鋰離子電池是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的綠色高能環(huán)保電池，具有能量密度高、環(huán)境友好、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長、自放電少等突出的優(yōu)點(diǎn)，是攝像機(jī)、移動(dòng)電話、筆記本電腦、便攜式測量儀等電子裝置小型輕量化的理想電源，也是未來電動(dòng)汽車、特種的理想輕型高能動(dòng)力源。因此，鋰離子電池成為近年來電池界廣泛研究的熱點(diǎn)。

化成是鋰電池生產(chǎn)過程中的重要工序，化成時(shí)在負(fù)極表面形成一層鈍化層，即固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜），SEI膜的好壞自接影響到電池的循環(huán)壽命、穩(wěn)定性、自放電性、安全性等電化學(xué)性能，滿足二次電池密封“免維護(hù)”的要求，而不同的化成工藝形成的SEI膜有所不同，對電池的性能影響也存在很大差異。傳統(tǒng)的小電流預(yù)充方式有助于穩(wěn)定的SEI膜形成，但是長時(shí)間的小電流充電會(huì)導(dǎo)致形成的SEI膜阻抗增大，從而影響鋰離子電池的倍率放電性能，過程時(shí)間長影響生產(chǎn)效率，另外，對于磷酸鐵鋰體系，當(dāng)充電電壓大于3.7V時(shí)，可能會(huì)使磷酸鐵鋰的晶格結(jié)構(gòu)造成破壞，從而影響電池的循環(huán)性能，因此，探索一種高效的鋰電池化成工藝就很有必要。本文考察了四種化成工藝對電池性能的影響，優(yōu)選出了一種高效的鋰離子電池化成工藝，該化成工藝可以提高生產(chǎn)效率、提高鋰離子電池的性能。

1試驗(yàn)1.1主要原料和儀器設(shè)備化成及循環(huán)試驗(yàn)中所用主要原料和儀器設(shè)備見表1.表1主要原料和儀器設(shè)備名稱規(guī)格產(chǎn)地化成測試機(jī)深圳恒溫箱美國40Ah動(dòng)力鋰離洛陽1.2電池的制備公司鋰離子電池的生產(chǎn)流程所示。

鋰離子電池生產(chǎn)流程。3測試1.3.1化成取同一批次注液后的40AH電池12塊，分成四組，分別試機(jī)上，四組電池化成工藝如表2所示。

化成工藝電池標(biāo)號工藝內(nèi)容0.1C恒流充電至4.2V4.2V恒壓充電至電流為1000mA靜置20分鐘0.1C恒流放電至2.5V0.05C恒流充電至2.7V0.3C恒流充電至3.7V3.7V恒壓充電至電流為1000mA靜置20分鐘0.1C恒流放電至2.50.1C恒流充電至電池荷電量的靜置20分鐘0.1C恒流放電至2.5V靜置20分鐘0.1C恒流充電至3.7V3.7V恒壓充電至電流為1000mA靜置20分鐘0.1C恒流放電至2.5V靜置20分鐘0.1C恒流充電至電池荷電量的靜置20分鐘0.1C恒流放電至2.5V循環(huán)1次1.3.2循環(huán)試驗(yàn)化成后，電池靜置陳化7天，在恒溫箱內(nèi)，用化成測試機(jī)對四組電池以I3電流對進(jìn)行充放電試驗(yàn)，25°C恒溫循環(huán)2結(jié)果與討論2.1化成A-1，2，3，B-1，2，3，C-1，2，3，D-1，2，3分別按上述化成工藝進(jìn)行化成，化成試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3.表3化成時(shí)間數(shù)據(jù)化成工藝電池標(biāo)號化成時(shí)間/h化成時(shí)間平均值/h由表3數(shù)據(jù)可以看出，化成工藝2需時(shí)最短，比化成工藝1約短10小時(shí)；化成工藝3需時(shí)最長，比化成工藝1長約10小時(shí)；化成工藝4比化成工藝1約短3小時(shí)。通過對比以上數(shù)據(jù)，化成工藝2和4對生產(chǎn)效率的提高比較顯著，需進(jìn)一步的循環(huán)測試方可深入比較以上化成工藝對電池性能的影響情況。

2.2循環(huán)試驗(yàn)化成后，電池靜置陳化7天，以I3電流對四組電池進(jìn)行充放電試驗(yàn)，25C恒溫循環(huán)30周，四組電池的循環(huán)曲線擬合后如所示：循環(huán)30周，化成工藝1、化成工藝2、化成工藝3、化成工藝4化成的電池，放電容量的平均每次衰率減分工藝4循環(huán)性能最好。（下轉(zhuǎn)第40頁）中部錐體部分下錐/接管部分1.5計(jì)算結(jié)果評定度分析設(shè)計(jì)法：一次局部薄膜應(yīng)力：31.5；一次加二次應(yīng)力強(qiáng)度S<3.0SmN滿足上述3個(gè)條件，該設(shè)備強(qiáng)度滿足要求，能夠正常運(yùn)行。

分析結(jié)果表明，貯料罐在設(shè)計(jì)工況下峰值應(yīng)力最大值位于上封頭/接管部分封頭與筒體連接的過渡圓角處，根據(jù)此位置內(nèi)、外壓力工況下的最大峰值應(yīng)力，查B4732-95許的循環(huán)次數(shù)，都為；再考慮累積損傷，貯料罐承載兩種+（n2/N2）+，要求累計(jì)使用系數(shù)不得大于1.本貯料罐的累積使用系數(shù)<1，故該設(shè)備滿足疲勞強(qiáng)度要求。

2結(jié)論承受交變載荷的薄壁容器，在內(nèi)、外壓作用下，其最大交變應(yīng)力幅值發(fā)生在封頭與筒體連接的過渡圓角處，并處于內(nèi)表面。

峰值應(yīng)力是由局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)和局部熱應(yīng)力引起的疊加到一次加二次應(yīng)力上的應(yīng)力增加量，不會(huì)引起明顯變形，其危害性僅僅是引起疲勞或脆性斷裂。

適當(dāng)調(diào)整圓角半徑尺寸，可以改善設(shè)備承受交變載荷的能力，從而避免疲勞破壞的發(fā)生。

設(shè)備的疲勞設(shè)計(jì)方法已形成規(guī)范，但采用ANSYS后處理器所得到的應(yīng)力結(jié)果來確定體單元或殼單元模型疲勞壽命耗用系數(shù)，是很方便的。

化成工藝2比化成工藝1化成時(shí)間約短10小時(shí)，能大大提高生產(chǎn)效率，并且電池容量衰減較為緩慢，但是電池的放電容量偏低。

化成工藝3化成的電池，容量衰減較快，并且化成時(shí)間比化成工藝1約長10小時(shí)，生產(chǎn)效率低。

化成工藝4化成的三塊電池放電容量較高，容量衰減緩慢，并且化成時(shí)間比化成工藝1約短3小時(shí)，能夠提高生產(chǎn)效率。

3結(jié)語綜合比較四種化成工藝，考察了四種化成工藝對電池性能的影響，從化成及循環(huán)數(shù)據(jù)分析可以看出：化成工藝4較佳，該化成工藝可以提高生產(chǎn)效率、提高鋰離子電池的放電容量、提高鋰離子電池的循環(huán)性能。該化成工藝是：0.1C恒流充電至電池荷電量的0.65，然后0.1C恒流放電至2.5V，連續(xù)循環(huán)兩次。