锂电池膨胀形成机制研究现状

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锂电池膨胀形成机制研究现状

2023-10-01 09:03| 来源: 网络整理| 查看: 265

在目前日益严峻的环境问题形势下,锂电池作为新型的高性能清洁储能载体,得到了极为广泛的应用。但由于锂电池火灾问题频发,人们不断对它的安全使用产生质疑。锂电池鼓胀是锂电池出现故障前的重要物理表征之一。为了更好地了解锂电池热失控前的鼓胀,本文以SEI膜体积变化、活性颗粒与极片的断裂以及产生气体变化作为鼓胀主要原因,从电极材料、电解液、温度、电压、电流五个方面总结了锂电池鼓胀的影响因素。可以发现,从负极材料角度出发,嵌锂与脱锂过程中,负极材料延展性的不同,一方面使负极结构自身体积膨胀不同,另一方面使SEI膜破裂再生,不断加厚。从电解液角度出发,对SEI膜造成破坏的钴元素会与电解液中的添加剂形成稳定络化物,电解液不同,形成的络化物数量不同,钴元素对SEI膜的破坏程度不同。电解液中的添加剂浓度越高,电池鼓胀程度越低。从温度、电压角度出发,温度、电压越高,产生的气体量越大,种类越多。从电流角度出发,电流对产气的影响主要体现在电流对锂离子移动速度的影响,电流越大,锂离子移动越快,产气越少。活性颗粒与极片的断裂主要从放电倍率、循环次数、黏结剂以及电极材料四个方面综述了对活性颗粒与极片内应力大小的影响,应力大于屈服极限时,活性颗粒会产生裂纹甚至断裂,从而使极片发生断裂现象,造成锂电池不可恢复的结构破坏。通过锂电池膨胀机理和影响因素的综述研究,一方面可以看出锂电池膨胀大部分原因都与电解液有关,若能通过改变电解液大幅度地抑制气体产生,则为日后的锂电池生产提供有价值的参考意义。另一方面锂电池膨胀前后往往会伴随着高温的出现,如不加以控制,极易演变成锂电池热失控,造成极大的财产损失及人员伤亡。锂电池热失控前,单体锂电池膨胀会在锂电池组内部造成极大的压力变化。因此,通过对锂电池间的压力检测,获得膨胀压力变化数据,并以此建立基于压力变化特性的锂电池早期预警算法,对于有效遏制锂电池初期火灾具有极为重要的意义。



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