सफ्ट प्याक लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा फुल्ने कारणहरूको सारांश

सफ्ट प्याक लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा फुल्ने कारणहरूको सारांश

नरम प्याक लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू सुन्निने धेरै कारणहरू छन्। प्रायोगिक अनुसन्धान र विकास अनुभवको आधारमा, लेखकले लिथियम ब्याट्री बज्नुका कारणहरूलाई तीन खण्डहरूमा विभाजन गर्दछ: पहिलो, साइकल चलाउने क्रममा ब्याट्री इलेक्ट्रोडको विस्तारको कारण मोटाईमा वृद्धि; दोस्रो ग्यास उत्पादन गर्न इलेक्ट्रोलाइटको अक्सीकरण र विघटनले गर्दा हुने सूजन हो। तेस्रो भनेको ढिलो ब्याट्री प्याकेजिङको कारणले गर्दा ओसिलो र क्षतिग्रस्त कुनाहरू जस्ता प्रक्रिया दोषहरूको कारणले गर्दा हुने बुलिङ हो। विभिन्न ब्याट्री प्रणालीहरूमा, ब्याट्री मोटाईमा परिवर्तनको लागि प्रमुख कारक फरक छ। उदाहरणका लागि, लिथियम टाइटनेट नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रणालीहरूमा, बुलिङको लागि मुख्य कारक ग्यास ड्रम हो; ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रणालीमा, इलेक्ट्रोड प्लेटको मोटाई र ग्यास उत्पादन दुवैले ब्याट्रीको सूजनलाई बढावा दिन्छ।

1, इलेक्ट्रोड प्लेट मोटाई मा परिवर्तन

ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोडको विस्तारलाई प्रभाव पार्ने कारकहरू र संयन्त्रहरूमा छलफल

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको चार्ज गर्ने प्रक्रियाको क्रममा सेल मोटाईमा भएको वृद्धिलाई मुख्यतया नकारात्मक इलेक्ट्रोडको विस्तारलाई श्रेय दिइएको छ। सकारात्मक इलेक्ट्रोड को विस्तार दर मात्र 2-4% छ, र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामान्यतया ग्रेफाइट, चिपकने, र प्रवाहकीय कार्बन बनेको छ। ग्रेफाइट सामग्रीको विस्तार दर ~10% सम्म पुग्छ, र ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड विस्तार दरमा परिवर्तनको मुख्य प्रभावकारी कारकहरू समावेश छन्: SEI फिल्म गठन, चार्जको अवस्था (SOC), प्रक्रिया प्यारामिटरहरू, र अन्य प्रभावकारी कारकहरू।

(1) SEI फिल्मद्वारा निर्मित लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको पहिलो चार्जिङ र डिस्चार्जिङ प्रक्रियाको क्रममा, इलेक्ट्रोलाइटले ग्रेफाइट कणहरूको ठोस-तरल इन्टरफेसमा घटाउने प्रतिक्रियाबाट गुज्र्छ, जसले इलेक्ट्रोडको सतहलाई ढाक्ने एक निष्क्रिय तह (SEI फिल्म) बनाउँछ। सामग्री। SEI फिल्मको गठनले एनोड मोटाईलाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउँछ, र SEI फिल्मको गठनको कारण, सेल मोटाई लगभग 4% ले बढ्छ। दीर्घकालीन साइकल चलाउने प्रक्रियाको परिप्रेक्ष्यमा, विभिन्न ग्रेफाइटको भौतिक संरचना र विशिष्ट सतह क्षेत्रको आधारमा, साइकल चलाउने प्रक्रियाले SEI को विघटन र नयाँ SEI उत्पादनको गतिशील प्रक्रियाको परिणाम दिन्छ, जस्तै फ्लेक ग्रेफाइटको उच्च विस्तार हुन्छ। गोलाकार ग्रेफाइट भन्दा दर।

(2) चार्ज गरिएको राज्य ब्याट्री सेलको साइकल प्रक्रियाको क्रममा, ग्रेफाइट एनोडको भोल्युम विस्तारले ब्याट्री सेलको SOC सँग राम्रो आवधिक कार्यात्मक सम्बन्ध प्रदर्शन गर्दछ। अर्थात्, लिथियम आयनहरूले ग्रेफाइटमा इम्बेड गर्न जारी राख्दा (ब्याट्री सेलको एसओसीमा वृद्धिसँगै), भोल्युम बिस्तारै विस्तार हुन्छ। लिथियम आयनहरू ग्रेफाइट एनोडबाट अलग भएपछि, ब्याट्री सेलको SOC बिस्तारै घट्दै जान्छ, र ग्रेफाइट एनोडको सम्बन्धित मात्रा बिस्तारै घट्दै जान्छ।

(3) प्रक्रिया प्यारामिटरहरूको परिप्रेक्ष्यबाट, कम्प्याक्शन घनत्वले ग्रेफाइट एनोडमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। इलेक्ट्रोडको चिसो थिच्ने प्रक्रियाको क्रममा, ग्रेफाइट एनोड फिल्म तहमा ठूलो कम्प्रेसिभ तनाव उत्पन्न हुन्छ, जुन उच्च-तापमान बेकिंग र इलेक्ट्रोडको अन्य प्रक्रियाहरूमा पूर्ण रूपमा रिलीज गर्न गाह्रो हुन्छ। जब ब्याट्री सेल चक्रीय चार्जिङ र डिस्चार्जबाट गुज्रिन्छ, लिथियम आयन सम्मिलित र डिटेचमेन्ट, टाँसिनेमा इलेक्ट्रोलाइट सूजन जस्ता धेरै कारकहरूको संयुक्त प्रभावका कारण, साइकल चलाउने प्रक्रियाको क्रममा झिल्ली तनाव जारी हुन्छ, र विस्तार दर बढ्छ। अर्कोतर्फ, कम्प्याक्शन घनत्वले एनोड फिल्म तहको छिद्र क्षमता निर्धारण गर्दछ। फिल्म तहमा छिद्र क्षमता ठूलो छ, जसले इलेक्ट्रोड विस्तारको मात्रालाई प्रभावकारी रूपमा अवशोषित गर्न सक्छ। छिद्र क्षमता सानो छ, र जब इलेक्ट्रोड विस्तार हुन्छ, त्यहाँ विस्तार द्वारा उत्पन्न भोल्युम अवशोषित गर्न पर्याप्त ठाउँ छैन। यस समयमा, विस्तार केवल फिल्म तहको बाहिरी भागमा विस्तार गर्न सकिन्छ, एनोड फिल्मको भोल्युम विस्तारको रूपमा प्रकट हुन्छ।

(4) अन्य कारकहरू जस्तै टाँसेको बन्धन बल (चिपकने, ग्रेफाइट कणहरू, प्रवाहकीय कार्बन, र कलेक्टर र तरल पदार्थ बीचको इन्टरफेसको बन्धन बल), चार्ज डिस्चार्ज दर, टाँस्ने क्षमता र इलेक्ट्रोलाइटको सूजन क्षमता। , ग्रेफाइट कणहरूको आकार र स्ट्याकिंग घनत्व, र साइकल चलाउने प्रक्रियाको क्रममा टाँसिएको असफलताको कारण इलेक्ट्रोड भोल्युममा भएको वृद्धिले एनोड विस्तारमा एक निश्चित डिग्री प्रभाव पार्छ।

विस्तार दर गणना:

विस्तार दर गणनाको लागि, X र Y दिशाहरूमा एनोड प्लेटको साइज मापन गर्न एनिम विधि प्रयोग गर्नुहोस्, Z दिशामा मोटाई मापन गर्न माइक्रोमिटर प्रयोग गर्नुहोस्, र स्ट्याम्पिङ प्लेट र इलेक्ट्रिक कोर पूर्ण रूपमा चार्ज भएपछि अलग मापन गर्नुहोस्।

                                               चित्र १ एनोड प्लेट मापनको योजनाबद्ध रेखाचित्र

नकारात्मक इलेक्ट्रोड विस्तार मा कम्प्याक्शन घनत्व र कोटिंग गुणस्तर को प्रभाव

कारकहरूको रूपमा कम्प्याक्शन घनत्व र कोटिंग गुणस्तर प्रयोग गर्दै, पूर्ण कारक अर्थोगोनल प्रयोगात्मक डिजाइनको लागि तीन फरक स्तरहरू लिइयो (तालिका 1 मा देखाइएको छ), अन्य अवस्थाहरू प्रत्येक समूहको लागि समान छन्।

चित्र 2 (a) र (b) मा देखाइए अनुसार, ब्याट्री सेल पूर्ण चार्ज भएपछि, X/Y/Z दिशामा एनोड पानाको विस्तार दर कम्प्याक्शन घनत्वको वृद्धिसँग बढ्छ। जब कम्प्याक्शन घनत्व 1.5g/cm3 बाट 1.7g/cm3 मा बढ्छ, X/Y दिशामा विस्तार दर 0.7% बाट 1.3% सम्म बढ्छ, र Z दिशामा विस्तार दर 13% बाट 18% सम्म बढ्छ। चित्र 2 (a) बाट, यो देख्न सकिन्छ कि विभिन्न कम्प्याक्शन घनत्व अन्तर्गत, X दिशामा विस्तार दर Y दिशामा भन्दा ठूलो छ। यो घटना को मुख्य कारण ध्रुवीय प्लेट को चिसो प्रेस प्रक्रिया को कारण हो। चिसो थिच्ने प्रक्रियाको क्रममा, जब ध्रुवीय प्लेट प्रेसिंग रोलरबाट गुज्र्छ, न्यूनतम प्रतिरोधको नियम अनुसार, जब सामग्री बाह्य शक्तिहरूको अधीनमा हुन्छ, सामग्री कणहरू न्यूनतम प्रतिरोधको दिशामा बग्दछन्।

                           चित्र 2 विभिन्न दिशाहरूमा एनोडहरूको विस्तार दर

जब एनोड प्लेट चिसो थिचिन्छ, सबैभन्दा कम प्रतिरोधको साथ दिशा MD दिशामा हुन्छ (चित्र 3 मा देखाइएको रूपमा इलेक्ट्रोड प्लेटको Y दिशा)। तनाव MD दिशामा जारी गर्न सजिलो छ, जबकि TD दिशा (इलेक्ट्रोड प्लेटको X दिशा) को उच्च प्रतिरोध छ, यसले रोलिङ प्रक्रियाको समयमा तनाव जारी गर्न गाह्रो बनाउँछ। TD दिशामा तनाव MD दिशामा भन्दा ठूलो छ। त्यसकारण, इलेक्ट्रोड पाना पूर्ण रूपमा चार्ज भएपछि, X दिशामा विस्तार दर Y दिशामा भन्दा ठूलो हुन्छ। अर्कोतर्फ, कम्प्याक्शन घनत्व बढ्छ, र इलेक्ट्रोड पानाको छिद्र क्षमता घट्छ (चित्र 4 मा देखाइएको छ)। चार्ज गर्दा, ग्रेफाइट विस्तारको भोल्युम अवशोषित गर्न एनोड फिल्म तह भित्र पर्याप्त ठाउँ हुँदैन, र बाह्य अभिव्यक्ति भनेको इलेक्ट्रोड पाना X, Y, र Z दिशाहरूमा समग्र रूपमा विस्तार हुन्छ। चित्र 2 (c) र (d) बाट, यो देख्न सकिन्छ कि कोटिंग गुणस्तर 0.140g/1540.25mm2 बाट 0.190g/1540.25mm2 मा बढ्यो, X दिशामा विस्तार दर 0.84% ​​बाट 1.15% मा बढ्यो, र Y दिशामा विस्तार दर 0.89% बाट 1.05% मा बढ्यो। Z दिशामा विस्तार दरको प्रवृति X/Y दिशाको विपरित छ, 16.02% देखि 13.77% सम्म तल झरेको प्रवृत्ति देखाउँदै। ग्रेफाइट एनोडको विस्तारले X, Y, र Z दिशाहरूमा अस्थिर ढाँचा प्रदर्शन गर्दछ, र कोटिंग गुणस्तरमा परिवर्तन मुख्य रूपमा फिल्म मोटाईमा महत्त्वपूर्ण परिवर्तनमा प्रतिबिम्बित हुन्छ। माथिको एनोड भिन्नता ढाँचा साहित्य परिणामहरूसँग अनुरूप छ, त्यो हो, कलेक्टर मोटाई र फिल्म मोटाईको अनुपात जति सानो हुन्छ, कलेक्टरमा ठूलो तनाव।

                       चित्र ३ एनोड कोल्ड प्रेसिङ प्रक्रियाको योजनाबद्ध रेखाचित्र

                     चित्र 4 भिन्न कम्प्याक्शन घनत्व अन्तर्गत शून्य अंशमा परिवर्तनहरू

नकारात्मक इलेक्ट्रोड विस्तार मा तांबे पन्नी मोटाई को प्रभाव

दुई प्रभावकारी कारकहरू चयन गर्नुहोस्, तामाको पन्नीको मोटाई र कोटिंग गुणस्तर, क्रमशः 6 र 8 को तामाको पन्नीको मोटाई स्तरहरू, μm। एनोड कोटिंग मास क्रमशः 0.140g/1, 540.25mm2, र 0.190g/1, 540.25mm2 थिए। कम्प्याक्शन घनत्व 1.6g/cm3 थियो, र अन्य अवस्थाहरू प्रयोगहरूको प्रत्येक समूहको लागि समान थिए। प्रयोगात्मक परिणामहरू चित्र 5 मा देखाइएको छ। चित्र 5 (a) र (c) बाट, यो देख्न सकिन्छ कि दुई फरक कोटिंग गुणहरू अन्तर्गत, X/Y दिशामा 8 μ m तामा पन्नी एनोड पानाको विस्तार दर कम छ। 6 μm भन्दा। तामाको पन्नीको मोटाईमा भएको वृद्धिले यसको लोचदार मोड्युलस (चित्र 6 हेर्नुहोस्), जसले यसको विरूपण प्रतिरोधलाई बढाउँछ र एनोड विस्तारमा यसको अवरोध बढाउँछ, विस्तार दरमा कमीको परिणाम दिन्छ। साहित्यका अनुसार, समान कोटिंग गुणस्तरको साथ, तामा पन्नीको मोटाई बढ्दै जाँदा, कलेक्टर मोटाई र फिल्म मोटाईको अनुपात बढ्छ, कलेक्टरमा तनाव घट्छ, र इलेक्ट्रोडको विस्तार दर घट्छ। Z दिशामा, विस्तार दर परिवर्तनको प्रवृत्ति पूर्ण रूपमा विपरीत छ। चित्र 5 (b) बाट, यो देख्न सकिन्छ कि तामाको पन्नीको मोटाई बढ्दै जाँदा, विस्तार दर बढ्छ; चित्र 5 (b) र (d) को तुलनाबाट, यो देख्न सकिन्छ कि जब कोटिंगको गुणस्तर 0.140g/1 र 540.25mm2 बाट 0.190g/1540.25mm2 बढ्छ, तामाको पन्नीको मोटाई र विस्तार दर बढ्छ। घट्छ। तामाको पन्नीको मोटाई बढाउनु, यद्यपि यसको आफ्नै तनाव (उच्च शक्ति) कम गर्नको लागि लाभदायक छ, यसले फिल्म तहमा तनाव बढाउनेछ, जसले चित्र 5 (b) मा देखाइए अनुसार Z- दिशा विस्तार दरमा वृद्धि हुन्छ; कोटिंगको गुणस्तर बढ्दै जाँदा, बाक्लो तामाको पन्नीले फिल्म तहको तनाव वृद्धिमा प्रवर्द्धन गर्ने प्रभाव पारेको भए तापनि यसले फिल्म तहको बाध्यकारी क्षमता पनि बढाउँछ। यस समयमा, बाध्यकारी बल अधिक स्पष्ट हुन्छ र Z-दिशा विस्तार दर घट्छ।

चित्र 5 विभिन्न कपर पन्नी मोटाई र कोटिंग गुणस्तरको साथ एनोडको फिल्म विस्तार दरमा परिवर्तनहरू

                        चित्र 6 विभिन्न मोटाई संग तामा पन्नी को तनाव-तनाव वक्र

नकारात्मक इलेक्ट्रोड विस्तार मा ग्रेफाइट प्रकार को प्रभाव

0.165g/1540.25mm2 को कोटिंग मास, 1.6g/cm3 को कम्प्याक्शन घनत्व, र 8 μm को तामा पन्नी मोटाईको साथ प्रयोगको लागि पाँच विभिन्न प्रकारका ग्रेफाइटहरू प्रयोग गरियो (तालिका 2 हेर्नुहोस्)। अन्य अवस्थाहरू उस्तै छन्, र प्रयोगात्मक परिणामहरू चित्र 7 मा देखाइएको छ। चित्र 7 (a) बाट, X/Y दिशामा विभिन्न ग्रेफाइटहरूको विस्तार दरहरूमा महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू छन् भनेर देख्न सकिन्छ। ०.२७% र अधिकतम १.१४%। Z दिशामा विस्तार दरहरू क्रमशः 15.44% र 17.47% छन्। X/Y दिशामा ठूला विस्तार भएकाहरूको Z दिशामा सानो विस्तार हुन्छ, जुन खण्ड २.२ मा विश्लेषण गरिएका परिणामहरूसँग मेल खान्छ। A-1 ग्रेफाइट प्रयोग गर्ने कोशिकाहरूले 20% को विरूपण दरको साथ गम्भीर विरूपण देखाए, जबकि कोशिकाका अन्य समूहहरूले विरूपण देखाउँदैनन्, X/Y विस्तार दरको आकारले सेल विरूपणमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पारेको संकेत गर्दछ।

                            चित्र 7 विभिन्न ग्रेफाइट विस्तार दरहरू

निष्कर्ष

(१) कम्प्याक्शन घनत्व बढाउँदा पूर्ण भर्ने प्रक्रियामा X/Y र Z दिशाहरूमा एनोड पानाको विस्तार दर बढ्छ, र X दिशामा विस्तार दर Y दिशामा भन्दा ठूलो हुन्छ (X दिशा हो। एनोड शीटको चिसो थिच्ने प्रक्रियाको क्रममा रोलर अक्ष दिशा, र Y दिशा मेसिन बेल्ट दिशा हो)।

(२) कोटिंग गुणस्तर बढाएर, X/Y दिशामा विस्तार दर बढ्छ, जबकि Z दिशामा विस्तार दर घट्छ; कोटिंग गुणस्तर बढाउँदा तरल पदार्थ सङ्कलनमा तन्य तनावमा वृद्धि हुनेछ।

(3) हालको कलेक्टरको बल सुधारले X/Y दिशामा एनोडको विस्तारलाई दबाउन सक्छ।

(4) विभिन्न प्रकारका ग्रेफाइटमा X/Y र Z दिशाहरूमा विस्तार दरहरूमा महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू छन्, X/Y दिशामा विस्तारको आकारले सेल विरूपणमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पारेको छ।

2, ब्याट्री ग्याँस उत्पादन को कारण बुल्जिंग

ब्याट्रीको आन्तरिक ग्यास उत्पादन ब्याट्री फुल्ने अर्को महत्त्वपूर्ण कारण हो, चाहे त्यो कोठाको तापक्रम साइकल चलाउँदा होस्, उच्च तापक्रम साइकल चलाउँदा होस्, वा उच्च तापक्रम भण्डारण गर्दा, यसले विभिन्न स्तरमा बुल्जिङ ग्यास उत्पादन गर्छ। ब्याट्रीको प्रारम्भिक चार्जिङ र डिस्चार्जिङ प्रक्रियाको क्रममा, इलेक्ट्रोड सतहमा SEI (ठोस इलेक्ट्रोलाइट इन्टरफेस) फिल्म बन्नेछ। नकारात्मक SEI फिल्मको गठन मुख्यतया EC (Ethylene Carbonate) को कमी र विघटनबाट आउँछ। अल्काइल लिथियम र Li2CO3 को उत्पादन संग, CO र C2H4 को एक ठूलो मात्रा उत्पन्न हुन्छ। DMC (Dimethyl Carbonate) र EMC (Ethyl Methyl Carbonate) ले चलचित्र निर्माण प्रक्रियामा RLiCO3 र ROLI बनाउँछ, साथै CH4, C2H6, र C3H8, साथै CO ग्यासहरू उत्पादन गर्दछ। PC (Propylene carbonate) आधारित इलेक्ट्रोलाइटहरूमा, ग्यास उत्पादन अपेक्षाकृत उच्च छ, मुख्यतया C3H8 ग्यास PC घटाएर उत्पन्न हुन्छ। लिथियम आइरन फस्फेट सफ्ट प्याक ब्याट्रीहरूले पहिलो चक्रमा 0.1C मा चार्ज गरेपछि सबैभन्दा गम्भीर मुद्रास्फीतिको अनुभव गर्दछ। माथिबाट देख्न सकिन्छ, SEI को गठन ठूलो मात्रामा ग्यासको उत्पादनको साथमा छ, जुन एक अपरिहार्य प्रक्रिया हो। अशुद्धताहरूमा H2O को उपस्थितिले LiPF6 मा P-F बन्डलाई अस्थिर बनाउँछ, HF उत्पन्न गर्छ, जसले यस ब्याट्री प्रणालीको अस्थिरता र ग्यास उत्पादनको नेतृत्व गर्नेछ। अत्यधिक H2O को उपस्थितिले Li+ उपभोग गर्नेछ र LiOH, LiO2, र H2 उत्पन्न गर्नेछ, जसले ग्याँसहरूको उत्पादनमा नेतृत्व गर्दछ। भण्डारण र लामो अवधिको चार्जिङ र डिस्चार्जिङ प्रक्रियाहरूमा, ग्यास पनि उत्पन्न गर्न सकिन्छ। सिल गरिएको लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि, ठूलो मात्रामा ग्यासको उपस्थितिले ब्याट्री विस्तार गर्न सक्छ, जसले गर्दा यसको कार्यसम्पादनलाई असर गर्छ र यसको सेवा जीवन छोटो पार्छ। ब्याट्री भण्डारणको समयमा ग्यास उत्पादनको मुख्य कारणहरू निम्नानुसार छन्: (1) ब्याट्री प्रणालीमा H2O को उपस्थितिले HF उत्पादन गर्न सक्छ, जसले SEI लाई क्षति पुर्‍याउँछ। प्रणालीमा रहेको O2 ले इलेक्ट्रोलाइटको ओक्सीकरण हुन सक्छ, जसले गर्दा ठूलो मात्रामा CO2 उत्पादन हुन्छ; (2) यदि पहिलो गठनको समयमा गठन भएको SEI फिल्म अस्थिर छ भने, यसले भण्डारण चरणको समयमा SEI फिल्मलाई क्षति पुर्‍याउँछ, र SEI फिल्मको पुन: मर्मतले मुख्यतया हाइड्रोकार्बनले बनेको ग्यासहरू छोड्नेछ। ब्याट्रीको लामो अवधिको चार्जिङ र डिस्चार्जिङ चक्रको समयमा, सकारात्मक सामग्रीको क्रिस्टल संरचनामा परिवर्तन हुन्छ, इलेक्ट्रोड सतहमा असमान बिन्दु क्षमता र अन्य कारकहरूले केही बिन्दु क्षमताहरू धेरै उच्च हुन, इलेक्ट्रोडमा इलेक्ट्रोलाइटको स्थिरता निम्त्याउँछ। सतह घट्छ, इलेक्ट्रोड सतहमा अनुहारको मास्कको निरन्तर मोटोपनले इलेक्ट्रोड इन्टरफेस प्रतिरोधलाई बढाउँछ, प्रतिक्रिया क्षमतामा थप सुधार गर्दछ, इलेक्ट्रोड सतहमा इलेक्ट्रोलाइटको विघटनले ग्यास उत्पादन गर्दछ, र सकारात्मक सामग्रीले ग्यास पनि छोड्न सक्छ।

विभिन्न प्रणालीहरूमा, ब्याट्री मुद्रास्फीतिको डिग्री भिन्न हुन्छ। ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रणाली ब्याट्रीमा, ग्यास विस्तारको मुख्य कारणहरू SEI फिल्मको गठन, कोशिकामा अत्यधिक आर्द्रता, असामान्य गठन प्रक्रिया, खराब प्याकेजिङ, आदि हुन्। माथि उल्लेख गरिए अनुसार, लिथियम टाइटनेट नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रणालीमा, उद्योग। सामान्यतया Li4Ti5O12 ब्याट्रीको ग्यास विस्तार मुख्यतया सामग्रीको सजिलो पानी अवशोषणको कारणले भएको हो भन्ने विश्वास गर्दछ, तर यो अनुमान प्रमाणित गर्न कुनै निर्णायक प्रमाण छैन। Xiong et al। तियानजिन लिसेन ब्याट्री कम्पनीले 15 औं अन्तर्राष्ट्रिय इलेक्ट्रोकेमिकल सम्मेलनको सारमा औंल्याए कि ग्यास संरचनामा CO2, CO, अल्कानेस र थोरै मात्रामा ओलेफिन समावेश छ, तर यसको विशिष्ट संरचना र अनुपातको लागि डेटा समर्थन प्रदान गर्दैन। Belharouak et al। ब्याट्री को ग्यास उत्पादन को विशेषता को लागी एक ग्यास क्रोमेटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री उपकरण प्रयोग गर्यो। ग्यासको मुख्य कम्पोनेन्ट H2 हो, साथै CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6, आदि।

चित्र 8 Li4Ti5O12/LiMn2O4 ब्याट्रीको ग्यास संरचना 30, 45, र 60 ℃ मा साइकल चलाएको 5 महिना पछि

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि सामान्यतया प्रयोग गरिने इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली LiPF6/EC हो: EMC, जहाँ LiPF6 इलेक्ट्रोलाइटमा निम्न सन्तुलन हुन्छ।

PF5 एक बलियो एसिड हो जसले सजिलै कार्बोनेटको विघटन गर्दछ, र PF5 को मात्रा बढ्दो तापक्रम संग बढ्छ। PF5 ले इलेक्ट्रोलाइट विघटन गर्न मद्दत गर्दछ, CO2, CO, र CxHy ग्यासहरू उत्पादन गर्दछ। गणनाले यो पनि संकेत गर्दछ कि EC को विघटनले CO र CO2 ग्यासहरू उत्पादन गर्दछ। C2H4 र C3H6 क्रमशः Ti4+ सँग C2H6 र C3H8 को अक्सीकरण-घटना प्रतिक्रिया द्वारा उत्पन्न हुन्छ, जबकि Ti4+ लाई Ti3+ मा घटाइन्छ। सान्दर्भिक अनुसन्धानका अनुसार, H2 को उत्पादन इलेक्ट्रोलाइटमा पानीको ट्रेस मात्राबाट आउँछ, तर H2 ग्यास उत्पादनको लागि इलेक्ट्रोलाइटमा पानीको मात्रा सामान्यतया 20 × 10-6 को आसपास हुन्छ। Shanghai Jiao Tong विश्वविद्यालयमा Wu Kai को प्रयोगले ग्रेफाइट/NCM111 लाई कम योगदानको ब्याट्रीको रूपमा चयन गर्यो, र निष्कर्ष निकाल्यो कि H2 को स्रोत उच्च भोल्टेज अन्तर्गत कार्बोनेटको विघटन हो।

3, ग्यास उत्पादन र विस्तारको लागि नेतृत्व गर्ने असामान्य प्रक्रिया

1. खराब प्याकेजिङले कमजोर प्याकेजिङको कारणले ब्याट्री सेलहरूको अनुपातलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाएको छ। खराब शीर्ष सील, साइड सील र तीन साइड प्याकेजिङ डिगासिङको कारणहरू पहिले पेश गरिएको छ। दुबै छेउमा खराब प्याकेजिङले ब्याट्री सेलमा लैजान्छ, जुन मुख्य रूपमा शीर्ष सील र डिगासिङद्वारा प्रतिनिधित्व गरिन्छ। शीर्ष सील मुख्यतया ट्याब स्थितिमा खराब सीलको कारणले हुन्छ, र डिगासिङ मुख्यतया लेयरिङको कारणले हुन्छ (इलेक्ट्रोलाइट र जेलको कारणले पीपीलाई अलबाट अलग गर्ने सहित)। खराब प्याकेजिङले हावामा रहेको आर्द्रता ब्याट्री सेलको भित्री भागमा प्रवेश गर्छ, जसले इलेक्ट्रोलाइटलाई सड्न र ग्यास उत्पादन गर्छ।

2. पकेटको सतह क्षतिग्रस्त छ, र ब्याट्री सेल असामान्य रूपमा क्षतिग्रस्त छ वा तान्ने प्रक्रियाको क्रममा कृत्रिम रूपमा क्षतिग्रस्त छ, जसको परिणामस्वरूप पकेट क्षति (जस्तै पिनहोलहरू) र पानी ब्याट्री सेलको भित्री भागमा प्रवेश गर्न अनुमति दिन्छ।

3. कुनाको क्षति: फोल्ड गरिएको कुनामा एल्युमिनियमको विशेष विकृतिको कारणले गर्दा, एयर झोला हल्लाउँदा कुना विकृत हुन सक्छ र अल क्षति हुन सक्छ (ब्याट्री सेल जति ठूलो हुन्छ, एयर झोला जति ठूलो हुन्छ, त्यति नै सजिलो हुन्छ। क्षतिग्रस्त), पानीमा यसको अवरोध प्रभाव गुमाउँदै। समस्या कम गर्न कुनाहरूमा रिंकल ग्लु वा तातो पग्लिएको ग्लु थप्न सकिन्छ। र यो शीर्ष सील पछि प्रत्येक प्रक्रिया मा एयर झोला संग ब्याट्री कोशिकाहरु सार्न निषेध गरिएको छ, र एजिंग बोर्ड मा ब्याट्री सेल पूल को दोलन रोक्न को लागी अपरेशन विधि मा अधिक ध्यान दिनु पर्छ।

4. ब्याट्री सेल भित्रको पानीको मात्रा मानक भन्दा बढी छ। एक पटक पानीको मात्रा मानक भन्दा बढि भएपछि, इलेक्ट्रोलाइट असफल हुनेछ र गठन वा डिगासिंग पछि ग्यास उत्पादन गर्दछ। ब्याट्री भित्र अत्यधिक पानीको मात्रा हुनुको मुख्य कारणहरू हुन्: इलेक्ट्रोलाइटमा अत्यधिक पानीको मात्रा, बेकिंग पछि खाली कक्षमा अत्यधिक पानीको मात्रा, र सुकाउने कोठामा अत्यधिक आर्द्रता। यदि यो शङ्कास्पद छ कि अत्यधिक पानी सामग्री ब्लोटिंग हुन सक्छ, प्रक्रिया को एक पूर्ववर्ती निरीक्षण गर्न सकिन्छ।

5. गठन प्रक्रिया असामान्य छ, र गलत गठन प्रक्रियाले ब्याट्री सेल फुलाउन सक्छ।

6. SEI फिलिम अस्थिर छ, र क्षमता परीक्षण चार्ज र डिस्चार्ज प्रक्रिया को समयमा ब्याट्री सेल को उत्सर्जन प्रकार्य थोरै फुलाइएको छ।

७. ओभरचार्जिङ वा डिस्चार्जिङ: प्रक्रिया, मेसिन, वा सुरक्षात्मक बोर्डमा असामान्यताहरूको कारणले गर्दा, ब्याट्री कोशिकाहरू अत्यधिक चार्ज वा डिस्चार्ज हुन सक्छन्, जसले गर्दा ब्याट्री कोषहरूमा गम्भीर हावा बुलबुलेहरू निस्कन सक्छन्।

8. सर्ट सर्किट: सञ्चालन त्रुटिहरूको कारण, चार्ज गरिएको ब्याट्री सेलका दुई ट्याबहरू सम्पर्कमा आउँछन् र सर्ट सर्किटको अनुभव गर्दछ। ब्याट्री सेलले ग्यास विस्फोटको अनुभव गर्नेछ र भोल्टेज द्रुत रूपमा घट्नेछ, जसको कारण ट्याबहरू कालो हुनेछन्।

9. आन्तरिक सर्ट सर्किट: ब्याट्री सेलको सकारात्मक र नकारात्मक पोलहरू बीचको आन्तरिक सर्ट सर्किटले ब्याट्री सेलको द्रुत डिस्चार्ज र तताउने, साथै गम्भीर ग्यास पफिंग निम्त्याउँछ। आन्तरिक सर्ट सर्किटका धेरै कारणहरू छन्: डिजाइन समस्याहरू; अलगाव फिल्मको संकुचन, कर्लिंग, वा क्षति; द्वि-कोशिका गलत संरेखण; अलगाव झिल्ली छेड्ने Burrs; अत्यधिक स्थिर दबाव; किनारा इस्त्री गर्ने मेसिनको अत्याधिक निचोड, आदि। उदाहरणका लागि, विगतमा, अपर्याप्त चौडाइको कारण, किनारा इस्त्री गर्ने मेसिनले ब्याट्री सेल इकाईलाई अत्यधिक निचोड गर्‍यो, जसले गर्दा क्याथोड र एनोडको सर्ट सर्किट र ब्लोटिंग हुन्छ।

10. क्षरण: ब्याट्री सेल क्षरणबाट गुज्र्छ, र एल्युमिनियम तह प्रतिक्रिया द्वारा खपत हुन्छ, पानी को अवरोध गुमाउन र ग्यास विस्तार को कारण।

11. प्रणाली वा मेसिन कारणले गर्दा असामान्य भ्याकुम पम्पिङ। Degassing पूर्ण छैन; भ्याकुम सीलको थर्मल विकिरण क्षेत्र धेरै ठूलो छ, जसले गर्दा Degassing सक्शन संगीनले पकेट ब्यागलाई प्रभावकारी रूपमा छेड्दैन, परिणामस्वरूप अशुद्ध चूषण हुन्छ।

असामान्य ग्याँस उत्पादन दबाउन उपायहरू

4. असामान्य ग्यास उत्पादनलाई दबाउन दुवै सामग्री डिजाइन र निर्माण प्रक्रियाहरूबाट सुरु गर्न आवश्यक छ।

पहिलो, यो एक घने र स्थिर SEI फिल्म को गठन सुनिश्चित गर्न, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री को स्थिरता सुधार, र असामान्य ग्यास उत्पादन को घटना को दमन को लागी सामग्री र इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली को डिजाइन र अनुकूलन गर्न आवश्यक छ।

इलेक्ट्रोलाइट्सको उपचारको लागि, थोरै मात्रामा फिल्म बनाउने additives थप्ने विधि प्राय: SEI फिल्मलाई थप एकसमान र घना बनाउन प्रयोग गरिन्छ, प्रयोगको क्रममा SEI फिल्मको डिटेचमेन्ट घटाउने र पुनर्जन्मको क्रममा ग्यास उत्पादन, जसले ब्याट्री निम्त्याउँछ। उभिएको। सान्दर्भिक अनुसन्धान रिपोर्ट गरिएको छ र व्यवहारमा लागू गरिएको छ, जस्तै हार्बिन इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजीबाट चेङ सु, जसले रिपोर्ट गरेको छ कि फिल्म-फर्मिङ एडिटिभ VC को प्रयोगले ब्याट्री बुलिङ कम गर्न सक्छ। यद्यपि, अनुसन्धानले प्रायः एकल घटक additives मा केन्द्रित गरेको छ, सीमित प्रभावकारिता संग। इस्ट चाइना युनिभर्सिटी अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजीका काओ चाङ्गे र अरूले VC र PS कम्पोजिटलाई नयाँ इलेक्ट्रोलाइट फिल्म बनाउने एडिटिभको रूपमा प्रयोग गरे, जसले राम्रो नतिजाहरू हासिल गर्यो। उच्च-तापमान भण्डारण र साइकल चलाउँदा ब्याट्रीको ग्यास उत्पादन उल्लेखनीय रूपमा कम भएको थियो। अनुसन्धानले देखाएको छ कि EC र VC द्वारा बनाईएको SEI झिल्ली कम्पोनेन्टहरू रैखिक अल्काइल लिथियम कार्बोनेट हुन्। उच्च तापक्रममा, LiC सँग जोडिएको अल्काइल लिथियम कार्बोनेट अस्थिर हुन्छ र CO2 जस्ता ग्यासहरूमा विघटन हुन्छ, जसले गर्दा ब्याट्री सुन्निन्छ। PS द्वारा बनाईएको SEI फिल्म लिथियम अल्काइल सल्फोनेट हो। यद्यपि फिल्ममा दोषहरू छन्, यसको एक निश्चित द्वि-आयामी संरचना छ र उच्च तापक्रममा LiC मा संलग्न हुँदा अझै पनि अपेक्षाकृत स्थिर छ। जब VC र PS संयोजनमा प्रयोग गरिन्छ, PS ले कम भोल्टेजमा नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतहमा दोषपूर्ण द्वि-आयामी संरचना बनाउँछ। भोल्टेज बढ्दै जाँदा, VC ले नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतहमा अल्काइल लिथियम कार्बोनेटको रैखिक संरचना बनाउँछ। Alkyl लिथियम कार्बोनेट दुई-आयामी संरचना को दोष मा भरिएको छ, LiC मा संलग्न नेटवर्क संरचना संग एक स्थिर SEI फिल्म गठन। यस संरचनाको साथ SEI झिल्लीले यसको स्थिरतामा धेरै सुधार गर्दछ र प्रभावकारी रूपमा झिल्ली विघटनको कारण ग्यास उत्पादनलाई दबाउन सक्छ।

थप रूपमा, सकारात्मक इलेक्ट्रोड लिथियम कोबाल्ट अक्साइड सामग्री र इलेक्ट्रोलाइट बीचको अन्तरक्रियाको कारण, यसको विघटन उत्पादनहरूले इलेक्ट्रोलाइटमा विलायक विघटनलाई उत्प्रेरित गर्नेछ। तसर्थ, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको सतह कोटिंगले सामग्रीको संरचनात्मक स्थिरता मात्र बढाउन सक्दैन, तर सकारात्मक इलेक्ट्रोड र इलेक्ट्रोलाइट बीचको सम्पर्कलाई पनि कम गर्न सक्छ, सक्रिय सकारात्मक इलेक्ट्रोडको उत्प्रेरक विघटनबाट उत्पन्न ग्यासलाई कम गर्दछ। त्यसकारण, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री कणहरूको सतहमा स्थिर र पूर्ण कोटिंग तहको गठन पनि वर्तमानमा एक प्रमुख विकास दिशा हो।