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化成充放电电流主要包括第一部分开路充电电流、第二部分闭合充电电流和第四部分闭合放电电流。
开孔形成的第一部分主要是小电流充电,目的是形成稳定致密的SEI膜,使电解液中加成反应产生的气体得以排出;
以及电池性能等对电池性能的影响循环性能和倍率性能会降低。
而且电解液添加剂的种类和用量、反应电位和时间不同,反应所需的充电速率也不同。
因此,该阶段的充电主要选择阶梯式充电方式,即第一步为小电流充电,后续步骤在上一步的基础上加大电流充电。
第二部分闭阵主要是在第一部分的基础上增加充电电流。
第一部分,电解液中的部分添加剂发生反应,形成致密的SEI膜。
但SEI膜密度过大会影响反应过程中锂离子的传输,因此需要逐渐增加电流,使形成的SEI膜满足由致密到疏松的过渡。
此外,增大充电电流也会缩短电池充电时间,提高生产效率。
但如果充电电流过大,电芯温度升高,SEI膜被破坏,溶解重组。电池容量衰减,循环性能差,甚至引发安全事故。
第四部分闭式放电是对充满电的电池进行第一次放电,从而完成电池的整个激活过程。
放电前,负极表面SEI膜已基本形成,因此这部分放电电流可等于或略大于第二部分充电电流;
但电流不宜过大,会导致电池极化严重,电池温度快速升高。
另外,为了保证电池的一致性,在大电流放电后还要进行一部分小电流放电。
影响锂离子电池性能的关键因素是锂离子电池负极表面电解液分解形成的固体电解质膜(SEI)。
SEI膜是在电池化成过程中通过第一次充放电形成的。
稳定的SEI膜可以保护正极在后续电解液分解过程中不被消耗,防止石墨脱落,因此化成过程是锂离子电池制造过程中的重要工序。
不同的形成工艺形成的SEI膜状态不同,不同的SEI膜状态对电池性能的影响也不同。
因此,不同的化成工艺对锂离子电池的性能有不同的影响。
化成充放电时间主要包括上述第一部分开通充电时间、第二部分合闸充电时间和第四部分合闸放电时间。
开充电时间的第一部分是小电流充电时间,不能太长,因为长期小电流充电会增加形成的SEI膜的阻抗,增加电池的内阻。第二部分是封闭充电时间。
如果没有电压限制,长时间充电会导致电池过充,短时间充电会导致电池内部电极的活性物质没有被充分激活;
SEI膜不会致密且不完整,会影响电池性能。因此,这部分充电时间应与充电截止电压共同控制。
第四部分是封闭放电时间与电池的放电深度有关。如果没有放电截止电压的限制,电池放电时间越长;
电池放电深度越深,会导致电池过放电,缩短电池寿命,从而影响电池性能。