王紅霞，鄒玉峰，尹瑞欣，陰育新

(天津力神電池股份有限公司，天津300384)

磷酸鐵鋰材料逐漸被應(yīng)用于動力鋰離子電池的研發(fā)和生產(chǎn)中。動力電池大多具備功率高、比能量高的特點，近些年動力電池的生產(chǎn)正逐漸被各行各業(yè)所關(guān)注。生產(chǎn)動力鋰離子電池中有諸多工序，其中對電池預(yù)充對電池的性能影響至關(guān)重要。在預(yù)充過程中電解液在負極表面還原，不溶性的還原產(chǎn)物在負極材料表面沉積，即固體電解質(zhì)界面膜(SEI)，還有一些氣體產(chǎn)生[1]。為了提高鋰離子電池的生產(chǎn)效率，對電池進行不同電流和時間的預(yù)充，比較在最短的時間內(nèi)充分地將電池內(nèi)的氣體排出來，并比較和討論電池性能。

1 實驗

鋰離子電池的傳統(tǒng)工藝是將正極磷酸鐵、負極石墨活性物質(zhì)分別按一定的比例與導電劑和粘合劑混合，高速攪拌成漿料，然后分別涂覆在鋁箔和銅箔上，經(jīng)過碾壓和裁切成正負極片，與隔膜經(jīng)過卷繞裝配成電池，并注入一定數(shù)量的電解液，靜置一段時間后，即可開始預(yù)充。

本實驗設(shè)計了三種預(yù)充流程，如表1，每組制作電池15只。

表1 三組預(yù)充實驗流程

2 結(jié)果分析與討論

對經(jīng)過不同預(yù)充流程的電池進行數(shù)據(jù)收集和整理，得到的平均數(shù)據(jù)如表2，看出A組電池的充電容量最低，預(yù)充后的厚度相當，化成后厚度沒有差別，但是放電容量A組最低，總體上看，B組和C組預(yù)充后的效果均要好于A組，從充放效率上看C組最高。

表2 化成數(shù)據(jù)表

另外，制作三電極電池，從電位變化上分析，如圖1，在0.15C充電25～50 min時，正極電位出現(xiàn)拐點，之后正極電位變化趨緩，推測在此時間范圍內(nèi)，正極大量產(chǎn)氣段結(jié)束，結(jié)合預(yù)充過程中電池厚度的變化，推測大量預(yù)充結(jié)束點在0.15C充電60 min之內(nèi)。

圖1 電位變化

2.1 循環(huán)性能測試

分別從各組中抽取1只電池進行循環(huán)測試，測試采用1C電流充放，性能曲線如圖2所示。從圖中看出，三組流程的容量衰減趨勢趨一致，曲線基本重合。

圖2 循環(huán)性能曲線

2.2 高溫存儲測試

從三組流程的電池中分別抽取1只電池，充滿電放在溫度為60℃的恒溫箱中5 h，待電池降至室溫后測量其電壓內(nèi)阻，并進行殘余容量和恢復容量的測試，測試數(shù)據(jù)如表3，從殘余容量對比看A組與B組相當，C組殘余容量要高于A組、B組0.5%，C組恢復容量高于A組1.3%，高于B組1%。

2.3 常溫存儲測試

從三組流程的電池中各抽取1只，充滿電后的電池放在25℃的室溫中存儲30 d，到期后取出，測量電池的電壓內(nèi)阻，并進行恢復容量的測試，測試數(shù)據(jù)如表4。從數(shù)據(jù)上看，三組流程的電池恢復容量相當，所以流程時間的長短及充電電流的大小對常溫存儲的恢復容量影響很小。

表3 高溫存儲測試數(shù)據(jù)

表4 常溫存儲數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

三組流程中C組流程共用時80 min，時間最短，在三組流程中效果是相對較好，可以為生產(chǎn)企業(yè)節(jié)省很多工藝時間，從而減少充放電設(shè)備過多的投入，同時縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，提供更多商機。

[1]唐贊謙.鋰離子電池預(yù)充電工藝研究[J].遼寧化工，2009,38(5)：305-307.