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2021-09-13 点击量：518次
锂离子电池失效及原因
一类为性能失效，另一类为安全性失效。性能失效指的是锂离子电池的性能达不到使用要求和相关指标，重要有容量衰减或跳水、循环寿命短、倍率性能差、一致性差、易自放电、高低温性能衰减等；安全性失效指的是锂离子电池由于使用不当或者滥用，出现的具有一定安全风险的失效，重要有热失控、胀气、漏液、析锂、短路、膨胀形变等。
锂离子电池失效的原因可以分为内因和外因。内因重要指的是失效的物理、化学变化本质，研究尺度可以追溯到原子、分子尺度，研究失效过程的热力学、动力学变化。外因包括撞击、针刺、腐蚀、高温燃烧、人为破坏等外部因素。
锂离子电池常见的失效表现
●容量衰减失效：电池容量衰减失效的根源在于材料的失效，同时与电池制造工艺、电池使用环境等客观因素有紧密联系。从材料角度看，造成失效的原因重要有正极材料的结构失效、负极表面SEI过渡生长、电解液分解与变质、集流体腐蚀、体系微量杂质等。
●正极材料的结构失效：正极材料结构失效包括正极材料颗粒破碎、不可逆相转变、材料无序化等。LiMn2O4在充放电过程中会因Jahn-Teller效应导致结构发生畸变，甚至会发生颗粒破碎，造成颗粒之间的电接触失效。LiMn1.5Ni0.5O4材料在充放电过程中会发生四方晶系-立方晶系相转变，LiCoO2材料在充放电过程中由于Li的过渡脱出会导致Co进入Li层，造成层状结构混乱化，制约其容量发挥。
●负极材料失效：石墨电极的失效重要发生在石墨表面，石墨表面与电解液反应，生产固态电解质界面相(SEI)，假如过度生长会导致电池内部体系中锂离子含量降低，结果就是导致容量衰减。硅类负极材料的失效重要在于其巨大的体积膨胀导致的循环性能问题。
●电解液失效：LiPF6稳定性差，容易分解使电解液中可迁移Li+含量降低。它还容易和电解液中的痕量水反应生成HF，造成电池内部被腐蚀。气密性不好引起电解液变质，电解液黏度和色度都发生变化，最终导致传输离子性能急剧下降。
●集流体的失效：集流体腐蚀、集流体附着力下降。电解液失效生成的HF会对集流体造成腐蚀，生成导电性差的化合物，导致欧姆接触增大或活性物质失效。充放电过程中Cu箔在低电位下被溶解后，沉积在正极表面，这就是所谓的析铜。集流体失效常见的形式是集流体与活性物之间的结合力不够导致活性物质剥离，不能为电池供应容量。
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