電芯膨脹原因及控制

鋰離子電芯在制造和使用過程中往往會有腫脹現(xiàn)象，經(jīng)過分析與研究，發(fā)現(xiàn)主要有以下兩方面原因：

1、鋰離子嵌入帶來的厚度變化

電芯充電時鋰離子從正極脫出嵌入負(fù)極，引起負(fù)極層間距增大，而出現(xiàn)膨脹，一般而言，電芯越厚，其膨脹量越大。

2.工藝控制不力引起的膨脹

在制造過程中，如漿料分散、C/A比離散性、溫度控制都會直接影響電芯電芯的膨脹程度。特別是水，因為充電形成的高活性鋰碳化合物對水非常敏感，從而發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體造成電芯內(nèi)壓升高，增加了電芯的膨脹行為。所以在生產(chǎn)中，除了應(yīng)對極板嚴(yán)格除濕外，在注液過程中更應(yīng)采用除濕設(shè)備，保證空氣的干燥度為HR2%，**(大氣中的濕空氣由于溫度下降,使所含的水蒸氣達到飽和狀態(tài)而開始凝結(jié)時的溫度)小于-40℃。在非常干燥的條件下，并采取真空注液，極大地降低了極板和電解液的吸水機率。

鋰離子電池正、負(fù)極活性材內(nèi)為何要加VGCF碳管?

1、不管正或負(fù)極活性材都會有膨脹收縮的問題，一般負(fù)極碳材有20%膨脹收縮率，而像LFP正極材料有6%膨脹收收率。當(dāng)多次充放電中，其正、負(fù)活性材顆粒與顆粒之間接觸少、間隙加大，甚至有些脫離集電極，導(dǎo)致電子與離子傳輸路徑斷續(xù)不連續(xù)相，成為死的活性材，不再參與電極反應(yīng)。因此循環(huán)使用壽命下降。VGCF碳管有很大的長徑比，即使正、負(fù)活性材膨脹收縮后，其活性材顆粒間之間隙，可藉由VGCF碳管架橋連接，電子與離子傳輸不會間斷。

2、由于VGCF碳管微結(jié)構(gòu)是中空多管壁，可以讓正、負(fù)電極吸納更多的電解液，使得鋰離子可以順利快速嵌入或脫嵌，因此，有利于高倍率充放電。

3.VGCF是高強度纖維狀長徑比大之材料，可增加電極板的可撓性，正極或負(fù)極活性材顆粒間之黏接力或與極板間之黏接力更強，不會因撓曲而龜裂掉粉。

4.VGCF本質(zhì)是高導(dǎo)電高導(dǎo)熱特性，正極活性材其導(dǎo)電性都不好，添加VGCF以提高正極活性材的導(dǎo)電性，也提高正極或負(fù)極的導(dǎo)熱系數(shù)，利于散熱。