锂聚合物电池膨胀原因及控制方法

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在分析聚合物锂电池膨胀原因及控制方法之前,我先来说一下聚合物锂电池的构造。聚合物锂电池主要的构造包括有正极、负极与电解质三项要素。所谓的聚合物锂离子电池是说在这三种主要构造中至少有一项或一项以上使用高分子材料做为主要的电池系统。而在目前所开发的聚合物锂离子电池系统中,高分子材料主要是被应用于正极及电解质。正极材料包括导电高分子聚合物或一般锂离子电池所采用的无机化合物,电解质则可以使用固态或胶态高分子电解质,或是有机电解液,一般锂离子技术使用液体或胶体电解液,因此需要坚固的二次包装来容纳可燃的活性成分,这就增加了重量,另外也限制了尺寸的灵活性。而聚合物锂离子工艺中没有多余的电解液,因此它更稳定,也不易因电池的过量充电、碰撞或其他损害、以及过量使用而造成危险情况。
锂离子电芯在制造和使用过程中往往会有肿胀现象,经过分析与研究,发现主要有以下两方面原因:



聚合物锂电池是锂离子电池的一种,但是与液锂电池(Li-ion)相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化,以及高安全性和低成本等多种明显优势,是一种新型电池。下面我们详细介绍聚合物锂电池的优点和缺点。

步骤/方法

  1. 锂离子嵌入带来的厚度变化。电芯充电时锂离子从正极脱出嵌入负极,引起负极层间距增大,而出现膨胀,一般而言,电芯越厚,其膨胀量越大;

  2. 工艺控制不力引起的膨胀。在制造过程中,如浆料分散、C/A比离散性、温度控制都会直接影响电芯电芯的膨胀程度。特别是水,因为充电形成的高活性锂碳化合物对水非常 敏感,从而发生激烈的化学反应。反应产生的气体造成电芯内压升高,增加了电芯的膨胀行为。所以在生产中,除了应对极板严格除湿外,在注液过程中更应采用除湿设备,保证空气的干燥度为HR2%,露点(大气中的湿空气由于温度下降,使所含的水蒸气达到饱和状态而开始凝结时的温度)小于-40℃。在非常干燥的条件下,并采取真空注液,极大地降低了极板和电解液的吸水机率。
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