關注電芯膨脹力，主要是從三元電芯廣泛應用開始的。在此之前的磷酸鐵锂電芯，由于膨脹力并不明顯，所以一直沒有引起人們的關注。這點可以從下圖看出，在初始3000牛和7000牛的夾緊力下，整個膨脹力的變化還是比較平緩。

某磷酸鐵锂電池模組循環中膨脹力變化

電芯膨脹力的産生，主要是由負極引起的，因為在電芯充放電循環過程中，锂離子嵌入層狀材料，造成極片厚度增大，這種膨脹是可逆的；另外一種不可逆的膨脹則主要是在化成過程形成SEI膜時産生氣體造成的。

電芯膨脹力的變化和容量相關，如下圖所示，三星94Ah的方形電芯（BMW i3第二代所采用電芯）膨脹力随容量衰減之間的關系。可以看出，在容量低于80%時，電芯膨脹力的增長速度快速增大，在此之前是較緩慢的。

膨脹力的出現，會給電芯和模組均會帶來危害。對于電芯，其内部壓力變大，電芯的性能和壽命會衰減；對于模組，如果膨脹力應對不當，會造成模組尺寸超差，甚至破壞結構框架。這是因為電芯的膨脹力還是相當大的，同樣以三星SDI 94Ah為例，其最大的膨脹力（在EOL80%時）可達到25kN；甯德時代某37Ah的電芯，膨脹力在模組設計時也考慮到了14kN。

所以，應對電芯膨脹力成為了行業内研究的一個重點，總的來說有兩種思路：一是進行物理限制；二是預留膨脹間隙。這兩種思路往往同時進行。

物理限制主要體現在模組結構上，通俗地說就是如何來抗膨脹力。對于仍具有模組結構的設計來說，這個限制主要通過模組框架的焊接、模組兩端闆的緊固件（端闆形變），以及可能使用的膠粘。對于綁帶式模組，則主要由底部膠粘和綁帶，以及模組兩端闆的緊固件（端闆形變）來實現。

對于預留間隙，具體設計時，要把握好間隙和預緊力的相對關系：如果電芯被壓的太緊（模組殼體剛度太大），将會使隔膜也一并受到擠壓，這種情況可能會加速電芯容量的衰減。這點可以從使用不同剛度的夾具時容量的變化對比看出來。

不同剛度夾具下三星SDI 94Ah電芯容量衰減

反之，如果電芯間間隙太大，一方面會造成空間體積的浪費，同時也會造成電芯厚度增加，從而增加電芯正負極之間的距離。

基于此，三星建議的間距為：在最大20kN膨脹力條件下，電芯自身的伸長度與電芯間的gap之和介于0.5mm到2mm。即：0.5mm < gap elogation@20kN max < 2.0mm。

對于CTP，尤其是像比亞迪刀片電池那種形式的方案，膨脹力的處理要更為複雜些，相當于PACK下箱體的四個邊作為了電芯組的端闆，這對下箱體四個邊的連接強度，如焊接強度等有了更高要求；除此之外，電芯底部的膠粘繼續作為一種限制，電芯間隙也依然會存在。

由于比亞迪刀片電池目前均是磷酸鐵锂，這意味它的CTP在設計時，對膨脹力的考慮可相對輕松，但對于三元電芯，将是個難點，我們還沒看到量産的方案。

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