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石墨電極的鋰化與膨脹過程

鋰離子電池鼓脹是一個常見的問題，特別是大的鋁殼和軟包電池，鋰電池鼓脹的原因分為兩類，一是電池極片的厚度變化導致的鼓脹；二是由于電解液氧化分解產氣導致的鼓脹。電池鼓脹，一方面電池厚度和應力的改變可能引起電池性能的變化,對電池的壽命和可靠性造成不利的影響。切屑形態是通過粉屑、斷裂切屑以及所使用的切削介質來影響刀具磨損的。另一方面也制約了電池的成組設計。

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電池內部產氣是導致電池鼓脹的一個重要原因，無論是電池在常溫循環、高溫循環、高溫擱置時，其均會產生不同程度的鼓脹產氣。根據使用時功率和電流的不同，采用不同原材料和生產工藝生產，可分為普通功率石墨電極、高功率石墨電極、超高功率石墨電極。據目前研究結果顯示，引起電芯脹氣的本質是電解液發生分解所致。電解液分解有兩種情況，一個是電解液有雜質，比如水分和金屬雜質使電解液分解產氣，另一個是電解液的電化學窗口太低，造成了充電過程中的分解，電解液中的EC、DEC等溶劑在得到電子后，均會產生自由基，自由基反應的直接后果就是產生低沸點的烴類、酯類、醚類和CO2等。

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石墨紐扣半電池鋰化以及極片膨脹過程如圖1所示，一次放電鋰化時，隨著鋰離子嵌入石墨層間，電極電勢逐漸降低，而極片厚度膨脹率逐漸增加。比重大，即增加了加工進給系統的負擔，提高了對系統的要求，也不利于電極的安裝、校正。整個過程可以分為a~e多個階段，隨著石墨層間嵌入的鋰含量增加（x逐漸增加），LixC6 存在幾種不同的相，表1列出了這幾種相的特征，x表示化合物LixC6中鋰的摩爾含量，d是晶格參數石墨層間距，隨著鋰嵌入量增加，石墨從2H相依次轉變，SOC50%時，轉變為LiC12，完全鋰化后變為LiC6，理論容量為372mAh/g。這個轉變過程中，層間距d逐步增加，從而導極片厚度增加。

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石墨電極分類的說明

石墨電極分類

(1）普通功率石墨電極(RP), (2)高功率石墨電極（HP）(3)準超高功率石墨電極（SHP）(4)超高功率石墨電極(UHP) 注:聚興碳素分類方法

石墨電極的區別

主要從：電流，密度，電阻，抗折強度，灰分幾個參數進行衡量

石墨做電極的原因

（1）加工速度更快：通常情況下，石墨的機械加工速度能比銅快2~5倍；而放電加工速度比銅快2~3倍；

材料更不容易變形：在薄筋電極的加工上優勢明顯；銅的軟化點在1000度左右，容易因受熱而產生變形；石墨的升華溫度為3650度；熱膨脹系數僅有銅的1/30。

（2）重量更輕：石墨的密度只有銅的1/5，大型電極進行放電加工時，能有效降低機床（EDM）的負擔；更適合于在大型模具上的應用。