في سياق أزمة الطاقة والتلوث البيئي ، اجتذبت بطاريات الليثيوم أيون المزيد والمزيد من الاهتمام كمصدر للطاقة المثالي لتطوير القرن 21. ومع ذلك ، فإن بطاريات الليثيوم أيون سيكون لها بعض الفشل أثناء الإنتاج والنقل والاستخدام. يمكن أن يؤثر الفشل في البطارية الواحدة على أداء وموثوقية حزمة البطارية بأكملها ، ويمكن أن يؤدي حتى إلى توقف البطارية عن العمل أو مشكلات الأمان الأخرى.
في السنوات الأخيرة ، كان هناك العديد من حوادث الحريق والانفجارات المتعلقة بالبطارية في الداخل والخارج: حادث سيارة كهربائية Tesla Model S الكهربائية ، وحادث بطارية الهاتف المحمول سامسونج Note7 ، ونش مصنع Wuhan Fute الإلكترونية ، ومصنع Tianjin Samsung SDI fire ، الخ ...
1 تصنيف فشل بطارية ليثيوم
من أجل تفادي مشاكل تدهور الأداء وسلامة البطارية المذكورة أعلاه ، فإنه من الضروري إجراء تحليل فشل بطارية الليثيوم ، يشير فشل بطارية ليثيوم إلى تدهور أداء البطارية أو شذوذ الأداء الناجم عن بعض الأسباب الأساسية المحددة ، والتي تنقسم إلى فشل الأداء والسلامة. الفشل الجنسي.
تصنيف فشل بطارية الليثيوم الشائعة
2 أسباب فشل بطارية ليثيوم
يمكن تقسيم أسباب فشل بطاريات الليثيوم إلى أسباب داخلية وخارجية.
تشير العوامل الداخلية بشكل رئيسي إلى الفيزيائية الفيزيائية للفشل ، وطبيعة التغيرات الكيميائية ، ويمكن إرجاع مقياس البحث إلى المقياس الذري والجزيئي ، والديناميكا الحرارية وديناميكيات عملية الفشل.
تشمل العوامل الخارجية عوامل خارجية مثل التأثير ، والوخز بالإبر ، والتآكل ، والاحتراق بدرجة الحرارة العالية ، والتخريب.
الوضع الداخلي لفشل بطارية الليثيوم
3 فشل مشترك أداء بطارية ليثيوم وتحليل آلية فشل
فشل تتلاشى قدرة
"عندما الاختبار دورة حياة قياسي، بلغ عدد الدورات 500 مرة ينبغي أن تكون القدرة على التصريف لا يقل عن 90٪ من الطاقة الأولية، أو 1000 مرة عدد دورات تصل إلى القدرة على التصريف لا تقل عن 80٪ من الطاقة الأولية، إذا كان النطاق من دورة القياسية ضمن قدرة انخفاضا حادا في ظاهرة يتلاشى قدرة تنتمي إلى الفشل.
جذور بطارية فشل قدرة تسوس أن فشل المواد، في حين على اتصال وثيق مع عملية تصنيع الخلايا العوامل الموضوعية، والبيئة البطارية. من جهة نظر مادية، وسبب فشل الهيكل الرئيسي للفشل المواد الكاثود، سطح القطب السالب SEI فرط، التدهور وتحلل بالكهرباء والتآكل من جامع الحالي، تتبع الشوائب وغيرها من النظم.
هيكل الفشل مادة الكاثود: هيكل مادي من فشل الكاثود يتكون إيجابية المواد القطب الجسيمات الكسر، مرحلة لا رجعة فيها اضطراب مادة انتقالية مثل LiMn2O4 في عملية المسؤول عن تصريف بسبب تأثير يان-الصراف مما يؤدي إلى هيكلة تشويه يحدث حتى الكسر الجسيمات الناجمة عنها. الاتصال الكهربائي بين المواد الجسيمية LiMn1.5Ni0.5O4 فشل يحدث أثناء الشحن والتفريغ "رباعي الزوايا - مكعب. المرحلة الانتقالية، المواد LiCoO2 أثناء الشحن والتفريغ بسبب الانتقال من سبب هبوط لي في شركة لي طبقة، مما أدى إلى بنية الطبقات من الفوضى، وتقييد قدرته على اللعب.
فشل مواد القطب السالب: حدث فشل في سطح الجرافيت الجرافيت القطب، والسطح رد فعل الجرافيت مع بالكهرباء، مما ينتج عنه البيني بالكهرباء الصلبة (في SEI)، إذا تم تخفيض سبب فرط أيونات الليثيوم داخل نظام البطارية، والنتيجة هي التي تؤدي إلى تسوس القدرات. القائمة على السيليكون الفشل المواد القطب السالب هي أساسا مشكلة في أداء دائرة توسعها الحجم الكبير.
فشل بالكهرباء: LiPF6 الفرق الاستقرار، تتحلل بسهولة في حل بالكهرباء تهاجر من السهل للحد من محتوى لي + وآثار المياه في رد فعل HF توليد بالكهرباء، مما تسبب في تآكل البطارية الداخلي الناجم عن بالكهرباء الفقراء تدهور airtightness. وقد اتخذت اللزوجة المنحل بالكهرباء ويتغير لون المكان، مما أدى إلى انخفاض حاد في خصائص النقل أيون.
فشل جامع: التآكل من جامع الحالي، يقلل من جامع الحالي فشل التصاق حل بالكهرباء إنشاء HF سوف يسبب تآكل جامع الحالي، لتشكيل مركب سيئة موصل، مما أدى إلى زيادة تلامس أومي أو فشل المادة الفعالة أثناء الشحن والتفريغ النحاس .. في يذوب قدرة منخفضة بعد احباط، وتودع على سطح القطب الموجب، وهو ما يسمى "النحاس أودعت" جامع هو شكل شائع من عدم قيام قوة الترابط بين السائل وإطلاق المادة الفعالة لا يكفي الرصاص المادة الفعالة، لا يمكن توفير البطارية القدرات.
زيادة المقاومة
زيادة المقاومة ليثيوم سيرافق كثافة الطاقة بنسبة انخفاض، والجهد وفقدان الطاقة وإنتاج الحرارة وغيرها من الفشل البطارية. العوامل الرئيسية التي أدت إلى زيادة المقاومة الداخلية للبطارية ليثيوم أيون في المواد خلية البطارية واستخدام البيئة.
مواد الخلية: microcracks المادية والقطب الموجب والتشرذم، الأضرار التي لحقت سطح المادة القطب السلبية سميكا جدا SEI، والشيخوخة الحل كهربائيا، وهي المادة الفعالة من جامع الحالي، والمادة الفعالة في اتصال مع تدهور المضافة موصل (خسارة بما في ذلك المضافات موصل)، انسداد شذوذ فاصل انكماش، علامة التبويب خلية لحام.
البيئة البطارية: ارتفاع في درجة الحرارة / منخفضة، فاحش والإفراط في التفريغ، وهي تهمة ارتفاع معدل والتفريغ، وعملية تصنيع البطاريات وتصميم هيكل.
دائرة داخلية قصيرة
وفي الدائرة قصيرة تميل الى التسبب التفريغ الذاتي للبطارية ليثيوم أيون، تتلاشى القدرة، وهارب الحراري المحلية الناجمة عن الحوادث.
في حالة ظهور خارقة للمادة معدنية أجنبية أو كهربائي من فاصل البطارية أثناء إنتاج أو استخدام غير مقصوصة، حزمة بطارية أو قطعة القطب بسبب علامة التبويب القطب الموجب، جامع الحالي السلبي الناجم عن الاتصال: A-ماس كهربائى بين النحاس / الألومنيوم جامع الحالي.
البيع على المكشوف فشل الحجاب الحاجز ناجمة عن: الحجاب الحاجز يلبس، الحجاب الحاجز ينهار فشل الحجاب الحاجز قضية الحجاب الحاجز للتآكل، وعدم غشاء يفقد إلكترون العزل أو فراغات يصبح السفير إيجابي، سلبي، الاتصال الصغيرة، وحمى شديدة الجزئي، والاستمرار في توجيه الاتهام، وسوف تنتشر التفريغ حول مما تسبب في نفاد الحرارة.
شوائب تؤدي إلى حدوث ماس كهربائي: لم يتم تنظيفها الطين القطب الموجب مع الشوائب الانتقال المعدنية يمكن أن تسبب أو تساهم في اختراق الحاجز الليثيوم تشكيل التغصنات السلبية الناتجة في حدوث ماس كهربائي.
A-ماس كهربائى الناجمة عن التشعبات الليثيوم: التفاوت دورة طويلة المسؤول المحلي من التشعبات الليثيوم يحدث، مما أدى إلى التغصنات البيع على المكشوف من خلال الغشاء.
تصميم وتصنيع البطارية أو البطارية عملية التجميع، سوء تصميم أو الضغط الجزئي كبير جدا من شأنها أن تؤدي إلى حدوث ماس كهربائي داخل التجاوز البطارية وأكثر من التفريغ سوف تحدث داخل الحث دائرة قصر.
إنتاج الغاز
يبدو الاستهلاك من الحل الكهربائي تشكيل مستقرة SEI الظواهر فيلم بالغاز التي تحدث في الخلايا في معالجة الغاز الطبيعي، ولكن الاستهلاك المفرط للبالكهرباء أو الكاثود المواد الإصدارات غاز الأكسجين الافراج عن ظاهرة غير طبيعية تابعة لامتصاص التضخم في كثير من الأحيان في بطاريات حزمة الناعمة ، ومشوهة سوف يسبب الضغط الزائد داخل البطارية، وحزمة انفجار الألومنيوم، والاتصالات الكهربائية الداخلية من القضايا الجوهرية.
تحليل تكوين الغاز للخلايا الطبيعية والخلايا الفاشلة
لا تجفف آثار المياه في المنحل بالكهرباء أو المواد القطب نشطة، مما أدى إلى التحلل من HF الملح المنحل بالكهرباء الليثيوم، والقاعدة وتآكل الموثق الضرر جامع الحالي، لإنتاج الهيدروجين. مدى الجهد غير لائق المقرر أن بالكهرباء الخطي / دوري ستخضع الإسترات أو الإيثيرات لعملية التحلل الكهروكيميائي ، والتي ستنتج C2H4 ، C2H6 ، C3H6 ، C3H8 ، CO2 ، إلخ.
حراري هارب
يشير هارب الحراري ليثيوم داخلية ارتفاع درجات الحرارة بطارية ليثيوم أيون الجزئي أو الكلي بسرعة، لا يمكن أن تبدد الحرارة، وكمية كبيرة تتراكم في الداخل، ولحث مزيد من التفاعلات الجانبية. العوامل ليثيوم تحفز الحرارية هارب ظروف التشغيل غير طبيعية، وتعاطي أي ماس كهربائى ، معدل مرتفع ، درجة حرارة عالية ، بثق ووخز بالإبر.
السلوك الحراري المشترك داخل البطارية
تحليل الليثيوم
تحليل الليثيوم معدن الليثيوم تترسب على سطح القطب السالب أي بطارية ليثيوم هو ظاهرة شائعة من فشل الشيخوخة. تحليل بطارية ليثيوم أيون سوف يقلل من الليثيوم نشط الداخلي، وقدرة فشل يحدث، وتشكيل التشعبات يخترق الحاجز، فإنه سيؤدي إلى الحرارة الحالية والمفرطة المحلية، مما تسبب في نهاية المطاف قضايا السلامة البطارية.
تحليل صورة المشترك فشل بطارية ليثيوم
لقد تم تطوير تحليل الفشل في الصين بشكل منهجي في مجال الآلات والطيران ، ولكن لم يتم دراسته بشكل منهجي في مجال بطاريات الليثيوم ، فقد أجرت شركات وبطاريات المواد أبحاثًا حول تحليل فشل بطاريات الليثيوم أيون ، ولكن المزيد من التركيز على عمليات تصنيع البطاريات. والبحث وتطوير المواد لتحسين أداء البطارية وخفض تكلفة البطارية كهدف مباشر ، حيث يمكن لمعاهد الأبحاث المستقبلية والشركات ذات الصلة تعزيز التعاون والتبادل ، والسعي إلى إنشاء وتحسين عملية فشل الفشل الشجري والفشل لفشل بطارية أيونات الليثيوم.
