锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

锂电池由于其高能量比和高安全性而在市场上得到了广泛应用。像锂电池这样的电池不如聚合物电池安全。然而，由于其开发较早，价格相对较低，许多制造商都可以生产，这导致了不均匀性，锂电池的安全性有时也得不到保证。此外，如果使用不当或生产水平有限，仍然存在一定的安全隐患，例如电池膨胀。那么，为什么锂电池会出现电池膨胀的现象呢？让我们来看看电池膨胀的原因和一些解决方案。

 

锂电池组的基本结构分析

锂电池组的主要材料组成：正极材料、负极材料、电解质、锂电池隔膜（隔离材料）。

 

正极

从电池重量组成来看，正极材料占比很大（一般为70%-80%），因为正极材料的性能直接影响锂离子电池的性能，其成本也直接决定了电池的成本。正极材料占锂离子电池成本的30%至40%，也直接影响锂离子电池组的能量密度和性能。

 

负极

负极材料由电势比阴极低的材料组成，并且具有高比容量和良好的充放电可逆性，从而在锂嵌入过程中保持良好的尺寸和机械稳定性。负极材料主要影响锂电池组的效率和循环性能。负极材料的性能也直接影响锂电池的性能。负极材料约占锂电池总成本的10-20%。就负极材料的类型而言，它包括碳基负极和非碳负极。

 

 

电解质

电解质起着在正极和负极之间传输电荷的作用（类似于无线电中的载波），并且具有高离子电导率。它影响着锂电池组的能量密度、广泛的温度应用、循环寿命、功率密度、安全性能等因素。

 

锂电池分离器

锂电池隔膜具有一定的孔径和孔隙率，以确保低电阻和高离子导电性。它对锂离子具有良好的渗透性，对电解质具有良好的润湿性，具有足够的液体吸收和保湿能力，并保持离子导电性。同时，它具有电子绝缘，以确保阴极和阳极的机械隔离。

此外，它应该具有足够的机械性能，如穿刺强度和拉伸强度，以及电解质耐腐蚀性和足够的电化学稳定性。动力电池对隔膜的要求更高，通常使用复合隔膜。

 

为什么锂电池组的电池会膨胀？

锂电池膨胀的主要原因有三个：

 

首先，制造商的生产过程问题

由于生产商数量众多，为了节省成本，许多生产商将生产环境恶劣，使用将被淘汰的设备和机器等，使电池的涂层不均匀，电解液中混入灰尘颗粒。所有这些都可能导致锂电池组在用户使用时电池膨胀，甚至造成更大的危险。

 

 

二是用户的日常使用习惯

第二个是用户自己。如果用户使用锂电池产品不当，如过度充电和过度放电，或在极端恶劣的环境中连续使用，也可能导致锂电池出现电池膨胀。

 

第三，如果长期不使用和储存不当

任何一种产品如果长时间不使用，原来的性能基本上都会下降，电池也不会长时间使用，然后就没有得到妥善的保存。当它长时间暴露在空气中，并且电池充满电时，就不会使用它。由于空气在一定程度上具有导电性，如果放置时间过长，相当于电池的阴极和阳极直接接触，就会发生慢性短路。一旦发生短路，就会产生热量，一些电解质会分解甚至气化，导致电池膨胀。

 

过度充电和过度放电导致电池膨胀的原因如下：

过充电引起的电池膨胀：过充电会导致正极材料中的所有锂原子跑进正极材料中，导致正极原来的满格变形和塌陷，这也是锂电池功率下降的主要原因。在这个过程中，阳极中的锂离子越来越多，过度积累使锂原子生长出残端晶体，从而使锂电池膨胀。

 

 

过放电引起的电池膨胀：在液体锂离子电池的第一次充放电过程中，电极材料和电解质在固液相界面发生反应，形成覆盖电极材料表面的钝化层。形成的钝化层膜可以有效防止电解质分子通过，但Li+可以通过钝化层自由插入和提取，具有固体电解质的特性。因此，这层钝化膜被称为固体电解质界面，简称SEI。

SEI膜将对阳极材料具有保护作用，使材料结构不易坍塌，并可增加电极材料的循环寿命。SEI膜不是静态的，在充电和放电过程中会有一点变化，主要是因为一些有机物质会发生可逆的变化。在电池过放电后，SEI膜被可逆地损坏，并且保护阳极材料的SEI被破坏，导致阳极材料塌陷，从而形成膨胀的电池现象。

这两个因素会导致电池在使用过程中发生类似于电池内部短路的剧烈反应，产生大量热量，进而导致电解质分解气化，从而导致电池膨胀。

 

如何安全处理膨胀的电池？

● 用完大约一半的电池，然后开始补充电池电量。在极少数情况下，将进行完全放电和完全充电维护，这可以大大减少结晶量，并显著减缓电池膨胀的现象。

● 锂膨胀电池可以直接丢弃，因为电量已经很小，短路后根本没有电。

● 锂电池组通常需要专业回收，以免造成污染。如果没有办法处理它们，就应该把它们扔进分类回收的垃圾桶。

 

 

以上就是造成电池膨胀的原因，以及今后如何正确处理膨胀的电池。