντικείμενο.

Η διαδικασία σχηματισμού της μπαταρίας LPF επιλέγεται συνήθως ως εξής:

• Χρεώνοντας τρέχον 0.05C~0.2C, κόψτε την τάση 3.6~3.7V, χρέωση κομμένο τρέχον 0.025C~0.05C, μετά από να αντιπροσωπεύσει για μια χρονική περίοδο (10-20min), απαλλαγή σε 0.1~0.2C σε 2.5V, στάση μια χρονική περίοδο (20 -60min). Κάτω από τους διαφορετικούς μηχανισμούς φόρτισης και εκφόρτισης, τα διαφορετικά ρεύματα φόρτισης έχουν επιπτώσεις στο σχηματισμό και την ποιότητα SEI, και ο στηργμένος χρόνος και το φόρτιση κομμένο ρεύμα έχουν επιπτώσεις στο χρόνο διαδικασίας σχηματισμού της μπαταρίας.

Η διαδικασία σχηματισμού μπαταριών της μπαταρίας LFP πρέπει να επιλέξει μια κατάλληλη κομμένη τάση. Από την προοπτική της υλικής δομής κρυστάλλου, όταν η τάση φόρτισης είναι μεγαλύτερη από 3.7V, η δομή δικτυωτού πλέγματος του φωσφορικού άλατος σιδήρου λίθιου μπορεί να βλαφθεί, με αυτόν τον τρόπο έχοντας επιπτώσεις στην απόδοση κύκλων της μπαταρίας.

Μέρος του εσωτερικού πειράματος αντίστασης και τα αποτελέσματα παρατήρησης κομματιού SEM πόλων αποδεικνύουν επίσης την ακρίβεια των ακόλουθων συμπερασμάτων:

• 1. Κατάλληλα να μειώσει την τάση σχηματισμού και το χρόνο σχηματισμού μπορεί αποτελεσματικά να μειώσει την παραγωγή της πτώσης λίθιου στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου, έτσι ώστε ένα αρνητικό φύλλο ηλεκτροδίων με μια ομαλότερη επιφάνεια μπορεί να ληφθεί. Αυτό είναι επειδή όταν η τάση σχηματισμού είναι υψηλή, το ποσοστό παραγωγής αερίου μέσα στην μπαταρία είναι τόσο γρήγορο που το αέριο μέσα στην μπαταρία δεν μπορεί να απαλλαχθεί εγκαίρως και καταθέσεις στην επιφάνεια του διαχωριστή, ο οποίος έχει επιπτώσεις στην ισορροπία επαφών μεταξύ του διαχωριστή και του αρνητικού ηλεκτροδίου. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας deintercalation των ιόντων λίθιου, η δυσαναλογία επαφών μεταξύ της υπερβολικής παρεμβολής δύο αιτιών των ιόντων λίθιου σε μερικές περιοχές, αναγκάζοντας την επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου για να είναι τραχιά, και έχοντας επιπτώσεις τελικά στην απόδοση της μπαταρίας.
• 2. Μετά από την εσωτερική δοκιμή αντίστασης της μπαταρίας μετά από το σχηματισμό, διαπιστώνεται ότι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας μπορεί να μειωθεί με κατάλληλα να μειώσει την τάση σχηματισμού και το χρόνο σχηματισμού. Η υψηλή εσωτερική αντίσταση που προκαλείται από την υψηλή τάση σχηματισμού συσχετίζεται επίσης με την τραχιά επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου και το σχηματισμό των άσπρων σημείων. Επειδή τα άσπρα σημεία είναι ενώσεις λίθιου και έχουν τη φτωχή αγωγιμότητα, η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας είναι σχετικά μεγάλη.
• 3. Κατάλληλα να μειώσει την τάση σχηματισμού στο σχέδιο της διαδικασίας σχηματισμού μπορεί να αυξήσει την αρχική ικανότητα δαπανών και απαλλαγής της μπαταρίας και να βελτιώσει την απόδοση κύκλων της μπαταρίας. Η υπερβολική τάση σχηματισμού θα αναγκάσει εύκολα το λίθιο και τις ενώσεις της για να καταθέσει στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου, το οποίο θα αυξήσει την αμετάκλητη ικανότητα της μπαταρίας και έχει επιπτώσεις αναπόφευκτα στην ικανότητα της μπαταρίας. Λόγω της παρουσίας λίθιου και ενώσεών της, η ικανότητα της μπαταρίας θα αποσυντεθεί όλο και περισσότερο κατά τη διάρκεια του κύκλου δαπάνη-απαλλαγής. Γρήγορα, έχετε επιπτώσεις στη ζωή κύκλων μπαταριών.

XWELL μπορεί να παρέχει τους εξοπλισμούς για το σχηματισμό μπαταριών LFP:

• Κυλινδρικός σχηματισμός κυττάρων και βαθμολογώντας μηχανή
• Prismatic σχηματισμός κυττάρων και βαθμολογώντας μηχανή