預(yù)處理工藝對(duì)磷酸鐵鋰電池的性能有什么影響？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-10 14:06
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1、預(yù)處理流程的影響
考慮改變預(yù)處理參數(shù)以達(dá)到反應(yīng)進(jìn)行完全、排除多余水分及氣體的目的。不同預(yù)處理流程后電池的充電、放電容量、內(nèi)阻和厚度測(cè)試結(jié)果見表5。從表5可見流程1的平均放電容量為20.700Ah，大于流程2的平均放電容量20.684Ah。兩種處理流程對(duì)電池內(nèi)阻基本無影響。在化成電壓為3.65V時(shí)，預(yù)處理流程對(duì)電池厚度無影響。當(dāng)化成電壓升至3.9V后，流程1的電池厚度為28.34mm，明顯低于流程2的28.51mm，由此說明增加預(yù)處理時(shí)間對(duì)排除電池內(nèi)部氣體并無優(yōu)勢(shì)。
綜合考慮放電容量、內(nèi)阻、厚度三方面考察因素，流程1優(yōu)于流程2，說明延長(zhǎng)預(yù)處理時(shí)間并未達(dá)到預(yù)期的效果。
2、高溫存儲(chǔ)的影響
由于LiPF6與水的反應(yīng)速率隨溫度升高而加快，鋰鹽的分解將產(chǎn)生HF氣體，造成電池鼓脹、循環(huán)壽命衰減。在預(yù)處理后，增加45℃高溫存儲(chǔ)8h，以達(dá)到加快反應(yīng)進(jìn)行，去除電池內(nèi)部多余水分的目的。在預(yù)處理流程1處理后，考察高溫存儲(chǔ)對(duì)電池充電、放電容量、內(nèi)阻和厚度影響的測(cè)試結(jié)果見表6。
沒有高溫處理的平均放電容量為20.700Ah，大于高溫存儲(chǔ)8h后的平均放電容量20.623Ah。電池內(nèi)阻在高溫靜置8h后略有升高，可能是由于高溫靜置加速反應(yīng)進(jìn)行，造成電極表面成膜較厚。在沒有進(jìn)行高溫靜置處理時(shí)電池平均厚度為28.38mm，高溫靜置8h處理后電池厚度為28.62mm，說明高溫靜置確實(shí)可以加速水分與鋰鹽的反應(yīng)，產(chǎn)生更多的HF，有利于水分的消耗，但反應(yīng)后的氣體無法較好地排出，仍滯留于電池內(nèi)部，造成電池鼓脹。
3、化成截止電壓的影響
通過調(diào)整化成電壓，避免由于水分帶來的負(fù)極片死區(qū)及析鋰現(xiàn)象，盡可能減少不可逆容量損失。電池化成解剖后負(fù)極片形貌見圖1，不同實(shí)驗(yàn)條件及極片狀態(tài)匯總見表7。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，增加高溫存儲(chǔ)后，極片均存在大量析鋰的現(xiàn)象，這將造成鋰的大量損失，影響電池的各項(xiàng)性能。在不增加高溫存儲(chǔ)工序的四組實(shí)驗(yàn)中，由于電池內(nèi)部水分的影響，在3.65V化成截止電壓條件下，雖然可以避免析鋰現(xiàn)象，但均存在少量的死區(qū)，影響了電池的容量發(fā)揮。在 3.9V化成截止電壓條件下，采用預(yù)化成流程1時(shí)，極片狀態(tài)最好，無死區(qū)及析鋰現(xiàn)象，而采用預(yù)化成流程2后，負(fù)極片上存在少量析鋰。綜合分析后可知，預(yù)化成流程1、無高溫存儲(chǔ)、化成截止電壓為 3.9 V 時(shí)極片狀態(tài)最好。
