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软包锂离子电池鼓包原因总结

软包锂离子电池鼓包原因总结

发布人:Jay 发布时间:2021-08-28 浏览次数:10706

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DMC、EMC也会在成膜过程中成RLiCO3ROLi,伴随产生CH4、C2H6C3H8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HF,HF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LiOH、LiO2H2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。前面已经介绍了引起Top sealing、Side 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。

6、SEI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。

以上就是锂电池厂家jdb电子为大家带来的软包锂离子电池鼓包原因总结介绍。

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