導(dǎo)讀：對(duì)于不同的電池體系，三元正極/石墨負(fù)極鋰電池、磷酸鐵鋰正極/石墨負(fù)極鋰電池抑或是鈦酸鋰負(fù)極電池，需要根據(jù)材料特性及鋰電池特性進(jìn)行針對(duì)性試驗(yàn)。鋰電池的生產(chǎn)工藝可以分為前道極片制造、中道電芯封裝、后道電池活化三個(gè)階段，電池活化階段的目的是讓電池中的活物質(zhì)和電解液經(jīng)過(guò)充分活化以達(dá)到電化學(xué)性能穩(wěn)定?；罨A段包括預(yù)充電、化成、老化、定容等階段。預(yù)充電和化成的目的是為了讓正負(fù)極材料進(jìn)行最初幾次的充放電來(lái)激活材料，使材料處于最佳的使用狀態(tài)。老化的目的主要有幾個(gè)：一是讓電解液的浸潤(rùn)更加良好，有利于電池性能的穩(wěn)定；二是正負(fù)極材料中的活性物質(zhì)經(jīng)過(guò)老化后，可以促使一些副作用的加快進(jìn)行，例如產(chǎn)氣、電解液分解等，讓鋰電池的電化學(xué)性能快速達(dá)到穩(wěn)定；三是通過(guò)老化一段時(shí)間后進(jìn)行鋰電池一致性篩選。化成之后電芯的電壓不穩(wěn)定，其測(cè)量值會(huì)偏離實(shí)際值，老化后的電芯電壓、內(nèi)阻更為穩(wěn)定，便于篩選一致性高的電池。老化制度對(duì)鋰電池性能的影響因素主要有兩個(gè)，即老化溫度和老化時(shí)間。除此之外，還有老化時(shí)電池處于封口還是開(kāi)口的狀態(tài)也比較重要。對(duì)于開(kāi)口化成來(lái)說(shuō)，如果廠房可以控制好濕度可以老化后再封口。如果采用高溫老化，封口后老化比較好。對(duì)于不同的電池體系，三元正極/石墨負(fù)極鋰電池、磷酸鐵鋰正極/石墨負(fù)極鋰電池抑或是鈦酸鋰負(fù)極電池，需要根據(jù)材料特性及鋰電池特性進(jìn)行針對(duì)性試驗(yàn)。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)鋰電池的容量差別、內(nèi)阻差別、壓降特點(diǎn)來(lái)確定最佳的老化制度。一、三元或磷酸鐵鋰正極/石墨負(fù)極鋰電池對(duì)于三元作為正極材料，石墨作為負(fù)極材料的鋰電池來(lái)說(shuō)，鋰離子電池的預(yù)充化成階段會(huì)在石墨負(fù)極的表面形成一層固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI），此種膜的形成電位約在0.8V左右，SEI允許離子穿透而不允許電子通過(guò)，由此在形成一定厚度后會(huì)抑制電解液的進(jìn)一步分解，可以起到防止電解液分解引起的電池性能下降。但是化成后形成的SEI膜結(jié)構(gòu)緊密且孔隙小，將電池再進(jìn)行老化，將有助于SEI結(jié)構(gòu)重組，形成寬松多孔的膜，以此提高鋰電池的性能。三元/石墨鋰電池的老化一般選擇常溫老化7天-28天時(shí)間，但是也有的廠采用高溫老化制度，老化時(shí)間為1-3天，所謂的高溫一般是38°C-50°C之間。高溫老化只是為了縮短整個(gè)生產(chǎn)周期，其目的和常溫老化一樣，都是讓正負(fù)極、隔膜、電解液等充分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡，讓鋰電池達(dá)到更穩(wěn)定的狀態(tài)。老化一般就是指電池裝配注液完成，第一次充放電化成后的放置，可以有常溫老化也可有高溫老化，老化的目的主要以下幾個(gè)方面：1、將電池置于高溫或常溫下一段時(shí)間，可以保證電解液能夠?qū)O片進(jìn)行充分的浸潤(rùn)，有利于電池性能的穩(wěn)定；2、電池經(jīng)過(guò)預(yù)化成工序后，電池內(nèi)部石墨負(fù)極會(huì)形成一定的量的SEI膜，但是這個(gè)膜結(jié)構(gòu)緊密且孔隙小，將電池在高溫下進(jìn)行老化，將有助于SEI結(jié)構(gòu)重組，形成寬松多孔的膜。3、 化成后電池的電壓處于不穩(wěn)定的階段，正負(fù)極材料中的活性物質(zhì)經(jīng)過(guò)老化后，可以促使一些副作用的加快進(jìn)行，例如產(chǎn)氣、電解液分解等，讓鋰電池的電化學(xué)性能快速達(dá)到穩(wěn)定。4、 剔除自放電嚴(yán)重的不合格電池，便于篩選一致性高的電池。二、鈦酸鋰負(fù)極鋰電池俗稱的鈦酸鋰電池是負(fù)極采用了鈦酸鋰的電池，正極材料主要還是三元、鉆酸鋰等材料。鈦酸鋰電池與石墨負(fù)極電池的不同之處是鈦酸鋰的嵌鋰電位是1.55V(相對(duì)于鋰金屬)，高于SEI形成的0.8V，所以充放電過(guò)程中不會(huì)形成固態(tài)電解質(zhì)膜(SEI)也不會(huì)形成枝晶鋰，從而具有更高的安全性。這就意味著鈦酸鋰充電過(guò)程中，不斷的有電子與電解液發(fā)生反應(yīng)，生成副產(chǎn)物及產(chǎn)生氫氣、鴕、如4、02山等氣體，會(huì)導(dǎo)致電池的鼓包。鈦酸鋰的鼓包問(wèn)題主要得依靠材料性質(zhì)的改變來(lái)緩解，例如材料表面包覆、改變粒徑分布，找到合適的電解液等。此外，通過(guò)優(yōu)化預(yù)充、化成、老化的制度也可以適當(dāng)減輕鈦酸鋰鼓包現(xiàn)象。鈦酸鋰電池的老化制度一般首選高溫老化制度，老化溫度采用40°C-55°C，老化時(shí)間一般是1-3天，老化之后需要進(jìn)行負(fù)壓排氣。進(jìn)行多次高溫老化，使電池內(nèi)部水分充分反應(yīng)，將氣體排出后可以有效抑制鈦酸鋰電池的脹氣問(wèn)題，提高其循環(huán)壽命。無(wú)論對(duì)于哪種體系的電池，老化是必不可少的一道工序。鋰電池的老化雖然理解起來(lái)是對(duì)鋰電池的損耗和破壞，但是事實(shí)上卻是篩選一致性高的電池，剔除不良品的有效途徑。只有通過(guò)老化的方式，才能選出適宜進(jìn)行組包的鋰電池，提高電動(dòng)工具的使用壽命。其中，老化工藝篩選內(nèi)部微短路電芯是一個(gè)主要的目的。電池貯存過(guò)程中開(kāi)路電壓會(huì)下降，但幅度不會(huì)很大，如果開(kāi)路電壓下降速度過(guò)快或幅度過(guò)大屬異?，F(xiàn)象。電池自放電按照反應(yīng)類(lèi)型的不同可以劃分為物理自放電和化學(xué)自放電。從自放電對(duì)電池造成的影響考慮，又可以將自放電分為兩種：損失容量能夠可逆得到補(bǔ)償?shù)淖苑烹姾陀谰眯匀萘繐p失的自放電。一般而言，物理自放電所導(dǎo)致的能量損失是可恢復(fù)的，而化學(xué)自放電所引起的能量損失則是基本不可逆的。電池的自放電來(lái)自兩個(gè)方面：⑴化學(xué)體系本身引起的自放電；這部分主要是由于電池內(nèi)部的副反應(yīng)引起的，具體包括正負(fù)極材料表面膜層的變化；電極熱力學(xué)不穩(wěn)定性造成的電位變化；金屬異物雜質(zhì)的溶解與析出；⑵正負(fù)極之間隔膜造成的電池內(nèi)部的微短路導(dǎo)致電池的自放電。

鋰離子電池在老化時(shí)，K值（電壓降）的變化正是電極材料表面SEI膜的形成和穩(wěn)定過(guò)程，如果電壓降太大，說(shuō)明內(nèi)部存在微短路，由此可判定電池為不合格品。K值是用于描述電芯自放電速率的物理量，其計(jì)算方法為兩次測(cè)試的開(kāi)路電壓差除以兩次電壓測(cè)試的時(shí)間間隔△t，公式為：K=(OCV2-OCV1)/△t。ocv/v老化前第一次OGffl試 老化后第二次。CV測(cè)試圖1老化不合格品檢出極片上的顆粒或微量金屬殘?jiān)?、隔膜上的微小缺陷、電芯在組裝過(guò)程中引入的粉塵等，都會(huì)造成電芯內(nèi)部微短路。對(duì)于微短路電芯，僅通過(guò)容量及一次電壓是無(wú)法完成篩選的，因此必須引入K值測(cè)試：通過(guò)精確計(jì)算其電壓降速率來(lái)判斷電芯是否存在微短路情況，如圖1所示。

鋰電池制造現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的金屬異物、負(fù)極溶解短路圖2金屬異物導(dǎo)致電池內(nèi)部短路的原理0Cu、Zn.Al、Sn、SUS等負(fù)極溶解短路圖2金屬異物導(dǎo)致電池內(nèi)部短路的原理金屬異物造成電池內(nèi)部短路的基本原理有兩種過(guò)程，如圖 2所示。尺寸較大的金屬顆粒直接刺穿隔膜，導(dǎo)致正負(fù)極之間短路，這是物理短路。另外，當(dāng)金屬異物混入正極后，充電之后正極電位升高，高電位下金屬異物發(fā)生溶解，通過(guò)電解液擴(kuò)散，然后負(fù)極低電位下溶解的金屬再在負(fù)極表面析出堆積，最終刺穿隔膜，形成短路，這是化學(xué)溶解短路。電池工廠現(xiàn)場(chǎng)最常見(jiàn)的金屬異物有Fe、Cu、Zn、Al、Sn、SUS等。圖3金屬異物對(duì)策止入物施防混異措圖3金屬異物對(duì)策止入物施防混異措面對(duì)如此復(fù)雜的金屬異物，制造現(xiàn)場(chǎng)常采取措施防止異物混入電池產(chǎn)品，圖 3所示。如電極漿料用電磁除鐵設(shè)備去除Fe等金屬雜質(zhì)，極片分切或模切工序用毛刷等掃除切割毛刺，極耳或涂層邊緣貼膠帶保護(hù)，對(duì)容易產(chǎn)生金屬屑的工序（焊接）用集塵器吸附異物，等等。在過(guò)程檢測(cè)中，注液前電池通過(guò)耐電壓測(cè)試檢出內(nèi)部短路不合格品；老化工藝通過(guò)電池壓降A(chǔ)V檢出不合格品。電壓降K值跟時(shí)間t、充電狀態(tài)以及溫度T成函數(shù)關(guān)系。因此，老化工藝主要有三個(gè)工藝參數(shù)：（1）老化的電池充電狀態(tài)，（2）老化保存溫度，（3）老化時(shí)間。在一定的溫度條件下，K跟時(shí)間的關(guān)系曲線如圖4所示。溫度一定時(shí)，K隨靜置時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。這只是表示電池的自放電率會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而減小，但在一定時(shí)間內(nèi)自放電的大小是一定的，這并沒(méi)有從本質(zhì)上改善自放電。0.0400.0350.0300-0250.0200.01500100.0050.0000 2 4 6 8 10 12t/dK0.0400.0350.0300-0250.0200.01500100.0050.0000 2 4 6 8 10 12t/d圖4K值跟時(shí)間的關(guān)系曲線存儲(chǔ)時(shí)間一定的條件下，K值隨溫度的升高而增大。隨著溫度的升高，導(dǎo)致體系的活性增大，反應(yīng)速率加快，加速了活性鋰的損耗，甚至產(chǎn)生一些副反應(yīng)。金屬雜質(zhì)在正極的溶解和在負(fù)極的析出過(guò)程，也會(huì)隨著溫度升高加快。由于電池的內(nèi)部微短路需要很長(zhǎng)時(shí)間才能體現(xiàn)出來(lái)。因此，高溫老化能夠加速帥選不合格品的進(jìn)程，節(jié)省時(shí)間和生產(chǎn)成本。存儲(chǔ)時(shí)間及存儲(chǔ)溫度一定的條件下，在一定的電壓范圍內(nèi)( 3.8-4.2V),K值隨充電狀態(tài)的提高而增大。SOC的提高，會(huì)使電池的自放電速率加快，負(fù)極的界面阻抗隨著存儲(chǔ)SOC的升高而增大。根據(jù)化學(xué)平衡，負(fù)極隨著Li濃度的逐步提高，界面反應(yīng)向消耗Li的方向移動(dòng)，會(huì)消耗更多的活性Li。一般老化程序?yàn)椋撼潆姷?.0-4.2V，常溫存儲(chǔ)7d，高溫45°C存儲(chǔ)7d，檢測(cè)電池老化前后的電壓差剔除不合格品。將電池在高溫或常溫狀態(tài)下開(kāi)路擱置或28天，通過(guò)對(duì)電池放電至截止