鋰電池常見的失效表現(xiàn)及其失效機理剖析
來源：寶鄂實業(yè)
2021-12-18 09:21
點擊量：次
容量衰減失效
“規(guī)范循環(huán)壽命測試時，循環(huán)次數(shù)到達500次時放電容量應(yīng)不低于初始容量的90%?；蛟S循環(huán)次數(shù)到達1000次時放電容量不該低于初始容量的80%”，若在規(guī)范循環(huán)范圍內(nèi)，容量呈現(xiàn)急劇下滑現(xiàn)象均屬于容量衰減失效。
電池容量衰減失效的本源在于資料的失效，同時與電池制作工藝、電池運用環(huán)境等客觀因素有緊密聯(lián)系。從資料視點看，構(gòu)成失效的原因首要有正極資料的結(jié)構(gòu)失效、負極外表SEI過渡成長、電解液分化與變質(zhì)、集流體腐蝕、系統(tǒng)微量雜質(zhì)等。
正極資料的結(jié)構(gòu)失效：正極資料結(jié)構(gòu)失效包含正極資料顆粒破碎、不可逆相改變、資料無序化等。LiMn2O4在充放電進程中會因Jahn-Teller效應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，甚至?xí)l(fā)生顆粒破碎，構(gòu)成顆粒之間的電觸摸失效。LiMn1.5Ni0.5O4資料在充放電進程中會發(fā)生“四方晶系-立方晶系”相改變，LiCoO2資料在充放電進程中由于Li的過渡脫出會導(dǎo)致Co進入Li層，構(gòu)成層狀結(jié)構(gòu)紊亂化，限制其容量發(fā)揮。
負極資料失效：石墨電極的失效首要發(fā)生在石墨外表，石墨外表與電解液反響，出產(chǎn)固態(tài)電解質(zhì)界面相（SEI），如果過度成長會導(dǎo)致電池內(nèi)部系統(tǒng)中鋰離子含量下降，成果就是導(dǎo)致容量衰減。硅類負極資料的失效首要在于其巨大的體積膨脹導(dǎo)致的循環(huán)功能問題。
電解液失效：LiPF6穩(wěn)定性差，簡單分化使電解液中可遷移Li+含量下降。它還簡單和電解液中的痕量水反響生成HF，構(gòu)成電池內(nèi)部被腐蝕。氣密性不好引起電解液變質(zhì)，電解液黏度和色度都發(fā)生變化，終究導(dǎo)致傳輸離子功能急劇下滑。
集流體的失效：集流體腐蝕、集流體附著力下降。上述電解液失效生成的HF會對集流體構(gòu)成腐蝕，生成導(dǎo)電性差的化合物，導(dǎo)致歐姆觸摸增大或活性物質(zhì)失效。充放電進程中Cu箔在低電位下被溶解后，沉積在正極外表，這就是所謂的“析銅”。集流體失效常見的形式是集流體與活性物之間的結(jié)合力不夠?qū)е禄钚晕镔|(zhì)剝離，不能為電池供給容量。
內(nèi)阻增大
鋰電池內(nèi)阻增大會隨同有能量密度下降、電壓和功率下降、電池產(chǎn)熱等失效問題。導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)阻增大的首要因素分為電池要害資料和電池運用環(huán)境。
電池要害資料：正極資料的微裂紋與破碎、負極資料的損壞與外表SEI過厚、電解液老化、活性物質(zhì)與集流體脫離、活性物質(zhì)與導(dǎo)電添加劑的觸摸變差（包含導(dǎo)電添加劑的丟失）、隔閡縮孔堵塞、電池極耳焊接反常等。
電池運用環(huán)境：環(huán)境溫度過高/低、過充過放、高倍率充放、制作工藝和電池規(guī)劃結(jié)構(gòu)等。
內(nèi)短路
內(nèi)短路往往會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端。
銅/鋁集流體之間的短路：電池出產(chǎn)或運用進程中未修剪的金屬異物穿刺隔閡或電極、電池封裝中極片或極耳發(fā)生位移引起正、負集流體觸摸引起的。
隔閡失效引起的短路：隔閡老化、隔閡塌縮、隔閡腐蝕等會導(dǎo)致隔閡失效，失效隔閡失去電子絕緣性或空隙變大使正、負極微觸摸，然后呈現(xiàn)部分發(fā)熱嚴峻，持續(xù)充放電會向四周擴散，導(dǎo)致熱失控。
雜質(zhì)導(dǎo)致短路：正極漿料中過渡金屬雜質(zhì)未除干凈會導(dǎo)致刺穿隔閡或促使負極鋰枝晶生成導(dǎo)致內(nèi)短路。
鋰枝晶引起的短路：長循環(huán)進程中部分電荷不均勻的地方會呈現(xiàn)鋰枝晶，枝晶透過隔閡導(dǎo)致內(nèi)短路。
電池規(guī)劃制作或電池組拼裝進程上，規(guī)劃不合理或部分壓力過大也會導(dǎo)致內(nèi)短路。電池過沖和過放的誘導(dǎo)下也會呈現(xiàn)內(nèi)短路。
產(chǎn)氣
在電池化成工藝進程中消耗電解液構(gòu)成穩(wěn)定SEI膜所發(fā)生的產(chǎn)氣現(xiàn)象為正常產(chǎn)氣，但是過渡消耗電解液開釋氣體或正極資料釋氧等現(xiàn)象屬于反常放氣。常呈現(xiàn)在軟包電池中，會構(gòu)成電池內(nèi)部壓力過大而變形、撐破封裝鋁膜、內(nèi)部電芯觸摸問題等。
鋰電池失效的分類和失效的原因
正常電芯與失效電芯氣體成分剖析
電解液中的痕量水分或電極活性資料未烘干，導(dǎo)致電解液中鋰鹽分化發(fā)生HF，腐蝕集流體Al以及損壞黏結(jié)劑，發(fā)生氫氣。不合適電壓范圍導(dǎo)致的電解液中鏈狀/環(huán)狀酯類或醚類會發(fā)生電化學(xué)分化，會發(fā)生C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、CO2等。
熱失控
熱失控是指鋰離子電池內(nèi)部部分或整體的溫度急速上升，熱量不能及時散去，大量積聚在內(nèi)部，并誘發(fā)進一步的副反響。誘發(fā)鋰電池?zé)崾Э氐囊蛩貫榉钦＿\轉(zhuǎn)條件，即濫用、短路、倍率過高、高溫、揉捏以及針刺等。
聲明： 本網(wǎng)站所發(fā)布的文章，均來自于互聯(lián)網(wǎng)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
