詳解鋰離子電池化成步驟和SEI膜的形成過程
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-31 23:11
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步驟:電子從收集液—導(dǎo)電劑—石墨粒子轉(zhuǎn)移到待形成的SEI膜的A點;
步驟:溶劑化的鋰離子，包裹在溶劑中，從正極擴散到B點，在SEI膜的表面形成。
步驟:A點的電子通過電子隧穿擴散到B點;
一步:跳轉(zhuǎn)到B點的電子與鋰鹽、反應(yīng)溶劑化鋰離子,成膜代理,等,繼續(xù)生成SEI膜表面的原始的SEI膜,從而增加石墨粒子的表面SEI膜的厚度,并最終形成一個完整的SEI膜。
由此可見，SEI形成的整個反應(yīng)過程可以具體分解為上述四步反應(yīng)。這四步反應(yīng)過程決定了鋰電池全SEI膜的成膜過程。
鋰離子電池。JPG
鋰電池老化
老化一般是指電池組裝完成并注液后第一次充電后放置電池，可以是常溫老化，也可以是高溫老化。這兩種功能都是為了使經(jīng)過初始充電后形成的SEI膜的性質(zhì)和組成更加穩(wěn)定，從而保證鋰電池電化學(xué)性能的穩(wěn)定性。衰老有三個主要目的:
1. 鋰電池預(yù)成型后，在電池內(nèi)部的石墨負極處會形成一定量的SEI膜。但該膜結(jié)構(gòu)致密，孔隙小。
2. 轉(zhuǎn)換后的電池電壓處于不穩(wěn)定階段，略高于實際電壓。老化的目的是使電壓更加精確和穩(wěn)定。
3.將鋰電池在高溫或室溫下放置一段時間，保證電解液能夠充分浸泡極板，有利于電池性能的穩(wěn)定。
鋰電池的轉(zhuǎn)化和老化過程至關(guān)重要。在實際生產(chǎn)中，根據(jù)鋰電池的材料體系和結(jié)構(gòu)體系選擇充放電工藝，但電池的轉(zhuǎn)換必須在低電流條件下進行充放電。經(jīng)過兩個關(guān)鍵工序后，再將電池容量穩(wěn)定下來，經(jīng)過包裝等工序即可出料。
鋰離子電池SEI膜的形成過程
步驟:電子從收集液——導(dǎo)電劑——石墨粒子轉(zhuǎn)移到SEI膜的A點形成
到達A點的電子數(shù)取決于轉(zhuǎn)換時使用的電流和正負電極間電流的分布均勻性。當(dāng)正極和負極極板不光滑時，相互靠近的點(a)電流較大。電極點電流增加,由活性物質(zhì)粒子當(dāng)前的點會更大,達到一個點的電子數(shù)量單位的時間會增加,所以電影的反應(yīng)將點改變(上一篇文章中提到:大量的電子聚集在石墨表面的粒子,它是容易與成膜劑,雙鋰離子電子反應(yīng)過程。
步驟:溶劑化的鋰離子，包裹在溶劑中，從正極擴散到B點，在SEI膜的表面形成
在電解質(zhì)組成不變的情況下，隨著溫度的升高，電解質(zhì)的粘度降低，成膜劑和溶劑化鋰離子在電解質(zhì)中的傳輸阻力降低。同時，當(dāng)溫度升高時，電解液的電導(dǎo)率增大，單位時間內(nèi)使更多的成膜劑和溶劑化鋰離子到達活性物質(zhì)顆粒表面的B點，從而影響B(tài)點成膜反應(yīng)過程。
步驟:A點的電子通過電子隧穿擴散到B點;這一過程的速度必須與SEI膜的結(jié)構(gòu)和組成有關(guān)
SEI膜的密度越大，有機成分的比例越高，阻擋電子的作用越強，相同距離下電子的電阻越大。此時，成膜的SEI膜厚度會變小，且不可逆反應(yīng)總量越低，鋰電池的第一效率越高。
步驟:躍遷到B點的電子與鋰鹽、溶劑化鋰離子、成膜劑等發(fā)生反應(yīng)，在原SEI膜表面繼續(xù)生成SEI膜
