علل و توضیح تولید گاز در باتری‌های لیتیومی-

علت اصلی تولید گاز در باتری‌های لیتیوم{0}یون اساساً نتیجه یک سری واکنش‌های جانبی شیمیایی و الکتروشیمیایی نامطلوب در باتری است. این واکنش ها اجزای فعال باتری را مصرف می کند، ثبات ساختار داخلی را مختل می کند و محصولات گازی تولید می کند. این نه تنها منجر به مشکلات کاهش عملکرد مانند برآمدگی باتری، پوسیدگی ظرفیت، و کوتاه شدن عمر چرخه می شود، بلکه در موارد شدید، می تواند خطرات ایمنی مانند نشت باتری، آتش سوزی و حتی انفجار را نیز به همراه داشته باشد. بر اساس ساختار داخلی و اصل کار باتری‌های لیتیوم{4} یون، تولید گاز عمدتاً از پنج جنبه اصلی زیر سرچشمه می‌گیرد، که هر یک به هم مرتبط هستند و اغلب متقابلاً پدیده تولید گاز را القا و تشدید می‌کنند.

الکترولیت، به عنوان محیط اصلی برای انتقال یون در یک باتری لیتیوم-، از حلال‌های آلی، نمک‌های لیتیوم و مواد افزودنی تشکیل شده است. پایداری آن به طور مستقیم بر ایمنی باتری تأثیر می گذارد. در محیط‌های با دمای بالا (بالاتر از 60 درجه) یا زمانی که از ولتاژ نامناسب استفاده می‌شود (مانند شارژ بیش از حد یا ولتاژ شارژ بیش از محدوده امن)، حلال‌های آلی در الکترولیت تحت واکنش‌های اکسیداسیون یا کاهش قرار می‌گیرند و تجزیه می‌شوند و ساختار مولکولی اصلی را از بین می‌برند. این فرآیند گازهای مختلفی را تولید می کند که عمدتاً دی اکسید کربن (CO2)، مونوکسید کربن (CO)، متان (CH4) و اتیلن (C2H4) است. در این میان، CO و سایر گازها سمی هستند و خطرات ایمنی را بیشتر می کنند.

فیلم SEI (واسط الکترولیت جامد) روی سطح الکترود منفی یک فیلم محافظ است که به طور طبیعی در اولین شارژ و تخلیه باتری لیتیومی تشکیل می شود. از واکنش مستقیم الکترولیت با مواد الکترود منفی جلوگیری می کند و از عملکرد طبیعی باتری اطمینان می دهد. با این حال، هنگامی که باتری در معرض شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد، دمای بالا، یا لرزش شدید قرار می گیرد، فیلم SEI ممکن است پاره شود. در این زمان، الکترولیت دوباره با مواد الکترود منفی واکنش نشان می دهد و سعی می کند فیلم SEI آسیب دیده را ترمیم کند. این آسیب مکرر و فرآیند تعمیر به طور مداوم گازهایی تولید می کند که عمدتاً شامل هیدروژن (H2)، اتیلن (C2H4) و اتان (C2H6) می شود. با گذشت زمان، این می تواند منجر به از دست دادن فیلم SEI شود که عملکرد محافظتی خود را از دست بدهد.

باتری‌های لیتیوم{0} یونی نیازهای بسیار بالایی برای رطوبت داخلی دارند. حتی مقادیر کمی آب (سطح ppm، یعنی یک قسمت در میلیون) می تواند باعث واکنش های جانبی جدی شود. رطوبت با نمک لیتیوم هسته در الکترولیت (مانند لیتیوم هگزافلوئوروفسفات LiPF6) واکنش می دهد تا اسید هیدروفلوئوریک بسیار خورنده (HF) تولید کند. HF نه تنها به فیلم SEI آسیب می رساند، بلکه باعث ایجاد یک واکنش زنجیره ای از واکنش های جانبی نیز می شود، از جمله تجزیه الکترولیت و خوردگی مواد الکترود، تولید گازهایی مانند هیدروژن (H2)، هیدروژن فلوراید (HF)، مونوکسید کربن (CO) و دی اکسید کربن (CO2)، در حالی که اجزای باتری به طور همزمان خورده می شوند.

مواد کاتد برای ذخیره انرژی و آزادسازی باتری‌های لیتیوم{0}یون، به ویژه مواد کاتد سه تایی نیکل بالا، که پایداری ساختاری نسبتاً ضعیفی دارند، بسیار مهم است. در شرایط شارژ بیش از حد یا دمای بالا، ساختار کریستالی ماده کاتد فرو می ریزد و اکسیژن آزاد می شود. این اکسیژن به شدت با الکترولیت واکنش می دهد، تجزیه الکترولیت را بیشتر تشدید می کند و مقادیر زیادی گاز، عمدتاً اکسیژن (O2) و دی اکسید کربن (CO2) تولید می کند. اکسیژن واکنش های احتراق را تسریع می کند و خطر آتش سوزی باتری را افزایش می دهد.

مواد آند مختلف ویژگی های تولید گاز متفاوتی را نشان می دهند. مواد آند جدیدتر، مانند آندهای سیلیکون، تغییرات حجم قابل توجهی را در طول شارژ و تخلیه تجربه می کنند (نرخ انبساط می تواند بیش از 300٪ باشد). این انبساط و انقباض مکرر حجم به طور مداوم به فیلم SEI آسیب می رساند و منجر به واکنش های جانبی مداوم و تولید گاز مداوم می شود. آندهای سنتی گرافیت، تحت شرایط تخلیه بیش از حد یا دمای بالا، همچنین با الکترولیت واکنش داده و گازهایی مانند هیدروژن (H2)، اتیلن (C2H4) و اتان (C2H6) تولید می کنند که بر عملکرد و ایمنی باتری تأثیر می گذارد.

اسی هوشمندبه ارائه راه حل های یکپارچه یکپارچه برای خطوط مونتاژ بسته باتری لیتیومی نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک اختصاص داده شده است، برنامه هایی مانند سیستم های ذخیره انرژی (ESS)، وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد)، دوچرخه های الکترونیکی، اسکوترهای الکترونیکی، ابزارهای برقی، و دو چیز دیگر. علاوه بر این، این شرکت طیف گسترده‌ای از تجهیزات مونتاژ بسته باتری، از جمله دستگاه‌های درجه‌بندی سلولی، مرتب‌کننده باتری، اپلیکاتور کاغذ عایق، سیستم‌های بازرسی CCD، جوشکارهای نقطه‌ای دستی و خودکار، تسترهای BMS، آزمایش‌کننده‌های جامع باتری و سیستم‌های تست بسته باتری را ارائه می‌دهد.

اکنون تماس بگیرید