なぜリチウムイオン細胞の圧縮が重要なのか?

リチウムイオン電池セルは、サイクリング中に変化を受ける。細胞の圧縮は、腫れなどのさまざまな欠陥を防ぐことができます。

細胞の腫脹の主な原因は、2つのカテゴリに分けることができます。1つは、バッテリーポールシートの厚さの変化です (使用中) もう1つは、電解液酸素の分解によって生成されるガスです。

圧縮により、バッテリー内の移行経路がより滑らかになるため、アノードシートとカソードシートおよびセパレーターがより密接に適合し、材料間の多孔性が低下します。電極間の電子とイオンの透過率を向上させ、内部抵抗を低下させます。(通知: 圧力が大きすぎると内部抵抗の可能性も高まるため、ある程度の圧力が必要になります)。

電極シートの厚さの変化に関して、リチウム電池の厚さ、特にグラファイト負極の使用中に大幅に変化します。高温保存とサイクリングの後、リチウム電池は膨れやすく、厚さの成長率は6% から20% の間であり、そのうち正の膨張率は低く、わずか4% であり、そしてマイナスの拡大率は20% 以上です。これは、リチウム挿入プロセス中に負のグラファイトがLiCx (LiC24、LiC12、LiC6など) を形成し、格子間隔が変化し、微細な内部応力が発生するためです。これにより、負極が膨張します。

バッテリーの組み立てが完了した後、事前形成プロセス中に少量の避けられないガスが生成されます。これは、バッテリーセルの不可逆的な容量損失の原因の1つです。最初の充放電プロセス中に、負極表面の電子と電解質がREDOX反応を起こしてガスを形成し、SEIはグラファイト負極表面に形成されます。 SEIの厚さが増加すると、電子が浸透できなくなり、電解質の連続的な酸化分解が抑制されます。しかし、バッテリーの使用中、電解質中の不純物やバッテリー中の過剰な水分のために、内部ガスの生産量が徐々に増加します。さらに、バッテリーの過充電と過放電の乱用、内部短絡などもバッテリーのガス生産速度を加速し、バッテリーの故障を引き起こします。

安全上の理由から、圧力をかけてガスを上部に絞り、0.6Mpaに達した後に安全弁を開きます。