Las razones de la deformación y expansión de la batería después del ciclo
Empresa de baterías de polímero de litio de renombre mundial-JXBT
Después del ciclo, los motivos de la deformación y expansión de la batería:
La expansión de la pieza polar se divide principalmente en expansión física y química;
1. Expansión física:
Análisis del motivo de la celda de bobinado:
Después de rechinar o ciclar durante varias semanas, la batería de polímero de litio de tamaño mediano-y-pequeño se deforma en su grosor. Después de cargar y descargar la batería, debido a la deformación del material (principalmente la pieza polar y la película aislante), la capa interna de la celda es demasiado pequeña en la esquina y la concentración de tensión se genera a lo largo del ancho de la celda, lo que a su vez hace que la pieza polar de la celda se tuerza y la celda se doble y deforme;
2. Expansión química:
La razón química se manifiesta como la expansión de la pieza polar;
El grosor de la celda de la batería de iones de litio-aumenta durante la carga, lo que se debe principalmente a la expansión del electrodo negativo. La tasa de expansión del electrodo positivo es solo del 2 al 4% y el electrodo negativo generalmente está compuesto de grafito, aglutinante y carbono conductor. La tasa de expansión del material de grafito alcanza el 10%. Los principales factores que afectan el cambio de la tasa de expansión del electrodo negativo de grafito incluyen: formación de película SEI, estado de carga (SOC) y otros factores.
(a). Formación de película SEI: durante la primera carga y descarga de las baterías de iones de litio, el electrolito sufre una reacción de reducción en las partículas de grafito en la interfaz sólido-líquido, formando una capa de pasivación (película SEI) que cubre la superficie del material del electrodo. La generación de película SEI hace que el espesor del ánodo aumente significativamente y, debido a la película SEI, el espesor de la celda aumentó aproximadamente un 4%. Desde la perspectiva del proceso de ciclo a largo plazo-, de acuerdo con la estructura física y la superficie específica de los diferentes grafitos, el proceso de ciclo ocurrirá la disolución de SEI y el proceso dinámico de nueva producción de SEI. Por ejemplo, el grafito en escamas tiene una tasa de expansión mayor que el grafito esférico.
(b). Durante el ciclo de la celda en estado cargado, la expansión de volumen del ánodo de grafito y el SOC de la celda tienen una buena relación de función periódica, es decir, a medida que los iones de litio están incrustados continuamente en el grafito (el SOC de la celda aumenta), el volumen se expande gradualmente. Cuando los iones de litio se liberan del ánodo de grafito, el SOC de la celda disminuye gradualmente y el volumen correspondiente del ánodo de grafito disminuye gradualmente.
(do). (3) Desde la perspectiva de la densidad de compactación del material, la densidad de compactación tiene un mayor impacto en el ánodo de grafito. Durante el prensado en frío de la pieza polar, se genera una gran tensión de compresión en la capa de película del ánodo de grafito. Esta tensión se cuece a alta temperatura en la siguiente pieza polar. Es difícil liberar completamente el proceso. Cuando la batería se carga y descarga cíclicamente, debido a la interacción de la inserción y extracción de iones de litio, el hinchamiento del electrolito del adhesivo y otros factores, la tensión de la membrana se libera durante el ciclo y la tasa de expansión aumenta. Por otro lado, la densidad de compactación determina el tamaño del volumen de poros de la capa de membrana anódica. El volumen de poros en la capa de membrana es grande, lo que puede absorber eficazmente el volumen expandido de la pieza polar. El volumen de los poros es pequeño. Cuando la pieza polar se expande, no hay suficiente espacio para absorber la expansión. El volumen generado, en este momento, sólo puede expandirse hacia el exterior de la capa de membrana, lo que se expresa como la expansión del volumen de la lámina anódica.
(d). Otros factores: la fuerza adhesiva del adhesivo (fuerza adhesiva de la interfaz entre el adhesivo, las partículas de grafito, el carbón conductor y el colector de corriente), la tasa de carga y descarga, la capacidad de hinchamiento del adhesivo y el electrolito, la forma de las partículas de grafito, su densidad aparente y el aumento de volumen de la pieza polar causado por la falla del adhesivo durante el ciclo tienen un cierto efecto sobre la expansión del ánodo.
Cálculo de la tasa de expansión:
(Grosor de la batería después de la expansión-Grosor de la batería antes de la expansión)/Grosor de la batería antes de la expansión * 100%
El coeficiente de expansión son las características físicas de la batería y el ciclo de vida es la característica electroquímica. No existe una relación directa entre los dos. El ciclo de vida se refiere al número de veces que se puede utilizar la batería repetidamente.
Los requisitos de prueba para el ciclo: corriente de carga y descarga de 1C, 300 ciclos, la batería sin fugas, sin fuego, sin explosión y la capacidad de la batería mayor o igual al 80%, lo que demuestra que está calificada.
Teniendo en cuenta el producto final, si la expansión de la batería no afecta el uso del producto (por ejemplo, la expansión de la batería no hace que la carcasa del producto se expanda/deforme) y después de que el ciclo cumpla con varias especificaciones, la batería se puede usar normalmente;
