锂电池失效的主要原因有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-05-27 09:27
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容量衰减失效
若在标准循环范围内，循环次数无法满足达到500次时放电容量应不低于初始容量的90%，或者循环次数达到1000次时放电容量不应低于初始容量的80%的现象均属于容量衰减失效。这主要是由材料的失效、电池制造工艺、电池使用环境等客观因素有关。
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内短路
锂离子电池中发生内部短路可能是锂枝晶的形成或压缩冲击等情况引起的，往往会引起锂离子电池的自放电，容量衰减，局部热失控以及引起安全事故。
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内阻增大
当电池内阻增大时，伴随而生的还有能量密度下降、电压功率下降、电池产热等失效问题。影响其产生的主要因素是电池关键材料，此外还与电池使用环境有关。
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产 气
在电池化成工艺过程中消耗电解液形成稳定SEI膜所发生的产气现象为正常产气，但是过渡消耗电解液释放气体或正极材料释氧等现象属于异常放气。常出现在软包电池中，会造成电池内部压力过大而变形、撑破封装铝膜、内部电芯接触问题等。
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热失控
锂电池热失控是指电池内部局部或整体的温度急速上升热量不能及时散去，大量积聚在内部，并诱发进一步的副反应。诱发锂电池热失控的因素为非正常运行条件，即滥用、短路、倍率过高、高温、挤压以及针刺等。
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析 锂
析锂即在电池的负极表面析出金属锂，是一种常见的锂电池老化失效现象。析锂会使电池内部活性锂离子减少，出现容量衰竭，而且会形成枝晶刺穿隔膜，就会导致局部电流和产热过大，最终造成电池安全性问题。目前主要是通过加入电解液添加剂、人造SEI、高盐度电解液、结构化负极、优化电池结构来抑制析锂失效的产生。
一般来说，锂离子电池出现安全问题表现为燃烧甚至爆炸，出现这些问题的根源在于电池内部的热失控，除此之外，一些外部因素，如过充、火源、挤压、穿刺、短路等问题也会导致安全性问题。锂离子电池在充放电过程中会发热，如果产生的热量超过了电池热量的耗散能力，锂离子电池就会过热，电池材料就会发生SEI膜的分解、电解液分解、正极分解、负极与电解液的反应和负极与粘合剂的反应等破坏性的副反应。
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正极材料的安全隐患
当锂离子电池使用不当时，导致电池内部温度的升高，使正极材料会发生活性物质的分解和电解液的氧化。同时，这两种反应能够产生大量的热，从而造成电池温度的进一步上升。不同的脱锂状态对活性物质晶格转变、分解温度和电池的热稳定性影响相差很大。
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负极材料的安全隐患
早期使用的负极材料是金属锂，组装的电池在多次充放电后易产生锂枝晶，进而刺破隔膜，导致电池短路、漏液甚至发生爆炸。嵌锂化合物能够有效避免锂枝晶的产生，大大提高锂离子电池的安全性。随着温度的升高，嵌锂状态下的碳负极首先与电解液发生放热反应。相同的充放电条件下，电解液与嵌锂人造石墨反应的放热速率远大于与嵌锂的中间相碳微球、碳纤维、焦碳等的反应放热速率。
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隔膜与电解液的安全隐患
锂离子电池的电解液为锂盐与有机溶剂的混合溶液，其中商用的锂盐为六氟磷酸锂，该材料在高温下易发生热分解，并与微量的水以及有机溶剂之间进行热化学反应，降低电解液的热稳定性。电解液有机溶剂为碳酸酯类，这类溶剂沸点、闪点较低，在高温下容易与锂盐释放PF5的反应，易被氧化。
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制造工艺中的安全隐患
锂离子电池在制造过程中，电极制造、电池装配等过程都会对电池的安全性产生影响。如正极和负极混料、涂布、辊压、裁片或冲切、组装、加注电解液的量、封口、化成等诸道工序的质量控制，无一不影响电池的性能和安全性。浆料的均匀度决定了活性物质在电极上分布的均匀性，从而影响电池的安全性。浆料细度太大，电池充放电时会出现负极材料膨胀与收缩比较大的变化，可能出现金属锂的析出；浆料细度太小会导致电池内阻过大。涂布加热温度过低或烘干时间不足会使溶剂残留，粘结剂部分溶解，造成部分活性物质容易剥离；温度过高可能造成粘结剂炭化，活性物质脱落造成电池内部短路。
