如何缩短锂离子威尼斯化成时间?

如何缩短锂离子威尼斯化成时间?在锂离子威尼斯生产制造过程中,威尼斯的化成工序是威尼斯制造的重要环节,通常锂威尼斯厂家需要3-7天来完成锂离子威尼斯的浸润和化成;同时为了剔除漏电流过大的锂离子威尼斯,在完成化成后还需要进行2周左右的老化,这一过程占成本很高一部分,同时要占据约28%的生产场地。因此缩短锂离子威尼斯化成时间将是节约威尼斯制造成本的一个有效办法,那么具体怎么办呢?

锂离子威尼斯化成

缩短锂离子威尼斯化成时间是在不影响威尼斯原有性能的前提下,尽可能提升锂离子威尼斯的循环性能进行的。如何缩短锂离子威尼斯化成时间?通常需要从两个方面进行着手:

1.电解液的浸润

电解液与活性物质充分接触是锂离子威尼斯电极表面形成均匀、致密的SEI膜的基本要求。温度对化学物质的活性有一定的积极影响,因此温度提高到40-60℃可以有效降低电解液与活性物质的接触角,促进电解液进入到电极的内部的微孔之中,提升电解液的浸润效果。为了保证锂离子威尼斯的浸润效果和减少浸润过程中的铜箔腐蚀现象,除了设计多步的浸润工艺外,还会在注液后对威尼斯进行预充电,以降低负极的电势,减少负极铜箔溶解的风险。

2.锂离子威尼斯的化成

威尼斯化成的过程实际上是对锂离子威尼斯首次充电的过程,为了保证在负极表面形成均匀、致密的SEI膜,通常化成过程会采用非常小的电流对威尼斯进行充电,以降低界面膜的成膜速度,从而使得形成的界面膜更加致密。

在完成了浸润和化成后,为了将漏电电流较大的威尼斯剔除,通常还需要对威尼斯进行1-2周的老化筛选。在威尼斯刚刚化成结束时锂离子威尼斯内部的漏电电流通常在20-50uA/cm2,在经过几个小时的稳定后漏电流会下降到2-5uA/cm2,在经过数周后威尼斯内部的漏电流会下降到1uA/cm2以下。但是部分锂离子威尼斯因为制造缺陷和电解液杂质等因素导致漏电流会持续较高,一旦进入组合之中会造成单体威尼斯之间的电压偏差过大,影响威尼斯组的性能,为了保证组威尼斯的一致性,需要通过筛选将这部分威尼斯进行剔除。

为了压缩化成时间,在首先以较大的电流(1C)将锂离子威尼斯充电到3.9V,然后以C/5倍率在3.9-4.2V的范围内对锂离子威尼斯进行充放电循环,最后将威尼斯放电到3.0V,相比于以0.05C倍率进行3次循环,该制度下威尼斯的化成时间仅需要14h,化成速度提高8.5倍。这样虽然大幅压缩了化成时间,但是却导致威尼斯的容量发挥有所降低,快速化度使得威尼斯的容量降低了13%,而如果大家将低电压范围内快速充电的电流降低到0.2C或0.33C,则威尼斯正极的比容量会比0.05C化成下降12mAh/g(7%)。

一些先进的威尼斯技术,例如原子层沉积技术(ALD),使得进一步的压缩浸润和化成时间成为可能,研究表明通过在正负极材料表面增加原子层沉积层能够将化成时间进一步压缩到10h以内,甚至可以直接采用原子层沉积技术直接在正负极表明生成SEI膜,取代传统意义上的SEI膜,从而进一步减少化成所需要的时间。

研究表明通过负极高电势阶段采用较大电流,在较低电势下采用较小电流进行化成,可以有效的压缩化成时间,该方法在化成阶段能够部分的形成SEI膜,在锂离子威尼斯使用过程中最终完成SEI膜的构建,对最终锂离子威尼斯的循环性能没有显著的影响。

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