أسباب تشوه البطارية وتوسعها بعد ركوب الدراجات
شركة بطاريات الليثيوم بوليمر المشهورة عالميًا-JXBT
بعد ركوب الدراجات، أسباب تشوه البطارية وتوسعها:
ينقسم تمدد قطعة القطب بشكل أساسي إلى التمدد الفيزيائي والكيميائي؛
1. التوسع المادي:
تحليل سبب الخلية المتعرجة:
بعد شبكها أو تدويرها لعدة أسابيع، تتشوه بطارية الليثيوم بوليمر-و-الملفوفة المتوسطة والصغيرة حسب سمكها. بعد شحن البطارية وتفريغها، بسبب تشوه المادة (أساسًا قطعة القطب وفيلم العزل)، تكون الطبقة الداخلية للخلية صغيرة جدًا في الزاوية، ويتم إنشاء تركيز الضغط على طول عرض الخلية، والذي بدوره يؤدي إلى تحريف قطعة عمود الخلية وانحناء الخلية وتشوهها؛
2. التمدد الكيميائي:
ويتجلى السبب الكيميائي في تمدد قطعة العمود؛
يزداد سُمك خلية بطارية أيون الليثيوم- أثناء الشحن، ويرجع ذلك أساسًا إلى تمدد القطب السالب. يبلغ معدل تمدد القطب الموجب 2~4% فقط، ويتكون القطب السالب عادة من الجرافيت والمواد الرابطة والكربون الموصل. يصل معدل تمدد مادة الجرافيت نفسها إلى 10%. تشمل العوامل الرئيسية التي تؤثر على تغيير معدل تمدد القطب السالب للجرافيت ما يلي: تكوين فيلم SEI وحالة الشحن (SOC) وعوامل أخرى.
(أ). تكوين فيلم SEI: أثناء الشحن والتفريغ الأول لبطاريات الليثيوم أيون، يخضع الإلكتروليت لتفاعل اختزال عند جزيئات الجرافيت عند السطح البيني السائل الصلب -، مما يشكل طبقة تخميل (فيلم SEI) تغطي سطح مادة القطب الكهربي. يؤدي توليد فيلم SEI إلى زيادة سمك الأنود بشكل كبير، وبسبب فيلم SEI، زاد سمك الخلية بحوالي 4٪. من منظور عملية الدورة الطويلة-، وفقًا للهيكل المادي والسطح المحدد للجرافيت المختلف، ستحدث عملية الدورة تفكك SEI والعملية الديناميكية لإنتاج SEI الجديد. على سبيل المثال، تتمتع رقائق الجرافيت بمعدل تمدد أكبر من الجرافيت الكروي.
(ب). خلال دورة خلية الحالة المشحونة، يكون لتوسع حجم أنود الجرافيت وخلية SOC علاقة وظيفية دورية جيدة، أي أنه مع دمج أيونات الليثيوم بشكل مستمر في الجرافيت (تزيد خلية SOC)، يتوسع الحجم تدريجيًا. عندما يتم إطلاق أيونات الليثيوم من أنود الجرافيت، تنخفض خلية SOC تدريجيًا، وينخفض حجم أنود الجرافيت المقابل تدريجيًا.
(ج). (3) من منظور كثافة ضغط المادة، فإن كثافة الضغط لها تأثير أكبر على أنود الجرافيت. أثناء الضغط على البارد لقطعة القطب، يتم إنشاء إجهاد ضغط كبير في طبقة فيلم الأنود الجرافيت. يتم خبز هذا الإجهاد عند درجة حرارة عالية في قطعة القطب اللاحقة ومن الصعب إطلاق العملية بالكامل. عندما يتم شحن البطارية وتفريغها بشكل دوري، بسبب التفاعل بين إدخال واستخلاص أيون الليثيوم، وتورم المادة اللاصقة بالكهرباء، وعوامل أخرى، يتم تحرير إجهاد الغشاء أثناء الدورة ويزيد معدل التمدد. من ناحية أخرى، تحدد كثافة الضغط حجم حجم المسام لطبقة غشاء الأنود. حجم المسام في طبقة الغشاء كبير، ويمكنه امتصاص الحجم الموسع لقطعة القطب بشكل فعال. حجم المسام صغير. عندما تتوسع قطعة القطب، لا توجد مساحة كافية لاستيعاب التمدد. يمكن للحجم المتولد، في هذا الوقت، أن يتوسع فقط إلى الخارج من طبقة الغشاء، والذي يتم التعبير عنه بتوسيع حجم ورقة الأنود.
(د). عوامل أخرى: قوة لصق المادة اللاصقة (قوة الالتصاق للواجهة بين المادة اللاصقة وجزيئات الجرافيت والكربون الموصل ومجمع التيار) ومعدل الشحن والتفريغ وقدرة التورم للمادة اللاصقة والكهارل وشكل جزيئات الجرافيت وكثافتها الظاهرية والزيادة في حجم قطعة القطب الناتجة عن فشل المادة اللاصقة أثناء الدورة لها تأثير معين على تمدد الأنود.
حساب معدل التوسع:
(سمك البطارية بعد التوسيع-سمك البطارية قبل التوسيع)/سمك البطارية قبل التوسيع * 100%
معامل التمدد هو الخصائص الفيزيائية للبطارية، وعمر الدورة هو الخاصية الكهروكيميائية. ولا توجد علاقة مباشرة بين الاثنين. يشير عمر الدورة إلى عدد المرات التي يمكن فيها استخدام البطارية بشكل متكرر.
متطلبات الاختبار للدورة: تيار شحن وتفريغ 1C، 300 دورة، عدم تسرب البطارية، عدم الحريق، عدم الانفجار، وسعة البطارية أكبر من أو تساوي 80%، مما يدل على التأهل.
بالنظر إلى المنتج النهائي، إذا كان توسيع البطارية لا يؤثر على استخدام المنتج (على سبيل المثال، لا يؤدي توسيع البطارية إلى توسيع/تشويه غلاف المنتج)، وبعد استيفاء الدورة للمواصفات المختلفة، يمكن استخدام البطارية بشكل طبيعي؛
