La causa principal de la producció de gas a les bateries d'ions de liti-és essencialment el resultat d'una sèrie de reaccions secundaries químiques i electroquímiques indesitjables dins de la bateria. Aquestes reaccions consumeixen els components actius de la bateria, pertorben l'estabilitat de l'estructura interna i generen productes gasosos. Això no només comporta problemes de degradació del rendiment, com ara l'acumulació de la bateria, la disminució de la capacitat i la vida útil del cicle escurçada, sinó que, en casos greus, també pot provocar perills de seguretat com ara fuites de bateria, incendis i fins i tot explosions. Basant-se en l'estructura interna i el principi de funcionament de les bateries d'ions de liti-, la producció de gas prové principalment dels cinc aspectes bàsics següents, cadascun d'ells interconnectat i sovint induint i agreujant mútuament el fenomen de producció de gas.
En primer lloc, la descomposició d'electròlits
L'electròlit, com a mitjà bàsic per al transport d'ions dins d'una bateria d'ions de liti{0}}, està format per dissolvents orgànics, sals de liti i additius. La seva estabilitat afecta directament la seguretat de la bateria. En entorns d'alta -temperatura (per sobre dels 60 graus) o quan s'utilitza una tensió inadequada (com ara una sobrecàrrega o una tensió de càrrega que supera el rang segur), els dissolvents orgànics de l'electròlit pateixen reaccions d'oxidació o reducció i es descomponen, trencant l'estructura molecular original. Aquest procés genera una varietat de gasos, principalment diòxid de carboni (CO₂), monòxid de carboni (CO), metà (CH₄) i etilè (C₂H₄). Entre aquests, el CO i altres gasos són tòxics, augmentant encara més els riscos de seguretat.
En segon lloc, hi ha el dany i la reconstrucció de la pel·lícula SEI
La pel·lícula SEI (interfície d'electròlit sòlid) a la superfície de l'elèctrode negatiu és una pel·lícula protectora que es forma de manera natural durant la primera càrrega i descàrrega d'una bateria de liti. Evita que l'electròlit reaccioni directament amb el material de l'elèctrode negatiu, assegurant el funcionament normal de la bateria. Tanmateix, quan la bateria està sotmesa a una sobrecàrrega, una-descàrrega excessiva, altes temperatures o una vibració severa, la pel·lícula SEI es pot trencar. En aquest moment, l'electròlit tornarà a reaccionar amb el material de l'elèctrode negatiu, intentant reparar la pel·lícula SEI danyada. Aquest procés de dany i reparació repetit genera gasos contínuament, incloent principalment hidrogen (H₂), etilè (C₂H₄) i etan (C₂H₆). Amb el temps, això pot fer que la pel·lícula SEI perdi la seva funció protectora.
En tercer lloc, hi ha un contingut excessiu d'humitat
Les bateries d'ions de liti-tenen requisits extremadament alts pel que fa al contingut d'humitat interna. Fins i tot petites quantitats d'aigua (nivell de ppm, és a dir, una part per milió) poden desencadenar reaccions secundaries greus. La humitat reacciona amb la sal de liti del nucli de l'electròlit (com l'hexafluorofosfat de liti LiPF₆) per produir àcid fluorhídric (HF) altament corrosiu. L'HF no només danya la pel·lícula SEI, sinó que també desencadena una reacció en cadena de reaccions secundaries, inclosa la descomposició d'electròlits i la corrosió del material de l'elèctrode, produint gasos com l'hidrogen (H₂), el fluorur d'hidrogen (HF), el monòxid de carboni (CO) i el diòxid de carboni (CO₂), alhora que corroeix els components interns de la bateria.
En quart lloc, hi ha reaccions secundaries relacionades amb el material del càtode
El material del càtode és crucial per a l'emmagatzematge i l'alliberament d'energia de les bateries d'ions de liti-, especialment els materials de càtode ternari d'alt-níquel, que tenen una estabilitat estructural relativament pobra. En condicions de sobrecàrrega o d'alta-temperatura, l'estructura cristal·lina del material del càtode es col·lapsa, alliberant oxigen. Aquest oxigen reacciona violentament amb l'electròlit, intensificant encara més la descomposició de l'electròlit i produint grans quantitats de gas, principalment oxigen (O₂) i diòxid de carboni (CO₂). L'oxigen accelera les reaccions de combustió, augmentant el risc d'incendi de la bateria.
En cinquè lloc, les reaccions laterals del material de l'ànode
Els diferents materials d'ànode presenten diferents característiques de generació de gas. Els materials d'ànode més nous, com els ànodes de silici, experimenten canvis de volum significatius durant la càrrega i la descàrrega (les taxes d'expansió poden superar el 300%). Aquesta expansió i contracció de volum repetida danya contínuament la pel·lícula SEI, donant lloc a reaccions secundaries contínues i a la generació contínua de gas. Els ànodes de grafit tradicionals, en condicions de sobre-descàrrega o d'alta-temperatura, també reaccionen amb l'electròlit per generar gasos com l'hidrogen (H₂), l'etilè (C₂H₄) i l'etan (C₂H₆), afectant el rendiment i la seguretat de la bateria.
sobre nosaltres
Acey Intel·ligentes dedica a oferir solucions integrades de finestreta única tant per a línies de muntatge de bateries de liti semiautomàtiques com totalment automàtiques, donant servei a aplicacions com ara sistemes d'emmagatzematge d'energia (ESS), vehicles aeris no tripulats (UAV), bicicletes elèctriques, scooters elèctrics, eines elèctriques i vehicles de dues o tres rodes. A més, l'empresa ofereix una àmplia gamma d'equips de muntatge de bateries, com ara màquines de classificació de cèl·lules, classificadores de bateries, aplicadors de paper aïllant, sistemes d'inspecció CCD, soldadores manuals i automàtiques per punts, provadors BMS, provadors complets de bateries i sistemes de prova de paquets de bateries.
