Pengaruh proses pembentukan baterai lithium iron phosphate pada kinerjanya

Pembentukan adalah proses penting dalam proses produksi baterai lithium. Selama pembentukan, lapisan passivation terbentuk pada permukaan elektroda negatif, yaitu, film antarmuka elektrolit padat (film SEI). Kualitas film SEI mempengaruhi masa pakai siklus, stabilitas, dan Sifat elektrokimia seperti pelepasan diri dan keselamatan memenuhi persyaratan "bebas perawatan" untuk penyegelan baterai sekunder. Namun, film SEI yang dibentuk oleh proses konversi kimia yang berbeda berbeda, dan dampaknya pada kinerja baterai juga sangat berbeda.

Metode pra-pengisian daya arus rendah tradisional membantu membentuk film SEI yang stabil, tetapi pengisian arus rendah jangka panjang akan meningkatkan impedansi film SEI yang terbentuk, sehingga mempengaruhi kinerja pelepasan laju baterai lithium ion, dan waktu proses yang panjang mempengaruhi efisiensi produksi. Sistem baterai lithium yang berbeda memiliki proses pembentukan yang berbeda. Artikel ini menganalisis sistem baterai fosfat besi lithium.

Proses pembentukan sistem fosfat besi lithium biasanya dipilih sebagai berikut:

Pengisian daya saat ini 0,05C ~ 0,2C, tegangan cut-off 3.6 ~ 3.7V, pengisian cut-off arus 0.025C ~ 0.05C, setelah berdiri untuk jangka waktu (10-20min), 0.1 ~ 0.2C dibuang ke 2.5V, berdiri untuk jangka waktu (20 -60min). Di bawah mekanisme pengisian dan pemakaian yang berbeda, perbedaan dalam pengisian arus mempengaruhi pembentukan dan kualitas SEI, dan waktu berdiri dan pengisian cut-off saat ini mempengaruhi waktu proses pembentukan baterai.

Proses pembentukan baterai sistem fosfat besi lithium perlu memilih tegangan cut-off yang sesuai. Dari struktur kristal material, ketika tegangan pengisian lebih besar dari 3,7V, struktur kisi fosfat besi lithium mungkin rusak, sehingga mempengaruhi kinerja siklus baterai. Hasil percobaan resistensi internal parsial dan pengamatan SEM sepotong tiang juga membuktikan bahwa kesimpulan berikut benar:

1. Tepat menurunkan tegangan pembentukan dan mengurangi waktu pembentukan secara efektif dapat mengurangi generasi lithium presipitasi pada permukaan elektroda negatif, sehingga permukaan halus elektroda negatif dapat diperoleh. Hal ini karena ketika tegangan pembentukan tinggi, tingkat produksi gas di dalam baterai begitu cepat sehingga gas di dalam baterai tidak dapat dibuang tepat waktu, yang deposito pada permukaan diafragma, yang mempengaruhi keseimbangan kontak antara diafragma dan elektroda negatif. Dalam proses ekstraksi lithium ion, ketidakseimbangan kontak antara keduanya menyebabkan penyisipan ion lithium yang berlebihan di beberapa daerah, menyebabkan permukaan elektroda negatif tidak merata, dan akhirnya mempengaruhi kinerja baterai.

2. Setelah uji ketahanan internal baterai setelah pembentukan, ditemukan bahwa secara tepat mengurangi tegangan pembentukan dan mengurangi waktu pembentukan dapat mengurangi ketahanan internal baterai. Resistensi internal yang tinggi yang disebabkan oleh tegangan konversi kimia yang tinggi juga terkait dengan permukaan elektroda negatif yang tidak merata dan pembentukan bintik-bintik putih. Karena bintik-bintik putih adalah senyawa lithium, konduktivitas listrik buruk, sehingga ketahanan internal baterai terlalu besar.

3. Tepat mengurangi tegangan pembentukan dalam desain proses pembentukan dapat meningkatkan kapasitas pengisian dan pelepasan pertama baterai dan meningkatkan kinerja siklus baterai. Tegangan pembentukan yang terlalu tinggi mudah menyebabkan pengendapan lithium dan senyawanya pada permukaan elektroda negatif, yang meningkatkan kapasitas baterai yang tidak dapat diubah, yang pasti akan mempengaruhi kapasitas baterai. Karena adanya lithium dan senyawanya, kapasitas baterai akan berkurang selama siklus pengisian dan pelepasan. Cepat, mempengaruhi masa pakai siklus baterai.