分析锂电池常见的故障原因
来源：宝鄂实业
2019-12-25 17:35
点击量：次
锂电池失效分析:锂电池常见的失效性能。在商用锂电池的使用或储存过程中，经常会出现容量衰减、内阻增大、倍增性能下降、产气、泄漏、短路、变形、热失控、锂演化等故障现象，严重降低了锂电池的性能、可靠性和安全性。这些故障是由电池内部一系列复杂的化学和物理相互作用造成的。下面分析锂电池常见的故障性能。
锂电池。JPG
锂电池故障及原因
一个是性能故障，另一个是安全性故障。性能失效是指锂电池的性能不能满足使用要求及相关指标，主要包括容量衰减或潜水、循环寿命短、倍增性能差、一致性差、易自放电、高低温性能衰减等。安全失效是指锂电池由于使用不当或滥用而产生一定安全风险的失效，主要包括热失控、气体膨胀、泄漏、锂演化、短路、膨胀变形等。
锂电池故障可分为内部原因和外部原因。内因主要是指失效的物理和化学性质的变化。研究尺度可以追溯到原子和分子尺度，可以研究破坏过程的热力学和动力学变化。外部因素包括冲击、针刺、腐蚀、高温燃烧、人为损伤等外部因素。
锂电池常见故障性能
●容量衰减失效:电池容量衰减失效是由材料失效引起的，与电池制造技术、电池环境等客观因素密切相关。从材料上看，失效的主要原因是正极材料的结构失效、负极表面SEI过渡生长、电解液分解变质、流体集合腐蚀、系统中微量杂质等。
●正极材料的结构失效:正极材料的结构失效包括颗粒破碎、不可逆相变、材料失序等。在LiMn2O4的充放电过程中，由于jahn-teller效应，结构会发生变形，甚至颗粒破碎，导致颗粒之间的电接触失效。LiMn1.5 ni0.5o4材料在充放电过程中会发生tequal体系向立方体系的相变，而LiCoO2材料在充放电过程中由于Li的过渡将Co引入Li层，导致层流结构混乱，限制了其容量。
●阴极材料失效:石墨电极失效主要发生在石墨表面，与电解质发生反应生成固体电解质界面相(SEI)。过快的增长会导致电池内部系统锂离子含量的降低，导致容量衰减。硅阳极材料的失效主要是由于体积膨胀引起的循环性能问题。
●电解液失效:LiPF6稳定性差，易分解，降低了电解液中可运输的Li+含量。它还会与电解液中的微量水发生反应，形成HF，导致电池内部腐蚀。气密性差导致电解液变质，电解液粘度和色度发生变化，最终导致离子转移性能急剧下降。
●收集失败:收集腐蚀，收集附着力下降。电解液失效产生的HF会对收集液产生腐蚀，产生导电性差的化合物，导致活性物质的欧姆接触增加或失效。在充放电过程中，铜箔以低电位溶解并沉积在正极表面，称为“析铜”。集电极失效最常见的形式是集电极与活性物质之间缺乏结合力，导致活性物质被剥离，无法为电池提供容量。
