Għaliex iċ-Ċelloli tal-borża jintefħu?

Hemm ħafna raġunijiet għaliex il-batteriji tal-jone tal-litju tat-tip pouch-tixfuħ. Ibbażat fuq esperjenza sperimentali ta 'R&D, il-kawżi ta' nefħa jistgħu jiġu kategorizzati fi tliet tipi: l-ewwel, żieda fil-ħxuna kkawżata mill-espansjoni tal-folji tal-elettrodi tal-batterija waqt iċ-ċikliżmu; it-tieni, nefħa kkawżata mill-ġenerazzjoni tal-gass li tirriżulta mid-dekompożizzjoni ossidattiva tal-elettrolit; u t-tielet, nefħa kkawżata minn difetti tal-manifattura, bħal dħul ta 'umdità minħabba siġillar fqir jew ħsara fil-kantunieri taċ-ċelluli.

Il-fatturi dominanti li jmexxu bidliet fil-ħxuna tal-batterija jvarjaw fost kimiċi differenti tal-batteriji. Pereżempju, f'batteriji li jużaw anodi tat-titanat tal-litju (LTO), il-ġenerazzjoni tal-gass hija l-kawża primarja ta 'nefħa; b'kuntrast, għal batteriji b'anodi tal-grafita, kemm l-espansjoni tal-folja tal-elettrodu kif ukoll il-ġenerazzjoni tal-gass jikkontribwixxu għal nefħa.

Diskussjoni dwar Fatturi u Mekkaniżmi li Jaffettwaw l-Espansjoni tal-Anodu tal-Graphite

Iż-żieda fil-ħxuna taċ-ċelluli waqt l-iċċarġjar tal-batteriji tal-litju-jone hija attribwita primarjament għall-espansjoni tal-anodu; ir-rata ta 'espansjoni tal-katodu hija biss 2-4%. L-anodi huma tipikament magħmulin minn grafita, binder, u karbonju konduttiv, bil-materjal tal-grafita innifsu juri rata ta 'espansjoni ta' madwar 10%. Fatturi ewlenin li jinfluwenzaw ir-rata ta 'espansjoni tal-anodi tal-grafita jinkludu formazzjoni ta' film SEI (Solid Electrolyte Interphase), l-istat ta 'ċarġ (SOC), parametri tal-proċess, u varjabbli oħra.

(1) SEI Film Formation
Matul iċ-ċiklu ta' skarigu inizjali ta' charge-ta' batterija tal-litju-jone, isseħħ reazzjoni ta' tnaqqis bejn l-elettrolit u l-partiċelli tal-grafita fl-interface solida-likwidu, li tifforma saff ta' passivazzjoni (il-film SEI) fuq il-materjal tal-elettrodu. Il-formazzjoni tal-film SEI twassal għal żieda sinifikanti fil-ħxuna tal-anodu, li tikkontribwixxi għal żieda ġenerali fil-ħxuna taċ-ċelluli ta 'madwar 4%. Matul il-kors ta 'ċikliżmu fit-tul-, l-istruttura fiżika u l-erja tal-wiċċ speċifika tal-grafita jinfluwenzaw proċess dinamiku li jinvolvi x-xoljiment tas-SEI eżistenti u l-formazzjoni ta' SEI ġodda; per eżempju, grafita flake turi rata ta 'espansjoni ogħla minn grafita sferika.

(2) Stat ta' Ħlas (SOC)
Matul il-proċess taċ-ċikliżmu, l-espansjoni tal-volum tal-anodu tal-grafita turi relazzjoni funzjonali perjodika qawwija mas-SOC taċ-ċellula. Speċifikament, il-volum jespandi gradwalment hekk kif il-joni tal-litju jinterkalizzaw fil-grafita (jiżdied is-SOC taċ-ċellula); bil-maqlub, meta jonji tal-litju jidde-intercalate mill-anodu tal-grafita, is-SOC taċ-ċellula jonqos, u l-volum tal-anodu tal-grafita jiċkien kif xieraq.

(3) Parametri tal-Proċess
Rigward il-parametri tal-proċess, id-densità tal-kompattazzjoni taffettwa b'mod sinifikanti l-anodu tal-grafita. Matul l-ippressar kiesaħ tal-folja tal-elettrodu, jiżviluppa stress kompressiv sostanzjali fi ħdan is-saff tal-kisi tal-anodu tal-grafita; dan l-istress huwa diffiċli biex ittaffi għal kollox waqt passi sussegwenti bħal ħami b'temperatura għolja-. Waqt iċ-ċikliżmu ta' skariku ta' charge-, l-effetti magħquda ta' interkalazzjoni/de-interkalazzjoni tal-litju-jone u nefħa tal-binder ikkawżata mill-elettrolit-jikkawżaw li l-istress fi ħdan il-kisi jiġi rilaxxat, li jwassal għal espansjoni akbar. Barra minn hekk, id-densità tal-kompattazzjoni tiddetermina l-volum vojt fil-kisi tal-anodu. Volum ta 'vojt kbir jista' jakkomoda b'mod effettiv l-espansjoni tal-folja tal-elettrodu.

Bil-maqlub, jekk il-volum vojt huwa żgħir, m'hemmx spazju biżżejjed biex jassorbi l-espansjoni; konsegwentement, l-espansjoni hija sfurzata 'l barra, li timmanifesta bħala żieda fil-volum ġenerali tal-folja tal-anodu.

(4) Fatturi Oħra
Fatturi oħra li jinfluwenzaw l-espansjoni tal-anodu jinkludu s-saħħa tal-adeżjoni tal-legaturi (speċifikament l-adeżjoni interfaċjali bejn il-binder, partiċelli tal-grafita, karbonju konduttiv, u l-kollettur tal-kurrent), rati ta 'ċarġ -, l-imġieba ta' nefħa tal-legaturi fl-elettrolit, il-forma u d-densità tal-ippakkjar tal-partiċelli tal-grafita, u ż-żidiet fil-volum tal-elettrodu li jirriżultaw minn degradazzjoni tal-binder tal-elettrodu.

Acey New Energy hija speċjalizzata fir-riċerka u l-manifattura ta' tagħmir ta'-high-end għal batteriji tal-litju-jone. Nistgħu nipprovdu soluzzjoni ta'-waqfien wieħed għal-skala tal-laboratorjulinja tal-produzzjoni tal-batterijagħal batterija ċilindrika, ċellula tal-muniti, ċellula tal-borża

Il-ġenerazzjoni tal-gass fil-batterija hija kawża ewlenija oħra ta 'nefħa.

Il-batteriji jesperjenzaw gradi differenti ta' ġenerazzjoni tal-gass u nefħa waqt iċ-ċikliżmu f'temperaturi tal-kamra jew għoljin, kif ukoll waqt il-ħażna ta'-temperatura għolja.

Matul iċ-ċiklu inizjali ta' skarigu ta' ċarġ-, film tal-Interfażi tal-Electroliti Solidi (SEI) jifforma fuq il-wiċċ tal-elettrodu. Il-formazzjoni tas-saff SEI (Solid Electrolyte Interphase) fuq l-anodu tirriżulta primarjament mid-dekompożizzjoni riduttiva tal-EC (Ethylene Carbonate); il-ġenerazzjoni ta 'alkyl lithium u Li2CO3 hija akkumpanjata mill-produzzjoni ta' ammonti sinifikanti ta 'CO u C2H4. Solventi bħal DMC (Dimethyl Carbonate) u EMC (Ethyl Methyl Carbonate) jikkontribwixxu wkoll għall-formazzjoni tal-film, li jipproduċu RLiCO3 u ROLi flimkien ma 'gassijiet bħal CH4, C2H6, C3H8, u CO. Fl-elettroliti bbażati fuq PC (Propylene Carbonate) -, il-ġenerazzjoni tal-gass hija relattivament ogħla, primarjament minħabba t-tnaqqis tal-gass minn C3H. Għaċ-ċelloli tal-borża LiFePO4, in-nefħa tal-gass hija l-aktar severa wara t-tlestija taċ-ċiklu inizjali ta 'ċarġ ta' 0.1C.

Huwa evidenti li l-formazzjoni ta 'SEI hija inevitabbilment akkumpanjata mill-ġenerazzjoni ta' ammonti sostanzjali ta 'gass. Il-preżenza ta 'impuritajiet H2O tiddestabilizza l-bonds P-F f'LiPF6, li twassal għall-formazzjoni ta' HF; dan jiddestabilizza s-sistema tal-batterija u jiġġenera l-gass. H2O eċċessiv jikkonsma joni Li+, li jipproduċi LiOH, LiO2, u H2, li jirriżulta wkoll fl-evoluzzjoni tal-gass. Il-ġenerazzjoni tal-gass isseħħ ukoll waqt il-ħażna u ċ-ċikli ta' skariku fit-tul ta' charge-; f'batteriji tal-litju-jone, akkumulazzjoni sinifikanti tal-gass tikkawża nefħa, u b'hekk tfixkel il-prestazzjoni tal-batterija u tqassar il-ħajja tas-servizz tagħha. Ir-raġunijiet primarji għall-ġenerazzjoni tal-gass waqt il-ħażna huma kif ġej:

(1) H2O preżenti fis-sistema tal-batterija twassal għal formazzjoni HF, li tagħmel ħsara lis-saff SEI. L-ossiġnu (O2) fis-sistema jista 'jossida l-elettrolit, li jirriżulta fil-ġenerazzjoni ta' ammonti kbar ta 'CO2;
(2) Jekk is-saff SEI iffurmat waqt l-attivazzjoni inizjali (formazzjoni) huwa instabbli, jista 'jiddegrada waqt il-ħażna; it-tiswija sussegwenti tas-saff SEI tirrilaxxa gassijiet li jikkonsistu primarjament minn idrokarburi. Matul-ċarġ ta' żmien twil-ċikli ta' skarigu, bidliet fl-istruttura kristallina tal-materjal tal-katodu u distribuzzjoni potenzjali mhux-uniformi fuq il-wiċċ tal-elettrodu jistgħu jikkawżaw potenzjali għoljin lokalizzati. Dan inaqqas l-istabbiltà tal-elettrolit fl-interface tal-elettrodu; it-tħaxxin kontinwu tal-film tal-wiċċ iżid ir-reżistenza interfacial, u jkompli jgħolli l-potenzjal ta 'reazzjoni. Dan iqajjem id-dekompożizzjoni tal-elettroliti u l-ġenerazzjoni tal-gass, filwaqt li l-materjal tal-katodu innifsu jista 'wkoll jirrilaxxa gass.

Il-batteriji juru gradi differenti ta' nefħa skont is-sistemi kimiċi tagħhom. F'batteriji li jużaw anodi tal-grafita, il-kawżi primarji tal-ġenerazzjoni tal-gass u t-nefħa huma-kif issemma qabel-Il-formazzjoni ta' saff SEI, kontenut eċċessiv ta' umdità fiċ-ċellula, anomaliji fil-proċess ta' formazzjoni, u siġillar ħażin. B'kuntrast, fi ħdan is-sistema tal-anodi tat-titanat tal-litju (LTO), l-industrija ġeneralment tattribwixxi l-ġenerazzjoni tal-gass fil-batteriji Li4Ti5O12 għat-tendenza inerenti tal-materjal li jassorbi l-umdità, għalkemm m'hemm l-ebda evidenza definittiva li tikkonferma din l-ipoteżi.

1. Issiġillar ħażin:L-inċidenza ta 'ċelluli minfuħin ikkawżati minn difetti tas-siġillar naqset b'mod sinifikanti. Id-difetti jistgħu jseħħu fuq kwalunkwe naħa tas-siġillar, bis-siġilli ta 'l-issiġillar u t-tneħħija tal-gass ta' fuq huma l-oqsma problematiċi l-aktar komuni; kwistjonijiet ta 'siġillar ta' fuq normalment jinvolvu ż-żona tat-tab, filwaqt li kwistjonijiet ta 'degassing spiss jinvolvu delamination. Is-siġillar fqir jippermetti li l-umdità atmosferika tidħol fiċ-ċellula, u tikkawża d-dekompożizzjoni tal-elettroliti u l-ġenerazzjoni tal-gass.

2. Ħsara fil-wiċċ tal-borża:Matul il-fluss tal-linja ta 'produzzjoni, il-borża tista' ssostni ħsara aċċidentali jew indotta mill-bniedem-(bħal pinholes), li tippermetti li l-umdità tippenetra l-intern taċ-ċellula.

3. Ħsara fil-kantunieri:Minħabba d-deformazzjoni speċifika tas-saff tal-aluminju fil-kantunieri mitwija, il-moviment tal-borża tal-gass jista 'jdawwar il-kantuniera, jagħmel ħsara lill-aluminju (ċelluli akbar b'boroż tal-gass akbar huma aktar suxxettibbli għal dan) u jikkompromettu l-barriera tal-umdità. L-applikazzjoni ta' tejp crepe jew kolla sħun-imdewweb fil-kantunieri tista' tgħin biex tnaqqas dan ir-riskju. Barra minn hekk, l-immaniġġjar taċ-ċelloli mill-borża tal-gass wara s-siġillar ta 'fuq huwa pprojbit; għandha tingħata attenzjoni partikolari waqt it-tħaddim biex ma tħallix li ċ-ċelloli jitbandlu waqt li jkunu fuq xtillieri li qed jixjieħu.

4. Kontenut ta' umdità interna eċċessiva:Jekk il-livelli ta 'umdità jaqbżu l-limiti, l-elettrolit jiddegrada, li jwassal għall-ġenerazzjoni tal-gass wara l-formazzjoni jew id-degassing. Kawżi primarji għal umdità interna eċċessiva jinkludu: kontenut għoli ta 'umdità fl-elettrolit, kontenut għoli ta' umdità fiċ-ċellula vojta wara l-ħami, u umdità eċċessiva fil-kamra niexfa. Jekk umdità eċċessiva hija suspettata bħala l-kawża ta 'nefħa, jista' jsir kontroll tat-traċċabilità tal-proċess.

5. Anomaliji tal-proċess tal-formazzjoni:Proċeduri ta 'formazzjoni mhux korretti jistgħu jwasslu għal nefħa taċ-ċelluli.

6. Saff SEI instabbli:Nefħa żgħira tista' sseħħ matul iċ-ċikli ta' ċarġ-skarigu tal-ittestjar tal-kapaċità. 7. Żejjed/Ħruġ -: Minħabba ħsarat fil-proċess, it-tagħmir jew il-bord taċ-ċirkwit tal-protezzjoni (PCB), iċ-ċellula tal-batterija tgħaddi minn ħlas żejjed jew skariku eċċessiv, li jirriżulta f'nefħa severa (ġenerazzjoni tal-gass).

8. Short Circuit:Żbalji operattivi li jikkawżaw kuntatt bejn it-tabs taċ-ċelluli ħajjin jirriżultaw f'ċirkwit qasir; iċ-ċellula tintefaħ, il-vultaġġ jonqos malajr, u t-tabs isiru suwed maħruqa.

9. Short Circuit Intern:Ċirkwit qasir bejn l-anodu u l-katodu ġewwa ċ-ċellula jikkawża skariku rapidu u ġenerazzjoni tas-sħana, akkumpanjati minn nefħa severa. Kawżi jinkludu difetti fid-disinn; jinxtorob separatur, ħdejjed, jew ħsara; allinjament ħażin ta' bi-ċelluli; burrs li jtaqqbu s-separatur; pressjoni eċċessiva tal-apparat; jew -kompressjoni żejda mill-magna tas-siġill- tas-sħana. Per eżempju, wisa 'insuffiċjenti flimkien ma' kompressjoni eċċessiva tal-korp taċ-ċellula mill-magna tas-siġillar tas-sħana-preċedentement ikkawżat qtugħ u nefħa tal-anodu-katodu.

10. Korrużjoni:Il-korrużjoni taċ-ċellula tikkonsma s-saff tal-aluminju, teqred il-funzjoni ta 'barriera tal-umdità tagħha u twassal għal nefħa.

11. Degassing anormali bil-vakwu:Kwistjonijiet tas-sistema jew tat-tagħmir jirriżultaw f'livelli ta' vakwu mhux xierqa jew degassing mhux komplut. Pereżempju, jekk iż-żona tar-radjazzjoni tas-sħana waqt is-siġillar bil-vakwu hija kbira wisq, l-għodda tat-titqib tad-degassing tista 'tfalli milli tittaqqab b'mod effettiv il-borża, li tirriżulta f'estrazzjoni mhux kompluta tal-gass.

Is-soppressjoni tal-ġenerazzjoni anormali tal-gass teħtieġ li jiġu indirizzati kemm id-disinn tal-materjal kif ukoll il-proċessi tal-manifattura.

L-ewwel,is-sistemi tal-materjal u l-elettroliti għandhom jiġu ottimizzati biex jiżguraw il-formazzjoni ta 'film dens u stabbli ta' Solid Electrolyte Interphase (SEI), itejbu l-istabbiltà tal-materjal tal-katodu, u jinibixxu l-ġenerazzjoni anormali tal-gass.

Rigward it-trattament tal-elettroliti, ammonti żgħar ta' addittivi li jiffurmaw il-film-spiss jintużaw biex jagħmlu l-film SEI aktar uniformi u dens. Dan inaqqas il-ġenerazzjoni tal-gass ikkawżata minn distakk u riġenerazzjoni tal-film SEI waqt l-użu tal-batterija, u b'hekk itaffu n-nefħa; metodi bħal dawn ġew dokumentati fir-riċerka u applikati fil-prattika.

Ir-riċerka tindika li l-komponenti tal-film SEI ffurmati minn EC (ethylene carbonate) u VC (vinylene carbonate) jikkonsistu f'karbonati lineari tal-litju alkyl. F'temperaturi għoljin, il-karbonati tal-alkil tal-litju mwaħħla mal-karbonju litiat (LiC) huma instabbli u jiddekomponu biex jiġġeneraw gassijiet (bħal CO2), li jwasslu għal nefħa tal-batterija. Il-film SEI iffurmat minn PS jikkonsisti f'sulfonat tal-litju alkyl; għalkemm il-film fih difetti, jippossjedi ċerta struttura bi-dimensjonali u jibqa' relattivament stabbli fuq il-wiċċ tal-LiC anke f'temperaturi għoljin. Meta PS u VC jintużaw flimkien, PS jifforma struttura difettuża b'żewġ -dimensjonali fuq il-wiċċ tal-anodu f'vultaġġi aktar baxxi; hekk kif il-vultaġġ jogħla, VC jifforma alkyl carbonate tal-litju lineari-strutturat li jimla d-difetti fl-istruttura bi-dimensjonali, li jirriżulta f'film SEI stabbli, strutturat tan-netwerk{-fuq il-LiC. Dan it-tip ta 'struttura tal-film SEI isaħħaħ b'mod sinifikanti l-istabbiltà u jrażżan b'mod effettiv il-ġenerazzjoni tal-gass ikkawżat mid-dekompożizzjoni tal-film.

Barra minn hekk,interazzjonijiet bejn il-materjal tal-katodu tal-ossidu tal-kobalt tal-litju u l-elettrolit iwasslu għal prodotti ta 'dekompożizzjoni li jikkatalizzaw it-tqassim tas-solventi tal-elettroliti. Konsegwentement, l-applikazzjoni ta 'kisja tal-wiċċ mal-materjal tal-katodu mhux biss ittejjeb l-istabbiltà strutturali iżda wkoll timminimizza l-kuntatt bejn il-katodu u l-elettrolit, u b'hekk tnaqqas il-ġenerazzjoni tal-gass immexxija mill-attività ta' dekompożizzjoni katalitika tal-katodu. Għalhekk, il-formazzjoni ta 'saff ta' kisi stabbli u intatt fuq il-wiċċ tal-partiċelli tal-materjal tal-katodu tirrappreżenta direzzjoni ewlenija għall-iżvilupp attwali.

Acey Enerġija Ġdidatispeċjalizza fil-provvista ta' soluzzjonijiet one-stop għal linji ta' assemblaġġ semi{-awtomatiċi/kompletament-awtomatiċi ta' pakketti ta' batteriji tal-litju użati f'ESS, UAV, E-Bike, E-Scooter, Power Tools, Żewġ/Tliet Roti, Eċċ. jone tal-litjulinja tal-assemblaġġ tal-pakkett tal-batteriji, Nistgħu nipprovdulek appoġġ tekniku professjonali u gwida, jekk jogħġbok tħossok liberu li tikkuntattjana!

Ikkuntattja issa