
1、电极极片厚度变化:在充电过程中,负极的膨胀是导致电池厚度增加的主要原因。石墨材料在锂离子嵌入时会发生膨胀,形成SEI膜也会使阳极厚度增加。此外,压实密度、涂布质量、集流体强度和石墨类型等因素也会影响膨胀率。
2、电池产气引起的鼓胀:电池内部产气是导致电池鼓胀的另一个重要原因。这可能发生在常温循环、高温循环或高温搁置时。产气的来源包括SEI膜的形成、电解液的分解、水分和杂质的存在等。
3、工序异常:封装不良、Pocket表面破损、角位破损、电池芯内部水含量超标、化成流程异常、SEI膜不稳定、过充/过放、短路、内部短路、腐蚀和真空抽气异常等都可能导致电池胀气。
4、抑制异常产气的措施:优化材料及电解液体系,保证形成致密稳定的SEI膜,提高正极材料的稳定性,严格控制制造工艺过程参数,防止电池内部水分过量引起的胀气。
5、外部压力控制:研究表明,通过外部压力控制可以在一定程度上减少软包电池的膨胀。例如,美国太平洋西北国家实验室的研究团队通过控制锂沉积,成功地将350 Wh kg−1软包电池的膨胀控制在10%以下。
6、使用缓冲材料:在电芯之间使用适当的缓冲材料可以限制电芯的自由膨胀,提高充放电容量,并在电池寿命末期抑制过大膨胀,同时也有助于热量的均匀分布和电芯之间的一致性。
7、电池设计和制造工艺:设计优化和工艺控制是抑制电池后期异常产气的关键。使用具有稳定完整包覆层的正极材料,匹配具有成膜添加剂的电解液,以及保证封装可靠性,都是减少胀气的有效方法。
综上所述,解决软包电池循环异常膨胀的问题需要从材料选择、电池设计、制造工艺和过程控制等多个方面进行综合考虑。