数字化高效能量回馈型锂电池化成单元研制文献综述

文献综述

1.锂电池化成研究现状及发展趋势

我国目前大容量动力电池的产量很大，但是主要生产厂家依然在采用老旧的电池化成技术。其主要工作原理是利用电网和充电设备对电池进行恒流恒压充电，充满之后再通过电阻进行恒流放电，重复几次循环之后完成整个化成过程。此种工作方式优点在于设备简单，技术成熟，但也存在显著缺点^[1]。这种化成方式不仅把电池储能白白地浪费，而且还需要在化成车间安装大型风扇进行散热，造成极大的能源消耗。据报道，化成消耗的电费已占到锂电池生产成本的 20%~30%^[2]。

对于锂电池化成技术，国内外都在积极研发新的制作工艺。一方面为了减小锂电池化成复杂程度，一方面是为了减少电能损失。对于锂电池化成研究现状，国内的化成工艺总体来说落后于国外的化成技术。

国内的锂电池化成设备在最初时，生产锂电池的厂家一般在锂电池化成时采用普通的化成工艺，即采用外接电阻进行电池放电，但是这种化成方式大大浪费了电能资源，并且化成设备体积大，效率低，有很大的提升空间。在近些年来，国内也出现了一些更加先进的化成设备，即采用局部直流母线通过降压恒流，恒压给电池充电，电池恒流放电升压回馈给局部直流母线，给其他设备充电，实现电能的高效利用^[3]。

国外的化成设备较国内更加精密，体积较小，效率较高。在国内使用回馈型化成设备时，国外已经使用更加先进的化成设备，体积更小，对于电能的使用效率更高^[4]。

2.课题研究意义和价值

锂电池封装完成后，需要进行多次小电流充放电循环，以激活材料活性，同时在负极表面生成有效的钝化膜，防止负极自发地与电解液发生反应，并使活性物质与电解质之间有良好的接触。这一生产过程称为锂电池的化成，其对提升锂电池的技术状态和使用寿命至关重要。

目前，国内大多数锂电池企业在电池化成环节采用外接电阻来进行电池放电。这种化成方式不仅把电池储能白白地浪费，而且还需要在化成车间安装大型风扇进行散热，造成极大的能源消耗。据报道，化成消耗的电费已占到锂电池生产成本的 20%~30%。

为此，本课题研制一种数字化高效能量回馈型锂电池化成单元，其基于正常电池和直流母线通过双向DC/DC变换器来提供和回收化成所需的电能。该方案能显著降低电能消耗，极大地降低生产成本，而且也符合国家节能减排的要求，有着重要的社会意义和经济价值^[6]。