|
注液后，通過小電流對(duì)電池進(jìn)行充電的過程稱之為“化成”（英文為formation）。
化成的目的是什么？ 化成的目的是在正負(fù)極表面形成保護(hù)膜。此膜的優(yōu)劣取決于化成制度、化成條件、化成溫度等。 化成占用時(shí)間較久，少則48小時(shí)，甚至還有的說需要140小時(shí)，很多人想解決這個(gè)時(shí)間久的問題，希望提高效率，降低時(shí)間成本。 正壓化成：圓柱電池，通常是正壓化成（閉口化成）。 負(fù)壓化成：抽真空化成，可將氣體及時(shí)排除。針對(duì)圓柱電池中采用揉平工藝的電芯，揉平后，電解液不容易滲透，化成過程中的產(chǎn)氣也不容易出來?；蓵r(shí)的產(chǎn)氣應(yīng)及時(shí)排出，否則在電池內(nèi)部形成空腔，氣體會(huì)隔開正負(fù)極。因此采用負(fù)壓化成。負(fù)壓化成通常要二次注液。 常壓化成，鋁殼電池通常是常壓化成，解決氣漲問題。軟包電池，也會(huì)常壓化成，產(chǎn)氣到氣囊中。 為了形成致密優(yōu)良的SEI膜，通常采用小電流高溫化成，有兩種解釋。一種說法是因?yàn)殡姵卦谌芷谶^程中，不可避免會(huì)面臨高溫的場景，電池在化成過程中已經(jīng)歷高溫，形成的膜能更好地應(yīng)對(duì)高溫狀況；另一種說法是在高溫下不穩(wěn)定的SEI會(huì)分解或是易溶解的組分已經(jīng)溶解出去，留下的是更穩(wěn)定的SEI。這個(gè)說法與第一種其實(shí)是一樣的。一個(gè)是因，一個(gè)是果。在首次化成時(shí)，添加劑將優(yōu)先于溶劑在負(fù)極表面發(fā)生還原，抑制碳酸酯溶劑還原成膜。也有人認(rèn)為，EC自身就是一種SEI修飾劑，當(dāng)SEI受損時(shí)，EC將和添加劑一起修復(fù)SEI，因此電池獲得長循環(huán)性能。這種說法確實(shí)有道理，因?yàn)镋C含量高的電解液，其循環(huán)性能更佳。當(dāng)然也因?yàn)镋C參與形成的SEI，耐高溫性更佳，提升EC含量將有利于高溫循環(huán)。因此膜的優(yōu)劣與化成制度有關(guān)，與電解液的組分有關(guān)。 為什么小電流化成生成的SEI更為致密？為什么大電流化成生成的SEI更不利于電池的性能？
無論是局部高濃度還是弱溶劑化電解液，其核心設(shè)計(jì)理念都是陰離子參與溶劑化結(jié)構(gòu)，目的在于形成的SEI中含有更多無機(jī)物，這樣的SEI更穩(wěn)定。采用小電流化成，或許因?yàn)樵陔妶鲎饔孟?，大電流和小電流的溶劑化結(jié)構(gòu)不同，小電流下溶劑化結(jié)構(gòu)中陰離子更多？范修林老師2022年發(fā)表的文章中指出 ，通過模擬分析Li+的溶劑化結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)HFC-LHCE和TFEO－LHCE中的陰離子和溶劑在無電場的條件下都處于DME-Li+-FSI-的配位結(jié)構(gòu)中，但是當(dāng)施加一個(gè)類似雙電層的電場時(shí)，部分陰離子和溶劑會(huì)從Li+的配位結(jié)構(gòu)中脫離出來。這說明溶劑化結(jié)構(gòu)與電場有關(guān)，電場越強(qiáng)，陰離子越少。這或許就能解釋為什么要小電流化成。
有文獻(xiàn)表明，大電流化成電池的倍率及高溫存儲(chǔ)性能較差。
|
