3원계 양극/흑연 음극 리튬 배터리, 리튬 철 인산염 양극/흑연 음극 리튬 배터리 또는 리튬 티타네이트 음극 배터리와 같은 다양한 배터리 시스템의 경우 재료 및 리튬 배터리 특성에 따라 대상 테스트를 수행해야 합니다.
리튬 배터리의 생산 공정은 전면 전극 제조, 중간 전극 패키징, 후면 배터리 활성화의 세 단계로 나눌 수 있습니다. 배터리 활성화 단계의 목적은 배터리의 활성 물질과 전해질을 완전히 활성화하여 안정적인 전기화학적 성능을 달성하는 것입니다. 활성화 단계에는 사전 충전, 형성, 노화 및 정량과 같은 단계가 포함됩니다. 예비 충전 및 형성의 목적은 초기 몇 번의 충전 및 방전을 통해 양극 및 음극 재료를 활성화하여 재료를 최적의 사용 상태로 만드는 것입니다. 에이징의 주요 목적은 다음과 같습니다. 첫째, 배터리 성능의 안정성에 도움이 되는 전해질을 더 잘 습윤하게 만드는 것입니다. 둘째, 노화 후 양극 및 음극 재료의 활성 물질은 가스 생성 및 전해질 분해와 같은 일부 부작용을 가속화하여 리튬 배터리의 전기 화학적 성능이 빠르게 안정성에 도달하도록 합니다. 세 번째는 일정 기간 동안 노화된 리튬 배터리의 일관성 스크리닝을 수행하는 것입니다. 형성 후에는 배터리 셀의 전압이 불안정하여 측정값이 실제 값과 다를 수 있습니다. 노화 후 배터리 셀의 전압 및 내부 저항이 더 안정적이어서 높은 일관성으로 배터리를 쉽게 스크리닝할 수 있습니다.
에이징 시스템에는 리튬 배터리의 성능에 영향을 미치는 두 가지 주요 요인, 즉 에이징 온도와 에이징 시간이 있습니다. 또한 에이징 시 배터리가 밀폐 상태인지 개방 상태인지도 중요합니다. 개봉 과정에서 공장에서 습도를 잘 조절할 수 있다면 숙성 후 밀봉할 수 있습니다. 고온 에이징을 사용하는 경우 밀봉 후 에이징하는 것이 좋습니다. 3원계 양극/흑연 음극 리튬 배터리, 리튬 철 인산염 양극/흑연 음극 리튬 배터리 또는 리튬 티타네이트 음극 배터리와 같은 다양한 배터리 시스템의 경우 재료 및 리튬 배터리 특성에 따라 대상 테스트를 수행해야 합니다. 실험 설계에서 최적의 노화 일정은 리튬 배터리의 용량 차이, 내부 저항 차이 및 전압 강하 특성에 의해 결정될 수 있습니다.
1, 삼항 또는 인산철 리튬 양극/흑연 음극 리튬 배터리
삼원계를 양극 물질로, 흑연을 음극 물질로 사용하는 리튬 이온 배터리의 경우 리튬 이온 배터리의 사전 충전 단계에서 흑연 음극 표면에 고체 전해질 필름(SEI)이 형성됩니다. 이 필름의 형성 전위는 약 0.8V이며 SEI는 이온은 통과하지만 전자는 통과하지 못합니다. 따라서 일정한 두께를 형성한 후 전해액의 추가 분해를 억제하여 전해액 분해로 인한 배터리 성능 저하를 방지할 수 있습니다. 그러나 형성 후 형성된 SEI 막은 구조가 치밀하고 기공이 작다. 배터리의 추가 노화는 SEI 구조를 재구성하고 느슨한 다공성 멤브레인을 형성하여 리튬 배터리의 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 3원계/흑연 리튬 배터리의 노화는 실온에서 보통 7-28일이 걸리지만 일부 공장에서는 1-3일의 노화 시간으로 고온 노화 시스템을 채택하기도 합니다. 소위 고온은 일반적으로 38도에서 50도 사이입니다. 고온 노화는 전체 생산 주기를 단축하는 것일 뿐이며 그 목적은 리튬 배터리의 보다 안정적인 상태를 달성하기 위해 양극과 음극, 분리막, 전해질 및 기타 화학 반응의 균형을 완전히 맞추는 실온 노화와 동일합니다.
2, 리튬 티타네이트 음극 리튬 전지
일반적으로 알려진 티탄산 리튬 배터리는 티탄산 리튬으로 만든 음극을 가진 배터리이며 양극 재료는 주로 삼원, 리튬 코발트 및 기타 재료로 구성됩니다. 리튬 티타네이트 배터리와 흑연 음극 배터리의 차이점은 리튬 티타네이트의 리튬 인터칼레이션 전위가 1.55V(리튬 금속에 비해)이며, 이는 SEI에 의해 형성된 0.8V보다 높다는 것입니다. 따라서 충방전 과정에서 SEI(Solid Electrolyte Film)나 수지상 리튬이 형성되지 않아 안전성이 높다. 즉, 티탄산 리튬의 충전 과정에서 전자와 전해질 사이에 지속적인 반응이 일어나 부산물과 수소, CO, CH4, C2H4와 같은 가스가 생성되어 배터리가 부풀어 오를 수 있습니다. 리튬 티타네이트의 팽창 문제는 주로 표면 코팅, 입자 크기 분포 변경 및 적절한 전해질 찾기와 같은 완화를 위한 재료 특성의 변화에 의존합니다. 또한 사전 충전, 형성 및 노화 시스템을 최적화하면 티탄산 리튬 팽창 현상을 적절하게 줄일 수 있습니다. 티탄산 리튬 배터리의 에이징 시스템은 일반적으로 선호되는 고온 에이징 시스템으로, 에이징 온도는 40도 -55도이고 에이징 시간은 1-3일입니다. 숙성 후에는 부압 배기가 필요합니다. 배터리의 내부 수분과 완전히 반응하기 위해 여러 번의 고온 노화 테스트를 수행하면 리튬 티타네이트 배터리의 팽창 문제를 효과적으로 억제하고 수명을 개선할 수 있습니다.
배터리 시스템에 관계없이 노화는 필수적인 과정입니다. 리튬 배터리의 노후화는 손실 및 손상으로 이해할 수 있지만 실제로는 높은 일관성으로 배터리를 선별하고 불량 제품을 제거하는 효과적인 방법입니다. 노화를 통해서만 전동 공구의 수명을 향상시키기 위해 포장에 적합한 리튬 배터리를 선택할 수 있습니다.