عملية تشكيل وأداء بطارية فوسفات الحديد الليثيوم

يعتبر التكوين عملية مهمة في عملية إنتاج بطاريات الليثيوم.أثناء التكوين ، تتشكل طبقة التخميل على سطح القطب السالب ، أي فيلم واجهة إلكتروليت صلب (فيلم SEI).ستؤثر جودة فيلم SEI بشكل مباشر على دورة الحياة ، والاستقرار ، والخصائص الكهروكيميائية مثل التفريغ الذاتي والسلامة التي تلبي متطلبات الختم "الخالي من الصيانة" للبطاريات الثانوية.ومع ذلك ، فإن أغشية SEI التي تتكون من عمليات تكوين كيميائية مختلفة مختلفة ، كما أن التأثير على أداء البطارية مختلف تمامًا.
تساعد طريقة الشحن المسبق التقليدية منخفضة التيار على تكوين فيلم SEI مستقر ، ولكن الشحن بالتيار المنخفض على المدى الطويل سيؤدي إلى زيادة مقاومة فيلم SEI المُشكل ، مما سيؤثر على أداء تفريغ معدل بطاريات الليثيوم أيون ، وسيؤثر وقت العملية الطويل على كفاءة الإنتاج.أنظمة بطاريات الليثيوم المختلفة لها عمليات تشكيل مختلفة.تحلل هذه الورقة نظام بطارية فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) ككائن.

عادة ما يتم تحديد عملية تكوين بطارية LPF على النحو التالي:

• تيار الشحن 0.05 درجة مئوية ~ 0.2 درجة مئوية ، جهد القطع 3.6 ~ 3.7 فولت ، تيار قطع الشحن 0.025 درجة مئوية ~ 0.05 درجة مئوية ، بعد الوقوف لفترة من الوقت (10-20 دقيقة) ، التفريغ عند 0.1 ~ 0.2 درجة مئوية إلى 2.5 فولت ، انتظر لفترة من الزمن (20-60 دقيقة).في ظل آليات الشحن والتفريغ المختلفة ، تؤثر تيارات الشحن المختلفة على تكوين وجودة SEI ، ويؤثر وقت الراحة وتيار قطع الشحن على وقت عملية تكوين البطارية.

تحتاج عملية تكوين بطارية بطارية LFP إلى اختيار جهد قطع مناسب.من منظور التركيب البلوري المادي ، عندما يكون جهد الشحن أكبر من 3.7 فولت ، قد يتضرر الهيكل الشبكي لفوسفات حديد الليثيوم ، مما يؤثر على أداء دورة البطارية.

يثبت جزء من تجربة المقاومة الداخلية ونتائج ملاحظة SEM قطعة القطب أيضًا صحة الاستنتاجات التالية:

• 1. إن تقليل جهد التكوين ووقت التكوين بشكل مناسب يمكن أن يقلل بشكل فعال من توليد ترسيب الليثيوم على سطح القطب السالب ، بحيث يمكن الحصول على لوح إلكترود سالب بسطح أكثر نعومة.هذا لأنه عندما يكون جهد التكوين مرتفعًا ، يكون معدل إنتاج الغاز داخل البطارية سريعًا جدًا بحيث لا يمكن تفريغ الغاز الموجود داخل البطارية في الوقت المناسب والرواسب على سطح الفاصل ، مما يؤثر على توازن التلامس بين الفاصل و القطب السالب.أثناء عملية إزالة أيونات الليثيوم ، يتسبب عدم توازن التلامس بين الاثنين في الإقحام المفرط لأيونات الليثيوم في بعض المناطق ، مما يتسبب في أن يكون سطح القطب السالب خشنًا ، ويؤثر في النهاية على أداء البطارية.
• 2. بعد اختبار المقاومة الداخلية للبطارية بعد التكوين ، وجد أنه يمكن تقليل المقاومة الداخلية للبطارية عن طريق تقليل جهد التكوين ووقت التكوين بشكل مناسب.ترتبط المقاومة الداخلية العالية الناتجة عن جهد التكوين العالي أيضًا بالسطح الخشن للقطب السالب وتشكيل بقع بيضاء.نظرًا لأن البقع البيضاء عبارة عن مركبات من الليثيوم ولديها توصيل ضعيف ، فإن المقاومة الداخلية للبطارية كبيرة نسبيًا.
• 3. يمكن أن يؤدي تقليل جهد التكوين بشكل مناسب في تصميم عملية التشكيل إلى زيادة سعة الشحن والتفريغ الأولية للبطارية وتحسين أداء دورة البطارية.سيؤدي جهد التكوين المفرط بسهولة إلى ترسيب الليثيوم ومركباته على سطح القطب السالب ، مما سيزيد من قدرة البطارية التي لا رجعة فيها وسيؤثر حتماً على سعة البطارية.نظرًا لوجود الليثيوم ومركباته ، فإن سعة البطارية سوف تتلاشى أكثر فأكثر خلال دورة الشحن والتفريغ.سريع ، يؤثر على عمر دورة البطارية.

يمكن أن توفر XWELL المعدات اللازمة لتشكيل بطارية LFP:

• آلة تشكيل وتصنيف الخلايا الأسطوانية
• آلة تشكيل وتصنيف الخلايا المنشورية