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O que é o processo de formação e classificação de capacidade da bateria?

October 27 , 2025

Qual é o processo de formação e classificação de capacidade da bateria?

No processo de fabricação de baterias de lítio, a formação e a classificação de capacidade são etapas cruciais que determinam o desempenho e a vida útil da bateria. O princípio da classificação de capacidade serve como base teórica, enquanto os procedimentos de formação e classificação garantem a consistência e a confiabilidade do produto. Abaixo, apresentamos uma visão geral detalhada de ambos os conceitos e seus métodos operacionais.

1. O que é Formação e Classificação de Capacidade?

Formação:

Refere-se a uma série de tratamentos tecnológicos aplicados durante o primeiro carregamento da bateria para estabilizar seu desempenho, incluindo carga e descarga de baixa corrente e repouso em temperatura constante, etc.

Classificação de capacidade:

Entendido simplesmente como classificação de capacidade e classificação de desempenho, em que as baterias são selecionadas e classificadas de acordo com seus parâmetros de desempenho.

2. Processo e princípio de formação da bateria de lítio

Durante o processo inicial de carga-descarga de uma bateria de íons de lítio, solventes não protônicos usados como eletrólito inevitavelmente reagem na interface entre o eletrodo e o eletrólito, formando uma película de passivação na superfície do eletrodo. Essa película é conhecida como camada isolante de elétrons ou película de Interfase Eletrolítica Sólida (SEI).

Segundo relatos, o filme de passivação é composto de Li₂O, LiF, LiCl, Li₂CO₃, LiCO₂–R, alcoolatos e polímeros não condutores. Possui uma estrutura multicamadas — o lado próximo ao eletrólito é poroso, enquanto o lado próximo ao eletrodo é denso.

A formação do filme SEI tem um impacto crucial no desempenho dos materiais do eletrodo.
Por um lado, a formação do filme SEI consome parte dos íons de lítio, aumentando a capacidade irreversível da primeira carga-descarga e reduzindo a eficiência de carga-descarga do material do eletrodo.
Por outro lado, como o filme SEI é insolúvel em solventes orgânicos, ele pode permanecer estável na solução eletrolítica orgânica. As moléculas de solvente não conseguem penetrar na camada SEI, prevenindo efetivamente a co-intercalação de solventes e evitando danos aos materiais do eletrodo. Isso melhora significativamente o desempenho do ciclo e a vida útil do eletrodo.

A qualidade do processo de formação determina a qualidade do filme SEI, afetando diretamente a vida útil, a estabilidade, a taxa de autodescarga, a segurança e outras características eletroquímicas da bateria. Portanto, os fabricantes de baterias desenvolvem processos e parâmetros adequados de formação e classificação com base em suas práticas de produção para garantir que as baterias atinjam a capacidade máxima, a melhor estabilidade e a maior vida útil.

A formação de baterias requer longos ciclos de carga e descarga. Durante o carregamento, é necessário controlar com precisão a tensão e a corrente de carga e descarga, bem como a forma de onda do pulso, para evitar um aumento na impedância do filme SEI, o que impactaria negativamente o desempenho de descarga de alta taxa das baterias de íons de lítio. O controle preciso também melhora a eficiência do processo de formação.

Por exemplo, em sistemas LiFePO₄, quando a tensão de carga excede 3,7 V, pode danificar a estrutura cristalina do LiFePO₄, reduzindo assim o desempenho do ciclo da bateria.

3. Etapas de classificação da capacidade da bateria de lítio

A classificação da capacidade da bateria é realizada usando um sistema de formação e classificação de baterias (Como a formação e a classificação compartilham princípios semelhantes, ambas as funções são integradas em um único gabinete). O gabinete de formação e classificação funciona essencialmente como um carregador multicanal, capaz de carregar e descarregar um grande número de células simultaneamente.

Durante o processo de classificação, os dados de cada ponto de teste são coletados e gerenciados por um sistema de computador para analisar parâmetros como capacidade e resistência interna, determinando o nível de qualidade de cada célula — esse processo é chamado de classificação de capacidade.

Após a classificação inicial de capacidade, as baterias precisam descansar por um período, geralmente não inferior a 15 dias. Durante esse período, problemas inerentes de qualidade podem se tornar aparentes, como autodescarga excessiva e aumento da resistência interna. Após o período de descanso, as baterias são testadas novamente e reclassificadas, e aquelas que não atendem aos padrões de capacidade ou apresentam problemas de qualidade são eliminadas.

Outro objetivo da classificação de capacidade é classificar e agrupar baterias. Isso envolve a seleção de células com resistência interna e capacidade de combinação semelhantes. Somente células com desempenho semelhante são combinadas em um conjunto de baterias. Por exemplo, conjuntos de baterias de potência frequentemente requerem dezenas a milhares de células para atender às necessidades energéticas de veículos elétricos. Devido à complexidade do sistema, o comportamento do conjunto de baterias é único, e o desempenho do conjunto não pode ser alcançado simplesmente adicionando ou subtraindo células individuais.

Tomando como exemplo os conjuntos de baterias comuns compostos por conexões em série e em paralelo, o ideal é que todas as células individuais do conjunto de baterias sejam completamente consistentes. No entanto, na realidade, mesmo células individuais produzidas no mesmo lote ainda apresentam diferenças de desempenho (incluindo fatores como capacidade e resistência interna). linha de montagem de baterias de lítio , também precisamos usar máquinas de classificação de baterias para classificar a tensão da bateria e a resistência interna novamente. Embora a triagem seja realizada antes da montagem da bateria, ainda é impossível garantir 100% de consistência no desempenho de todas as baterias. Além disso, devido ao volume da bateria, as características de dissipação de calor de diferentes partes também variam muito. Portanto, há um grande gradiente de temperatura na distribuição de temperatura da bateria. Os fatores acima farão com que as baterias na bateria se deteriorem em taxas diferentes durante o uso. Nesse caso, a capacidade disponível da bateria diminuirá (limitada pela capacidade mínima das células conectadas em série na bateria). Por outro lado, também pode levar à redução da segurança da bateria. Estudos demonstraram que, mesmo que o ciclo de vida de uma única célula possa chegar a mais de 1.000 vezes, ao formar uma bateria, se não houver proteção de balanceador de bateria , a vida útil do ciclo da bateria pode ser inferior a 200 vezes. Portanto, para uma bateria, a consistência da célula única é um parâmetro muito importante.

4. Requisitos de precisão para formação e classificação

Para melhorar as propriedades eletroquímicas da bateria, como ciclo de vida, estabilidade, autodescarga e segurança, a consistência das baterias de lítio deve ser rigorosamente controlada ou a classificação da bateria deve ser avaliada com precisão. Portanto, existem requisitos muito elevados para a precisão da medição de corrente e tensão dos equipamentos de formação e classificação de capacidade. Acey Nova Energia tem mais de 15 anos de experiência no setor de equipamentos de bateria, fornecendo principalmente equipamentos de ponta e soluções completas para pesquisa de laboratório de bateria de lítio e montagem de conjuntos de bateria de lítio.

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