Що таке попереднє літування?

Для повної батареї плівка SEI, утворена на межі негативного електрода, споживатиме іони літію, деінтеркальовані з позитивного електрода, і зменшуватиме ємність батареї. Якщо ми зможемо знайти інше джерело літію поза матеріалом позитивного електрода, щоб утворення плівки SEI споживало іони літію зовнішнього джерела літію, так що іони літію, деінтеркальовані з позитивного електрода, не витрачатимуться в процесі формування, і, нарешті, повну батарею можна покращити. місткість. Цей процес забезпечення зовнішнього джерела літію є попереднім літіюванням.

Вікно знань: суть попереднього літіювання полягає у пошуку зовнішнього джерела літію, щоб усю батарею можна було перетворити на іони літію, які споживають іони літію, що надаються зовнішнім джерелом літію, замість іонів літію, які деінтеркалюються позитивним джерелом літію. електрода, щоб найбільшою мірою зберегти іони літію, деінтеркальовані позитивним електродом. І збільшити повну ємність акумулятора.

Нижче наведено кілька методів попереднього літування, щоб краще зрозуміти цю технологію.

1. Метод формування негативного електрода заздалегідь

Коли повна батарея сформована, іони літію, деінтеркальовані з позитивного електрода, будуть спожиті. Якщо ми зможемо відокремити негативний електрод, а потім зібрати його з позитивним електродом після того, як негативний електрод утворить плівку SEI, це може уникнути втрати іонів літію на позитивному електроді та значно покращити загальну продуктивність. Перша ефективність і ємність акумулятора. Безсумнівно, ключовим кроком тут є окреме формування негативного електрода, лист негативного електрода та лист літію занурюють в електроліт і підключають до зовнішнього контуру для заряджання. Таким чином можна гарантувати, що іони літію, спожиті під час формування, надходять із металевих листів літію, а не з позитивного електрода. Після формування листа негативного електрода

Перевага цього методу попереднього літування полягає в тому, що він може максимально імітувати процес нормалізації та водночас гарантувати, що ефект утворення плівки SEI буде подібним до ефекту повної батареї. Однак два процеси попереднього формування листів негативного електрода та складання листів позитивного та негативного електродів надто складні для виконання.

2. Метод розпилення літієвого порошку негативним електродом

. Оскільки важко використовувати лист негативного електрода для формування лише добавки літію, люди подумали про метод додавання літію шляхом прямого розпилення порошку літію на лист електрода негативного електрода.

По-перше, слід виготовити стабільну частинку порошку металевого літію. Внутрішній шар частинки - металевий літій, а зовнішній шар - захисний шар з хорошою провідністю іонів літію та електронною провідністю. У процесі попереднього літування порошок літію спочатку диспергують в органічному розчиннику, потім дисперсію розпилюють на лист негативного електрода, а потім залишковий органічний розчинник на листі негативного електрода висушують, таким чином отримуючи лист негативного електрода із завершеним попереднім літуванням. Подальші монтажні роботи відповідають звичайному процесу.

Під час формування літієвий порошок, розпилений на негативному електроді, витрачатиметься на формування плівки SEI, щоб максимізувати утримання іонів літію, деінтеркальованих з позитивного електрода, і підвищити ємність повної батареї.

Недоліком використання цього методу попереднього літування є те, що важко гарантувати безпеку, а також висока вартість перетворення матеріалів і обладнання.

3. Метод негативного тришарового електрода

Через обмеження обладнання та процесів дороговартісне перетворення з метою попереднього літування не є пріоритетом для заводів з виробництва акумуляторів. Якщо попереднє літіювання можна буде завершити у спосіб, з яким знайомі заводи з виробництва акумуляторів, популяризація буде значно посилена. Метод тришарового електрода, згаданий нижче, спрощує роботу акумуляторної фабрики. Суть методу тришарового електрода полягає в обробці мідної фольги. У порівнянні зі звичайною мідною фольгою, мідна фольга тришарового електродного методу покрита металевим літієвим порошком, необхідним для подальшого формування. Щоб захистити порошок літію від реакції з повітрям, на нього наноситься захисний шар; негативний електрод безпосередньо наноситься на захисний шар. Після заповнення клітини рідиною захисний шар розчиниться в електроліті, так що металевий літій контактує з негативним електродом, а іони літію, спожиті на утворення плівки SEI під час формування, доповнюються порошком металевого літію. Картина електрода після зарядки виглядає наступним чином: Цей метод не має жорстких вимог до умов обробки акумуляторної фабрики, але стабільність захисного шару на полюсних наконечниках перемотування та розмотування, прокатки, різання та інших станцій є Велика проблема для дослідження та розробки електродних матеріалів. Також важко забезпечити адгезію негативного електродного матеріалу після зникнення порошку металевого літію. і іони літію, спожиті на формування плівки SEI під час формування, доповнюються порошком металевого літію. Картина електрода після зарядки виглядає наступним чином: Цей метод не має жорстких вимог до умов обробки акумуляторної фабрики, але стабільність захисного шару на станціях перемотування та розмотування полюсного наконечника, прокатки, різання та інших станцій є важливим. Велика проблема для дослідження та розробки електродних матеріалів. Також важко забезпечити адгезію негативного електродного матеріалу після зникнення порошку металевого літію. і іони літію, спожиті на формування плівки SEI під час формування, доповнюються порошком металевого літію. Картина електрода після зарядки виглядає наступним чином: Цей метод не має жорстких вимог до умов обробки акумуляторної фабрики, але стабільність захисного шару на станціях перемотування та розмотування полюсного наконечника, прокатки, різання та інших станцій є важливим. Велика проблема для дослідження та розробки електродних матеріалів. Також важко забезпечити адгезію негативного електродного матеріалу після зникнення порошку металевого літію.

3. Метод катодного матеріалу, збагаченого літієм

Невеликі партнери, які працюють на підприємстві, повинні мати глибокий досвід, що навіть те, що може бути успішним у лабораторних умовах, ймовірно, буде важко перенести на великомасштабне виробництво підприємств. Вартість трансформації обладнання, вартість масового введення матеріалів і вартість контролю середовища обробки можуть стати смертельними травмами, які не можуть бути сприяні новими технологіями. Для промисловості, де процес і обладнання для літієвих батарей є в основному зрілими, рішення для попереднього літіювання, яке віддають перевагу підприємствам, безумовно, буде методом, який можна безпосередньо просувати, не вносячи занадто багато змін на місці або навіть не переймаючи його. Метод катодного матеріалу, збагаченого літієм, якраз задовольняє потреби акумуляторних заводів у цьому відношенні.

Коли перший ефект негативного електрода нижчий, ніж ефект позитивного електрода, занадто багато іонів літію буде втрачено негативним електродом під час формування, в результаті чого ефективний простір позитивного електрода не може бути недоповнений іонами літію після розряду, що призводить до втрати інтеркаляційного простору літію позитивного електрода. Якщо до позитивного електрода додати невелику кількість літованого матеріалу з високою ємністю в грамах, це може не тільки забезпечити більше іонів літію для формування плівки SEI під час хімічного синтезу, але також не потрібно турбуватися про те, що літований матеріал не може інтеркалюватися літію знову під час розряду (оскільки Споживання всіх іонів літію, що забезпечується багатим літієм матеріалом), хіба це не найкраще з обох світів?

В даний час типовим літованим матеріалом є Li5FeO4, який має ємність в грамах до 700 мАг/г. Кожна молекула може вивільнити чотири Li+ під час утворення. Рівняння виглядає наступним чином:

Li5FeO4→4Li++4e-+LiFeO2+O2

Вищевказана реакція не є такою оборотною, як делітація позитивного електрода для літій-іонних акумуляторів, оскільки O2, що утворюється в реакції, виділяється з акумулятора. разом з дегазацією. Однак через високу ємність багатих літієм матеріалів, додавання невеликої їх частки до позитивного електрода може доповнити достатню кількість додаткових іонів літію для негативної поляризації. Таким чином, якщо забезпечується стабільність продукту LiFeO2 в електроліті, це може покращити повну батарею. роль місткості.

У конкретному впровадженні цього плану, якщо буде досліджено процес компаундування та покриття Li5FeO4 позитивним активним матеріалом, це дозволить заводу акумуляторів завершити попередню літію без будь-яких модифікацій обладнання, що здається дурним. Цей тип операцій часто є фаворитом підприємств.

Тут представлені різні методи попередньої обробки. Слід зазначити, що різні методи попереднього літування, згадані вище, спрямовані на повну батарею, у якої початкова ефективність негативного електрода нижча, ніж ефективність позитивного електрода. . Для акумуляторів із нижчим позитивним першим ефектом наведений вище метод в основному марний, оскільки перший ефект повної батареї обмежений тим фактом, що більше не вистачає місця для вставки літію після того, як позитивний електрод заряджено, навіть якщо зовнішній літій доповнений, він не може бути вбудований позитивний електрод і, таким чином, не має ефекту.