化成后高温老化是否多余
在锂电池制造流程中,一共有两次“高温老化静置”:一次在注液后、化成前;另一次在化成后、分容前。那么有不少人疑惑,化成后高温静置到底还有必要吗?答案是:有必要。本文将浅要解析化成后高温静置老化的目的。
一.首先阐述下注液后,化成前高温老化的目的
1.电解液浸润
这是最核心的目的。给予充足的时间,让电解液充分渗透到极片和隔膜的每一个孔隙中,形成良好的离子通道。
2.稳定电解质界面
让电解液与正负极活性物质、导电剂、粘结剂等之间进行初步的、温和的界面反应,去除部分杂质或微量水分。
3.排出气泡
利用高温和静置,使电解液中的微小气泡汇集并排出。
那么化成后还要高温静置老化一次是否重复多余呢,并不是的。简单来说,注液后的老化,是为后续的“激活”(化成)创造一个稳定、均匀、浸润良好的内部环境。它的对象是“未激活”的电池。而化成后老化是针对已经充电的,形成SEI膜的电芯再次进行电化学稳定。
二.化成后老化目的
1.稳定与修复初始SEI膜
化成过程中形成的初始SEI膜是不稳定、不均匀、结构疏松的。它虽然已经形成,但其化学组成和结构仍在剧烈变化。高温为界面反应提供了能量,使得不稳定的SEI膜组分(如部分有机成分)发生分解或重组,转化为更稳定、致密的无机盐成分(如LiF、Li₂CO₃等)。这个过程可以看作是SEI膜的 “退火”与“熟化” 。
2.释放与平衡内部应力
在化成过程中,锂离子首次嵌入石墨负极,会导致石墨层间距发生变化,产生嵌锂应力。这种应力在电池内部分布不均。高温静置有助于原子/离子的微观迁移,促进内部应力的松弛和重新分布。这能减少极片微区变形和卷芯扭曲的风险,提升电池的物理稳定性和寿命。
3.消耗残余副反应,稳定电压
化成后,电池内部仍存在一些缓慢的副反应,如残余锂盐(如LiPF₆)的分解、微量水分的最终消耗、以及粘结剂与电解液的微弱反应等。这些反应会产生微量气体,并造成电压的轻微波动。高温加速这些残余副反应的进行,使其在出厂前基本完成。且产生的微量气体有足够时间汇集,可以在后续的抽气或通过防爆阀缓慢排出。
4.对筛选电芯一致性有帮助
内部有毛刺、杂质导致微短路的电池,在静置期间其电压会明显低于正常电池,可以被轻易识别并剔除。
小结:化成后的高温老化静置,绝非多此一举,而是锂电池从“制造出来”到“性能稳定”的关键质变环节。它处理的正是“激活”过程中所产生的新问题,是提升电池首次库伦效率、长期循环寿命、安全性和一致性不可或缺的一步。
