通过比较不同温度下的化成工步①,可知随着温度的升高,化成所需的时间变长,在40℃时,电池在0.2C条件下充电至3.7V,仅需26.1min,而在60℃时,需32.4min;对于80℃,在40min的时间内,电池电压未达到3.7V。这一现象的可能原因是温度越高,电池内部电化学反应活性越大,导致电池电解液分解较多,从正极脱离的锂离子在负极表面与电解液、电解质等反应,导致电池电压上升较慢,消耗较长的时间;而对比电压降,在40℃时,为79.4mV,在80℃时,电压降仅为32mV,可直接证明温度越高,电化学反应越快,到达负极的电子能较快被消耗,以致电池极化较低。
在化成工步2中,可观察到50℃条件下,电池充电至4.1V所用时间为79.03min,电压降为100.6mV;而在60℃时,所用时间为78.4min,电压降为90.5mV,可知在较高电位下,温度升高,可加快电池主体反应(Li+CLi6C),此时未产生副反应或较少副反应,导致电池充电时间变短,同时电压降也变低。而当温度超过一定限度时,如温度达到70℃,80℃,可观察到电池在80min内电压并未充至4.1V,同时电压降也变低,可知电池充电至较高电位时,在过高温度下,虽能加快电池电化学反应,但同时也能导致更多的电解液发生分解,以致电池充电时间变长。
对于化成前后的内阻及厚度变化,如表3所示。从方案一、二、三的内阻及厚度变化数据可以看出随着温度的升高,化成后其内阻及厚度均呈上升趋势。这也可从侧面证实随着温度升高,电池内部化学反应较多,生成较厚的界面膜,从而导致电池内阻及厚度偏高。
表3 化成前后的内阻及厚度变化

化成方案
化成前
化成后
变化率
内阻/mΩ
厚度/mm
内阻/mΩ
厚度/mm
内阻/%
厚度/%
方案一
26.7
3.952
28.7
3.995
7.5
1.1
方案二
26.5
3.948
28.8
4.038
8.6
2.3
方案三
26.6
3.949
29.1
4.161
9.3
5.4
方案四
26.6
3.950
28.7
4.058
7.8
2.7

3.2 循环性能
电池以0.5C进行充放的循环性能如图1所示。从中可以观察到不同温度化成的电池前350次的循环性能相差不多,其初始容量均可达到3000mA·h,而在400次循环后,容量保持率开始出现差别,450次循环后,方案一、二、三、四的容量保持率分别为90.57%,90.63%,93.44%,92.02%,表明80℃高温化成电池的循环性能更优于其余方案电池,可能是因为80℃化成,电池活性更大,产生的SEI膜较厚,有利于电池的循环稳定性。
图1不同温度化成电池的循环性能
4、结论