锂离子电池会不会失效,哪些情况会导致锂离子电池失效?

作者:上海艾九能源科技有限公司 浏览: 发表时间:2021-06-03 15:30:58

一般来说,在标准循环寿命试验中,循环次数达到500次后,电池容量不应小于初始值的90%,1000次循环后,如果容量不满足标准过衰减则为容量衰减失败。锂离子电池的容量衰减失效分为可逆容量衰减和不可逆容量衰减。其中,可逆衰减通过调整电池的充放电系统,改善电池使用环境,恢复电池的损耗容量。不可逆衰变是不可逆的,因为电池内部的不可逆变化会产生不可逆的容量损失,因此无法保存。

电池容量下降的主要原因是材料失效,这也离不开电池制造工艺、使用环境等客观因素。从材料的角度看,容量衰减失效的原因包括阴极材料失效、负极表面SEI过量生产、电解质失效、集电器失效等。

内部短路

内部短路往往会导致锂离子电池的自放电、容量下降、局部热失控和安全事故。在电池内部短路期间,两个电极材料内部通过电子方式互连,从而导致局部电流密度高。锂离子电池内部短路可能是由锂树枝晶的形成或压缩冲击引起的。长期内部短路会导致自放电和局部温升。局部温升的影响非常显著,因为如果温度超过某一临界值,电解液可能通过放热反应开始分解,造成热失控,这就有潜在的健康和安全风险。


增加内部阻力

锂离子电池的内阻与电池内部电子传输和离子传输过程有关。它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起,分为电化学极化和浓度差。化. 当电池内部电阻增大时,会出现能量密度下降、电压功率下降、电池发热等故障。影响其生产的主要因素是电池的关键材料和电池使用环境,而关键材料的异常是影响内阻增加的根本因素。


热失控

“热失控”是一个正能量反馈循环:温度升高会导致系统升温,系统会升温、升温,进而使系统变热。锂电池热失控是指电池内部温度迅速升高或整个热量不能及时消散,大量积聚在电池内部,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质。当这种化学物质加热到一定温度时,它会开始自己加热,然后发展成火灾和爆炸。在某些情况下,这种有机电解质释放的压力可能导致电池破裂。如果暴露在高温环境中或遇到火花,也可能会燃烧。为防止热失控的发生,一般采用PTC、安全阀、热膜等措施,但对电池的设计、制造工艺、使用方法等方面的改进更为重要。


天然气生产

锂离子电池的产气方式有两种,即正常产气和异常产气。电池形成过程中电解液消耗形成稳定SEI膜时,产生的产气现象是正常的产气,电解液消耗过多会释放气体或阴极材料释放氧气等现象,是异常产气。锂电池组装后,在预形成过程中会产生少量气体。这些气体是不可避免的,也是所谓的电池不可逆容量损失的来源。在第一充放电过程中,从外部电路到负极的电子将与负极表面上的电解质发生氧化还原反应,生成气体。


锂离子电池在充电过程中,锂离子会从正极中抽出,插入负极,但当出现异常情况,从正极中抽出的锂离子无法插入负极时,锂离子只能沉淀在负极表面形成一层。灰色物质,这是锂的分析。锂沉淀的原因很多,包括负极余量不足、正负极表面镀层不均匀、低温环境充电、高倍率充电等。目前主要通过添加电解液添加剂、人工SEI、高盐度电解液、结构化负极、优化电池结构等方法来抑制析锂失效。


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