Lityum pillerin oluşumu ve kapasite bölünmesi süreci, pil performansının istikrarı ve tutarlılığının sağlanmasında çok önemli bir rol oynayan lityum pillerin üretim sürecinde önemli bir bağlantıdır.
1 Kimyasal süreç
Kimyasal dönüşüm genellikle, düşük akımla şarj etme ve boşaltma, sabit sıcaklıkta durma vb. dahil olmak üzere performansını stabilize etmek için ilk şarj edilen batarya üzerinde bir dizi proses önleminin uygulanması anlamına gelir. Ana amaç, yoğun ve stabil bir katı elektrolit arayüz filmi oluşturmaktır. Pilin çevrim ömrü, stabilite, kendi kendine deşarj ve güvenlik gibi elektrokimyasal performansını artırmak için pilin negatif elektrot yüzeyinde (SEI filmi).
Kimyasal dönüşüm sürecinin temel parametreleri şunları içerir:
1. Oluşum akımı:Oluşum akımının büyüklüğü ve dalga biçimi SEI filminin oluşumu üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Genel olarak konuşursak, nispeten yoğun bir SEI filmi oluşturmak için küçük bir akım kullanılır, ardından pili yüksek akımın gerçek çalışma koşullarına uyarlamak ve SEI'deki kusurları onarmak için daha büyük bir akımla şarj edilir. Oluşum süreci sırasında, lityum iyon pillerin deşarj hızı performansını etkileyebilecek SEI film empedansındaki artışı önlemek için şarj ve deşarj akımının hassas kontrolü gereklidir.
2. Oluşum voltajı:Oluşum voltajının seçiminin akünün özel sistemine ve malzemesine göre belirlenmesi gerekir. Aşırı voltaj, pilin dahili hasarına neden olarak döngü performansını etkileyebilir.
3. Oluşum sıcaklığı:Oluşum sıcaklığı aynı zamanda SEI filminin oluşumu ve pilin performansı üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir. Deneyler, oluşum için en uygun sıcaklığın 20-35 derece olduğunu göstermiştir, ancak çoğu lityum iyon pil üreticisi, pilin döngü ve depolama performansını iyileştirmek amacıyla oluşum için biraz daha yüksek bir sıcaklık (30-60 derece) seçmektedir. . Ancak aşırı sıcaklık aynı zamanda SEI filminin çözünmesine ve solvent moleküllerinin birbirine gömülmesine yol açarak SEI filminin stabilitesini azaltabilir.
4. Dış basınç:Oluşturma işlemi sırasında uygun yuvarlanma basıncının uygulanması, pil tarafından üretilen gazı önemli ölçüde ortadan kaldırabilir (organik madde, gaz üretmek için yüksek basınç altında ayrışır), pilin oluşum kapasitesini, hızını ve döngü performansını iyileştirebilir.
Kimyasal dönüşüm sürecinin spesifik adımları aşağıdaki gibidir:
1. Bir enjeksiyon:Elektroliti monte edilmiş aküye enjekte edin. Öncelikle aküyü boşaltın ve içeride negatif basınç oluşmasını bekleyin. Daha sonra enjeksiyon valfini açın ve basınç farkından dolayı elektrolitin aküye akmasını sağlayın.
2. Yüksek sıcaklıkta yaşlanma:Elektrolitin elektrot pedlerine tamamen sızmasını sağlamak için pili belirli bir süre yüksek sıcaklıktaki bir odaya yerleştirin ve gelecekte daha kaliteli bir SEI filmi oluşumunun temelini atın.
3. Kimyasal dönüşüm işlemi:Negatif elektrot yüzeyinde yoğun ve stabil bir SEI filmi oluşturmak için küçük bir akım şarj işlemi gerçekleştirin. Oluşturma işlemi sırasında, üretilen gazı çıkarmak için negatif basınç oluşumu kullanılır, elektrot arayüzünde gazın birikmesi önlenir ve lityum iyonlarının difüzyon yolunu ve SEI filminin tekdüzeliğini etkiler.
4. İkincil enjeksiyon:Oluşturma işlemi sırasında bir miktar elektrolitin tüketilmesi ve negatif basınç oluşumunun aynı zamanda bir miktar elektroliti de uzaklaştıracağından dolayı ikinci bir enjeksiyona ihtiyaç duyulur. Enjeksiyon hacmi, tek bir enjeksiyonla karşılaştırıldığında nispeten küçüktür.
2 Bölümleme işlemi
Kapasite sıralamanın basit anlamı kapasite sıralama, performans taraması ve derecelendirmedir. Ana amacı pillerin kalitesini taramak, kapasiteyi eşleştirmek, voltajı dengelemek, güvenliği sağlamak ve verimliliği artırmaktır.
Kapasite ayırma işleminin anahtarı, kapasite ayırma kabini oluşturularak akü üzerinde şarj ve deşarj testlerinin yapılması, akü kapasitesi ve iç direnci gibi parametrelerin elde edilmesi ve akünün kalite seviyesinin belirlenmesidir. Test sonuçlarının doğruluğunu sağlamak için kapasite bölme işlemi sırasında şarj ve deşarj akımının ve voltajının sıkı kontrolü gereklidir.
Hacim ayırma işleminin spesifik adımları aşağıdaki gibidir:
1. OCV'yi ölçün:İkinci enjeksiyondan sonra yüksek sıcaklık K değerini hesaplamak için açık devre voltajını (OCV) iki kez ölçün.
2. Yüksek sıcaklık K değeri analizi:K değerinin büyüklüğü analiz edilerek pilde mikro kısa devre olgusunun olup olmadığı belirlenebilir. K değeri çok yüksekse pilde mikro kısa devre olabilir ve çıkarılması gerekebilir.
3. Kapasite bölme işlemi:Akü kapasitesi gibi ilgili parametreleri elde etmek için akü üzerinde bir şarj deşarj testi yapın. Test sonuçlarına göre pili, yüksek kapasite için A düzeyi ve düşük kapasite için B düzeyi gibi farklı düzeylerde sınıflandırın.
4. K değerinin oda sıcaklığında ölçümü:Kapasite bölünmesinin ardından aküyü oda sıcaklığında bir süre (genelde 15 günden az olmamak üzere) bırakın ve akü voltajı stabil hale geldikten sonra oda sıcaklığında K değerini ölçün. Oda sıcaklığı K değeri aynı zamanda akünün kendi kendine deşarj oranını yansıtacak ve arızalı aküleri ek olarak tarayacak bir parametre olarak kullanılır.
3 Kimyasal ayırma ekipmanı için doğruluk gereksinimleri
Lityum pillerin çevrim ömrü, kararlılık, kendi kendine deşarj ve güvenlik gibi elektrokimyasal performansını iyileştirmek için, lityum pillerin tutarlılığını sıkı bir şekilde kontrol etmek veya pil kalitesini doğru bir şekilde değerlendirmek gerekir. Bu nedenle kimyasal ve kapasitif ekipmanlarda akım ve voltajın ölçüm doğruluğuna yönelik yüksek gereksinimler vardır. Şu anda piyasadaki kimyasal kapasite ayırma ekipmanlarındaki akım ve gerilim ölçüm doğruluğu genellikle binde bir civarındayken, akım ve gerilim sensörlerinin on binde birinin üzerindeki doğruluğu ideal bir seçimdir.
Lityum pillerin oluşumu ve kapasite bölünmesi süreci, pil performansının istikrarı ve tutarlılığının sağlanmasında önemli bir adımdır. Oluşturma ve kapasite ayırma süreçlerindeki temel parametrelerin ve adımların hassas bir şekilde kontrol edilmesiyle pilin elektrokimyasal performansı ve güvenliği önemli ölçüde iyileştirilebilir.