Tổng hợp nguyên nhân gây phồng rộp ở pin lithium-ion dạng mềm

Tổng hợp nguyên nhân gây phồng rộp ở pin lithium-ion dạng mềm

Có nhiều lý do khiến pin lithium-ion dạng gói mềm bị phồng lên. Dựa trên kinh nghiệm nghiên cứu và phát triển thực nghiệm, tác giả chia nguyên nhân khiến pin lithium bị phồng thành ba loại: thứ nhất là độ dày tăng lên do sự giãn nở của điện cực pin trong quá trình đạp xe; Thứ hai là hiện tượng sưng tấy do quá trình oxy hóa và phân hủy chất điện phân tạo ra khí. Thứ ba là hiện tượng phồng do lỗi trong quá trình sản xuất như độ ẩm và các góc bị hư hỏng do đóng gói pin lỏng lẻo. Trong các hệ thống pin khác nhau, yếu tố chi phối sự thay đổi độ dày của pin là khác nhau. Ví dụ, trong hệ thống điện cực âm lithium titanate, yếu tố chính gây ra hiện tượng phồng lên là trống khí; Trong hệ thống điện cực âm than chì, độ dày của tấm điện cực và quá trình tạo khí đều thúc đẩy sự phồng lên của pin.

1, Thay đổi độ dày tấm điện cực

Thảo luận về các yếu tố và cơ chế ảnh hưởng đến sự giãn nở của điện cực âm than chì

Sự gia tăng độ dày của tế bào trong quá trình sạc pin lithium-ion chủ yếu là do sự giãn nở của điện cực âm. Tốc độ giãn nở của điện cực dương chỉ là 2-4% và điện cực âm thường bao gồm than chì, chất kết dính và carbon dẫn điện. Bản thân tốc độ giãn nở của vật liệu than chì đạt ~ 10% và các yếu tố ảnh hưởng chính đến sự thay đổi tốc độ giãn nở của điện cực âm than chì bao gồm: sự hình thành màng SEI, trạng thái điện tích (SOC), các thông số quá trình và các yếu tố ảnh hưởng khác.

(1) Trong quá trình sạc và xả đầu tiên của pin lithium-ion được hình thành bởi màng SEI, chất điện phân trải qua phản ứng khử ở giao diện rắn-lỏng của các hạt than chì, tạo thành một lớp thụ động (màng SEI) bao phủ bề mặt điện cực vật liệu. Sự hình thành màng SEI làm tăng đáng kể độ dày cực dương và do sự hình thành màng SEI, độ dày tế bào tăng khoảng 4%. Từ góc độ của quá trình đạp xe dài hạn, tùy thuộc vào cấu trúc vật lý và diện tích bề mặt cụ thể của các than chì khác nhau, quá trình đạp xe sẽ dẫn đến sự hòa tan SEI và quá trình động sản xuất SEI mới, chẳng hạn như than chì vảy có độ giãn nở cao hơn hơn so với than chì hình cầu.

(2) Trong quá trình đạp xe của tế bào pin ở trạng thái tích điện, sự giãn nở thể tích của cực dương than chì thể hiện mối quan hệ chức năng định kỳ tốt với SOC của tế bào pin. Nghĩa là, khi các ion lithium tiếp tục nhúng vào than chì (với sự gia tăng SOC của pin), âm lượng sẽ dần dần mở rộng. Khi các ion lithium tách ra khỏi cực dương than chì, SOC của pin giảm dần và thể tích tương ứng của cực dương than chì giảm dần.

(3) Từ góc độ các thông số quy trình, mật độ nén có tác động đáng kể đến cực dương than chì. Trong quá trình ép lạnh của điện cực, một ứng suất nén lớn được tạo ra trong lớp màng cực dương than chì, rất khó giải phóng hoàn toàn trong quá trình nướng ở nhiệt độ cao tiếp theo và các quá trình khác của điện cực. Khi pin trải qua quá trình sạc và xả theo chu kỳ, do tác động kết hợp của nhiều yếu tố như chèn và tách ion lithium, sưng điện phân trên chất kết dính, ứng suất màng được giải phóng trong quá trình đạp xe và tốc độ giãn nở tăng lên. Mặt khác, mật độ nén xác định dung tích lỗ rỗng của lớp màng anode. Dung lượng lỗ rỗng trong lớp màng lớn, có thể hấp thụ hiệu quả thể tích giãn nở của điện cực. Dung tích lỗ rỗng nhỏ và khi xảy ra hiện tượng giãn nở điện cực, không có đủ không gian để hấp thụ thể tích do sự giãn nở tạo ra. Tại thời điểm này, sự giãn nở chỉ có thể mở rộng ra bên ngoài lớp màng, biểu hiện dưới dạng sự giãn nở thể tích của màng anode.

(4) Các yếu tố khác như độ bền liên kết của chất kết dính (chất kết dính, hạt than chì, cacbon dẫn điện và độ bền liên kết của giao diện giữa bộ thu và chất lỏng), tốc độ phóng điện, khả năng trương nở của chất kết dính và chất điện phân , hình dạng và mật độ xếp chồng của các hạt than chì, cũng như sự gia tăng thể tích điện cực do chất kết dính bị hỏng trong quá trình đạp xe đều có tác động nhất định đến sự giãn nở của cực dương.

Tính toán tốc độ giãn nở:

Để tính toán tốc độ giãn nở, sử dụng phương pháp anime để đo kích thước tấm anode theo hướng X và Y, sử dụng micromet để đo độ dày theo hướng Z và đo riêng sau khi tấm dập và lõi điện được sạc đầy.

                                               Hình 1 Sơ đồ đo tấm anode

Ảnh hưởng của mật độ nén và chất lượng lớp phủ đến sự giãn nở của điện cực âm

Sử dụng mật độ nén và chất lượng lớp phủ làm yếu tố, ba cấp độ khác nhau được thực hiện cho thiết kế thí nghiệm trực giao hệ số đầy đủ (như thể hiện trong Bảng 1), với các điều kiện khác giống nhau cho mỗi nhóm.

Như được hiển thị trong Hình 2 (a) và (b), sau khi pin được sạc đầy, tốc độ giãn nở của tấm cực dương theo hướng X/Y/Z tăng khi mật độ nén tăng. Khi mật độ nén tăng từ 1,5g/cm3 lên 1,7g/cm3 thì tốc độ giãn nở theo hướng X/Y tăng từ 0,7% lên 1,3% và tốc độ giãn nở theo hướng Z tăng từ 13% lên 18%. Từ Hình 2 (a), có thể thấy rằng dưới các mật độ nén khác nhau, tốc độ giãn nở theo hướng X lớn hơn tốc độ giãn nở theo hướng Y. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này là do quá trình ép nguội của bản cực. Trong quá trình ép nguội, khi bản cực đi qua con lăn ép, theo định luật lực cản tối thiểu, khi vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực, các hạt vật liệu sẽ chảy theo hướng có lực cản nhỏ nhất.

                           Hình 2 Tốc độ giãn nở của cực dương theo các hướng khác nhau

Khi tấm anode được ép nguội, hướng có điện trở thấp nhất là hướng MD (hướng Y của tấm điện cực như hình 3). Ứng suất dễ giải phóng theo hướng MD hơn, trong khi hướng TD (hướng X của tấm điện cực) có điện trở cao hơn nên khó giải phóng ứng suất trong quá trình cán. Ứng suất theo hướng TD lớn hơn ứng suất theo hướng MD. Do đó, sau khi tấm điện cực được sạc đầy, tốc độ giãn nở theo hướng X lớn hơn tốc độ giãn nở theo hướng Y. Mặt khác, mật độ nén tăng lên và dung tích lỗ rỗng của tấm điện cực giảm (như hình 4). Khi sạc, không có đủ không gian bên trong lớp màng anode để hấp thụ khối lượng giãn nở của than chì và biểu hiện bên ngoài là toàn bộ tấm điện cực giãn nở theo các hướng X, Y và Z. Từ Hình 2 (c) và (d), có thể thấy chất lượng lớp phủ tăng từ 0,140g/1540,25mm2 lên 0,190g/1540,25mm2, độ giãn nở theo hướng X tăng từ 0,84% lên 1,15% và tốc độ mở rộng theo hướng Y tăng từ 0,89% lên 1,05%. Xu hướng tốc độ mở rộng theo hướng Z ngược chiều với xu hướng mở rộng theo hướng X/Y, thể hiện xu hướng giảm từ 16,02% xuống 13,77%. Sự giãn nở của cực dương than chì thể hiện kiểu dao động theo hướng X, Y và Z, và sự thay đổi về chất lượng lớp phủ chủ yếu được phản ánh ở sự thay đổi đáng kể về độ dày màng. Mẫu biến đổi cực dương ở trên phù hợp với kết quả tài liệu, nghĩa là tỷ lệ giữa độ dày của bộ thu và độ dày màng càng nhỏ thì ứng suất trong bộ thu càng lớn.

                       Hình 3 Sơ đồ quy trình ép nguội anode

                     Hình 4 Những thay đổi về phần rỗng dưới các mật độ nén khác nhau

Ảnh hưởng của độ dày lá đồng đến sự giãn nở điện cực âm

Chọn hai yếu tố ảnh hưởng là độ dày lá đồng và chất lượng lớp phủ, với độ dày lá đồng lần lượt là 6 và 8 μ m. Khối lượng phủ anode lần lượt là 0,140g/1, 540,25mm2 và 0,190g/1, 540,25mm2. Mật độ nén là 1,6g/cm3 và các điều kiện khác giống nhau ở mỗi nhóm thí nghiệm. Kết quả thực nghiệm được thể hiện trên Hình 5. Từ Hình 5 (a) và (c), có thể thấy rằng dưới hai chất lượng lớp phủ khác nhau, theo hướng X/Y 8 μ Tốc độ giãn nở của tấm anode lá đồng m nhỏ hơn hơn 6µm. Sự tăng độ dày của lá đồng dẫn đến tăng mô đun đàn hồi của nó (xem Hình 6), giúp tăng cường khả năng chống biến dạng và tăng cường hạn chế sự giãn nở của cực dương, dẫn đến giảm tốc độ giãn nở. Theo tài liệu, với cùng chất lượng lớp phủ, khi độ dày của lá đồng tăng lên, tỷ lệ giữa độ dày bộ thu và độ dày màng tăng, ứng suất trong bộ thu giảm và tốc độ giãn nở của điện cực giảm. Theo hướng Z, xu hướng thay đổi tốc độ giãn nở hoàn toàn ngược lại. Từ Hình 5 (b), có thể thấy rằng khi độ dày của lá đồng tăng thì tốc độ giãn nở cũng tăng; So sánh hình 5 (b) và (d), có thể thấy khi chất lượng lớp phủ tăng từ 0,140g/1 và 540,25mm2 lên 0,190g/1540,25mm2 thì độ dày của lá đồng tăng lên và tốc độ giãn nở tăng lên. giảm đi. Việc tăng độ dày của lá đồng, mặc dù có lợi cho việc giảm ứng suất của chính nó (cường độ cao), sẽ làm tăng ứng suất trong lớp màng, dẫn đến tăng tốc độ giãn nở theo hướng Z, như trong Hình 5 (b); Khi chất lượng lớp phủ tăng lên, mặc dù lá đồng dày có tác dụng thúc đẩy sự gia tăng ứng suất của lớp màng nhưng nó cũng giúp tăng cường khả năng liên kết của lớp màng. Lúc này, lực liên kết trở nên rõ ràng hơn và tốc độ giãn nở theo hướng Z giảm.

Hình 5 Những thay đổi về tốc độ giãn nở màng của cực dương với độ dày lá đồng và chất lượng lớp phủ khác nhau

                        Hình 6 đường cong ứng suất - biến dạng của lá đồng có độ dày khác nhau

Ảnh hưởng của loại than chì đến sự giãn nở điện cực âm

Năm loại than chì khác nhau đã được sử dụng cho thí nghiệm (xem Bảng 2), với khối lượng lớp phủ là 0,165g/1540,25mm2, mật độ nén 1,6g/cm3 và độ dày lá đồng là 8 μm. Các điều kiện khác giống nhau và kết quả thí nghiệm được thể hiện trên Hình 7. Từ Hình 7 (a), có thể thấy rằng có sự khác biệt đáng kể về tốc độ giãn nở của các than chì khác nhau theo hướng X/Y, với mức tối thiểu là 0,27% và tối đa là 1,14%. Tốc độ mở rộng theo hướng Z lần lượt là 15,44% và 17,47%. Những chất có độ giãn nở lớn theo hướng X/Y có độ giãn nở nhỏ theo hướng Z, phù hợp với kết quả phân tích ở Phần 2.2. Các tế bào sử dụng than chì A-1 cho thấy biến dạng nghiêm trọng với tỷ lệ biến dạng 20%, trong khi các nhóm tế bào khác không biểu hiện biến dạng, cho thấy kích thước của tốc độ giãn nở X/Y có tác động đáng kể đến biến dạng tế bào.

                            Hình 7 Tốc độ giãn nở than chì khác nhau

Phần kết luận

(1) Việc tăng mật độ nén sẽ làm tăng tốc độ giãn nở của tấm cực dương theo hướng X/Y và Z trong quá trình lấp đầy hoàn toàn và tốc độ giãn nở theo hướng X lớn hơn tốc độ giãn nở theo hướng Y (hướng X là hướng trục con lăn trong quá trình ép nguội của tấm cực dương và hướng Y là hướng đai máy).

(2) Bằng cách tăng chất lượng lớp phủ, tốc độ giãn nở theo hướng X/Y có xu hướng tăng, trong khi tốc độ giãn nở theo hướng Z giảm; Việc tăng chất lượng lớp phủ sẽ dẫn đến sự gia tăng ứng suất kéo trong bộ sưu tập chất lỏng.

(3) Cải thiện cường độ của bộ thu dòng điện có thể ngăn chặn sự giãn nở của cực dương theo hướng X/Y.

(4) Các loại than chì khác nhau có sự khác biệt đáng kể về tốc độ giãn nở theo hướng X/Y và Z, trong đó kích thước giãn nở theo hướng X/Y có tác động đáng kể đến sự biến dạng của tế bào.

2, Sự phồng lên do sản xuất khí ắc quy

Quá trình sản xuất khí bên trong pin là một lý do quan trọng khác khiến pin bị phồng lên, cho dù đó là trong quá trình đạp xe ở nhiệt độ phòng, đạp xe ở nhiệt độ cao hay bảo quản ở nhiệt độ cao, nó sẽ tạo ra mức độ sản xuất khí phồng lên khác nhau. Trong quá trình sạc và xả pin ban đầu, màng SEI (Giao diện điện phân rắn) sẽ hình thành trên bề mặt điện cực. Sự hình thành màng SEI âm chủ yếu đến từ quá trình khử và phân hủy EC (Ethylene Carbonate). Cùng với việc tạo ra alkyl lithium và Li2CO3, một lượng lớn CO và C2H4 được tạo ra. DMC (Dimethyl Carbonate) và EMC (Ethyl Methyl Carbonate) trong dung môi cũng tạo thành RLiCO3 và ROLi trong quá trình tạo màng, kèm theo việc tạo ra các loại khí như CH4, C2H6 và C3H8 cũng như khí CO. Trong các chất điện phân gốc PC (Propylene cacbonat), lượng khí sinh ra tương đối cao, chủ yếu là khí C3H8 được tạo ra từ quá trình khử PC. Pin gói mềm lithium iron phosphate gặp tình trạng lạm phát nghiêm trọng nhất sau khi sạc ở mức 0,1C trong chu kỳ đầu tiên. Như có thể thấy ở trên, sự hình thành SEI đi kèm với việc sản sinh ra một lượng lớn khí là một quá trình tất yếu. Sự có mặt của H2O trong tạp chất sẽ khiến liên kết P-F trong LiPF6 mất ổn định, tạo ra HF, từ đó dẫn đến mất ổn định hệ thống pin này và sinh ra khí gas. Sự hiện diện của H2O quá mức sẽ tiêu thụ Li+ và tạo ra LiOH, LiO2 và H2, dẫn đến tạo ra khí. Trong quá trình lưu trữ và sạc và xả lâu dài, khí cũng có thể được tạo ra. Đối với pin lithium-ion kín, sự hiện diện của một lượng lớn khí có thể khiến pin bị giãn nở, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất và rút ngắn tuổi thọ sử dụng. Những nguyên nhân chính tạo ra khí trong quá trình bảo quản pin như sau: (1) Sự hiện diện của H2O trong hệ thống pin có thể dẫn đến phát sinh HF, gây hư hỏng SEI. O2 trong hệ thống có thể gây ra quá trình oxy hóa chất điện phân, dẫn đến tạo ra một lượng lớn CO2; (2) Nếu màng SEI hình thành trong quá trình hình thành lần đầu không ổn định sẽ gây hư hỏng cho màng SEI trong giai đoạn bảo quản và việc sửa chữa lại màng SEI sẽ giải phóng khí chủ yếu bao gồm hydrocarbon. Trong chu kỳ sạc và xả dài hạn của pin, cấu trúc tinh thể của vật liệu dương thay đổi, điện thế điểm không đồng đều trên bề mặt điện cực và các yếu tố khác khiến một số điện thế điểm quá cao, độ ổn định của chất điện phân trên điện cực bề mặt giảm, độ dày liên tục của mặt nạ trên bề mặt điện cực làm cho điện trở giao diện điện cực tăng lên, cải thiện hơn nữa khả năng phản ứng, khiến chất điện phân trên bề mặt điện cực phân hủy tạo ra khí và vật liệu dương cũng có thể giải phóng khí.

Trong các hệ thống khác nhau, mức độ lạm phát của pin sẽ khác nhau. Trong pin hệ thống điện cực âm than chì, nguyên nhân chính gây ra sự giãn nở khí là sự hình thành màng SEI, độ ẩm quá cao trong tế bào, quá trình hình thành bất thường, bao bì kém, v.v. Như đã đề cập ở trên, trong hệ thống điện cực âm lithium titanate, ngành công nghiệp thường tin rằng sự giãn nở khí của pin Li4Ti5O12 chủ yếu là do vật liệu dễ hấp thụ nước, nhưng không có bằng chứng thuyết phục nào chứng minh suy đoán này. Xiong và cộng sự. từ Công ty Pin Lishen Thiên Tân đã chỉ ra trong bản tóm tắt của Hội nghị điện hóa quốc tế lần thứ 15 rằng thành phần khí bao gồm CO2, CO, ankan và một lượng nhỏ olefin, nhưng không cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho thành phần và tỷ lệ cụ thể của nó. Belharouak và cộng sự. đã sử dụng thiết bị sắc ký khí khối phổ để mô tả quá trình sản xuất khí của pin. Thành phần chính của khí là H2, cũng như CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6, v.v.

Hình 8 Thành phần khí của pin Li4Ti5O12/LiMn2O4 sau 5 tháng đạp xe ở 30, 45 và 60oC

Hệ thống điện phân thường được sử dụng cho pin lithium-ion là LiPF6/EC: EMC, trong đó LiPF6 có sự cân bằng trong chất điện phân như sau

PF5 là axit mạnh, dễ gây phân hủy cacbonat, lượng PF5 tăng lên khi nhiệt độ tăng. PF5 giúp phân hủy chất điện phân, tạo ra khí CO2, CO và CxHy. Tính toán cũng chỉ ra rằng quá trình phân hủy EC tạo ra khí CO và CO2. C2H4 và C3H6 được tạo ra bởi phản ứng oxi hóa khử của C2H6 và C3H8 với Ti4+, trong khi Ti4+ bị khử thành Ti3+. Theo nghiên cứu có liên quan, việc tạo ra H2 xuất phát từ một lượng nhỏ nước trong chất điện phân, nhưng hàm lượng nước trong chất điện phân thường là 20 × Khoảng 10-6, để sản xuất khí H2. Thí nghiệm của Wu Kai tại Đại học Giao thông Thượng Hải đã chọn than chì/NCM111 làm pin có mức đóng góp thấp và kết luận rằng nguồn H2 là sự phân hủy cacbonat dưới điện áp cao.

3, Quá trình bất thường dẫn đến sinh khí và giãn nở

1. Bao bì kém đã làm giảm đáng kể tỷ lệ pin bị phồng do bao bì kém. Những lý do khiến bao bì ba mặt bịt kín phía trên, bịt kín bên và khử khí kém đã được giới thiệu trước đây. Bao bì không tốt ở hai bên sẽ dẫn đến pin, biểu hiện chủ yếu là bịt kín bên trên và khử khí. Việc bịt kín phía trên chủ yếu là do khả năng bịt kín kém ở vị trí tab và quá trình khử khí chủ yếu là do phân lớp (bao gồm việc tách PP khỏi Al do chất điện phân và gel). Bao bì kém khiến hơi ẩm trong không khí xâm nhập vào bên trong pin, khiến chất điện phân bị phân hủy và tạo ra khí.

2. Bề mặt của túi bị hỏng và pin bị hỏng bất thường hoặc hư hỏng nhân tạo trong quá trình kéo, dẫn đến hư hỏng túi (chẳng hạn như lỗ kim) và khiến nước xâm nhập vào bên trong pin.

3. Hư hỏng góc: Do sự biến dạng đặc biệt của nhôm ở góc gấp, sự rung lắc của túi khí có thể làm biến dạng góc và gây ra hư hỏng Al (cell pin càng lớn, túi khí càng lớn thì càng dễ bị hỏng bị hư hỏng), mất tác dụng rào cản đối với nước. Có thể thêm keo chống nhăn hoặc keo nóng chảy vào các góc để giảm bớt vấn đề. Và nghiêm cấm di chuyển các tế bào pin có túi khí trong mỗi quy trình sau khi niêm phong trên cùng, đồng thời cần chú ý nhiều hơn đến phương pháp vận hành để ngăn chặn sự dao động của nhóm tế bào pin trên bảng lão hóa.

4. Hàm lượng nước bên trong pin vượt quá tiêu chuẩn. Khi hàm lượng nước vượt quá tiêu chuẩn, chất điện phân sẽ hỏng và tạo ra khí sau khi hình thành hoặc khử khí. Những nguyên nhân chính dẫn đến hàm lượng nước bên trong pin quá cao là: hàm lượng nước trong chất điện phân quá cao, hàm lượng nước quá cao trong tế bào trần sau khi nướng và độ ẩm quá cao trong phòng sấy. Nếu nghi ngờ rằng hàm lượng nước quá cao có thể gây đầy hơi thì có thể tiến hành kiểm tra lại quy trình.

5. Quá trình hình thành không bình thường và quá trình hình thành không chính xác có thể khiến pin bị phồng lên.

6. Màng SEI không ổn định và chức năng phát xạ của pin hơi tăng cao trong quá trình sạc và xả kiểm tra dung lượng.

7. Sạc hoặc xả quá mức: Do những bất thường trong quy trình, máy móc hoặc bảng bảo vệ, các cell pin có thể bị sạc quá mức hoặc xả quá mức, dẫn đến xuất hiện bọt khí nghiêm trọng trong các cell pin.

8. Đoản mạch: Do lỗi vận hành, hai mấu của pin đã sạc tiếp xúc và bị đoản mạch. Tế bào pin sẽ bị nổ khí và điện áp sẽ giảm nhanh chóng khiến các tab cháy đen.

9. Đoản mạch bên trong: Đoản mạch bên trong giữa cực dương và cực âm của pin khiến pin phóng điện nhanh và nóng lên, cũng như hiện tượng phồng khí nghiêm trọng. Có nhiều nguyên nhân gây đoản mạch bên trong: vấn đề về thiết kế; Co ngót, cong hoặc hư hỏng màng cách ly; Sai lệch tế bào bi; Burrs xuyên qua màng cách ly; Áp lực cố định quá mức; Máy ủi cạnh bị ép quá mức, v.v. Ví dụ, trước đây, do chiều rộng không đủ, máy ủi cạnh đã ép quá mức vào thực thể cell pin, dẫn đến đoản mạch và phồng lên cực âm và cực dương.

10. Ăn mòn: Tế bào pin bị ăn mòn và lớp nhôm bị phản ứng tiêu hao, mất đi rào cản với nước và gây ra sự giãn nở của khí.

11. Bơm chân không bất thường, do nguyên nhân hệ thống hoặc máy móc. Khử khí không triệt để; Vùng bức xạ nhiệt của Hàn chân không quá lớn khiến lưỡi lê hút khử khí xuyên qua túi Pocket không hiệu quả, dẫn đến lực hút không sạch.

Các biện pháp ngăn chặn sự sản sinh khí bất thường

4. Việc ngăn chặn sự sản sinh khí bất thường đòi hỏi phải bắt đầu từ cả quy trình thiết kế vật liệu và sản xuất.

Đầu tiên, cần thiết kế và tối ưu hóa hệ thống vật liệu và chất điện phân để đảm bảo hình thành màng SEI dày đặc và ổn định, cải thiện độ ổn định của vật liệu điện cực dương và ngăn chặn sự xuất hiện của hiện tượng sản sinh khí bất thường.

Để xử lý chất điện giải, phương pháp thêm một lượng nhỏ chất phụ gia tạo màng thường được sử dụng để làm cho màng SEI đồng đều và đậm đặc hơn, giảm hiện tượng bong tróc của màng SEI trong quá trình sử dụng và sinh khí trong quá trình tái sinh dẫn đến hao pin. phồng lên. Nghiên cứu có liên quan đã được báo cáo và áp dụng trong thực tế, chẳng hạn như Cheng Su từ Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, người đã báo cáo rằng việc sử dụng chất phụ gia tạo màng VC có thể làm giảm độ phồng của pin. Tuy nhiên, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các chất phụ gia một thành phần nên hiệu quả còn hạn chế. Cao Changhe và những người khác từ Đại học Khoa học và Công nghệ Đông Trung Quốc đã sử dụng hỗn hợp VC và PS làm chất phụ gia tạo màng điện phân mới và đạt được kết quả tốt. Việc sản xuất khí của pin đã giảm đáng kể trong quá trình lưu trữ và đạp xe ở nhiệt độ cao. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các thành phần màng SEI được hình thành bởi EC và VC là alkyl lithium cacbonat tuyến tính. Ở nhiệt độ cao, alkyl lithium cacbonat gắn với LiC không ổn định và phân hủy thành các khí như CO2, dẫn đến phồng pin. Màng SEI được tạo thành bởi PS là lithium alkyl sulfonate. Mặc dù màng có khuyết điểm nhưng nó có cấu trúc hai chiều nhất định và vẫn tương đối ổn định khi gắn với LiC ở nhiệt độ cao. Khi sử dụng kết hợp VC và PS, PS tạo thành cấu trúc hai chiều bị lỗi trên bề mặt điện cực âm ở điện áp thấp. Khi điện áp tăng, VC tạo thành cấu trúc tuyến tính của alkyl lithium cacbonat trên bề mặt điện cực âm. Alkyl lithium cacbonat được lấp đầy các khuyết điểm của cấu trúc hai chiều, tạo thành màng SEI ổn định với cấu trúc mạng gắn liền với LiC. Màng SEI với cấu trúc này cải thiện đáng kể độ ổn định và có thể ngăn chặn hiệu quả việc sản sinh khí do phân hủy màng.

Ngoài ra, do sự tương tác giữa vật liệu oxit lithium coban điện cực dương và chất điện phân, các sản phẩm phân hủy của nó sẽ xúc tác cho quá trình phân hủy dung môi trong chất điện phân. Do đó, lớp phủ bề mặt của vật liệu điện cực dương không chỉ có thể làm tăng độ ổn định cấu trúc của vật liệu mà còn làm giảm sự tiếp xúc giữa điện cực dương và chất điện phân, làm giảm khí sinh ra do quá trình phân hủy xúc tác của điện cực dương hoạt động. Do đó, việc hình thành lớp phủ ổn định và hoàn chỉnh trên bề mặt các hạt vật liệu điện cực dương cũng là hướng phát triển chính hiện nay.