Hình thành là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất pin lithium{0}}ion. Trong quá trình hình thành, một lớp thụ động, màng điện phân rắn (SEI), được hình thành trên bề mặt của điện cực âm. Chất lượng của màng SEI ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ, độ ổn định, tốc độ tự xả, độ an toàn và các đặc tính hiệu suất điện hóa khác của pin, đáp ứng yêu cầu "không cần bảo trì" đối với pin sạc kín. Các quá trình hình thành khác nhau sẽ tạo ra các màng SEI khác nhau, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của pin.
Các phương pháp sạc trước-dòng điện thấp-truyền thống tạo điều kiện cho việc hình thành màng SEI ổn định; tuy nhiên, việc sạc-dòng điện thấp kéo dài sẽ làm tăng trở kháng của màng SEI được hình thành, ảnh hưởng đến hiệu suất phóng điện của pin lithium{3}}ion. Thời gian xử lý kéo dài cũng ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Các hệ thống pin lithium{6}}ion khác nhau yêu cầu các quá trình hình thành khác nhau; bài viết này tập trung vào hệ thống pin lithium iron phosphate.
Quá trình hình thành pin lithium iron phosphate (LFP) thường tuân theo các bước sau:
Dòng sạc 0,05C~0,2C, điện áp cắt 3,6~3,7V, dòng điện cắt sạc 0,025C~0,05C, nghỉ trong một khoảng thời gian (10{12}}20 phút), sau đó xả ở 0,1~0,2C đến 2,5V, sau đó là khoảng thời gian nghỉ (20-60 phút). Theo các cơ chế sạc/xả khác nhau, dòng sạc ảnh hưởng đến sự hình thành và chất lượng của lớp SEI (Tấm cách nhiệt trầm tích), trong khi thời gian nghỉ và dòng điện cắt sạc ảnh hưởng đến thời gian quá trình hình thành pin.
Quá trình hình thành pin LFP đòi hỏi phải chọn điện áp cắt phù hợp. Từ góc độ cấu trúc tinh thể vật chất, khi điện áp sạc vượt quá 3,7V, nó có thể làm hỏng cấu trúc mạng tinh thể của LFP, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất chu kỳ của pin. Một số thí nghiệm điện trở trong và quan sát SEM điện cực cũngxác nhận kết luận sau:
1. Giảm điện áp hình thành một cách thích hợp và rút ngắn thời gian hình thành có thể làm giảm hiệu quả sự lắng đọng lithium trên bề mặt điện cực âm, dẫn đến bề mặt điện cực âm mịn hơn. Điều này là do điện áp hình thành cao dẫn đến tốc độ tạo khí bên trong nhanh hơn, ngăn cản việc thoát khí kịp thời và gây ra sự lắng đọng trên bề mặt thiết bị phân tách, do đó ảnh hưởng đến sự cân bằng tiếp xúc giữa thiết bị phân tách và điện cực âm. Trong quá trình chèn/rút ion lithium{3}}, sự mất cân bằng này dẫn đến việc chèn quá nhiều ion lithium-ở một số khu vực, khiến bề mặt điện cực âm không đồng đều và cuối cùng ảnh hưởng đến hiệu suất của pin.
2. Kiểm tra điện trở trong của pin đã định hình cho thấy rằng việc giảm điện áp và thời gian hình thành một cách thích hợp có thể làm giảm điện trở trong của pin. Điện trở trong cao do điện áp hình thành cao cũng liên quan đến bề mặt điện cực âm không đồng đều và hình thành các đốm trắng. Những đốm trắng này là hợp chất lithium có độ dẫn điện kém, dẫn đến điện trở trong cao hơn.
3. Giảm điện áp hình thành một cách thích hợp trongquá trình hình thành tế bào pinthiết kế có thể cải thiện khả năng sạc/xả ban đầu và hiệu suất chu kỳ của pin. Điện áp hình thành quá cao dễ khiến lithium và các hợp chất của nó lắng đọng trên bề mặt điện cực âm, làm tăng khả năng không thể đảo ngược của pin và tất yếu ảnh hưởng đến dung lượng của pin. Sự hiện diện của lithium và các hợp chất của nó dẫn đến sự suy giảm công suất ngày càng nhanh hơn trong các chu kỳ sạc/xả, ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin.
ACEY-BCT503-512H 5V 3Athiết bị hình thành pin được sử dụng để kiểm tra các thông số hình thành, dung lượng và hiệu suất của pin lithium. Đây là một hệ thống kiểm tra tích hợp pin phụ-chính bao gồm máy tính và máy vi tính chip đơn{2}}thiết bị. Nó có cấu trúc tiên tiến, hiệu suất đáng tin cậy, vận hành thuận tiện, hiệu quả cao và hiệu suất chi phí cực cao là thiết bị sản xuất và thử nghiệm không thể thiếu đối với các nhà sản xuất pin lithium, nhà sản xuất công suất phụ và các đơn vị nghiên cứu khoa học.
