電芯的產(chǎn)氣，一般需要從電化學(xué)和結(jié)構(gòu)工程兩個維度來構(gòu)建解釋框架。

首先考慮刀片電池鼓包的本質(zhì)是內(nèi)部產(chǎn)氣導(dǎo)致殼體變形；

產(chǎn)氣的具體機理，包括電解液分解、SEI膜變化、負(fù)極析鋰等關(guān)鍵過程。

特別是磷酸鐵鋰材料在高溫下的產(chǎn)氣特性需要關(guān)注；

刀片電池特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計對鼓包現(xiàn)象有重要影響。其超長扁平形狀會導(dǎo)致中部應(yīng)力集中，類似歐拉公式描述的桿件失穩(wěn)現(xiàn)象。無模組設(shè)計使得殼體需要直接承受膨脹應(yīng)力，這與傳統(tǒng)電池的力學(xué)分布完全不同。

長電芯對裝配精度的苛刻要求，以及密封失效等工藝缺陷的影響。同時要結(jié)合使用場景，說明過充、快充等濫用條件如何加劇鼓包風(fēng)險。

電池鼓包，直觀上看是電芯外殼發(fā)生膨脹變形，其根本原因在于電池內(nèi)部在充放電過程中產(chǎn)生了氣體，導(dǎo)致內(nèi)壓增大 。這些氣體主要來源于以下幾個電化學(xué)反應(yīng)和過程：

• 電解液分解：當(dāng)電池處于高溫、過充等濫用條件下，或者內(nèi)部存在微量水分、異物時，電解液會發(fā)生分解，產(chǎn)生一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO?）和氫氣（H?）等氣體 。特別是在高溫（如超過60℃）環(huán)境下，電解液的分解速率會急劇上升 。

• SEI膜的分解與再生：電池首次充放電時，負(fù)極表面會形成一層至關(guān)重要的固態(tài)電解質(zhì)界面膜（SEI膜）。但在電池濫用或長期循環(huán)老化后，SEI膜會分解并修復(fù)，這個過程不僅消耗活性鋰，也會產(chǎn)生氣體 。

• 負(fù)極析鋰：在快充或低溫充電時，鋰離子可能來不及平穩(wěn)地嵌入負(fù)極石墨層間，而是以金屬鋰的形式析出在負(fù)極表面，稱為"析鋰" 。析出的金屬鋰非?；顫?，會與電解液發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體 ，這是產(chǎn)氣的一個重要原因。

• 電極膨脹與外部拘束不足：電池在充放電時，電極的活性物質(zhì)會發(fā)生反復(fù)的膨脹和收縮。如果電芯外部的機械拘束力不足，無法有效抑制這種形變，長期積累下來就會導(dǎo)致外殼鼓包 。

刀片電池采用的磷酸鐵鋰（LFP）材料本身熱穩(wěn)定性較好，其鼓包風(fēng)險在一定程度上被其獨特的超長扁平結(jié)構(gòu)所放大 。

1. “杠桿效應(yīng)”與中部應(yīng)力集中

   刀片電池的長度動輒接近一米。在充放電時，電極材料的膨脹會使電芯外殼產(chǎn)生微小的形變。對于如此長的電芯，中部受到的機械應(yīng)力最大，微小的形變會產(chǎn)生類似杠桿的放大效應(yīng)，導(dǎo)致電芯中部容易拱起 。根據(jù)歐拉公式，細(xì)長桿件發(fā)生失穩(wěn)的臨界壓力與其有效長度的平方成反比，這意味著刀片電池因其長度，抵抗形變的能力天生較弱 。

2. 無模組設(shè)計下的拘束力挑戰(zhàn)

   刀片電池采用無模組（CTP）設(shè)計，提升了體積能量密度，但同時也取消了傳統(tǒng)電池包中的模組框架結(jié)構(gòu)。這使得電芯殼體需要直接承受更多的膨脹應(yīng)力，而非由模組結(jié)構(gòu)件分散 。如果電池包的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計對單個電芯的拘束力不足，鼓包風(fēng)險便會增加 。

3. 熱管理與氣體分布的難題

   長條狀結(jié)構(gòu)使得電芯在長度方向上溫差控制更具挑戰(zhàn)性。溫度不均會加劇局部副反應(yīng)產(chǎn)氣 。同時，產(chǎn)生的氣體在超長電芯內(nèi)部不易均勻分布或順利導(dǎo)向泄壓閥，容易在局部區(qū)域形成"氣囊"，導(dǎo)致鼓包 。

除了結(jié)構(gòu)性因素，以下方面也會顯著影響鼓包的發(fā)生：

• 制造工藝精度：近一米長的電芯，對極片涂布的均勻性、封裝質(zhì)量、注液量精度等生產(chǎn)工藝要求極高 。任何微小的瑕疵都可能導(dǎo)致局部電流密度不均或密封不嚴(yán)，進(jìn)而引發(fā)產(chǎn)氣或外部水汽侵入（水汽與電解液反應(yīng)可生成氫氣） 。

• 使用條件與電池老化

• 過充：充電電壓過高易導(dǎo)致電解液分解產(chǎn)氣和鋰枝晶生長 。

• 持續(xù)快充：大電流快充會加劇電池?zé)嶝?fù)荷和析鋰風(fēng)險 。

• 電池老化：隨著循環(huán)次數(shù)增加（如500次后），電極膨脹加劇，電解液也可能劣化產(chǎn)生酸性物質(zhì)，加速腐蝕和產(chǎn)氣 。

鼓包并不等同于立即發(fā)生熱失控危險。比亞迪刀片電池采用的磷酸鐵鋰材料本身具有較高的熱穩(wěn)定性 ，并且電池包設(shè)計有泄壓閥等安全措施 。比亞迪也通過嚴(yán)格的測試（如針刺、擠壓、過充、爐溫測試）來驗證其安全性 。鼓包影響電池包的結(jié)構(gòu)完整性、散熱效率并潛在增加風(fēng)險，因此需引起重視。

其次，需要應(yīng)對熱失控考慮單體電芯進(jìn)行防爆閥設(shè)計；

方形電芯的防爆閥關(guān)系著單體電芯的核心安全；

當(dāng)單體電芯熱失控時，產(chǎn)生大量氣體，如CO、氣體導(dǎo)致壓力驟升時，精確、可靠地開啟，通過定向泄壓防止電池發(fā)生爆炸 。

在電芯安全體系中，防爆閥是其核心部件；

電芯種類不一致，如磷酸鐵鋰（LFP）和三元鋰（NCM）電池防爆閥的關(guān)鍵設(shè)計的參數(shù)差異和特點需求也有區(qū)別，重點是開閥壓力、開閥面積、刻痕形狀等；如下所示：

特性維度

磷酸鐵鋰 (LFP) 電池

三元鋰 (NCM) 電池

典型開閥壓力范圍

約 0.4 - 0.8 MPa

通常相對較低，常見于 0.5 - 0.7 MPa 左右

設(shè)計策略傾向

相對較高的開閥壓力，更耐受緩和的產(chǎn)氣過程

相對較低且響應(yīng)更迅速的開閥壓力，對熱失控反應(yīng)更敏感

背后原因

熱穩(wěn)定性較好，熱失控起始溫度高（約700-800℃），產(chǎn)氣過程相對平緩

熱穩(wěn)定性較差，熱失控劇烈且迅速（起始溫度約200-300℃），要求防爆閥快速響應(yīng)

防爆閥設(shè)計考量

在保證安全的前提下，可適當(dāng)提高開閥壓力，避免因正常循環(huán)的輕微產(chǎn)氣或環(huán)境溫度變化導(dǎo)致誤開啟

優(yōu)先確保在熱失控早期迅速泄壓，防止壓力積聚引發(fā)爆炸

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