分析鋰電池常見(jiàn)的故障原因
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-25 17:35
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鋰電池失效分析:鋰電池常見(jiàn)的失效性能。在商用鋰電池的使用或儲(chǔ)存過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)容量衰減、內(nèi)阻增大、倍增性能下降、產(chǎn)氣、泄漏、短路、變形、熱失控、鋰演化等故障現(xiàn)象，嚴(yán)重降低了鋰電池的性能、可靠性和安全性。這些故障是由電池內(nèi)部一系列復(fù)雜的化學(xué)和物理相互作用造成的。下面分析鋰電池常見(jiàn)的故障性能。
鋰電池。JPG
鋰電池故障及原因
一個(gè)是性能故障，另一個(gè)是安全性故障。性能失效是指鋰電池的性能不能滿足使用要求及相關(guān)指標(biāo)，主要包括容量衰減或潛水、循環(huán)壽命短、倍增性能差、一致性差、易自放電、高低溫性能衰減等。安全失效是指鋰電池由于使用不當(dāng)或?yàn)E用而產(chǎn)生一定安全風(fēng)險(xiǎn)的失效，主要包括熱失控、氣體膨脹、泄漏、鋰演化、短路、膨脹變形等。
鋰電池故障可分為內(nèi)部原因和外部原因。內(nèi)因主要是指失效的物理和化學(xué)性質(zhì)的變化。研究尺度可以追溯到原子和分子尺度，可以研究破壞過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)變化。外部因素包括沖擊、針刺、腐蝕、高溫燃燒、人為損傷等外部因素。
鋰電池常見(jiàn)故障性能
●容量衰減失效:電池容量衰減失效是由材料失效引起的，與電池制造技術(shù)、電池環(huán)境等客觀因素密切相關(guān)。從材料上看，失效的主要原因是正極材料的結(jié)構(gòu)失效、負(fù)極表面SEI過(guò)渡生長(zhǎng)、電解液分解變質(zhì)、流體集合腐蝕、系統(tǒng)中微量雜質(zhì)等。
●正極材料的結(jié)構(gòu)失效:正極材料的結(jié)構(gòu)失效包括顆粒破碎、不可逆相變、材料失序等。在LiMn2O4的充放電過(guò)程中，由于jahn-teller效應(yīng)，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形，甚至顆粒破碎，導(dǎo)致顆粒之間的電接觸失效。LiMn1.5 ni0.5o4材料在充放電過(guò)程中會(huì)發(fā)生tequal體系向立方體系的相變，而LiCoO2材料在充放電過(guò)程中由于Li的過(guò)渡將Co引入Li層，導(dǎo)致層流結(jié)構(gòu)混亂，限制了其容量。
●陰極材料失效:石墨電極失效主要發(fā)生在石墨表面，與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成固體電解質(zhì)界面相(SEI)。過(guò)快的增長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部系統(tǒng)鋰離子含量的降低，導(dǎo)致容量衰減。硅陽(yáng)極材料的失效主要是由于體積膨脹引起的循環(huán)性能問(wèn)題。
●電解液失效:LiPF6穩(wěn)定性差，易分解，降低了電解液中可運(yùn)輸?shù)腖i+含量。它還會(huì)與電解液中的微量水發(fā)生反應(yīng)，形成HF，導(dǎo)致電池內(nèi)部腐蝕。氣密性差導(dǎo)致電解液變質(zhì)，電解液粘度和色度發(fā)生變化，最終導(dǎo)致離子轉(zhuǎn)移性能急劇下降。
●收集失敗:收集腐蝕，收集附著力下降。電解液失效產(chǎn)生的HF會(huì)對(duì)收集液產(chǎn)生腐蝕，產(chǎn)生導(dǎo)電性差的化合物，導(dǎo)致活性物質(zhì)的歐姆接觸增加或失效。在充放電過(guò)程中，銅箔以低電位溶解并沉積在正極表面，稱為“析銅”。集電極失效最常見(jiàn)的形式是集電極與活性物質(zhì)之間缺乏結(jié)合力，導(dǎo)致活性物質(zhì)被剝離，無(wú)法為電池提供容量。
