锂电池涨包软包锂电池胀气的原因及解决方案|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

软包锂电池胀气的原因及解决方案

来源：锂电联盟会长

聚合物锂离子电池芯采用的是铝塑複合膜的包装技术，当电池芯内部由于异常化学反应的发生而产生气体时，Pocket会被充起，电池芯鼓胀（有轻微鼓胀和严重鼓胀两种情况），且不论外观如何，电池芯的使用性能会发生严重的失效，导致电池芯不能使用。胀气会发生在生产过程中也会在客户甚至最终用户手中。

这里简要介绍工序异常产生气体的原因：

1.封装不良。 Top sealing、Side sealing和Degassing三边封装不良，任何一边封装不良都会导致电池芯，表现以Top sealing 和Degassing居多，Top sealing主要是Tab位密封不良，Degassing主要是分层（包括受电解液和凝胶影响导致PP与Al脱离）。封装不良引起空气中水分进入电池芯内部，引起电解液分解产生气体等。

2.Pocket表面破损 ，电池芯在流拉过程中，受到异常损坏或人为破环导致Pocket破损（如针孔）而使水分进入电池芯内部。

3.角位破损 ，由于折边角位铝的特殊变形，气袋晃动会扭曲角位导致Al破损（电池芯越大，气袋越大，越易破损），失去对水的阻隔作用。可以在角位加皱纹胶或热熔胶缓解。并且在顶封后的各工序禁止拿气袋移动电池芯，更要注意操作方式防止老化板上电芯池的摆动。

4.电池芯内部水含量超标 ，前面我们已经介绍过对电池芯内水含量有一定的要求，一旦水含量超标，电解液会失效在化成或Degassing后产生气体。造成电池内部水含量超标的原因主要有：电解液水含量超标，Baking后裸电芯水含量超标，乾燥房湿度超标。若怀疑水含量超标导致胀气，可进行工序的追溯检查。

5.化成流程异常 ，错误的化成流程会导致电池芯发生胀气。

6.SEI膜不稳定 ，电池芯在容量测试充放电过程中发射功能轻微胀气。

7.过充、过放 ，由于流程或机器或保护板的异常，使电池芯被过充或过度放电，电池芯会发生严重鼓气。

8.短路 ，由于操作失误导致带电电芯两Tab接触发生短路，电池芯会发生鼓气同时电压迅速下降，Tab会被烧黑。

9.内部短路 ，电池芯内部阴阳极短路导致电芯迅速放电发热同时严重鼓气。内部短路的原因有很多种：设计问题；隔离膜收缩、捲曲、破损；Bi-cell错位；毛刺刺穿隔离膜；夹具压力过大；烫边机过度挤压等。例如曾经由于宽度不足，烫边机过度挤压电芯实体导致阴阳极短路胀气。

10.腐蚀 ，电池芯发生腐蚀，铝层被反应消耗，失去对水的阻隔作用，发生胀气。

11.真空抽气异常 ，系统或机器的原因导致真空度异常Degassing抽气不彻底；Vacuum Sealing的热辐射区过大，导致Degassing抽气刺刀不能有效地刺破Pocket袋而导致抽气不乾淨。

要严格控制制造工艺过程参数，保证封装可靠性，防止电池内部水分过量引起的胀气，控制方法如下：

（1）电芯卷绕完成后干燥充分，防止膜片中水分含量超标；

（2）严格控制真空烘烤后电芯到注液时间及干燥房湿度；

（3）保证注液手套箱密封性；

（4）控制电解液中水分和游离酸含量；

（5）规范电解液存储环境及密封条件，防止电解液在使用及存放过程中进入过量水分；

（6）采用闭口加压化成或者外置气囊化成后抽真空封口排气；

（7）采用多步化成和高温搁置工艺，保证产气完全；

（8）提高封装可靠性。

来源：锂电联盟会长

锂电池发生鼓胀或爆炸原因简析

锂电池充电时，正极的锂原子会丧失电子，氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去，进入负极的储存格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自动关闭细孔，让锂离子无法穿越，防止危险发生。

图1 锂电池工作原理图

锂电池电压高于4.2V后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈高。锂电池电压高于4.2V后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此时储存格常会垮掉，让电池容量产生永久性的下降。

如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。

有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。

因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为4.2V。

锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时，部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到2.4V才停止。锂电池从3.0V放电到2.4V这段期间，所释放的能量只占电池容量的3%左右。因此，3.0V是一个理想的放电截止电压。

充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面。这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。万一电池外壳破裂，就会爆炸。

因此，对锂离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，这片保护板主要就是提供这三项保护。但是，保护板的这三项保护显然是不够的，全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性，必须对电池爆炸的原因，进行更仔细的分析。

以上讲到了不正当使用锂电池所导致的鼓胀与爆炸原因，除此之外还有极片吸水与电解液发生反应而产生气体、电解液本身的质量问题、电池内部微短路、壳体缺陷等原因。

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软包锂电池胀气的原因及解决方案

锂电池发生鼓胀或爆炸原因简析