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川源科技（苏州）有限公司
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电芯体积的变化可以分为由副反应与阳极嵌锂引起的硬膨胀和化成及滥用等过程引起的产气膨胀；所以，对于电芯体积的监控可用于研究其化成工艺、电解液配方、滥用性能等开发与优化等。无原位体积膨胀测试的标准仪器设备；基于阿基米德原理，通过测试被测物体在水中的浮力变化来测试其的体积或体积变化率；
电芯体积变化的重要性与原因分析
The change of cell volume can be divided into solid swelling caused by side reaction and anode lithium plating and gassing swelling caused by formation, storage and abuse. Therefore, the volume test can be used to study the formation, electrolyte R&D, abuse improvement and so on.
电芯体积的变化可以分为由副反应与阳极嵌锂引起的硬膨胀和化成及滥用等过程引起的产气膨胀；所以，对于电芯体积的监控可用于研究其化成工艺、电解液配方、滥用性能等开发与优化等。
聚焦与现状痛点
At present, there is an urgent need for volume test systems for different scenarios. The status of measurement and evaluation methods is as follows.
目前，急需针对不同场景需求的体积测试系统，测量评估方法的现状如下， ；
解决方案
电芯体积测试原理
基于阿基米德原理，通过测试被测物体在水中的浮力变化来测试其的体积或体积变化率；
Based on Archimedes' principle, the volume or volume change rate of the measured object is measured by measuring its buoyancy change in water.
原位体积测试系统参数
测试系统概览
产品特色与优势Features and Advantages
应用领域与方向
测试系统可靠性分析：长程模式
The volume change range is less than 10 μL@ 1 hour;
基于CVH110系统进行可靠性分析，可以看出3.67mL和247mL两种体积规格的可靠性都良好，其系统波动率分别为±2μL和±5μL,占对应的体积变化率都小于0.5%。
测试系统可靠性分析：长程模式
过充改善原位产气分析
电芯的过充滥用安全是电芯最重要的特性要求之一。电解液是决定电芯过充性能优劣的关键因子。添加剂A的加入对电芯的过充性能有明显改善，电芯过充SOC达到150%SOC其体积同步开始快速增长。此方法可结合单面叠片小电芯进行过充产气研究。
材料开发评估：不同添加剂产气应用
从A,B,C,D,E,F6种添加剂配方的电芯化成-过充过程可以看出：
1. BCE三款添加剂的整体抗过充性能良好；
2. 仪器对电芯在化成过程产气行为进行精密实时的监控，可以用于电解液配方开发与筛选，提高研发效率。
硬膨胀体积测试：电解液配方开发
Through the chart, we can see that the volume change rate of the type 2824C battery is large than 8630N battery. The overall effect of the 2824C batteries electrolyte formula is worse;
随着循环的进行，电芯的不可逆体积都在增加，其中2824C组的增长率大于8630N组；2824C样品的体积膨胀大于8630N，分别为0.3mL和0.15mL左右；2824C电芯主要发生在恒压阶段，说明此配方电芯的抗氧化性能更差，8630N配方抗氧化性能更好。
钠电化成产气研究：不同电解液配方
基于层状氧化物正极的体系化成几乎不产气(0.5ml@ 0.01%膨胀率)，在充电高压阶段产气速率快速增加，但总体相对很小(1.5ml@0.15%膨胀率) ；The cell based on the layered oxide cathode is almost no gas during formation (0.5ml@0.01%), the gas production rate increases rapidly in the high voltage stage, the overall gas production rate is relatively small (1.5ml@0.15% expansion rate).
四种电解液配方中C配方的效果良好；Formula C is the best one among the four electrolyte formulations;
钠电产气体积测试：不同温度产气机制分析
聚阴离子体系电池总体稳定性良好，在充电过程中电芯体积变小，可能由于内部温度降低引起；During the charging stage and before the discharge to 2.8V, the cell volume gradually decreases, which maybe due to the temperature;
放电末端(~2.6V)电芯发生快速产气，可能归于SEI稳定性不佳，并且随着温度的升高产气量增大。Rapid gasasing at the end of discharge (~2.6V), and the gassing increases with the increase of temperature, mainly caused by rapid reduction of gas production at low potential.
硬膨胀体积测试：不同倍率下体积分析
Batteries in different charge ratio in volume change almost unanimously, shows that the reliability of the batteries is relatively good.
不同倍率下电芯体积的膨胀率不同，对于不同倍率体积膨胀研究十分有必要。特别是对体积变化率小的材料体系，高精密原位体积测试方法的需求更重要，如下体积对于化成后的电芯，不同倍率充电下体积差异很小，几乎都在同一个水平。
存储低压电芯分析
Except at 4.2V, all storages of single electrode at low OCV show the same result that increase of volume is attributed to anode for A&B cell.
通过体积测试分析可知，低压电芯的产气贡献主要来自阳极；
电芯体积膨胀预测与未来评价思考
Based on in-situ volume testing system, through the volume of the cell cycle data, prediction and analysis volume under different conditions;
基于原位体积测试系统测试电芯循环过程的体积数据，用于电芯各种研发设计下评估；同时，最重要的用途是用于电芯不同工况下体积膨胀的预测与分析。
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