锂离子电池由于拥有高寿命、高容量被宽泛推广使用，但是随着使用功夫的耽搁，其存在鼓胀、安全机能不梦想和循环衰减加快的问题也日益严沉，引起了锂电界深度的分析和抑造钻研。凭据尝试研发经验，笔者将锂电池鼓胀的原因分为两类，一是电池极片的厚度变动导致的鼓胀；二是由于电解液氧化分化产气导致的鼓胀。在分歧的电池系统中，电池厚度变动的主导成分分歧，如在钛酸锂负极系统电池中，鼓胀的重要成分是气鼓；在石墨负极系统中，极片厚度和产气对电池的鼓胀均起到推进作用。

一、电极极片厚度变动

在锂电池使用过程中，电极极片厚度会产生肯定的厚度变动，尤其是石墨负极。据现罕见据，锂电池经过高温存储和循环，容易产生鼓胀，厚度增长率约6% ~ 20%，其中正极膨胀率仅为4%，负极膨胀率在20%以上。锂电池极片厚度变大导致的鼓胀底子原因是受石墨的性质影响，负极石墨在嵌锂时形成LiCx(LiC24、LiC12和LiC6等)，晶格间距变动，导致形成微观内应力，使负极产生膨胀。下图是石墨负极极片在搁置、充放电过程中的结构变动示意图。

石墨负极的膨胀重要是嵌锂后产生不成复原膨胀导致的。这部门膨胀重要与颗粒尺寸、粘接剂剂及极片的结构有关。负极的膨胀造成卷芯变形，使电极与隔阂间形成浮泛，负极颗粒形成微裂纹，固体电解质相界面(SEI)膜产生分裂与沉组，亏损电解液，使循环机能变差。影响负极极片变厚的成分有好多，粘接剂的性质和极片的结构参数是最沉要的两个。

石墨负极常用的粘接剂是SBR，分歧的粘接剂弹性模量、机械强度分歧，对极片的厚杜装响也分歧。极片涂布实现后的轧造力也影响负极极片在电池使用中的厚度。在一样的应力下，粘接剂弹性模量越大，极片物理搁置反弹越；充电时，由于Li + 嵌入，使石墨晶格膨胀；同时，因负极颗粒及SBR的形变，内应力齐全开释，使负极膨胀率急剧升高，SBR处于塑性变形阶段。这部门膨胀率与SBR的弹性模量和断裂强杜仔关，导致SBR的弹性模量和断裂强度越大，造成不成逆的膨胀越幼。

当SBR的增长量不一致时，极片辊压时受到的压力就分歧，压力分歧使极片产生的残存应力存在肯定差距，压力越大残存应力越大，导致前期物理搁置膨胀、满电态及空电态膨胀率增大；SBR含量越少，辊压时所受压力越幼，前期的物理搁置、满电态和空电态的膨胀率就越；负极膨胀使得卷芯变形，影响负极嵌锂水平和Li +扩散快率，进而对电池循环机能产生严沉影响。

二、电池产气引起的鼓胀

电池内部产气是导致电池鼓胀的另一沉要原因，无论是电池在常温循环、高温循环、高温搁置时，其均会产生分歧水平的鼓胀产气。据目前钻研了局显示，引起电芯胀气的性质是电解液产生分化所致。电解液分化有两种情况，一个是电解液有杂质，好比水分和金属杂质使电解液分化产气，另一个是电解液的电化学窗口太低，造成了充电过程中的分化，电解液中的EC、DEC等溶剂在得到电子后，均会产生自由基，自由基反映的直接后果就是产生低沸点的烃类、酯类、醚类和CO2等。

在锂电池组装实现后，预化成过程中会产生少量气体，这些气体是不成预防的，也是所谓的电芯不成逆容量损失起源。在初次充放电过程中，电子由表电路达到负极后会与负极表表的电解液产生氧化还原反映，天生气体。在此过程中，在石墨负极表表形成SEI，随着SEI厚度增长，电子无法穿透抑造了电解液的持续氧化分化。关于SEI的形私见文章：干货| SEI 是什么？对锂电池影响这么大！在电池使用过程中，内部产气量会逐步增多，其原因还是由于电解液中存在杂质或电池内水分超标导致的。电解液存在杂质必要当真排除，水分节造不严可能是电解液自身、电池封装不严引进水分、角位破损引起的，另表电池的过充过放滥用、内部短路等也会加快电池的产气快率，造成电池失效。

在分歧系统中，电池产鼓胀水平分歧。在石墨负极系统电池中，产气鼓胀的原因重要还是如上所述的SEI膜天生、电芯内水分超标、化成流程异常、封装不良等，而在钛酸锂负极系统中，电池胀气比石墨/NCM电池系统要严沉的多，除了电解液中杂质、水分及工艺表，其另一分歧于石墨负极的原因是钛酸锂无法像石墨负极系统电池一样，在其表表形成SEI膜，抑造其与电解液的反映。在充放电过程中电解液始终与Li4Ti5O12表表直接接触，从而造成电在Li4Ti5O12资料表表持续还原分化，这可能是导致Li4Ti5O12电池胀气的底子原因。气体的重要组分是H2、CO2、CO、CH4、C2H6、 C2H4、C3H8等。当把钛酸锂单独浸泡于电解液中时，只有CO2产生，其与NCM资料造备成电池后，产生的气体蕴含H2、CO2、CO以及少量气态碳氢化合物，并且作成电池后，只有在循环充放电时，才会产生H2，同时产生的气体中，H2的含量超过50%。这批注在充放电过程中将产生H2和CO气体。

LiPF6在电解液中存在如下平衡：

PF5是一种很强的酸，容易引起碳酸酯类的分化，并且PF5的量随温度的升高而增长。PF5有助于电解液分化，产生CO2、CO及CxHy 气体。据有关钻研H2的产生起源于电解液中的痕量水，但是通常电解液中的水含量为20×10-6 左右，对H2的产量贡献很低。上海交通大学吴凯的尝试选用石墨/NCM111做电池，得出的结论是H2的起源是高电压下碳酸酯的分化。目前抑造钛酸锂电池胀气的解决规划重要有三种，第一、LTO负极资料的加工改性，蕴含改进造备步骤和表表改性等；第二、开发与LTO负极相匹配的电解液，蕴含增长剂、溶剂系统；第三、提高电池工艺技术。

文章起源：锂电派