Для різних систем акумуляторів, таких як літієві батареї з потрійним позитивним електродом/графітовим негативним електродом, літієві батареї з літієвим залізо-фосфатним позитивним електродом/графітовим негативним електродом або батареї з негативним електродом на основі титанату літію, потрібно проводити цілеспрямовані випробування на основі матеріалу та характеристик літієвої батареї.
Процес виробництва літієвих батарей можна розділити на три етапи: виготовлення переднього електрода, упаковка середнього електрода та активація заднього акумулятора. Метою етапу активації батареї є повна активація активних речовин і електроліту в батареї для досягнення стабільних електрохімічних характеристик. Етап активації включає такі етапи, як попереднє заряджання, формування, старіння та постійний об’єм. Метою попереднього заряджання та формування є активація матеріалів позитивного та негативного електродів за допомогою перших кількох зарядів та розрядів, щоб матеріали були в оптимальному стані використання. Основними цілями старіння є: по-перше, зробити електроліт краще зволоженим, що сприяє стабільності роботи батареї; По-друге, після старіння активні речовини в матеріалах позитивного та негативного електродів можуть прискорити деякі побічні ефекти, такі як утворення газу та розкладання електроліту, що дозволяє швидко досягти стабільності електрохімічних характеристик літієвих батарей; По-третє, провести перевірку цілісності літієвих батарей після старіння протягом певного періоду часу. Після формування напруга елемента батареї нестабільна, і її виміряне значення може відрізнятися від фактичного значення. Після старіння напруга та внутрішній опір елемента батареї стають більш стабільними, що полегшує екранування акумуляторів із високою консистенцією.
Система старіння має два основні фактори, які впливають на продуктивність літієвих батарей, а саме температуру старіння та час старіння. Крім того, також важливо, чи знаходиться батарея в герметичному або відкритому стані під час старіння. Для процесу відкриття, якщо фабрика може добре контролювати вологість, його можна запечатати після старіння. Якщо використовується високотемпературне старіння, краще старіння після запечатування. Для різних систем акумуляторів, таких як літієві батареї з потрійним позитивним електродом/графітовим негативним електродом, літієві батареї з літієвим залізо-фосфатним позитивним електродом/графітовим негативним електродом або батареї з негативним електродом на основі титанату літію, потрібно проводити цілеспрямовані випробування на основі матеріалу та характеристик літієвої батареї. У плані експерименту оптимальний графік старіння можна визначити різницею ємності, різницею внутрішнього опору та характеристиками падіння напруги літієвих батарей.
1, літієва батарея з потрійним або літієвим залізо-фосфатним позитивним електродом/графітовим негативним електродом
Для літій-іонних акумуляторів із потрійним матеріалом позитивного електрода та графітом як матеріалом негативного електрода на поверхні графітового негативного електрода утворюється тверда електролітна плівка (SEI) під час етапу попереднього заряджання літій-іонних акумуляторів. Потенціал утворення цієї плівки становить близько 0,8 В, і SEI дозволяє іонам проникати, але не пропускати електрони. Таким чином, після формування певної товщини, він буде перешкоджати подальшому розкладанню електроліту, це може запобігти погіршенню продуктивності акумулятора, спричиненому розкладанням електроліту. Проте мембрана SEI, утворена після формування, має компактну структуру та малі пори. Подальше старіння батареї допоможе реструктуризувати структуру SEI та сформувати пухку та пористу мембрану, тим самим покращуючи продуктивність літієвих батарей. Старіння потрійних/графітових літієвих батарей зазвичай займає 7-28 днів при кімнатній температурі, але на деяких фабриках також застосовують систему високотемпературного старіння з часом старіння 1-3 днів. Так звана висока температура зазвичай становить від 38 до 50 градусів. Старіння при високій температурі лише скорочує весь виробничий цикл, і його мета така ж, як і старіння при кімнатній температурі, тобто повністю збалансувати позитивні та негативні електроди, сепаратори, електроліти та інші хімічні реакції для досягнення більш стабільного стану літієвих батарей.
2, літієва батарея з негативним електродом титанату літію
Загальновідома літій-титанатна батарея – це батарея з негативним електродом, виготовленим із титанату літію, тоді як матеріал позитивного електрода в основному складається з потрійного, літій-кобальтового та інших матеріалів. Різниця між батареями на титанаті літію та батареями з графітовим негативним електродом полягає в тому, що потенціал інтеркаляції літію титанату літію становить 1,55 В (відносно металевого літію), що вище, ніж 0.8 В, утворений SEI. Таким чином, під час процесу заряджання та розряджання не буде утворюватися плівка твердого електроліту (SEI) або дендритний літій, що має більшу безпеку. Це означає, що під час процесу заряджання титанату літію відбуваються безперервні реакції між електронами та електролітом, утворюючи побічні продукти та гази, такі як водень, CO, CH4, C2H4, які можуть призвести до вибухання батареї. Проблема опуклості титанату літію в основному залежить від змін у властивостях матеріалу для полегшення, таких як поверхневе покриття, зміна розподілу частинок за розміром і пошук відповідного електроліту. Крім того, оптимізація системи попереднього заряджання, формування та старіння також може належним чином зменшити явище вибухання титанату літію. Система старіння літій-титанатних акумуляторів зазвичай є кращою системою старіння при високій температурі з температурою старіння 40 градусів -55 градусів і часом старіння 1-3 днів. Після витримки потрібен відпрацьований газ під негативним тиском. Виконання кількох високотемпературних тестів на старіння для повної реакції з внутрішньою вологою батареї може ефективно придушити проблему здуття літій-титанатних батарей і подовжити їх циклічний термін служби.
Незалежно від акумуляторної системи, старіння є важливим процесом. Хоча старіння літієвих батарей можна розуміти як їх втрату та пошкодження, насправді це ефективний спосіб перевірити батареї з високою послідовністю та усунути дефектні продукти. Літієві батареї, придатні для упаковки, можна вибирати лише через старіння, щоб подовжити термін служби електроінструментів.