ऊर्जा संकट और पर्यावरण प्रदूषण, 21 वीं सदी में आदर्श ऊर्जा के विकास के रूप में लिथियम आयन बैटरी के संदर्भ में, अधिक से अधिक ध्यान। लेकिन वहाँ कुछ लिथियम आयन उत्पादन, परिवहन और उपयोग में बैटरी विफलता घटना हो जाएगा। और एकल बैटरी प्रदर्शन और विफलता के बाद पूरे बैटरी पैक की विश्वसनीयता को प्रभावित करेगा, और यहां तक कि बैटरी कार्य समूह या अन्य सुरक्षा मुद्दों करना बंद कर।
हाल के वर्षों में घरेलू और विदेशी आग बैटरी के साथ जुड़ा हुआ विस्फोट की बाढ़: संयुक्त राज्य टेस्ला मॉडल एस इलेक्ट्रिक कार पकड़ा आग दुर्घटना, सैमसंग Note7 फोन बैटरी आग की घटनाओं, वुहान कोर्फू विशेष इलेक्ट्रॉनिक कारखाने में आग, तिआनजिन सैमसंग SDI कारखाना पकड़ा आग और इतने पर ......
1 लिथियम बैटरी विफलता वर्गीकरण
प्रदर्शन में ख़राबी और बैटरी सुरक्षा के मुद्दों से ऊपर उठता बचने के लिए, विफलता विश्लेषण लिथियम बैटरी ले जाने के लिए आवश्यक है। लिथियम बैटरी की विफलता, कारण प्रदर्शन में ख़राबी या असामान्य बैटरी प्रदर्शन की विशिष्ट प्रकृति द्वारा परिभाषित किया गया प्रदर्शन और सुरक्षा विफलता में विभाजित यौन विफलता
सामान्य लिथियम बैटरी विफलताओं का वर्गीकरण
2 लिथियम बैटरी विफलता कारणों
लिथियम बैटरी की विफलता के कारण आंतरिक और बाहरी कारणों में विभाजित किए जा सकते हैं।
मुख्य रूप से विफलता की प्रकृति में आंतरिक भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों को संदर्भित करता है, यह परमाणु पैमाने अनुसंधान, आणविक पैमाने, विफलता की प्रक्रिया के thermodynamic के अध्ययन, गतिशीलता पता लगाया जा सकता।
बाहरी प्रभाव, सुई चुभाने, संक्षारक, उच्च तापमान दहन, इस तरह बर्बरता के रूप में बाह्य कारकों भी शामिल है।
लिथियम बैटरी विफलता की आंतरिक स्थिति
3 आम विफलता लिथियम बैटरी प्रदर्शन और विफलता तंत्र विश्लेषण
क्षमता फीका विफलता
'मानक चक्र जीवन परीक्षण, चक्र की संख्या 500 बार पहुंची तो मुक्ति क्षमता आरंभिक क्षमता का कोई 90% से कम होना चाहिए। या फिर 1000 बार चक्र की संख्या प्रारंभिक क्षमता का 80 से कम नहीं% के निर्वहन क्षमता तक पहुँच जाता है' यदि मानक चक्र की सीमा क्षमता लुप्त होती घटना में भारी गिरावट आई की क्षमता के भीतर विफल के हैं।
जड़ें बैटरी की क्षमता क्षय विफलता है कि सामग्री की विफलता है, जबकि वास्तविक कारकों सेल निर्माण की प्रक्रिया के साथ निकट संपर्क में, बैटरी पर्यावरण। देखने की सामग्री बिंदु से, कैथोड सामग्री विफलता का मुख्य संरचना की विफलता के कारण, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह एसईआई अतिवृद्धि, गिरावट और इलेक्ट्रोलाइट के अपघटन, वर्तमान कलेक्टर की जंग, दोष और अन्य प्रणालियों का पता लगाने।
कैथोड सामग्री की विफलता की संरचना: कैथोड विफलता की सामग्री संरचना जान-टेलर प्रभाव विरूपण की संरचना करने के लिए अग्रणी के कारण आरोप-प्रवाह प्रक्रिया में एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री कण टूटना, LiMn2O4 की तरह अपरिवर्तनीय चरण संक्रमण सामग्री विकार शामिल होते हैं कि उनका कण टूटना का कारण बना। कण सामग्री LiMn1.5Ni0.5O4 विफलता चार्ज और निर्वहन के दौरान होता है के बीच बिजली के संपर्क 'चौकोर - घन'। चरण संक्रमण, चार्ज के दौरान LiCoO2 सामग्री और ली सह में ली कारण भ्रंश के संक्रमण की वजह से मुक्ति परत, अराजकता के एक स्तरित संरचना में जिसके परिणामस्वरूप, अपनी क्षमता खेलने के लिए सीमित।
नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री विफलता: विफलता ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड ग्रेफाइट सतह में हुई, इलेक्ट्रोलाइट के साथ ग्रेफाइट सतह प्रतिक्रिया, एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट अंतरावस्था (SEI) के उत्पादन, अगर बैटरी प्रणाली के अंदर लिथियम आयन के कारण अतिवृद्धि कम हो गया था, परिणाम क्षमता क्षय करने के लिए अग्रणी है। विफलता सिलिकॉन आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री मुख्य रूप से अपने महान मात्रा विस्तार के चक्र प्रदर्शन में एक समस्या है।
विफलता इलेक्ट्रोलाइट: LiPF6 अंतर स्थिरता, आसानी से इलेक्ट्रोलाइट समाधान में विघटित आसान इलेक्ट्रोलाइट पैदा एचएफ की प्रतिक्रिया में पानी की ली + की सामग्री और निशान को कम करने, आंतरिक बैटरी इलेक्ट्रोलाइट गरीब airtightness गिरावट की वजह से जंग के कारण विस्थापित होती है। इलेक्ट्रोलाइट चिपचिपापन और रंग में परिवर्तन जगह ले लिया है, आयन परिवहन गुण में भारी गिरावट आई के लिए अग्रणी।
कलेक्टर विफलता: वर्तमान कलेक्टर की जंग, वर्तमान कलेक्टर कम हो जाती है इलेक्ट्रोलाइट समाधान के आसंजन विफलता उत्पन्न एचएफ, वर्तमान कलेक्टर की जंग का कारण खराब प्रवाहकीय एक यौगिक के रूप में, चार्ज और Cu निर्वहन के दौरान वृद्धि हुई ओमिक संपर्क या सक्रिय सामग्री की विफलता में जिसके परिणामस्वरूप होगा .. पर पन्नी के बाद एक कम क्षमता को भंग कर दिया है, सकारात्मक इलेक्ट्रोड है, जो कहा जाता है की सतह पर जमा किया जाता है 'जमा तांबा' कलेक्टर तरल पदार्थ और सक्रिय पदार्थ रिहाई के बीच संबंध बल की विफलता का एक आम रूप पर्याप्त नेतृत्व सक्रिय सामग्री नहीं है, बैटरी प्रदान नहीं की जा सकती है क्षमता।
प्रतिरोध बढ़ जाती है
लिथियम प्रतिरोध बढ़ जाती है ऊर्जा घनत्व कमी, वोल्टेज और बिजली की कमी, गर्मी उत्पादन और अन्य बैटरी विफलताओं के साथ किया जाएगा। मुख्य कारक बैटरी सेल सामग्री और उपयोग वातावरण में लिथियम आयन बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध वृद्धि हुई करने के लिए अग्रणी।
सेल सामग्री: एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री सूक्ष्म और विखंडन, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की सतह को नुकसान, बहुत मोटे एसईआई है इलेक्ट्रोलाइट समाधान उम्र बढ़ने, वर्तमान कलेक्टर से एक सक्रिय सामग्री, प्रवाहकीय additive गिरावट के साथ संपर्क में सक्रिय सामग्री (प्रवाहकीय additive सहित हानि), विभाजक संकोचन, सेल टैब वेल्डिंग विषमता को अवरुद्ध।
बैटरी पर्यावरण: उच्च तापमान / कम, पल्ला झुकना और मुक्ति से अधिक, एक उच्च दर चार्ज और डिस्चार्ज, बैटरी विनिर्माण प्रक्रिया और संरचना डिजाइन।
शॉर्ट सर्किट के भीतर
शॉर्ट सर्किट लिथियम आयन बैटरी के आत्म-मुक्ति, क्षमता फीका, और दुर्घटनाओं की वजह से स्थानीय थर्मल भगोड़ा पैदा करने के लिए जाता है।
तांबा / एल्यूमीनियम वर्तमान कलेक्टर के बीच एक शॉर्ट सर्किट: भेदी एक धातु विदेशी पदार्थ या उत्पादन के दौरान बैटरी विभाजक के इलेक्ट्रोड या untrimmed, बैटरी पैक का उपयोग या पोल पीस सकारात्मक इलेक्ट्रोड टैब, एक नकारात्मक वर्तमान संपर्क की वजह से कलेक्टर की वजह से विस्थापित किया गया है।
डायाफ्राम विफलता को शॉर्ट की वजह से: पहना डायाफ्राम, डायाफ्राम गिर डायाफ्राम जंग कारण डायाफ्राम विफलता, विफलता झिल्ली खो देता है एक इलेक्ट्रॉन-रोधक या रिक्तियों राजदूत सकारात्मक, नकारात्मक सूक्ष्म संपर्क, और एक आंशिक गंभीर बुखार हो जाता है, चार्ज करने के लिए जारी रखने के लिए और निर्वहन भर में फैल जाएगा , जिससे गर्मी नियंत्रण से बाहर हो जाती है।
दोष शॉर्ट सर्किट के लिए नेतृत्व: एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड घोल संक्रमण धातु अशुद्धियों के साथ साफ नहीं है कारण या पट लिथियम नकारात्मक डेन्ड्राइट एक शॉर्ट सर्किट में जिसके परिणामस्वरूप गठन छेद करने में योगदान कर सकते हैं।
एक शॉर्ट सर्किट लिथियम डेन्ड्राइट की वजह से: लिथियम डेन्ड्राइट के स्थानीय प्रभारी लंबे चक्र असमता, तब होता है डेन्ड्राइट झिल्ली के माध्यम से शॉर्ट हो जाती है।
डिजाइन और बैटरी या बैटरी विधानसभा प्रक्रिया के निर्माण, खराब तरीके से तैयार या आंशिक दबाव बहुत बड़ी बैटरी overshoot के भीतर और अधिक निर्वहन एक शॉर्ट सर्किट के लिए नेतृत्व शॉर्ट सर्किट प्रेरण के भीतर हो जाएगा होगा।
गैस उत्पादन
इलेक्ट्रोलाइट समाधान स्थिर एसईआई फिल्म बक घटना है कि एक सामान्य प्रक्रिया गैस में कोशिकाओं में पाए जाते हैं के गठन की खपत है, लेकिन इलेक्ट्रोलाइट या कैथोड सामग्री गैस रिलीज ऑक्सीजन अक्सर हवा निकालना से संबंधित असामान्य घटना जारी करने की अत्यधिक खपत नरम पैकेज बैटरी में प्रकट होता है , बैटरी के अंदर का कारण होगा अत्यधिक दबाव से विकृत है, पैकेज एल्यूमीनियम, कोर मुद्दों की आंतरिक विद्युत संपर्कों फोड़।
सामान्य कोशिकाओं और असफल कोशिकाओं के गैस संरचना विश्लेषण
इलेक्ट्रोलाइट या इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री में पानी के निशान सूख नहीं है, इलेक्ट्रोलाइट लिथियम नमक एचएफ, अल और वर्तमान कलेक्टर क्षति बांधने की मशीन की जंग, हाइड्रोजन का उत्पादन करने के अपघटन में जिसके परिणामस्वरूप। इलेक्ट्रोलाइट रैखिक / चक्रीय के कारण अनुचित वोल्टेज रेंज तेल एस्टर या ईथर विद्युत विघटन होता है, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, सीओ 2 और तरह का उत्पादन करेगा।
थर्मल भगोड़ा
थर्मल भगोड़ा आंशिक या कुल आंतरिक लिथियम आयन बैटरी तापमान बढ़ जाता है तेजी से, गर्मी छितराया हुआ नहीं किया जा सकता करने के लिए संदर्भित करता है, एक बड़ी राशि के अंदर जमा, और आगे की ओर प्रतिक्रियाओं प्रेरित करते हैं। लिथियम कारकों थर्मल भगोड़ा गैर सामान्य प्रचालन स्थितियों, अर्थात् दुरुपयोग प्रेरित, शॉर्ट सर्किट, उच्च आवर्धन, उच्च तापमान, सुई पंचिंग, और दबाव।
आंतरिक बैटरी आम थर्मल व्यवहार
लिथियम का विश्लेषण
लिथियम धातु लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह अर्थात बैटरी पर जमा का विश्लेषण, लिथियम उम्र बढ़ने की विफलता। लिथियम आयन बैटरी के विश्लेषण का एक सामान्य घटना आंतरिक सक्रिय लिथियम कम हो जाएगा है, असफलता की क्षमता होती है, और डेन्ड्राइट के गठन पट बेध, यह को बढ़ावा मिलेगा स्थानीय वर्तमान और अत्यधिक गर्मी, अंततः बैटरी सुरक्षा के मुद्दों के कारण।
आम छवि विश्लेषण लिथियम बैटरी विफलता
चीन यांत्रिक और एयरोस्पेस उद्योगों के क्षेत्र में विकास का एक व्यवस्थित विफलता विश्लेषण किया गया है, और लिथियम बैटरी के क्षेत्र में व्यवस्थित अध्ययन नहीं किया गया। बैटरी सामग्री उद्यमों और उद्यमों के लिए अपने स्वयं के अनुसंधान और लिथियम आयन बैटरी विफलता का विश्लेषण बाहर ले जाने के लिए, लेकिन सेल निर्माण की प्रक्रिया पर अधिक जोर सामग्री अनुसंधान और विकास और बैटरी के प्रदर्शन और कम करने के लिए बैटरी की लागत में सुधार करने की तैयारी सीधे लक्षित। भविष्य अनुसंधान संस्थानों और संबंधित कंपनियों के सहयोग और आदान-प्रदान को मजबूत कर सकते हैं और गलती पेड़ और विफलता विश्लेषण प्रक्रिया की स्थापना और लिथियम आयन बैटरी विफलता सुधार करने के लिए प्रयास करते हैं।
