多步驟階梯式化成工藝和恒流式化成工藝對電池的SEI、電化學(xué)性能影響

在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達的今天，各種各樣的高科技出現(xiàn)在我們的生活中，為我們的生活帶來便利，那么你知道這些高科技可能會含有的鋰離子電池嗎?

鋰離子電池注液完成后，在第一次充放電過程中，電極材料和電解質(zhì)會在固液界面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，形成覆蓋在電極材料表面的固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)。電極材料的表面。 SEI膜的好壞直接決定了電池的循環(huán)性能。

SEI由Li2O，LiF， LiCl、Li2CO3、LiCO2-R、醇鹽和非導(dǎo)電聚合物組成。它是多層結(jié)構(gòu)?？拷娊赓|(zhì)的一側(cè)是多孔的，靠近電極的一側(cè)是致密的。一方面，SEI膜的形成消耗了一部分鋰離子，這增加了第一次充放電的不可逆容量，從而降低了電極材料的充放電效率。另一方面，SEI膜不溶于有機溶劑，并且可以穩(wěn)定地存在于有機電解質(zhì)溶液中，可提高鋰離子電池的循環(huán)壽命。

形成過程對鋰離子電池SEI膜的形成有重要影響，也直接影響電池的性能。一般SEI膜的形成電位在0.6V-0.8V范圍內(nèi)，所以形成初期的電流往往保持在很小的狀態(tài)，以保證SEI膜的形成更致密，有利于以提高循環(huán)壽命。

傳統(tǒng)的低電流預(yù)充電方式雖然有助于形成穩(wěn)定的SEI膜，但長期低電流充電會增加形成的SEI膜的阻抗，從而影響電池的循環(huán)和倍率性能;化成時間的長短也會影響電池SEI膜的形成，因為鋰離子電池的形成是第一個活化過程。隨著充電的進行，電池內(nèi)部電壓升高并伴隨有氣體的出現(xiàn)，一旦氣體產(chǎn)生速度高于注液孔的排氣速度，氣體就會在電池內(nèi)部的隔膜之間積聚，會影響負極表面SEI膜的形成，所以選擇合適的電流和形成時間。

目前化成工藝重要分為兩類，多步驟階梯式化成工藝和恒流式化成工藝，那么哪種化成工藝更合適呢?

A組多步驟化成工藝：充電(0.05CC/4h→0.1CC/2h→0.2CC/1h→0.4CCCV/4.2V→0.02Ccut)→靜止0.5h→放電(0.5C到截止電壓)→靜止0.5h，循環(huán)三次后再0.2C/2h，充電到4.0V

B組采用恒流化成工藝：充電(0.2C/2.5h)→靜止12h→放電(0.2C截止電壓)→靜止0.5h→充電(0.2C/4.2V，0.02Ccut-off)→靜止0.5h→放電(0.2C截止電壓)→靜止0.5h→充電(0.2C/4.0V)

可以看到，A組的充電采用小電流慢充，逐漸增大電流的方法，同時減少充電時間的方法，組采用0.2C的充放電電流 B、變化的參數(shù)不多。 那么這兩種化成工藝對電池的SEI和電化學(xué)性能有何不同呢?

一、SEI膜

通過對兩組電池負極表面的SEM分析，可以發(fā)現(xiàn)電極表面被SEI膜覆蓋，但無法看出兩者在厚度或覆蓋面積上的差異。

二、電化學(xué)性能

通過對兩組電池基本電化學(xué)性能的分析，可以得出，采用分步化成工藝的鋰離子電池正極材料的容量比恒流化成工藝高3mAh/g， 并且整個電池的充放電效率要高一點。經(jīng)過50次循環(huán)后，恒流型形成比階梯型形成過程的比容量衰減速度更慢。 在第一個效果中，恒流型比步進型低，但第二個周期比步進型高。 這也說明恒流型化成后電池的可逆反應(yīng)高于階梯型化成工藝。 更少的不可逆容量損失。

三、SEI成分分析

通過分析兩組電池的SEI，可以得出以下結(jié)論： 逐步化成后，鋰離子電池負極CMS的鋰離子含量高于恒流化成。 這是因為在不同的電流密度下會形成多種含鋰化合物，導(dǎo)致鋰含量過高。 XPS 結(jié)果表明 Li2CO3 或 LiCO2-R 存在于兩種電池的SEI膜中。兩種化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝形成的SEI厚度大于3nm。

通過對以上兩組不同化成工藝的電池的分析，可以得出不同的電流大小和時間對電池性能的影響不同，SEI膜的成分和性能也不同，這將不可避免地影響電池的性能。

以上就是鋰離子電池的一些值得大家學(xué)習(xí)的詳細資料解析，希望在大家剛接觸的過程中，能夠給大家一定的幫助，如果有問題，也可以和小編一起探討。