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某磷酸铁锂电池模组循环中膨胀力变化 电芯膨胀力的产生，主要是由负极引起的，因为在电芯充放电循环过程中，锂离子嵌入层状材料，造成极片厚度增大，这种膨胀是可逆的；另外一种不可逆的膨胀则主要是在化成过程形成SEI膜时产生气体造成的。 电芯膨胀力的变化和容量相关，如下图所示，三星94Ah的方形电芯（BMW i3第二代所采用电芯）膨胀力随容量衰减之间的关系。可以看出，在容量低于80%时，电芯膨胀力的增长速度快速增大，在此之前是较缓慢的。 膨胀力的出现，会给电芯和模组均会带来危害。对于电芯，其内部压力变大，电芯的性能和寿命会衰减；对于模组，如果膨胀力应对不当，会造成模组尺寸超差，甚至破坏结构框架。这是因为电芯的膨胀力还是相当大的，同样以三星SDI 94Ah为例，其最大的膨胀力（在EOL80%时）可达到25kN；宁德时代某37Ah的电芯，膨胀力在模组设计时也考虑到了14kN。 所以，应对电芯膨胀力成为了行业内研究的一个重点，总的来说有两种思路：一是进行物理限制；二是预留膨胀间隙。这两种思路往往同时进行。 物理限制主要体现在模组结构上，通俗地说就是如何来抗膨胀力。对于仍具有模组结构的设计来说，这个限制主要通过模组框架的焊接、模组两端板的紧固件（端板形变），以及可能使用的胶粘。对于绑带式模组，则主要由底部胶粘和绑带，以及模组两端板的紧固件（端板形变）来实现。 对于预留间隙，具体设计时，要把握好间隙和预紧力的相对关系：如果电芯被压的太紧（模组壳体刚度太大），将会使隔膜也一并受到挤压，这种情况可能会加速电芯容量的衰减。这点可以从使用不同刚度的夹具时容量的变化对比看出来。 不同刚度夹具下三星SDI 94Ah电芯容量衰减 反之，如果电芯间间隙太大，一方面会造成空间体积的浪费，同时也会造成电芯厚度增加，从而增加电芯正负极之间的距离。 基于此，三星建议的间距为：在最大20kN膨胀力条件下，电芯自身的伸长度与电芯间的gap之和介于0.5mm到2mm。即：0.5mm < gap+elogation@20kN max < 2.0mm。 对于CTP，尤其是像比亚迪刀片电池那种形式的方案，膨胀力的处理要更为复杂些，相当于PACK下箱体的四个边作为了电芯组的端板，这对下箱体四个边的连接强度，如焊接强度等有了更高要求；除此之外，电芯底部的胶粘继续作为一种限制，电芯间隙也依然会存在。 由于比亚迪刀片电池目前均是磷酸铁锂，这意味它的CTP在设计时，对膨胀力的考虑可相对轻松，但对于三元电芯，将是个难点，我们还没看到量产的方案。 活动推荐：4月17号（周六）的电连接技术论坛
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