圖 1 各階段熱沖擊后電芯膨脹率柱狀圖

圖 2 各階段熱沖擊后電芯容損率折線圖

VC提升抗高溫脹氣能力，但高溫沖擊后容損相比而言也有所增多的這一特點，可以從VC自身特性解釋：VC作為鋰離子電池新型有機成膜添加劑與過充電保護(hù)添加劑，具有良好的高低溫性能及防氣脹功能，可以提高電池的容量和循環(huán)壽命。當(dāng)電芯在85 ℃高溫下儲放沖擊時，負(fù)極SEI保護(hù)膜勢必出現(xiàn)“破損和 VC再修復(fù)成膜”的情況，如果電解液中無VC，則膜不斷破損，負(fù)極碳與電解液發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)氣致使電芯脹氣；若有VC，則VC不斷對破損SEI膜進(jìn)行再修復(fù)，不讓負(fù)極碳與電解液發(fā)生產(chǎn)氣的副反應(yīng)，但修復(fù)的過程，勢必消耗電解液中的有效鋰，致使出現(xiàn)不可逆容量損失而使容損有所增多。綜合表 1、圖1和圖2的結(jié)果，方案C(在天賜TC-E233H型號電解液中再添加 3%VC)為 2.1 節(jié)實驗的最佳方案。 

2.2 制程工藝優(yōu)化電池的實驗 

實驗步驟：將1.3 節(jié)中的4組電池，①測試初始容量、厚度；②充滿電；③置于85℃恒溫箱中48 h；④取出冷卻至室溫后，復(fù)測容量、厚度；從②～④不斷重復(fù)，直至全部脹氣截止測試；對比四個方案出現(xiàn)首次脹氣的周期、容量。綜合表2、圖3和圖4的結(jié)果，第3組(注液后先在烘箱中85℃靜置8h，然后上柜化成)為2.2節(jié)實驗的最佳方案。由表2可知，注液后高溫靜置8h 對后期電池抗高溫脹氣能力有益，雖然2、3、4 均在第2周出現(xiàn)脹氣，但3、4兩組相較而言更為有益；由圖4可知，注液后高溫靜置，電池的平均容量有所降低，其中第4組容量偏低嚴(yán)重；注液后將常溫靜置改為高溫靜置的工藝優(yōu)化，提升了抗高溫脹氣能力，但同時也導(dǎo)致了容量變低。因為注液后化成前電池負(fù)極未形成SEI保護(hù)膜，在此條件下，電解液中部分成分會與負(fù)極發(fā)生緩慢副反應(yīng)而產(chǎn)氣，變常溫為高溫，可以加速催化該部分產(chǎn)氣物質(zhì)副反應(yīng)的進(jìn)程，使其最大限度地反應(yīng)殆盡，避免后期85 ℃48 h 循環(huán)熱沖擊時再反應(yīng)產(chǎn)氣，從而引起脹氣。由于高溫下的加速催化，導(dǎo)致副反應(yīng)隨溫度升高而增劇，不可逆容量隨之增多，因此后期分容后平均容量不斷減小，當(dāng)溫度100℃時，電解液其他成分可能也因熱而分解，出現(xiàn)容量嚴(yán)重偏低情況，若繼續(xù)增大溫度，易導(dǎo)致電解液失效，電池后期電性能急劇變劣。

表二 注液后不同靜置溫度電池首次脹氣對應(yīng)的周期表

圖 3  4 組電池各階段熱沖擊后電芯膨脹率柱狀圖

圖 4  4 組電池平均容量柱狀圖

2.3 最佳方案電池的實驗 

在天賜TC-E233H型號電解液中添加 3%VC 添加劑，電池經(jīng)卷繞注液后，①85℃靜置8h→②化成→③40℃靜置24h→④去氣封邊→⑤平壓→⑥分容；即結(jié)合2.1節(jié)&2.2節(jié)實驗中的最佳方案，制作成電池，經(jīng)85 ℃48 h反復(fù)熱沖擊、評估其首次脹氣的周期、容量損失率、膨脹率；然后取分容后新電池，再次經(jīng)85 ℃48 h 反復(fù)沖擊，沖擊周數(shù)必須為出現(xiàn)首次脹氣周數(shù)的前一周(例如：假設(shè)第5次出現(xiàn)首次脹氣，那么取第4周)，最后以0.5C評估遭受熱沖擊后臨近脹氣邊緣前的循環(huán)性能。由表3可知，結(jié)合 2.1 節(jié) &2.2 節(jié)實驗的最佳方案制作的新電池，其耐高溫能力更強，可保證85 ℃48 h反復(fù)沖擊3次不脹氣，且膨脹率也在1%～5%以內(nèi)。

表三 85℃ 48h 反復(fù)沖擊各項目情況數(shù)據(jù)

由圖5可知，取分容后新電池經(jīng)85℃48h反復(fù)沖3次，模擬造成熱沖擊接近脹氣邊緣狀態(tài)，電池的300周容量保持率仍＞85%，循環(huán)性能佳。

圖 5  3 次熱沖擊后循環(huán)曲線圖

3 結(jié)論 

(1)電解液VC添加劑對電池高溫脹氣有顯著抑制作用，且在天賜 TC-E233H 型號中再添加3%為最佳值；

(2)優(yōu)化制程工藝，將注液后常溫8h靜置優(yōu)化成85 ℃8h靜置，最大限度地反應(yīng)殆盡電解液中與負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)氣的物質(zhì)成分，避免了后期熱沖擊時再反應(yīng)產(chǎn)氣，從而引起脹氣，對電池的高溫脹氣也有顯著抑制作用；

(3)通過結(jié)合“在 TC-E233H型電解液再添加3%VC和注液后改用 85 ℃8 h靜置后再化成”的方式，制得的軟包方塊鋰電池，其耐高溫?zé)釠_擊能力更強，可達(dá)到85 ℃48 h反復(fù)3次不脹氣，且電池在遭受3次熱沖擊后，依舊具有0.5C循環(huán)300周>85%的優(yōu)異循環(huán)性能。

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