Por que a compressão de células de íon de lítio é tão importante?

As células da bateria de iões de lítio sofrem alterações durante o ciclo. Compressão celular pode prevenir vários defeitos, como inchaço.

As principais causas de inchaço das células podem ser divididas em duas categorias: uma é a mudança na espessura da folha do pólo da bateria (durante o uso) e o outro é o gás gerado pela decomposição do oxigênio líquido eletrolítico.

A compressão pode tornar o caminho de migração dentro da bateria mais suave, de modo que a folha do ânodo e a folha do cátodo e o separador se encaixam mais, reduzem a porosidade entre os materiais, de modo a melhorar a taxa de transmissão de elétrons e íons entre os eletrodos e, assim, reduzir a resistência interna. (aviso: Muita pressão também aumentará a possibilidade de resistência interna, portanto, uma certa quantidade de pressão é necessária).

Em relação à mudança na espessura da folha do eletrodo, a espessura da bateria de lítio mudará significativamente durante o uso, especialmente o eletrodo negativo de grafite. Após o armazenamento de alta temperatura e ciclismo, as baterias de lítio são propensas ao inchaço, e a taxa de crescimento da espessura é entre 6% e 20%, dos quais a taxa de expansão positiva é baixa, apenas 4%, e a taxa de expansão negativa é mais de 20%. Isso ocorre porque o grafite negativo forma LiCx (como LiC24, LiC12 e LiC6, etc.) durante o processo de inserção de lítio, resultando em mudanças no espaçamento da rede e na geração de tensões internas microscópicas, o que faz com que o eletrodo negativo se expanda.

Após a montagem da bateria ser concluída, uma pequena quantidade de gás inevitável será gerada durante o processo de pré-formação, que é uma das fontes de perda de capacidade irreversível da célula de bateria. Durante o primeiro processo de carga e descarga, os elétrons e o eletrólito na superfície do eletrodo negativo sofrem reação REDOX para formar gás, e SEI é formado na superfície do eletrodo negativo de grafite. À medida que a espessura do SEI aumenta, os elétrons não podem penetrar, inibindo assim a decomposição oxidativa contínua do eletrólito. No entanto, durante o uso da bateria, a produção interna de gás aumentará gradualmente devido a impurezas no eletrólito ou umidade excessiva na bateria. Além disso, o abuso de sobrecarga e descarga excessiva da bateria, curto-circuito interno, etc., também acelerará a velocidade de produção de gás da bateria e fará com que a bateria falhe.

Por razões de segurança, a pressão é aplicada para espremer o gás para o topo, e a válvula de segurança é aberta após atingir 0,6Mpa.