鋰離子電池鼓包的根本原因
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-03-24 13:54
點(diǎn)擊量：次
分析鋰離子電池凸起的原因
由于其高的生活和高容量,鋰離子電池已廣泛應(yīng)用,但隨著使用時(shí)間的延長,其腫脹、安全功能并不理想,加速循環(huán)衰減的問題也越來越嚴(yán)重,導(dǎo)致鋰產(chǎn)業(yè)的深度分析和控制研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，作者將鋰電池脹形的原因分為兩類。二是由于電解液中液氧的分異造成氣的生產(chǎn)凸出。
在不同的電池系統(tǒng)中，電池厚度變化的主導(dǎo)因素是不同的。例如，在鈦酸鋰負(fù)極電池系統(tǒng)中，鼓出的主要因素是氣鼓。在石墨陽極系統(tǒng)中，電極的厚度和產(chǎn)氣量都對電池的膨脹起著促進(jìn)作用。
1. 電極板厚度變化
在鋰電池的使用過程中，電極板的厚度會發(fā)生變化，尤其是石墨陽極。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，鋰電池經(jīng)過高溫儲存和循環(huán)，爆裂簡單，厚度增長率約為6% ~ 20%，正極膨脹率僅為4%，負(fù)極膨脹率超過20%。鋰電池極片厚度的增加導(dǎo)致底部膨脹的原因是石墨的實(shí)質(zhì)性影響。負(fù)極石墨與鋰結(jié)合后形成LiCx(LiC24、LiC12、LiC6等)。晶格間距的改變導(dǎo)致微觀內(nèi)應(yīng)力的形成，從而導(dǎo)致負(fù)極的膨脹。下圖是石墨陽極板在放置和充放電過程中的結(jié)構(gòu)變化示意圖。
石墨陰極的膨脹主要是鋰離子注入后不可逆膨脹引起的。這部分的膨脹主要與顆粒大小、粘著劑和電極的結(jié)構(gòu)有關(guān)。負(fù)極的膨脹構(gòu)成了線圈芯的變形，使電極與間隙構(gòu)成空腔，負(fù)極粒子構(gòu)成微裂紋，固體電解質(zhì)相界面(SEI)膜發(fā)生破裂與重組，消耗電解質(zhì)，使循環(huán)功能變差。影響負(fù)極增厚的因素很多。
石墨陽極常用的膠粘劑是SBR。不同的粘接劑具有不同的彈性模量和機(jī)械強(qiáng)度，對電極厚度的影響也不同。在電池應(yīng)用中，電極涂層的軋制力也會影響陰極涂層的厚度。在相同應(yīng)力下，膠黏劑的彈性模量越大，物理架的回彈越小。充電時(shí)，由于鋰離子的嵌入，石墨晶格會膨脹。在一起，由于負(fù)顆粒和SBR變形，內(nèi)應(yīng)力完全釋放，使負(fù)膨脹率急劇增加，SBR處于塑性變形階段。該部位的溶脹率與SBR的彈性模量和斷裂強(qiáng)度有關(guān)，因此SBR的彈性模量和斷裂強(qiáng)度越大，不可逆溶脹越小。
SBR的數(shù)量不一致時(shí),板輥的壓力是不同的,壓力是不同的,板的殘余應(yīng)力必須不同,壓力越大,殘余應(yīng)力越大,導(dǎo)致早期的物理擴(kuò)張,完整狀態(tài)和空狀態(tài)膨脹率增加;SBR含量越少，輥筒所受壓力越小，物理應(yīng)用的膨脹率越小，前期充放電狀態(tài)和空氣充放電狀態(tài)越小。負(fù)極的膨脹引起線圈鐵芯的變形，影響了鋰離子在負(fù)極中的嵌入程度和鋰離子的彌散率，嚴(yán)重影響了電池的循環(huán)功能。
