Ο σχηματισμός είναι ένα κρίσιμο βήμα στην παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου-. Κατά τον σχηματισμό, ένα στρώμα παθητικοποίησης, το φιλμ ενδιάμεσης φάσης στερεού ηλεκτρολύτη (SEI), σχηματίζεται στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου. Η ποιότητα της μεμβράνης SEI επηρεάζει άμεσα τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, τη σταθερότητα, τον ρυθμό αυτο-αποφόρτισης, την ασφάλεια και άλλα χαρακτηριστικά ηλεκτροχημικής απόδοσης, ικανοποιώντας την απαίτηση "χωρίς συντήρηση{{4}" για σφραγισμένες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Διαφορετικές διαδικασίες σχηματισμού οδηγούν σε διαφορετικά φιλμ SEI, επηρεάζοντας σημαντικά την απόδοση της μπαταρίας.
Οι παραδοσιακές μέθοδοι χαμηλής-τρέχουσας προ-φόρτισης διευκολύνουν τον σταθερό σχηματισμό φιλμ SEI. Ωστόσο, η παρατεταμένη φόρτιση χαμηλού-ρεύματος αυξάνει την αντίσταση του σχηματιζόμενου φιλμ SEI, επηρεάζοντας την απόδοση ρυθμού εκφόρτισης της μπαταρίας ιόντων λιθίου-. Ο εκτεταμένος χρόνος διαδικασίας επηρεάζει επίσης την αποδοτικότητα της παραγωγής. Διαφορετικά συστήματα μπαταριών ιόντων λιθίου-απαιτούν διαφορετικές διαδικασίες σχηματισμού. αυτό το άρθρο εστιάζει στο σύστημα μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου.
Η διαδικασία σχηματισμού για μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP) ακολουθεί συνήθως τα εξής βήματα:
Ρεύμα φόρτισης 0,05C~0,2C, τάση διακοπής 3,6~3,7V, ρεύμα διακοπής φόρτισης 0,025C~0,05C, ηρεμία για μια χρονική περίοδο (10-20 λεπτά), στη συνέχεια εκφόρτιση στους 0,1~0,2C έως 2,5V, ακολουθούμενη από περίοδο ανάπαυσης (20-60 λεπτά). Κάτω από διαφορετικούς μηχανισμούς φόρτισης/εκφόρτισης, το ρεύμα φόρτισης επηρεάζει το σχηματισμό και την ποιότητα του στρώματος SEI (Sediment-Insulated Plate), ενώ ο χρόνος ηρεμίας και το ρεύμα διακοπής φόρτισης επηρεάζουν το χρόνο της διαδικασίας σχηματισμού της μπαταρίας.
Η διαδικασία σχηματισμού για μπαταρίες LFP απαιτεί την επιλογή κατάλληλης τάσης διακοπής. Από την άποψη της δομής των υλικών κρυστάλλων, όταν η τάση φόρτισης υπερβαίνει τα 3,7 V, μπορεί να βλάψει τη δομή του πλέγματος του LFP, επηρεάζοντας έτσι την απόδοση του κύκλου της μπαταρίας. Μερικά πειράματα εσωτερικής αντίστασης και παρατηρήσεις SEM ηλεκτροδίων επίσηςεπιβεβαιώστε το τα ακόλουθα συμπεράσματα:
1. Η κατάλληλη μείωση της τάσης σχηματισμού και η συντόμευση του χρόνου σχηματισμού μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την εναπόθεση λιθίου στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου, με αποτέλεσμα μια πιο λεία επιφάνεια αρνητικού ηλεκτροδίου. Αυτό συμβαίνει επειδή μια υψηλή τάση σχηματισμού οδηγεί σε ταχύτερο εσωτερικό ρυθμό παραγωγής αερίου, αποτρέποντας την έγκαιρη αποβολή αερίου και προκαλώντας εναπόθεση στην επιφάνεια του διαχωριστή, επηρεάζοντας έτσι την ισορροπία επαφής μεταξύ του διαχωριστή και του αρνητικού ηλεκτροδίου. Κατά την εισαγωγή/εξαγωγή ιόντων λιθίου-, αυτή η ανισορροπία έχει ως αποτέλεσμα την υπερβολική εισαγωγή ιόντων λιθίου- σε ορισμένες περιοχές, προκαλώντας ανομοιόμορφη επιφάνεια αρνητικού ηλεκτροδίου και τελικά επηρεάζοντας την απόδοση της μπαταρίας.
2. Η δοκιμή εσωτερικής αντίστασης της διαμορφωμένης μπαταρίας αποκάλυψε ότι η κατάλληλη μείωση της τάσης και του χρόνου σχηματισμού μπορεί να μειώσει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Η υψηλή εσωτερική αντίσταση που προκαλείται από την υψηλή τάση σχηματισμού σχετίζεται επίσης με την ανομοιόμορφη επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου και το σχηματισμό λευκών κηλίδων. Αυτές οι λευκές κηλίδες είναι ενώσεις λιθίου με κακή αγωγιμότητα, που οδηγεί σε υψηλότερη εσωτερική αντίσταση.
3. Κατάλληλη μείωση της τάσης σχηματισμού στοδιαδικασία σχηματισμού κυψελών μπαταρίαςΟ σχεδιασμός μπορεί να βελτιώσει την αρχική χωρητικότητα φόρτισης/εκφόρτισης και την απόδοση του κύκλου της μπαταρίας. Η υπερβολικά υψηλή τάση σχηματισμού προκαλεί εύκολα απόθεση λιθίου και των ενώσεων του στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου, αυξάνοντας τη μη αναστρέψιμη χωρητικότητα της μπαταρίας και αναπόφευκτα επηρεάζοντας τη χωρητικότητά της. Η παρουσία λιθίου και των ενώσεων του οδηγεί σε όλο και πιο γρήγορη αποσύνθεση της χωρητικότητας κατά τη διάρκεια των κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης, επηρεάζοντας τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
ACEY-BCT503-512H 5V 3Aεξοπλισμός σχηματισμού μπαταριών χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των παραμέτρων σχηματισμού, χωρητικότητας και απόδοσης των μπαταριών λιθίου. Πρόκειται για ένα κύριο-ενσωματωμένο σύστημα δοκιμής εξαρτημένης μπαταρίας που αποτελείται από υπολογιστές και εξοπλισμό μικροϋπολογιστών ενός-τσιπ. Έχει προηγμένη δομή, αξιόπιστη απόδοση, βολική λειτουργία, υψηλή απόδοση και εξαιρετικά υψηλή απόδοση είναι ένας απαραίτητος εξοπλισμός παραγωγής και δοκιμών για κατασκευαστές μπαταριών λιθίου, κατασκευαστές μικρότερης χωρητικότητας-και μονάδες επιστημονικής έρευνας.
