电芯的膨胀分析-恒压力VS恒间隙

　　电芯的膨胀分析-恒压力VS恒间隙

　　锂离子电芯在充放电过程中的膨胀行为有两种表现形式：厚度和应力，准确测量膨胀厚度和膨胀力，有助于优化电芯设计和提升电池在使用过程中的安全性能。恒间隙模式的传统测试方法是采用一个钢板夹具，将电芯固定在压板中间，用螺栓固定上下压板的位置，在上压板处安装一个力传感器来监控压力变化，但此方法很难保证测试时上下压板间隙恒定，有时间隙会产生几十甚至几百微米的波动，如图1所示，红色曲线表示在电芯充放电过程中，传统夹具的间隙变化产生了65um左右的波动;恒压力模式的传统测试方法是在电芯表面放置恒定重物，但很难自由调节不同的压力。

　　如图1中的绿色曲线代表恒间隙模式下SWE测试系统的间隙几乎无变化。

　　图1

　　原位膨胀测试系统结构示意图如图2所示。

　　图2

　　1. 充放电过程电芯膨胀厚度和膨胀力曲线

　　由图中电芯充放电曲线以及厚度和膨胀力曲线可知，充电时，电芯膨胀力和膨胀厚度均增加，充满电时电芯膨胀力达到约160kg，电芯厚度膨胀约2%，放电时，电芯膨胀力和膨胀厚度均减小。充电和放电过程的厚度和力的曲线变化并未完全对称，说明存在不可逆厚度和应力残留。

　　2. 充放电过程电芯膨胀厚度和膨胀力与微分容量曲线分析

　　图中为电芯膨胀厚度和膨胀力与微分容量曲线，由图可知，在充电时，厚度和力曲线斜率也对应增大，后续每个对应厚度和力曲线斜率的变化，说明正是由于发生了正负极结构相变才导致电芯膨胀厚度和膨胀力变化。

　　锂离子电池(LIB)已成为现代社会生活中主要的能量存储解决方案。其中磷酸铁锂电池完美替代铅酸电池，更加是并网调峰、离网储能、光伏储能、UPS、数据中心等行业的首选。

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