軟包鋰離子電池鼓包原因總結

導讀：軟包鋰離子電池鼓包的原因有很多，本文總結了軟包鋰離子電池鼓包的原因。

引起軟包鋰離子電池鼓包的原因有很多，但是來來去去都是那么幾類。一是電極極片引起、而是電解液引起、三是工藝缺陷原因引起。下面就來看看具體的軟包鋰離子電池鼓包原因總結。

電極極片原因

鋰離子電池在充電過程中電芯厚度增加主要歸結為負極的膨脹，正極膨脹率僅為2~4%負極通常由石墨、粘接劑、導電碳組成，其中石墨材料本身的膨脹率達到10%，造成石墨負極膨脹率變化的主要影響因素包括：SEI膜形成、荷電狀態(tài)、工藝參數(shù)以及其他影響因素。

電解液原因

電池內部產(chǎn)氣是導致電池鼓脹的另一重要原因，無論是電池在常溫循環(huán)、高溫循環(huán)、高溫擱置時，其均會產(chǎn)生不同程度的鼓脹產(chǎn)氣。電池在首次充放電過程中，電極表面會形成SEI膜。負極SEI膜的形成主要來于EC的還原分解，在烷基鋰和Li2CO3的生成的同時，會有大量的CO和C2H4生成。溶劑中的DMC、EMC也會在成膜過程中成RLiCO3和ROLi，伴隨產(chǎn)生CH4、C2H6和C3H8等氣體與CO氣體。在PC基電解液中，氣體的產(chǎn)生相對較多，主要是PC還原生成的C3H8氣體。磷酸鐵鋰軟包電池在第一次循環(huán)時在0.1C充電結束后氣脹的最為嚴重。以上可知，SEI的形成會伴隨著大量氣體的產(chǎn)生，這個不可避免的過程。雜質中H2O的存在會使LiPF6中的P-F鍵不穩(wěn)定，生成HF，HF將導致這個電池體系的不穩(wěn)定，伴隨產(chǎn)生氣體。過量H2O的存在會消耗掉Li+，生成LiOH、LiO2和H2導致產(chǎn)生氣體。儲存和長期充放電過程中也會有氣體的產(chǎn)生，對于密封的鋰離子電池而言，大量的氣體出現(xiàn)會造成電池氣脹，從而影響電池的性能，縮短電池的使用壽命。

電池在儲存過程中產(chǎn)生氣體的主要原因有以下兩點：（1）電池體系中存在的H2O會導致HF的生成，造成對SEI的破壞。體系中的O2可能會造成對電解液的氧化，導致大量CO2的生成；（2）若首次化成形成的SEI膜不穩(wěn)定會導致存儲階段SEI膜被破壞，SEI膜的重新修復會釋放出以烴類為主的氣體。電池長期充放電循環(huán)過程中，正極材料的晶形結構發(fā)生變化，電極表面的點電位的不均一等因素造成某些點電位過高，電解液在電極表面的穩(wěn)定性下降，電極表面膜不斷增厚使電極界面電阻增大，更進一步提高反應電位，造成電解液在電極表面的分解產(chǎn)生氣體，同時正極材料也可能釋放出氣體。

工藝缺陷

1、封裝不良

由封裝不良所引起脹氣電池芯的比例已經(jīng)大大地降低。前面已經(jīng)介紹了引起Top sealing、Side sealing和Degassing三邊封裝不良的原因，任何一邊封裝不良都會導致電池芯，表現(xiàn)以Top sealing 和Degassing居多，Top sealing主要是Tab位密封不良，Degassing主要是分層（包括受電解液和凝膠影響導致PP與Al脫離）。封裝不良引起空氣中水分進入電池芯內部，引起電解液分解產(chǎn)生氣體等。

2、Pocket表面破損

電池芯在流拉過程中，受到異常損壞或人為破環(huán)導致Pocket破損（如針孔）而使水分進入電池芯內部。

3、角位破損

由于折邊角位鋁的特殊變形，氣袋晃動會扭曲角位導致Al破損（電池芯越大，氣袋越大，越易破損），失去對水的阻隔作用。可以在角位加皺紋膠或熱熔膠緩解。并且在頂封后的各工序禁止拿氣袋移動電池芯，更要注意操作方式防止老化板上電芯池的擺動。

4、電池芯內部水含量超標

一旦水含量超標，電解液會失效在化成或Degassing后產(chǎn)生氣體。造成電池內部水含量超標的原因主要有：電解液水含量超標，Baking后裸電芯水含量超標，乾燥房濕度超標。若懷疑水含量超標導致脹氣，可進行工序的追溯檢查。

5、化成流程異常

錯誤的化成流程會導致電池芯發(fā)生脹氣。

6、SEI膜不穩(wěn)定

電池芯在容量測試充放電過程中發(fā)射功能輕微脹氣。

7、過充、過放

由于流程或機器或保護板的異常，使電池芯被過充或過度放電，電池芯會發(fā)生嚴重鼓氣。

8、短路

由于操作失誤導致帶電電芯兩Tab接觸發(fā)生短路，電池芯會發(fā)生鼓氣同時電壓迅速下降，Tab會被燒黑。

9、內部短路

電池芯內部陰陽極短路導致電芯迅速放電發(fā)熱同時嚴重鼓氣。內部短路的原因有很多種：設計問題；隔離膜收縮、捲曲、破損；Bi-cell錯位；毛刺刺穿隔離膜；夾具壓力過大；燙邊機過度擠壓等。例如曾經(jīng)由于寬度不足，燙邊機過度擠壓電芯實體導致陰陽極短路脹氣。

10、腐蝕

電池芯發(fā)生腐蝕，鋁層被反應消耗，失去對水的阻隔作用，發(fā)生脹氣。

11、真空抽氣異常

系統(tǒng)或機器的原因導致真空度異常Degassing抽氣不徹底；Vacuum Sealing的熱輻射區(qū)過大，導致Degassing抽氣刺刀不能有效地刺破Pocket袋而導致抽氣不干凈。

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