鋰離子電池失效表現(xiàn)及失效機理分析
來源：寶鄂實業(yè)
2021-09-24 14:10
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1、容量衰減
主要分可逆容量衰減和不可逆容量衰減兩類?？赡嫒萘克p可以通過調整電池充放電制度和改善電池使用環(huán)境等措施使損失的容量恢復；而不可逆容量衰減是電池內部發(fā)生不可逆的改變產(chǎn)生了不可恢復的容量損失。
電池容量衰減失效的根源在于材料的失效，同時與電池制造工藝、電池使用環(huán)境等客觀因素有緊密聯(lián)系。從材料角度看，造成失效的原因主要有正極材料的結構失效、負極表面SEI過度生長、電解液分解與變質、集流體腐蝕、體系微量雜質等。
2、內阻增大
鋰離子電池的內阻與電池體系內部電子傳輸和離子傳輸過程有關，主要分為歐姆電阻和極化內阻。其中極化內阻主要由電化學極化導致，存在電化學極化和濃差極化兩種。導致鋰離子電池內阻增大的主要因素分為電池關鍵材料和電池使用環(huán)境。
3、內短路
短路的表現(xiàn)可分為以下四種：
銅/鋁集流體之間的短路；
隔膜失效失去電子絕緣性或空隙變大使正、負極微接觸，出現(xiàn)局部發(fā)熱嚴重，再進一步充放電過程中，可能向四周擴散，形成熱失控；
正極漿料中過渡金屬雜質未去除干凈，刺穿隔膜、或促使負極鋰枝晶生成導致內短路；
鋰枝晶導致內短路的發(fā)生。
此外，在電池設計制造或電池組組裝過程上，不合理的設計和局部壓力過大也會導致內短路；電池過充和過放的誘導下，也會出現(xiàn)內短路，主要是由于其中集流體腐蝕，在電極表面出現(xiàn)沉積現(xiàn)象，嚴重的情況會通過隔膜連通正負極。
4、產(chǎn)氣
鋰離子電池產(chǎn)氣主要分為正常產(chǎn)氣與異常產(chǎn)氣。在電池化成工藝過程中消耗電解液形成穩(wěn)定SEI膜所發(fā)生的產(chǎn)氣現(xiàn)象為正常產(chǎn)氣?；呻A段產(chǎn)氣主要為由酯類單/雙電子反應產(chǎn)生了H2、CO2、C2H2等。異常產(chǎn)氣主要是只在電池循環(huán)過程中，過渡消耗電解液釋放氣體或正極材料釋氧等現(xiàn)象，常出現(xiàn)在軟包電池中，造成電池內部壓力過大而變形、撐破封裝鋁膜、內部電芯接觸問題等。
5、熱失控
熱失控是指鋰離子電池內部局部或整體的溫度急速上升熱量不能及時散去，大量積聚在內部，并誘發(fā)進一步的副反應。
為了防止鋰離子電池在熱失控造成嚴重的安全問題，常采用PTC、安全閥、導熱膜等措施，同時在電池的設計、電池制造過程、電池管理系統(tǒng)、電池使用環(huán)境等方面都需要進行系統(tǒng)性的考慮。
6、析鋰
析鋰是一種比較常見的鋰離子電池老化失效現(xiàn)象。表現(xiàn)形式主要是負極極片表面出現(xiàn)一層灰色、灰白色或者灰藍色物質，這些物質是在負極表面析出的金屬鋰。
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