دلایل تغییر شکل و انبساط باتری پس از دوچرخه سواری
شرکت باتری لیتیوم پلیمری مشهور جهانی-JXBT
پس از دوچرخه سواری، دلایل تغییر شکل و انبساط باتری:
انبساط قطعه قطب عمدتاً به انبساط فیزیکی و شیمیایی تقسیم می شود.
1. انبساط فیزیکی:
تجزیه و تحلیل دلیل سلول سیم پیچ:
باتری لیتیوم پلیمری سیم پیچی با اندازه متوسط و کوچک پس از چند هفته رنده شدن یا چرخیدن، از نظر ضخامت تغییر شکل می‌دهد. پس از شارژ و دشارژ باتری، به دلیل تغییر شکل ماده (عمدتاً قطعه قطب و لایه ایزوله)، لایه داخلی سلول در گوشه بسیار کوچک است و تمرکز تنش در امتداد عرض سلول ایجاد می‌شود که به نوبه خود باعث پیچ خوردن قطعه قطب سلول و خم شدن و تغییر شکل سلول می‌شود.
2. انبساط شیمیایی:
دلیل شیمیایی به عنوان انبساط قطعه قطب آشکار می شود.
ضخامت سلول باتری لیتیوم{0}یون در هنگام شارژ افزایش می‌یابد که عمدتاً به دلیل انبساط الکترود منفی است. نرخ انبساط الکترود مثبت تنها 2 تا 4 درصد است و الکترود منفی معمولاً از گرافیت، بایندر و کربن رسانا تشکیل شده است. نرخ انبساط خود ماده گرافیت به 10٪ می رسد. عوامل اصلی موثر بر تغییر نرخ انبساط الکترود منفی گرافیت عبارتند از: تشکیل فیلم SEI، وضعیت بار (SOC) و عوامل دیگر.
(الف). تشکیل فیلم SEI: در طول اولین شارژ و تخلیه باتری‌های یون لیتیوم، الکترولیت در ذرات گرافیت در سطح جامد{1}}مایع واکنش کاهش می‌دهد و یک لایه غیرفعال (فیلم SEI) را تشکیل می‌دهد که سطح ماده الکترود را می‌پوشاند. تولید فیلم SEI باعث افزایش قابل توجه ضخامت آند می شود و با توجه به فیلم SEI، ضخامت سلول حدود 4 درصد افزایش می یابد. از منظر فرآیند چرخه بلند مدت، با توجه به ساختار فیزیکی و سطح ویژه گرافیت های مختلف، فرآیند چرخه انحلال SEI و فرآیند پویا تولید جدید SEI رخ می دهد. برای مثال، گرافیت پولکی سرعت انبساط بیشتری نسبت به گرافیت کروی دارد.
(ب). در طول چرخه سلول حالت باردار، انبساط حجمی آند گرافیت و SOC سلولی رابطه عملکرد تناوبی خوبی دارند، یعنی از آنجایی که یون‌های لیتیوم به طور مداوم در گرافیت جاسازی می‌شوند (SOC سلول افزایش می‌یابد)، حجم به تدریج منبسط می‌شود وقتی یون‌های لیتیوم از آند گرافیت آزاد می‌شوند، حجم سلول به تدریج کاهش می‌یابد و SOC متناظر با آن کاهش می‌یابد.
(ج). (3) از منظر چگالی تراکم مواد، چگالی تراکم تأثیر بیشتری بر آند گرافیت دارد. در طی پرس سرد قطعه قطب، تنش فشاری زیادی در لایه فیلم آند گرافیتی ایجاد می‌شود. این تنش در دمای بالا در قطعه قطب بعدی پخته می شود. رها کردن کامل فرآیند دشوار است. هنگامی که باتری به صورت چرخه ای شارژ و دشارژ می شود، به دلیل تأثیر متقابل وارد کردن و استخراج یون لیتیوم، تورم الکترولیت چسب و سایر عوامل، تنش غشا در طول چرخه آزاد می شود و سرعت انبساط افزایش می یابد. از طرف دیگر، چگالی تراکم اندازه حجم منافذ لایه غشای آند را تعیین می کند. حجم منافذ در لایه غشاء بزرگ است، که می تواند به طور موثر حجم منبسط شده قطعه قطب را جذب کند. حجم منافذ کم است. هنگامی که قطعه قطب منبسط می شود، فضای کافی برای جذب انبساط وجود ندارد. حجم تولید شده، در این زمان، تنها می تواند به سمت خارج از لایه غشاء گسترش یابد، که به عنوان انبساط حجمی ورق آند بیان می شود.
(د). عوامل دیگر: استحکام چسبندگی چسب (استحکام چسب رابط بین چسب، ذرات گرافیت، کربن رسانا و کلکتور جریان)، میزان شارژ و دشارژ، توانایی تورم چسب و الکترولیت، شکل ذرات گرافیت، چگالی ظاهری آن و افزایش حجم چسب در اثر خرابی قطب بر روی قطعه، اثر خاصی دارد. گسترش
محاسبه نرخ انبساط:
(ضخامت باتری بعد از انبساط-ضخامت باتری قبل از انبساط)/ضخامت باتری قبل از انبساط * 100%
ضریب انبساط مشخصات فیزیکی باتری و عمر چرخه مشخصه الکتروشیمیایی است. هیچ رابطه مستقیمی بین این دو وجود ندارد. عمر چرخه به تعداد دفعاتی که باتری می تواند به طور مکرر استفاده شود، اشاره دارد.
الزامات تست برای چرخه: جریان شارژ و دشارژ 1C، 300 چرخه، عدم نشتی باتری، بدون آتش سوزی، بدون انفجار، و ظرفیت باتری بیش از یا مساوی 80٪ است که نشان می دهد واجد شرایط است.
با در نظر گرفتن محصول نهایی، اگر انبساط باتری بر استفاده از محصول تأثیری نداشته باشد (به عنوان مثال، انبساط باتری باعث انبساط یا تغییر شکل محفظه محصول نمی شود)، و پس از اینکه چرخه مشخصات مختلف را برآورده کرد، باتری می تواند به طور معمول استفاده شود.
