电芯鼓胀分析报告.ppt

P200电池鼓胀问题分析 一、同类电池在不同市场质量状况分析 中兴统计05年8-12月份各厂家发货情况现发生不良情况统计：台湾鼓胀比例约0.1%;大陆约0.3%;印度发生的比例约0.5%-0.6%(三个地点不同之处在于温湿度不同,印度温度约45℃、 湿度约75%；电网输入电压不同，印度电压90-300V左右)。 1）、室温循环试验报告 2）、高温循环试验报告 3）、分析：电芯高温状态下循环测试厚度增幅较常温大 4）、温度对有机电解液分解的影响： a、SEI膜表面的高温反应 SEI膜的成分取决于电解液的组成， SEI膜由稳定层(如Li2CO3、LiF)和亚稳定层(如烷基碳酸锂(CH2OCO2Li)2)组成，当温度升高时，反应活性增加，同时亚稳态组分在锂离子存在的高化学势情况下是热不稳定的，高温下发生热分解反应，由亚稳态SEI转变成稳态SEI外同时放出热量。其反应机理可能是一个或多个： (CH2OCO2Li)2→ Li2CO3+CH2=CH2+1/2O2+CO2 (1) 2Li+(CHOCOLi) → 2LiCO+CH=CH (2) 高温下电池内部的反应依次进行，如一个反应链，上一个反应为下一个反应奠定了基础。 b、LiCoO2的表面的高温反应 由于空气中CO2的作用，LiCoO2表面覆盖有Li2CO3膜，当与电解液接触后，无论贮存还是充放电循环，正极材料表面与电解液间均能发生化学反应，形成新的表面膜，电解液中导电盐与溶剂都参与了此反应。而溶剂分解则生成Li2CO3，ROCO2Li等PEI膜， 电解液氧化分解是成膜的主要原因，溶剂分解所生烷氧基及正极材料可与溶剂发生如下的亲核反应形成PEI膜： 同时电解液中的导电盐由于本身不稳定或与微量水分及其他杂质作用发生分解，分解产物直接夹杂于PEI膜中或继续与电极材料作用后再沉积，形成了SEI膜，充电态正极材料氧化电解液的同时可发生锂离子回嵌，正极材料的表面氧化性和电解液的稳定性是影响电解液分解反应强度的主要因素。 另外，与碳材料不同，正极材料表面所形成的膜并不致密，不能阻止电解液与正极材料间继续作用，因此，随着反应时间的延长，温度的升高，所成膜的厚度将不断增加，其中，温度的影响比较显著；若将LiNi0.8Co0.2O2分别在70℃及50℃下存贮，70℃时SEI膜中的锂含量比50℃时的约高20%[ WangY, GuoX, GreenbaumS, etal. Solid electrolyte interphase formation on lithium-ion electrodes: A Li nuclear magnetic resonance study [J] . Electrochem Solid-State Lett, 2001, 4(6):A68-A70]。 综合以上研究结果发现：锂离子电池正极材料与电解液的反应对电池的电化学性能及热安全性能等极为不利，可能导致无谓的锂消耗、正极材料溶解、电池内阻增加、热安全性差、热存贮及充放电循环容量衰减快等诸多问题。 光宇053450A/860电池常温和高温下1C充放电曲线， 由图可见电池在高温下的充电电压平台较低，放电电压平台较高。具体数据如表1-1所示，电池在高温下充、放电容量较高，表明在高温下，电池的活性大大增加，Li+的嵌入与脱出电阻减小，但高温下充电效率有所下降，表明电池在高温下的负反应容易发生。 表1-1光宇053450A/860电池常温和高温下1C充放电性能 解剖现象 2、电解液含量试验 1）、试验报告 2）、电解液含量解剖照片 3）、分析：从试验的结果上看，电解液含量过少会导致电芯鼓胀但是与解剖现象与此次鼓胀电芯解剖现象不一致，电解液含量过少导致电芯会析锂呈条状，其解剖现象与鼓掌电芯不一致，而鼓胀电芯解剖的析锂为大面积析锂，并且副反应产物较多。 4）、电解液量对电池循环性能的影响： 锂离子蓄电池容量衰减不同程度地与以下几点因素相关： （１） 负极锂的沉积； （２） 电解液的分解； （３） 活性物质的溶解； （４） 电极材料的相转变； （５） 表面膜不断生长。这些现象的发生与充放电制度和电解液量有着密切的关系。 光宇的实验数据表明电解液添加量少的电池会出现鼓胀现象，表明电解液作为Li+导体，其添加量不足时，在循环了一定次数以后会引起电池内部极化增大的现象，导致负极片析锂，电解液分解速率加快，电池厚度增加，同时电池放电容量衰减加快。 3．电解液H2O含量试验 1）、试验报告 2)、电解液水含量解剖照片 3）、分析：从试验情况来看，H2O含量不同在循环过程中会导致电芯发生不同程度的鼓胀，并存在不同程度的析锂情况，但从解剖现象来看，有别与鼓胀电芯，H2O含量超标的电芯极片上析锂现象为类似“