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充電機(jī)充電鋰離子蓄電池由于具有高壽數(shù)、高容量被廣泛推行運(yùn)用，可是跟著運(yùn)用時間的延伸，其存在鼓脹、安全功能不抱負(fù)和循環(huán)衰減加快的問題也日益嚴(yán)重，引起了充電機(jī)充電鋰離子蓄電池界深度的剖析和按捺研究。依據(jù)試驗(yàn)研制經(jīng)歷，筆者將充電機(jī)充電鋰離子蓄電池鼓脹的原因分為兩類，一是充電機(jī)充電蓄電池極片的厚度改變導(dǎo)致的鼓脹；二是由于電解液氧化分化產(chǎn)氣導(dǎo)致的鼓脹。在不同的充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)中，充電機(jī)充電蓄電池厚度改變的主導(dǎo)要素不同，如在鈦酸鋰負(fù)極系統(tǒng)充電機(jī)充電蓄電池中，鼓脹的首要要素是氣鼓；在石墨負(fù)極系統(tǒng)中，極片厚度和產(chǎn)氣對充電機(jī)充電蓄電池的鼓脹均起到促進(jìn)作用。

一、電極極片厚度改變

在充電機(jī)充電鋰離子蓄電池運(yùn)用進(jìn)程中，電極極片厚度會發(fā)作必定的厚度改變，尤其是石墨負(fù)極。據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池通過高溫存儲和循環(huán)，簡單發(fā)作鼓脹，厚度增長率約6% ~ 20%，其間正極脹大率僅為4%，負(fù)極脹大率在20%以上。充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片厚度變大導(dǎo)致的鼓脹底子原因是受石墨的實(shí)質(zhì)影響，負(fù)極石墨在嵌鋰時構(gòu)成LiCx(LiC24、  LiC12和LiC6等)，晶格距離改變，導(dǎo)致構(gòu)成微觀內(nèi)應(yīng)力，使負(fù)極發(fā)作脹大。下圖是石墨負(fù)極極片在放置、充放電進(jìn)程中的結(jié)構(gòu)改變示意圖。

石墨負(fù)極的脹大首要是嵌鋰后發(fā)作不可康復(fù)脹大導(dǎo)致的。這部分脹大首要與顆粒尺度、粘接劑劑及極片的結(jié)構(gòu)有關(guān)。負(fù)極的脹大構(gòu)成卷芯變形，使電極與隔閡間構(gòu)成空泛，負(fù)極顆粒構(gòu)成微裂紋，固體電解質(zhì)相界面(SEI)膜發(fā)作決裂與重組，消耗電解液，使循環(huán)功能變差。影響負(fù)極極片變厚的要素有許多，粘接劑的性質(zhì)和極片的結(jié)構(gòu)參數(shù)是最重要的兩個。

石墨負(fù)極常用的粘接劑是SBR，不同的粘接劑彈性模量、機(jī)械強(qiáng)度不同，對極片的厚度影響也不同。極片涂布完成后的軋制力也影響負(fù)極極片在充電機(jī)充電蓄電池運(yùn)用中的厚度。在相同的應(yīng)力下，粘接劑彈性模量越大，極片物理放置反彈越?。怀潆姇r，由于Li + 嵌入，使石墨晶格脹大；一起，因負(fù)極顆粒及SBR的形變，內(nèi)應(yīng)力徹底釋放，使負(fù)極脹大率急劇升高，SBR處于塑性變形階段。這部分脹大率與SBR的彈性模量和斷裂強(qiáng)度有關(guān)，導(dǎo)致SBR的彈性模量和斷裂強(qiáng)度越大，構(gòu)成不可逆的脹大越小。

當(dāng)SBR的添加量不一致時，極片輥壓時遭到的壓力就不同，壓力不同使極片發(fā)作的剩余應(yīng)力存在必定不同，壓力越大剩余應(yīng)力越大，導(dǎo)致前期物理放置脹大、滿電態(tài)及空電態(tài)脹大率增大；SBR含量越少，輥壓時所受壓力越小，前期的物理放置、滿電態(tài)和空電態(tài)的脹大率就越小；負(fù)極脹大使得卷芯變形，影響負(fù)極嵌鋰程度和Li +分散速率，進(jìn)而對充電機(jī)充電蓄電池循環(huán)功能發(fā)作嚴(yán)重影響。

二、充電機(jī)充電蓄電池產(chǎn)氣引起的鼓脹

      充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部產(chǎn)氣是導(dǎo)致充電機(jī)充電蓄電池鼓脹的另一重要原因，無論是充電機(jī)充電蓄電池在常溫循環(huán)、高溫循環(huán)、高溫放置時，其均會發(fā)作不同程度的鼓脹產(chǎn)氣。據(jù)現(xiàn)在研究結(jié)果顯示，引起電芯脹氣的實(shí)質(zhì)是電解液發(fā)作分化所形成的。電解液分化有兩種情況，一個是電解液有雜質(zhì)，比方水分和金屬雜質(zhì)使電解液分化產(chǎn)氣，另一個是電解液的電化學(xué)窗口太低，構(gòu)成了充電進(jìn)程中的分化，電解液中的EC、DEC等溶劑在得到電子后，均會發(fā)作自由基，自由基反響的直接結(jié)果就是發(fā)作低沸點(diǎn)的烴類、酯類、醚類和CO2等。

在充電機(jī)充電鋰離子蓄電池組裝完成后，預(yù)化成進(jìn)程中會發(fā)作少數(shù)氣體，這些氣體是不可避免的，也是所謂的電芯不可逆容量丟失來歷。在首次充放電進(jìn)程中，電子由外電路抵達(dá)負(fù)極后會與負(fù)極外表的電解液發(fā)作氧化復(fù)原反響，生成氣體。在此進(jìn)程中，在石墨負(fù)極外表構(gòu)成SEI，跟著SEI厚度添加，電子無法穿透按捺了電解液的繼續(xù)氧化分化。關(guān)于SEI的構(gòu)成見文章：干貨| SEI 是什么？對充電機(jī)充電鋰離子蓄電池影響這么大！在充電機(jī)充電蓄電池運(yùn)用進(jìn)程中，內(nèi)部產(chǎn)氣量會逐步增多，其原因仍是由于電解液中存在雜質(zhì)或充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)水分超支導(dǎo)致的。電解液存在雜質(zhì)需求認(rèn)真掃除，水分操控不嚴(yán)可能是電解液本身、充電機(jī)充電蓄電池封裝不嚴(yán)引入水分、角位破損引起的，別的充電機(jī)充電蓄電池的過充過放亂用、內(nèi)部短路等也會加快充電機(jī)充電蓄電池的產(chǎn)氣速度，構(gòu)成充電機(jī)充電蓄電池失效。

在不同系統(tǒng)中，充電機(jī)充電蓄電池產(chǎn)鼓脹程度不同。在石墨負(fù)極系統(tǒng)充電機(jī)充電蓄電池中，產(chǎn)氣鼓脹的原因首要仍是如上所述的SEI膜生成、電芯內(nèi)水分超支、化成流程反常、封裝不良等，而在鈦酸鋰負(fù)極系統(tǒng)中，充電機(jī)充電蓄電池脹氣比石墨/NCM充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)要嚴(yán)重的多，除了電解液中雜質(zhì)、水分及工藝外，其另一不同于石墨負(fù)極的原因是鈦酸鋰無法像石墨負(fù)極系統(tǒng)充電機(jī)充電蓄電池一樣，在其外表構(gòu)成SEI膜，按捺其與電解液的反響。在充放電進(jìn)程中電解液一直與Li4Ti5O12外表直接觸摸，從而構(gòu)成電在Li4Ti5O12資料外表繼續(xù)復(fù)原分化，這可能是導(dǎo)致Li4Ti5O12充電機(jī)充電蓄電池脹氣的底子原因。氣體的首要組分是H2、CO2、CO、CH4、C2H6、 C2H4、C3H8等。當(dāng)把鈦酸鋰獨(dú)自浸泡于電解液中時，只要CO2發(fā)作，其與NCM資料制備成充電機(jī)充電蓄電池后，發(fā)作的氣體包含H2、CO2、CO以及少數(shù)氣態(tài)碳?xì)浠衔铮易鞒沙潆姍C(jī)充電蓄電池后，只要在循環(huán)充放電時，才會發(fā)作H2，一起發(fā)作的氣體中，H2的含量超越50%。這表明在充放電進(jìn)程中將發(fā)作H2和CO氣體。

LiPF6在電解液中存在如下平衡：

PF5是一種很強(qiáng)的酸，簡單引起碳酸酯類的分化，而且PF5的量隨溫度的升高而添加。PF5有助于電解液分化，發(fā)作CO2、CO及CxHy 氣體。據(jù)相關(guān)研究H2的發(fā)作來歷于電解液中的痕量水，可是一般電解液中的水含量為20×10-6 左右，對H2的產(chǎn)值奉獻(xiàn)很低。上海交通大學(xué)吳凱的試驗(yàn)選用石墨/NCM111做充電機(jī)充電蓄電池，得出的結(jié)論是H2的來歷是高電壓下碳酸酯的分化。現(xiàn)在按捺鈦酸充電機(jī)充電鋰離子蓄電池脹氣的解決方案首要有三種，榜首、LTO負(fù)極資料的加工改性，包含改善制備方法和外表改性等；第二、開發(fā)與LTO負(fù)極相匹配的電解液，包含添加劑、溶劑系統(tǒng)；第三、進(jìn)步充電機(jī)充電蓄電池工藝技術(shù)。