动力电池电芯膨胀原因及控制方法

电芯膨胀原因及控制

锂离子电芯在制造和使用过程中往往会有肿胀现象，经过分析与研究，发现主要有以下两方面原因：

1、锂离子嵌入带来的厚度变化

电芯充电时锂离子从正极脱出嵌入负极，引起负极层间距增大，而出现膨胀，一般而言，电芯越厚，其膨胀量越大。

2.工艺控制不力引起的膨胀

在制造过程中，如浆料分散、C/A比离散性、温度控制都会直接影响电芯电芯的膨胀程度。特别是水，因为充电形成的高活性锂碳化合物对水非常敏感，从而发生激烈的化学反应。反应产生的气体造成电芯内压升高，增加了电芯的膨胀行为。所以在生产中，除了应对极板严格除湿外，在注液过程中更应采用除湿设备，保证空气的干燥度为HR2%，**(大气中的湿空气由于温度下降,使所含的水蒸气达到饱和状态而开始凝结时的温度)小于-40℃。在非常干燥的条件下，并采取真空注液，极大地降低了极板和电解液的吸水机率。

锂离子电池正、负极活性材内为何要加VGCF碳管?

1、不管正或负极活性材都会有膨胀收缩的问题，一般负极碳材有20%膨胀收缩率，而像LFP正极材料有6%膨胀收收率。当多次充放电中，其正、负活性材颗粒与颗粒之间接触少、间隙加大，甚至有些脱离集电极，导致电子与离子传输路径断续不连续相，成为死的活性材，不再参与电极反应。因此循环使用寿命下降。VGCF碳管有很大的长径比，即使正、负活性材膨胀收缩后，其活性材颗粒间之间隙，可藉由VGCF碳管架桥连接，电子与离子传输不会间断。

2、由于VGCF碳管微结构是中空多管壁，可以让正、负电极吸纳更多的电解液，使得锂离子可以顺利快速嵌入或脱嵌，因此，有利于高倍率充放电。

3.VGCF是高强度纤维状长径比大之材料，可增加电极板的可挠性，正极或负极活性材颗粒间之黏接力或与极板间之黏接力更强，不会因挠曲而龟裂掉粉。

4.VGCF本质是高导电高导热特性，正极活性材其导电性都不好，添加VGCF以提高正极活性材的导电性，也提高正极或负极的导热系数，利于散热。