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배터리 형성 및 용량 등급 프로세스는 무엇입니까?

October 27 , 2025

배터리 형성 및 용량 등급 결정 과정은 무엇입니까?

리튬 배터리 제조 공정에서 형성 및 용량 등급은 배터리 성능과 수명을 결정하는 중요한 단계입니다. 용량 등급의 원리는 이론적 토대를 제공하며, 형성 및 등급 절차는 제품의 일관성과 신뢰성을 보장합니다. 아래에서는 두 가지 개념과 작동 방식에 대한 자세한 개요를 제공합니다.

1. 형성 및 용량 등급이란 무엇입니까?

형성:

배터리의 첫 번째 충전 시 성능을 안정화하기 위해 적용되는 일련의 기술적 처리를 말하며, 여기에는 저전류 충전 및 방전, 일정 온도 휴지 등이 포함됩니다.

용량 등급:

간단히 용량 분류 및 성능 분류로 이해하면, 배터리를 성능 매개변수에 따라 선별하고 등급을 매기는 것입니다.

2. 리튬 전지 형성 공정 및 원리

리튬 이온 배터리의 초기 충방전 과정에서 전해질로 사용되는 비양성자성 용매는 전극과 전해질 사이의 계면에서 불가피하게 반응하여 전극 표면에 부동태 피막을 형성합니다. 이 피막은 전자 절연층 또는 고체 전해질 계면(SEI) 피막이라고 합니다.

보고에 따르면, 패시베이션막은 Li₂O, LiF, LiCl, Li₂CO₃, LiCO₂–R, 알코올레이트, 그리고 비전도성 폴리머로 구성되어 있습니다. 다층 구조를 가지고 있는데, 전해질에 가까운 면은 다공성이고 전극에 가까운 면은 밀도가 높습니다.

SEI 필름의 형성은 전극 소재의 성능에 중요한 영향을 미칩니다.
한편, SEI 피막의 형성은 리튬 이온의 일부를 소모하여 첫 번째 충방전의 비가역 용량을 증가시키고 전극 물질의 충방전 효율을 감소시킨다.
반면, SEI 막은 유기 용매에 불용성이므로 유기 전해액에서 안정한 상태를 유지할 수 있습니다. 용매 분자가 SEI 막으로 침투할 수 없어 용매의 공동 층간 삽입을 효과적으로 방지하고 전극 재료의 손상을 방지합니다. 이는 전극의 사이클 성능과 수명을 크게 향상시킵니다.

형성 공정의 품질은 SEI 피막의 품질을 결정하며, 이는 배터리의 사이클 수명, 안정성, 자가 방전율, 안전성 및 기타 전기화학적 특성에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 배터리 제조업체는 배터리가 최대 용량, 최상의 안정성, 그리고 최장 수명을 달성할 수 있도록 생산 방식에 따라 적합한 형성 및 등급화 공정과 매개변수를 개발합니다.

배터리 형성에는 긴 충방전 사이클이 필요합니다. 충전 시에는 SEI 필름 임피던스 증가를 방지하기 위해 충방전 전압과 전류, 그리고 펄스 파형을 정밀하게 제어해야 하며, 이는 리튬 이온 배터리의 고속 방전 성능에 부정적인 영향을 미칩니다. 또한, 정확한 제어는 형성 과정의 효율을 향상시킵니다.

예를 들어, LiFePO₄ 시스템에서 충전 전압이 3.7V를 초과하면 LiFePO₄의 결정 구조가 손상되어 배터리의 사이클 성능이 저하될 수 있습니다.

3. 리튬 배터리 용량 등급 단계

배터리 용량 등급은 다음을 사용하여 수행됩니다. 배터리 형성 및 등급 시스템 (형성과 등급 분류는 유사한 원리를 공유하므로 두 기능이 하나의 캐비닛에 통합되어 있습니다.) 형성 및 등급 분류 캐비닛은 기본적으로 다중 채널 충전기처럼 작동하여 많은 수의 셀을 동시에 충전하고 방전할 수 있습니다.

등급 결정 과정에서는 각 테스트 지점의 데이터를 컴퓨터 시스템에 수집하여 관리하고, 이를 통해 용량 및 내부 저항과 같은 매개변수를 분석하여 각 셀의 품질 수준을 결정합니다. 이 과정을 용량 등급 결정이라고 합니다.

초기 용량 등급 평가 후 배터리는 일정 기간, 일반적으로 최소 15일 동안 휴지해야 합니다. 이 기간 동안 과도한 자가 방전 및 내부 저항 증가와 같은 내재적인 품질 문제가 나타날 수 있습니다. 휴지 기간 후 배터리는 재시험 및 재등급 평가를 거치며, 용량 기준을 충족하지 못하거나 품질 문제가 있는 배터리는 폐기됩니다.

용량 등급의 또 다른 목적은 배터리를 분류하고 그룹화하는 것입니다. 이는 내부 저항과 용량이 유사한 셀을 선택하여 조합하는 것을 포함합니다. 성능이 유사한 셀만 배터리 팩에 결합됩니다. 예를 들어, 전기 자동차의 에너지 요구 사항을 충족하려면 파워 배터리 팩은 종종 수십 개에서 수천 개의 셀이 필요합니다. 시스템의 복잡성으로 인해 배터리 팩의 동작은 고유하며, 개별 셀을 단순히 더하거나 빼는 것만으로는 팩 성능을 달성할 수 없습니다.

직렬 및 병렬 연결로 구성된 일반적인 배터리 팩을 예로 들어보면, 이상적으로는 배터리 팩의 모든 단일 셀이 완전히 동일해야 합니다. 그러나 실제로는 동일한 배치에서 생산된 단일 셀이라도 성능 차이(용량 및 내부 저항 등의 요소 포함)가 있습니다. 리튬 배터리 팩 조립 라인 , 우리는 또한 사용해야 합니다 배터리 분류기 배터리 전압과 내부 저항을 다시 정렬합니다. 배터리 팩을 조립하기 전에 스크리닝을 수행하지만 모든 배터리의 성능에 100% 일관성을 보장하는 것은 여전히 불가능합니다. 또한 배터리 팩의 부피로 인해 각 부품의 방열 특성도 크게 다릅니다. 따라서 배터리 팩의 온도 분포에 큰 온도 구배가 발생합니다. 이러한 요인으로 인해 배터리 팩의 배터리는 사용 중 각기 다른 속도로 감쇠합니다. 이 경우 배터리 팩의 가용 용량이 감소합니다(배터리 팩 내 직렬 연결된 셀의 최소 용량에 의해 제한됨). 반면에 배터리 팩의 안전성이 저하될 수도 있습니다. 연구에 따르면 단일 셀의 사이클 수명이 1,000회 이상에 달하더라도 배터리 팩을 구성할 때 보호 장치가 없으면 배터리 밸런서 배터리 팩의 사이클 수명은 200회 미만일 수 있습니다. 따라서 배터리 팩의 경우, 단일 셀의 일관성은 매우 중요한 요소입니다.

4. 형성 및 등급에 대한 정밀도 요구 사항

배터리의 사이클 수명, 안정성, 자가 방전, 안전성 등 전기화학적 특성을 개선하기 위해서는 리튬 배터리의 일관성을 엄격하게 관리하거나 배터리 등급을 정확하게 평가해야 합니다. 따라서 형성 및 용량 등급 장비의 전류 및 전압 측정 정확도에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 에이시 뉴 에너지 배터리 장비 산업 분야에서 15년 이상의 경험을 보유하고 있으며, 주로 리튬 배터리 실험실 연구 및 리튬 배터리 팩 조립을 위한 고급 장비와 원스톱 솔루션을 제공합니다.

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