リチウムイオン電池の膨潤理由の詳細分析

リチウムイオン電池は、寿命が長く、容量が大きいため広く使用されていますが、使用期間が長くなると、バルーニングの存在、安全性能は理想的ではなく、ループ減衰速度の問題がますます深刻になり、深度分析が行われ、リチウム電気が阻害されます実験的研究開発の経験によると、著者はリチウム電池のバルーニングの理由を2つのカテゴリに分類します。1つは電池のポールピースのバルーニングの厚さの変化です。2つ目は電解溶融酸化分解ガスのバルーニングによるものです。別のセルでシステムでは、チタン酸リチウム電池のカソードシステムなど、さまざまな厚さの変化する電池の主な要因であり、ティンパナイトの主な要因はガスドラムです。グラファイトアノードシステムでは、シートの厚さとバルーニング用のガスがすべて電池の役割を果たします。

変化、電極板の厚さ

リチウム電池のプロセスでは、電極板の厚さ、特にグラファイトアノードが多少変化します。既存のデータによると、高温保管および循環後のリチウム電池は、膨張しやすく、成長速度の厚さです。約6％〜20％、正の率はわずか4％、カソードの膨張率は20％を超えています。大きなバルーニングの根本原因によって引き起こされるリチウム電池のプレートの厚さは、グラファイトの性質に影響されます。形成LiCx（LiC24、LiC12、LiC6など）、格子間隔の変化は、微小応力の形成、カソードの膨張につながります。以下は、充電および放電構造の変化の過程で、所定の位置にあるグラファイトアノードプレートです。

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グラファイトアノードの膨張は、主にリチウムを埋め込んだ後の不可逆的な膨張によって引き起こされます。メインと粒子のサイズ、接着剤、およびポールピースの構造の膨張のこの部分。コア巻線の変形により、カソードが膨張しました。電極とダイアフラムの間に穴が形成され、カソード粒子がマイクロクラックを形成し、相固体電解質界面（SEI）膜が破裂し、再構築、電解質の消費により、サイクルのパフォーマンスが向上します。接着剤の性質とシートの構造パラメータのカソードプレートの厚さは、2つの最も重要です。

グラファイトアノード使用接着剤はSBRであり、接着剤の弾性率が異なり、機械的強度が異なり、シートの厚さに異なる影響を及ぼします。圧延力が完了した後のプレートコーティングとバッテリーの厚さの負極部分。応力、接着弾性率、ポールピースが大きいほど、物理的な後退は小さくなります。充電時、Li +が埋め込まれた結果、グラファイトの格子膨張が発生します。同時に、カソード粒子とSBRの変形、および内部応力が解放されます。完全に、カソードの膨張率を急激に上昇させ、塑性変形の段階でSBRを増加させます。膨張率のこの部分は、SBRの弾性率と破壊強度に関連しており、SBRの弾性率と破壊強度が大きくなります。不可逆的な膨張は小さくなります。

SBRの量と一致しない場合、ポールピースのローリング圧力が異なり、異なる圧力によってポールピースによって生成される残留応力に一定の差が生じます。圧力が大きいほど、残留応力が大きくなり、初期の物理的な棚の膨張につながります。フル充電状態と空の電気状態の膨張率; SBR含有量が少ないほど、初期の物理的棚上げ状態のときのローラーへの圧力が小さくなり、空の電気状態の膨張率が低くなります;カソードはコア巻線の変形であり、負の挿入-liおよびLi +拡散速度の程度、およびセルサイクルパフォーマンスへの深刻な影響。

第二に、ガス気球によって引き起こされるバッテリー

バッテリーの内部ガスは、バッテリーが膨らむもう1つの重要な原因であり、通常の温度サイクル、高温サイクル、高温は別として、さまざまな程度の膨張とガスを生成します。調査結果によると、バッテリーのビルジガスの原因は電解質分解の性質です。

電解質分解は、水分含有量や金属不純物ガス電解質分解などの電解質不純物である状況と、電解質電位窓が低すぎて充電過程で分解を引き起こす電解質分解物の2種類の状況があります。 EC、DEC、電子化後の溶媒などはすべて、フリーラジカル、低沸点炭化水素、エステル、エーテル、CO2などの直後のフリーラジカル反応を生成する可能性があります。

inLithiumバッテリーパックロードが完了した後、プロセスに進むと少量のガスが生成されますが、ガスは避けられず、いわゆるソースバッテリーの不可逆的な容量損失でもあります。初めての充電と放電のプロセスでは、カソードへの外部回路とカソード表面での電解質REDOX反応、生成されたガスこのプロセスでは、グラファイトカソード表面のSEI形成、SEIの厚さの増加に伴い、電子が浸透できなくなり、の継続的な酸化分解が阻害されます電解質。

バッテリーの過程で、内部ガスの生成は徐々に増加します、理由またはバッテリー内の不純物または過剰な水分によって電解質に存在するため。電解質の不純物は真剣に除外する必要があります、水分制御はそれ自体が緩い可能性があります、バッテリーカプセル化は水を導入するのが緩く、電解質の角度が損傷を引き起こし、他のバッテリーの過充電が乱用を引き起こし、内部短絡もセルガス速度を加速させ、バッテリーの故障を引き起こす可能性があります。

異なるシステムの異なるレベルで、バッテリーの生産が膨らむバッテリーグラファイトアノードシステムでは、主にSEIフィルム形成内のガスバルーニングの理由、上記のようにバッテリーは入札を超え、異常なプロセス、パッケージングなどに不十分です。アノードシステム、チタン酸リチウム電池のビルジガスは、グラファイト/スライディングバッテリーシステムよりも深刻です。電解質の不純物、水分、技術に加えて、チタン酸リチウムのグラファイトカソードとは異なり、バッテリーのグラファイトアノードシステムが好きではありません。表面のSEIフィルムは、電解質との反応を抑制します。

充電および放電の過程で電解液は常にLi4Ti5O12表面と直接接触し、Li4Ti5O12材料の表面分解を電気的に継続的に減少させます。これは、Li4Ti5O12バッテリービルジガスの主な原因である可能性があります。ガスはH2、CO、CO2の主成分です。 、CH4、C2H6、C2H4、C3H8など。

チタン酸リチウムの電解液に別々に浸すと、CO2のみが発生し、スライド式材料をバッテリーに準備して、H2、CO2、CO、および少量のガス状炭化水素を含むガスを生成し、循環の充放電時にのみバッテリーを生成します、H2が生成されると同時に、H2含有量が50％を超えるガスが生成されます。これは、充電および放電プロセスでH2およびCOガスが生成されることを示しています。

次のように電解質バランスのLiPF6：

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PF5は強酸の一種で、炭酸エステルの分解を起こしやすく、温度の上昇とともにPF5の量が増加します。PF5は電解質の分解、CO2、CO、CxHyガスを助けます。からのH2の生成の研究によると電解質中の微量水ですが、電解質中の水分含有量の一般的なレベルは約20 x 10-6であり、H2収率への寄与は非常に低いです。上海嘉通大学berenikeullmann実験的使用グラファイト/ NCM111は電池を使用し、結論はH2の発生源は、高電圧下での炭酸塩の分解です。

電流抑制チタン酸リチウム電池ビルジガス溶液は、主に3つあります。1つは、改良された調製方法や表面改質などを含むLTOアノード材料の処理と変更です。2つ目は、添加剤、溶媒システムなど、電解質に一致する開発とLTOアノードです。 ;第三に、バッテリー技術を改善します。

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