老化制度对锂电池性能的影响因素主要有哪些

一、三元或磷酸铁锂正极/石墨负极锂电池

 

对于三元作为正极材料，石墨作为负极材料的锂电池来说，锂离子电池的预充化成阶段会在石墨负极的表面形成一层固态电解质膜（SEI），此种膜的形成电位约在0.8V左右，SEI允许离子穿透而不允许电子通过，由此在形成一定厚度后会抑制电解液的进一步分解，可以起到防止电解液分解引起的电池性能下降。但是化成后形成的SEI膜结构紧密且孔隙小，将电池再进行老化，将有助于SEI结构重组，形成宽松多孔的膜，以此提高锂电池的性能。三元/石墨锂电池的老化一般选择常温老化7天-28天时间，但是也有的厂采用高温老化制度，老化时间为1-3天，所谓的高温一般是38℃-50℃之间。高温老化只是为了缩短整个生产周期，其目的和常温老化一样，都是让正负极、隔膜、电解液等充分进行化学反应达到平衡，让锂电池达到更稳定的状态。

 

二、钛酸锂负极锂电池

 

俗称的钛酸锂电池是负极采用了钛酸锂的电池，正极材料主要还是三元、钴酸锂等材料。钛酸锂电池与石墨负极电池的不同之处是钛酸锂的嵌锂电位是1.55V（相对于锂金属），高于SEI形成的0.8V，所以充放电过程中不会形成固态电解质膜（SEI）也不会形成枝晶锂，从而具有更高的安全性。这就意味着钛酸锂充电过程中，不断的有电子与电解液发生反应，生成副产物及产生氢气、CO、CH4、C2H4等气体，会导致电池的鼓包。钛酸锂的鼓包问题主要得依靠材料性质的改变来缓解，例如材料表面包覆、改变粒径分布，找到合适的电解液等。此外，通过优化预充、化成、老化的制度也可以适当减轻钛酸锂鼓包现象。钛酸锂电池的老化制度一般首选高温老化制度，老化温度采用40℃-55℃，老化时间一般是1-3天，老化之后需要进行负压排气。进行多次高温老化，使电池内部水分充分反应，将气体排出后可以有效抑制钛酸锂电池的胀气问题，提高其循环寿命。