Ličio jonų baterijų gamybos procese formavimas yra kritinė procedūra. Šiame straipsnyje aptariamas formavimo sąlygų (pvz., Formavimo srovės, formavimo įtampos, formavimo temperatūros ir išorinio slėgio) poveikis akumuliatoriaus veikimui, įskaitant vidinį pasipriešinimą, talpą ir ciklo tarnavimo laiką.TOB nauja energijateikiaakumuliatoriaus formavimo mašinaįvairių specifikacijų, skirtų patenkinti akumuliatorių laboratorinių tyrimų gamybos poreikius irBaterijų gamybos linijos.
Formacija reiškia pradinį įkrovimo procesą po elektrolitų įpurškimo ir poilsio, kurio metu susidaro kietas elektrolitų tarpfazių (SEI) sluoksnis. Formavimo protokolų pokyčiai sukelia šiek tiek skirtingus SEI sluoksnius. SEI sluoksnio morfologija daro tiesioginę įtaką ląstelių našumui, pavyzdžiui, greičio galimybėms, aukštos įtampos stabilumui ir ypač ciklo tarnavimo laikui.
Žemiau pateikiama išsami, kaip formavimo sąlygos daro įtaką ląstelių našumui, analizė:
1. Formavimo srovė
Tyrimai rodo, kad mažesnis srovės tankis palengvina tvirto SEI sluoksnio susidarymą. SEI formacija apima du etapus: branduolį ir augimą. Aukštas srovės tankis pagreitina branduolį, todėl atsiranda porėta SEI struktūra, kurios sukibimas su anodo paviršiumi. Ir atvirkščiai, mažo srovės tankio lėtai branduoliai, sukuriantys tankesnį SEI sluoksnį. Tačiau porėtas SEI gali geriau įsiskverbti į elektrolitą, todėl gali būti didesnis joninis laidumas, palyginti su SEI, susidariusio esant mažam srovės tankiui.
Tradiciniai mažos srovės ikimokyklinio įkrovimo metodai padeda sudaryti stabilų ir tankų SEI, tačiau užsitęsęs mažos srovės įkrovimas padidina SEI varžą, neigiamai veikia greičio galimybes ir ciklo tarnavimo laiką. Be to, mažos srovės formavimas prailgina gamybos laiką, sumažindamas gamybos efektyvumą. Norint tai išspręsti, buvo pasiūlytas laipsniškas dabartinis formavimo protokolas pastovios srovės (CC) fazėje. Šis požiūris sumažina poliarizaciją, pagerina krūvio pajėgumą, sutrumpina formavimo laiką ir padidina efektyvumą.
1 paveikslas (a) SEI formavimasis grafito paviršiuose formuojant ir b) susidarymo srovės tankio poveikis SEI struktūrai.
2. Formavimo įtampa
Skirtingos formavimo įtampos daro didelę įtaką elektrodo paviršiaus sąlygoms, vidiniam pasipriešinimui ir ciklo veikimui. Pavyzdžiui, tyrime, kuriame buvo lyginama 3,5 V ir 4,2 V ribinės įtampos, nustatyta, kad 4,2 V ribos padidėjo didesnė įkrovos talpa, tačiau 4,1% mažesnis krūvio ir įkrovos efektyvumas nei 3,5 V. Baterijos, suformuotos esant 4,2 V, pasižymi didesniu elektrodų pasipriešinimu ir greitesniu ciklo skilimu.
3. Mokymo būsena (SOC)
SOC yra kritinis formavimo optimizavimo parametras. Kartu su įkrovos/iškrovos įtampa, įvairus SOC lygis senėjimo metu sukelia skirtingus reaktyvumo laipsnius, keičiant SEI savybes ir galiausiai akumuliatoriaus veikimą. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad 25% SOC lemia didesnę varžą ir mažesnį talpos sulaikymą prieš ir po senėjimo. Optimalus protokolas apima įkrovimą iki 100% SOC, išleidžiant iki 25% SOC (ty palaikant 75% SOC), senstant kambario temperatūroje. Šis metodas pasiekia didžiausią pradinę išleidimo pajėgumą ir gebėjimų sulaikymą.
4. Formavimo temperatūra
Polimerų ličio jonų akumuliatoriams aukštos temperatūros susidarymas skatina išsamesnį SEI susidarymą ir padidina separatoriaus drėgnumą, sumažindamas dujų susidarymą. Tačiau žemos temperatūros susidarymas skatina lėtesnį ličio druskos mažinimą, įgalindamas užsakytą ir tankų SEI nusėdimą, kuris pratęsia ciklo tarnavimo laiką. Nors Aukštos temperatūros SEI sluoksniai pasižymi didesniu joniniu laidumu, jų nestabilumas dėl pagreitėjo tirpimo ir tirpiklio bendro incoracijos pablogėja ciklo našumas. Daugelis gamintojų priima aukštos temperatūros senėjimą (30–60 laipsnių), kad pagerintų ciklo ir saugojimo efektyvumą.
5. Išorinis slėgis
Dujų susidarymas formavimo metu padidina atstumą tarp elektrodų, prailginant lisų transportavimo takus ir padidinant varžą, taip sumažinant talpą. Taikant vidutinį slėgį, dujos pašalina dujas, užtikrina sandarų elektrodų kontaktą, sumažina deformaciją ir pagerina formavimo pajėgumą, greičio galimybes ir ciklo tarnavimo laiką. Post-Mortem analizė atskleidžia, kad nepakankamas slėgis sukelia ličio plokštę ant anodo, o optimalus slėgis neleidžia tokiems defektams.
Santrauka:
Formavimo procesas vaidina lemiamą vaidmenį atliekant ličio jonų akumuliatoriaus našumą. Optimizuojant formavimo srovę, įtampą, temperatūrą ir išorinį slėgį yra labai svarbus norint sustiprinti akumuliatoriaus savybes. Tačiau individualūs parametrų koregavimai suteikia ribotus patobulinimus. Holistinė optimizavimo strategija yra būtina norint padidinti akumuliatoriaus našumą.
