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锂电池故障的分类及原因

发布时间:2019-09-30 来源:未知 作者:admin 浏览次数:

锂电池故障的分类及原因

在能源危机和环境污染的背景下,锂离子电池作为21世纪发展的理想能源受到越来越多的关注。新能源公交客车试点推广,即以财政政策鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车。中央财政对有关公共服务领域示范推广单位购买和使用节能与新能源汽车给予一次性补助,地方财政对相关配套设施建设及维护保养也将给予补助。新能源公交客车虽然当前世界各主要发达国家和有关汽车公司均在加紧研发此种新型汽车技术并取得长足进展,但总体而言,中国仍基本上与之处在同一个起跑线上,差距不过只有3—5 年,并不像传统内燃机技术一样存在20年的巨大差距。在商用化和产业化方面更是如此,某些方面我们还有一定优势。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。然而,锂离子电池在生产、运输和使用过程中会出现故障。此外,单个电池的故障会影响整个电池的性能和可靠性,甚至可能导致电池停止工作或其他安全问题。

近年来,国内外发生了一些与电池相关的火灾和爆炸事故:美国特斯拉汽车模型电动汽车的火灾事故、SamsungnE7手机电池的火灾事故、武汉火石电子建筑的火灾、天津Samsungsdi工厂的火灾等。

1锂电池故障分类

为了避免上述性能下降和电池安全问题,必须对锂电池进行故障分析。锂电池失效是指由于某些特定的本质原因导致电池性能恶化或使用性能异常,可分为性能失效和安全失效。

 

常见锂电池失效的分类

锂电池故障原因

锂电池失效的原因可分为内部原因和外部原因。

内部因素主要是指失效的物理和化学变化。研究规模可以追溯到原子和分子尺度,并研究了失效过程的热力学和动力学。

外部因素包括冲击、针刺、腐蚀、高温燃烧、人为破坏等外部因素。

锂电池失效的内部情况

锂电池常见失效性能及失效机理分析

  容量衰减失效

当测试标准循环寿命时,当循环次数达到 500 次时,放电容量不应小于初始容量的 90% 。 或者当循环次数达到 1000 次时,放电容量不应小于初始容量的 80% ,如果在标准循环范围内,容量的急剧下降是容量衰减的失败..

电池容量衰减的根本原因是材料的失效,与电池制造工艺和电池使用环境等客观因素密切相关。从材料的观点来看,失效的主要原因是正极材料的结构失效,负极表面的SEI过渡生长,电解质的分解和劣化,集电器的腐蚀以及系统中的痕量杂质。

阴极材料的结构失效:阴极材料的结构失效包括阴极材料的颗粒破碎、不可逆相变、材料无序等,在充放电过程中,由于Jahn-Teller效应,LiMn2O4的结构会发生扭曲,甚至颗粒会破碎,导致颗粒间电接触失效。在充放电过程中,LiMn1.5Ni0.5O4材料将经历四方立方相变。LiCOO 2材料在充放电过程中由于Li的转变而导致共进入Li层,导致层状结构混乱,限制了其容量。

负物质失效:石墨电极的失效主要发生在石墨表面,石墨表面与电解质发生反应,产生固体电解质界面(sei)。如果过度的生长导致电池内部系统中的锂离子含量降低,则会导致容量衰减。

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