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极板化成机对锂离子电池的化成原理

极板化成机对锂离子电池的化成原理

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  • 发布时间:2022-09-27 11:33
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【概要描述】电池制造完成后,电池内部的正负物质通过一定的充放电方式被激活,提高电池充放电性能、自放电、储存等综合性能的过程称为化成。

极板化成机对锂离子电池的化成原理

【概要描述】电池制造完成后,电池内部的正负物质通过一定的充放电方式被激活,提高电池充放电性能、自放电、储存等综合性能的过程称为化成。

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极板化成机对锂离子电池的化成原理

 极板化成机

电池制造完成后,电池内部的正负物质通过一定的充放电方式被激活,提高电池充放电性能、自放电、储存等综合性能的过程称为化成。

极板化成机的化成是什么?

极板化成机对锂电池的化成是电池的初始转化,使电池的活性物质被激活,这是一个能量转换的过程。极板化成机对锂电池的化成是一个非常复杂的过程,也是影响电池性能的一个重要过程,因为当Li+头一次充电时,Li+头一次进入石墨中。电池内会发生电化学反应。在电池的头​一次充电过程中,不可避免地会在碳负极与电解质之间的相界面上,在碳电极表面化成一层薄薄的钝化层,称为固体电解质相界面或SEI膜(SOLID INTERFACE)。

一方面,SEI膜的化成消耗了电池中有限的锂离子,这就需要使用更多的含锂正极材料来补偿初始充电过程中的锂消耗。另一方面,它也增加了电极/电解质界面的电阻,造成了一定的电压滞后。

在极板化成机的工作过程中,总产气量在3.0V电压时达到至大值,当成形电压大于3.5V时,产气量迅速减少。当转换电压小于2.5V时,产生的气体主要为H2和CO2。随着化成电压的增加,在3.0V~3.8V范围内,气体的组成以C2H4为主,超过3.8V后,气体中C2H4含量显著降低,此时产生的气体主要成分为C2H6和CH4。其中,3.0V~3.5V是SEI层的主电压区间。在此电压范围内,产生的气体组分主要为C2H4。因此,可以认为此时SEI层的化成机制主要是EC在电解质溶剂中的还原分解。

当电池电解液采用1mol/L LIPF6-EC ~DMC~EMC(三者体积比为1:1:1),且电压小于2.5V时,产生的气体主要为H2和CO2。当转换电压为2.5V时,电解液中的EC开始分解。在3.0~3.5V范围内,由于EC的还原和分解,极板化成机产生的气体主要是C2H4。当电压大于3.0V时,由于电解液中DMC和EMC的分解,除C2H4气体外,CH4、C2H6等烷烃也开始出现。当电压高于3.8V时,DMC和EMC的降低分解为主反应。此外,当成形电压在3.0 ~ 3.5V之间时,成形过程中产生的气体量至大。当电压大于3.5V时,电池负极表面的SEI层已基本化成,因此电解质溶剂的还原分解反应受到压制,产生的气体量迅速减少。

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