리튬이온전지의 팽창

리튬이온전지의 팽창은 몇 가지의 요인에 의해 일어난다.

일반 사용자의 통상 사용환경에서 눈에 보이는 전지의 팽창은 전지재료의 열화에 따른 가스 발생이라고 생각해도 무방하다. 전지내부에 가스가 차서 팽창한다.

가스 발생 메카니즘에 대해서는 여러 연구결과가 보고되어 있으나 일반적인 리튬이온전지의 충방전은 아래식으로 표시된다. 。

정극：Li（1-x）CoO2＋xLi＋＋xe-←→LiCoO2

부극：LixC←→C＋xLi＋＋xe-

전지전체 반응：Li（1-x）CoO2＋LixC←→LiCoO2＋C

원리적으로는 정극과 부극 사이를 리튬이온이 왕래하는 가역적인 화학반응으로 충방전에 따른 비가역적인 재료변화(열화)는 보이지 않는다. 그러나 실제로는 어느 정도 비가역적인

반응도 동시에 발생하여 전지는 서서히 열화되어 간다. 

　전지를 구성하는 재료 중에서도 전해액의 열화와 분해가 가스발생에 크게 기여한다.

일반적으로 전해액은 탄산에스테르계의 유기용매로 등의 리튬염을 용해한 것이 이용되고 있으며

제조사가 추천하는 정상적인 사양범위 내에서 사용하더라도

전해액은 서서히 반응하여 분해물을 발생시킨다. 

그러나 이 경우에 생기는 분해물은 고체 침전물이 주가 되어

가스발생량은 미량이다. 가스가 많이 발생되는 경우는

과충전과 과방전 상태이다.

과충전 상태에서는 전지의 전극에 사용되는 재료가 설계시

허용량을 상회하는 리튬이온을 방출한다.

열화가 진행되기 쉽게 되어 열화된 정극재료는 산소도 방출되며, 전해액의 산화분해에 의해 여러 가지 가스가 발생한다.

한편 리튬이온전지는 자기방전 특성이 있어 사용하지 않은 상태에서도 전지 용량은 서서히 감소한다.

과방전 상태가 장기간 계속되면 전지 부극에 이용되는 동박이 용해된다. 이러한 동용출과 병행하여 전해액의 환원분해반응이 진행되어 다량의 가스가 발생한다.

또한, 과충전, 과방전 뿐만 아니라 전지의 온도가 높으면 열화를 가속시키는 요인이 된다. 더운 여름날 고온환경하에서

전지 온도 상승을 일으키는 격렬한 조작은 피하는 것이 좋다.

통상운전 전압범위에서는 탄화수소가스, 과충전 전압영역에서는 산소 및 다량의 이산화탄소, 과방전 전압영역에서는 통상운전 전압범위에서보다 다종 다량의 탄화수소가스가 발생한다.

따라서 사용연한이 끝난 리튬전지는 그대로 방치하지 말고

규정 절차대로 폐기처분해야 한다.