鋰離子電池失效,指由某些特定的實(shí)質(zhì)原因引起的電池功能衰減或運(yùn)用功能反常,它或許發(fā)作在生產(chǎn)、運(yùn)輸、運(yùn)用中的任何一個(gè)環(huán)節(jié),不只會(huì)影響電池的功能,甚至?xí)l(fā)起火、爆破等安全問題。鋰電池失效依據(jù)影響類型的不同,能夠分為功能失效和安全性失效。 

 

其出現(xiàn)的首要原因也分為兩種,分別是內(nèi)因和外因:內(nèi)因包含物理失效、化學(xué)變化等,外因包含高溫、碰擊、針刺、人為損壞等。接下來電車資源將為我們?cè)敿?xì)介紹數(shù)種常見的鋰電池失效,包含容量衰減失效、內(nèi)短路、內(nèi)阻增大、熱失控等。 

 

容量衰減失效 

 

一般在進(jìn)行規(guī)范循環(huán)壽數(shù)測(cè)驗(yàn)時(shí),在循環(huán)次數(shù)到達(dá)500次后,電池容量不該低于初始值的90%,到達(dá)1000次后,不該低于初始值的80%,如容量不符合該規(guī)范出現(xiàn)衰減過度的現(xiàn)象,則歸于容量衰減失效。鋰離子電池的容量衰減失效分為可逆容量衰減和不可逆容量衰減。其間可逆衰減能夠經(jīng)過調(diào)整電池的充放電準(zhǔn)則及改善電池的運(yùn)用環(huán)境等辦法康復(fù)丟失的容量,不可逆衰減由于是電池內(nèi)部發(fā)作了不可逆的變化發(fā)生了無法康復(fù)的容量丟失,因此無法挽救。 

 

電池容量衰減的首要原因在于資料失效, 也和電池的制作工藝、運(yùn)用環(huán)境等客觀因素有不可分割的聯(lián)系。從資料視點(diǎn)來說,形成容量衰減失效的成因有正極資料失效、負(fù)極表面SEI過渡生產(chǎn)、電解液失效、集流體失效等等。 

 

內(nèi)短路 

 

內(nèi)短路往往會(huì)引起鋰離子電池的自放電,容量衰減,部分熱失控以及引起安全事故。在電池內(nèi)部發(fā)作短路期間,兩種電極資料以電子辦法在內(nèi)部互連,導(dǎo)致部分高電流密度。鋰離子電池中發(fā)作內(nèi)部短路或許是鋰枝晶的構(gòu)成或壓縮沖擊等狀況引起的。長(zhǎng)期的內(nèi)部短路會(huì)導(dǎo)致自放電及部分溫度上升,部分溫度上升發(fā)生的影響非常顯著,由于假如溫度超出某一閾值,電解質(zhì)或許經(jīng)過放熱反響開端分化,從而引起熱失控,具有潛在的健康和安全隱患。 

 

內(nèi)阻增大 

 

鋰離子電池內(nèi)阻與電池內(nèi)部電子傳輸和離子傳輸進(jìn)程有關(guān),首要分為歐姆電阻和極化內(nèi)阻,極化內(nèi)阻首要由電化學(xué)極化引發(fā),又分為電化學(xué)極化和濃差極化。當(dāng)電池內(nèi)阻增大時(shí),伴隨而生的還有能量密度下降、電壓功率下降、電池產(chǎn)熱等失效問題。影響其發(fā)生的首要因素有電池要害資料與電池運(yùn)用環(huán)境,但要害資料發(fā)生反常是內(nèi)阻增大的根本影響因素。 

 

熱失控 

 

“熱失控”是一個(gè)能量正反饋循環(huán)進(jìn)程:升高的溫度會(huì)導(dǎo)致體系變熱,體系變熱升高溫度,這又反過來又讓體系變得更熱。鋰電池?zé)崾Э貏t是指電池內(nèi)部部分或整體的溫度急速上升熱量不能及時(shí)散去,大量積聚在內(nèi)部,并誘發(fā)進(jìn)一步的副反響。參與“熱失控”反響的是鋰電池中的氧化鈷化學(xué)物。加熱這種化學(xué)物到達(dá)必定溫度,它就開端自發(fā)熱,然后開展成起火和爆破。在某些狀況下,這種有機(jī)電解液開釋壓力會(huì)導(dǎo)致電池破裂。假如暴露在高溫環(huán)境下,或者是遇到火花,它也有或許會(huì)焚燒。為了避免熱失控現(xiàn)象的發(fā)作,一般會(huì)選用PTC、安全閥、導(dǎo)熱膜等辦法,但更重要的是完善電池在規(guī)劃、制作的技能,及運(yùn)用的辦法。 

 

產(chǎn)氣 

 

鋰離子電池產(chǎn)氣有兩種,分別是正常產(chǎn)氣和反常產(chǎn)氣,在電池化成工藝進(jìn)程中耗費(fèi)電解液構(gòu)成安穩(wěn)SEI膜所發(fā)作的產(chǎn)氣現(xiàn)象為正常產(chǎn)氣,過渡耗費(fèi)電解液開釋氣體或正極資料釋氧等現(xiàn)象歸于反常產(chǎn)氣。在鋰電池組裝完成后,預(yù)化成進(jìn)程中會(huì)發(fā)生少數(shù)氣體,這些氣體是不可避免的,也是所謂的電芯不可逆容量丟失來歷。在首次充放電進(jìn)程中,電子由外電路到達(dá)負(fù)極后會(huì)與負(fù)極表面的電解液發(fā)作氧化復(fù)原反響,生成氣體。 

 

析鋰 

 

鋰離子電池在充電進(jìn)程中,鋰離子會(huì)從正極脫嵌并嵌入負(fù)極,但當(dāng)發(fā)作反常狀況形成從正極脫嵌的鋰離子無法嵌入負(fù)極的話,鋰離子就只能析出在負(fù)極表面,構(gòu)成一層灰色的物質(zhì),這便是析鋰。析鋰的原因有很多種,包含負(fù)極余量不行、正負(fù)極涂面不均勻、低溫環(huán)境充電、大倍率充電等等。目前首要是經(jīng)過加入電解液添加劑、人工SEI、高鹽度電解液、結(jié)構(gòu)化負(fù)極、優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)來抑制析鋰失效的發(fā)生。