Oblikovanje je ključni korak pri proizvodnji litij{0}}ionske baterije. Med tvorbo se na površini negativne elektrode oblikuje pasivacijska plast, medfazni film trdnega elektrolita (SEI). Kakovost filma SEI neposredno vpliva na življenjsko dobo akumulatorja, stabilnost, stopnjo samo-praznjenja, varnost in druge karakteristike elektrokemične učinkovitosti, pri čemer izpolnjuje zahtevo »brez vzdrževanja« za zaprte baterije za polnjenje. Različni procesi oblikovanja povzročijo različne filme SEI, kar znatno vpliva na zmogljivost baterije.
Tradicionalne metode predhodnega polnjenja z nizkim -tokom- olajšajo stabilno tvorbo filma SEI; vendar dolgotrajno nizko{2}}tokovno polnjenje poveča impedanco nastalega filma SEI, kar vpliva na hitrost praznjenja litij-ionske baterije. Podaljšan procesni čas vpliva tudi na učinkovitost proizvodnje. Različni sistemi litij-ionskih baterij zahtevajo različne postopke oblikovanja; ta članek se osredotoča na sistem litij-železo-fosfatnih baterij.
Postopek izdelave baterij iz litijevega železovega fosfata (LFP) običajno poteka po naslednjih korakih:
Polnilni tok 0,05C~0,2C, izklopna napetost 3,6~3,7V, izklopni tok polnjenja 0,025C~0,05C, čas mirovanja (10-20 min), nato praznjenje pri 0,1~0,2C do 2,5V, čemur sledi čas mirovanja (20-60 min). Pri različnih mehanizmih polnjenja/praznjenja polnilni tok vpliva na nastanek in kakovost plasti SEI (plošča, izolirana z usedlinami), medtem ko čas mirovanja in prekinitveni tok polnjenja vplivata na čas procesa nastajanja baterije.
Postopek oblikovanja LFP baterij zahteva izbiro ustrezne izklopne napetosti. Z vidika kristalne strukture materiala lahko, ko polnilna napetost preseže 3,7 V, poškoduje mrežno strukturo LFP in tako vpliva na zmogljivost cikla baterije. Nekateri poskusi z notranjim uporom in opazovanja elektrod SEM tudipotrdite naslednji zaključki:
1. Ustrezno zmanjšanje napetosti tvorbe in skrajšanje časa tvorbe lahko učinkovito zmanjšata odlaganje litija na površini negativne elektrode, kar ima za posledico bolj gladko površino negativne elektrode. To je zato, ker visoka tvorbena napetost povzroči hitrejšo notranjo stopnjo nastajanja plina, preprečuje pravočasno iztiskanje plina in povzroča odlaganje na površini separatorja, kar vpliva na kontaktno ravnovesje med separatorjem in negativno elektrodo. Med vstavljanjem/odvzemanjem litij-ionov to neravnovesje povzroči prekomerno vstavljanje litij-ionov na nekaterih območjih, kar povzroči neenakomerno površino negativne elektrode in na koncu vpliva na delovanje baterije.
2. Testiranje notranjega upora oblikovane baterije je pokazalo, da lahko ustrezno zmanjšanje napetosti in časa tvorbe zmanjša notranjo upornost baterije. Visok notranji upor, ki ga povzroča visoka tvorbena napetost, je povezan tudi z neravno površino negativne elektrode in nastankom belih lis. Te bele lise so litijeve spojine s slabo prevodnostjo, kar povzroča večji notranji upor.
3. Ustrezno zmanjšanje nastajajoče napetosti vproces nastajanja baterijskih celiczasnova lahko izboljša začetno zmogljivost polnjenja/praznjenja baterije in zmogljivost cikla. Previsoka tvorbena napetost zlahka povzroči odlaganje litija in njegovih spojin na površini negativne elektrode, kar poveča nepovratno zmogljivost baterije in neizogibno vpliva na njeno zmogljivost. Prisotnost litija in njegovih spojin povzroča vse hitrejše upadanje zmogljivosti med cikli polnjenja/praznjenja, kar vpliva na življenjsko dobo baterije.
ACEY-BCT503-512H 5V 3Aoprema za oblikovanje baterij se uporablja za testiranje nastajanja, zmogljivosti in parametrov delovanja litijevih baterij. To je integriran preskusni sistem glavne-podrejene baterije, sestavljen iz računalnikov in opreme, mikroračunalnikov z enim{2}}čipom. Ima napredno strukturo, zanesljivo delovanje, priročno delovanje, visoko učinkovitost in izjemno visoke stroške. Je nepogrešljiva oprema za proizvodnjo in testiranje za proizvajalce litijevih baterij, proizvajalce pod-zmogljivosti in znanstvenoraziskovalne enote.
