锂离子电池失效分析

来源:锂离子电池厂家   发布时间:2020-07-02 16:12:44  阅读数:

随着新能源电动汽车的盛行,新能源汽车起火的事件也逐渐增多。大部分新能源汽车安全事故,都是由于动力电池出现了问题。在行业内,动力电池发生故障有一种专业说法,叫电池失效。锂离子电池失效,指由某些特定的本质原因引起的电池性能衰减或使用性能异常,今天小编带大家一起了解一下什么是锂离子电池失效。

锂离子电池

锂离子电池失效,指由某些特定的本质原因引起的电池性能衰减或使用性能异常。锂离子电池在生产、运输、使用过程中会出现某些失效现象,而且单一电池失效之后会影响整个电池组的性能和可靠性,甚至会导致电池组停止工作,严重的会引发起火、爆炸等安全问题。

锂离子电池失效分析

锂离子电池的失效是指由某些特定的本质原因导致电池性能衰减或使用性能异常。锂电池的失效主要分为两类:一类为性能失效,另一类为安全性失效。

性能失效指的是锂电池的性能达不到使用要求和相关指标,主要有容量衰减或跳水、循环寿命短、倍率性能差、一致性差、易自放电、高低温性能衰减等;

安全性失效指的是锂离子电池由于使用不当或者滥用,出现的具有一定安全风险的失效,主要有热失控、胀气、漏液、析锂、短路、膨胀形变等。

电池容量衰减的主要原因在于材料失效,也和电池的制造工艺、使用环境等客观因素有不可分割的联系。从材料角度来说,造成容量衰减失效的成因有正极材料失效、负极表面SEI过渡生产、电解液失效、集流体失效等等。

内短路

内短路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。在电池内部发生短路期间,两种电极材料以电子方式在内部互连,导致局部高电流密度。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。长时间的内部短路会导致自放电及局部温度上升,局部温度上升产生的影响非常显著,因为如果温度超出某一阈值,电解质可能通过放热反应开始分解,从而引起热失控,具有潜在的健康和安全隐患。

内阻增大

锂离子电池内阻与电池内部电子传输和离子传输过程有关,主要分为欧姆电阻和极化内阻,极化内阻主要由电化学极化引发,又分为电化学极化和浓差极化。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有电池关键材料与电池使用环境,但关键材料产生异常是内阻增大的根本影响因素。

热失控

“热失控”是一个能量正反馈循环过程:升高的温度会导致系统变热,系统变热升高温度,这又反过来又让系统变得更热。锂电池热失控则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。参与“热失控”反应的是锂电池中的氧化钴化学物。加热这种化学物达到一定温度,它就开始自发热,然后发展成起火和爆炸。在某些情况下,这种有机电解液释放压力会导致电池破裂。如果暴露在高温环境下,或者是遇到火花,它也有可能会燃烧。为了防止热失控现象的发生,一般会采用PTC、安全阀、导热膜等措施,但更重要的是完善电池在设计、制造的技术,及使用的方法。

减少锂离子电池失效必须从严格把控锂离子电池生产,确保锂离子电池的合格质量。要保证锂电池的质量不仅要确保每道工艺合格正确,还要确保生产环境达到超低湿的状态,想要达到超低湿的状态便少不了转轮除湿机的帮助。

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