锂离子电池生产 锂离子电池制造成本分析及未来技术发展( 四 )
除了直流电的形成策略外,以特定频率充电的脉冲电流可以缩短静态时间,消除电解质/阳极界面的浓差极化。当用脉冲电流充电时,可以在形成过程中采用更高的充电速率,从而减少形成时间。此外,脉冲电流充电策略还可以缓解容量衰减,抑制发热。然而,脉冲电流和频率需要针对不同的电池系统进行设计。不合适的脉冲电流参数会导致容量降低,甚至损坏电池。
人造SEI膜
人工SEI层是一种不考虑SEI层成分复杂、形成机理不明确的加速形成过程的潜在解决方案。致密稳定的人工SEI层可以替代电化学形成的SEI,以更高的速率运行。例如,王等人采用原子层沉积法在石墨表面沉积二氧化钛薄膜,人工SEI层表现出较好的电化学和热稳定性。然而,人工SEI层通常会带来额外的成本,难以应用于大规模生产。
结论
成型和老化、包覆、干燥和包装是锂离子电池的前三大制造成本。成型和老化,真空干燥和混合在生产时间中所占比例最大;干燥和溶剂回收以及除湿是最大的能耗。这些工艺的改进对LIB的制造成本影响很大。
介绍和研究其他制造领域的混合技术,为锂电池行业制备浆料提供更多选择。此外,对混合物中混合顺序和颗粒行为的基础研究可以为提高混合均匀性和效率提供依据。
涂层和干燥技术的研究很多。无溶剂涂布技术可以消除耗时耗力的干燥步骤。目前干法涂装技术可达到中试规模,具有产业化潜力。
关于形成和衰老的研究很少。目前,迫切需要改进成型和老化技术。减小形成周期的电压范围可以有效减少形成时间。然而,关于形成电压窗口的研究结果仍有争议,SEI的形成机制和组成仍不清楚。人工SEI涂层技术目前还处于实验室规模,由于成本原因,难以实现规模化。由于SEI的主要成分是电解质的分解产物,因此对电解质体系的研究有助于在较短的形成时间内形成稳定的SEI层。高浓度电解质可实现稳定的阴离子衍生SEI层。然而,其高成本和高粘度使其不切实际。弱溶剂化电解质形成富含无机物的阴离子衍生SEI层。因此,研究新的电解质体系可以减少形成时间,同时提高电化学性能。
参考
刘晔,张若,王军,等。锂离子电池制造的现状与未来。iScience,2021,24:102332。
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