魯桂梅，謝秋，石永伉，任衛(wèi)斌

（中國(guó)空空特種研究院，河南洛陽(yáng)471003）

摘要：考察了四種化成工藝對(duì)電池性能的影響，優(yōu)選出了一種高效的鋰離子電池化成工藝，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(xù)循環(huán)兩次。該化成工藝可以提高生產(chǎn)效率、提高鋰離子電池的放電容量、提高鋰離子電池的循環(huán)性能。

鋰離子電池是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的綠色高能環(huán)保電池，具有能量密度高、環(huán)境友好、無(wú)記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電少等突出的優(yōu)點(diǎn)，是攝像機(jī)、移動(dòng)電話(huà)、筆記本電腦、便攜式測(cè)量?jī)x等電子裝置小型輕量化的理想電源，也是未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)、特種的理想輕型高能動(dòng)力源。因此，鋰離子電池成為近年來(lái)電池界廣泛研究的熱點(diǎn)。

化成是鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中的重要工序，化成時(shí)在負(fù)極表面形成一層鈍化層，即固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)，SEI膜的好壞自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，滿(mǎn)足二次電池密封免維護(hù)的要求，而不同的化成工藝形成的SEI膜有所不同，對(duì)電池的性能影響也存在很大差異。傳統(tǒng)的小電流預(yù)充方式有助于穩(wěn)定的SEI膜形成，但是長(zhǎng)時(shí)間的小電流充電會(huì)導(dǎo)致形成的SEI膜阻抗增大，從而影響鋰離子電池的倍率放電性能，過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)影響生產(chǎn)效率，另外，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，因此，探索一種高效的鋰電池化成工藝就很有必要。本文考察了四種化成工藝對(duì)電池性能的影響，優(yōu)選出了一種高效的鋰離子電池化成工藝，該化成工藝可以提高生產(chǎn)效率、提高鋰離子電池的性能。

1試驗(yàn)

1.1主要原料和儀器設(shè)備

化成及循環(huán)試驗(yàn)中所用主要原料和儀器設(shè)備見(jiàn)表1。

1.2電池的制備

公司鋰離子電池的生產(chǎn)流程圖1所示。

1.3測(cè)試

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(biāo)識(shí)為A-1,2,3，B-1,2,3，C-1,2,3，D-1,2,3，在化成測(cè)試機(jī)上，四組電池化成工藝如表2所示。

1.3.2循環(huán)試驗(yàn)

化成后，電池靜置陳化7天，在恒溫箱內(nèi)，用化成測(cè)試機(jī)對(duì)四組電池以I3電流對(duì)進(jìn)行充放電試驗(yàn)，25℃恒溫循環(huán)30周。

2結(jié)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(jìn)行化成，化成試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

由表3數(shù)據(jù)可以看出，化成工藝2需時(shí)最短，比化成工藝1約短10小時(shí)；化成工藝3需時(shí)最長(zhǎng)，比化成工藝1長(zhǎng)約10小時(shí)；化成工藝4比化成工藝1約短3小時(shí)。通過(guò)對(duì)比以上數(shù)據(jù)，化成工藝2和4對(duì)生產(chǎn)效率的提高比較顯著，需進(jìn)一步的循環(huán)測(cè)試方可深入比較以上化成工藝對(duì)電池性能的影響情況。

2.2循環(huán)試驗(yàn)

化成后，電池靜置陳化7天，以I3電流對(duì)四組電池進(jìn)行充放電試驗(yàn)，25℃恒溫循環(huán)30周，四組電池的循環(huán)曲線(xiàn)擬合后如圖2所示：

由圖2及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：

（1）循環(huán)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，放電容量的平均每次衰率減分別為：0.123﹪、0.075﹪、0.113﹪、0.068﹪。可見(jiàn)，化成工藝4循環(huán)性能最好。

（2）化成工藝2比化成工藝1化成時(shí)間約短10小時(shí)，能大大提高生產(chǎn)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(shí)間比化成工藝1約長(zhǎng)10小時(shí)，生產(chǎn)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(shí)間比化成工藝1約短3小時(shí)，能夠提高生產(chǎn)效率。

3結(jié)語(yǔ)

綜合比較四種化成工藝，考察了四種化成工藝對(duì)電池性能的影響，從化成及循環(huán)數(shù)據(jù)分析可以看出：化成工藝4較佳，該化成工藝可以提高生產(chǎn)效率、提高鋰離子電池的放電容量、提高鋰離子電池的循環(huán)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(xù)循環(huán)兩次。