El impacto de los parámetros del proceso de formación en el rendimiento de la batería

Un factor clave que afecta el rendimiento de las baterías de iones de litio es la película sólida de interfase de electrolito (SEI) formada en la superficie del electrodo negativo por la descomposición del electrolito.La película SEI se forma durante el primer ciclo de carga-descarga del proceso de formación de la batería.Una película SEI estable protege el electrodo negativo de ser consumido durante la posterior descomposición del electrolito y previene el derramamiento de grafito.Equipo de formación de bateríases una máquina crucial en el proceso de fabricación de baterías de iones de litio.

El proceso de formación consiste en someter a una batería calificada, después de la inyección de electrolitos y el asentamiento, a su primer ciclo de carga-descarga, formando la película SEI en la superficie del electrodo negativo.El proceso de formación de la batería incluye principalmente cuatro partes: carga abierta (precarga o ventilación), carga cerrada, envejecimiento cerrado y descarga cerrada.y estos diferentes estados de la película SEI tienen diferentes impactos en el rendimiento de la bateríaPor lo tanto, los diferentes procesos de formación tienen diferentes efectos en el rendimiento de las baterías de iones de litio.tiempo de formación de carga-descargaEl rendimiento de la batería incluye principalmente el rendimiento del ciclo, el voltaje, la resistencia interna, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, el rendimiento de la batería, etc.y rendimiento de almacenamiento a alta temperatura.

1El impacto de la corriente de carga/descarga de formación en el rendimiento de la batería

La corriente de carga/descarga de formación incluye principalmente la primera parte (carga en circuito abierto o ventilación), la segunda parte (carga en circuito cerrado),y la cuarta parte (descarga de circuito cerrado).

La primera parte, la formación en circuito abierto (precarga o ventilación), consiste principalmente en cargar con baja corriente para formar una película SEI estable y densa,que permite la fuga de gases generados por la reacción de aditivos en el electrolitoAdemás, el tipo y la cantidad de aditivos electrolitos, el potencial de reacción, el rendimiento de la batería y el rendimiento de la velocidad de la batería,y el tiempo todos afectan a la tasa de carga requeridaPor lo tanto, esta etapa utiliza principalmente un modo de carga escalonada, es decir, una carga de baja corriente en el primer paso, con pasos posteriores que aumentan la corriente basada en el paso anterior.

La segunda parte, la formación de circuito cerrado, consiste principalmente en aumentar la corriente de carga basada en la primera parte.y se ha formado una película densa de SEISin embargo, una película SEI excesivamente densa puede afectar el transporte de iones de litio durante el proceso de reacción.la corriente debe aumentarse gradualmente para permitir que la película SEI formada pase de ser densa a ser porosaEl aumento de la corriente de carga puede acortar el tiempo de carga de la batería y mejorar la eficiencia de producción.dañar la película SEI y hacer que se disuelva y reformeEsto conduce a la descomposición de la capacidad de la batería, un rendimiento de ciclo deficiente e incluso accidentes de seguridad.

La cuarta parte, la descarga cerrada, consiste en la primera descarga de una batería completamente cargada, completando todo el proceso de activación de la batería.la película SEI en la superficie del electrodo negativo se forma básicamente, por lo que la corriente de descarga para esta parte puede ser igual o ligeramente superior a la corriente de carga en la segunda parte.Como esto conducirá a una polarización severa de la batería y un aumento de temperatura excesivamente rápidoAdemás, para garantizar la consistencia de la batería, debe realizarse una descarga de corriente pequeña después de la descarga de corriente grande.

2El impacto del tiempo de carga-descarga de formación en el rendimiento de la batería

El tiempo de formación de carga-descarga incluye principalmente la primera parte, el tiempo de carga abierta (precarga o ventilación), la segunda parte, el tiempo de carga cerrada y la cuarta parte,Tiempo de descarga cerrado.

La primera parte, el tiempo de carga abierto (precarga o ventilación), es un tiempo de carga de corriente baja y no debe ser demasiado largo,porque la carga prolongada de corriente baja aumentará la impedancia de la película SEI formada y aumentará la resistencia interna de la bateríaAl estudiar el impacto del tiempo de carga de formación en el rendimiento de la batería en las baterías de cátodo de fosfato de hierro de litio y de ánodo de grafito,Se ha comprobado que reducir adecuadamente el tiempo de formación con la misma corriente de carga es beneficioso para la formación de la película SEI en la superficie del ánodo de la batería.La superficie del ánodo con este método de carga es lisa, mejorando efectivamente la resistencia interna de la batería, el rendimiento del ciclo y el rendimiento del almacenamiento a alta temperatura.

La segunda parte, el tiempo de carga cerrado, sin limitaciones de voltaje, conduce a una sobrecarga si se carga durante demasiado tiempo,Mientras que los tiempos de carga cortos resultan en una activación incompleta de los materiales activos en los electrodos internos de la bateríaPor lo tanto, esta parte del tiempo de carga debe controlarse en conjunto con la tensión de corte de carga.

La cuarta parte, el tiempo de descarga cerrada, está relacionada con la profundidad de descarga de la batería.Cuanto más profunda sea la descarga, lo que conduce a una descarga excesiva y una vida útil más corta.

3. Impacto de la tensión de corte de carga/descarga de formación en el rendimiento de la batería

La primera parte, la tensión de corte de carga abierta (preformación), es la tensión de corte después de la precarga.Las impurezas incluyen la humedadEl voltaje de corte de formación afecta a la vía de reacción de la formación de película SEI.

La segunda parte se refiere a la tensión de corte de carga cerrada, que es la tensión a la que la batería está completamente cargada.causando que el exceso de iones de litio se libere del material activo del electrodo positivo y se deposite en la superficie del electrodo negativoLa sobrecarga también hace que el electrodo positivo se descomponga, liberando oxígeno, que es un catalizador para la descomposición de los electrolitos.el disolvente del electrolito reacciona con el litio activo depositado en la superficie del electrodo negativo, lo que resulta en la pérdida del material activo del electrodo positivo y la descomposición de la capacidad de la batería.

La cuarta parte se refiere a la tensión de corte de descarga cerrada, que es la tensión de control para la primera descarga completa de la batería.corrosión del colector de corriente del electrodo negativo, y la destrucción y descomposición de la película SEI en la superficie del electrodo negativo.aumento de la impedancia y polarización de la batería al final de la carga y descarga, lo que resulta en una reducción de la eficiencia de carga y descarga y un rendimiento del ciclo más pobre. Experimental studies on the thermal performance of SONY 18650 lithium-ion batteries under overcharge and over-discharge conditions revealed that the battery voltage drops rapidly during the over-discharge phase, y la temperatura de la superficie de la batería aumenta continuamente a 41°C. Después de aproximadamente 250 segundos, el voltaje y la corriente de la batería caen a casi 0V y 0mA, respectivamente.Este es un mecanismo de autoprotección de la batería para evitar la sobre descarga y el sobrecalentamiento.

4Efectos del tiempo de envejecimiento y la temperatura en el rendimiento de la batería

El tiempo de envejecimiento es el intervalo entre la primera carga y la primera descarga.que afecte significativamente la capacidad y la impedancia de la bateríaLos estudios realizados con 18650 baterías de iones de litio para investigar el efecto del tiempo de reposo en el rendimiento del ciclo de las baterías de iones de litio mostraron un impacto significativo.Las baterías con tiempos de reposo ≤ 2h no mostraron diferencias significativas en el rendimiento y la impedancia del ciclo en comparación con las que no tenían tiempo de reposo.

El efecto de la temperatura en el rendimiento de la batería se manifiesta principalmente en la descomposición acelerada de electrolitos y aditivos, el engrosamiento de la película SEI en la superficie del electrodo negativo,y aumento de la resistencia interna de la batería a medida que aumenta la temperaturaEl componente principal del electrolito de las baterías de iones de litio es LiPF6. A temperaturas excesivamente altas, LiPF6 se descompone térmicamente, generando PF5.PF5 reacciona con el agua en el electrolito para formar HFEl HF es una causa importante de la disolución del hierro en el material del cátodo.

Para mejorar el rendimiento del ciclo a altas temperaturas de las baterías de iones de litio, se añade disulfonato de metileno (MMDS) al electrolito.El MMDS mejora significativamente el rendimiento del ciclo de la batería tanto a temperatura ambiente como a altas temperaturasSin embargo, este aditivo es sensible a la temperatura; el uso y el almacenamiento a altas temperaturas pueden causar un aumento de su color y acidez,afectando el rendimiento de la bateríaPor lo tanto, la temperatura de almacenamiento del electrolito, la temperatura de asentamiento después del llenado y la temperatura de desgasificación y formación de la batería deben controlarse estrictamente para evitar el fallo del MMDS..