Penyebab dan Penjelasan Produksi Gas pada Baterai Litium-ion

Penyebab utama produksi gas pada baterai litium-ion pada dasarnya adalah akibat dari serangkaian reaksi samping kimia dan elektrokimia yang tidak diinginkan di dalam baterai. Reaksi ini menghabiskan komponen aktif dalam baterai, mengganggu stabilitas struktur internal, dan menghasilkan produk gas. Hal ini tidak hanya menyebabkan masalah penurunan kinerja seperti baterai menggembung, penurunan kapasitas, dan memperpendek masa pakai baterai, namun dalam kasus yang parah, hal ini juga dapat menyebabkan bahaya keselamatan seperti kebocoran baterai, kebakaran, dan bahkan ledakan. Berdasarkan struktur internal dan prinsip kerja baterai litium-ion, produksi gas terutama berasal dari lima aspek inti berikut, yang masing-masing saling berhubungan dan sering kali saling mendorong dan memperburuk fenomena produksi gas.

Elektrolit, sebagai media inti untuk transpor ion dalam baterai litium-ion, terdiri dari pelarut organik, garam litium, dan zat aditif. Stabilitasnya secara langsung mempengaruhi keamanan baterai. Dalam lingkungan bersuhu-tinggi (di atas 60 derajat ) atau ketika voltase yang digunakan tidak tepat (seperti pengisian berlebih atau voltase pengisian melebihi kisaran aman), pelarut organik dalam elektrolit mengalami reaksi oksidasi atau reduksi dan terurai, sehingga merusak struktur molekul asli. Proses ini menghasilkan berbagai gas, terutama karbon dioksida (CO₂), karbon monoksida (CO), metana (CH₄), dan etilen (C₂H₄). Di antara gas-gas tersebut adalah CO dan gas-gas lainnya yang beracun, sehingga semakin meningkatkan risiko keselamatan.

Lapisan SEI (antarmuka elektrolit padat) pada permukaan elektroda negatif adalah lapisan pelindung yang terbentuk secara alami selama pengisian dan pengosongan pertama baterai litium. Ini mencegah elektrolit bereaksi langsung dengan bahan elektroda negatif, memastikan pengoperasian baterai normal. Namun, jika baterai mengalami pengisian daya berlebih,-pengosongan berlebih, suhu tinggi, atau getaran parah, lapisan SEI dapat pecah. Pada saat ini, elektrolit akan bereaksi kembali dengan bahan elektroda negatif, mencoba memperbaiki film SEI yang rusak. Proses kerusakan dan perbaikan yang berulang ini terus menerus menghasilkan gas, terutama termasuk hidrogen (H₂), etilen (C₂H₄), dan etana (C₂H₆). Seiring waktu, hal ini dapat menyebabkan film SEI kehilangan fungsi pelindungnya.

Baterai litium-ion memiliki persyaratan yang sangat tinggi terhadap kadar air internal. Bahkan sejumlah kecil air (tingkat ppm, yaitu satu bagian per juta) dapat memicu reaksi samping yang serius. Kelembapan bereaksi dengan garam litium inti dalam elektrolit (seperti litium heksafluorofosfat LiPF₆) menghasilkan asam fluorida (HF) yang sangat korosif. HF tidak hanya merusak film SEI tetapi juga selanjutnya memicu reaksi berantai reaksi samping, termasuk dekomposisi elektrolit dan korosi bahan elektroda, menghasilkan gas seperti hidrogen (H₂), hidrogen fluorida (HF), karbon monoksida (CO), dan karbon dioksida (CO₂), sekaligus menimbulkan korosi pada komponen internal baterai.

Bahan katoda sangat penting untuk penyimpanan energi dan pelepasan baterai-ion litium, terutama bahan katoda terner-nikel tinggi, yang memiliki stabilitas struktural yang relatif buruk. Dalam kondisi suhu yang terlalu mahal atau tinggi, struktur kristal bahan katoda akan runtuh dan melepaskan oksigen. Oksigen ini bereaksi hebat dengan elektrolit, semakin mengintensifkan penguraian elektrolit dan menghasilkan sejumlah besar gas, terutama oksigen (O₂) dan karbon dioksida (CO₂). Oksigen mempercepat reaksi pembakaran, meningkatkan risiko kebakaran baterai.

Bahan anoda yang berbeda menunjukkan karakteristik pembangkitan gas yang berbeda. Bahan anoda yang lebih baru, seperti anoda silikon, mengalami perubahan volume yang signifikan selama pengisian dan pengosongan (tingkat ekspansi dapat melebihi 300%). Ekspansi dan kontraksi volume yang berulang-ulang ini terus-menerus merusak lapisan SEI, menyebabkan reaksi samping yang terus-menerus dan pembentukan gas yang terus-menerus. Anoda grafit tradisional, dalam kondisi-pengosongan berlebih atau-suhu tinggi, juga bereaksi dengan elektrolit untuk menghasilkan gas seperti hidrogen (H₂), etilen (C₂H₄), dan etana (C₂H₆), yang memengaruhi kinerja dan keamanan baterai.

Acey Cerdasdidedikasikan untuk menghadirkan solusi terpadu terpadu untuk jalur perakitan paket baterai litium semi-otomatis dan otomatis penuh, yang melayani aplikasi seperti sistem penyimpanan energi (ESS), kendaraan udara tak berawak (UAV), sepeda listrik, skuter listrik, perkakas listrik, dan kendaraan roda dua/tiga. Selain itu, perusahaan ini menawarkan rangkaian lengkap peralatan perakitan paket baterai, termasuk mesin penilaian sel, penyortir baterai, aplikator kertas insulasi, sistem inspeksi CCD, tukang las titik manual dan otomatis, penguji BMS, penguji komprehensif baterai, dan sistem pengujian paket baterai.

Hubungi sekarang