【应用】Keysight BT2200充放电系统非常适合预充电和化成，可并联连接以获得更高的功率和电流
锂电子的制造过程可以分为10个主要步骤，各个步骤的按照先后次序排列分别为浆料制备、电极涂层、压延、电极切割、堆叠或缠绕、焊接和封装、电解质填充、电性能形成、老化、测试和分级，如图1所示。
图1：锂离子电池制造工艺
然而，如今的制造商一直在试图改进工艺使之可以满足一些特定的需求，一种方法就是增加预充电步骤，如图2所示，预充电是在电形成之前的一部步骤。
图 2：在锂离子电池制造过程中添加预充电步骤
预充电是什么？为什么要将这个步骤加入工艺流程？
传统上，在电池组装并填充电解质之后，电性能形成步骤通常需要花费一天的时间来将电荷添加到电池中，这些电荷的一部分被消耗一在电池阳极表面上形成固体电解质界面层（或SEI层），正确形成的 SEI 层对于电池的性能和长期寿命至关重要，而其它电荷作为能量存储在电池中。
锂离子电池的充电状态 (SoC) 特性如图3所示，正如预期的那样，电池的电压随SoC百分比而变化。对于这种锂离子电池类型，100% SoC（完全充电）时电压为4.2伏，而 0% SoC（完全放电）时电压降至2.5伏。这并不是说在 0% SoC时电池中没有剩余电荷，而是剩余电荷很少。相反，0% SoC时的电压可以定义为电池可以保持在没有造成损坏风险的最低电压水平，电池过度放电使其低于其最低电压会导致内部腐蚀和不可逆转的损坏，这会使得电池再次充电具有潜在危险。
在用电解质填充电池的步骤之后，电池变得具有电化学活性，但仍然没有任何电荷。这时候，就需要分配一些时间让电解质完全浸入电极的多孔活性材料中，这个过程称为润湿，然而，在这段时间之后，充满（电解质）但不带电的电池的电压可能接近0V，这就有可能会导致内部腐蚀。此时必须给电池充电，以防止内部腐蚀开始。尽管没有足够的电荷开始形成SEI层或给电池充电，但这些电荷足以去“预充电”电池，使其达到2至3伏，以防止电池电压过低导致的内部腐蚀。
图3 一种锂离子电池的放电特性
通常，所有电池在填充和润湿后都需要立即采取措施以防止内部腐蚀开始，但这可能不是理想的情况，原因如下：
1、电性能形成通常需要一天的时间来实现；
2、电性能形成设备通常是高功率的，用于以更高的功率水平对电池进行充电和放电。这比在电池上施加一个小的初始电荷所需要的要多；
3、在某些情况下，电性能形成设备可能不太适合将电荷施加到接近或略低于0伏的电池；
4、在电解液填充和湿润后立即形成电池会降低调度灵活性。
在电性能形成前添加预充电步骤可能是更好的选择。预充电包括类似于电性能形成这样的步骤，但有一些区别：
1、由于专用于实现预充电，该设备可以更好地适应任务，例如以或低于0伏的电压为电池充电，并针对吞吐量进行优化，以应用仅几分钟而不是一天的充电周期。
2、由于专用于执行预充电，该设备可以更好地适应任务，例如从0伏或更低电压开始充电，并针对充电周期仅为几分钟而不是高达一天的吞吐量进行优化。
3、预充电通道可以更经济，因为设备可以在更少的空间内提供更多的低功率通道，使同时处理更多的电池更具成本效益。
预充电可以在锂离子电池的制造过程中提供更大的灵活性，在电解液填充和湿润后，不再需要立即使所有电池成型，这可以在调度上提供更大的灵活性，在适当的时候使预充电电池实现电性能形成。
使用 KEYSIGHT BT2200 充放电系统进行预充电：
Keysight BT2200 充放电系统非常适合预充电和化成。BT2202A或BT2203B主机以及8个BT2204B模块提供256个6安培通道，为了形成这些通道，可以根据需要并联连接以获得更高的功率和电流，具体取决于单元尺寸。各个通道非常适合施加预充电通常所需的较低电压和电流。BT2200 还集成了预充电所需的其他特定功能，包括低至或低于 0 伏的操作和短充电周期等。BT2200 主机和 BT2204B 模块如图4。
图 3：带有 BT2204B 模块的 Keysight BT2200 主机 所示
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