リチウム電池が内部で膨張するのはなぜですか？

リチウムイオン電池は、サイクル寿命が長く、容量が大きいため、広く使用されています。しかし、その使用期間はますます長くなり、膨らみ、安全性能とサイクル寿命の低下という問題があります。リチウム電気産業に関する深い研究をリードしています。実験的な研究開発の経験によると、リチウム電池の膨らみの理由は2つのカテゴリーに分けられます。 1つはバッテリーポールピースの厚さで、もう1つは電解溶融酸化分解ガスです。異なるセルシステムでは、異なる厚さのバッテリーの支配的な要因が異なります。たとえば、チタン酸リチウム電池のカソードシステムが膨らむ主な理由はガスドラムです。シートの厚さとガスの発生により、グラファイトアノードシステムの膨らみが加速します。

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、成長率の厚さは約6％〜20％、正の率はわずか4％、カソードの膨張率は20％を超えます。バルーニングの根本原因が大きくなることによって引き起こされるリチウム電池プレートの厚さは、グラファイトの性質に影響されます。インターカレーションされたliカソード形成LiCx（LiC24、LiC12、LiC6など）の場合、グラファイトの格子間隔が変化し、マイクロの形成につながります。応力、陰極の膨張。以下は、構造変更の充電と放電の過程で配置されているグラファイトアノードプレートです。

リチウムイオン電池ビルジガス

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。拡張のこの部分には、主な粒子サイズ、接着剤、およびポールピースの構造があります。コア巻線の変形により、カソードが膨張し、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、電解質の消費である再構築により、サイクル。接着剤の性質のカソードプレートの厚さに影響を与える可能性のある多くの要因があり、シートの構造パラメータは2つの最も重要です。

グラファイトアノードで使用される接着剤は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。圧延力終了後のプレートコーティングと厚みの負極片がバッテリー内にあります。同じ応力、接着弾性率の下で、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。同時に、カソード粒子とSBRの変形および内部応力が完全に解放されるため、カソードの膨張率が急激に上昇し、SBRは塑性変形の段階にあります。インフレ率のこの部分は、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、不可逆的な膨張が小さくなります。

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、初期の物理的棚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の含有量が少ないほど、初期の物理的棚上げ状態でフル充電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、負の挿入されたliおよびLi +拡散速度の程度であり、細胞周期の性能に深刻な影響を及ぼします。

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つの重要な原因です。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が発生します。研究結果によると、バッテリーのビルジガスの原因は電解質分解の性質であることが示されています。

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。

リチウム電池パックは、装填が完了した後、プロセスに進むと少量のガスが発生します。ガスは避けられません。これは、いわゆるソース電池の不可逆的な容量損失でもあります。初めての充放電の過程で、陰極への外部回路による電子化と陰極表面での電解質REDOX反応の後、発生したガス。このプロセスでは、グラファイトカソード表面のSEI形成により、SEIの厚さが増すと、電子が浸透できなくなり、電解質の継続的な酸化分解が抑制されます。

バッテリーのプロセスでは、バッテリー内部の不純物や過剰な水分によって電解液に存在するため、内部ガスの生成が徐々に増加します。電解質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、バッテリーのカプセル化は水を導入するために緩いです、電解質角度は損傷を引き起こしました、他のバッテリーの過充電は乱用を引き起こしました、内部短絡、またセルガス速度を加速する可能性がありますバッテリーの故障。

さまざまなシステムのさまざまなレベルで、バッテリーの生産量が増加します。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、バッテリー、上記のように水は入札を超え、異常なプロセス、パッケージングなどに不十分であり、アノードシステムでは、チタン酸リチウムバッテリービルジガスがより深刻ですグラファイト/スライディングバッテリーシステムよりも、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なく、表面にSEIフィルムを形成し、電解質。

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。これが、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、CH4、C2H6、C2H4、C3H8などの主成分です。

チタン酸リチウムの電解質に別々に浸すと、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、循環充電時と放電、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：

リチウムイオン電池ビルジガスの原因2

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。電解質中の微量水からのH2の生成に関する研究によると、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。上海運輸大学berenikeullmann実験使用グラファイト/ NCM111はバッテリーを使用します。結論は、H2の発生源は高電圧下での炭酸塩分解です。

現在、チタン酸リチウム電池の膨らみを抑えるための3つの解決策があります。第一に、改善された製造方法および表面改質などを含む、LTOアノード材料の処理および改質を改善する。次に、添加剤、溶媒システムなど、LTOアノードに一致する電解質を開発します。第三に、バッテリー技術を向上させます。

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