Podstawową przyczyną wytwarzania gazu w akumulatorach litowo-jest zasadniczo wynik szeregu niepożądanych reakcji ubocznych chemicznych i elektrochemicznych zachodzących w akumulatorze. Reakcje te zużywają aktywne składniki akumulatora, zakłócają stabilność struktury wewnętrznej i wytwarzają produkty gazowe. Prowadzi to nie tylko do problemów związanych z pogorszeniem wydajności, takich jak wybrzuszenie baterii, spadek pojemności i skrócenie żywotności, ale w poważnych przypadkach może również powodować zagrożenia bezpieczeństwa, takie jak wyciek z baterii, pożar, a nawet eksplozja. W oparciu o wewnętrzną strukturę i zasadę działania akumulatorów litowo-jonowych, produkcja gazu wynika głównie z następujących pięciu głównych aspektów, z których każdy jest wzajemnie powiązany i często wzajemnie indukuje i zaostrza zjawisko produkcji gazu.
Po pierwsze, rozkład elektrolitów
Elektrolit, będący głównym ośrodkiem transportu jonów w akumulatorze litowo-jonowym, składa się z rozpuszczalników organicznych, soli litu i dodatków. Jego stabilność bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo baterii. W środowiskach o wysokiej-temperaturze (powyżej 60 stopni) lub gdy stosowane jest niewłaściwe napięcie (takie jak przeładowanie lub napięcie ładowania przekraczające bezpieczny zakres), rozpuszczalniki organiczne w elektrolicie ulegają reakcjom utleniania lub redukcji i rozkładają się, niszcząc pierwotną strukturę molekularną. W procesie tym powstają różne gazy, głównie dwutlenek węgla (CO₂), tlenek węgla (CO), metan (CH₄) i etylen (C₂H₄). Wśród nich CO i inne gazy są toksyczne, co dodatkowo zwiększa ryzyko bezpieczeństwa.
Po drugie, dochodzi do uszkodzenia i odbudowania folii SEI
Warstwa SEI (interfejs stałego elektrolitu) na powierzchni elektrody ujemnej to warstwa ochronna, która tworzy się naturalnie podczas pierwszego ładowania i rozładowywania akumulatora litowego. Zapobiega bezpośredniej reakcji elektrolitu z materiałem elektrody ujemnej, zapewniając normalną pracę akumulatora. Jeśli jednak akumulator zostanie poddany przeładowaniu,-rozładowaniu, wysokiej temperaturze lub silnym wibracjom, warstwa SEI może pęknąć. W tym momencie elektrolit ponownie zareaguje z materiałem elektrody ujemnej, próbując naprawić uszkodzoną warstwę SEI. Ten powtarzający się proces uszkodzeń i naprawy w sposób ciągły generuje gazy, głównie wodór (H₂), etylen (C₂H₄) i etan (C₂H₆). Z biegiem czasu może to spowodować utratę funkcji ochronnej folii SEI.
Po trzecie, występuje nadmierna wilgotność
Baterie litowo-jonowe mają niezwykle wysokie wymagania dotyczące zawartości wilgoci wewnętrznej. Nawet śladowe ilości wody (poziom ppm, tj. jedna część na milion) mogą wywołać poważne reakcje uboczne. Wilgoć reaguje z rdzeniową solą litową w elektrolicie (taką jak heksafluorofosforan litu LiPF₆), tworząc silnie korozyjny kwas fluorowodorowy (HF). HF nie tylko uszkadza warstwę SEI, ale także dodatkowo wyzwala reakcję łańcuchową reakcji ubocznych, w tym rozkładu elektrolitu i korozji materiału elektrody, wytwarzając gazy, takie jak wodór (H₂), fluorowodór (HF), tlenek węgla (CO) i dwutlenek węgla (CO₂), jednocześnie powodując korozję wewnętrznych elementów akumulatora.
Po czwarte, istnieją reakcje uboczne związane z materiałem katody
Materiał katody ma kluczowe znaczenie dla magazynowania i uwalniania energii w akumulatorach litowo-jonowych-, zwłaszcza w materiałach katod trójskładnikowych o wysokiej-niklowej zawartości niklu, które mają stosunkowo słabą stabilność strukturalną. Pod wpływem przeładowania lub wysokiej-temperatury struktura krystaliczna materiału katody zapada się, uwalniając tlen. Tlen ten gwałtownie reaguje z elektrolitem, dodatkowo nasilając rozkład elektrolitu i wytwarzając duże ilości gazów, głównie tlenu (O₂) i dwutlenku węgla (CO₂). Tlen przyspiesza reakcje spalania, zwiększając ryzyko pożaru akumulatora.
Po piąte, reakcje uboczne materiału anody
Różne materiały anodowe wykazują różną charakterystykę wytwarzania gazu. Nowsze materiały anodowe, takie jak anody krzemowe, ulegają znacznym zmianom objętości podczas ładowania i rozładowywania (stopień rozszerzalności może przekraczać 300%). To powtarzające się zwiększanie i kurczenie się objętości w sposób ciągły uszkadza warstwę SEI, prowadząc do ciągłych reakcji ubocznych i ciągłego wytwarzania gazu. Tradycyjne anody grafitowe pod wpływem nadmiernego-rozładowania lub wysokiej-temperatury również reagują z elektrolitem, wytwarzając gazy, takie jak wodór (H₂), etylen (C₂H₄) i etan (C₂H₆), wpływając na wydajność i bezpieczeństwo akumulatora.
o nas
Ace Inteligentnyspecjalizuje się w dostarczaniu zintegrowanych, kompleksowych rozwiązań zarówno dla półautomatycznych, jak i w pełni zautomatyzowanych linii montażowych akumulatorów litowych, obsługujących takie zastosowania, jak systemy magazynowania energii (ESS), bezzałogowe statki powietrzne (UAV), rowery elektryczne, hulajnogi elektryczne, elektronarzędzia oraz pojazdy dwu- i trzykołowe. Dodatkowo firma oferuje kompleksową gamę sprzętu do montażu akumulatorów, w tym maszyny do sortowania ogniw, sortowniki akumulatorów, aplikatory papieru izolacyjnego, systemy kontroli CCD, ręczne i automatyczne zgrzewarki punktowe, testery BMS, kompleksowe testery akumulatorów i systemy testowania pakietów akumulatorów.
