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In cosa consiste il processo di formazione e classificazione della capacità della batteria?

October 27 , 2025

Qual è il processo di formazione e classificazione della capacità della batteria?

Nel processo di produzione delle batterie al litio, la formazione e la classificazione della capacità sono fasi cruciali che determinano le prestazioni e la durata della batteria. Il principio della classificazione della capacità funge da fondamento teorico, mentre le procedure di formazione e classificazione garantiscono la coerenza e l'affidabilità del prodotto. Di seguito è riportata una panoramica dettagliata di entrambi i concetti e dei relativi metodi operativi.

1. Che cosa sono la classificazione della formazione e della capacità?

Formazione:

Si riferisce a una serie di trattamenti tecnologici applicati durante la prima carica della batteria per stabilizzarne le prestazioni, tra cui carica e scarica a bassa corrente e riposo a temperatura costante, ecc.

Classificazione della capacità:

Inteso semplicemente come classificazione della capacità e ordinamento delle prestazioni, in cui le batterie vengono selezionate e classificate in base ai loro parametri prestazionali.

2. Processo e principio di formazione della batteria al litio

Durante il processo iniziale di carica-scarica di una batteria agli ioni di litio, i solventi non protonici utilizzati come elettrolita reagiscono inevitabilmente all'interfaccia tra elettrodo ed elettrolita, formando un film di passivazione sulla superficie dell'elettrodo. Questo film è noto come strato isolante elettronico o film di interfase elettrolitica solida (SEI).

Secondo quanto riportato, il film di passivazione è composto da Li₂O, LiF, LiCl, Li₂CO₃, LiCO₂–R, alcolati e polimeri non conduttivi. Presenta una struttura multistrato: il lato vicino all'elettrolita è poroso, mentre il lato vicino all'elettrodo è denso.

La formazione del film SEI ha un impatto cruciale sulle prestazioni dei materiali degli elettrodi.
Da un lato, la formazione del film SEI consuma parte degli ioni di litio, aumentando la capacità irreversibile della prima carica-scarica e riducendo l'efficienza di carica-scarica del materiale dell'elettrodo.
D'altro canto, poiché il film SEI è insolubile in solventi organici, può rimanere stabile nella soluzione elettrolitica organica. Le molecole di solvente non possono penetrare nello strato SEI, prevenendo efficacemente la co-intercalazione del solvente ed evitando danni ai materiali dell'elettrodo. Ciò migliora significativamente le prestazioni di ciclaggio e la durata dell'elettrodo.

La qualità del processo di formazione determina la qualità del film SEI, influenzando direttamente il ciclo di vita, la stabilità, il tasso di autoscarica, la sicurezza e altre caratteristiche elettrochimiche della batteria. Pertanto, i produttori di batterie sviluppano processi e parametri di formazione e classificazione adeguati in base alle loro pratiche produttive per garantire che le batterie raggiungano la massima capacità, la migliore stabilità e la massima durata.

La formazione della batteria richiede lunghi cicli di carica e scarica. Durante la carica, è necessario controllare con precisione la tensione e la corrente di carica e scarica, nonché la forma d'onda dell'impulso, per evitare un aumento dell'impedenza del film SEI, che influirebbe negativamente sulle prestazioni di scarica ad alta velocità delle batterie agli ioni di litio. Un controllo accurato migliora anche l'efficienza del processo di formazione.

Ad esempio, nei sistemi LiFePO₄, quando la tensione di carica supera i 3,7 V, la struttura cristallina della LiFePO₄ potrebbe danneggiarsi, riducendo così le prestazioni di ciclaggio della batteria.

3. Fasi di classificazione della capacità delle batterie al litio

La classificazione della capacità della batteria viene eseguita utilizzando un sistema di formazione e classificazione delle batterie (Poiché la formazione e la classificazione condividono principi simili, entrambe le funzioni sono integrate in un unico cabinet). Il cabinet di formazione e classificazione funziona essenzialmente come un caricabatterie multicanale, in grado di caricare e scaricare un gran numero di celle simultaneamente.

Durante il processo di classificazione, i dati di ciascun punto di prova vengono raccolti e gestiti da un sistema informatico per analizzare parametri quali capacità e resistenza interna, determinando il livello di qualità di ciascuna cella: questo processo è chiamato classificazione della capacità.

Dopo la classificazione iniziale della capacità, le batterie devono essere lasciate a riposo per un periodo di tempo, generalmente non inferiore a 15 giorni. Durante questo periodo, potrebbero manifestarsi problemi di qualità intrinseca, come un'eccessiva autoscarica e un aumento della resistenza interna. Dopo il periodo di riposo, le batterie vengono nuovamente sottoposte a test e riclassificate, e quelle che non soddisfano gli standard di capacità o presentano problemi di qualità vengono eliminate.

Un altro scopo della classificazione della capacità è classificare e raggruppare le batterie. Ciò comporta la selezione di celle con resistenza interna e capacità simili per la combinazione. Solo le celle con prestazioni simili vengono combinate in un pacco batteria. Ad esempio, i pacchi batteria di potenza spesso richiedono decine o migliaia di celle per soddisfare il fabbisogno energetico dei veicoli elettrici. A causa della complessità del sistema, il comportamento del pacco batteria è unico e le prestazioni del pacco non possono essere ottenute semplicemente aggiungendo o sottraendo singole celle.

Prendendo come esempio i comuni pacchi batteria composti da collegamenti in serie e in parallelo, idealmente, tutte le singole celle del pacco batteria dovrebbero essere perfettamente identiche. Tuttavia, in realtà, anche le singole celle prodotte nello stesso lotto presentano differenze di prestazioni (inclusi fattori come capacità e resistenza interna). linea di assemblaggio di pacchi batteria al litio , dobbiamo anche usare macchine per la selezione delle batterie per ordinare nuovamente la tensione della batteria e la resistenza interna. Sebbene lo screening venga eseguito prima dell'assemblaggio del pacco batteria, è comunque impossibile garantire la coerenza al 100% delle prestazioni di tutte le batterie. Inoltre, a causa del volume del pacco batteria, anche le caratteristiche di dissipazione del calore delle diverse parti variano notevolmente. Pertanto, si verifica un ampio gradiente di temperatura nella distribuzione della temperatura del pacco batteria. I fattori sopra menzionati causeranno un degrado delle batterie nel pacco batteria a velocità diverse durante l'uso. In questo caso, la capacità disponibile del pacco batteria diminuirà (limitata dalla capacità minima delle celle collegate in serie nel pacco batteria). D'altro canto, può anche portare a una riduzione della sicurezza del pacco batteria. Studi hanno dimostrato che anche se il ciclo di vita di una singola cella può raggiungere più di 1.000 volte, quando si forma un pacco batteria, se non c'è protezione di bilanciatore di batteria , la durata del ciclo di vita del pacco batteria può essere inferiore a 200 volte. Pertanto, per un pacco batteria, la consistenza della singola cella è un parametro molto importante.

4. Requisiti di precisione per la formazione e la classificazione

Per migliorare le proprietà elettrochimiche della batteria, come ciclo di vita, stabilità, autoscarica e sicurezza, la consistenza delle batterie al litio deve essere rigorosamente controllata o la loro classe di efficienza deve essere valutata con precisione. Pertanto, i requisiti per la precisione di misurazione di corrente e tensione delle apparecchiature di formazione e classificazione della capacità sono molto elevati. Acey New Energy vanta oltre 15 anni di esperienza nel settore delle apparecchiature per batterie, fornendo principalmente apparecchiature di fascia alta e soluzioni complete per la ricerca di laboratorio sulle batterie al litio e l'assemblaggio di pacchi batteria al litio.

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