随着锂离子电池行业的发展和电动汽车技术的日益成熟，锂离子动力电池的应用越来越广泛，对其性能要求也随之提高。软包装电池由于其能量密度高、外型可塑性高、厚度更薄的优点被广泛应用于电动汽车中[1]。

由于软包装电池采用铝塑封装结构，其外型结构决定了极片不能紧密排列，极片之间容易产生空隙，在电池化成过程中产生的气体也容易在极片之间残留，在之后的Degas封口中气体不能完全排出[2]，从而影响电池性能，所以考虑采取在化成两次充电之间采用滚压工艺将极片之间的气体排除。

1　实验

1.1　电池的准备

本实验样本为公司已量产的铁锂材料电池，电池的隔膜为25 μm聚丙烯多孔单层隔膜，电解液为1 mol/L LiPF6/ (EC+EMC+DMC)(体积比1∶1∶1)。实验分为两个大对照组，分别为A组(未滚压)和B组(滚压)。为了考虑滚压力度对电池的影响，将B组又分为3个样本，分别为B1(压力值为4～6 N)、B2(压力值为20～30 N)、B3(压力值为50～60 N)，选取20只经过同一流程生产后的未化成的软包装电池分别放入上述4种样本中进行实验，每种实验样本中各5只电池。

1.2　电池化成与滚压

使用化成设备对电池进行充电，充电过程分为2步，充电电流均为2 A，第一次充电设定为1 h，第一次充电完成之后将B组样本进行不同力度的滚压，A组样品不进行滚压。滚压完成之后将A组、B组样品同时进行第二次充电，充到电池截止电压4.2 V为止，恒流恒压充电。化成完成后的电池进行Degas封口，完成样品电池制作。

2　实验数据与分析

2.1　化成数据及解剖照片分析

从表1中可以看出，A组、B1组的电池的化成容量比B2组、B3组的电池的化成容量低1 Ah，初步推测是由于A组、B1组的电池极片之间在化成过程中产生气体增大了正负极片之间的距离，从而造成锂离子传输的距离加大，阻抗增加，最终造成充电容量降低。为了更加明确电池的内部状态，将4组样本电池在化成后进行满电解剖，负极片状态如图1～图2所示。

通过解剖电池后发现，A组、B1组电池负极片存在大量死区，而B2组、B3组电池负极表面完整，没有发现死区现象。软包装电池在化成过程中会产生气体，其在化成过程中会加大正极、隔膜、负极间的距离，阻碍锂离子从正极片到负极片的传输，另外，气体的存在还会阻碍电解液与正极、负极的接触，使得负极局部浸润性能变差，最终导致在负极片上存在大量未反应的死区[3](如A组、B1组负极片所示)，从而降低了电池的容量。而通过适度滚压则可以将气体排出，使正极、负极与隔膜之间的接触更加紧密，电解液的浸润也更加完善，所以负极上不存在死区，正如B2组、B3组负极片所示。

表1　A、B样本电池化成充电容量对比 　Ah组别 　A组 　B 1组 　B 2组 　B 3组1 　2 4 .2 8 　2 4 . 3 1 　2 5 . 3 9 　2 5 . 3 9 2 　2 4 .2 4 　2 4 . 4 5 　2 5 . 3 5 　2 5 . 3 7 3 　2 4 .1 1 　2 4 . 4 3 　2 5 . 2 7 　2 5 . 3 1

图1　A组、B1组负极片照片

图2　B2组、B3组负极片照片

2.2　化成电压衰减分析

通过一个月前后两次电压对比发现，A组、B1组、B2组电池的两次压差很低，表明容量衰减很低[4]，而B3组的压差很大，表明容量衰减很大，见表2～4。可能由于B3组电池滚压的压力过大，造成隔膜局部刺穿，进而造成电池内部微短路[5]，造成容量衰减。

表2　A、B样本电池化成后电压 V1 　4 .1 6 6 　4 . 1 5 9 　4 . 1 6 3 　4 . 1 6 6组别 　A组 　B 1组 　B 2组 　B 3组2 　4 .1 6 1 　4 . 1 6 7 　4 . 1 6 3 　4 . 1 6 6 5 　4 .1 5 9 　4 . 1 6 7 　4 . 1 6 6 　4 . 1 6 1 4 　4 .1 6 3 　4 . 1 6 3 　4 . 1 6 4 　4 . 1 6 1 3 　4 .1 6 7 　4 . 1 6 6 　4 . 1 6 1 　4 . 1 6 3

表3　A、B样本电池老化后电压 　V

表4　A、B样本电池老化前后电压差 　V

2.3　测试性能对比

由于B3组电池样品存在内部短路，所以没有进行电池电性能测试，而B1组没有有效提高电池容量，也没有安排进行电性能测试，只安排A组、B2组进行电池容量测试。

从上述图3～5和表5～6中的数据可以看出，B2组的倍率性能、循环性能要优于A组。电池在循环和大倍率充放电过程中，会有一定量的气体产生，而软包装电池由于其外壳为铝塑封装膜，而铝塑封装膜的伸缩性导致极组内极片间距不能有效固定，当气体进入到极片之间时，极片间距会变大，进而影响锂离子的传输，极化现象明显，最终影响电池性能，而A组之前未经过滚压将气体排出，所以在性能测试时，其内部气体要多于B2组，其性能会低于B2组。

文章来源：《解剖科学进展》 网址: http://www.jpkxjz.cn/qikandaodu/2021/0722/792.html