Der Bildung- und Kapazitätsteilungsprozess von Lithiumbatterien ist ein wichtiges Glied im Produktionsprozess von Lithiumbatterien, der eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Stabilität und Konsistenz der Batterieleistung spielt.
1 Chemischer Prozess
Unter chemischer Umwandlung versteht man im Allgemeinen die Durchführung einer Reihe von Prozessmaßnahmen an der ersten geladenen Batterie, um deren Leistung zu stabilisieren, einschließlich Laden und Entladen mit niedrigem Strom, Halten bei konstanter Temperatur usw. Der Hauptzweck besteht darin, einen dichten und stabilen Festelektrolyt-Grenzflächenfilm zu bilden (SEI-Film) auf der negativen Elektrodenoberfläche der Batterie, um die elektrochemische Leistung der Batterie, wie z. B. Lebensdauer, Stabilität, Selbstentladung und Sicherheit, zu verbessern.
Zu den Schlüsselparametern des chemischen Umwandlungsprozesses gehören:
1. Formationsstrom:Die Stärke und Wellenform des Formationsstroms haben einen erheblichen Einfluss auf die Bildung des SEI-Films. Im Allgemeinen wird ein kleiner Strom verwendet, um einen relativ dichten SEI-Film zu erzeugen, gefolgt vom Laden mit einem größeren Strom, um die Batterie an die tatsächlichen Arbeitsbedingungen mit hohem Strom anzupassen und die Defekte im SEI zu reparieren. Während des Formationsprozesses ist eine präzise Steuerung des Lade- und Entladestroms erforderlich, um einen Anstieg der SEI-Filmimpedanz zu verhindern, der die Entladeleistung von Lithium-Ionen-Batterien beeinträchtigen kann.
2. Formationsspannung:Die Wahl der Formationsspannung muss auf der Grundlage des spezifischen Systems und der Materialien der Batterie erfolgen. Eine zu hohe Spannung kann zu internen Schäden an der Batterie führen und deren Zyklenleistung beeinträchtigen.
3. Bildungstemperatur:Die Bildungstemperatur hat auch einen erheblichen Einfluss auf die Bildung des SEI-Films und die Leistung der Batterie. Experimente haben gezeigt, dass die am besten geeignete Temperatur für die Bildung bei 20-35 Grad liegt. Die meisten Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien wählen jedoch eine etwas höhere Temperatur (30-60 Grad) für die Bildung, um die Zyklen- und Speicherleistung der Batterie zu verbessern . Allerdings kann eine zu hohe Temperatur auch zur Auflösung des SEI-Films und zur Miteinbettung von Lösungsmittelmolekülen führen, wodurch die Stabilität des SEI-Films verringert wird.
4. Äußerer Druck:Durch die Anwendung eines geeigneten Rolldrucks während des Formierungsprozesses kann das von der Batterie erzeugte Gas erheblich eliminiert werden (organisches Material zersetzt sich unter hohem Druck, um Gas zu erzeugen) und die Formierungskapazität, Geschwindigkeit und Zyklenleistung der Batterie verbessert werden.
Die spezifischen Schritte des chemischen Umwandlungsprozesses sind wie folgt:
1. Eine Injektion:Spritzen Sie den Elektrolyten in die zusammengebaute Batterie. Evakuieren Sie zunächst die Batterie und warten Sie, bis sich im Inneren ein Unterdruck bildet. Öffnen Sie dann das Einspritzventil und lassen Sie den Elektrolyten aufgrund der Druckdifferenz in die Batterie fließen.
2. Hochtemperaturalterung:Legen Sie die Batterie für einen bestimmten Zeitraum in einen Raum mit hoher Temperatur, damit der Elektrolyt vollständig in die Elektrodenpads eindringen kann und so den Grundstein für die Bildung eines SEI-Films von besserer Qualität in der Zukunft legt.
3. Chemischer Umwandlungsvorgang:Führen Sie einen Ladevorgang mit kleinem Strom durch, um einen dichten und stabilen SEI-Film auf der Oberfläche der negativen Elektrode zu bilden. Während des Bildungsprozesses wird die Bildung eines Unterdrucks genutzt, um das erzeugte Gas abzusaugen. Dadurch wird verhindert, dass sich Gas an der Elektrodenschnittstelle ansammelt und den Diffusionsweg von Lithiumionen sowie die Gleichmäßigkeit des SEI-Films beeinträchtigt.
4. Sekundäreinspritzung:Aufgrund des Verbrauchs von etwas Elektrolyt während des Formierungsprozesses und der Tatsache, dass durch die Unterdruckbildung auch etwas Elektrolyt entfernt wird, ist eine Nachinjektion erforderlich. Das Injektionsvolumen ist im Vergleich zu einer Einzelinjektion relativ klein.
2 Partitionierungsprozess
Das einfache Verständnis der Kapazitätssortierung ist Kapazitätssortierung, Leistungsüberprüfung und Einstufung. Sein Hauptzweck besteht darin, die Qualität von Batterien zu überprüfen, die Kapazität anzupassen, die Spannung auszugleichen, die Sicherheit zu gewährleisten und die Effizienz zu verbessern.
Der Schlüssel zum Kapazitätstrennungsprozess besteht darin, durch die Bildung eines Kapazitätstrennungsschranks Lade- und Entladetests an der Batterie durchzuführen, Parameter wie Batteriekapazität und Innenwiderstand zu ermitteln und das Qualitätsniveau der Batterie zu bestimmen. Während des Kapazitätsteilungsprozesses ist eine strenge Kontrolle des Lade- und Entladestroms und der Spannung erforderlich, um die Genauigkeit der Testergebnisse sicherzustellen.
Die spezifischen Schritte des Volumentrennungsprozesses sind wie folgt:
1. OCV messen:Messen Sie nach der zweiten Einspritzung zweimal die Leerlaufspannung (OCV), um den K-Wert bei hoher Temperatur zu berechnen.
2. Hochtemperatur-K-Wert-Analyse:Durch die Analyse der Größe des K-Wertes kann festgestellt werden, ob in der Batterie ein Mikrokurzschlussphänomen vorliegt. Wenn der K-Wert zu hoch ist, hat die Batterie möglicherweise einen Mikrokurzschluss und muss entfernt werden.
3. Betrieb der Kapazitätsteilung:Führen Sie einen Lade-Entladetest an der Batterie durch, um relevante Parameter wie die Batteriekapazität zu ermitteln. Klassifizieren Sie die Batterie entsprechend den Testergebnissen in verschiedene Stufen, z. B. Stufe A für hohe Kapazität und Stufe B für niedrige Kapazität.
4. Messung des K-Wertes bei Raumtemperatur:Lassen Sie die Batterie nach der Kapazitätsteilung eine Zeit lang (im Allgemeinen nicht weniger als 15 Tage) bei Raumtemperatur stehen und messen Sie den K-Wert bei Raumtemperatur, nachdem sich die Batteriespannung stabilisiert hat. Der K-Wert der Raumtemperatur wird auch als Parameter verwendet, um die Selbstentladungsrate der Batterie anzuzeigen und um defekte Batterien zu erkennen.
3 Genauigkeitsanforderungen für chemische Trenngeräte
Um die elektrochemische Leistung von Lithiumbatterien wie Zyklenlebensdauer, Stabilität, Selbstentladung und Sicherheit zu verbessern, ist es notwendig, die Konsistenz streng zu kontrollieren oder die Batteriequalität von Lithiumbatterien genau zu bewerten. Daher werden hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit von Strom und Spannung in chemischen und kapazitiven Geräten gestellt. Derzeit liegt die Messgenauigkeit von Strom und Spannung in Geräten zur chemischen Kapazitätstrennung auf dem Markt im Allgemeinen bei etwa einem Tausendstel, während die Genauigkeit von Strom- und Spannungssensoren über einem Zehntausendstel eine ideale Wahl ist.
Der Bildung- und Kapazitätsteilungsprozess von Lithiumbatterien ist ein wichtiger Schritt zur Gewährleistung der Stabilität und Konsistenz der Batterieleistung. Durch die präzise Steuerung der Schlüsselparameter und -schritte im Bildungs- und Kapazitätstrennungsprozess können die elektrochemische Leistung und Sicherheit der Batterie erheblich verbessert werden.