方形電池典型問(wèn)題和應(yīng)對(duì)方法介紹
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-11-19 19:05
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側(cè)面鼓脹問(wèn)題
鋰離子電池在充放電過(guò)程中電池的內(nèi)部存在一定的壓力(相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)0.3～0.6MPa)，在相同的壓力下，受力面積越大，電池殼壁的變形越嚴(yán)重。
引起電池膨脹的緊要原由：化成時(shí)形成SEI的過(guò)程中出現(xiàn)氣體，電池內(nèi)氣壓升高，由于方形電池平面結(jié)構(gòu)耐壓能力差，因此造成殼體變形；充電時(shí)電極材料晶格參數(shù)發(fā)生變化，造成電極膨脹，電極膨脹力用途于殼體，造成電池殼體變形；
高溫貯存時(shí)，少量電液分析及由于溫度效應(yīng)氣體壓力增大，造成電池殼體變形。在以上三個(gè)原由中電極膨脹而引起的殼體膨脹是最緊要原由。
方形電池的鼓脹問(wèn)題是一個(gè)通病，特別是大容量方形鋰離子電池更為嚴(yán)重，電池鼓脹會(huì)造成電池的內(nèi)阻新增、局部的電液枯竭甚至殼體破碎，嚴(yán)重地影響了電池的安全性及循環(huán)壽命。
張超等人給出的辦法，利用小結(jié)構(gòu)形式，增強(qiáng)殼體強(qiáng)度；優(yōu)化排列方式兩個(gè)角度，處理方形電池鼓脹問(wèn)題。
增強(qiáng)殼體強(qiáng)度，把原來(lái)的平面殼體設(shè)計(jì)成增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并以向殼體內(nèi)部打壓的方式，探測(cè)殼體增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果，按照固定方式的不同（固定長(zhǎng)度方向和固定寬度方向），分別探測(cè)。
可以分明觀察到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的用途。以寬度固定情形為例，在0.3Mpa壓力下，有增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的變形量為3.2mm，而沒(méi)有增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的殼體變形量達(dá)到4.1mm，變形量降低了20%以上。
優(yōu)化模組中電芯排列方式，研究人員比較了兩種排列型式，如下圖所示，變形量如下面表格所示。比較發(fā)現(xiàn)，排列方式Ⅱ的厚度方向變形量分明小于排列方式Ⅰ。
大型方形電池散熱性能變差
隨著單體體積的增大，電池內(nèi)部發(fā)熱部分距離殼體的距離越來(lái)越長(zhǎng)，傳導(dǎo)的介質(zhì)、界面越來(lái)越多，使得散熱變得困難，并且在單體上，熱量分布不均的問(wèn)題越來(lái)越分明。
吳偉雄等人進(jìn)行了一項(xiàng)研究，試驗(yàn)采用3.2V/12Ah的方形鋰離子電池，其基數(shù)如表1所示。電池充放電設(shè)備為新威CT-3001W-50V120ANTF，探測(cè)過(guò)程中環(huán)境溫度為31℃，散熱方式為空氣冷卻，用溫度巡檢儀記錄電池的溫度變化。
試驗(yàn)步驟：
1)壓充電，用12A電流給電池充電至充電截止電壓3.65V止電流1.8A；
2)擱置，充電后擱置1小時(shí)以使電池穩(wěn)定；
3)恒流放電，以不同的倍率放電至放電截止電壓2V。其中，放電倍率分別按為1C、2C、3C、4C、5C、6C設(shè)定。
為不同放電倍率下電池表面的溫度變化，可以看到，隨著倍率新增，溫度也越來(lái)越高，各放電倍率對(duì)應(yīng)的電池表面最高溫度分別為38.1、48.3、56.7、64.4、72.2、76.9℃。3C倍率放電時(shí)，最高溫度已超過(guò)50℃。6C時(shí)溫度達(dá)到了76.9℃且超過(guò)50℃的時(shí)間為470s，占到了整個(gè)放電過(guò)程的三分之二，這有關(guān)電池安全繼續(xù)工作非常不利。
利用相變材料作為導(dǎo)熱介質(zhì)，附著在單體電芯表面，散熱效果得到大幅度改善。
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