鋰電池由于其高能量比和高安全性而在市場上得到了廣泛應(yīng)用。像鋰電池這樣的電池不如聚合物電池安全。然而，由于其開發(fā)較早，價格相對較低，許多制造商都可以生產(chǎn)，這導(dǎo)致了不均勻性，鋰電池的安全性有時也得不到保證。此外，如果使用不當(dāng)或生產(chǎn)水平有限，仍然存在一定的安全隱患，例如電池膨脹。那么，為什么鋰電池會出現(xiàn)電池膨脹的現(xiàn)象呢？讓我們來看看電池膨脹的原因和一些解決方案。

 

鋰電池組的基本結(jié)構(gòu)分析

鋰電池組的主要材料組成：正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)、鋰電池隔膜（隔離材料）。

 

正極

從電池重量組成來看，正極材料占比很大（一般為70%-80%），因為正極材料的性能直接影響鋰離子電池的性能，其成本也直接決定了電池的成本。正極材料占鋰離子電池成本的30%至40%，也直接影響鋰離子電池組的能量密度和性能。

 

負(fù)極

負(fù)極材料由電勢比陰極低的材料組成，并且具有高比容量和良好的充放電可逆性，從而在鋰嵌入過程中保持良好的尺寸和機械穩(wěn)定性。負(fù)極材料主要影響鋰電池組的效率和循環(huán)性能。負(fù)極材料的性能也直接影響鋰電池的性能。負(fù)極材料約占鋰電池總成本的10-20%。就負(fù)極材料的類型而言，它包括碳基負(fù)極和非碳負(fù)極。

 

 

電解質(zhì)

電解質(zhì)起著在正極和負(fù)極之間傳輸電荷的作用（類似于無線電中的載波），并且具有高離子電導(dǎo)率。它影響著鋰電池組的能量密度、廣泛的溫度應(yīng)用、循環(huán)壽命、功率密度、安全性能等因素。

 

鋰電池分離器

鋰電池隔膜具有一定的孔徑和孔隙率，以確保低電阻和高離子導(dǎo)電性。它對鋰離子具有良好的滲透性，對電解質(zhì)具有良好的潤濕性，具有足夠的液體吸收和保濕能力，并保持離子導(dǎo)電性。同時，它具有電子絕緣，以確保陰極和陽極的機械隔離。

此外，它應(yīng)該具有足夠的機械性能，如穿刺強度和拉伸強度，以及電解質(zhì)耐腐蝕性和足夠的電化學(xué)穩(wěn)定性。動力電池對隔膜的要求更高，通常使用復(fù)合隔膜。

 

為什么鋰電池組的電池會膨脹？

鋰電池膨脹的主要原因有三個：

 

首先，制造商的生產(chǎn)過程問題

由于生產(chǎn)商數(shù)量眾多，為了節(jié)省成本，許多生產(chǎn)商將生產(chǎn)環(huán)境惡劣，使用將被淘汰的設(shè)備和機器等，使電池的涂層不均勻，電解液中混入灰塵顆粒。所有這些都可能導(dǎo)致鋰電池組在用戶使用時電池膨脹，甚至造成更大的危險。

 

 

二是用戶的日常使用習(xí)慣

第二個是用戶自己。如果用戶使用鋰電池產(chǎn)品不當(dāng)，如過度充電和過度放電，或在極端惡劣的環(huán)境中連續(xù)使用，也可能導(dǎo)致鋰電池出現(xiàn)電池膨脹。

 

第三，如果長期不使用和儲存不當(dāng)

任何一種產(chǎn)品如果長時間不使用，原來的性能基本上都會下降，電池也不會長時間使用，然后就沒有得到妥善的保存。當(dāng)它長時間暴露在空氣中，并且電池充滿電時，就不會使用它。由于空氣在一定程度上具有導(dǎo)電性，如果放置時間過長，相當(dāng)于電池的陰極和陽極直接接觸，就會發(fā)生慢性短路。一旦發(fā)生短路，就會產(chǎn)生熱量，一些電解質(zhì)會分解甚至氣化，導(dǎo)致電池膨脹。

 

過度充電和過度放電導(dǎo)致電池膨脹的原因如下：

過充電引起的電池膨脹：過充電會導(dǎo)致正極材料中的所有鋰原子跑進正極材料中，導(dǎo)致正極原來的滿格變形和塌陷，這也是鋰電池功率下降的主要原因。在這個過程中，陽極中的鋰離子越來越多，過度積累使鋰原子生長出殘端晶體，從而使鋰電池膨脹。

 

 

過放電引起的電池膨脹：在液體鋰離子電池的第一次充放電過程中，電極材料和電解質(zhì)在固液相界面發(fā)生反應(yīng)，形成覆蓋電極材料表面的鈍化層。形成的鈍化層膜可以有效防止電解質(zhì)分子通過，但Li+可以通過鈍化層自由插入和提取，具有固體電解質(zhì)的特性。因此，這層鈍化膜被稱為固體電解質(zhì)界面，簡稱SEI。

SEI膜將對陽極材料具有保護作用，使材料結(jié)構(gòu)不易坍塌，并可增加電極材料的循環(huán)壽命。SEI膜不是靜態(tài)的，在充電和放電過程中會有一點變化，主要是因為一些有機物質(zhì)會發(fā)生可逆的變化。在電池過放電后，SEI膜被可逆地?fù)p壞，并且保護陽極材料的SEI被破壞，導(dǎo)致陽極材料塌陷，從而形成膨脹的電池現(xiàn)象。

這兩個因素會導(dǎo)致電池在使用過程中發(fā)生類似于電池內(nèi)部短路的劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量熱量，進而導(dǎo)致電解質(zhì)分解氣化，從而導(dǎo)致電池膨脹。

 

如何安全處理膨脹的電池？

● 用完大約一半的電池，然后開始補充電池電量。在極少數(shù)情況下，將進行完全放電和完全充電維護，這可以大大減少結(jié)晶量，并顯著減緩電池膨脹的現(xiàn)象。

● 鋰膨脹電池可以直接丟棄，因為電量已經(jīng)很小，短路后根本沒有電。

● 鋰電池組通常需要專業(yè)回收，以免造成污染。如果沒有辦法處理它們，就應(yīng)該把它們?nèi)舆M分類回收的垃圾桶。

 

 

以上就是造成電池膨脹的原因，以及今后如何正確處理膨脹的電池。