Nima uchun sumka hujayralari shishiradi?

Lityum ionli qopcha{0}}batareyalarining shishishiga ko'p sabablar bor. Eksperimental Ar-ge tajribasiga asoslanib, shish paydo bo'lishining sabablari uch turga bo'linishi mumkin: birinchidan, velosipedda akkumulyator elektrodlari varaqlarining kengayishi natijasida yuzaga kelgan qalinlikning oshishi; ikkinchidan, elektrolitning oksidlovchi parchalanishi natijasida gaz hosil bo'lishidan kelib chiqadigan shish; va uchinchidan, ishlab chiqarish nuqsonlari tufayli yuzaga kelgan shish, masalan, yomon muhrlanish yoki hujayra burchaklarida shikastlanish tufayli namlikning kirib borishi.

Batareya qalinligining o'zgarishiga olib keladigan asosiy omillar batareyaning turli xil kimyoviy moddalarida farqlanadi. Masalan, litiy titanat (LTO) anodlaridan foydalanadigan batareyalarda gaz hosil bo'lishi shishning asosiy sababidir; farqli o'laroq, grafit anodli batareyalar uchun ham elektrod plitasining kengayishi, ham gaz hosil bo'lishi shish paydo bo'lishiga yordam beradi.

Grafit anodining kengayishiga ta'sir qiluvchi omillar va mexanizmlar haqida munozara

Lityum{0}}ionli batareyalarni zaryadlash jarayonida hujayra qalinligining oshishi, birinchi navbatda, anodning kengayishi bilan bog'liq; katodning kengayish darajasi faqat 2-4% ni tashkil qiladi. Anodlar odatda grafit, bog'lovchi va o'tkazuvchan ugleroddan iborat bo'lib, grafit materialining o'zi taxminan 10% kengayish tezligini namoyish etadi. Grafit anodlarining kengayish tezligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar orasida SEI (qattiq elektrolitlar interfazasi) plyonka shakllanishi, zaryad holati (SOC), jarayon parametrlari va boshqa o'zgaruvchilar kiradi.

(1) SEI film shakllanishi
Litiy ionli akkumulyatorning dastlabki zaryad-zaryadlanish siklida qattiq suyuqlik interfeysida elektrolit va grafit zarralari oʻrtasida pasayish reaktsiyasi sodir boʻlib, elektrod materiali ustida passivatsiya qatlamini (SEI plyonkasi) hosil qiladi. SEI plyonkasining shakllanishi anod qalinligining sezilarli darajada oshishiga olib keladi, bu esa hujayra qalinligining taxminan 4% ga umumiy o'sishiga yordam beradi. Uzoq muddatli velosiped haydash jarayonida grafitning jismoniy tuzilishi va o'ziga xos sirt maydoni dinamik jarayonga ta'sir qiladi, bu mavjud SEIning erishi va yangi SEI shakllanishini o'z ichiga oladi; masalan, yoriqli grafit sferik grafitga qaraganda yuqori kengayish tezligini namoyish etadi.

(2) To'lov holati (SOC)
Velosiped jarayonida grafit anodining hajmining kengayishi hujayraning SOC bilan kuchli davriy funktsional aloqani namoyon qiladi. Xususan, litiy ionlari grafitga birikishi natijasida hajm asta-sekin kengayadi (hujayra SOCni oshiradi); aksincha, litiy ionlari grafit anodidan de-birlashganda, hujayraning SOC miqdori kamayadi va shunga mos ravishda grafit anodining hajmi ham qisqaradi.

(3) Jarayon parametrlari
Jarayon parametrlariga kelsak, siqilish zichligi grafit anodiga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Elektrod varag'ini sovuq bosish paytida grafit anod qoplama qatlamida sezilarli bosim kuchlanishi paydo bo'ladi; yuqori haroratda pishirish kabi keyingi bosqichlarda bu stressni to'liq bartaraf etish qiyin-. Zaryad{3}}zaryad aylanish jarayonida, litiy{4}}ion interkalatsiyasi/de-interkalatsiyasi va elektrolitlar bilan bog‘langan{6}}bog‘lovchining shishishining birgalikdagi ta'siri qoplama ichidagi kuchlanishning chiqishiga olib keladi va bu kengayishning kuchayishiga olib keladi. Bundan tashqari, siqilish zichligi anod qoplamasi ichidagi bo'shliq hajmini aniqlaydi. Katta bo'shliq hajmi elektrod varag'ining kengayishini samarali tarzda joylashtirishi mumkin.

Aksincha, bo'shliq hajmi kichik bo'lsa, kengayishni o'zlashtirish uchun etarli joy yo'q; binobarin, kengayish tashqariga majburlanadi, bu anod varag'ining umumiy hajmining oshishi sifatida namoyon bo'ladi.

(4) Boshqa omillar
Anodning kengayishiga ta'sir qiluvchi boshqa omillar qatoriga bog'lovchining yopishish kuchi (ayniqsa, bog'lovchi, grafit zarralari, o'tkazuvchi uglerod va oqim kollektori o'rtasidagi fazalararo yopishqoqlik), zaryad-bo'lish tezligi, elektrolitdagi bog'lovchining shishishi, shakli va o'rash zichligi, bog'lovchi zarrachalarning hajmi va degradatsiyasi natijasida grafitning ortishi kiradi. velosport.

Acey New Energy kompaniyasi litiy-ionli batareyalar uchun yuqori{0}}texnologik uskunalarni tadqiq qilish va ishlab chiqarishga ixtisoslashgan. Laboratoriya shkalasi uchun-bir toʻxtamlik{4}}yechimni taqdim eta olamizbatareya ishlab chiqarish liniyasisilindrsimon batareya, tanga xujayrasi, sumka xujayrasi uchun

Batareyada gaz hosil bo'lishi shishning yana bir asosiy sababidir.

Batareyalar xonada yoki yuqori haroratlarda, shuningdek, yuqori haroratda saqlash vaqtida turli darajada gaz hosil bo‘lishi va shishishi kuzatiladi.

Dastlabki zaryad{0}}zaryadlanish davrida elektrod yuzasida qattiq elektrolitlar interfazasi (SEI) plyonkasi hosil bo'ladi. Anodda SEI (qattiq elektrolitlar interfazasi) qatlamining shakllanishi birinchi navbatda EC (etilen karbonat) ning qaytaruvchi parchalanishidan kelib chiqadi; alkil lityum va Li2CO3 hosil bo'lishi CO va C2H4 muhim miqdorda ishlab chiqarish bilan birga keladi. DMC (Dimetil karbonat) va EMC (etil metil karbonat) kabi erituvchilar ham plyonka hosil bo'lishiga hissa qo'shib, CH4, C2H6, C3H8 va CO kabi gazlar bilan bir qatorda RLiCO3 va ROLi hosil qiladi. PC (propilen karbonat){13}}asosidagi elektrolitlarda gaz hosil bo'lishi asosan PCH3 dan yuqori bo'ladi. kamaytirish. LiFePO4 sumkasi hujayralari uchun gazning shishishi dastlabki 0,1C zaryadlanish davri tugagandan so'ng eng kuchli hisoblanadi.

Ko'rinib turibdiki, SEI shakllanishi muqarrar ravishda katta miqdorda gaz hosil bo'lishi bilan birga keladi. H2O aralashmalarining mavjudligi LiPF6 dagi P-F bog'larini beqarorlashtiradi, bu esa HF hosil bo'lishiga olib keladi; bu akkumulyator tizimini beqarorlashtiradi va gaz hosil qiladi. Haddan tashqari H2O Li+ ionlarini iste'mol qiladi, LiOH, LiO2 va H2 ni hosil qiladi, bu ham gaz evolyutsiyasiga olib keladi. Gaz hosil bo'lishi, shuningdek, saqlash va uzoq vaqt zaryad-bo'shatish davrida ham sodir bo'ladi; muhrlangan litiy-ion batareyalarda gazning sezilarli darajada to‘planishi shishib ketishiga olib keladi, bu esa batareyaning ishlashini yomonlashtiradi va xizmat muddatini qisqartiradi. Saqlash paytida gaz hosil bo'lishining asosiy sabablari quyidagilardan iborat:

(1) Batareya tizimida mavjud bo'lgan H2O SEI qatlamiga zarar etkazadigan HF hosil bo'lishiga olib keladi. Tizimdagi kislorod (O2) elektrolitni oksidlashi mumkin, natijada ko'p miqdorda CO2 hosil bo'ladi;
(2) Agar dastlabki faollashtirish (shakllanish) paytida hosil bo'lgan SEI qatlami beqaror bo'lsa, u saqlash vaqtida yomonlashishi mumkin; SEI qatlamining keyingi ta'mirlanishi asosan uglevodorodlardan tashkil topgan gazlarni chiqaradi. Uzoq{2}}zaryad-deyarli aylanish jarayonida katod materialining kristalli strukturasidagi o'zgarishlar va elektrod yuzasi bo'ylab bir xil bo'lmagan potentsial- taqsimlanishi mahalliylashtirilgan yuqori potentsiallarni keltirib chiqarishi mumkin. Bu elektrod interfeysida elektrolitning barqarorligini pasaytiradi; sirt plyonkasining uzluksiz qalinlashishi interfaziya qarshiligini oshiradi, reaktsiya potentsialini yanada oshiradi. Bu elektrolitlarning parchalanishi va gaz hosil bo'lishiga olib keladi, katod materialining o'zi ham gazni chiqarishi mumkin.

Batareyalar kimyoviy tizimlariga qarab turli darajadagi shishishni namoyon qiladi. Grafit anodli akkumulyatorlarda gaz hosil bo'lishi va shishishining asosiy sabablari-yuqorida aytib o'tilganidek-SEI qatlamining shakllanishi, hujayra ichidagi ortiqcha namlik, hosil bo'lish jarayonidagi anomaliyalar va yomon muhrlanishdir. Bundan farqli o'laroq, lityum titanat (LTO) anod tizimida sanoat odatda Li4Ti5O12 batareyalarida gaz hosil bo'lishini materialning namlikni yutish tendentsiyasi bilan bog'laydi, ammo bu gipotezani tasdiqlash uchun aniq dalillar yo'q.

1. Yomon muhrlanish:Plomba nuqsonlari tufayli shishgan hujayralar soni sezilarli darajada kamaydi. Har qanday muhrlangan tomonda nuqsonlar paydo bo'lishi mumkin, yuqori muhrlash va gazsizlantiruvchi muhrlar eng keng tarqalgan muammoli joylardir; Yuqori muhrlanish muammolari odatda yorliq sohasini o'z ichiga oladi, gazsizlantirish bilan bog'liq muammolar ko'pincha delaminatsiyani o'z ichiga oladi. Yomon muhrlanish atmosfera namligining hujayra ichiga kirishiga imkon beradi, elektrolitlar parchalanishi va gaz hosil bo'lishiga olib keladi.

2. Xalta sirtining shikastlanishi:Ishlab chiqarish liniyasining oqimi davomida sumka tasodifiy yoki inson tomonidan shikastlangan{0}}bo'lishi mumkin (masalan, teshiklar), namlikning hujayra ichiga kirib ketishiga imkon beradi.

3. Burchak shikastlanishi:Katlangan burchaklardagi alyuminiy qatlamining o'ziga xos deformatsiyasi tufayli gaz sumkasining harakati burchakni burishi, alyuminiyga zarar etkazishi mumkin (kattaroq gaz paketlari bo'lgan katta hujayralar bunga ko'proq moyil bo'ladi) va namlik to'sig'ini buzadi. Burchaklarga krep lenta yoki issiq{1}}erigan elim surtish bu xavfni kamaytirishga yordam beradi. Bundan tashqari, yuqori muhrlanganidan keyin gaz qoplari bilan hujayralarni qayta ishlash taqiqlanadi; hujayralar qarigan raflarda chayqalib ketishining oldini olish uchun operatsiya vaqtida alohida e'tibor berish kerak.

4. Haddan tashqari ichki namlik:Agar namlik darajasi chegaradan oshsa, elektrolitlar parchalanadi, bu hosil bo'lgandan yoki gazsizlanishdan keyin gaz hosil bo'lishiga olib keladi. Haddan tashqari ichki namlikning asosiy sabablari quyidagilardan iborat: elektrolitlardagi yuqori namlik, pishirishdan keyin yalang'och hujayradagi yuqori namlik va quruq xonada haddan tashqari namlik. Agar haddan tashqari namlik shish paydo bo'lishiga shubha qilingan bo'lsa, jarayonning kuzatilishini tekshirish mumkin.

5. Shakllanish jarayoni anomaliyalari:Noto'g'ri shakllanish jarayonlari hujayra shishishiga olib kelishi mumkin.

6. Barqaror SEI qatlami:Zaryadlash quvvatini tekshirishda -zaryadni tushirish davrlari. 7. Haddan tashqari zaryadlash/ortiqcha-zaryad qilish vaqtida engil shish paydo bo'lishi mumkin: jarayon, uskuna yoki himoya platasi (PCB) noto'g'ri ishlashi tufayli batareya xujayrasi haddan tashqari zaryadlanadi yoki haddan tashqari zaryadsizlanadi, natijada kuchli shish paydo bo'ladi (gaz hosil bo'ladi).

8. Qisqa tutashuv:Jonli hujayra yorliqlari orasidagi aloqani keltirib chiqaradigan operatsion xatolar qisqa tutashuvga olib keladi; hujayra shishadi, kuchlanish tezda pasayadi va yorliqlar qora rangga aylanadi.

9. Ichki qisqa tutashuv:Hujayra ichidagi anod va katod o'rtasidagi qisqa tutashuv kuchli shish bilan birga tez zaryadsizlanish va issiqlik hosil bo'lishiga olib keladi. Sabablari dizayndagi kamchiliklarni o'z ichiga oladi; ajratgichning qisqarishi, kıvrılması yoki shikastlanishi; bi-hujayralarning noto'g'ri joylashishi; ajratgichni teshuvchi burrs; armaturaning haddan tashqari bosimi; yoki issiqlik plombalash mashinasi tomonidan-ortiqcha siqish-. Masalan, kenglik yetarli boʻlmagani va hujayra tanasining issiqlik muhrlash mashinasi tomonidan haddan tashqari siqilishi-ilgari anod-katod qisqarishi va shishishiga sabab boʻlgan.

10. Korroziya:Hujayraning korroziyasi alyuminiy qatlamini iste'mol qiladi, uning namlik to'siqni funktsiyasini buzadi va shish paydo bo'lishiga olib keladi.

11. Anormal vakuumli gazsizlantirish:Tizim yoki uskunadagi muammolar noto'g'ri vakuum darajalariga yoki to'liq gazsizlanishga olib keladi. Misol uchun, agar vakuumni yopish paytida issiqlik radiatsiya zonasi juda katta bo'lsa, degassing pirsing vositasi sumkani samarali teshib qo'ymasligi mumkin, natijada gaz to'liq chiqarilmaydi.

G'ayritabiiy gaz hosil bo'lishini bostirish ham moddiy loyihalash, ham ishlab chiqarish jarayonlarini ko'rib chiqishni talab qiladi.

Birinchidan,zich, barqaror Qattiq Elektrolitlar Interfaza (SEI) plyonkasi shakllanishini ta'minlash, katod materialining barqarorligini oshirish va g'ayritabiiy gaz hosil bo'lishini oldini olish uchun material va elektrolitlar tizimlari optimallashtirilishi kerak.

Elektrolitlar bilan ishlov berishga kelsak, SEI plyonkasini yanada bir xil va zichroq qilish uchun{0}}kichik miqdorda plyonka hosil qiluvchi qo'shimchalar ishlatiladi. Bu SEI plyonkasining ajralishi va batareyadan foydalanish paytida regeneratsiya natijasida yuzaga keladigan gaz hosil bo'lishini kamaytiradi va shu bilan shishishni yumshatadi; bunday usullar tadqiqotlarda hujjatlashtirilgan va amaliyotga tatbiq etilgan.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, EC (etilen karbonat) va VC (vinilen karbonat) tomonidan hosil qilingan SEI plyonka komponentlari chiziqli lityum alkil karbonatlardan iborat. Yuqori haroratlarda litiylangan uglerodga (LiC) biriktirilgan litiy alkil karbonatlar beqaror va gazlar (masalan, CO2) hosil qilish uchun parchalanadi, bu esa batareyaning shishishiga olib keladi. PS tomonidan hosil qilingan SEI plyonkasi lityum alkil sulfonatdan iborat; plyonkada nuqsonlar bo'lsa-da, u ma'lum ikki o'lchovli tuzilishga ega va yuqori haroratlarda ham LiC yuzasida nisbatan barqaror bo'lib qoladi. PS va VC birgalikda ishlatilsa, PS pastroq kuchlanishlarda anod yuzasida nuqsonli ikki o'lchovli tuzilmani hosil qiladi; kuchlanish oshishi bilan VC chiziqli{6}}tuzilishli litiy alkil karbonat hosil qiladi, u ikki oʻlchovli strukturadagi nuqsonlarni toʻldiradi-, natijada LiCda barqaror, tarmoq{8}}tuzilmali SEI plyonka hosil boʻladi. Ushbu turdagi SEI plyonka tuzilishi barqarorlikni sezilarli darajada oshiradi va plyonkaning parchalanishidan kelib chiqqan gaz hosil bo'lishini samarali ravishda bostiradi.

Bundan tashqari,lityum kobalt oksidi katod moddasi va elektrolitlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirlar elektrolitlar erituvchilarning parchalanishini katalizlaydigan parchalanish mahsulotlariga olib keladi. Shunday qilib, katod materialiga sirt qoplamini qo'llash nafaqat strukturaning barqarorligini yaxshilaydi, balki katod va elektrolitlar o'rtasidagi aloqani kamaytiradi va shu bilan katodning katalitik parchalanish faolligi tufayli gaz hosil bo'lishini kamaytiradi. Shu sababli, katod materiali zarralari yuzasida barqaror, buzilmagan qoplama qatlamining shakllanishi hozirgi rivojlanishning asosiy yo'nalishi hisoblanadi.

Acey yangi energiyaESS, UAV, E-Velosiped, E-Skuter, elektr asboblari, Ikki/Uch g'ildirakli g'ildiraklar va hokazolarda qo'llaniladigan lityum batareya paketlarining yarim-to'liq-yig'ish liniyalari uchun bir martalik yechimlarni taqdim etishga ixtisoslashgan. lityum ion batareyasi ishlab chiqarish liniyasi yoki lityum ionbatareya to'plamini yig'ish liniyasi, biz sizga professional texnik yordam va yo'l-yo'riq ko'rsata olamiz, iltimos biz bilan bog'laning!

Hozir bog'laning