사이클링 후 배터리 변형 및 팽창 이유

사이클링 후 배터리 변형 및 팽창 이유

세계적으로 유명한 리튬 폴리머 배터리 회사-JXBT

사이클링 후 배터리 변형 및 팽창 이유:

극편 팽창은 주로 물리적 팽창과 화학적 팽창으로 구분됩니다.

1. 물리적 확장:

와인딩 셀의 이유 분석:

몇 주간 격자 또는 순환을 거친 후 중{0}}및-권선형 리튬 폴리머 배터리는 두께가 변형됩니다. 배터리가 충전 및 방전된 후 재료(주로 극편 및 분리막)의 변형으로 인해 셀의 내부 층이 모서리에서 너무 작고 셀의 폭을 따라 응력 집중이 발생하여 차례로 셀 극편이 비틀어지고 셀이 구부러지고 변형됩니다.

2. 화학적 확장:

화학적 이유는 극편의 팽창으로 나타납니다.

리튬{0}}이온 배터리 셀 두께는 충전 중에 증가하는데, 이는 주로 음극의 팽창으로 인해 발생합니다. 양극 팽창률은 2~4%에 불과하며, 음극은 주로 흑연, 바인더, 전도성 탄소로 구성된다. 흑연 재료 자체의 팽창률은 10%에 이릅니다. 흑연 음극 팽창률의 변화에 영향을 미치는 주요 요인에는 SEI 필름 형성, 충전 상태(SOC) 및 기타 요인이 포함됩니다.

(에이). SEI 피막 형성: 리튬이온전지의 첫 번째 충방전 시 전해질은 고-액체 계면의 흑연 입자에서 환원반응을 진행하여 전극재료 표면을 덮는 보호층(SEI 피막)을 형성합니다. SEI 필름의 생성으로 양극 두께가 크게 증가하며, SEI 필름으로 인해 셀의 두께가 약 4% 증가하였다. 장기-주기 과정의 관점에서 볼 때, 다양한 흑연의 물리적 구조와 특정 표면에 따라 주기 과정은 SEI의 용해와 새로운 SEI 생산의 동적 과정이 발생합니다. 예를 들어, 편상 흑연은 구형 흑연보다 팽창률이 더 큽니다.

(비). 충전 상태 셀의 사이클 동안 흑연 양극의 부피 팽창과 셀 SOC는 좋은 주기 함수 관계를 가지고 있습니다. 즉, 리튬 이온이 흑연에 지속적으로 매립됨에 따라(셀 SOC가 증가함) 부피가 점차 팽창합니다. 리튬 이온이 흑연 양극에서 방출되면 셀 SOC가 점차 감소하고 해당 흑연 양극 부피가 점차 감소합니다.

(기음). (3) 재료의 압축 밀도 측면에서 볼 때 압축 밀도는 흑연 양극에 더 큰 영향을 미칩니다. 폴피스를 냉간압착하는 동안 흑연계 음극필름층에 큰 압축응력이 발생하게 된다. 이 응력은 후속 폴피스에서 고온에서 구워져 완전히 풀리는 과정이 어렵습니다. 배터리가 주기적으로 충전 및 방전되면 리튬 이온 삽입 및 추출의 상호 작용, 접착제의 전해질 팽윤 및 기타 요인으로 인해 사이클 동안 막 응력이 해제되고 팽창률이 증가합니다. 한편, 압축밀도는 음극막층의 기공부피의 크기를 결정한다. 멤브레인 층의 기공 부피가 커서 폴 피스의 팽창된 부피를 효과적으로 흡수할 수 있습니다. 기공 부피가 작습니다. 폴피스가 팽창하면 팽창을 흡수할 공간이 충분하지 않습니다. 이때 생성된 부피는 멤브레인층 외부까지만 팽창할 수 있으며, 이는 양극 시트의 부피 팽창으로 표현됩니다.

(디). 기타 요인: 접착제의 접착 강도(접착제, 흑연 입자, 전도성 탄소 및 집전체 사이 계면의 접착 강도), 충전 및 방전 속도, 접착제와 전해질의 팽윤 능력, 흑연 입자의 모양 사이클 중 접착제의 고장으로 인한 벌크 밀도 및 극편의 부피 증가는 양극 팽창에 일정한 영향을 미칩니다.

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