การก่อตัวเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม- ในระหว่างการก่อตัว ชั้นฟิล์มฟิล์มซึ่งเป็นฟิล์มโซลิดอิเล็กโทรไลต์อินเตอร์เฟส (SEI) จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดขั้วลบ คุณภาพของฟิล์ม SEI ส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ความเสถียร อัตราการคายประจุเอง- ความปลอดภัย และคุณลักษณะทางเคมีไฟฟ้าเคมีอื่นๆ ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนด "ไม่ต้องบำรุงรักษา- สำหรับแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟแบบปิดผนึกได้ กระบวนการก่อตัวที่แตกต่างกันส่งผลให้ฟิล์ม SEI ต่างกัน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่
วิธีการชาร์จ-กระแสไฟต่ำ-แบบดั้งเดิมช่วยให้เกิดฟิล์ม SEI ที่เสถียร อย่างไรก็ตาม การชาร์จด้วยกระแสไฟต่ำ-เป็นเวลานานจะเพิ่มความต้านทานของฟิล์ม SEI ที่ขึ้นรูป ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการปล่อยประจุของแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออน เวลาในกระบวนการที่ขยายออกไปยังส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตด้วย ระบบแบตเตอรี่ลิเธียม-ที่แตกต่างกันต้องใช้กระบวนการก่อตัวที่แตกต่างกัน บทความนี้มุ่งเน้นไปที่ระบบแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต
กระบวนการสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) โดยทั่วไปจะทำตามขั้นตอนเหล่านี้:
กระแสไฟชาร์จ 0.05C~0.2C แรงดันไฟตัด 3.6~3.7V กระแสไฟชาร์จ 0.025C~0.05C พักช่วงระยะเวลาหนึ่ง (10-20 นาที) จากนั้นคายประจุที่ 0.1~0.2C ถึง 2.5V ตามด้วยช่วงพัก (20-60 นาที) ภายใต้กลไกการชาร์จ/คายประจุที่แตกต่างกัน กระแสการชาร์จจะส่งผลต่อการก่อตัวและคุณภาพของชั้น SEI (แผ่นฉนวนตะกอน) ในขณะที่เวลาพักและกระแสไฟตัดการชาร์จจะส่งผลต่อเวลาในกระบวนการสร้างแบตเตอรี่
กระบวนการสร้างแบตเตอรี่ LFP จำเป็นต้องเลือกแรงดันไฟฟ้าตัดที่เหมาะสม จากมุมมองของโครงสร้างผลึกวัสดุ เมื่อแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จเกิน 3.7V อาจทำให้โครงสร้างขัดแตะของ LFP เสียหายได้ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของวงจรของแบตเตอรี่ การทดลองความต้านทานภายในและการสังเกต SEM ของอิเล็กโทรดก็เช่นกันยืนยัน ข้อสรุปดังต่อไปนี้:
1. การลดแรงดันไฟฟ้าของการก่อตัวอย่างเหมาะสมและการลดระยะเวลาการก่อตัวสามารถลดการสะสมของลิเธียมบนพื้นผิวอิเล็กโทรดเชิงลบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้พื้นผิวอิเล็กโทรดเชิงลบนุ่มนวลขึ้น เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ก่อตัวสูงทำให้อัตราการสร้างก๊าซภายในเร็วขึ้น ป้องกันการขับก๊าซออกในเวลาที่เหมาะสม และทำให้เกิดการสะสมบนพื้นผิวตัวแยก ซึ่งส่งผลต่อความสมดุลของหน้าสัมผัสระหว่างตัวแยกและอิเล็กโทรดลบ ในระหว่างการแทรก/การแยกลิเธียม- ความไม่สมดุลนี้ส่งผลให้มีการแทรกลิเธียมไอออน-มากเกินไปในบางพื้นที่ ส่งผลให้พื้นผิวอิเล็กโทรดขั้วลบไม่เรียบ และส่งผลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ในท้ายที่สุด
2. การทดสอบความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ที่ขึ้นรูปพบว่าการลดแรงดันไฟฟ้าและเวลาของการก่อตัวของแบตเตอรี่อย่างเหมาะสมสามารถลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ได้ ความต้านทานภายในสูงที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าก่อตัวสูงยังสัมพันธ์กับพื้นผิวอิเล็กโทรดลบที่ไม่สม่ำเสมอและการก่อตัวของจุดสีขาว จุดสีขาวเหล่านี้เป็นสารประกอบลิเธียมที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ ส่งผลให้มีความต้านทานภายในสูงขึ้น
3. ลดแรงดันไฟในชั้นหินอย่างเหมาะสมกระบวนการสร้างเซลล์แบตเตอรี่การออกแบบสามารถปรับปรุงความสามารถในการชาร์จ/คายประจุเริ่มต้นของแบตเตอรี่และประสิทธิภาพของวงจร แรงดันไฟฟ้าที่ก่อตัวสูงเกินไปทำให้ลิเธียมและสารประกอบของลิเธียมสะสมบนพื้นผิวอิเล็กโทรดลบได้ง่าย ทำให้ความจุแบตเตอรี่ไม่สามารถย้อนกลับได้เพิ่มขึ้น และส่งผลต่อความจุอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การมีอยู่ของลิเธียมและสารประกอบทำให้ความจุลดลงเร็วขึ้นในระหว่างรอบการชาร์จ/คายประจุ ซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่
ACEY-BCT503-512H 5V 3Aอุปกรณ์สร้างแบตเตอรี่ ใช้เพื่อทดสอบพารามิเตอร์การก่อตัว ความจุ และประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียม เป็นระบบการทดสอบแบบรวมแบตเตอรี่หลัก-ที่ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์-ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว มีโครงสร้างขั้นสูง ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ การทำงานที่สะดวก ประสิทธิภาพสูง และประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่สูงมากคืออุปกรณ์การผลิตและการทดสอบที่ขาดไม่ได้สำหรับผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม ผู้ผลิตที่มีกำลังการผลิตย่อย- และหน่วยวิจัยทางวิทยาศาสตร์
