تجزیه و تحلیل و خلاصه روند پیری تشکیل و تشکیل باتری لیتیوم

تولید باتری های لیتیوم یون یک فرایند نزدیک از مراحل کار است. در کل ، تولید باتری های لیتیوم شامل فرآیند تولید قطعه قطب ، فرایند مونتاژ باتری و تزریق مایع نهایی ، آب بندی ، تشکیل و فرایند پیری است. در فرایند سه مرحله ای ، هر فرآیند را می توان به چندین فرآیند اصلی تقسیم کرد و هر مرحله تأثیر زیادی در عملکرد نهایی باتری خواهد داشت.

در فرآیند تولید قطعه قطب ، می توان آن را به پنج فرآیند تقسیم کرد: تهیه دوغاب ، پوشش دوغاب ، نورد قطعه قطب ، برش قطب قطب و خشک شدن قطب قطب. در فرآیند مونتاژ باتری ، با توجه به مشخصات مختلف باتری ، می توان آن را تقریباً به سیم پیچ ، پوشش ، جوشکاری و سایر فرآیندها تقسیم کرد. فرآیند تزریق مایع پس از اتمام مونتاژ شامل تزریق و آب بندی مایع است. آخرین مرحله ، سه مرحله تشکیل باتری ، پیری و تفکیک ظرفیت است. پس از تولید باتری ، باتری برای اولین بار باید از قبل فعال و تثبیت شود ، یعنی فرآیند نهایی شکل گیری-پیری-حجمی.

1. سازند

مفهوم پیش تشکیل ، شارژ و تخلیه باتری لیتیوم یون تولید شده با جریان کم است. پس از اتمام تولید باتری لیتیوم ، باتری باید شارژ و با جریان کم تخلیه شود. در مورد هدف از پیش خرید ، به طور عمده دو مورد وجود دارد:

1) پس از تولید باتری ، ماده الکترود در بهترین حالت قابل اجرا نیست ، یا خصوصیات فیزیکی نامناسب هستند (به عنوان مثال ذرات بیش از حد بزرگ هستند ، تماس نزدیک نیست و غیره) ، یا فاز نادرست است ( به عنوان مثال ، برخی از الکترودهای منفی اکسید فلز از مکانیزم آلیاژ) ، لازم است با اولین بار و تخلیه فعال شود.

2) در طی اولین بار شارژ باتری لیتیوم ، Li + از ماده فعال الکترود مثبت خارج شده و پس از عبور از الکترولیت-دیافراگم-الکترولیت ، بین لایه های ماده گرافیت الکترود منفی قرار می گیرد. در این فرآیند ، الکترون ها از قطب مثبت به قطب منفی در امتداد مدار محیطی مهاجرت می کنند. در این زمان ، به دلیل پتانسیل کم یون های لیتیوم وارد شده به آند گرافیت ، الکترون ها ابتدا با الکترولیت واکنش نشان می دهند تا فیلم SEI و مقداری گاز تولید کنند.

در طی این فرآیند ، مقداری گاز تولید می شود و مقدار کمی الکترولیت مصرف می شود. برخی از تولیدکنندگان باتری پس از این فرآیند عملیات تخلیه و پر کردن باتری را انجام می دهند. به خصوص برای باتری های LTO ، مقدار زیادی گاز تولید می شود و باتری برجسته می شود. ضخامت بیش از 10 است. برای الکترود منفی گرافیت ، مقدار گاز تولید شده اندک است و انجام عملیات خسته کننده ضروری نیست. این بدان دلیل است که فیلم SEI تولید شده در اولین فرآیند شارژ مانع از واکنش بیشتر الکترون ها با الکترولیت می شود و دیگر گاز تولید نمی شود. این منبع ظرفیت برگشت ناپذیر باتری سیستم گرافیت است. اگرچه باعث از دست رفتن ظرفیت برگشت ناپذیر می شود ، اما باتری را نیز پایدار می کند.

2. پیری

پیری به طور کلی به محل قرارگیری باتری پس از اولین شارژ و تشکیل پس از مونتاژ و تزریق باتری اشاره دارد. این می تواند در دمای اتاق یا دمای بالا پیر شود. هر دوی این عملکردها باعث می شوند که خواص و ترکیب فیلم SEI پس از شارژ و تشکیل اولیه پایدارتر شود و از پایداری عملکرد الکتروشیمیایی باتری اطمینان حاصل کند. سه هدف اصلی پیری وجود دارد:

1) بعد از اینکه باتری مراحل پیش تشکیل را طی کرد ، مقدار مشخصی از فیلم SEI روی الکترود منفی گرافیت درون باتری تشکیل می شود ، اما این فیلم ساختار فشرده و منافذ کوچکی دارد. پیری باتری در دمای بالا به ساختار SEI کمک می کند تا دوباره سازمان یافته و منافذ شل شود.

2) ولتاژ باتری پس از تشکیل در یک مرحله ناپایدار است و ولتاژ آن کمی بالاتر از ولتاژ واقعی است. هدف از پیر شدن دقیق و پایدارتر بودن ولتاژ آن است.

3) قرار دادن باتری در دمای بالا یا درجه حرارت طبیعی برای مدتی می تواند از نفوذ کامل الکترولیت به قطعات قطب اطمینان حاصل کند ، که برای ثبات عملکرد باتری مفید است.

روند تشکیل و پیر شدن باتری ضروری است. در تولید واقعی ، فرآیند شارژ و تخلیه باتری با توجه به سیستم مواد و سیستم ساختاری باتری انتخاب می شود ، اما تشکیل باتری باید در شرایط کم جریان شارژ و تخلیه شود. بعد از این دو فرآیند کلیدی ، باتری تثبیت شده به ظرفیت تقسیم می شود و می توان باتری را پس از بسته بندی و سایر مراحل آزاد کرد.