鉅大LARGE | 點擊量：450次 | 2022年11月23日
有關(guān)鋰電池化成-老化工藝的分析
鋰離子電池的生產(chǎn)制造，是由一個個工藝步驟嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)起來的過程。整體來說，鋰電池的生產(chǎn)包括極片制造工藝、電池組裝工藝以及最后的注液、封口、化成、老化工藝。在這三個階段的工藝中，每道工序又可分為數(shù)道關(guān)鍵工藝，每一步都會對電池最后的性能形成很大的影響。
在極片制造工藝階段，可細(xì)分為漿料制備、漿料涂覆、極片輥壓、極片分切、極片干燥五道工藝。在電池組裝工藝，又根據(jù)電池規(guī)格型號的不同，大致分為卷繞、入殼、焊接等工藝。組裝完成后的注液工藝又包括注液、封口。最后是電池的化成、老化、分容三步工藝。在電池制作完成后，需要對電池進(jìn)行初次預(yù)激活和穩(wěn)定化，也就是最后的化成-老化-分容工序。
一、化成
關(guān)于化成（Pre-formation）的概念，就是對制造出來的鋰離子電池進(jìn)行一次小電流的充放電。在鋰電池制作完成后，需要對電池進(jìn)行小電流的充放電。關(guān)于預(yù)充電的目的，主要是兩個：
1、電池制作完成后，電極材料并不是處在最佳適用狀態(tài)，或者物理性質(zhì)不合適（例如顆粒太大，接觸不緊密等），或者物相本身不對（例如一些合金機(jī)理的金屬氧化物負(fù)極），需要進(jìn)行首次充放電對其激活。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2、在鋰電池進(jìn)行第一次充電過程中，Li+從正極活物質(zhì)中脫出，經(jīng)過電解液-隔膜-電解液后，嵌入負(fù)極石墨材料層間。在此過程中，電子沿著外圍電路從正極遷移到負(fù)極。此時，由于鋰離子嵌入石墨負(fù)極電位較低電子會先與電解液反應(yīng)生成SEI膜和部分氣體。
在此過程中會產(chǎn)生部分氣體產(chǎn)生同時伴隨少量電解液的消耗，有些電池廠家會在此過程后進(jìn)行電池排氣和補(bǔ)液的操作，尤其是對于LTO電池來說，會產(chǎn)生大量的氣體造成電池鼓包厚度超過10%。對于石墨負(fù)極來說，產(chǎn)氣量較少，不必要進(jìn)行排氣的操作，這是因為在第一次充電過程中產(chǎn)生的SEI膜阻礙了電子與電解液的進(jìn)一步反應(yīng)，不再產(chǎn)生氣體。這也就是石墨體系電池不可逆容量的來源，雖然造成了不可逆容量損失，但是也成就了電池的穩(wěn)定。
二、老化
老化一般就是指電池裝配注液完成后第一次充電化成后的放置，可以有常溫老化也可有高溫老化，兩者作用都是使初次充電化成后形成的SEI膜性質(zhì)和組成更加穩(wěn)定，保證電池電化學(xué)性能的穩(wěn)定性。老化的目的主要有三個：
1、電池經(jīng)過預(yù)化成工序后，電池內(nèi)部石墨負(fù)極會形成一定的量的SEI膜，但是這個膜結(jié)構(gòu)緊密且孔隙小，將電池在高溫下進(jìn)行老化，將有助于SEI結(jié)構(gòu)重組，形成寬松多孔的膜。
2、化成后電池的電壓處于不穩(wěn)定的階段，其電壓略高于真實電壓，老化的目的就是讓其電壓更準(zhǔn)確穩(wěn)定。
3、將電池置于高溫或常溫下一段時間，可以保證電解液能夠?qū)O片進(jìn)行充分的浸潤，有利于電池性能的穩(wěn)定。
電池的化成-老化工藝是必不可少的，在實際生產(chǎn)中根據(jù)電池的材料體系和結(jié)構(gòu)體系選擇電池充放電工藝，但是電池的化成必須在小電流的條件下充放電。經(jīng)過這兩步關(guān)鍵工藝后，再對穩(wěn)定下來的電池進(jìn)行分容，經(jīng)過包裝等工序后就可以出場了。
