为何锂离子电池总失效？
来源：宝鄂实业
2019-07-31 20:27
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商业化的锂离子电池在使用或储存过程中常出现某些失效现象，包括容量衰减、内阻增大、倍率性能降低、产气、漏液、短路、变形、热失控、析锂等，严重降低了锂离子电池的使用性能、可靠性和安全性。这些失效现象是由电池内部一系列复杂的化学和物理机制相互作用引起的。对失效现象的正确分析和理解对锂离子电池性能的提升和技术改进有着重要作用。锂离子电池失效分析是源于电池测试分析技术，却区别一般检测中心的检测分析。失效分析的测试分析是建立在实际具体案例上，对不同的失效现象设计恰当的失效策略，选择合适的测试手段，高效准确获得电池失效分析原因。
锂电池内部关键材料涉及到的测试方法[19]。为了实现失效分析在实际应用中推广，某些不具有普适性和易推广性的测试技术应尽量避免，如EXAFS、ABF-STEM等。为此，将测试内容分为必要测试和辅助测试，如表2列出了一些常用的失效分析测试分析技术。为保证锂离子电池失效分析的准确性、时效性、连贯性，中科院物理所锂电池失效分析团队依托该所清洁能源实验室，搭建了互联互通惰性气氛电池测试分析平台。一款失效的锂离子电池可以从电池拆解、副产物的收集、关键材料的各种分析到剩余材料的封装留存整个过程都可以在手套箱中有条不紊的进行，避免了多次转移使电池材料污染、变性、失效。
3. 失效分析流程的设计
对单体电池失效分析的一般途径可概括为电池外观检测、电池无损检测、电池有损检测以及综合分析报告四个分析阶段，如图9。每个分析阶段的测试内容和方法则根据电池的失效
表现进行选择和组合。但是为了优化测试路径，可将电池失效现象分类归纳，设计失效分析流程，如图10所示，将不同的失效现象对应不同的失效分析，这样可以缩短分析周期。
(1)容量衰减失效分析案例
循环后正、负极片组装的半电池充放电行为曲线：BoL为新鲜电池数据，LR25为低倍率25℃循环，LR40为低倍率40℃循环，HR25为高倍率25℃循环，HR40为高倍率40℃循环[20]
2016年，LANG MICHAEL等[20]报道了一款纯电动车专业用商业电池在不同温度和充放电倍率下循环后的失效分析。图11所示为电池极片的充放电行为，根据新鲜电池的相关曲线进行对比判断，全电池的正极材料在全电池循环过程中容量变化较大，为主要失效原因之一。
