Litiumparistojen muodostus- ja kapasiteetinjakoprosessi on tärkeä linkki litiumakkujen tuotantoprosessissa, jolla on ratkaiseva rooli akun suorituskyvyn vakauden ja johdonmukaisuuden varmistamisessa.
1 Kemiallinen prosessi
Kemiallinen muuntaminen tarkoittaa yleensä sarjan prosessitoimenpiteiden toteuttamista ensimmäisellä ladatulla akulla sen suorituskyvyn stabiloimiseksi, mukaan lukien alhaisen virran lataus ja purkaminen, jatkuva lämpötila pysyminen jne. Päätarkoituksena on muodostaa tiheä ja vakaa kiinteä elektrolyyttirajapintakalvo (SEI-kalvo) akun negatiiviselle elektrodin pinnalle akun sähkökemiallisen suorituskyvyn, kuten käyttöiän, vakauden, itsepurkauksen ja turvallisuuden parantamiseksi.
Kemiallisen konversioprosessin tärkeimmät parametrit ovat:
1. Muodostusvirta:Muodostumisvirran suuruudella ja aaltomuodolla on merkittävä vaikutus SEI-kalvon muodostumiseen. Yleisesti ottaen pientä virtaa käytetään suhteellisen tiheän SEI-kalvon luomiseen, mitä seuraa lataus suuremmalla virralla akun mukauttamiseksi todellisiin korkean virran työolosuhteisiin ja SEI:n vikojen korjaamiseen. Muodostusprosessin aikana vaaditaan tarkkaa lataus- ja purkausvirran hallintaa, jotta estetään SEI-kalvon impedanssin kasvu, mikä voi vaikuttaa litiumioniakkujen purkautumisnopeuteen.
2. Muodostusjännite:Muodostusjännitteen valinta on määritettävä akun järjestelmän ja materiaalien perusteella. Liiallinen jännite voi aiheuttaa sisäisiä vaurioita akulle, mikä vaikuttaa sen pyöräilyn suorituskykyyn.
3. Muodostumislämpötila:Muodostumislämpötilalla on myös merkittävä vaikutus SEI-kalvon muodostumiseen ja akun suorituskykyyn. Kokeet ovat osoittaneet, että sopivin lämpötila muodostumiselle on 20-35 astetta, mutta useimmat litiumioniakkujen valmistajat valitsevat muodostumiselle hieman korkeamman lämpötilan (30-60 astetta) parantaakseen akun kierto- ja säilytyskykyä. . Liiallinen lämpötila voi kuitenkin johtaa myös SEI-kalvon liukenemiseen ja liuotinmolekyylien uppoamiseen, mikä heikentää SEI-kalvon stabiilisuutta.
4. Ulkoinen paine:Sopivan valssauspaineen käyttäminen muodostusprosessin aikana voi merkittävästi eliminoida akun tuottaman kaasun (orgaaninen aines hajoaa korkeassa paineessa tuottaen kaasua), parantaa akun muodostuskapasiteettia, nopeutta ja syklisyyttä.
Kemiallisen muunnosprosessin erityiset vaiheet ovat seuraavat:
1. Yksi injektio:Ruiskuta elektrolyyttiä koottuun akkuun. Tyhjennä ensin akku ja odota alipaineen muodostumista sisälle. Avaa sitten ruiskutusventtiili ja anna elektrolyytin virrata akkuun paine-eron vuoksi.
2. Vanhentaminen korkeassa lämpötilassa:Aseta akku korkean lämpötilan huoneeseen tietyksi ajaksi, jotta elektrolyytti pääsee täysin tunkeutumaan elektrodityynyihin, mikä luo perustan paremman SEI-kalvon muodostumiselle tulevaisuudessa.
3. Kemiallinen muunnos:Suorita pieni virtalataustoiminto muodostaaksesi tiiviin ja vakaan SEI-kalvon negatiivisen elektrodin pinnalle. Muodostusprosessin aikana käytetään negatiivisen paineen muodostusta syntyvän kaasun poistamiseen, mikä estää kaasua kerääntymästä elektrodirajapintaan ja vaikuttaa litiumionien diffuusioreittiin ja SEI-kalvon tasaisuuteen.
4. Toissijainen injektio:Koska muodostusprosessin aikana kuluu jonkin verran elektrolyyttiä ja koska alipaineen muodostus poistaa myös jonkin verran elektrolyyttiä, tarvitaan toissijainen ruiskutus. Injektiotilavuus on suhteellisen pieni yksittäiseen injektioon verrattuna.
2 Osioprosessi
Kapasiteetin lajittelun yksinkertainen käsitys on kapasiteetin lajittelu, suorituskyvyn seulonta ja luokittelu. Sen päätarkoituksena on seuloa akkujen laatua, sovittaa kapasiteettia, tasapainottaa jännitettä, varmistaa turvallisuus ja parantaa tehokkuutta.
Kapasiteetin erotusprosessin avain on suorittaa akun lataus- ja purkaustestit muodostamalla kapasiteetin erotuskaappi, saada parametrit, kuten akun kapasiteetti ja sisäinen vastus, sekä määrittää akun laatutaso. Lataus- ja purkausvirran ja -jännitteen tiukka valvonta vaaditaan kapasiteetin jakoprosessin aikana testitulosten tarkkuuden varmistamiseksi.
Tilavuuden erotusprosessin erityiset vaiheet ovat seuraavat:
1. Mittaa OCV:Toisen ruiskutuksen jälkeen mittaa avoimen piirin jännite (OCV) kahdesti korkean lämpötilan K-arvon laskemiseksi.
2. Korkean lämpötilan K-arvon analyysi:Analysoimalla K-arvon kokoa voidaan määrittää, onko akussa mikrooikosulkuilmiö. Jos K-arvo on liian korkea, akussa voi olla mikrooikosulku ja se on poistettava.
3. Kapasiteetin jaon toiminta:Suorita akun latauspurkaustesti saadaksesi tarvittavat parametrit, kuten akun kapasiteetin. Luokittele akku testitulosten perusteella eri tasoihin, kuten A-taso korkealle kapasiteetille ja B-taso alhaiselle kapasiteetille.
4. K-arvon mittaus huoneenlämpötilassa:Jätä akku kapasiteetin jaon jälkeen huoneenlämpöön hetkeksi (yleensä vähintään 15 päiväksi) ja mittaa K-arvo huoneenlämmössä, kun akun jännite on tasaantunut. Huonelämpötilan K-arvoa käytetään myös parametrina, joka kuvastaa akun itsepurkautumisnopeutta ja lisänäyttöä viallisten akkujen varalta.
3 Kemiallisten erotuslaitteiden tarkkuusvaatimukset
Litiumparistojen sähkökemiallisen suorituskyvyn, kuten käyttöiän, vakauden, itsepurkauksen ja turvallisuuden parantamiseksi on välttämätöntä valvoa tiukasti litiumakkujen konsistenssia tai arvioida tarkasti akun laatu. Siksi kemiallisissa ja kapasitiivisissa laitteissa on korkeat vaatimukset virran ja jännitteen mittaustarkkuudelle. Tällä hetkellä markkinoiden kemiallisten kapasiteetin erotuslaitteiden virran ja jännitteen mittaustarkkuus on yleensä noin tuhannesosa, kun taas virta- ja jänniteantureiden tarkkuus yli kymmenentuhannen on ihanteellinen valinta.
Litiumakkujen muodostus- ja kapasiteetinjakoprosessi on tärkeä askel akun suorituskyvyn vakauden ja johdonmukaisuuden varmistamisessa. Akun sähkökemiallista suorituskykyä ja turvallisuutta voidaan parantaa merkittävästi ohjaamalla tarkasti muodostus- ja kapasiteetin erotusprosessien keskeisiä parametreja ja vaiheita.