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锂電池化成過程工藝的詳細介紹
锂離子電池化成工藝是指锂離子電池第一次充電的過程，目的是使電池具有電化學活性。化成是在負極表面形成一層固體電解質界面膜(SEI膜)，SEI膜具有固體電解質性質，是電子絕緣體。但這種SEI膜卻是Li+的優良導體，Li+能夠自由地通過SEI膜。SEI膜的重要成分是Li2CO3、LiF、LiOH、ROCO2Li、ROLi等物質。SEI膜的質量與化成的工藝具有很大的相關性，假如化成制度不好，就不能形成高品質的SEI膜，進而會對電池的循環壽命和電化學性能出現不利影響。
化成工序能够激活锂離子電池的正负极活性物质进行电化学反应，同时电解液成膜成分在负极表面形成固体电解质界面膜(SEI膜)，有效阻止溶剂与负极活性物质的反应，允许锂离子通过进行脱嵌。锂離子電池化成状态的优良直接影响电池的负极界面，容量发挥，自放电，循环性能，安全性能等。
锂離子電池化成过程中SEI膜的形成过程，具体而言包括如下四个步骤：
步驟①：電子由集流體-導電劑-石墨顆粒內部傳遞到待形成SEI膜的A點;
步驟②：溶劑化的锂離子在溶劑的包裹下，從正極擴散至正在生成的SEI膜表層的B點;
步驟③：A點的電子通過電子隧道效應擴散至B點;
步驟④：躍遷至B點的電子與锂鹽、溶劑化锂離子、成膜劑等反應，在原有SEI膜表層繼續生成SEI膜，從而使得石墨顆粒表層SEI膜厚度不斷新增，最終形成完整的SEI膜。
由此可見，SEI形成的整體反應過程，可具體分解爲上述四個分步反應來描述，四個分步反應過程，即決定了整個SEI膜的成膜過程。
铁锂離子電池的化成就是对电池第一次充电，让电池内的活性物质激活，同时在阳极表面生成一种致密的膜，借以保护整个化学界面。化成又叫活化，为电锂池制造后，通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活，改善电池综合性能的过程。化成是一个非常复杂的过程，同时也是影响锂離子電池性能很重要的一道工序。
锂電池化成工藝的類型
- 高温化成：充放电过程中，电芯始终处于高温环境中，高温可提高电化学反应速率和SEI 膜成型速率。形成的SEI 膜一致性较高但疏松、不稳定。
- 低温化成：充放电过程中，电芯始终处于低温环境中，低温过程形成的 SEI膜致密稳定，但反应速率慢，化成时间较长。
- 大電流化成：化成過程中，充放電電流始終處于0.5C、1C、2C等較大電流，大電流可提高電化學反應速率和SEI膜成型速率，但形成的SEI膜一致性不高、疏松且不穩定。
- 小電流化成：化成過程中，充放電電流始終處于0.02C、0.05C等較小電流，小電流過程形成的SEI膜致密穩定，但反應速率的降低會延長化成時間。
- 開口化成：充放電過程中，電芯注液口始終處于常壓開放狀態，電化學反應産生的氣體可以及時排除，提高了SEI膜成型的一致性。化成設備簡單成本低但靜置時間長，環境濕度條件要求高。
- 閉口化成：充放電過程中，電芯注液口始終處于密封狀態，化成過程無環境濕度條件要求。但化成設備工藝複雜，電芯殼體存在塑性變形風險。
- 負壓化成：充放電過程中，從注液口處將電芯抽真空至-80KPa。負壓化成可將産生的氣體及時排除，保證了SEI膜的穩定性和一致性。但化成設備複雜且對氣密性要求較高，此外在抽真空過程中會産生電解液損耗。
不同化成條件對锂電池性能的影響
化成电流密度：电流密度大，晶核形成速度快，会导致SEI膜的结构疏松，且在负极表面附着不牢固。相反，低电流密度下，晶核形成速度慢，则SEI膜的结构更加致密。但是，结构疏松的SEI膜可以浸润更多的电解液，从而使大电流密度下形成的SEI膜的离子导电率大于在低电流密度下形成的SEI膜。（引自：杨娟，锂離子電池化成条件对化成效果的影响）
化成截止电压：闻人红雁等人发现，随着充电的进行，电池内部电压升高，同时伴随着气体产生。一旦产气速率高于注液孔的排气速率，气体就会在电池内部的隔膜间聚集，导致隔膜与负极表面接触不均匀，从而影响锂离子在负极表面的嵌入过程，使得电化学反应过程中锂离子在负极表面不均匀分布，造成金属锂或锂的化合物在负极表面沉积。所以，适当降低化成电压可以提高电池的首次充放电效率，降低电池内阻，改善电池循环性能。Kim等人发现，电压越高，电解液越不稳定，会有更多的锂供还原反应使用，降低了锂电池的锂含量。在实际生产中，降低化成电压还可以减少化成时间，节约电力成本、提高生产效率。（引自：杜强，锂離子電池SEI膜形成机理及化成工艺影响）
化成温度：温度一方面影响生成 SEI 膜生成速率及组成；另一方面，高温下SEI膜的部分组分会发生分解，造成SEI膜破裂，会进一步消耗锂来生成新的SEI膜。
外加压力：化成过程中会产生气体，如果气体没有及时排除，则会增加锂离子传输距离，阻抗增大，造成电池充电容量降低。若充电中间加上合适的滚压压力，则可以帮助消除气体，不仅能提高电池化成容量，而且电池的倍率和循环性能也明显提高。（引自：杨娟，锂離子電池化成条件对化成效果的影响）
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