Oluşum, lityum-iyon pil üretiminde çok önemli bir adımdır. Oluşum sırasında, negatif elektrotun yüzeyinde katı elektrolit fazlar arası (SEI) film olan bir pasifleştirme katmanı oluşturulur. SEI filminin kalitesi, pilin çevrim ömrünü, kararlılığını, kendi-deşarj oranını, güvenliğini ve diğer elektrokimyasal performans özelliklerini doğrudan etkiler ve kapalı şarj edilebilir piller için "bakım-gerektirmeme" gereksinimini karşılar. Farklı oluşum süreçleri, farklı SEI filmlerinin oluşmasına neden olur ve bu da pil performansını önemli ölçüde etkiler.
Geleneksel düşük-akımlı ön-şarj yöntemleri, kararlı SEI filmi oluşumunu kolaylaştırır; ancak uzun süreli düşük-akımlı şarj, oluşan SEI filminin empedansını artırır ve lityum-iyon pilin deşarj hızı performansını etkiler. Uzatılmış işlem süresi aynı zamanda üretim verimliliğini de etkiler. Farklı lityum-iyon pil sistemleri farklı oluşum süreçleri gerektirir; bu makale lityum demir fosfat pil sistemine odaklanmaktadır.
Lityum demir fosfat (LFP) pillerin oluşum süreci genellikle şu adımları takip eder:
Şarj akımı 0,05C~0,2C, kesme voltajı 3,6~3,7V, şarj kesme akımı 0,025C~0,05C, bir süre dinlenir (10-20 dakika), ardından 0,1~0,2C ila 2,5V'de deşarj olur, ardından bir dinlenme süresi gelir (20-60 dakika). Farklı şarj/deşarj mekanizmaları altında şarj akımı SEI (Sediment-Insulated Plate) tabakasının oluşumunu ve kalitesini etkilerken, dinlenme süresi ve şarj kesme akımı da pilin oluşum süreç süresini etkiler.
LFP akülerinin oluşum süreci, uygun bir kesme voltajının seçilmesini gerektirir. Malzeme kristal yapısı açısından bakıldığında, şarj voltajı 3,7V'u aştığında LFP'nin kafes yapısına zarar verebilir, dolayısıyla pilin çevrim performansını etkileyebilir. Bazı iç direnç deneyleri ve elektrot SEM gözlemleri deonaylamak aşağıdaki sonuçlar:
1. Formasyon voltajını uygun şekilde azaltmak ve formasyon süresini kısaltmak, negatif elektrot yüzeyindeki lityum birikimini etkili bir şekilde azaltabilir ve bu da daha pürüzsüz bir negatif elektrot yüzeyi elde edilmesini sağlar. Bunun nedeni, yüksek oluşum voltajının daha hızlı bir dahili gaz üretim hızına yol açması, gazın zamanında dışarı atılmasını önlemesi ve ayırıcı yüzeyinde birikmeye neden olması, dolayısıyla ayırıcı ile negatif elektrot arasındaki temas dengesini etkilemesidir. Lityum-iyon ekleme/çıkarma sırasında bu dengesizlik, bazı bölgelere aşırı lityum-iyon eklenmesine neden olarak düzensiz negatif elektrot yüzeyine neden olur ve sonuçta pil performansını etkiler.
2. Oluşturulan pilin iç direnç testi, oluşum voltajının ve süresinin uygun şekilde azaltılmasının pilin iç direncini azaltabileceğini ortaya çıkardı. Yüksek oluşum voltajının neden olduğu yüksek iç direnç aynı zamanda düzensiz negatif elektrot yüzeyi ve beyaz noktaların oluşumuyla da ilgilidir. Bu beyaz noktalar, iletkenliği zayıf olan ve daha yüksek iç dirence yol açan lityum bileşikleridir.
3. Formasyon gerilimini uygun şekilde azaltmakpil hücresi oluşum sürecitasarım, pilin ilk şarj/deşarj kapasitesini ve döngü performansını iyileştirebilir. Aşırı yüksek oluşum voltajı, kolayca lityum ve bileşiklerinin negatif elektrot yüzeyinde birikmesine neden olarak pilin geri döndürülemez kapasitesini artırır ve kaçınılmaz olarak kapasitesini etkiler. Lityum ve bileşiklerinin varlığı, şarj/deşarj döngüleri sırasında kapasitenin giderek daha hızlı azalmasına yol açarak pilin döngü ömrünü etkiler.
ACEY-BCT503-512H 5V 3Apil oluşturma ekipmanı Lityum pillerin oluşumunu, kapasitesini ve performans parametrelerini test etmek için kullanılır. Bilgisayarlardan ve tek-çipli mikro bilgisayarlardan oluşan ana-bağımlı pil entegre test sistemidir. Gelişmiş yapıya, güvenilir performansa, rahat çalışmaya, yüksek verimliliğe ve son derece yüksek maliyet performansına sahiptir; lityum pil üreticileri, alt-kapasite üreticileri ve bilimsel araştırma birimleri için vazgeçilmez bir üretim ve test ekipmanıdır.
