ECTIVE锂电池膨胀的原因是什么？

锂离子聚合物电池 由于其寿命长、容量大而被广泛使用。但是，也可能会出现一些问题，例如膨胀、安全性能不理想以及加速循环衰减。

本文将主要讨论电池膨胀及其原因，可分为两类：一是电极厚度变化的结果，二是氧化分解产生的气体的结果。电解质。

电极 极片 厚度 变化

锂电池在使用过程中，极片的厚度，尤其是石墨负极的厚度会发生一定的变化。

锂电池在高温储存和循环后容易发生膨胀，厚度增长速度约为6%~20%。其中，正极的膨胀率只有4%，负极超过20%。

锂电池极片厚度增加的根本原因是由于石墨的性质。负极石墨在嵌入锂时形成LiCx（LiC24、LiC12、LiC6等），晶格间距发生变化，产生微观内应力，负极膨胀。

石墨负极的膨胀主要是嵌锂后不可逆膨胀引起的。这部分膨胀主要与粒径、胶粘剂、极片结构有关。负极的膨胀导致核心变形，进而导致以下情况：电极和隔膜之间的空腔，负极颗粒中的微裂纹，固体电解质界面（SEI）膜的破裂和重组，电解液的耗尽，循环性能的恶化。

影响负极片厚度的因素很多，但粘合剂的性能和极片的结构参数是最重要的两个原因。

石墨负极常用的结合剂是SBR。不同的结合剂具有不同的弹性模量和机械强度，对极片厚度的影响也不同。极片涂胶后的轧制力，也会影响电池使用中负极片的厚度。

当SBR的添加量不一致时，极片在压延时的压力就会不同。不同的压力会导致极片产生的残余应力有一定差异。压力越高，残余应力越大，导致物理存储膨胀，满电态，空电态膨胀率增加。

负极膨胀导致线圈铁芯变形，影响负极的锂嵌入度和Li+扩散速率，从而严重影响电池的循环性能。

锂电池产气引起的腹胀

电池中产生的气体是电池膨胀的另一个重要原因。根据电池处于常温循环、高温循环或高温搁置，会产生不同程度的膨胀和产气。

根据目前的研究结果，细胞胀气本质上是由电解质分解引起的。电解液分解有两种情况：一种是电解液中有杂质，如水分和金属杂质，导致电解液分解产生气体。另一个是电解液的电化学窗口太低，导致在充电过程中分解。

锂电池组装后  ，在预化成过程中会产生少量气体。这些气体是不可避免的，也是电池不可逆容量损失的根源。

在第一次充放电过程中，电子从外电路流向负极，与负极表面的电解液发生反应，产生气体。在此过程中，SEI在石墨负极表面形成。随着SEI厚度的增加，电子无法穿透，抑制了电解液的不断氧化分解。

电池在使用过程中，由于电解液中存在杂质或电池内部水分过多，内部产气量逐渐增加。需要仔细去除电解质中的这些杂质。水分控制不充分可能是由于电解液本身、电池包装不当、受潮或边角损坏等原因造成的。任何过充过放、滥用、内部短路也会加快电池的产气速度，导致电池失效。

在不同的系统中，电池膨胀的程度是不同的。

例如，在石墨负极系统电池中，气胀的主要原因是SEI膜的形成、电池内部水分过多、化学转化过程异常、包装不良等。

在钛酸锂负极体系中，电池膨胀更为严重。除了电解液中的杂质和水分外，钛酸锂无法像石墨负极系统电池那样在其表面形成SEI膜来抑制其与电解液的反应。