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リチウム電池の形成-時効プロセスの分析と要約

Dec 30, 2021

リチウムイオン電池の製造は、プロセスステップの密接に関連したプロセスです.全体として、リチウム電池の製造にはポールピースの製造プロセスが含まれます. バッテリーの組み立てプロセス そして最後の 液体注入、シーリング、形成、およびエージングプロセス . 3段階のプロセスでは、各プロセスをいくつかの主要なプロセスに分割でき、各ステップはバッテリーの最終的なパフォーマンスに大きな影響を与えます.

ポールピースの製造工程では、スラリー調製、スラリーコーティング、ポールピース圧延、ポールピース切断、ポールピース乾燥の5つの工程に分けられます.電池の組み立て工程では、電池の仕様に応じて、巻線、ケーシング、溶接などの工程に大別できます.組み立て完了後の液体注入プロセスには、液体注入とシーリングが含まれます.最後は、バッテリーの形成、経年劣化、容量分離の3段階のプロセスです.バッテリーが製造された後、バッテリーは最初に事前にアクティブ化され、安定化される必要があります.つまり、最終的な形成-エージング-体積プロセスです.


1.フォーメーション

予備成形の概念は、製造されたリチウムイオン電池を小電流で充電および放電することです.リチウム電池の製造が完了したら、小電流で電池を充電および放電する必要があります.プリチャージの目的に関しては、主に2つあります.

1.電池の製造後、電極材料が最適な状態になっていないか、物理的特性が不適切である(たとえば、粒子が大きすぎる、接触が接近していないなど)、または相自体が正しくない(たとえば、合金メカニズムの一部の金属酸化物負極))、充電と放電によって初めてア​​クティブにする必要があります.

2.リチウム電池の最初の充電中に、Li +は正極の活物質から除去され、電解質-ダイヤフラム-電解質を通過した後、負極のグラファイト材料の層間に挿入されます.この過程で、電子は周辺回路に沿って正極から負極に移動します.このとき、グラファイトアノードに挿入されるリチウムイオンの電位が低いため、電子は最初に電解質と反応して、SEI膜といくらかのガスを形成します.

このプロセス中に、いくらかのガスが生成され、少量の電解質が消費されます.一部のバッテリーメーカーは、このプロセスの後にバッテリーの消耗と補充の操作を実行します.特にLTOバッテリーの場合、大量のガスが発生し、バッテリーが膨らみます.厚みが10%を超えています.黒鉛負極の場合、発生するガス量が少なく、排気操作を行う必要がありません.これは、最初の充電プロセス中に生成されたSEI膜が、電子と電解質とのそれ以上の反応を妨げ、それ以上ガスが生成されないためです.これが、グラファイトバッテリーの不可逆容量の原因です.不可逆的な容量損失が発生しますが、バッテリーの安定性も実現されます.


2.老化

経年劣化とは、一般に、最初の充電後のバッテリーの配置と、バッテリーの組み立てと注入後の成形を指します.室温または高温でエージングすることができます.両方の機能は、最初の充電と形成の後に形成されるSEIフィルムの特性と組成をより安定させ、バッテリーの電気化学的性能の安定性を確保することです.老化の主な目的は3つあります.

1.電池の予備成形処理を経て、電池内部の黒鉛負極に一定量のSEI皮膜が形成されますが、この皮膜は緻密な構造と小さな細孔を持っています.高温でのバッテリーの経年劣化は、SEI構造が再編成され、フィルムに緩い細孔を形成するのに役立ちます.

2.バッテリーの電圧は形成後不安定な段階にあり、その電圧は実際の電圧よりわずかに高くなっています.エージングの目的は、電圧をより正確で安定させることです.

3.バッテリーを高温または常温に一定時間置くと、電解液がポールピースに完全に浸透し、バッテリーの性能の安定性に役立ちます.


バッテリーの形成と経年劣化プロセスは不可欠です.実際の生産では、電池の充電と放電のプロセスは、電池の材料システムと構造システムに応じて選択されますが、電池の形成は、小電流の条件下で充電および放電する必要があります.これらの2つの重要なプロセスの後、安定化されたバッテリーは容量に分割され、パッケージングおよびその他のプロセスの後、解放できます.


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