Af hverju bólgnast pokafrumur?

Það eru margar ástæður fyrir því að -litíum-jónarafhlöður bólgna. Á grundvelli tilraunarannsókna og þróunarreynslu er hægt að flokka orsakir bólgu í þrjár gerðir: Í fyrsta lagi aukning á þykkt af völdum stækkunar rafskautsplata rafhlöðu meðan á hjólreiðum stendur; í öðru lagi, þroti af völdum gasmyndunar sem stafar af oxandi niðurbroti raflausnarinnar; og í þriðja lagi bólga af völdum framleiðslugalla, svo sem raka sem kemst inn vegna lélegrar þéttingar eða skemmda á frumuhornum.

Ráðandi þættir sem knýja fram breytingar á rafhlöðuþykkt eru mismunandi eftir mismunandi efnafræði rafhlöðunnar. Til dæmis, í rafhlöðum sem nota litíumtítanat (LTO) rafskaut, er gasmyndun aðalorsök bólgu; á móti, fyrir rafhlöður með grafítskautum, stuðla bæði útþensla rafskautsplötu og gasmyndun til bólgu.

Umræður um þætti og kerfi sem hafa áhrif á stækkun grafítskautsskauta

Aukning frumuþykktar við hleðslu á litíum-jónarafhlöðum er fyrst og fremst rakin til stækkunar rafskautsins; stækkunarhlutfall bakskautsins er aðeins 2–4%. Skaut eru venjulega samsett úr grafíti, bindiefni og leiðandi kolefni, þar sem grafítefnið sjálft sýnir um það bil 10% þensluhraða. Lykilþættir sem hafa áhrif á stækkunarhraða grafítskauta eru meðal annars SEI (Solid Electrolyte Interphase) filmumyndun, hleðsluástand (SOC), ferlibreytur og aðrar breytur.

(1) SEI kvikmyndamyndun
Við upphafshleðslu-hleðsluhring litíum-jónarafhlöðu, á sér stað afoxunarhvarf milli raflausnarinnar og grafítagnanna við fasta-vökvaviðmótið, sem myndar aðgerðarlag (SEI filmuna) yfir rafskautsefnið. Myndun SEI filmunnar leiðir til verulegrar aukningar á rafskautaþykkt, sem stuðlar að heildaraukningu á frumuþykkt um það bil 4%. Á meðan á -langtíma hjólreiðum stendur hefur eðlisfræðileg uppbygging og tiltekið yfirborð grafítsins áhrif á kraftmikið ferli sem felur í sér upplausn núverandi SEI og myndun nýs SEI; til dæmis sýnir flögugrafít hærra þensluhraða en kúlulaga grafít.

(2) Gjaldríki (SOC)
Meðan á hjólaferlinu stendur sýnir rúmmálsstækkun grafítskautsins sterk reglubundin virknitengsl við SOC frumunnar. Nánar tiltekið stækkar rúmmálið smám saman þegar litíumjónir blandast inn í grafítið (eykur SOC frumunnar); öfugt, þegar litíumjónir -flækjast frá grafítskautinu, minnkar SOC frumunnar og grafítskautarúmmálið minnkar í samræmi við það.

(3) Ferlafæribreytur
Varðandi ferlibreytur hefur þjöppunarþéttleiki veruleg áhrif á grafítskautið. Við kaldpressun rafskautsplötunnar myndast verulegt þjöppunarálag innan grafítskautshúðulagsins; Erfitt er að létta þessa streitu að fullu við síðari skref eins og bökun við háan-hita. Á meðan á hleðslu-losunarhring stendur valda samsettu áhrifum litíum-jóna-/af-flögunar og raflausnar-bólga í bindiefninu að streita innan húðarinnar losnar, sem leiðir til aukinnar þenslu. Ennfremur ákvarðar þjöppunarþéttleiki tómarúmmálsins innan rafskautshúðarinnar. Stórt tómarúmmál getur í raun komið til móts við stækkun rafskautsplötunnar.

Aftur á móti, ef tómarúmmálið er lítið, er ekki nóg pláss til að taka við stækkuninni; þar af leiðandi þvingast stækkunin út og kemur fram sem aukning á heildarrúmmáli rafskautsplötunnar.

(4) Aðrir þættir
Aðrir þættir sem hafa áhrif á útþenslu rafskauts eru meðal annars viðloðun bindiefnis (sérstaklega viðloðun milli bindiefnisins, grafítagna, leiðandi kolefnis og straumsafnarans), hleðslu-hleðsluhraða, bólguhegðun bindiefnisins í raflausninni, lögun og pökkunarþéttleiki grafítagnanna við niðurbrot grafítagnanna og niðurbrot rafræns bindis.

Acey New Energy sérhæfir sig í rannsóknum og framleiðslu á hágæða-búnaði fyrir litíum-jónarafhlöður. Við getum veitt eina-lausn fyrir rannsóknarstofu-kvarðaframleiðslulína rafhlöðufyrir sívala rafhlöðu, myntfrumu, pokaklefa

Gasmyndun innan rafhlöðunnar er önnur stór orsök bólgu.

Rafhlöður upplifa mismikla gasmyndun og bólgu meðan á hjólreiðum stendur við stofuhita eða háan hita, sem og við háan- geymslu.

Við upphafshleðslu-afhleðsluhringinn myndast SEI (Solid Electrolyte Interphase) film á yfirborði rafskautsins. Myndun SEI (Solid Electrolyte Interphase) lagsins á rafskautinu stafar fyrst og fremst af afoxandi niðurbroti EC (etýlenkarbónats); myndun alkýllitíums og Li2CO3 fylgir myndun verulegs magns af CO og C2H4. Leysiefni eins og DMC (dímetýlkarbónat) og EMC (etýlmetýlkarbónat) stuðla einnig að filmumyndun og gefa af sér RLiCO3 og ROLi ásamt lofttegundum eins og CH4, C2H6, C3H8 og CO. Í raflausnum sem byggir á PC (própýlenkarbónat)- er gasmyndunin á C3 tiltölulega meiri, fyrst og fremst í PCH, frá PCH. Fyrir LiFePO4 pokafrumur er gasbólga alvarlegust eftir að fyrstu 0,1C hleðslulotunni er lokið.

Það er augljóst að myndun SEI fylgir óhjákvæmilega myndun umtalsverðs magns af gasi. Tilvist H2O óhreininda truflar P-F tengin í LiPF6, sem leiðir til myndunar HF; þetta gerir rafhlöðukerfið óstöðug og myndar gas. Of mikið H2O eyðir Li+ jónum og myndar LiOH, LiO2 og H2, sem leiðir einnig til gasþróunar. Gasmyndun á sér einnig stað við geymslu og langa hleðslu{10}}afhleðslu; í lokuðum litíum-jónarafhlöðum veldur umtalsverð gassöfnun bólgu og skerðir þar með afköst rafhlöðunnar og styttir endingartíma hennar. Helstu ástæður fyrir gasmyndun við geymslu eru sem hér segir:

(1) H2O sem er í rafhlöðukerfinu leiðir til HF-myndunar, sem skemmir SEI-lagið. Súrefni (O2) í kerfinu getur oxað raflausnina, sem leiðir til myndunar mikið magn af CO2;
(2) Ef SEI lagið sem myndast við fyrstu virkjun (myndun) er óstöðugt getur það brotnað niður við geymslu; viðgerð á SEI laginu í kjölfarið losar lofttegundir sem eru aðallega kolvetni. Við langtímahleðslu-hleðsluhringrás geta breytingar á kristalbyggingu bakskautsefnisins og ó-jöfn dreifing á rafskautinu valdið staðbundinni háspennu. Þetta dregur úr stöðugleika raflausnarinnar við rafskautsviðmótið; samfelld þykknun yfirborðsfilmunnar eykur viðnám milliflata og eykur viðbragðsmöguleikann enn frekar. Þetta kemur af stað niðurbroti raflausna og gasmyndun, en bakskautsefnið sjálft getur einnig losað gas.

Rafhlöður sýna mismikla bólgu eftir efnakerfum þeirra. Í rafhlöðum sem nota grafítskaut eru aðalorsakir gasmyndunar og þrota-eins og áður hefur komið fram-SEI-lagsmyndun, of mikið rakainnihald innan frumunnar, frávik í myndunarferlinu og léleg þétting. Aftur á móti, innan litíumtítanat (LTO) rafskautakerfisins, rekur iðnaðurinn almennt gasmyndun í Li4Ti5O12 rafhlöðum til eðlislægrar tilhneigingar efnisins til að gleypa raka, þó að engar endanlegar vísbendingar séu til að staðfesta þessa tilgátu.

1. Léleg þétting:Tíðni bólgna frumna af völdum þéttingargalla hefur minnkað verulega. Gallar geta komið fram á hvaða þéttingarhlið sem er, þar sem toppþéttingar og afgasunarþéttingar eru algengustu vandamálasvæðin; efstu þéttingarvandamál snerta venjulega flipasvæðið, en afgasunarvandamál fela oft í sér aflögun. Léleg þétting gerir raka í andrúmsloftinu kleift að komast inn í frumuna, sem veldur niðurbroti raflausna og gasmyndun.

2. Skemmdir á yfirborði pokans:Meðan á flæði framleiðslulínunnar stendur getur pokinn orðið fyrir skemmdum af slysni eða-af mannavöldum (svo sem göt), sem gerir raka kleift að komast inn í frumuna.

3. Hornskemmdir:Vegna sérstakrar aflögunar állagsins við samanbrotin horn, getur hreyfing gaspokans snúið horninu, skaðað álið (stærri frumur með stærri gaspoka eru líklegri til þess) og skerða rakahindrunina. Með því að setja kreppband eða heitt-bræðslulím á hornin getur það hjálpað til við að draga úr þessari hættu. Ennfremur er bannað að meðhöndla frumur með gaspokanum eftir lokun að ofan; Gæta þarf sérstakrar varúðar við notkun til að koma í veg fyrir að frumurnar sveiflast þegar þær eru á öldrunargrind.

4. Of mikið innra rakainnihald:Ef rakastig fer yfir mörk brotnar raflausnin niður, sem leiðir til gasmyndunar eftir myndun eða afgasun. Helstu orsakir fyrir of miklum innri raka eru: hátt rakainnihald í raflausninni, hátt rakainnihald í berum klefanum eftir bakstur og of mikill raki í þurru herberginu. Ef grunur leikur á að of mikill raki sé orsök bólgu er hægt að framkvæma rekjanleikaprófun.

5. Frávik í myndunarferli:Röng myndunaraðferð getur leitt til bólgu í frumum.

6. Óstöðugt SEI lag:Lítilsháttar bólga getur komið fram meðan á hleðslu-afhleðsluferlum afkastagetuprófunar. 7. ofhleðsla/Of-hleðsla stendur yfir: Vegna bilana í vinnslu, búnaði eða verndarrásarborði (PCB) verður rafhlaðan ofhleðsla eða ofhleðsla, sem leiðir til mikillar bólgu (gasmyndun).

8. Skammhlaup:Rekstrarvillur sem valda snertingu milli lifandi frumuflipa leiða til skammhlaups; fruman bólgnar út, spennan lækkar hratt og fliparnir verða kolsvartir.

9. Innri skammhlaup:Skammhlaup milli rafskauts og bakskauts inni í frumunni veldur hraðri útskrift og hitamyndun ásamt mikilli bólgu. Orsakir eru meðal annars hönnunargalla; rýrnun skilju, krulla eða skemmd; misskipting tví-frumna; burrs stinga skiljuna; of mikill þrýstingur á innréttingum; eða yfir-þjöppun með hita-þéttingarvélinni. Til dæmis hefur ófullnægjandi breidd ásamt of mikilli þjöppun frumulíkamans með hita-þéttingarvélinni áður valdið skautskautskemmdum og bólgu.

10. Tæring:Tæring frumunnar eyðir állaginu, eyðileggur rakahindranir þess og leiðir til bólgu.

11. Óeðlileg lofttæmislosun:Kerfis- eða búnaðarvandamál valda óviðeigandi lofttæmi eða ófullkominni afgasun. Til dæmis, ef hitageislunarsvæðið við lofttæmisþéttingu er of stórt, getur afgasunargötunartólið mistekist að gata pokann á áhrifaríkan hátt, sem leiðir til ófullkomins gasútdráttar.

Til að bæla óeðlilega gasmyndun þarf að takast á við bæði efnishönnun og framleiðsluferla.

Í fyrsta lagi,Efnis- og raflausnakerfi verða að vera fínstillt til að tryggja myndun þéttrar, stöðugrar Solid Electrolyte Interphase (SEI) filmu, auka stöðugleika bakskautsefnisins og hindra óeðlilega gasmyndun.

Varðandi saltameðferð er oft notað lítið magn af filmumyndandi-aukefnum til að gera SEI filmuna einsleitari og þéttari. Þetta dregur úr gasmyndun af völdum SEI filmulosunar og endurnýjunar meðan á rafhlöðunotkun stendur og dregur þannig úr bólgu; slíkar aðferðir hafa verið skráðar í rannsóknum og beitt í verki.

Rannsóknir benda til þess að SEI filmuhlutirnir sem myndast af EC (etýlenkarbónati) og VC (vinýlenkarbónati) samanstanda af línulegum litíumalkýlkarbónötum. Við háan hita eru litíumalkýlkarbónötin sem tengjast litíum kolefninu (LiC) óstöðug og brotna niður til að mynda lofttegundir (eins og CO2), sem leiðir til bólgu í rafhlöðunni. SEI kvikmyndin sem myndast af PS samanstendur af litíumalkýlsúlfónati; þó að kvikmyndin innihaldi galla, hefur hún ákveðna tvívíddarbyggingu og helst tiltölulega stöðug á LiC yfirborðinu, jafnvel við háan hita. Þegar PS og VC eru notuð saman myndar PS gallaða tvívíddarbyggingu á yfirborði rafskautsins við lægri spennu; þegar spennan hækkar myndar VC línulegt-uppbyggt litíumalkýlkarbónat sem fyllir gallana í tvívíða uppbyggingunni, sem leiðir til stöðugrar netkerfis-uppbyggðrar SEI filmu á LiC. Þessi tegund af SEI filmu uppbyggingu eykur verulega stöðugleika og bælir í raun gasmyndun af völdum niðurbrots filmu.

Ennfremur,víxlverkun milli litíumkóbaltoxíð bakskautsefnisins og raflausnarinnar leiða til niðurbrotsefna sem hvata niðurbrot raflausnaleysiefna. Þar af leiðandi bætir það að setja yfirborðshúð á bakskautsefnið ekki aðeins byggingarstöðugleika heldur dregur einnig úr snertingu á milli bakskautsins og raflausnarinnar og dregur þar með úr gasmyndun sem knúin er áfram af hvata niðurbrotsvirkni bakskautsins. Þess vegna táknar myndun stöðugs, ósnorts húðunarlags á yfirborði bakskautsefnisagna meginstefnu fyrir núverandi þróun.

Acey New Energysérhæfir sig í að bjóða upp á einn-stöðvalausnir fyrir hálf-sjálfvirkar/alveg-sjálfvirkar samsetningarlínur af litíum rafhlöðupökkum sem notaðar eru í ESS, UAV, E-Bike, E-Hjólhjól, rafmagnsverkfæri, tveggja/þrjú hjóla osfrv. Ef þú ert nýr í litíum framleiðslu og rafhlöðu, viltu smíða þína eigin litíum iðnað eða rafhlöðu. litíum jónrafhlöðupakka færiband, við getum veitt þér faglega tæknilega aðstoð og leiðbeiningar, vinsamlegast ekki hika við að hafa samband við okkur!

Hafðu samband núna