Nguyên nhân cốt lõi của việc sản sinh khí trong pin lithium{0}}ion về cơ bản là kết quả của một loạt phản ứng phụ hóa học và điện hóa không mong muốn bên trong pin. Những phản ứng này tiêu thụ các thành phần hoạt động trong pin, phá vỡ sự ổn định của cấu trúc bên trong và tạo ra các sản phẩm khí. Điều này không chỉ dẫn đến các vấn đề suy giảm hiệu suất như phồng pin, suy giảm dung lượng và tuổi thọ chu kỳ bị rút ngắn mà trong trường hợp nghiêm trọng, nó còn có thể gây ra các mối nguy hiểm về an toàn như rò rỉ pin, cháy và thậm chí là nổ. Dựa trên cấu trúc bên trong và nguyên lý hoạt động của pin lithium{4}}ion, việc sản xuất khí chủ yếu bắt nguồn từ năm khía cạnh cốt lõi sau đây, mỗi khía cạnh có mối liên hệ với nhau và thường gây ra và làm trầm trọng thêm hiện tượng sản xuất khí.
Đầu tiên, phân hủy chất điện phân
Chất điện phân, là môi trường cốt lõi để vận chuyển ion trong pin lithium{0}}ion, bao gồm các dung môi hữu cơ, muối lithium và các chất phụ gia. Sự ổn định của nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của pin. Trong môi trường-nhiệt độ cao (trên 60 độ ) hoặc khi sử dụng điện áp không phù hợp (chẳng hạn như sạc quá mức hoặc điện áp sạc vượt quá phạm vi an toàn), dung môi hữu cơ trong chất điện phân sẽ trải qua các phản ứng oxy hóa hoặc khử và phân hủy, phá vỡ cấu trúc phân tử ban đầu. Quá trình này tạo ra nhiều loại khí, chủ yếu là carbon dioxide (CO₂), carbon monoxide (CO), metan (CH₄) và ethylene (C₂H₄). Trong số này, CO và các loại khí khác độc hại, làm tăng thêm rủi ro về an toàn.
Thứ hai là sự hư hỏng và xây dựng lại màng SEI
Màng SEI (giao diện điện phân rắn) trên bề mặt điện cực âm là màng bảo vệ hình thành tự nhiên trong lần sạc và xả đầu tiên của pin lithium. Nó ngăn chất điện phân phản ứng trực tiếp với vật liệu điện cực âm, đảm bảo pin hoạt động bình thường. Tuy nhiên, khi pin bị sạc quá mức,-xả quá mức, nhiệt độ cao hoặc rung lắc mạnh, màng SEI có thể bị vỡ. Lúc này, chất điện phân sẽ phản ứng lại với vật liệu điện cực âm, cố gắng sửa chữa màng SEI bị hỏng. Quá trình sửa chữa và hư hỏng lặp đi lặp lại này liên tục tạo ra các loại khí, chủ yếu bao gồm hydro (H₂), ethylene (C₂H₄) và ethane (C₂H₆). Theo thời gian, điều này có thể khiến màng SEI mất đi chức năng bảo vệ.
Thứ ba, có độ ẩm quá mức
Pin lithium{0}}ion có yêu cầu cực kỳ cao về độ ẩm bên trong. Ngay cả một lượng nhỏ nước (mức ppm, tức là một phần triệu) cũng có thể gây ra các phản ứng phụ nghiêm trọng. Độ ẩm phản ứng với muối lithium lõi trong chất điện phân (chẳng hạn như lithium hexafluorophosphate LiPF₆) để tạo ra axit hydrofluoric có tính ăn mòn cao (HF). HF không chỉ làm hỏng màng SEI mà còn gây ra phản ứng dây chuyền phản ứng phụ, bao gồm phân hủy chất điện phân và ăn mòn vật liệu điện cực, tạo ra các loại khí như hydro (H₂), hydro florua (HF), carbon monoxide (CO) và carbon dioxide (CO₂), đồng thời ăn mòn các thành phần pin bên trong.
Thứ tư, có những phản ứng phụ liên quan đến vật liệu catốt
Vật liệu làm cực âm rất quan trọng cho việc lưu trữ và giải phóng năng lượng của pin lithium{0}}ion, đặc biệt là vật liệu làm cực âm ba cực có hàm lượng niken-cao, có độ ổn định cấu trúc tương đối kém. Trong điều kiện quá tải hoặc nhiệt độ-cao, cấu trúc tinh thể của vật liệu làm cực âm sẽ sụp đổ, giải phóng oxy. Oxy này phản ứng dữ dội với chất điện phân, làm tăng cường hơn nữa quá trình phân hủy chất điện phân và tạo ra một lượng lớn khí, chủ yếu là oxy (O₂) và carbon dioxide (CO₂). Oxy làm tăng tốc độ phản ứng đốt cháy, làm tăng nguy cơ cháy ắc quy.
Thứ năm, phản ứng phụ của vật liệu cực dương
Các vật liệu làm cực dương khác nhau thể hiện các đặc tính tạo khí khác nhau. Các vật liệu làm cực dương mới hơn, chẳng hạn như cực dương silicon, có sự thay đổi âm lượng đáng kể trong quá trình sạc và phóng điện (tốc độ giãn nở có thể vượt quá 300%). Sự giãn nở và co lại thể tích lặp đi lặp lại này liên tục làm hỏng màng SEI, dẫn đến các phản ứng phụ liên tục và tạo ra khí liên tục. Cực dương than chì truyền thống, trong điều kiện-phóng điện quá mức hoặc nhiệt độ-cao, cũng phản ứng với chất điện phân để tạo ra các loại khí như hydro (H₂), ethylene (C₂H₄) và ethane (C₂H₆), ảnh hưởng đến hiệu suất và độ an toàn của pin.
về chúng tôi
Acey thông minhchuyên cung cấp các giải pháp toàn diện tích hợp cho cả dây chuyền lắp ráp bộ pin lithium bán tự động và hoàn toàn tự động, phục vụ các ứng dụng như hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS), máy bay không người lái (UAV), xe đạp điện, xe tay ga điện tử, dụng cụ điện và xe hai/ba bánh. Ngoài ra, công ty còn cung cấp đầy đủ các thiết bị lắp ráp bộ pin, bao gồm máy phân loại pin, máy phân loại pin, dụng cụ dán giấy cách điện, hệ thống kiểm tra CCD, máy hàn điểm thủ công và tự động, máy kiểm tra BMS, máy kiểm tra toàn diện về pin và hệ thống kiểm tra bộ pin.
