에너지 위기와 환경 오염, 21 세기의 이상적인 에너지 개발 등의 리튬 이온 배터리의 맥락에서, 점점 더 많은 관심을. 그러나이 생산, 운송 및 사용에 약간의 리튬 이온 배터리 고장 현상합니다. 그리고 것 단일 배터리의 고장은 전체 배터리 팩의 성능과 신뢰성에 영향을 줄 수 있으며 배터리 팩의 작동 또는 기타 안전 문제를 일으킬 수 있습니다.
최근, 배터리와 관련된 국내외 화재 폭발의 큰물 : 미국 테슬라 모델 S 전기 자동차에 불이 붙었다 사고, 삼성 주 7 전화 배터리 화재 사고, 무한 코르푸 특수 전자 공장 화재, 천진 삼성 SDI 공장에 불이 붙었다 등등 ......
1 리튬 배터리 고장 분류
이러한 성능 저하 및 배터리 안전 문제를 피하기 위해 리튬 배터리 고장 분석을 수행하는 것이 필수적입니다. 리튬 배터리 고장은 배터리 성능 저하 또는 성능 이상 및 성능 이상과 같은 특정 이유로 인해 발생합니다. 성적 실패.
일반적인 리튬 배터리 고장 분류
2 리튬 배터리 고장 원인
리튬 배터리의 고장 원인은 내부 및 외부 원인으로 나눌 수 있습니다.
내부 요인은 주로 실패의 물리적 물리학, 화학 변화의 본질 및 연구 규모를 원자력, 분자 규모, 열역학 및 고장 과정의 역 동성으로 거슬러 올라갈 수 있습니다.
외부 요인에는 충격, 침술, 부식, 고온 연소 및 기물 파손과 같은 외부 요인이 포함됩니다.
리튬 전지 고장의 내부 상황
3 리튬 전지의 일반적인 고장 성능 및 고장 메커니즘 분석
용량 감쇠 실패
'표준 사이클 수명 시험은, 사이클의 개수가 500 회에 도달하면, 방전 용량이 초기 용량의 더 90 % 미만 없어야한다. 사이클 1000 회 수가 초기 용량하게는 80 % 이상의 방전 용량에 도달 간다면 표준 사이클의 범위 4. 용량의 급격한 감소는 용량 감소의 실패입니다.
뿌리 배터리 용량 감퇴 장애 그 재료의 실패, 반면 대물 요인 셀 제조 공정에 밀착 배터리 환경. 뷰의 질점로부터, 양극 재료의 장애의 주요 구조의 실패 원인, 음극 표면 SEI 과증식, 전해질의 분해 및 열화, 전류 컬렉터 부식, 시스템의 미량의 불순물 등.
양극 재료 장애 구조 : 양극 장애 물질 구조도 입자 파손 의한 발생으로 인한 왜곡을 구성하는 주요 얀 - 텔러 (Jahn-Teller) 효과에 충 방전 과정에서의 LiMn2O4 등을 정극 재료 입자 파손 비가역 상 전이 재료 장애를 포함한다. 충 방전시 발생 LiMn1.5Ni0.5O4 불량 입상 재료 간의 전기적 접촉을 '정방 정 - 입방정'. 상전이, 충전시의 LiCoO2 물질 및 인해 리튬 공동 내로 리 원인 탈출증의 전이에 디스 레이어 (layer) - 레이어 된 구조를 혼란스럽게 만들어 재생 능력을 제한합니다.
Negative anode material failure : 흑연 전극의 파손은 주로 흑연 표면에서 발생하며, 흑연 표면은 전해질과 반응하여 고체 전해질 경계면 (SEI)을 생성합니다. 과도한 성장으로 인해 배터리 내부 시스템의 리튬 이온 함량이 감소하면 용량 감소가 발생합니다. 실리콘 음극 재료의 실패는 그 거대한 체적 팽창으로 인한 주기적 성능 문제 때문이다.
전해질 불량 : LiPF6는 안정성이 떨어지며 분해되기 쉽고 전해질의 Li + 함량을 감소 시키며 전해질의 미량 물과 쉽게 반응하여 HF를 형성하여 전지 내부의 부식을 일으키며 공기 기밀성이 좋지 않아 전해질이 저하됩니다. 전해질의 점도 및 색도는 변하고 결국 운송 이온 성능이 급격히 저하됩니다.
집 전체의 부식 : 유체 컬렉터 부식, 집 전체 접착력 감소 상기 전해액 불량에 의해 발생 된 HF는 집 전체를 부식시켜 화합물의 전도성이 저하되어 오믹 접촉이나 활성 물질의 파손을 증가시킨다. 포일이 낮은 전위에서 용해되면 포지티브 전극의 표면에 석출되는데, 이는 '청정 구리 (clearing copper)'라고 불리는데, 일반적으로 집 전체와 집 전체 사이의 결합력이 부족하여 활물질이 벗겨지기 어렵다. 용량.
증가 된 내부 저항
리튬 전지의 내부 저항 증가는 에너지 밀도, 전압 및 전력 강하, 전지 발열 등의 감소를 동반합니다. 리튬 이온 전지의 내부 저항 증가로 이어지는 주요 요인은 전지의 핵심 소재 및 전지 사용 환경입니다.
세포 물질 : 양극 재료 미세 균열 및 파편이, 음극 재료의 표면에 손상이 전해액 노화, 너무 두꺼우 SEI이고, 집에서 활물질, 도전 조제 열화 접촉 활성 물질 (도전 조제를 포함 손실) 세퍼레이터의 수축, 세포 탭 용접 이상 막힘.
배터리 환경 : 고온 / 저, 과충전과 과방 전, 고율 충 방전 배터리 제조 공정 및 구조를 설계.
내부 단락
단락은 리튬 이온 전지의 자기 방전 용량 페이드, 사고에 의해 야기 된 로컬 열 폭주를 야기하는 경향이있다.
구리 / 알루미늄 집 전체 사이의 단락 회로는 금속 이물질이나 제조시 전지 세퍼레이터의 전극 또는 사용 트림, 배터리 팩 또는 자극 편을 관통 인해 양극 탭, 상기 접촉에 의해 야기되는 음의 전류 집 전체로 변위된다.
다이어프램 고장에 의한 단락 : 착용 다이어프램, 다이어프램은 다이어프램 부식 원인 다이어프램 실패 실패 멤브레인은이 전자 절연 또는 공극 대사 포지티브, 네거티브 미세 접촉 한 부분 심한 발열되고, 충전 계속 방전이 퍼질 것이다 손실 축소 열이 제어 불능 상태가됩니다.
불순물 단락을 초래할 : 원인이나 단락에 기인하는 격벽 리튬 덴 드라이트 형성 제외 피어스 기여할 수있는 양극 슬러리는 전이 금속 불순물을 세정하지 않는다.
리튬 덴 드라이트에 의한 단락 : 리튬 수 지형은 긴 사이클링 동안 국부적 인 전하가 균일하지 않은 장소에 나타나며, 수상 돌기는 다이어프램을 통과하여 내부 단락을 일으 킵니다.
배터리의 설계 또는 배터리 팩의 조립 공정에서 설계가 불합리하거나 부분 압력이 너무 커서 내부 단락을 초래할 수 있으며, 배터리의 오버 슈트 및 과방 전의 유도하에 내부 단락이 발생할 수도 있습니다.
가스 생산
안정한 SEI 막을 형성하기 위해 전지 형성 공정 중에 전해질이 형성 될 때 발생하는 가스 생성 현상은 정상적인 가스 생성이지만, 전해질 방출 가스의 과도적인 소모 또는 양극 물질로부터의 산소 방출 현상은 비정상적인 배출이다. 소프트 팩 배터리에서 종종 발견된다. , 배터리의 내부 압력이 너무 커서 및 패키지의 알루미늄 필름, 내부 세포 접촉 문제를 깨고 변형됩니다 원인이됩니다.
정상 세포와 실패한 세포의 가스 성분 분석
전해액 또는 전극 활물질에 미량의 물은 전해질 리튬 염 HF 및 Al 집전 손상 결합제의 부식, 수소를 생성하기 위해 분해의 결과로 건조되지 않는다. 전해질 선형 /시 클릭에 의한 부적절한 전압 범위 유성 에스테르 또는 에테르 전기 화학적 용해는 C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, CO2 등을 생성 할 것이다 발생한다.
열 폭주
열 폭주는 급속 열이 발산 될 수없는 부분 또는 전체 내부 리튬 이온 전지의 온도 상승을 의미는 많은 양의 내부에 축적하고, 상기 부 반응을 유도한다. 리튬 요소가 열 폭주 이외의 정상 동작 상태, 즉 남용을 유도, 단락 고배율 고온, 니들 펀치 및 가압.
배터리 내부의 일반적인 열적 특성
리튬
즉 배터리 음극 표면 상에 증착 된 리튬 금속 리튬 분석 리튬 내부 활성 리튬을 줄일 리튬 이온 전지의 고장 노화. 분석의 일반적인 현상, 고장의 용량이 발생하여, 수상 돌기의 형성은 격벽을 관통하는, 그것으로 이어질 지역의 전류 및 열 발생량이 너무 커서 결국 배터리 안전 문제가 발생합니다.
분해 된 배터리의 일반적인 리튬 사진
중국의 고장 분석은 기계 및 항공 분야에서 체계적으로 개발되었지만 리튬 배터리 분야에서 체계적으로 연구 된 것은 아니며, 배터리 회사 및 재료 회사는 리튬 이온 배터리의 고장 분석에 대한 연구를 수행했지만 배터리 제조 공정에 대한 강조를 수행했습니다. 배터리 성능 향상 및 배터리 비용 저감을위한 재료 연구 및 개발 미래의 연구 기관 및 관련 기업은 협력 및 교류를 강화하고 리튬 이온 배터리 고장의 고장 수 및 고장 분석 프로세스를 수립하고 개선하기 위해 노력합니다.
