No contexto da crise de energia ea poluição ambiental, as baterias de lítio-íon como o desenvolvimento de energia ideal, no século 21, mais e mais atenção. Mas haverá algum fenômeno falha da bateria de iões de lítio na produção, transporte e uso. E única bateria vai afetar o desempenho ea confiabilidade de toda a bateria após a falha, e até mesmo causar a bateria parar de grupo de trabalho ou outros problemas de segurança.
Nos últimos anos, uma série de explosões de fogo nacionais e estrangeiros associados com bateria: Estados Unidos Tesla Model S acidente de carro elétrico pegou fogo, Samsung Note7 bateria do telefone incidentes de fogo, Wuhan Corfu especial fábrica incêndio eletrônico, Tianjin Samsung SDI pego fábrica de fogo e assim por diante ......
Uma classificação de falha da bateria de lítio
Para evitar os problemas de degradação de desempenho e segurança da bateria mencionados acima, é imperativo realizar uma análise de falha da bateria de lítio, que se refere à degradação do desempenho da bateria ou anormalidade de desempenho causada por certas razões essenciais específicas, que são divididas em falhas de desempenho e segurança. Fracasso sexual.
Classificação de falhas comuns da bateria de lítio
2 motivos de falha da bateria de lítio
As razões para a falha das baterias de lítio podem ser divididas em causas internas e externas.
Os fatores internos referem-se principalmente à física física da falha, à natureza das mudanças químicas, e a escala da pesquisa pode ser rastreada até a escala atômica, molecular, termodinâmica e dinâmica do processo de falha.
Fatores externos incluem fatores externos, como impacto, acupuntura, corrosão, combustão em alta temperatura e vandalismo.
Situação interna da falha da bateria de lítio
Análise de desempenho de falha comum e mecanismo de falha de 3 baterias de lítio
Falha de atenuação de capacidade
'Quando o teste de vida de ciclo de padrão, o número de ciclos chegou a 500 vezes a capacidade de descarga deve ser inferior a 90% da capacidade inicial. Ou 1000 vezes o número de ciclos de atingir a capacidade de descarga de não menos do que 80% da capacidade inicial', se o intervalo do ciclo padrão 4. O declínio acentuado da capacidade é uma falha na atenuação da capacidade.
Raízes bateria falha capacidade de decaimento que a falha do material, enquanto em contacto estreito com o processo de fabricação de células factores objectivo, o ambiente da bateria. Do ponto de vista material, a causa da falha da estrutura principal da falha do material do cátodo, a superfície de eléctrodo negativo SEI crescimento excessivo, deterioração e decomposição do electrólito, a corrosão do colector de corrente, traçar impurezas e de outros sistemas.
Estrutura da falha do material do cátodo: a estrutura do material da falha de cátodo compreende uma rotura das partículas do material do eléctrodo positivo, transtorno de material de transição de fase irreversível como LiMn2O4 no processo de carga-descarga devido ao efeito Jahn-Teller levando a estruturar distorção ocorrer mesmo partícula ruptura causada. o contacto eléctrico entre o material em partículas LiMn1.5Ni0.5O4 falha ocorre durante o carregamento e descarregamento 'tetragonal - cúbico'. transição de fase, o material LiCoO2 durante a carga e descarga, devido à transição de Li causa prolapso na Li Co camada, resultando em uma estrutura em camadas do caos, restringindo a sua capacidade de jogar.
A falha de material de eltrodo negativo: falha ocorreu na superfície de grafite o eléctrodo de grafite, a reacção de superfície de grafite com o electrólito, a produção de uma interfase electrólito sólido (SEI), se a causa crescimento excessivo de iões de lítio no interior do sistema de bateria foi reduzido, o resultado é que conduz à deterioração da capacidade. material de eléctrodo negativo à base de silício falha é principalmente um problema no desempenho do ciclo da sua expansão grande volume.
Falha electrólito: LiPF6 estabilidade diferença, facilmente decomposto na solução de electrólito migrar mais fácil para reduzir o teor de Li + e vestígios de água na reacção do gerador de HF electrólito, causando corrosão bateria interna provocada pelo electrólito pobre deterioração estanqueidade. viscosidade electrólito e as alterações de cor ter tido lugar, levando a um declínio acentuado nas propriedades de transporte de iões.
falha coletor: corrosão do colector de corrente, o colector de corrente diminui a falha de adesão da solução de electrólito gerado HF irá causar a corrosão do colector de corrente, para formar um composto fracamente condutor, resultando em maior contacto óhmico ou falha do material activo durante o carregamento e descarregamento de Cu .. a um potencial baixo depois de a folha é dissolvido, é depositado sobre a superfície do eléctrodo positivo, o qual é chamado 'cobre depositado' colector é uma forma comum de falha da força de ligação entre o fluido e a libertação da substância activa não é material activo chumbo suficiente, a bateria não pode ser fornecida Capacidade.
Resistência interna aumentada
resistência lítio aumenta a densidade de energia irá ser acompanhada por uma diminuição, tensão e perda de energia, a produção de calor e outras falhas da bateria. Os principais factores que levam ao aumento da resistência interna da bateria de iões de lítio para os materiais da célula da bateria e do ambiente de utilização.
Os materiais celulares: um eléctrodo positivo microfissuras materiais e fragmentação, danos na superfície do material de eléctrodo negativo é demasiado espessa SEI, envelhecimento da solução electrolítica, um material activo a partir do colector de corrente, o material activo em contacto com a deterioração aditivo condutor (perda incluindo aditivo condutor), O orifício de contração do diafragma está bloqueado, o ouvido da bateria está anormalmente soldado.
ambiente bateria: alta temperatura / baixa, e a sobrecarga sobre a descarga, uma carga de alta velocidade e de descarga, o processo de fabrico da bateria e design da estrutura.
Curto-circuito interno
O curto-circuito interno geralmente causa descarga automática da bateria de íons de lítio, atenuação de capacidade, fuga térmica local e acidentes de segurança.
Um curto-circuito entre o alumínio / colector de corrente de cobre: perfurar uma substância metal estranho ou o eléctrodo do separador de bateria, durante a produção ou uso não aparada, bateria ou a peça polar é deslocada devido à guia eléctrodo positivo, um colector de corrente negativa causada pelo contacto.
O curto-circuito falha diafragma causado por: o diafragma usado, o diafragma entra em colapso insuficiência diafragma diafragma corrosão causa, membrana falha perde um electrão de isolamento ou vazios se torna embaixador positivo, micro-contacto negativo, e uma febre intensa parcial, continuar a carga e descarga irá espalhar em torno , fazendo com que o calor fique fora de controle.
As impurezas levam a curto-circuito: As impurezas do metal de transição na suspensão do eletrodo positivo não são limpas, o que pode levar a perfuração do diafragma ou fazer com que os dendritos de lítio formem um curto-circuito interno.
Curto-circuito causado por dendritos de lítio: dendritos de lítio aparecem em locais onde as cargas locais não são uniformes durante ciclos longos, e dendritos passam através do diafragma para causar curto-circuitos internos.
Concepção e fabrico do processo de montagem da bateria ou da bateria, mal concebidos ou pressão parcial é muito grande irá levar a um curto-circuito no interior da ultrapassagem da bateria e o excesso de descarga vai ocorrer dentro da indução curto-circuito.
Produção de gás
Consumo da solução electrolítica formando SEI fenómenos de gaseificação filme estáveis que ocorrem nas células em um gás de processo normal, mas o consumo excessivo do electrólito ou material de cátodo liberta gás oxigénio libertando fenómeno anormal pertencente a esvaziar frequentemente aparece nas pilhas de pacotes moles , fará com que a pressão interna da bateria seja muito grande e deformada, quebrando o filme de alumínio da embalagem, os problemas internos de contato da célula.
Análise da composição do gás de células normais e células com falha
Vestígios de água no electrólito ou o material activo do eléctrodo não é seca, resultando em decomposição do HF sal electrólito lítio, Al e a corrosão do actual ligante danos colector, para produzir hidrogénio. Gama de tensão inadequada devido ao electrólito linear / cíclico ésteres oleosos ou éteres dissolução electroquímica ocorre, irá produzir C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, CO2 e similares.
Fuga térmica
descontrole térmico refere-se a de lítio interna sobe parciais ou totais de temperatura da bateria de iões rapidamente, o calor não pode ser dissipado, uma grande quantidade se acumular no interior, e induzir outras reacções colaterais. fatores de lítio induzir condições operacionais térmicas fugitivos não-normal, isto é, o abuso, curto-circuito, ampliação elevada, alta temperatura, perfuração com agulha, e prensagem.
Comportamento térmico comum dentro da bateria
Lítio
Análise de lítio lítio metálico depositado sobre a superfície de eléctrodo negativo isto é, a bateria, o lítio é um fenómeno comum de falha de envelhecimento. Análise da bateria de iões de litio irá reduzir o lítio activa interna, a capacidade de falha ocorre, e a formação de dendritos perfurar o septo, que irá conduzir a calor actual e excessiva local, eventualmente causando problemas de segurança da bateria.
análise de imagem comum falha da bateria de lítio
China tem sido uma análise de falha sistemática de desenvolvimento no domínio das indústrias mecânica e aeroespacial, e no campo de baterias de lítio não foi sistematicamente estudado. Empreendimentos materiais bateria e empresas para realizar sua própria investigação e análise da falha da bateria de iões de lítio, mas mais ênfase no processo de fabricação de células preparação de materiais de pesquisa e desenvolvimento e para melhorar o desempenho da bateria e reduzindo os custos de bateria directamente visados. institutos de pesquisa futuros e empresas relacionadas podem fortalecer a cooperação e os intercâmbios, e se esforçam para estabelecer o processo de análise de árvore de falhas e falhas e melhorar a falha da bateria de iões de lítio.
