電芯鼓脹分析報(bào)告

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1、P200電池鼓脹問題分析一、同類電池在不同市場(chǎng)質(zhì)量狀況分析中興統(tǒng)計(jì)05年8-12月份各廠家發(fā)貨情況現(xiàn)發(fā)生不良情況統(tǒng)計(jì)：臺(tái)灣鼓脹比例約0.1%;大陸約0.3%;印度發(fā)生的比例約0.5%-0.6%(三個(gè)地點(diǎn)不同之處在于溫濕度不同,印度溫度約45℃、濕度約75%；電網(wǎng)輸入電壓不同，印度電壓90-300V左右)。二、高溫高濕容量衰減和常溫的衰減情況對(duì)比分析1）、室溫循環(huán)試驗(yàn)報(bào)告2）、高溫循環(huán)試驗(yàn)報(bào)告3）、分析：電芯高溫狀態(tài)下循環(huán)測(cè)試厚度增幅較常溫大4）、溫度對(duì)有機(jī)電解液分解的影響：a、SEI膜表面的高溫反應(yīng)SEI膜的成分取決于電解液的組成，SEI膜由穩(wěn)定層(如Li2CO3、LiF)和亞

2、穩(wěn)定層(如烷基碳酸鋰(CH2OCO2Li)2)組成，當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)活性增加，同時(shí)亞穩(wěn)態(tài)組分在鋰離子存在的高化學(xué)勢(shì)情況下是熱不穩(wěn)定的，高溫下發(fā)生熱分解反應(yīng)，由亞穩(wěn)態(tài)SEI轉(zhuǎn)變成穩(wěn)態(tài)SEI外同時(shí)放出熱量。其反應(yīng)機(jī)理可能是一個(gè)或多個(gè)：(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+CH2=CH2+1/2O2+CO2(1)2Li+(CHOCOLi)→2LiCO+CH=CH(2)高溫下電池內(nèi)部的反應(yīng)依次進(jìn)行，如一個(gè)反應(yīng)鏈，上一個(gè)反應(yīng)為下一個(gè)反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。b、LiCoO2的表面的高溫反應(yīng)由于空氣中CO2的作用，LiCoO2表面覆蓋有Li2CO3膜，當(dāng)與電解液接觸后，無(wú)論貯存還是充放電循環(huán)，正

3、極材料表面與電解液間均能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的表面膜，電解液中導(dǎo)電鹽與溶劑都參與了此反應(yīng)。而溶劑分解則生成Li2CO3，ROCO2Li等PEI膜，電解液氧化分解是成膜的主要原因，溶劑分解所生烷氧基及正極材料可與溶劑發(fā)生如下的親核反應(yīng)形成PEI膜：同時(shí)電解液中的導(dǎo)電鹽由于本身不穩(wěn)定或與微量水分及其他雜質(zhì)作用發(fā)生分解，分解產(chǎn)物直接夾雜于PEI膜中或繼續(xù)與電極材料作用后再沉積，形成了SEI膜，充電態(tài)正極材料氧化電解液的同時(shí)可發(fā)生鋰離子回嵌，正極材料的表面氧化性和電解液的穩(wěn)定性是影響電解液分解反應(yīng)強(qiáng)度的主要因素。另外，與碳材料不同，正極材料表面所形成的膜并不致密，不能阻止電解液與正極材

4、料間繼續(xù)作用，因此，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，溫度的升高，所成膜的厚度將不斷增加，其中，溫度的影響比較顯著；若將LiNi0.8Co0.2O2分別在70℃及50℃下存貯，70℃時(shí)SEI膜中的鋰含量比50℃時(shí)的約高20%[WangY,GuoX,GreenbaumS,etal.Solidelectrolyteinterphaseformationonlithium-ionelectrodes:ALinuclearmagneticresonancestudy[J].ElectrochemSolid-StateLett,2001,4(6):A68-A70]。綜合以上研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：鋰離子電池正極

5、材料與電解液的反應(yīng)對(duì)電池的電化學(xué)性能及熱安全性能等極為不利，可能導(dǎo)致無(wú)謂的鋰消耗、正極材料溶解、電池內(nèi)阻增加、熱安全性差、熱存貯及充放電循環(huán)容量衰減快等諸多問題。光宇053450A/860電池常溫和高溫下1C充放電曲線，由圖可見電池在高溫下的充電電壓平臺(tái)較低，放電電壓平臺(tái)較高。具體數(shù)據(jù)如表1-1所示，電池在高溫下充、放電容量較高，表明在高溫下，電池的活性大大增加，Li+的嵌入與脫出電阻減小，但高溫下充電效率有所下降，表明電池在高溫下的負(fù)反應(yīng)容易發(fā)生。表1-1光宇053450A/860電池常溫和高溫下1C充放電性能三.實(shí)物解剖和試驗(yàn)樣本解剖現(xiàn)象對(duì)比分析1、鼓脹電芯解剖分析：由于此

6、不良電芯解剖現(xiàn)象在很大程度上是解剖現(xiàn)象一致，故不做一一描述。a.電芯已經(jīng)鼓脹；b.將電芯解剖，焊接情況正常；c.卷芯拆開，電芯內(nèi)部電解液干涸；d.負(fù)極表面有金屬鋰析出；e.正極集流體狀態(tài)正常；f.電芯內(nèi)部無(wú)內(nèi)短路痕跡；解剖現(xiàn)象圖片一圖片二圖片三2、電解液含量試驗(yàn)1）、試驗(yàn)報(bào)告2）、電解液含量解剖照片3）、分析：從試驗(yàn)的結(jié)果上看，電解液含量過少會(huì)導(dǎo)致電芯鼓脹但是與解剖現(xiàn)象與此次鼓脹電芯解剖現(xiàn)象不一致，電解液含量過少導(dǎo)致電芯會(huì)析鋰呈條狀，其解剖現(xiàn)象與鼓掌電芯不一致，而鼓脹電芯解剖的析鋰為大面積析鋰，并且副反應(yīng)產(chǎn)物較多。4）、電解液量對(duì)電池循環(huán)性能的影響：鋰離子蓄電池容量衰減不同程度

7、地與以下幾點(diǎn)因素相關(guān)：（１）負(fù)極鋰的沉積；（２）電解液的分解；（３）活性物質(zhì)的溶解；（４）電極材料的相轉(zhuǎn)變；（５）表面膜不斷生長(zhǎng)。這些現(xiàn)象的發(fā)生與充放電制度和電解液量有著密切的關(guān)系。光宇的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明電解液添加量少的電池會(huì)出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象，表明電解液作為L(zhǎng)i+導(dǎo)體，其添加量不足時(shí)，在循環(huán)了一定次數(shù)以后會(huì)引起電池內(nèi)部極化增大的現(xiàn)象，導(dǎo)致負(fù)極片析鋰，電解液分解速率加快，電池厚度增加，同時(shí)電池放電容量衰減加快。3．電解液H2O含量試驗(yàn)1）、試驗(yàn)報(bào)告2)、電解液水含量解剖照片3）、分析：從試驗(yàn)情況來(lái)看，