鋰電池化成-老化工藝的分析與總結

鋰離子電池的生產制造，是由一個個工藝步驟嚴密聯絡起來的過程。整體來說，鋰電池的生產包括極片制造工藝、電池組裝工藝以及最后的注液、封口、化成、老化工藝。在這三個階段的工藝中，每道工序又可分為數道關鍵工藝，每一步都會對電池最后的性能形成很大的影響。

在極片制造工藝階段，可細分為漿料制備、漿料涂覆、極片輥壓、極片分切、極片干燥五道工藝。在電池組裝工藝，又根據電池規格型號的不同，大致分為卷繞、入殼、焊接等工藝。組裝完成后的注液工藝又包括注液、封口。最后是電池的化成、老化、分容三步工藝。在電池制作完成后，需要對電池進行初次預激活和穩定化，也就是最后的化成-老化-分容工序。

一、化成

關于化成（Pre-formation）的概念，就是對制造出來的鋰離子電池進行一次小電流的充放電。在鋰電池制作完成后，需要對電池進行小電流的充放電。關于預充電的目的，主要是兩個：

1、電池制作完成后，電極材料并不是處在最佳適用狀態，或者物理性質不合適（例如顆粒太大，接觸不緊密等），或者物相本身不對（例如一些合金機理的金屬氧化物負極），需要進行首次充放電對其激活。

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2、在鋰電池進行第一次充電過程中，Li+從正極活物質中脫出，經過電解液-隔膜-電解液后，嵌入負極石墨材料層間。在此過程中，電子沿著外圍電路從正極遷移到負極。此時，由于鋰離子嵌入石墨負極電位較低電子會先與電解液反應生成SEI膜和部分氣體。關于SEI的作用及形成機理見干貨|SEI是什么？對鋰電池影響這么大！

在此過程中會產生部分氣體產生同時伴隨少量電解液的消耗，有些電池廠家會在此過程后進行電池排氣和補液的操作，尤其是對于LTO電池來說，會產生大量的氣體造成電池鼓包厚度超過10%。對于石墨負極來說，產氣量較少，不必要進行排氣的操作，這是因為在第一次充電過程中產生的SEI膜阻礙了電子與電解液的進一步反應，不再產生氣體。這也就是石墨體系電池不可逆容量的來源，雖然造成了不可逆容量損失，但是也成就了電池的穩定。

二、老化

老化一般就是指電池裝配注液完成后第一次充電化成后的放置，可以有常溫老化也可有高溫老化，兩者作用都是使初次充電化成后形成的SEI膜性質和組成更加穩定，保證電池電化學性能的穩定性。老化的目的主要有三個：

1、電池經過預化成工序后，電池內部石墨負極會形成一定的量的SEI膜，但是這個膜結構緊密且孔隙小，將電池在高溫下進行老化，將有助于SEI結構重組，形成寬松多孔的膜。

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2、化成后電池的電壓處于不穩定的階段，其電壓略高于真實電壓，老化的目的就是讓其電壓更準確穩定。

3、將電池置于高溫或常溫下一段時間，可以保證電解液能夠對極片進行充分的浸潤，有利于電池性能的穩定。

電池的化成-老化工藝是必不可少的，在實際生產中根據電池的材料體系和結構體系選擇電池充放電工藝，但是電池的化成必須在小電流的條件下充放電。經過這兩步關鍵工藝后，再對穩定下來的電池進行分容，經過包裝等工序后就可以出場了。