锂聚合物电池的容量会增加多少？

我正在设计一个带有小型锂聚合物电池（4x12x30 mm，120 mA-h）的设备。看起来像这样：

我听说有一个经验法则，箱子中留给电池的空间应该比标称尺寸大10％（我想主要是厚度），以便扩展。额外的10％似乎很大。

1. 这个经验法则从何而来？对于将锂聚合物电池放入多大的隔室，是否有官方建议？

2. 这些电池在正常使用中会膨胀或收缩多少？例如，在充电/放电周期，正常温度范围（-20C至60C）上的温度周期等。

3. 如果电池出现故障，将电池放在刚性隔间中会怎样？如果电池在内部短路，通常会“弹出”电池，但是如果电池在防止膨胀的隔间中会发生什么呢？（假设隔间足够坚固，可以承受压力的累积）压力/壁是否会使短路更差或更佳？

本文测量了一个电池，他们报告在一个充电周期内最大可扩展0.5％：

来源：锂离子袋式电池的扩展：来自中子成像的观察图7

在电池的使用寿命中，它膨胀了1.5％以上

来源：锂离子袋式电池的扩展：中子成像的观察图9

可以将这些数字用作基准，但是要使这些测量达到合理的程度并不难。由于电池是由不同的阳极\阴极和电解质组合制成的，因制造商而异，因此应咨询制造商有关膨胀或测量的方法。

如果您真的想找出电池膨胀了多少，请用千分尺测量一下它的放电程度，然后测量一下充满电后看看有什么区别。在最大放电下测量电池，因为电池会随着热膨胀而膨胀更多。给您自己额外的余地，以解决电池和制造公差方面的差异。

如果细胞被加热，则它们在中间的凸起更多，而外部则更多。因此，请确保您测量单元格的中间位置。

资料来源：https : //www.researchgate.net/publication/283720424_A_novel_thermal_swelling_model_for_a_rechargeable_lithium-ion_battery_cell

由于电极本身在纳米级的电化学作用而导致的不可避免的电极膨胀/收缩（由lapto2d提出）与袋型电池的“电池膨胀/膨化”（由K.Krull提出）之间应有区别。电解质分解/放气，这是电池故障和/或制造质量差的标志。

关于膨化，有几种理论，但看起来主要原因可能是当电池长时间处于几乎过放电状态时，电解质分解和金属堆积。

制造问题与生产过程有关，在生产过程中，在密封之前先“形成”电池，使电解液放气。如果成型不合时宜/太快，则卖方仍会积聚一些气体，并会随着时间而膨胀。

显然，实际上，整个细胞的扩增是这两种作用的结合，一些对优质细胞的研究表明，在50次循环后，细胞的扩增可达4％，请参见此出版物。

虽然0.5％-1％的电极厚度膨胀是自然现象，并且可以/应该用一些超大的电池盒容纳，但不可逆转的过度吹气是灾难性故障的严重先兆。在处理客户问题的某一时刻，我意识到，在整个设备外壳破裂之前，使用压力传感器检测这种状态将非常有益。看来此想法已获得专利US8717186B2。我强烈建议在您的设计中放置一个压力传感器。

尽管我无法与以前的答案中提供的大量细节竞争，但我认为举个例子说明为什么使用这么多额外空间是有帮助的，这可能会有所帮助。

Lipo不仅会在正常操作中随着温度和充电/放电而膨胀，而且还会随着老化而膨胀。看一下电解质分解可以找到更多有关此现象的信息，但最终可以分解为在LiPo内部产生气体（主要是氧气）的过程。
只是为了给您一个关于您可以期望的想法的信息：我在撰写本文时测量的一块常用的3.5年旧电池从25mm（根据转销商，找不到数据表）扩大到将近32mm，即超过25％ ！我想数据表中的数据值不如经销商的数据表乐观，但这仍然是一个实质性的增长，在设计产品时应考虑到这一点。

如果电池没有膨胀的空间，则可能会引起火灾，甚至在最坏的情况下甚至爆炸。请参阅您问题下方的评论，KH已对此进行了详细描述。