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软包锂离子电池鼓包原因在哪

2021-02-06 ryder

锂离子电池在充电过程中电芯厚度新增重要归结为负极的膨胀,正极膨胀率仅为2~4%负极通常由石墨、粘接剂、导电碳组成,其中石墨材料本身的膨胀率达到10%,造成石墨负极膨胀率变化的重要影响因素包括:SEI膜形成、荷电状态、工艺参数以及其他影响因素。


电解液原因


电池内部产气是导致电池鼓胀的另一重要原因,无论是电池在常温循环、高温循环、高温搁置时,其均会出现不同程度的鼓胀产气。电池在首次充放电过程中,电极表面会形成SEI膜。负极SEI膜的形成重要来于EC的还原分解,在烷基锂和Li2CO3的生成的同时,会有大量的CO和C2H4生成。溶剂中的DMC、EMC也会在成膜过程中成RLiCO3和ROLi,伴随出现CH4、C2H6和C3H8等气体与CO气体。在PC基电解液中,气体的出现相对较多,重要是PC还原生成的C3H8气体。磷酸铁锂软包电池在第一次循环时在0.1C充电结束后气胀的最为严重。以上可知,SEI的形成会伴随着大量气体的出现,这个不可防止的过程。杂质中H2O的存在会使LiPF6中的P-F键不稳定,生成HF,HF将导致这个电池体系的不稳定,伴随出现气体。过量H2O的存在会消耗掉Li+,生成LiOH、LiO2和H2导致出现气体。储存和长期充放电过程中也会有气体的出现,关于密封的锂离子电池而言,大量的气体出现会造成电池气胀,从而影响电池的性能,缩短电池的使用寿命。


电池在储存过程中出现气体的重要原因有以下两点:(1)电池体系中存在的H2O会导致HF的生成,造成对SEI的破坏。体系中的O2可能会造成对电解液的氧化,导致大量CO2的生成;(2)若首次化成形成的SEI膜不稳定会导致存储阶段SEI膜被破坏,SEI膜的重新修复会释放出以烃类为主的气体。电池长期充放电循环过程中,正极材料的晶形结构发生变化,电极表面的点电位的不均一等因素造成某些点电位过高,电解液在电极表面的稳定性下降,电极表面膜不断增厚使电极界面电阻增大,更进一步提高反应电位,造成电解液在电极表面的分解出现气体,同时正极材料也可能释放出气体。

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