鋰電池的分容原理是什么，化成分容方法步驟操作？

鋰電池生產(chǎn)制造過程中，在工藝流程方面，鋰電池的化成分容方法和步驟是重要的一環(huán)，而鋰電池的分容原理則是一環(huán)工藝的理論基礎(chǔ)，下面是關(guān)于這方面的知識(shí)介紹。

一、什么是化成和分容

化成：一般指對(duì)初次充電的電池實(shí)施一系列工藝措施使之性能趨于穩(wěn)定，包括，小電流充放電，恒溫靜置等。

分容：簡單理解就是容量分選、性能篩選分級(jí)。

二、鋰電池的化成方法步驟

在鋰離子電池首次充放電過程中作為鋰離子電池的極性非質(zhì)子溶劑不可避免地都要在電極與電解液界面上反應(yīng)，形成覆蓋在電極表面上的鈍化薄膜，稱為電子絕緣膜或固體電解質(zhì)相界膜即SEI膜，據(jù)報(bào)導(dǎo)得知：鈍化膜由Li2O、LiF、LiCl、Li2CO3、LiCO2-R、醇鹽和非導(dǎo)電聚合物組成，是多層結(jié)構(gòu)，靠近電解液的一面是多孔的，靠近電極的一面是致密的。SEI膜的形成對(duì)電極材料的性能產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。一方面，SEI膜的形成消耗了部分鋰離子，使得首次充放電不可逆容量增加，降低了電極材料的充放電效率；另一方面，SEI膜具有有機(jī)溶劑不溶性，在有機(jī)電解質(zhì)溶液中能穩(wěn)定存在，并且溶劑分子不能通過該層鈍化膜，從而能有效防止溶劑分子的共嵌入，避免了因溶劑分子共嵌入對(duì)電極材料造成的破壞，因而大大提高了電極的循環(huán)性能和使用壽命?；傻馁|(zhì)量決定了SEI膜的好壞，直接接影響到電池的循環(huán)壽命、穩(wěn)定性、自放電性、安全性等電化學(xué)性能。因此電池企業(yè)都會(huì)根據(jù)其生產(chǎn)實(shí)際，研究總結(jié)出一套合適的化成和分容的工藝流程及參數(shù)，以保證電池可以獲得最大的容量、最好的穩(wěn)定性和最長的壽命。電池的化成需要長時(shí)間充放電，充電時(shí)不但需要精準(zhǔn)地控制充放電的電壓或電流的高低大小，還要精準(zhǔn)地控制充放電電壓和電流的的脈沖波形，以防止SEI膜阻抗增大，從而影響鋰離子電池的倍率放電性能，并提高化成過程的生產(chǎn)效率。比如對(duì)于磷酸鐵鋰體系，當(dāng)充電電壓大于3.7V時(shí)，可能會(huì)使磷酸鐵鋰的晶格結(jié)構(gòu)造成破壞，從而影響電池的循環(huán)性能。

三、鋰電池的分容方法步驟

電池的分容是通過化成分容柜(由于化成和分容基本原理相同，化成和分容功能集成在同一個(gè)柜子內(nèi)，稱為化成分容柜)來完成的，分化成容柜的功能實(shí)際上就是象充電器一樣的東西，只不過它可以同時(shí)為大量的電池充放電。電池分容時(shí)通過電腦管理得到每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，從而分析出這些電池容量的大小和內(nèi)阻等數(shù)據(jù)，確定電池的質(zhì)量等級(jí)，這個(gè)過程就是分容。

電池首次分容后，需靜置一段時(shí)間，一般不少于15天，在這個(gè)期間，有些內(nèi)在的質(zhì)量問題就會(huì)表現(xiàn)出來，比如說自放電過大，內(nèi)阻變大等等。靜置期結(jié)束后，再次進(jìn)行檢測(cè)分容，把容量達(dá)不到等級(jí)，有質(zhì)量問題的淘汰掉。

分容的另外一個(gè)目的是對(duì)電池進(jìn)行分類組編，就是篩選出單體的內(nèi)阻和容量相同的單體進(jìn)行組合。組合時(shí)，只有性能很接近的才能組成電池組。比如，動(dòng)力電池組為滿足電動(dòng)汽車的能量需求,往往需要數(shù)十支到數(shù)千支電池組成，受到系統(tǒng)復(fù)雜性的影響，電池組的行為有其獨(dú)特性，并不是單體電池的做一個(gè)簡單的加減法就能夠獲得電池組的性能。以我們常見的串聯(lián)、并聯(lián)組成的電池組為例，理想情況下所有電池組中的單體電池應(yīng)該是完全一致的，但是實(shí)際上即便是同一批次生產(chǎn)的單體電池仍然具有性能的差異(包括容量、內(nèi)阻等因素)。雖然在組成電池組之前會(huì)進(jìn)行篩選，仍然無法保證所有電池性能100%一致，此外受到電池組體積的影響，不同部分的散熱特性也有較多的差異，因此電池組在溫度分布上也存在較大的溫度梯度，上述種種因素會(huì)導(dǎo)致電池組內(nèi)的電池在使用過程中的衰降速度并不一致，這種情況下一方面會(huì)造成電池組的可用容量下降(受到電池組中串聯(lián)電池的最小容量的限制)。另一方面也可能會(huì)導(dǎo)致電池組安全性降低。研究顯示即便是單體電池循環(huán)壽命可達(dá)1000次以上，在組成電池組時(shí)，如果沒有均衡設(shè)備的保護(hù)，電池組的循環(huán)壽命可能不足200次，因此對(duì)于電池組而言，單體電池的一致性是一個(gè)非常重要的參數(shù)。

四、鋰電池的化成和分容精度要求

為了提高電池的循環(huán)壽命、穩(wěn)定性、自放電性、安全性等電化學(xué)性能，必須嚴(yán)格控制鋰電池的一致性或精確評(píng)定電池等級(jí)，所以對(duì)化成和分容設(shè)備的電流和電壓的測(cè)量精度有很高的要求，限于傳感器采集精度，目前市場(chǎng)上化成分容設(shè)備電流和電壓的測(cè)量精度一般在千分之一左右。其對(duì)于化成而言，電流和電壓的控制精度越高越高鋰電池產(chǎn)品的質(zhì)量就會(huì)越好，電流電壓傳感器在萬分之一以上的精度是比較理想的選擇。銀河電氣有優(yōu)于萬分之一精度的電流和電壓傳感器，可以提供多種選擇。