老化準(zhǔn)則對(duì)鋰離子電池功能的影響要素首要有兩個(gè)，即老化溫度和老化時(shí)刻。除此之外，還有老化時(shí)電池處于封口仍是開(kāi)口的狀況也比較重要。有關(guān)開(kāi)口化成來(lái)說(shuō)，假如廠房能夠控制好濕度能夠老化后再封口。假如選用高溫老化，封口后老化比較好。有關(guān)不同的電池系統(tǒng)，三元正極/石墨負(fù)極鋰離子電池、磷酸鐵鋰正極/石墨負(fù)極鋰離子電池抑或是鈦酸鋰負(fù)極電池，需求根據(jù)資料特性及鋰離子電池特性進(jìn)行針對(duì)性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)規(guī)劃中，能夠經(jīng)過(guò)鋰離子電池的容量差別、內(nèi)阻差別、壓降特色來(lái)確認(rèn)最佳的老化準(zhǔn)則。

一、三元或磷酸鐵鋰正極/石墨負(fù)極鋰離子電池

有關(guān)三元作為正極資料，石墨作為負(fù)極資料的鋰離子電池來(lái)說(shuō)，鋰離子電池的預(yù)充化成階段會(huì)在石墨負(fù)極的外表構(gòu)成一層固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI），此種膜的構(gòu)成電位約在0.8V左右，SEI答應(yīng)離子穿透而不答應(yīng)電子經(jīng)過(guò)，由此在構(gòu)成必定厚度后會(huì)按捺電解液的進(jìn)一步分化，能夠起到防止電解液分化引起的電池功能下降。可是化成后構(gòu)成的SEI膜結(jié)構(gòu)緊密且孔隙小，將電池再進(jìn)行老化，將有助于SEI結(jié)構(gòu)重組，構(gòu)成寬松多孔的膜，以此進(jìn)步鋰離子電池的功能。三元/石墨鋰離子電池的老化一般選擇常溫老化7天-28天時(shí)刻，可是也有的廠選用高溫老化準(zhǔn)則，老化時(shí)刻為1-3天，所謂的高溫一般是38℃-50℃之間。高溫老化僅僅為了縮短整個(gè)出產(chǎn)周期，其意圖和常溫老化相同，都是讓正負(fù)極、隔閡、電解液等充沛進(jìn)行化學(xué)反響抵達(dá)平衡，讓鋰離子電池抵達(dá)更安穩(wěn)的狀況。

二、鈦酸鋰負(fù)極鋰離子電池

俗稱(chēng)的鈦酸鋰離子電池是負(fù)極選用了鈦酸鋰的電池，正極資料首要仍是三元、鈷酸鋰等資料。鈦酸鋰離子電池與石墨負(fù)極電池的不同之處是鈦酸鋰的嵌鋰電位是1.55V（相有關(guān)鋰金屬），高于SEI構(gòu)成的0.8V，所以充放電進(jìn)程中不會(huì)構(gòu)成固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI）也不會(huì)構(gòu)成枝晶鋰，然后具有更高的安全性。這就意味著鈦酸鋰充電進(jìn)程中，不斷的有電子與電解液發(fā)作反響，生成副產(chǎn)物及發(fā)作氫氣、CO、CH4、C2H4等氣體，會(huì)導(dǎo)致電池的鼓包。鈦酸鋰的鼓包問(wèn)題首要得依托資料性質(zhì)的改動(dòng)來(lái)緩解，例如資料外表包覆、改動(dòng)粒徑散布，找到合適的電解液等。此外，經(jīng)過(guò)優(yōu)化預(yù)充、化成、老化的準(zhǔn)則也能夠恰當(dāng)減輕鈦酸鋰鼓包現(xiàn)象。鈦酸鋰離子電池的老化準(zhǔn)則一般首選高溫老化準(zhǔn)則，老化溫度選用40℃-55℃，老化時(shí)刻一般是1-3天，老化之后需求進(jìn)行負(fù)壓排氣。進(jìn)行屢次高溫老化，使電池內(nèi)部水分充沛反響，將氣體排出后能夠有用按捺鈦酸鋰離子電池的脹氣問(wèn)題，進(jìn)步其循環(huán)壽數(shù)。

不管有關(guān)哪種系統(tǒng)的電池，老化是必不可少的一道工序。鋰離子電池的老化盡管理解起來(lái)是對(duì)鋰離子電池的損耗和破壞，可是事實(shí)上卻是篩選一致性高的電池，除掉不良品的有用途徑。只有經(jīng)過(guò)老化的方法，才干選出適宜進(jìn)行組包的鋰離子電池，進(jìn)步電動(dòng)工具的運(yùn)用壽數(shù)。

磷酸鐵鋰資料在電池加工中的常見(jiàn)問(wèn)題分析

磷酸鐵鋰因鋰離子的分散系數(shù)低，導(dǎo)電性上較差，所以當(dāng)下做法是將其顆粒做小，乃至是做成納米級(jí)數(shù)，經(jīng)過(guò)縮短LI+和電子的搬遷途徑，來(lái)進(jìn)步其充放電速度(理論上，搬遷時(shí)刻和搬遷途徑平方成反比)。但由此給電池加工帶來(lái)一系列的難題。

首要遇到的是資料渙散問(wèn)題

制漿是電池出產(chǎn)進(jìn)程中最為要害的工序之一，其核心使命便是把活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等物料均勻的混合，使得資料功能能夠更好的發(fā)揮。要混勻，先要能渙散。顆粒減小，相應(yīng)的比外表也就增大，外表能也就增大，顆粒間發(fā)作聚合的趨勢(shì)就增強(qiáng)?？朔獗砟軠o散所需求的能量也就越大?，F(xiàn)在遍及用的是機(jī)械拌和，機(jī)械拌和能量散布是不均勻的，只有在必定的區(qū)域內(nèi)，剪切強(qiáng)度足夠大，能量足夠高，才干把聚合的顆粒分隔。要進(jìn)步渙散才能，一個(gè)是在拌和設(shè)備的結(jié)構(gòu)上優(yōu)化，不改動(dòng)最大剪切速度的情況下進(jìn)步有用渙散區(qū)域的空間份額;一個(gè)是進(jìn)步拌和功率(進(jìn)步拌和速度)，進(jìn)步剪切速度，相應(yīng)的有用渙散空間也會(huì)增大。前者屬設(shè)備上的問(wèn)題，進(jìn)步空間有多大，涂布在線不做談?wù)?。后者，進(jìn)步空間有限，因?yàn)榧羟兴俣忍岬奖囟ㄏ薅?，就?huì)對(duì)資料構(gòu)成損傷，導(dǎo)致顆粒破損。

較為有用的方法是選用超聲波渙散技能。僅僅超聲波設(shè)備價(jià)格較高，前些時(shí)候觸摸的一家，其價(jià)格和進(jìn)口的日本機(jī)械拌和機(jī)相當(dāng)。超聲渙散工藝時(shí)刻短，總體能耗下降，漿料渙散效果好，資料顆粒的聚合得到有用延緩，安穩(wěn)性大為進(jìn)步。

別的，能夠經(jīng)過(guò)運(yùn)用渙散劑來(lái)改進(jìn)渙散效果。

涂布均一性問(wèn)題

涂布不均，不只電池一致性就欠好，還關(guān)系到規(guī)劃、運(yùn)用安全性等問(wèn)題。所以，電池制作進(jìn)程中對(duì)涂布均一性的控制很?chē)?yán)格。做配方、涂布工藝的了解，資料顆粒越小，涂布越難做均勻。就其機(jī)理，我沒(méi)有看到相關(guān)的解說(shuō)。涂布在線認(rèn)為是電極漿料的非牛頓流體特性引起的。

電極漿料應(yīng)屬非牛頓流體中的觸變流體，該類(lèi)流體的特色是停止時(shí)粘稠，乃至呈固態(tài)，但攪動(dòng)后變稀而易于活動(dòng)。粘結(jié)劑在亞微觀狀況下是線性或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，攪動(dòng)時(shí)，這些結(jié)構(gòu)被破壞，活動(dòng)性就好，停止后，它們又從頭構(gòu)成，活動(dòng)性就變差。磷酸鐵鋰顆粒細(xì)小，平等質(zhì)量下，顆粒數(shù)量新增，要把他們聯(lián)結(jié)起來(lái)組成有用的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，需求的導(dǎo)電劑的量也相應(yīng)新增。顆粒小、導(dǎo)電劑用量新增，所需的粘結(jié)劑用量也上升。靜置時(shí)，更簡(jiǎn)單構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，活動(dòng)性比慣例資料差。

從拌和器取出后漿料到涂布的進(jìn)程中，許多廠商仍是選用周轉(zhuǎn)桶搬運(yùn)，進(jìn)程中漿料不拌和或許拌和強(qiáng)度低，漿料的活動(dòng)性發(fā)作改變，逐漸變得粘稠，以至于像果凍相同。活動(dòng)性欠好，導(dǎo)致涂布的均一性欠好，表現(xiàn)為極片面密度公差增大，外表形貌欠好。

根本的是從資料上進(jìn)行改進(jìn)，如進(jìn)步導(dǎo)電性加大顆粒、顆粒球形化等，短時(shí)刻內(nèi)或許有用果較為有限。安身現(xiàn)有資料，從電池加工的視點(diǎn)來(lái)說(shuō)，改進(jìn)的途徑，可從以下幾項(xiàng)進(jìn)行嘗試：

1

選用線性的導(dǎo)電劑

所謂的線形顆粒形導(dǎo)電劑是筆者形象的說(shuō)法，學(xué)術(shù)上或許不是如此描述。

選用線形導(dǎo)電劑，現(xiàn)在首要是VGCF(碳纖維)和CNTs(碳納米管)、金屬納米線等。它們直徑在幾個(gè)納米到幾十納米，長(zhǎng)度在幾十微米以上乃至于幾厘米，而現(xiàn)在常用的顆粒形導(dǎo)電劑(如SuperP，KS-6)尺寸一般在幾十個(gè)納米，電池資料的尺寸為幾個(gè)微米。顆粒形導(dǎo)電劑和活性物質(zhì)組成的極片，觸摸類(lèi)似點(diǎn)和點(diǎn)之間的觸摸，每個(gè)點(diǎn)能只與周?chē)狞c(diǎn)發(fā)作觸摸;線形導(dǎo)電劑與活性物質(zhì)組成的極片中，是點(diǎn)和線、線和線的觸摸，每個(gè)點(diǎn)能夠一起和多根線觸摸，每根線也能夠一起和多根線觸摸，觸摸的節(jié)點(diǎn)更多，導(dǎo)電通道也就更為通暢，導(dǎo)電才能也就更好。運(yùn)用多種不同形狀的導(dǎo)電劑組合，能夠發(fā)揮更好的導(dǎo)電效果，詳細(xì)怎么使選擇導(dǎo)電劑，有關(guān)電池制作是一個(gè)很值得探索的問(wèn)題。

運(yùn)用CNTS或許VGCF等線性導(dǎo)電劑或許發(fā)作的影響有：

(1)線性導(dǎo)電劑在必定程度上進(jìn)步粘結(jié)效果，進(jìn)步極片柔韌性和強(qiáng)度;

(2)削減導(dǎo)電劑用量(記住曾有報(bào)道說(shuō)CNTS的導(dǎo)電效能為同質(zhì)量(重量)慣例顆粒導(dǎo)電劑的3倍)，歸納(1)，膠用量也有或許下降，活性物質(zhì)含量可進(jìn)步;

(3)改進(jìn)極化，下降觸摸阻抗，改進(jìn)循環(huán)功能;

(4)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)觸摸節(jié)點(diǎn)多，網(wǎng)絡(luò)更為完善，倍率功能較慣例導(dǎo)電劑更為超卓;散熱功能進(jìn)步，對(duì)高倍率電池很有意義;

(5)吸收功能得到改進(jìn);

(6)資料價(jià)格較高，本錢(qián)上升。1Kg導(dǎo)電劑，常用的SUPERP僅為數(shù)十元，VGCF大約兩三千元，CNTS比VGCF略高(當(dāng)新增量為1%時(shí)，1KgCNTs以4000元計(jì)算，大約每Ah本錢(qián)新增0.3元);

(7)CNTS、VGCF等比外表較高，怎么渙散是運(yùn)用中必需解決的一個(gè)問(wèn)題，不然渙散欠好功能得不大發(fā)揮?？山柚暅o散等手段。有CNTs廠家供給渙散好的導(dǎo)電液。

2

改進(jìn)渙散效果

渙散效果好的漿料，則顆粒觸摸團(tuán)聚的概率會(huì)大為下降，漿料的安穩(wěn)性會(huì)得到很大改進(jìn)。經(jīng)過(guò)配方、配料工步的改進(jìn)在必定程度上能夠改進(jìn)渙散效果，選用前面提及的超聲渙散也是一個(gè)有用方法。

3

改進(jìn)漿料搬運(yùn)進(jìn)程

漿料貯存時(shí)可考慮進(jìn)步拌和速度防止?jié){料粘稠;有關(guān)運(yùn)用周轉(zhuǎn)桶搬運(yùn)漿料的，盡或許縮短出料到涂布的時(shí)刻，有條件的改用管道輸送，改進(jìn)漿料粘稠現(xiàn)象。

4

選用揉捏涂布(噴涂)

揉捏涂布能夠改進(jìn)刮刀涂布外表紋路、厚度不均等現(xiàn)象，可是設(shè)備價(jià)格較高，對(duì)漿料的安穩(wěn)性要求較高。

枯燥困難

因?yàn)榱姿徼F鋰比外表大、粘結(jié)劑用量大，制備漿料時(shí)所需求的溶劑用量也就大，涂布后枯燥也就較為困難。怎么控制溶劑的蒸發(fā)速度，則是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。溫度高、風(fēng)量大，枯燥速度快，發(fā)作的空地也就大，一起還或許帶動(dòng)膠質(zhì)的搬遷，導(dǎo)致涂層中資料散布不均，假如膠質(zhì)在表層發(fā)作聚集，則會(huì)阻礙帶電粒子的傳導(dǎo)，增大阻抗。溫度低、風(fēng)量低，溶劑逸出慢，枯燥時(shí)刻長(zhǎng)，產(chǎn)量低。

粘結(jié)功能較差

磷酸鐵鋰資料的顆粒小，比外表比比鈷酸鋰、錳酸鋰配增大了許多，需求的粘結(jié)劑也就更多?？墒钦辰Y(jié)劑用多了，下降活性物質(zhì)的含量，能量密度就下降，所以或許的情況下，電池出產(chǎn)進(jìn)程中會(huì)極力削減粘結(jié)劑用量。為改進(jìn)粘結(jié)效果，現(xiàn)在磷酸鐵鋰加工的通用做法一方面進(jìn)步粘結(jié)劑的分子量(分子量高，粘結(jié)才能進(jìn)步，可是渙散越困難、阻抗越高)，一方面是進(jìn)步粘結(jié)劑用量?，F(xiàn)在好像結(jié)果還不是讓人滿意。

柔韌性較差

現(xiàn)在磷酸鐵鋰極片加工時(shí)，遍及感覺(jué)極片較硬、較脆，對(duì)疊片來(lái)說(shuō)或許影響不是稍小，但對(duì)是在卷繞時(shí)，則是很為晦氣。極片柔韌性欠好，卷繞彎曲時(shí)就簡(jiǎn)單掉粉、開(kāi)裂，導(dǎo)致短路等不良。這方面的機(jī)理解說(shuō)尚不清楚，猜測(cè)是顆粒小，涂層的彈性空間小。下降壓實(shí)密度能夠有所改進(jìn)，可是這樣體積能量密度也就降到。本來(lái)磷酸鐵鋰的壓實(shí)密度就比較低，下降壓實(shí)密度是不得以才會(huì)采納的手段。