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Analyse und Zusammenfassung des Bildung-Alterungs-Prozesses von Lithiumbatterien

Dec 30, 2021

Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien ist ein eng verknüpfter Prozess von Prozessschritten. Im Großen und Ganzen umfasst die Produktion von Lithiumbatterien den Herstellungsprozess von Polschuhen, Batteriemontageprozess und das Finale Flüssigkeitseinspritzung, Versiegelung, Bildung und Alterungsprozess . In dem dreistufigen Prozess kann jeder Prozess in mehrere Schlüsselprozesse unterteilt werden, und jeder Schritt wird einen großen Einfluss auf die endgültige Leistung der Batterie haben.

Der Herstellungsprozess von Polschuhen kann in fünf Prozesse unterteilt werden: Slurry-Vorbereitung, Slurry-Beschichtung, Polschuhwalzen, Polschuhschneiden und Polschuhtrocknung. Beim Batteriemontageprozess kann er nach den unterschiedlichen Batteriespezifikationen grob in Wickel-, Gehäuse-, Schweiß- und andere Prozesse unterteilt werden. Der Flüssigkeitseinspritzprozess nach Abschluss des Zusammenbaus umfasst Flüssigkeitseinspritzung und Abdichtung. Der letzte ist der dreistufige Prozess der Batteriebildung, Alterung und Kapazitätstrennung. Nach der Herstellung der Batterie muss die Batterie zum ersten Mal voraktiviert und stabilisiert werden, d. h. der letzte Formations-Alterungs-Volumen-Prozess.


1. Formation

Das Konzept der Pre-Formation besteht darin, den hergestellten Lithium-Ionen-Akku mit einem kleinen Strom zu laden und zu entladen. Nachdem die Produktion der Lithiumbatterie abgeschlossen ist, muss die Batterie mit einem kleinen Strom geladen und entladen werden. In Bezug auf den Zweck des Vorladens gibt es hauptsächlich zwei:

1. Nach der Herstellung der Batterie befindet sich das Elektrodenmaterial nicht im besten geeigneten Zustand oder die physikalischen Eigenschaften sind ungeeignet (z. B. sind die Partikel zu groß, der Kontakt ist nicht eng usw.) oder die Phase selbst ist falsch (zum Beispiel einige negative Metalloxidelektroden des Legierungsmechanismus) ), muss es zum ersten Mal durch Laden und Entladen aktiviert werden.

2. Beim ersten Aufladen der Lithiumbatterie wird Li+ aus dem Aktivmaterial der positiven Elektrode entfernt und nach Durchlaufen des Elektrolyt-Membran-Elektrolyts zwischen die Schichten des negativen Elektrodengraphitmaterials eingefügt. Während dieses Prozesses wandern Elektronen entlang des peripheren Stromkreises von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode. Zu diesem Zeitpunkt reagieren die Elektronen aufgrund des niedrigen Potentials der in die Graphitanode eingebrachten Lithiumionen zuerst mit dem Elektrolyten, um einen SEI-Film und etwas Gas zu bilden.

Während dieses Vorgangs wird etwas Gas erzeugt und eine kleine Menge Elektrolyt verbraucht. Einige Batteriehersteller führen nach diesem Vorgang Batterieentladungs- und Nachfüllvorgänge durch. Insbesondere bei LTO-Batterien wird viel Gas erzeugt und die Batterie wölbt sich. Die Dicke überschreitet 10 %. Bei der negativen Graphitelektrode ist die erzeugte Gasmenge gering, und es ist nicht erforderlich, den Absaugvorgang durchzuführen. Denn der beim ersten Ladevorgang erzeugte SEI-Film behindert die weitere Reaktion der Elektronen mit dem Elektrolyten und es entsteht kein Gas mehr. Dies ist die Quelle der irreversiblen Kapazität der Graphitbatterie. Obwohl der irreversible Kapazitätsverlust verursacht wird, wird auch die Stabilität der Batterie erreicht.


2. Altern

Altern bezieht sich im Allgemeinen auf das Platzieren der Batterie nach dem ersten Laden und das Umformen, nachdem die Batterie zusammengebaut und eingespritzt wurde. Es kann bei Raumtemperatur oder hoher Temperatur altern. Beide Funktionen bestehen darin, die Eigenschaften und die Zusammensetzung des SEI-Films, der sich nach dem anfänglichen Laden und Formen bildet, stabiler zu machen und die Stabilität der elektrochemischen Leistung der Batterie sicherzustellen. Es gibt drei Hauptzwecke des Alterns:

1. Nachdem die Batterie den Vorformungsprozess durchlaufen hat, bildet sich auf der negativen Graphitelektrode im Inneren der Batterie eine gewisse Menge an SEI-Film, aber dieser Film hat eine kompakte Struktur und kleine Poren. Die Alterung der Batterie bei hohen Temperaturen hilft der SEI-Struktur, sich zu reorganisieren und den Film lose Poren zu bilden.

2. Die Spannung der Batterie befindet sich nach der Bildung in einem instabilen Zustand und ihre Spannung ist etwas höher als die tatsächliche Spannung. Der Zweck der Alterung besteht darin, die Spannung genauer und stabiler zu machen.

3. Wenn Sie die Batterie für einen bestimmten Zeitraum hohen oder normalen Temperaturen aussetzen, kann sichergestellt werden, dass der Elektrolyt die Polschuhe vollständig infiltrieren kann, was für die Stabilität der Batterieleistung von Vorteil ist.


Der Entstehungs- und Alterungsprozess der Batterie ist unabdingbar. In der eigentlichen Produktion wird der Batterielade- und -entladeprozess entsprechend dem Materialsystem und Struktursystem der Batterie gewählt, jedoch muss die Bildung der Batterie unter der Bedingung eines kleinen Stroms geladen und entladen werden. Nach diesen beiden Schlüsselprozessen wird die stabilisierte Batterie in Kapazität unterteilt und kann nach dem Verpacken und anderen Prozessen freigegeben werden.


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