Ảnh hưởng của quá trình hình thành pin lithium sắt phosphate đến hiệu suất của nó

Hình thành là một quá trình quan trọng trong quá trình sản xuất pin lithium. Trong quá trình hình thành, một lớp thụ động được hình thành trên bề mặt của điện cực âm, nghĩa là màng giao diện điện phân rắn (màng SEI). Chất lượng của bộ phim SEI ảnh hưởng đến tuổi thọ chu kỳ, sự ổn định, và các tính chất điện hóa như tự xả và an toàn đáp ứng các yêu cầu của "bảo trì miễn phí" cho niêm phong pin thứ cấp. Tuy nhiên, bộ phim SEI được hình thành bởi các quá trình chuyển đổi hóa học khác nhau là khác nhau, và tác động đến hiệu suất pin cũng rất khác nhau.

Phương pháp sạc trước dòng điện thấp truyền thống giúp tạo thành một màng SEI ổn định, nhưng sạc dòng điện thấp lâu dài sẽ làm tăng trở kháng của màng SEI hình thành, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất xả của pin lithium ion và thời gian quá trình dài ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Các hệ thống pin lithium khác nhau có quá trình hình thành khác nhau. Bài viết này phân tích hệ thống pin lithium sắt phosphate.

Quá trình hình thành hệ thống phosphate sắt lithium thường được lựa chọn như sau:

Sạc dòng điện 0,05C ~ 0,2C, điện áp cắt 3,6 ~ 3,7V, sạc dòng điện cắt 0,025C ~ 0,05C, sau khi đứng trong một khoảng thời gian (10-20 phút), 0,1 ~ 0,2C xả đến 2,5V, đứng trong một khoảng thời gian (20 -60 phút). Theo các cơ chế sạc và xả khác nhau, sự khác biệt về dòng sạc ảnh hưởng đến sự hình thành và chất lượng của SEI, và thời gian đứng và dòng điện cắt sạc ảnh hưởng đến thời gian quá trình hình thành pin.

Quá trình hình thành pin của hệ thống phosphate sắt lithium cần phải chọn một điện áp cắt thích hợp. Từ cấu trúc tinh thể vật liệu, khi điện áp sạc lớn hơn 3.7V, cấu trúc lưới của lithium sắt phosphate có thể bị hư hỏng, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất chu kỳ của pin. Kết quả của thử nghiệm kháng một phần nội bộ và quan sát SEM mảnh cực cũng chứng minh rằng các kết luận sau đây là chính xác:

1. Giảm điện áp hình thành một cách thích hợp và giảm thời gian hình thành có thể làm giảm hiệu quả việc tạo ra lượng mưa lithium trên bề mặt của điện cực âm, để có thể thu được bề mặt mượt mà hơn của điện cực âm. Điều này là do khi điện áp hình thành cao, tốc độ sản xuất khí bên trong pin quá nhanh đến mức khí bên trong pin không thể xả kịp thời, lắng đọng trên bề mặt cơ hoành, ảnh hưởng đến sự cân bằng tiếp xúc giữa cơ hoành và điện cực âm. Trong quá trình khai thác lithium ion, sự mất cân bằng tiếp xúc giữa hai nguyên nhân chèn quá nhiều ion lithium ở một số khu vực, làm cho bề mặt của điện cực âm không đồng đều, và cuối cùng ảnh hưởng đến hiệu suất pin.

2. Sau khi kiểm tra điện trở bên trong pin sau khi hình thành, người ta thấy rằng việc giảm điện áp hình thành một cách thích hợp và giảm thời gian hình thành có thể làm giảm sức đề kháng bên trong của pin. Điện trở bên trong cao gây ra bởi điện áp chuyển đổi hóa học cao cũng liên quan đến bề mặt không đồng đều của điện cực âm và sự hình thành các đốm trắng. Bởi vì các đốm trắng là các hợp chất lithium, độ dẫn điện kém, vì vậy sức đề kháng bên trong của pin quá lớn.

3. Giảm một cách thích hợp điện áp hình thành trong quá trình hình thành thiết kế có thể làm tăng khả năng sạc và xả đầu tiên của pin và cải thiện hiệu suất chu kỳ của pin. Điện áp hình thành quá cao rất dễ gây ra sự lắng đọng lithium và các hợp chất của nó trên bề mặt của điện cực âm, làm tăng công suất không thể đảo ngược của pin, chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến công suất của pin. Do sự tồn tại của lithium và các hợp chất của nó, công suất của pin sẽ giảm trong chu kỳ sạc và xả. Nhanh chóng, ảnh hưởng đến tuổi thọ chu kỳ pin.