Le processus de formation et de division de capacité des batteries au lithium est un maillon important dans le processus de production des batteries au lithium, qui joue un rôle crucial pour assurer la stabilité et la cohérence des performances des batteries.
1 Processus chimique
La conversion chimique fait généralement référence à la mise en œuvre d'une série de mesures de processus sur la première batterie chargée pour stabiliser ses performances, y compris la charge et la décharge à faible courant, le maintien à température constante, etc. L'objectif principal est de former un film d'interface d'électrolyte solide dense et stable. (film SEI) sur la surface de l'électrode négative de la batterie, afin d'améliorer les performances électrochimiques de la batterie, telles que la durée de vie, la stabilité, l'autodécharge et la sécurité.
Les paramètres clés du processus de conversion chimique comprennent :
1. Courant de formation :L'ampleur et la forme d'onde du courant de formation ont un impact significatif sur la formation du film SEI. D'une manière générale, un faible courant est utilisé pour générer un film SEI relativement dense, suivi d'une charge avec un courant plus important pour adapter la batterie aux conditions de fonctionnement réelles d'un courant élevé et pour réparer les défauts du SEI. Pendant le processus de formation, un contrôle précis du courant de charge et de décharge est nécessaire pour éviter une augmentation de l'impédance du film SEI, ce qui peut affecter les performances de décharge des batteries lithium-ion.
2. Tension de formation :La sélection de la tension de formation doit être déterminée en fonction du système et des matériaux spécifiques de la batterie. Une tension excessive peut causer des dommages internes à la batterie, affectant ainsi ses performances de cyclage.
3. Température de formation :La température de formation a également un impact significatif sur la formation du film SEI et les performances de la batterie. Des expériences ont montré que la température la plus appropriée pour la formation est de 20-35 degrés, mais la plupart des fabricants de batteries lithium-ion choisissent une température légèrement plus élevée (30-60 degrés) pour la formation afin d'améliorer les performances de cyclage et de stockage de la batterie. . Cependant, une température excessive peut également conduire à la dissolution du film SEI et à l'incorporation de molécules de solvant, réduisant ainsi la stabilité du film SEI.
4. Pression externe :L'application d'une pression de roulement appropriée pendant le processus de formation peut éliminer considérablement le gaz généré par la batterie (la matière organique se décompose sous haute pression pour produire du gaz), améliorer la capacité de formation, le taux et les performances de cyclage de la batterie.
Les étapes spécifiques du processus de conversion chimique sont les suivantes :
1. Une injection :Injectez l'électrolyte dans la batterie assemblée. Tout d’abord, évacuez la batterie et attendez qu’une pression négative se forme à l’intérieur. Ensuite, ouvrez la vanne d'injection et laissez l'électrolyte s'écouler dans la batterie en raison de la différence de pression.
2. Vieillissement à haute température :Placez la batterie dans une pièce à haute température pendant un certain temps pour permettre à l'électrolyte de s'infiltrer complètement dans les électrodes, jetant ainsi les bases de la formation d'un film SEI de meilleure qualité à l'avenir.
3. Opération de conversion chimique :Effectuez une petite opération de charge de courant pour former un film SEI dense et stable sur la surface de l’électrode négative. Pendant le processus de formation, la formation d'une pression négative est utilisée pour extraire le gaz généré, empêchant le gaz de s'accumuler à l'interface de l'électrode et affectant le chemin de diffusion des ions lithium et l'uniformité du film SEI.
4. Injection secondaire :En raison de la consommation d'une certaine quantité d'électrolyte pendant le processus de formation et du fait que la formation d'une pression négative éliminera également une partie de l'électrolyte, une injection secondaire est nécessaire. Le volume d'injection est relativement faible par rapport à une injection unique.
2 Processus de partitionnement
La simple compréhension du tri par capacité est le tri par capacité, le contrôle des performances et le classement. Son objectif principal est de contrôler la qualité des batteries, de faire correspondre la capacité, d'équilibrer la tension, d'assurer la sécurité et d'améliorer l'efficacité.
La clé du processus de séparation de capacité consiste à effectuer des tests de charge et de décharge sur la batterie grâce à la formation d'une armoire de séparation de capacité, à obtenir des paramètres tels que la capacité de la batterie et la résistance interne et à déterminer le niveau de qualité de la batterie. Un contrôle strict du courant et de la tension de charge et de décharge est requis pendant le processus de division de capacité pour garantir l'exactitude des résultats des tests.
Les étapes spécifiques du processus de séparation en volume sont les suivantes :
1. Mesurer le VCO :Après la deuxième injection, mesurez deux fois la tension en circuit ouvert (OCV) pour calculer la valeur K à haute température.
2. Analyse de la valeur K à haute température :En analysant la taille de la valeur K, il est possible de déterminer s'il existe un phénomène de micro-court-circuit dans la batterie. Si la valeur K est trop élevée, la batterie peut présenter un micro-court-circuit et doit être retirée.
3. Opération de division de capacité :Effectuez un test de décharge de charge sur la batterie pour obtenir les paramètres pertinents tels que la capacité de la batterie. Selon les résultats des tests, classez la batterie en différents niveaux, tels que le niveau A pour une capacité élevée et le niveau B pour une faible capacité.
4. Mesure de la valeur K à température ambiante :Après la division de capacité, laissez la batterie à température ambiante pendant un certain temps (généralement au moins 15 jours) et mesurez la valeur K à température ambiante une fois la tension de la batterie stabilisée. La valeur K de la température ambiante est également utilisée comme paramètre pour refléter le taux d'autodécharge de la batterie et détecter en outre les batteries défectueuses.
3 Exigences de précision pour les équipements de séparation chimique
Afin d'améliorer les performances électrochimiques des batteries au lithium, telles que la durée de vie, la stabilité, l'autodécharge et la sécurité, il est nécessaire de contrôler strictement la cohérence ou d'évaluer avec précision la qualité des batteries au lithium. Par conséquent, il existe des exigences élevées en matière de précision de mesure du courant et de la tension dans les équipements chimiques et capacitifs. À l'heure actuelle, la précision de mesure du courant et de la tension dans les équipements de séparation de capacité chimique sur le marché est généralement d'environ un millième, tandis que la précision des capteurs de courant et de tension supérieure au dix millième est un choix idéal.
Le processus de formation et de division de capacité des batteries au lithium constitue une étape importante pour garantir la stabilité et la cohérence des performances des batteries. En contrôlant avec précision les paramètres et les étapes clés des processus de formation et de séparation de capacité, les performances électrochimiques et la sécurité de la batterie peuvent être considérablement améliorées.