リチウム電池が膨らむのはなぜですか?

膨張 (膨張とも呼ばれる) はリチウム電池の故障でよく見られる現象で、安全上の危険 (火災や爆発など) を引き起こすため、通常は直ちに使用を中止する必要があります。

膨らみの本質は、バッテリー内部で過剰なガスが発生し、圧力の上昇とケースや内部セルの変形につながることです。これはパウチバッテリーでは一般的です。角形電池でのガス生成がわずかに多くなると、電池の厚みが不足し、ひどい場合には防爆バルブが開いてしまう可能性があります。-。

バッテリーの膨張の原因には次のようなものがあります。

1.1 電解質の分解

過充電:電圧が高すぎると、正極材料の構造が不安定になり活性酸素が発生し、電解液と激しく反応して多量の熱とガス（CO2、COなど）が発生します。

高温環境:-電解質中の有機溶媒 (炭酸塩など) は高温で容易に分解し、ガスを発生します。

1.2 SEI膜の分解と再生

通常のサイクル中、負極表面の固体電解質界面 (SEI フィルム) はわずかに自己修復し、電解質を消費して少量のガスを生成します。過充電または高温下では、SEI フィルムが大幅に分解し、負極 (グラファイトなど) が露出し、電解質と反応して水素とアルカン ガスが発生します。

1.3 水分不純物反応

製造中に水分が混入すると、電解質中のリチウム塩 (LiPF6 など) が水と反応して HF (腐食性) と水素が生成され、膨潤や材料の損傷につながります。

1.4 負極リチウムメッキ

低温充電、高電流充電、または負極の劣化中、リチウム イオンはグラファイト層に埋め込まれるのではなく、負極表面 (リチウム メッキ) で金属リチウムに直接還元されることがあります。-

金属リチウムは電解液と反応して水素などのガスを発生し、セパレータに穴が開いてショートする可能性もあります。

以上がガス発生の主な原因（メカニズム）であるバッテリーが膨れる理由について説明しました。ガスの発生は避けられません。完璧な設計、最適な材料選択、細心の注意を払った製造プロセスを行ったとしても、バッテリーからガスが発生します。微量のガスは許容され、バッテリーの内部スペースはそれらを収容できます。

ただし、不当な設計や製造上の欠陥によりガスの発生が加速される可能性があり、バッテリーの不適切な使用もガスの発生を加速します。以下では、これらの要因によるガス発生の問題を中心に紹介します。

2.1 生産プロセスの問題

生産環境における湿度管理が不適切であると、バッテリーセル内に過剰な湿気が発生します。

電極のコーティングが不均一であったり、巻き付けや積層がずれていると、局所的な応力集中や短絡の危険が生じる可能性があります。{0}}

エイシー-HFC250電極塗布機セラミック、結晶構造、電池材料、特殊なナノ材料など、さまざまな高温コーティング フィルムの研究に広く使用されています。{0}

カプセル化が不十分だと、ガス漏れや密閉不良が発生します。

2.2 材料欠陥（セパレータ）

品質が低い（気孔率が不均一、機械的強度が低い）ため、収縮したり破れたりしやすくなります。

電解質添加剤の配合が不適切だと、皮膜形成特性が低下します。{0}

2.3 安全弁の故障

一部のソフトパック電池や円筒形電池には安全弁の設計が不十分で、圧力が上昇したときに圧力を逃がすことができません。

3.1 過充電/過放電

過充電:正極の構造が崩れ、酸素が発生し、電解液の分解が促進されます。

過放電（低電圧）:負極の銅集電体が溶解し、短絡やガスの発生を引き起こします。

3.2 高温環境-

高温（直射日光や車内の高温など）に長時間さらされると、副反応の速度が指数関数的に増加します。

高電流の充放電により、内部に熱が蓄積されます。{0}}

3.3 機械的損傷

圧迫したり、穴を開けたり、落としたりすると、内部構造が変形し、微小短絡や電解液の漏れが発生する可能性があります。{0}

3.4 長期間のアイドル状態のストレージ-

バッテリーを過度に高いまたは低い充電レベルで長期間保管すると、副反応が継続する原因になります。ゆっくりと徐々にガスが発生します。