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软包锂离子电池鼓包原因总结

2020-04-24

导读:软包锂离子电池鼓包的原因有很多,本文总结了软包锂离子电池鼓包的原因。

引起软包锂离子电池鼓包的原因有很多,但是来来去去都是那么几类。一是电极极片引起、而是电解液引起、三是工艺缺陷原因引起。下面就来看看具体的软包锂离子电池鼓包原因总结。

电极极片原因

锂离子电池在充电过程中电芯厚度增加主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主要影响因素包括: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,其均会产生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膜的形成主要来于EC的还原分解,在烷基锂和Li2CO3的生成的同时,会有大量的COC2H4生成。溶剂中的DMCEMC也会在成膜过程中成RLiCO3ROLi,伴随产生CH4C2H6C3H8等气体与CO气体。在PC基电解液中,气体的产生相对较多,主要是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产生,这个不可避免的过程。杂质中H2O的存在会使LiPF6中的P-F键不稳定,生成HFHF将导致这个电池体系的不稳定,伴随产生气体。过量H2O的存在会消耗掉Li+,生成LiOHLiO2H2导致产生气体。储存和长期充放电过程中也会有气体的产生,对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。

电池在储存过程中产生气体的主要原因有以下两点:(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产生气体,同时正极材料也可能释放出气体。


锂离子电池

工艺缺陷

1、封装不良

由封装不良所引起胀气电池芯的比例已经大大地降低。前面已经先容了引起Top sealingSide sealingDegassing三边封装不良的原因,任何一边封装不良都会导致电池芯,表现以Top sealing Degassing居多,Top sealing主要是Tab位密封不良,Degassing主要是分层(包括受电解液和凝胶影响导致PPAl脱离)。封装不良引起空气中水分进入电池芯内部,引起电解液分解产生气体等。


2
Pocket表面破损

电池芯在流拉过程中,受到异常损坏或人为破环导致Pocket破损(如针孔)而使水分进入电池芯内部。


3
、角位破损

由于折边角位铝的特殊变形,气袋晃动会扭曲角位导致Al破损(电池芯越大,气袋越大,越易破损),失去对水的阻隔作用。可以在角位加皱纹胶或热熔胶缓解。并且在顶封后的各工序禁止拿气袋移动电池芯,更要注意操作方式防止老化板上电芯池的摆动。


4
、电池芯内部水含量超标

一旦水含量超标,电解液会失效在化成或Degassing后产生气体。造成电池内部水含量超标的原因主要有:电解液水含量超标,Baking后裸电芯水含量超标,乾燥房湿度超标。若怀疑水含量超标导致胀气,可进行工序的追溯检查。


5
、化成流程异常

错误的化成流程会导致电池芯发生胀气。

6SEI膜不稳定

电池芯在容量测试充放电过程中发射功能轻微胀气。

7、过充、过放

由于流程或机器或保护板的异常,使电池芯被过充或过度放电,电池芯会发生严重鼓气。

8、短路

由于操作失误导致带电电芯两Tab接触发生短路,电池芯会发生鼓气同时电压迅速下降,Tab会被烧黑。

9、内部短路

电池芯内部阴阳极短路导致电芯迅速放电发热同时严重鼓气。内部短路的原因有很多种:设计问题;隔离膜收缩、捲曲、破损;Bi-cell错位;毛刺刺穿隔离膜;夹具压力过大;烫边机过度挤压等。例如曾经由于宽度不足,烫边机过度挤压电芯实体导致阴阳极短路胀气。

10、腐蚀

电池芯发生腐蚀,铝层被反应消耗,失去对水的阻隔作用,发生胀气。

11、真空抽气异常

系统或机器的原因导致真空度异常Degassing抽气不彻底;Vacuum Sealing的热辐射区过大,导致Degassing抽气刺刀不能有效地刺破Pocket袋而导致抽气不干净。

以上就是锂离子电池厂家格瑞普为大家带来的软包锂离子电池鼓包原因总结先容。

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