エネルギー危機と環境汚染の文脈では、リチウムイオン電池の理想的なエネルギー開発として21世紀に、ますます注目。しかし、生産、輸送、使用中の一部のリチウムイオンバッテリ障害現象があるでしょう。そして、単一の電池は、障害が発生した後、全体の電池パックの性能や信頼性に影響を与え、さらには作業グループまたは他のセキュリティ問題を停止するバッテリーの原因となります。
近年では、バッテリーに関連した国内外の火災爆発の相次ぐ：米国テスラモデルS電気自動車キャッチ火災事故、サムスン注7携帯電話のバッテリー火災事故、武漢コルフ特別な電子工場火災、天津サムスンSDI工場に火がついたというように......
1リチウム電池の故障分類
リチウム電池の故障とは、特定の本質的な理由による電池の性能劣化や性能異常であり、性能上の不具合と安全性に分けられる。性的不全
一般的なリチウム電池の故障の分類
2リチウムバッテリの故障の理由
リチウム電池の故障の理由は、内部および外部の原因に分けることができる。
内部要因は主に、故障の物理的物理学、化学変化の性質、研究の規模を、故障過程の原子、分子規模、熱力学および動力学に帰することができる。
外部要因には、衝撃、鍼灸、腐食、高温燃焼、および破壊行為などの外部要因が含まれます。
リチウム電池の故障の内部状況
3つのリチウム電池の共通故障性能と故障メカニズムの解析
容量減衰の失敗
'標準サイクル寿命試験では、サイクル数が500に達した時の初期容量の90％以上とする。また、標準サイクル範囲内であればサイクル数が1000に達した時の放電容量は初期容量の80％ 4.容量の急激な低下は、容量の減衰の失敗です。
電池容量の減衰の根本原因は材料の故障であり、電池製造プロセスや電池使用環境などの客観的要因と密接に関係しており、主な原因は正極材料の構造破壊や負極表面のSEI遷移成長である。電解液の分解・劣化、集電体の腐食、システム内の微量不純物など
カソード材料故障の構造：カソード障害の材料構造は、さらに、粒子破損引き起こさ発生による歪を構成する主要ヤーン・テラー効果に充放電過程でLiMn 2 O 4のような正極材料の粒子破損、不可逆的な相転移材料障害を含みます。充放電中に発生LiMn1.5Ni0.5O4故障粒状材料との間の電気的接触の正方晶 - 立方 'によるリチウムコバルトへのLi原因脱出の遷移に充放電時の相転移、のLiCoO 2材料レイヤーは、レイヤー構造が混沌となり、プレイする能力が制限されます。
負極材料の失敗：バッテリシステム内のリチウムイオンの原因の過成長が減少した場合、障害がグラファイト電極グラファイト表面で発生したが、固体電解質中間相（SEI）を製造する電解質とグラファイト表面反応は、結果は、容量減衰につながっています。故障シリコン系負極材料は、主にその大きな体積膨張のサイクル特性に問題です。
故障電解質：LiPF 6の差分安定性、容易に電解液中で分解が簡単電解乏しい気密性劣化による電池内部の腐食を引き起こし、電解生成HFの反応中のLi +と微量の水の含有量を減少させるために移動します。電解質の粘度や色の変化は、イオン輸送特性の急激な減少につながる、行われました。
コレクタ障害：集電体の腐食、集電体が電解液の接着不良がHFは、Cuを充放電時の活物質の増加したオーミックコンタクトまたは障害の原因となる、難導電性化合物を形成するために、集電体の腐食の原因となり発生減少します.. 、箔が溶解した後、低電位では、流体と活性物質の放出との間の接着力の障害の一般的な形態は、十分なリード活性物質ではない「銅」コレクタと呼ばれる正電極の表面上に堆積される、電池を提供することができません容量。
内部抵抗の増加
リチウム抵抗がエネルギー密度が低下、電圧及び電力損失、熱産生と他の電池の障害を伴うであろう増大する。電池セルの材料および使用環境へのリチウムイオン電池の内部抵抗の増加につながる主な要因。
細胞材料：正極材料のマイクロクラックとフラグメンテーションは、負極材料の表面に損傷が電解液をエージング、厚すぎるSEIで、集電体からの活物質、導電助剤の劣化と接触している活性物質（導電助剤を含む損失）、ダイアフラムの収縮孔が塞がれていると、電池の耳が異常に溶着しています。
バッテリー環境：周囲温度が高すぎる/低すぎる、過充電および過放電、高率充放電、製造プロセスおよびバッテリー設計構造。
内部短絡
内部短絡は、しばしばリチウムイオン電池の自己放電、容量減衰、局部熱暴走および安全事故を引き起こす。
銅/アルミニウム集電体間の短絡：金属異物や製造時の電池用セパレータの電極又は使用トリミングされていない、電池パックやポールピースを貫通起因正極タブ、接触による負極集電体に変位します。
ダイアフラム故障が起因する短絡：着用ダイヤフラム、ダイヤフラムは、ダイヤフラムの腐食原因ダイアフラム障害は、障害の膜は、電子絶縁性または空隙が大使正、負のマイクロコンタクト、および部分激しい発熱となり、充電し続けると放電が周囲に広がっていく失い崩壊します、熱暴走につながります。
不純物は、短絡につながる：正極スラリーは、遷移金属不純物が洗浄されていない原因や短絡が生じるセプタムリチウム負デンドライト形成を貫通するように寄与することができます。
リチウムデンドライトによる短絡：リチウムデンドライトのローカル帯電に長い周期ムラが膜を通して短絡デンドライトが生じる、発生します。
電池または電池組み立て工程の設計及び製造は、設計が不十分なまたは部分的な圧力は、電池オーバーシュート内の短絡につながると過放電は短絡回路誘導内で発生する大きすぎます。
ガス生産
通常のプロセスガスへの細胞で発生する安定したSEIフィルムのガス発生現象を形成する電解液の消費量が、多くの場合、収縮に属する異常現象を解放する電解質またはカソード材料ガスを放出し、酸素の過剰消費は、ソフトパッケージ電池に表示されます、電池内部の原因となる過剰な圧力が変形し、アルミニウム、コアの問題の内部電気接点を破裂パッケージ。
通常のバッテリーに電気的およびコアのガス成分の故障解析
電解液中の微量の水又は電極活物質は、水素を生成するために、電解質リチウム塩HF、Alおよび集電損傷バインダーの腐食の分解を生じる、乾燥されていない。電解線形/環状による不適切な電圧範囲電気化学的な溶解が起こる油性エステルまたはエーテルは、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、CO2などが生成されます。
熱暴走
熱暴走が急速に熱を放散することができない部分的または全体的な内部のリチウムイオン電池の温度上昇を意味するが、大量の内部に蓄積し、さらに副反応を誘発する。リチウム要因が熱暴走非通常運転状態、すなわち、乱用を誘発します、短絡、高倍率、高温度、ニードルパンチング、及びプレス。
バッテリー内部の一般的な熱的挙動
リチウム
負極表面に析出したリチウム金属リチウムの分析、すなわち電池、リチウム老化障害の一般的な現象である。リチウムイオン電池の分析は、故障の容量が発生し、内部活性リチウムを低減し、デンドライトの形成が隔壁を貫通、それにつながります局所的な電流および熱生成が大きすぎるため、最終的にバッテリ安全上の問題が生じる。
分解されたバッテリーの一般的なリチウム画像
中国は機械や航空宇宙産業の分野での開発の体系的な故障解析されている、とリチウム電池の分野では系統的に研究されていない。電池材料の企業と企業のリチウムイオン電池の故障の独自の調査と分析を行うために、しかし、電池の製造工程をより重視将来の研究機関や関連企業は、協力や交流を強化し、リチウムイオン電池の故障の故障樹や故障解析プロセスの確立と改善に努めています。
