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三元鋰電池鼓包原因是什么

2022-01-19 13:20:09 作者:問答叫獸

  【太平洋汽車網】鋰電池鼓包的原因可能有兩個,一是電池制造水平的問題,電極涂層不均勻,生產工藝比較粗糙;二是使用過程中過充電和過放電問題。

  一、鋰電池包的基本結構解析鋰電池包主要材料構成:正極材料、負極材料、電解液、隔膜(隔離材料)組成。

  ▲正極從電池重量構成上來看,正極材料占有較大比例(一般在70%~80%),因為正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能,其成本也直接決定電池成本高低。正極材料占鋰離子電池成本30%~40%,也直接影響鋰電池包的能量密度和性能。

  ▲負極負極材料是由相對于正極電勢更低的材料構成,并具有高比容量和較好的充放電可逆性,從而在嵌鋰的過程中保持良好的尺寸和機械穩(wěn)定性(不發(fā)生嚴重變形)。

  負極材料主要影響鋰電池包的效率、循環(huán)性能等,負極材料的性能也直接影響鋰電池的性能,負極材料占鋰電池總成本10~20%左右。負極材料種類上,包括碳系負極、非碳性負極。

  ▲電解液電解液在正極與負極之間起到運輸電荷的作用(類似與無線電中的載波),具有較高的離子電導率,一般應達到1x10-3~2x10-2 S/cm。它影響著鋰電池包的能量密度、寬溫應用、循環(huán)壽命、功率密度、安全性能等因素。

  ▲隔膜隔膜有一定的孔徑和孔隙率,保證低的電阻和高的離子電導率,對鋰離子有很好的透過性,對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力,保持離子導電性,同時具有電子絕緣性,保證正負極的機械隔離,此外應有足夠的穿刺強度、拉伸強度等力學性能及耐電解液腐蝕性和足夠的電化學穩(wěn)定性。動力電池對隔膜的要求更高,通常采用復合膜。

  鋰電池鼓包的原因可能有兩個,

  一是電池制造水平的問題,電極涂層不均勻,生產工藝比較粗糙;

  二是使用過程中過充電和過放電問題。

  過充導致的鼓包:過度充電會導致正極材料里的鋰原子全部跑到負極材料里面,導致正極原本飽滿的柵格發(fā)生變形垮塌,這也是鋰電池電量下降的一個主要原因。在這個過程中,負極的鋰離子越來越多,過度堆積使得鋰原子長出樹樁結晶,使得鋰電池發(fā)生鼓脹。

  過放導致的鼓包:SEI膜對負極材料會產生保護作用,使材料結構不容易崩塌,并且可以增加電極材料的循環(huán)壽命。電池過度放電后使得SEI膜發(fā)生可逆性破環(huán),保護負極材料的SEI破壞后使得負極材料崩塌,從而形成鋰電池包鼓包現(xiàn)象。

  這兩個因素會導致電池在使用過程中,電池內部發(fā)生近似于短路的劇烈反應,生成大量的熱,進而導致電解質分解氣化,電池就鼓起來了。

(圖/文/攝:太平洋汽車網 問答叫獸)

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