Przyczyny deformacji i rozszerzania się baterii po jeździe na rowerze
Znany na całym świecie producent akumulatorów litowo-polimerowych-JXBT
Po jeździe na rowerze przyczyny deformacji i rozszerzania się baterii:
Rozszerzanie nabiegunnika dzieli się głównie na rozszerzanie fizyczne i chemiczne;
1. Ekspansja fizyczna:
Analiza powodów ogniwa uzwojenia:
Po kilku tygodniach tarcia lub jazdy na rowerze średnio-i-mały akumulator litowo-polimerowy z uzwojeniem odkształca się pod względem grubości. Po naładowaniu i rozładowaniu akumulatora, na skutek odkształcenia materiału (głównie nabiegunnika i folii izolacyjnej), wewnętrzna warstwa ogniwa jest zbyt mała w narożniku, a koncentracja naprężeń powstaje wzdłuż szerokości ogniwa, co z kolei powoduje skręcenie nabiegunnika ogniwa oraz wygięcie i odkształcenie ogniwa;
2. Ekspansja chemiczna:
Przyczyna chemiczna objawia się rozszerzeniem nabiegunnika;
Grubość ogniwa-akumulatora litowo-jonowego zwiększa się podczas ładowania, co wynika głównie z rozszerzania się elektrody ujemnej. Szybkość rozszerzania elektrody dodatniej wynosi tylko 2 ~ 4%, a elektroda ujemna zwykle składa się z grafitu, spoiwa i węgla przewodzącego. Szybkość rozszerzania samego materiału grafitowego sięga 10%. Do głównych czynników wpływających na zmianę szybkości rozszerzania grafitowej elektrody ujemnej należą: tworzenie warstwy SEI, stan naładowania (SOC) i inne czynniki.
(A). Tworzenie się warstwy SEI: podczas pierwszego ładowania i rozładowywania akumulatorów litowo-jonowych elektrolit ulega reakcji redukcji na cząsteczkach grafitu na granicy faz ciało stałe-ciecz, tworząc warstwę pasywacyjną (film SEI) pokrywającą powierzchnię materiału elektrody. Wytwarzanie folii SEI powoduje znaczny wzrost grubości anody, a dzięki folii SEI grubość ogniwa wzrosła o około 4%. Z perspektywy-długoterminowego procesu cyklicznego, zgodnie ze strukturą fizyczną i powierzchnią właściwą różnych grafitów, proces cykliczny będzie polegał na rozpuszczeniu SEI i dynamicznym procesie produkcji nowego SEI. Na przykład grafit płatkowy ma większą szybkość rozszerzania niż grafit sferyczny.
(B). Podczas cyklu ogniwa w stanie naładowanym zwiększenie objętości anody grafitowej i SOC ogniwa mają dobrą zależność funkcji okresowej, to znaczy, gdy jony litu są w sposób ciągły osadzone w graficie (SOC ogniwa wzrasta), objętość stopniowo się zwiększa. Kiedy jony litu są uwalniane z anody grafitowej, SOC ogniwa stopniowo maleje, a odpowiadająca objętość anody grafitowej stopniowo maleje.
(C). (3) Z punktu widzenia gęstości zagęszczenia materiału, gęstość zagęszczenia ma większy wpływ na anodę grafitową. Podczas prasowania nabiegunnika na zimno w warstwie grafitowej anody powstają duże naprężenia ściskające. Naprężenie to wypala się w wysokiej temperaturze w kolejnym nabiegunniku. Całkowite uwolnienie procesu jest trudne. Kiedy akumulator jest ładowany i rozładowywany cyklicznie, w wyniku wzajemnego oddziaływania wkładania i ekstrakcji jonów litu, pęcznienia elektrolitu w kleju i innych czynników, podczas cyklu uwalniane jest naprężenie membranowe, a szybkość rozszerzania wzrasta. Z kolei gęstość zagęszczenia określa wielkość objętości porów warstwy membrany anodowej. Objętość porów w warstwie membrany jest duża, co może skutecznie wchłonąć rozszerzoną objętość nabiegunnika. Objętość porów jest niewielka. Kiedy nabiegunnik rozszerza się, nie ma wystarczającej ilości miejsca, aby zaabsorbować to rozszerzenie. Wygenerowana objętość może w tym czasie rozszerzyć się jedynie na zewnątrz warstwy membrany, co wyraża się jako zwiększenie objętości arkusza anodowego.
(D). Inne czynniki: siła przyczepności kleju (siła przyczepności powierzchni styku między klejem, cząstkami grafitu, węglem przewodzącym i kolektorem prądu), szybkość ładowania i rozładowywania, zdolność pęcznienia kleju i elektrolitu, kształt cząstek grafitu. Gęstość nasypowa i wzrost objętości nabiegunnika spowodowany uszkodzeniem kleju podczas cyklu mają pewien wpływ na rozszerzanie anody.
Obliczanie szybkości ekspansji:
(Grubość baterii po rozszerzeniu-Grubość baterii przed rozszerzeniem)/Grubość baterii przed rozszerzeniem * 100%
Współczynnik rozszerzalności to charakterystyka fizyczna baterii, a żywotność cykliczna to charakterystyka elektrochemiczna. Nie ma bezpośredniego związku między nimi. Cykl życia oznacza, ile razy akumulator może być używany wielokrotnie.
Wymagania testowe dla cyklu: prąd ładowania i rozładowania 1C, 300 cykli, akumulator nie wycieka, nie ma pożaru, nie wybucha, a pojemność akumulatora jest większa lub równa 80%, co oznacza kwalifikację.
Biorąc pod uwagę produkt końcowy, jeśli rozszerzenie baterii nie ma wpływu na użytkowanie produktu (na przykład rozszerzenie baterii nie powoduje rozszerzenia/odkształcenia obudowy produktu) i po spełnieniu przez cykl różnych specyfikacji, baterię można normalnie używać;
