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一文了解鋰離子電池失效原因

鉅大LARGE  |  點擊量:1598次  |  2020年12月27日  

什么是鋰離子電池故障


鋰離子電池故障,是指電池功能衰減引起的一些特定的實質性原因或使用的功能障礙,這可能攻擊在生產,運輸,使用任何鏈接,不僅會影響電池的功能,甚至導致火災、爆炸等安全問題。鋰離子電池的失效按其沖擊類型可分為功能失效和安全失效。其出現的重要原因也分為內因和外因,內因包括物理故障、化學變化等,外因包括高溫、撞擊、針刺、人為損傷等。接下來,我們將詳細介紹幾種常見的鋰離子電池故障,包括容量衰減故障、內部短路、內阻增大、熱失控等。


容量衰減失敗


一般情況下,在進行標準循環(huán)壽命測試時,電池容量在500次循環(huán)后不應低于初始值的90%,在1000次循環(huán)后不應低于初始值的80%。鋰離子電池容量衰減失效分為可逆容量衰減和不可逆容量衰減。在可逆的衰減可以調節(jié)電池充電和放電條件,提高電池的使用環(huán)境和其他方法來恢復失去的能力,不可逆轉的衰減,所以不可逆轉的變化電池內部攻擊的攻擊不能恢復失去的能力,因此不能得救。


造成電池容量衰減的重要原因是數據失效,這與電池制造過程、運行環(huán)境等客觀因素也有著密不可分的關系。從數據上看,容量衰減失效的原因包括正數據失效、SEI在負表面的過渡出現、電解液失效、收集液失效等。


在短路時


內部短路往往會引起鋰離子電池自放電,容量衰減,部分熱損耗而引起安全事故。在電池的短路過程中,兩個電極的數據在內部以電子方式互連,導致局部的高電流密度。鋰離子電池內部短路可能是由鋰枝晶的組成或收縮沖擊引起的。長期的內部短路會導致自放電和局部溫升,而局部溫升的影響是非常明顯的。由于假設溫度超過一定的閾值,電解液可能會通過放熱反應進行初始分解,從而導致熱失控,存在潛在的健康和安全風險。


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內部阻力新增


鋰離子電池的內部電阻與電子轉移和離子轉移的過程中電池,重要分為歐姆電阻和極化內阻,這重要是由于電化學極化,電化學極化和濃差極化。當電池內阻增大時,能量密度降低,電壓和功率降低,電池發(fā)熱等故障問題隨之出現。影響其攻擊的重要因素有電池關鍵數據和電池使用環(huán)境,而關鍵數據攻擊是內阻新增影響因素的根源。


熱失控


熱失控是一個能量正反饋循環(huán)過程:溫度上升導致系統(tǒng)變熱,這反過來又使系統(tǒng)變熱。鋰離子電池過熱失控是指電池內部部分或全部的溫度迅速升高,熱量不能及時消散,大量積聚在內部,并誘發(fā)進一步的副反應。熱失控反應涉及鋰離子電池中的氧化鈷化學物質。當這種化學物質被加熱到一定的溫度時,它最初會自我加熱,然后發(fā)生火災和爆炸。在某些情況下,有機電解質的釋放壓力會導致電池破裂。假如暴露在高溫或火花中,它可能會燃燒。為了防止熱量失控的爆發(fā),一般會選擇PTC、安全閥、導熱膜等方法,但更重要的是改進電池在規(guī)劃、制造工藝、使用方法等方面。


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