锂离子电池老化工艺过程与机理

锂离子电池老化工艺过程与机理 1 1 1 2 2 3 3 6 91.电池老化的概念电池老化是指在电池组装完成并进行化成充放电后的放置过程。这一过程可以在常温或高温下进行，其主要目的包括以下几个方面：1.将电池在高温或常温下存放一段时间，有助于电解液充分渗透到极片中，从而有利于提高电池的性能稳定性。2.经过化成后，电池内部的石墨负极会形成一层SEI膜，通过在高温下进行老化，有助于SEI结构稳定化，形成更宽松、多孔的膜。3.化成后，电池的电压处于不稳定阶段。经过老化，正负极材料中的活性物质可以促进一些副作用的加速进行，如产气、电解液分解等，从而迅速使锂电池的电化学性能达到稳定状态。4.通过老化过程，可以剔除自放电严重的不合格电池，有利于筛选出一致性较高的电池。2.锂电池老化制度对电池性能的影响锂电池的生产工艺可以分为前道极片制造、中道电芯封装、后道电池活化三个阶段，电池活化阶段的目的是让电池中的活物质和电解液经过充分活化以达到电化学性能稳定。活化阶段包括预充电、化成、老对于开口化成来说，如果厂房可以控制好湿度可以对于三元作为正极材料，石墨作为负极材料的锂电度后会抑制电解液的进一步分解，可以起到防止电解液降。但是化成后形成的SEI膜结构紧密且孔隙小，将电池再进行老化，将有助三元/石墨锂电池的老化一般选择常温老化7天-28天时间，但是也有的厂采用高温老化制度，老化时间为1-3天，所谓的高温一般是38℃-50℃之间。高2.3.钛酸锂负极锂电池1.55V(相对于锂金属),高于SEI形成的0.8V,所以充放电过程中不会形成固态这就意味着钛酸锂充电过程中，不断的有电子钛酸锂电池的老化制度一般首选高温老化制度，老化温度采用40℃-55℃,老化时间一般是1-3天，老化之后需要进行负压排气。进行多次高温老化，使电池无论对于哪种体系的电池，老化是必不可少剔除不良品的有效途径。只有通过老化的方式，体包括正负极材料表面膜层的变化、电极热力学不稳在锂离子电池老化过程中，电压降正是电极材料表面SEI膜的形成和稳定K值是用于描述电芯自放电速率的物理量，其计算方法为两次测试的开路对于这种情况下的电芯，仅仅通过容量和一次电压因此，需要引入K值测试：通过精确计算电压降速率来判断电芯是否存在微小短路情况，如图1所示。第5页共9页1V以下金属异物导致电池内部短路的机制主要涉及两种不同的过程，正如图2所在这种高电位的环境下，金属杂质会发生溶解现象这些金属杂质可能源自于生产过程、设备磨损集尘装置在电池生产过程中，为了防止金属异物的混入，制造现场采取了多种预防措施，如图3所示。这些措施包括但不限于以下几点：1.使用电磁除铁设备：在电极浆料的制备过程中，利用电磁除铁设备可以有效去除铁(Fe)等磁性金属杂质，从而减少金属异物对电池性能的影响。2.极片清洁：在极片分切或模切工序中，使用毛刷等清洁工具扫除切割过程中产生的毛刺和碎片，保持极片的清洁度。3.保护极耳和涂层边缘：通过在极耳或涂层边缘贴上胶带，可以防止这些敏感部位在后续工序中受到损伤，避免金属屑的产生。4.焊接工序的集尘：在容易产生金属屑的焊接工序中，使用集尘器吸附飞散的金属异物，以减少其对产品质量的影响。5.质量控制措施在过程检测方面，制造现场也采取了严格的质量控制措施：1.耐电压测试：在注液前，对电池进行耐电压测试，以便检出因内部短路而2.老化工艺检测：通过电池压降△V的监测，可以在老化工艺中发现不合格品，确保只有性能稳定的电池才能进入下一生产阶段。电压降K值受到时间t、充电状态以及温度T不同的充电状态会影响电池的老化速率和电压降K值的变化。在一定的温度条件下，K跟时间的关系曲线如图4所示。这只是表示电池的自放电率会随着时间的延长在一定的温度条件下，电压降K值与时间的关系曲线如图4所示。在存储时间一定的条件下，电压降K值与温度之间的关系表现为K值随着在较高的温度下，这些金属杂质的溶解和析出过程在一定的电压范围内(3.8-4.2V),K值随着充电状态本人2013年在企业时的电池老化程序为：充电到4.0-4.2V,常温存储7d,高温45℃存储7d,检测电池老化前后的电压差剔除不合格品。有时候为了充分检出不合格品，将电池在高温或常温状态下开路搁置7天或28天，通过对电池放电至截止电压测量其放电电量来判断其自放电性能。准确度也不高，并且长时间占用了较多的设备和场有研究人员也致力于研究这种不合格品检出方短到了10