鋰電池化成工藝研究

魯桂梅，謝秋，石永伉，任衛斌

（中國空空導彈研究院，河南洛陽471003）

摘要：考察了四種化成工藝對電池性能的影響，優選出了一種高效的鋰電池化成工藝，該化成工藝是：0.1C恒流充電至電池荷電量的0.65，然后0.1C恒流放電至2.5V，連續循環兩次。該化成工藝可以提高加工效率、提高鋰電池的放電容量、提高鋰電池的循環性能。

鋰電池是20世紀90年代出現的綠色高能環保電池，具有能量密度高、環境友好、無記憶效應、循環壽命長、自放電少等突出的優勢，是攝像機、移動電話、筆記本電腦、便攜式測量儀等電子裝置小型輕量化的理想電源，也是將來電動車、軍用的理想輕型高能動力源。因此，鋰電池成為近年來電池界廣泛研究的熱點。

化成是鋰離子電池加工過程中的緊要工序，化成時在負極表面形成一層鈍化層，即固體電解質界面膜(SEI膜)，SEI膜的好壞自接影響到電池的循環壽命、穩定性、自放電性、安全性等電化學性能，滿足二次電池密封免維護的要求，而不同的化成工藝形成的SEI膜有所不同，對電池的性能影響也存在很大差異。傳統的小電流預充方式有助于穩定的SEI膜形成，但是長時間的小電流充電會導致形成的SEI膜阻抗增大，從而影響鋰電池的倍率放電性能，過程時間長影響加工效率，另外，對于磷酸鐵鋰體系，當充電電壓大于3.7V時，可能會使磷酸鐵鋰的晶格結構造成破壞，從而影響電池的循環性能，因此，探索一種高效的鋰離子電池化成工藝就很有必要。本文考察了四種化成工藝對電池性能的影響，優選出了一種高效的鋰電池化成工藝，該化成工藝可以提高加工效率、提高鋰電池的性能。

1實驗

1.1主要原料和儀器設備

化成及循環實驗中所用主要原料和儀器設備見表1。

1.2電池的制備

公司鋰電池的加工流程圖1所示。

1.3探測

1.3.1化成

取同一批次注液后的40AH電池12塊，分成四組，分別標識為A-1,2,3，B-1,2,3，C-1,2,3，D-1,2,3，在化成探測機上，四組電池化成工藝如表2所示。

1.3.2循環實驗

化成后，電池靜置陳化7天，在恒溫箱內，用化成探測機對四組電池以I3電流對進行充放電實驗，25℃恒溫循環30周。

2結果與討論

2.1化成

電池A-1,2,3，B-1,2,3，C-1,2,3，D-1,2,3分別按上述化成工藝進行化成，化成實驗數據見表3。

由表3數據可以看出，化成工藝2需時最短，比化成工藝1約短10小時；化成工藝3需時最長，比化成工藝1長約10小時；化成工藝4比化成工藝1約短3小時。通過對比以上數據，化成工藝2和4對加工效率的提高比較顯著，需進一步的循環探測方可深入比較以上化成工藝對電池性能的影響情況。

2.2循環實驗

化成后，電池靜置陳化7天，以I3電流對四組電池進行充放電實驗，25℃恒溫循環30周，四組電池的循環曲線擬合后如圖2所示：

由圖2及試驗數據可知：

（1）循環30周，化成工藝1、化成工藝2、化成工藝3、化成工藝4化成的電池，放電容量的均勻每次衰率減分別為：0.123﹪、0.075﹪、0.113﹪、0.068﹪。可見，化成工藝4循環性能最好。

（2）化成工藝2比化成工藝1化成時間約短10小時，能大大提高加工效率，并且電池容量衰減較為緩慢，但是電池的放電容量偏低。

（3）化成工藝3化成的電池，容量衰減較快，并且化成時間比化成工藝1約長10小時，加工效率低。

（4）化成工藝4化成的三塊電池放電容量較高，容量衰減緩慢，并且化成時間比化成工藝1約短3小時，能夠提高加工效率。

3結語

綜合比較四種化成工藝，考察了四種化成工藝對電池性能的影響，從化成及循環數據分解可以看出：化成工藝4較佳，該化成工藝可以提高加工效率、提高鋰電池的放電容量、提高鋰電池的循環性能。該化成工藝是：0.1C恒流充電至電池荷電量的0.65，然后0.1C恒流放電至2.5V，連續循環兩次。

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