Muodostaminen on ratkaiseva vaihe litium{0}}ioni-akkujen tuotannossa. Muodostuksen aikana negatiivisen elektrodin pinnalle muodostuu passivointikerros, kiinteä elektrolyytin välinen kalvo (SEI). SEI-kalvon laatu vaikuttaa suoraan akun käyttöikään, vakauteen, itsepurkautumisnopeuteen, turvallisuuteen ja muihin sähkökemiallisiin suorituskykyominaisuuksiin, mikä täyttää umpinaisten ladattavien akkujen "huoltovapaa"{4}vaatimus. Erilaiset muodostusprosessit johtavat erilaisiin SEI-kalvoihin, mikä vaikuttaa merkittävästi akun suorituskykyyn.
Perinteiset alhaisen{0}}virran-esilatausmenetelmät mahdollistavat vakaan SEI-kalvon muodostuksen; pitkittynyt pieni-virtalataus kuitenkin lisää muodostuneen SEI-kalvon impedanssia, mikä vaikuttaa litium--ioni-akun purkausnopeuteen. Pidentynyt prosessiaika vaikuttaa myös tuotannon tehokkuuteen. Erilaiset litiumioniakkujärjestelmät{6}} vaativat erilaisia muodostusprosesseja. Tämä artikkeli keskittyy litiumrautafosfaattiakkujärjestelmään.
Litium-rautafosfaattiakkujen (LFP) muodostusprosessi tapahtuu tyypillisesti seuraavasti:
Latausvirta 0,05C~0,2C, katkaisujännite 3,6-3,7V, latauksen katkaisuvirta 0,025C~0,05C, lepoaika (10-20 min), sitten purkautuminen 0,1-0,2C - 2,5V, jota seuraa lepojakso (20-6 min). Eri lataus-/purkausmekanismeissa latausvirta vaikuttaa SEI (Sediment-Insulated Plate) -kerroksen muodostumiseen ja laatuun, kun taas lepoaika ja latauksen katkaisuvirta vaikuttavat akun muodostumisprosessiin.
LFP-akkujen muodostusprosessi edellyttää sopivan katkaisujännitteen valitsemista. Materiaalikiderakenteen näkökulmasta, kun latausjännite ylittää 3,7 V, se voi vahingoittaa LFP:n hilarakennetta ja vaikuttaa siten akun syklin suorituskykyyn. Joitakin sisäisiä vastuskokeita ja elektrodien SEM-havaintoja myösvahvista seuraavat johtopäätökset:
1. Muodostumisjännitteen sopiva vähentäminen ja muodostusajan lyhentäminen voi tehokkaasti vähentää litiumin kertymistä negatiivisen elektrodin pinnalle, mikä johtaa tasaisempaan negatiivisen elektrodin pintaan. Tämä johtuu siitä, että korkea muodostusjännite johtaa nopeampaan sisäiseen kaasun muodostumisnopeuteen, mikä estää kaasun oikea-aikaisen ulospurkauksen ja aiheuttaa kerrostumista erottimen pinnalle, mikä vaikuttaa erottimen ja negatiivisen elektrodin väliseen kontaktitasapainoon. Litium-ionien asettamisen/poiston aikana tämä epätasapaino johtaa liialliseen litium--ionien lisättymiseen joillakin alueilla, mikä aiheuttaa epätasaisen negatiivisen elektrodin pinnan ja vaikuttaa viime kädessä akun suorituskykyyn.
2. Muodostuneen akun sisäisen resistanssin testaus paljasti, että muodostumisjännitteen ja -ajan sopiva pienentäminen voi alentaa akun sisäistä vastusta. Korkean muodostusjännitteen aiheuttama suuri sisäinen resistanssi liittyy myös negatiivisen elektrodin epätasaiseen pintaan ja valkoisten pisteiden muodostumiseen. Nämä valkoiset täplät ovat litiumyhdisteitä, joiden johtavuus on huono, mikä johtaa korkeampaan sisäiseen resistanssiin.
3. Vähennä sopivasti muodostusjännitettäakkukennon muodostumisprosessisuunnittelu voi parantaa akun alkulataus-/purkauskapasiteettia ja syklin suorituskykyä. Liian korkea muodostusjännite aiheuttaa helposti litiumin ja sen yhdisteiden kerrostumista negatiivisen elektrodin pinnalle, mikä lisää akun palautumatonta kapasiteettia ja vaikuttaa väistämättä sen kapasiteettiin. Litiumin ja sen yhdisteiden läsnäolo johtaa yhä nopeampaan kapasiteetin heikkenemiseen lataus-/purkausjaksojen aikana, mikä vaikuttaa akun käyttöikään.
ACEY-BCT503-512H 5V 3Aakun muodostuslaitteet käytetään litiumparistojen muodostumisen, kapasiteetin ja suorituskykyparametrien testaamiseen. Se on isäntä-orja-akun integroitu testijärjestelmä, joka koostuu tietokoneista ja varusteista yksi-siru mikrotietokoneista. Siinä on edistyksellinen rakenne, luotettava suorituskyky, kätevä toiminta, korkea hyötysuhde ja erittäin korkea kustannustehokkuus on välttämätön tuotanto- ja testauslaitteisto litiumakkujen valmistajille, ali-kapasiteetin valmistajille ja tieteellisille tutkimusyksiköille.
