Vplyv procesu tvorby lítium-železofosfátovej batérie na jeho výkon

Tvorba je dôležitým procesom vo výrobnom procese lítiových batérií. Počas tvorby sa na povrchu negatívnej elektródy vytvorí pasivačná vrstva, t. j. pevný elektrolytový interface film (SEI film). Kvalita filmu SEI ovplyvňuje životnosť cyklu, stabilitu a elektrochemické vlastnosti, ako je samovybíjanie a bezpečnosť, spĺňajú požiadavky "bezúdržbového" pre sekundárne utesnenie batérie. Film SEI tvorený rôznymi chemickými konverznými procesmi je však odlišný a vplyv na výkon batérie je tiež veľmi odlišný.

Tradičná metóda prednabíjania s nízkym prúdom pomáha vytvoriť stabilný film SEI, ale dlhodobé nabíjanie s nízkym prúdom zvýši impedanciu vytvoreného filmu SEI, čo ovplyvní výkon vybitia lítium-iónovej batérie a dlhý proces ovplyvňuje efektivitu výroby. Rôzne systémy lítiových batérií majú rôzne procesy tvorby. Tento článok analyzuje lítium-železofosfátové batériové systémy.

Proces tvorby systému fosforečna liatinového lítia sa zvyčajne vyberá takto:

Nabíjací prúd 0,05C~0,2C, rezné napätie 3,6 ~3,7 V, nabíjací rozťažný prúd 0,025C~0,05C, po státí po určitú dobu (10-20min), 0,1 ~ 0,2C vybitá na 2,5 V, stojaci po určitú dobu (20 -60min). Pri rôznych mechanizmoch nabíjania a vybíjania ovplyvňuje rozdiel v nabíjaní vznik a kvalitu SEI a čas státia a nabíjací rozťažený prúd ovplyvňujú čas procesu tvorby batérie.

Proces tvorby batérií systému fosforečnanom lítium-železom musí vybrať vhodné odstavné napätie. Z materiálovej kryštálovej konštrukcie, keď je napätie nabíjania väčšie ako 3,7 V, môže byť poškodená štruktúra mriežky fosforečna lítneho železa, čo má vplyv na výkon cyklu batérie. Výsledky experimentu s čiastočnou vnútornou rezistenciou a pozorovania SEM pólového kusu tiež dokazujú, že tieto závery sú správne:

1. Vhodné zníženie formácie napätia a skrátenie času tvorby môže účinne znížiť tvorbu zrážok lítia na povrchu negatívnej elektródy tak, aby bolo možné získať hladší povrch negatívnej elektródy. Je to preto, že keď je napätie formácie vysoké, rýchlosť výroby plynu vo vnútri batérie je taká rýchla, že plyn vo vnútri batérie nemôže byť vybitý včas, čo sa usadí na povrchu membrány, čo ovplyvňuje kontaktnú rovnováhu medzi membránou a negatívnou elektródou. V procese extrakcie lítium-iónmi nerovnováha kontaktu medzi týmito dvoma spôsobuje nadmerné vloženie lítium-iónov v niektorých oblastiach, čo spôsobuje nerovnomerné zatemnenie povrchu negatívnej elektródy a nakoniec ovplyvňuje výkon batérie.

2. Po skúške vnútorného odporu batérie po tvorbe sa zistilo, že primerané zníženie napätia pri tvorbe a skrátenie času tvorby môže znížiť vnútorný odpor batérie. Vysoká vnútorná odolnosť spôsobená vysokým chemickým prepočítavacím napätím súvisí aj s nerovným povrchom negatívnej elektródy a tvorbou bielych škvŕn. Vzhľadom k tomu, biele škvrny sú zlúčeniny lítia, elektrická vodivosť je zlá, takže batérie vnútorný odpor je príliš veľký.

3. Primerané zníženie napätia pri tvorbe môže zvýšiť prvú kapacitu nabitia a vybitia batérie a zlepšiť výkon cyklu batérie. Príliš vysoké napätie tvorby je ľahko spôsobiť usadzovanie lítia a jeho zlúčenín na povrchu negatívnej elektródy, čo zvyšuje nezvratnú kapacitu batérie, čo nevyhnutne ovplyvní kapacitu batérie. Vzhľadom na existenciu lítia a jeho zlúčenín sa kapacita batérie zníži počas nabíjania a vybíjania. Rýchlo, čo ovplyvňuje životnosť cyklu batérie.