Les raisons de la déformation et de l'expansion de la batterie après le cyclisme
Entreprise de renommée mondiale spécialisée dans les batteries au lithium-polymère-JXBT
Après le cyclisme, les raisons de la déformation et de l'expansion de la batterie :
L'expansion de la pièce polaire est principalement divisée en expansion physique et chimique ;
1. Expansion physique :
Analyse de la raison de la cellule d'enroulement :
Après avoir été râpée ou cyclée pendant plusieurs semaines, la batterie au lithium polymère à enroulement de taille moyenne-et-petite se déforme dans le sens de l'épaisseur. Une fois la batterie chargée et déchargée, en raison de la déformation du matériau (principalement la pièce polaire et le film isolant), la couche interne de la cellule est trop petite au coin et la concentration de contraintes est générée le long de la largeur de la cellule, ce qui à son tour provoque la torsion de la pièce polaire de la cellule et la courbure et la déformation de la cellule ;
2. Expansion chimique :
La raison chimique se manifeste par l’expansion de la pièce polaire ;
L'épaisseur des cellules de batterie au lithium-ion augmente pendant la charge, ce qui est principalement dû à l'expansion de l'électrode négative. Le taux d'expansion de l'électrode positive n'est que de 2 à 4 % et l'électrode négative est généralement composée de graphite, de liant et de carbone conducteur. Le taux d'expansion du matériau graphite lui-même atteint 10 %. Les principaux facteurs affectant le changement du taux d'expansion de l'électrode négative en graphite comprennent : la formation de film SEI, l'état de charge (SOC) et d'autres facteurs.
(un). Formation du film SEI : lors de la première charge et décharge des batteries lithium-ion, l'électrolyte subit une réaction de réduction au niveau des particules de graphite à l'interface solide-liquide, formant une couche de passivation (film SEI) recouvrant la surface du matériau de l'électrode. La génération du film SEI entraîne une augmentation significative de l'épaisseur de l'anode et, grâce au film SEI, l'épaisseur de la cellule a augmenté d'environ 4 %. Du point de vue du processus de cycle à long-, en fonction de la structure physique et de la surface spécifique des différents graphites, le processus de cycle se produira par la dissolution du SEI et le processus dynamique de nouvelle production de SEI. Par exemple, le graphite en paillettes a un taux d'expansion plus élevé que le graphite sphérique.
(b). Au cours du cycle de la cellule à état chargé, l'expansion volumique de l'anode en graphite et du SOC de la cellule ont une bonne relation fonctionnelle périodique, c'est-à-dire que lorsque les ions lithium sont continuellement intégrés dans le graphite (le SOC de la cellule augmente), le volume augmente progressivement. Lorsque les ions lithium sont libérés de l'anode en graphite, le SOC de la cellule diminue progressivement et le volume de l'anode en graphite correspondant diminue progressivement.
(c). (3) Du point de vue de la densité de compactage du matériau, la densité de compactage a un impact plus important sur l'anode en graphite. Lors du pressage à froid de la pièce polaire, une contrainte de compression importante est générée dans la couche de film anodique en graphite. Cette contrainte est cuite à haute température dans la pièce polaire suivante. Il est difficile de libérer complètement le processus. Lorsque la batterie est chargée et déchargée de manière cyclique, en raison de l'interaction de l'insertion et de l'extraction des ions lithium, du gonflement électrolytique de l'adhésif et d'autres facteurs, la contrainte membranaire est libérée pendant le cycle et le taux d'expansion augmente. D'autre part, la densité de compactage détermine la taille du volume des pores de la couche de membrane anodique. Le volume des pores dans la couche membranaire est grand, ce qui peut absorber efficacement le volume expansé de la pièce polaire. Le volume des pores est petit. Lorsque la pièce polaire se dilate, il n’y a pas assez d’espace pour absorber l’expansion. Le volume généré, à ce moment, ne peut s'étendre que vers l'extérieur de la couche membranaire, ce qui est exprimé par l'expansion volumique de la feuille anodique.
(d). Autres facteurs : le pouvoir adhésif de l'adhésif (force d'adhérence de l'interface entre l'adhésif, les particules de graphite, le carbone conducteur et le collecteur de courant), le taux de charge et de décharge, la capacité de gonflement de l'adhésif et de l'électrolyte, la forme des particules de graphite. Sa densité apparente et l'augmentation de volume de la pièce polaire provoquée par la défaillance de l'adhésif au cours du cycle ont un certain effet sur l'expansion de l'anode.
Calcul du taux d'expansion :
(Épaisseur de la batterie après expansion-Épaisseur de la batterie avant expansion)/Épaisseur de la batterie avant expansion * 100 %
Le coefficient de dilatation correspond aux caractéristiques physiques de la batterie et la durée de vie est la caractéristique électrochimique. Il n'y a pas de relation directe entre les deux. La durée de vie fait référence au nombre de fois où la batterie peut être utilisée de manière répétée.
Les exigences de test pour le cycle : courant de charge et de décharge 1C, 300 cycles, la batterie ne fuit pas, pas d'incendie, pas d'explosion et la capacité de la batterie est supérieure ou égale à 80 %, ce qui est qualifié.
Compte tenu du produit final, si l'extension de la batterie n'affecte pas l'utilisation du produit (par exemple, l'extension de la batterie ne provoque pas l'expansion/déformation du boîtier du produit) et une fois que le cycle répond à diverses spécifications, la batterie peut être utilisée normalement ;
