抑制異常產(chǎn)氣的措施

在正常電壓范圍內(nèi)，產(chǎn)氣量較少，而且大多為碳氫化合物，當(dāng)有異常產(chǎn)氣發(fā)生時，會出現(xiàn)大量氣體，破壞電極界面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電解液分解失效，嚴(yán)重時沖破封裝區(qū)造成漏液，腐蝕危險。抑制異常產(chǎn)氣要從材料設(shè)計和制造工藝兩方面著手。

首先要設(shè)計優(yōu)化材料及電解液體系，保證形成致密穩(wěn)定的SEI膜，提高正極材料的穩(wěn)定性，抑制異常產(chǎn)氣的發(fā)生。

針對電解液的處理常常采用添加少量的成膜添加劑的方法使SEI膜更均勻、致密，減少電池在使用過程中的SEI膜脫落和再生過程產(chǎn)氣導(dǎo)致電池鼓脹，相關(guān)研究已有報道并在實際中得到應(yīng)用，如哈爾濱理工大學(xué)的成夙等報道，使用成膜添加劑VC可以減少電池氣脹現(xiàn)象。但研究多集中在單組分添加劑上，效果有限。華東理工大學(xué)的曹長河等人，采用VC與PS復(fù)合作為新型電解液成膜添加劑，取得了很好的效果，電池在高溫擱置和循環(huán)過程中產(chǎn)氣明顯減少。研究表明，EC、VC形成的SEI膜組分為線性烷基碳酸鋰，高溫下附在LiC的烷基碳酸鋰不穩(wěn)定，分解生成氣體（如CO2等）而出現(xiàn)電池鼓脹。而PS形成的SEI膜為烷基磺酸鋰，雖膜有缺陷，但存在著一定的二維結(jié)構(gòu)，附在LiC高溫下仍較穩(wěn)定。當(dāng)VC和PS復(fù)合使用時，在電壓較低時PS在負極表面形成有缺陷的二維結(jié)構(gòu)，隨著電壓的升高VC在負極表面又形成線性結(jié)構(gòu)的烷基碳酸鋰，烷基碳酸鋰填充于二維結(jié)構(gòu)的缺陷中，形成穩(wěn)定附在LiC具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的SEI膜。此種結(jié)構(gòu)的SEI膜大大提高了其穩(wěn)定性，可以有效抑制由于膜分解導(dǎo)致的產(chǎn)氣。

此外由于正極鈷酸鋰材料與電解液的相互用途，使其分解產(chǎn)物會催化電解液中溶劑分解，所以關(guān)于正極材料進行表面包覆，不但可以新增材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還可以減少正極與電解液的接觸，降低活性正極催化分解所出現(xiàn)的氣體。因此，正極材料顆粒表面形成穩(wěn)定完整的包覆層也是目前的一大發(fā)展方向。

其次要嚴(yán)格控制制造工藝過程參數(shù)，保證封裝可靠性，防止電池內(nèi)部水分過量引起的脹氣，控制方法如下：

（1）電芯卷繞完成后干燥充分，防止膜片中水分含量超標(biāo)；

（2）嚴(yán)格控制真空烘烤后電芯到注液時間及干燥房濕度；

（3）保證注液手套箱密封性；

（4）控制電解液中水分和游離酸含量；

（5）規(guī)范電解液存儲環(huán)境及密封條件，防止電解液在使用及存放過程中進入過量水分；

（6）采用閉口加壓化成或者外置氣囊化成后抽真空封口排氣；

（7）采用多步化成和高溫擱置工藝，保證產(chǎn)氣完全；

（8）提高封裝可靠性。

脹氣的出現(xiàn)重要有正常化成產(chǎn)氣和異常產(chǎn)氣，要想抑制電池后期的異常產(chǎn)氣，要從材料設(shè)計優(yōu)化和工藝控制兩方面著手；選用具有穩(wěn)定完整包覆層的正極材料，阻隔電解液與正極反應(yīng)分解，匹配具有成膜添加劑的電解液，有效保證SEI膜的穩(wěn)定性是抑制產(chǎn)氣發(fā)生的前提，工藝過程中要保證封裝可靠性，加強控制水及氧氣等體系敏感物質(zhì)進入電池內(nèi)部是有效解決電池脹氣的途徑。