极板化成机对锂离子电池的化成原理

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。