鋰電池失效的詳細原因

2022/04/08

作者:iflowpower——便攜式電站供應商

1 鋰離子電池故障分類為了防止上述性能衰減和電池安全問題,鋰離子電池的故障分解勢在必行。鋰離子電池失效是指電池性能因某些本質特性或使用性能異常而衰減的失效和安全失效。 2原鋰離子電池故障可分為內因和外因。

內在原理是失效的物理和化學變化,研究規模可以追溯到原子、分子尺度的熱力學,以及研究失敗的過程。外部因素包括衝擊、針刺、腐蝕、高溫燃燒、人為故障等。 3 鋰離子電池常見故障性能及其故障機理分解容量衰減故障:當標準循環壽命檢測時,循環次數達到500次時放電容量不應小於初始容量的90%。

或循環次數達到1000次,放電容量不應低於初始容量的80%。如果容量在標準循環中有急劇下降,則屬於容量衰減故障。電池容量衰減失效的根源在於材料失效,與電池製造工藝、電池使用等客觀因素密切相關。

從材料上看,失效失效、正極材料的結構失效、負極表面SEI的過渡生長、電解液及劣化、流體腐蝕、系統微量雜質等。正極材料的結構失效:正極材料的結構失效包括正極材料顆粒、不可逆轉變、材料擴散等。LIMN2O4在充放電過程中會對Jahn-Teller效應造成畸變,甚至顆粒破裂,導致顆粒之間的電接觸。

LiMn1.5Ni0.5O4材料充放電過程中的四方晶系,LiCoO2材料由於Li的躍遷導致CO進入Li層,造成層狀結構,限制了充放電時的層狀結構。

容量。負極材料失效:石墨電極的失效發生在石墨表面,石墨表面與電解液發生反應,加工出固體電解質界面相(SEI)。如果過度增長會導致內部系統中的鋰離子含量,結果是容量衰減造成的。

矽負極材料的失效是其巨大的體積膨脹導致的循環性能問題。電解液失效:LIPF6穩定性差,易於分析減少電解液中Li+含量的遷移。在電解液中也容易形成微量反應的HF,導致電池內部腐蝕。

氣密性不好會導致電解液變質,電解液的粘度和色度變差,最終導致傳輸離子性能急劇下降。集熱器故障:集流體腐蝕,集熱器濃度下降。被上述電解液褪色的HF會導致集電極腐蝕,產生不良的導電性,導致歐姆接觸增加或活性材料失效。

在充放電過程中,銅箔在低電位下溶解,沉積在正極表面,也就是所謂的銅。常見的集體故障形式不足以導致活性物質在團聚體和活性物質之間發生剝離,無法為電池提供容量。內阻增大:鋰離子電池內阻大會伴隨能量密度下降、電壓和功率下降、電池發熱等故障問題。

導致鋰離子電池內阻增大的金屬因素分為電池關鍵材料和電池。電池關鍵材料:正極材料微裂紋和破裂、負極材料過厚損壞、電解液老化、活性物質脫離電流、活性物質與導電助劑接觸更糟(包括導電添加劑的損失)。隔膜、堵塞、電池極耳焊異常等。

電池使用環境:環境溫度過高/過低、過充、高倍率充放電、製造工藝和電池設計結構等 內部短路:內部短路容易引起自放電、容量衰減、局部過熱失控,造成安全事故。銅/鋁濃度之間的短路:電池加工或金屬異物刺破隔膜或電極,電池包內的電池組,造成正極、負極集液接觸。

隔膜故障引起的短路,隔膜、隔膜、隔膜腐蝕等可導致隔膜失效,故障隔膜失去電子絕緣或間隙為正極、負極微接觸,則局部發熱嚴重,連續充放電會蔓延到四個星期,造成熱量流失。雜質引起短路:正極漿料中的過渡金屬雜質會導致隔膜刺穿或促使負極鋰失靈引起內部短路。

鋰枝晶引起的短路:在長循環過程中,鋰乳晶、枝晶通過隔膜。電池設計、製造或電池組組裝,設計不合理或局部壓力也會造成內部短路。在感應電池過沖和懸垂的過程中,也會出現短路。

電池化成過程中電池變化過程中電解液的進氣為正常氣體,但過渡消耗電解液釋放氣體或正極材料釋放氧氣異常。經常出在這種軟包電池裡,會造成電池內壓過大,衝撞包封鋁膜,電池內部接觸問題等。熱失控熱失控是指鋰的溫度離子電池局部或整體溫升,熱量不能及時散去,大量積聚在內部,引發進一步的副作用。

導致鋰離子電池熱損失的因素有異常運行狀態,即濫用、短路、高倍率、高溫、擠壓、針刺等。分析鋰在電池負極表面,是一種常見的鋰離子電池老化失效現象。析鋰會降低電池內部的活性鋰離子,出現容量失效,樹枝狀刺破會導致局部電流和發熱,最終導致電池安全問題。

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