Zusammenfassung der Ursachen für Ausbeulungen bei Softpack-Lithium-Ionen-Batterien

Zusammenfassung der Ursachen für Ausbeulungen bei Softpack-Lithium-Ionen-Batterien

Es gibt viele Gründe für das Aufquellen von Softpack-Lithium-Ionen-Akkus. Basierend auf experimentellen Forschungs- und Entwicklungserfahrungen unterteilt der Autor die Ursachen für die Ausbeulung von Lithiumbatterien in drei Kategorien: erstens die Zunahme der Dicke, die durch die Ausdehnung der Batterieelektrode während des Radfahrens verursacht wird; Der zweite Grund ist die Schwellung, die durch die Oxidation und Zersetzung des Elektrolyten unter Bildung von Gas entsteht. Der dritte Grund ist die Ausbeulung, die durch Prozessfehler wie Feuchtigkeit und beschädigte Ecken aufgrund einer laschen Batterieverpackung verursacht wird. In verschiedenen Batteriesystemen ist der dominierende Faktor für Änderungen der Batteriedicke unterschiedlich. Beispielsweise ist in Lithiumtitanat-Systemen mit negativen Elektroden der Hauptfaktor für die Ausbeulung das Gasfass; Im negativen Graphitelektrodensystem fördern sowohl die Dicke der Elektrodenplatte als auch die Gasproduktion das Aufquellen der Batterie.

1、Änderung der Elektrodenplattendicke

Diskussion über die Faktoren und Mechanismen, die die Ausdehnung der negativen Graphitelektrode beeinflussen

Die Zunahme der Zelldicke während des Ladevorgangs von Lithium-Ionen-Batterien wird hauptsächlich auf die Ausdehnung der negativen Elektrode zurückgeführt. Die Ausdehnungsrate der positiven Elektrode beträgt nur 2–4 %, und die negative Elektrode besteht normalerweise aus Graphit, Klebstoff und leitfähigem Kohlenstoff. Die Ausdehnungsrate des Graphitmaterials selbst erreicht etwa 10 %, und die Haupteinflussfaktoren für die Änderung der Ausdehnungsrate der negativen Graphitelektrode sind: SEI-Filmbildung, Ladezustand (SOC), Prozessparameter und andere Einflussfaktoren.

(1) Während des ersten Lade- und Entladevorgangs von Lithium-Ionen-Batterien, die aus einem SEI-Film bestehen, erfährt der Elektrolyt an der Fest-Flüssigkeits-Grenzfläche der Graphitpartikel eine Reduktionsreaktion und bildet eine Passivierungsschicht (SEI-Film), die die Oberfläche der Elektrode bedeckt Material. Die Bildung eines SEI-Films erhöht die Anodendicke erheblich, und aufgrund der Bildung eines SEI-Films erhöht sich die Zelldicke um etwa 4 %. Aus der Perspektive eines langfristigen zyklischen Prozesses führt der zyklische Prozess abhängig von der physikalischen Struktur und der spezifischen Oberfläche der verschiedenen Graphite zur Auflösung von SEI und zum dynamischen Prozess der Produktion neuer SEIs, beispielsweise bei Flockengraphit mit einer höheren Ausdehnung Rate als kugelförmiger Graphit.

(2) Während des Zyklenvorgangs der Batteriezelle im geladenen Zustand zeigt die Volumenausdehnung der Graphitanode eine gute periodische funktionelle Beziehung zum SOC der Batteriezelle. Das heißt, wenn sich weiterhin Lithiumionen in den Graphit einbetten (mit einem Anstieg des Ladezustands der Batteriezelle), dehnt sich das Volumen allmählich aus. Wenn sich Lithiumionen von der Graphitanode lösen, nimmt der Ladezustand der Batteriezelle allmählich ab und das entsprechende Volumen der Graphitanode nimmt allmählich ab.

(3) Aus Sicht der Prozessparameter hat die Verdichtungsdichte einen erheblichen Einfluss auf die Graphitanode. Während des Kaltpressvorgangs der Elektrode wird in der Graphitanodenfilmschicht eine große Druckspannung erzeugt, die beim anschließenden Hochtemperaturbacken und anderen Prozessen der Elektrode nur schwer vollständig gelöst werden kann. Wenn die Batteriezelle zyklischen Lade- und Entladevorgängen unterzogen wird, wird aufgrund der kombinierten Wirkung mehrerer Faktoren wie dem Einsetzen und Ablösen von Lithiumionen, dem Anschwellen des Elektrolyten auf dem Klebstoff, die Membranspannung während des Zyklenvorgangs abgebaut und die Ausdehnungsrate erhöht. Andererseits bestimmt die Verdichtungsdichte die Porenkapazität der Anodenfilmschicht. Die Porenkapazität in der Filmschicht ist groß, wodurch das Volumen der Elektrodenausdehnung effektiv absorbiert werden kann. Die Porenkapazität ist gering, und wenn die Elektrodenexpansion auftritt, ist nicht genügend Platz vorhanden, um das durch die Expansion erzeugte Volumen aufzunehmen. Zu diesem Zeitpunkt kann sich die Ausdehnung nur zur Außenseite der Filmschicht hin ausdehnen, was sich als Volumenausdehnung des Anodenfilms manifestiert.

(4) Andere Faktoren wie die Haftfestigkeit des Klebstoffs (Klebstoff, Graphitpartikel, leitfähiger Kohlenstoff und die Haftfestigkeit der Grenzfläche zwischen Kollektor und Flüssigkeit), Ladungs-Entladerate, Quellfähigkeit des Klebstoffs und des Elektrolyten , die Form und Stapeldichte der Graphitpartikel sowie die Zunahme des Elektrodenvolumens, die durch das Versagen des Klebstoffs während des Zyklenprozesses verursacht wird, haben alle einen gewissen Einfluss auf die Anodenausdehnung.

Berechnung der Expansionsrate:

Verwenden Sie zur Berechnung der Expansionsrate die Anime-Methode, um die Größe der Anodenplatte in X- und Y-Richtung zu messen, verwenden Sie ein Mikrometer, um die Dicke in Z-Richtung zu messen, und messen Sie separat, nachdem die Stempelplatte und der elektrische Kern vollständig aufgeladen sind.

                                               Abbildung 1 Schematische Darstellung der Anodenplattenmessung

Der Einfluss der Verdichtungsdichte und der Beschichtungsqualität auf die Expansion der negativen Elektrode

Unter Verwendung von Verdichtungsdichte und Beschichtungsqualität als Faktoren wurden drei verschiedene Niveaus für einen orthogonalen Versuchsaufbau mit vollem Faktor verwendet (wie in Tabelle 1 gezeigt), wobei die anderen Bedingungen für jede Gruppe gleich waren.

Wie in den Abbildungen 2 (a) und (b) dargestellt, nimmt nach dem vollständigen Laden der Batteriezelle die Ausdehnungsrate des Anodenblechs in X/Y/Z-Richtung mit zunehmender Verdichtungsdichte zu. Wenn die Verdichtungsdichte von 1,5 g/cm3 auf 1,7 g/cm3 steigt, steigt die Ausdehnungsrate in X/Y-Richtung von 0,7 % auf 1,3 % und die Ausdehnungsrate in Z-Richtung von 13 % auf 18 %. Aus Abbildung 2 (a) ist ersichtlich, dass bei unterschiedlichen Verdichtungsdichten die Expansionsrate in X-Richtung größer ist als in Y-Richtung. Der Hauptgrund für dieses Phänomen ist der Kaltpressprozess der Polarplatte. Während des Kaltpressvorgangs, wenn die Polarplatte durch die Presswalze läuft, fließen die Materialpartikel gemäß dem Gesetz des minimalen Widerstands, wenn das Material äußeren Kräften ausgesetzt wird, entlang der Richtung des minimalen Widerstands

                           Abbildung 2 Ausdehnungsrate der Anoden in verschiedene Richtungen

Wenn die Anodenplatte kaltgepresst wird, ist die Richtung mit dem niedrigsten Widerstand die MD-Richtung (Y-Richtung der Elektrodenplatte, wie in Abbildung 3 dargestellt). Die Spannung lässt sich in MD-Richtung leichter abbauen, während die TD-Richtung (X-Richtung der Elektrodenplatte) einen höheren Widerstand aufweist, was es schwierig macht, die Spannung während des Walzvorgangs abzubauen. Die Spannung in TD-Richtung ist größer als die in MD-Richtung. Daher ist die Ausdehnungsrate in X-Richtung größer als in Y-Richtung, nachdem das Elektrodenblatt vollständig aufgeladen ist. Andererseits nimmt die Verdichtungsdichte zu und die Porenkapazität des Elektrodenblechs nimmt ab (wie in Abbildung 4 dargestellt). Beim Laden ist innerhalb der Anodenfilmschicht nicht genügend Platz vorhanden, um das Volumen der Graphitausdehnung aufzunehmen, und die äußere Erscheinung besteht darin, dass sich die Elektrodenfolie insgesamt in X-, Y- und Z-Richtung ausdehnt. Aus den Abbildungen 2 (c) und (d) ist ersichtlich, dass die Beschichtungsqualität von 0,140 g/1540,25 mm2 auf 0,190 g/1540,25 mm2 gestiegen ist, die Ausdehnungsrate in X-Richtung von 0,84 % auf 1,15 % gestiegen ist und die Die Expansionsrate in Y-Richtung stieg von 0,89 % auf 1,05 %. Der Trend der Expansionsrate in Z-Richtung ist entgegengesetzt zu dem in X/Y-Richtung und zeigt einen Abwärtstrend von 16,02 % auf 13,77 %. Die Ausdehnung der Graphitanode weist ein schwankendes Muster in X-, Y- und Z-Richtung auf, und die Änderung der Beschichtungsqualität spiegelt sich hauptsächlich in der signifikanten Änderung der Filmdicke wider. Das obige Anodenvariationsmuster stimmt mit den Ergebnissen aus der Literatur überein, d. h. je kleiner das Verhältnis von Kollektordicke zu Filmdicke ist, desto größer ist die Spannung im Kollektor.

                       Abbildung 3 Schematische Darstellung des Anoden-Kaltpressprozesses

                     Abbildung 4 Änderungen des Hohlraumanteils bei unterschiedlichen Verdichtungsdichten

Der Einfluss der Dicke der Kupferfolie auf die Ausdehnung der negativen Elektrode

Wählen Sie zwei Einflussfaktoren, Kupferfoliendicke und Beschichtungsqualität, mit Kupferfoliendicken von 6 bzw. 8 μm. Die Anodenbeschichtungsmassen betrugen 0,140 g/l, 540,25 mm2 bzw. 0,190 g/l, 540,25 mm2. Die Verdichtungsdichte betrug 1,6 g/cm3 und die übrigen Bedingungen waren für jede Versuchsgruppe gleich. Die experimentellen Ergebnisse sind in Abbildung 5 dargestellt. Aus den Abbildungen 5 (a) und (c) ist ersichtlich, dass bei zwei unterschiedlichen Beschichtungsqualitäten in X/Y-Richtung 8 μ die Ausdehnungsrate von m Kupferfolien-Anodenblech geringer ist als 6 μm. Die Zunahme der Dicke der Kupferfolie führt zu einer Erhöhung ihres Elastizitätsmoduls (siehe Abbildung 6), was ihren Widerstand gegen Verformung erhöht und die Einschränkung der Anodenausdehnung verstärkt, was zu einer Verringerung der Ausdehnungsrate führt. Laut Literatur nimmt bei gleicher Beschichtungsqualität mit zunehmender Dicke der Kupferfolie das Verhältnis von Kollektordicke zu Filmdicke zu, die Spannung im Kollektor nimmt ab und die Ausdehnungsrate der Elektrode nimmt ab. In Z-Richtung ist der Trend der Expansionsratenänderung völlig entgegengesetzt. Aus Abbildung 5 (b) ist ersichtlich, dass mit zunehmender Dicke der Kupferfolie die Ausdehnungsrate zunimmt; Aus dem Vergleich der Abbildungen 5 (b) und (d) ist ersichtlich, dass bei einer Erhöhung der Beschichtungsqualität von 0,140 g/1 und 540,25 mm2 auf 0,190 g/1540,25 mm2 die Dicke der Kupferfolie und die Ausdehnungsrate zunehmen nimmt ab. Eine Erhöhung der Dicke der Kupferfolie ist zwar vorteilhaft für die Reduzierung der eigenen Spannung (hohe Festigkeit), erhöht jedoch die Spannung in der Folienschicht, was zu einer Erhöhung der Ausdehnungsrate in Z-Richtung führt, wie in Abbildung 5 (b) dargestellt. Mit zunehmender Beschichtungsqualität wirkt sich eine dicke Kupferfolie zwar positiv auf den Spannungsanstieg der Folienschicht aus, erhöht aber auch die Bindungsfähigkeit der Folienschicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bindungskraft deutlicher und die Expansionsrate in Z-Richtung nimmt ab.

Abbildung 5 Änderungen der Filmausdehnungsrate von Anoden mit unterschiedlicher Kupferfoliendicke und Beschichtungsqualität

                        Abbildung 6 Spannungs-Dehnungs-Kurven von Kupferfolie mit unterschiedlichen Dicken

Der Einfluss des Graphittyps auf die Ausdehnung der negativen Elektrode

Für das Experiment wurden fünf verschiedene Graphitsorten verwendet (siehe Tabelle 2), mit einer Beschichtungsmasse von 0,165 g/1540,25 mm2, einer Verdichtungsdichte von 1,6 g/cm3 und einer Kupferfoliendicke von 8 μm. Andere Bedingungen sind die gleichen und die experimentellen Ergebnisse sind in Abbildung 7 dargestellt. Aus Abbildung 7 (a) ist ersichtlich, dass es erhebliche Unterschiede in den Ausdehnungsraten verschiedener Graphite in X/Y-Richtung gibt, mit einem Minimum von 0,27 % und maximal 1,14 %. Die Ausdehnungsraten in Z-Richtung betragen 15,44 % bzw. 17,47 %. Diejenigen mit großer Ausdehnung in X/Y-Richtung weisen eine geringe Ausdehnung in Z-Richtung auf, was mit den in Abschnitt 2.2 analysierten Ergebnissen übereinstimmt. Die Zellen mit A-1-Graphit zeigten eine starke Verformung mit einer Verformungsrate von 20 %, während die anderen Zellgruppen keine Verformung zeigten, was darauf hindeutet, dass die Größe der X/Y-Ausdehnungsrate einen erheblichen Einfluss auf die Zellverformung hat.

                            Abbildung 7 Unterschiedliche Graphitausdehnungsraten

Abschluss

(1) Eine Erhöhung der Verdichtungsdichte erhöht die Expansionsrate des Anodenblechs in X/Y- und Z-Richtung während des vollständigen Füllvorgangs, und die Expansionsrate in X-Richtung ist größer als die in Y-Richtung (die X-Richtung ist). die Richtung der Walzenachse während des Kaltpressvorgangs des Anodenblechs und die Y-Richtung ist die Richtung des Maschinenbands).

(2) Durch die Erhöhung der Beschichtungsqualität steigt tendenziell die Expansionsrate in X/Y-Richtung, während die Expansionsrate in Z-Richtung abnimmt; Eine Erhöhung der Beschichtungsqualität führt zu einer Erhöhung der Zugspannung in der Flüssigkeitssammlung.

(3) Durch die Verbesserung der Festigkeit des Stromkollektors kann die Ausdehnung der Anode in X/Y-Richtung unterdrückt werden.

(4) Verschiedene Graphitarten weisen erhebliche Unterschiede in den Ausdehnungsraten in X/Y- und Z-Richtung auf, wobei die Ausdehnungsgröße in X/Y-Richtung einen erheblichen Einfluss auf die Zellverformung hat.

2、Ausbeulung durch Batteriegasproduktion

Die interne Gasproduktion von Batterien ist ein weiterer wichtiger Grund für die Ausbeulung der Batterie. Unabhängig davon, ob sie bei Raumtemperaturzyklen, Hochtemperaturzyklen oder Hochtemperaturlagerung stattfindet, kommt es zu einer unterschiedlich starken Gasproduktion. Während des ersten Lade- und Entladevorgangs der Batterie bildet sich auf der Elektrodenoberfläche ein SEI-Film (Solid Electrolyte Interface). Die Bildung eines negativen SEI-Films erfolgt hauptsächlich durch die Reduktion und Zersetzung von EC (Ethylencarbonat). Neben der Bildung von Alkyllithium und Li2CO3 werden große Mengen CO und C2H4 erzeugt. DMC (Dimethylcarbonat) und EMC (Ethylmethylcarbonat) in Lösungsmitteln bilden während des Filmbildungsprozesses auch RLiCO3 und ROLi, begleitet von der Produktion von Gasen wie CH4, C2H6 und C3H8 sowie CO-Gasen. In Elektrolyten auf PC-Basis (Propylencarbonat) ist die Gasproduktion relativ hoch, hauptsächlich C3H8-Gas, das durch PC-Reduktion entsteht. Bei Lithium-Eisenphosphat-Softpack-Akkus kommt es nach dem Laden bei 0,1 °C im ersten Zyklus zu der stärksten Aufblähung. Wie aus dem oben Gesagten hervorgeht, geht die Bildung von SEI mit der Produktion einer großen Menge Gas einher, was ein unvermeidlicher Prozess ist. Das Vorhandensein von H2O in Verunreinigungen führt dazu, dass die P-F-Bindung in LiPF6 instabil wird und HF entsteht, was zur Instabilität dieses Batteriesystems und zur Bildung von Gas führt. Das Vorhandensein von überschüssigem H2O verbraucht Li+ und erzeugt LiOH, LiO2 und H2, was zur Bildung von Gasen führt. Auch bei Lagerung und längerfristigen Lade- und Entladevorgängen kann Gas entstehen. Bei versiegelten Lithium-Ionen-Batterien kann das Vorhandensein großer Gasmengen dazu führen, dass sich die Batterie ausdehnt, wodurch ihre Leistung beeinträchtigt und ihre Lebensdauer verkürzt wird. Die Hauptgründe für die Gasbildung während der Batteriespeicherung sind folgende: (1) Das Vorhandensein von H2O im Batteriesystem kann zur Erzeugung von HF führen, was zu Schäden an SEI führt. Das O2 im System kann eine Oxidation des Elektrolyten verursachen, was zur Bildung einer großen Menge CO2 führt; (2) Wenn der bei der ersten Bildung gebildete SEI-Film instabil ist, führt dies zu Schäden am SEI-Film während der Lagerungsphase, und bei der erneuten Reparatur des SEI-Films werden Gase freigesetzt, die hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen bestehen. Während des langfristigen Lade- und Entladezyklus der Batterie verändert sich die Kristallstruktur des positiven Materials, das ungleichmäßige Punktpotential auf der Elektrodenoberfläche und andere Faktoren führen dazu, dass einige Punktpotentiale zu hoch sind, was die Stabilität des Elektrolyten auf der Elektrode beeinträchtigt Wenn die Oberfläche abnimmt, erhöht die ständige Verdickung der Gesichtsmaske auf der Elektrodenoberfläche den Widerstand der Elektrodenschnittstelle, was das Reaktionspotential weiter verbessert und zur Zersetzung des Elektrolyten auf der Elektrodenoberfläche führt, wodurch Gas entsteht, und das positive Material kann auch Gas freisetzen.

In verschiedenen Systemen variiert der Grad des Aufblasens der Batterie. In der Batterie des Graphit-Negativelektrodensystems sind die Hauptgründe für die Gasausdehnung die Bildung eines SEI-Films, übermäßige Feuchtigkeit in der Zelle, ein abnormaler Bildungsprozess, eine schlechte Verpackung usw. Wie oben erwähnt, ist die Industrie im Lithiumtitanat-Negativelektrodensystem die Hauptursache geht allgemein davon aus, dass die Gasausdehnung von Li4Ti5O12-Batterien hauptsächlich auf die leichte Wasseraufnahme des Materials zurückzuführen ist, es gibt jedoch keine schlüssigen Beweise, die diese Spekulation belegen. Xiong et al. von der Tianjin Lishen Battery Company wies in der Zusammenfassung der 15. Internationalen Elektrochemischen Konferenz darauf hin, dass die Gaszusammensetzung CO2, CO, Alkane und eine kleine Menge Olefine umfasst, lieferte jedoch keine Datenunterstützung für seine spezifische Zusammensetzung und seinen Anteil. Belharouak et al. verwendeten ein Gaschromatographie-Massenspektrometriegerät, um die Gasproduktion der Batterie zu charakterisieren. Der Hauptbestandteil von Gas ist H2 sowie CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6 usw.

Abbildung 8 Gaszusammensetzung der Li4Ti5O12/LiMn2O4-Batterie nach 5 Monaten Zyklen bei 30, 45 und 60 °C

Das für Lithium-Ionen-Batterien üblicherweise verwendete Elektrolytsystem ist LiPF6/EC: EMC, wobei LiPF6 im Elektrolyten das folgende Gleichgewicht aufweist

PF5 ist eine starke Säure, die leicht zur Zersetzung von Carbonaten führt, und die Menge an PF5 nimmt mit steigender Temperatur zu. PF5 hilft bei der Zersetzung des Elektrolyten und erzeugt CO2-, CO- und CxHy-Gase. Die Berechnung zeigt auch, dass bei der Zersetzung von EC CO und CO2-Gase entstehen. C2H4 und C3H6 werden durch die Oxidations-Reduktions-Reaktion von C2H6 bzw. C3H8 mit Ti4+ erzeugt, während Ti4+ zu Ti3+ reduziert wird. Relevanten Untersuchungen zufolge entsteht H2 durch Spuren von Wasser im Elektrolyten, der Wassergehalt im Elektrolyten beträgt jedoch im Allgemeinen 20 × etwa 10-6 für die H2-Gasproduktion. Wu Kais Experiment an der Shanghai Jiao Tong University wählte Graphit/NCM111 als Batterie mit geringem Beitrag und kam zu dem Schluss, dass die H2-Quelle die Zersetzung von Carbonat unter Hochspannung ist.

3、 Abnormaler Prozess, der zur Gaserzeugung und -ausdehnung führt

1. Eine schlechte Verpackung hat den Anteil aufgeblähter Batteriezellen, die durch eine schlechte Verpackung verursacht werden, deutlich reduziert. Die Gründe für eine schlechte obere Versiegelung, seitliche Versiegelung und Entgasung der dreiseitigen Verpackung wurden bereits früher erläutert. Eine schlechte Verpackung auf beiden Seiten führt zur Beschädigung der Batteriezelle, was sich hauptsächlich durch die Versiegelung und Entgasung der Oberseite äußert. Die obere Versiegelung ist hauptsächlich auf eine schlechte Versiegelung an der Laschenposition zurückzuführen, und die Entgasung ist hauptsächlich auf Schichtbildung zurückzuführen (einschließlich der Trennung von PP von Al aufgrund von Elektrolyt und Gel). Eine schlechte Verpackung führt dazu, dass Luftfeuchtigkeit in das Innere der Batteriezelle gelangt, wodurch sich der Elektrolyt zersetzt und Gas entsteht.

2. Die Oberfläche der Tasche ist beschädigt und die Batteriezelle wird während des Ziehvorgangs ungewöhnlich beschädigt oder künstlich beschädigt, was zu Taschenschäden (z. B. Nadellöchern) führt und es ermöglicht, dass Wasser in das Innere der Batteriezelle eindringt.

3. Eckenschäden: Aufgrund der besonderen Verformung des Aluminiums an der gefalteten Ecke kann das Schütteln des Airbags die Ecke verzerren und Al-Schäden verursachen (je größer die Batteriezelle, desto größer der Airbag, desto einfacher ist es). beschädigt) und verliert seine Barrierewirkung gegenüber Wasser. Um das Problem zu lindern, können Sie an den Ecken Faltenkleber oder Schmelzkleber auftragen. Und es ist verboten, die Batteriezellen mit Airbags in jedem Prozess nach der oberen Versiegelung zu bewegen, und es sollte mehr Aufmerksamkeit auf die Betriebsmethode gelegt werden, um die Schwingung des Batteriezellenpools auf der alternden Platine zu verhindern.

4. Der Wassergehalt in der Batteriezelle überschreitet den Standard. Sobald der Wassergehalt den Standard überschreitet, versagt der Elektrolyt und erzeugt nach Bildung oder Entgasung Gas. Die Hauptgründe für den zu hohen Wassergehalt in der Batterie sind: der zu hohe Wassergehalt im Elektrolyten, der zu hohe Wassergehalt in der blanken Zelle nach dem Backen und die zu hohe Luftfeuchtigkeit im Trockenraum. Besteht der Verdacht, dass der zu hohe Wassergehalt zu Blähungen führen kann, kann eine nachträgliche Kontrolle des Prozesses erfolgen.

5. Der Formierungsprozess ist abnormal und ein falscher Formierungsprozess kann dazu führen, dass sich die Batteriezelle aufbläht.

6. Der SEI-Film ist instabil und die Emissionsfunktion der Batteriezelle ist während des Lade- und Entladevorgangs des Kapazitätstests leicht erhöht.

7. Überladung oder Entladung: Aufgrund von Anomalien im Prozess, in der Maschine oder in der Schutzplatine können die Batteriezellen überladen oder übermäßig entladen werden, was zu starken Luftblasen in den Batteriezellen führt.

8. Kurzschluss: Aufgrund von Bedienungsfehlern berühren sich die beiden Laschen der geladenen Batteriezelle und es kommt zu einem Kurzschluss. In der Batteriezelle kommt es zu einer Gasexplosion und die Spannung nimmt schnell ab, wodurch die Laschen schwarz verbrennen.

9. Interner Kurzschluss: Der interne Kurzschluss zwischen Plus- und Minuspol der Batteriezelle führt zu einer schnellen Entladung und Erwärmung der Batteriezelle sowie zu starker Gasbildung. Es gibt viele Gründe für interne Kurzschlüsse: Designprobleme; Schrumpfung, Wellung oder Beschädigung der Isolierfolie; Fehlausrichtung der Bi-Zellen; Grate, die die Isolationsmembran durchdringen; Übermäßiger Vorrichtungsdruck; Übermäßiges Zusammendrücken der Kantenbügelmaschine usw. Beispielsweise drückte die Kantenbügelmaschine in der Vergangenheit aufgrund unzureichender Breite die Batteriezelleneinheit übermäßig zusammen, was zu einem Kurzschluss und einer Aufblähung von Kathode und Anode führte.

10. Korrosion: Die Batteriezelle unterliegt Korrosion und die Aluminiumschicht wird durch die Reaktion verbraucht, wodurch ihre Barriere gegenüber Wasser verloren geht und es zu einer Gasausdehnung kommt.

11. Ungewöhnliches Vakuumpumpen, verursacht durch System- oder Maschinengründe. Die Entgasung ist nicht gründlich; Die Wärmestrahlungszone der Vakuumversiegelung ist zu groß, was dazu führt, dass das Entgasungs-Saugbajonett den Taschenbeutel nicht effektiv durchdringt, was zu einer unsauberen Ansaugung führt.

Maßnahmen zur Unterdrückung abnormaler Gasproduktion

4. Um eine abnormale Gasproduktion zu unterdrücken, müssen sowohl bei der Materialkonstruktion als auch bei den Herstellungsprozessen begonnen werden.

Erstens ist es notwendig, das Material- und Elektrolytsystem zu entwerfen und zu optimieren, um die Bildung eines dichten und stabilen SEI-Films sicherzustellen, die Stabilität des positiven Elektrodenmaterials zu verbessern und das Auftreten einer abnormalen Gasproduktion zu unterdrücken.

Bei der Behandlung von Elektrolyten wird häufig die Methode der Zugabe einer kleinen Menge filmbildender Additive verwendet, um den SEI-Film gleichmäßiger und dichter zu machen, wodurch die Ablösung des SEI-Films während des Gebrauchs und die Gasproduktion während der Regeneration, die zur Batterie führt, verringert werden prall. Es wurde über relevante Forschungsergebnisse berichtet und diese in der Praxis angewendet, beispielsweise von Cheng Su vom Harbin Institute of Technology, der berichtete, dass die Verwendung von filmbildendem Additiv VC das Ausbeulen der Batterie reduzieren kann. Die Forschung konzentrierte sich jedoch hauptsächlich auf Einkomponenten-Additive mit begrenzter Wirksamkeit. Cao Changhe und andere von der East China University of Science and Technology verwendeten VC- und PS-Komposit als neuen Elektrolytfilm-bildenden Zusatzstoff und erzielten gute Ergebnisse. Die Gasproduktion der Batterie wurde während der Lagerung und Zyklen bei hohen Temperaturen deutlich reduziert. Untersuchungen haben gezeigt, dass die aus EC und VC gebildeten SEI-Membrankomponenten lineares Alkyllithiumcarbonat sind. Bei hohen Temperaturen ist an LiC gebundenes Alkyllithiumcarbonat instabil und zerfällt in Gase wie CO2, was zum Aufquellen der Batterie führt. Der durch PS gebildete SEI-Film ist Lithiumalkylsulfonat. Obwohl der Film Mängel aufweist, weist er eine gewisse zweidimensionale Struktur auf und ist bei der Anbringung an LiC bei hohen Temperaturen immer noch relativ stabil. Wenn VC und PS in Kombination verwendet werden, bildet PS bei niedriger Spannung eine fehlerhafte zweidimensionale Struktur auf der Oberfläche der negativen Elektrode. Mit zunehmender Spannung bildet VC eine lineare Struktur aus Alkyllithiumcarbonat auf der Oberfläche der negativen Elektrode. Alkyllithiumcarbonat wird in die Defekte der zweidimensionalen Struktur gefüllt und bildet einen stabilen SEI-Film mit einer an LiC gebundenen Netzwerkstruktur. Die SEI-Membran mit dieser Struktur verbessert ihre Stabilität erheblich und kann die durch Membranzersetzung verursachte Gasproduktion wirksam unterdrücken.

Darüber hinaus katalysieren seine Zersetzungsprodukte aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Lithiumkobaltoxidmaterial der positiven Elektrode und dem Elektrolyten die Lösungsmittelzersetzung im Elektrolyten. Daher kann die Oberflächenbeschichtung des positiven Elektrodenmaterials nicht nur die strukturelle Stabilität des Materials erhöhen, sondern auch den Kontakt zwischen der positiven Elektrode und dem Elektrolyten verringern, wodurch das durch die katalytische Zersetzung der aktiven positiven Elektrode erzeugte Gas reduziert wird. Daher ist die Bildung einer stabilen und vollständigen Beschichtungsschicht auf der Oberfläche von Partikeln aus positivem Elektrodenmaterial derzeit auch eine wichtige Entwicklungsrichtung.