鋰離子電池失效出現(xiàn)途徑

鋰離子電池失效的出現(xiàn)重要有以下幾種途徑：

第①種途徑：

第①種途徑重要與鋰離子電池的內(nèi)部短路有關(guān)。鋰離子電池的內(nèi)部短路是其安全問題的最重要誘因，大部分的安全問題都是由于內(nèi)部短路引起的。內(nèi)部短路是電池內(nèi)的正負(fù)極短路，一般是由生產(chǎn)過程中混入的金屬雜質(zhì)、電極金屬箔在剪切時造成的毛刺、使用過程中形成鋰枝晶以及受到擠壓等意外機械應(yīng)力引起。內(nèi)部短路時會出現(xiàn)大量的熱，從而引起安全問題，內(nèi)部短路對電池電壓和溫度的影響見圖2

在大多數(shù)情況下，鋰離子電池內(nèi)部短路引起的安全問題表現(xiàn)為著火和爆炸危險，而普通的過熱危險一般被認(rèn)為是可以接受的危險。

第②種途徑：

第②種途徑重要與電路故障有關(guān)，如圖3所示。為了對鋰離子進行充放電管理及安全保護，在使用電池的宿主設(shè)備或適配器中要設(shè)計充放電管理電路，在部分設(shè)備內(nèi)還有放電的負(fù)載電路。

為了對鋰離子電池進行保護，在封裝過程中要在電池組中加入保護電路板。這些電池組內(nèi)部的或外部的電路都有可能出現(xiàn)故障，進而引起電池的過壓充電、過度充電、過度放電、外部短路、過載等電應(yīng)力條件，這些條件也可能會導(dǎo)致過熱、著火、爆炸等危險。

在電應(yīng)力條件中，過壓充電和過度充電會出現(xiàn)劇烈的副反應(yīng)，出現(xiàn)大量的熱，從而導(dǎo)致熱失控；過度放電會導(dǎo)致電池的電壓低于廠商規(guī)定的放電截止電壓，此時的副反應(yīng)重要為電解液的分解，出現(xiàn)大量的氣體導(dǎo)致外殼鼓脹破裂引發(fā)漏液；外部短路和過載則會使放電電流變大，從而使電池內(nèi)部溫度或者外部導(dǎo)體的溫度劇增，引發(fā)熱失控。

第③種途徑：

第③種途徑重要與誤用、濫用有關(guān)。誤用和濫用包括在高溫下使用或存儲（如在車內(nèi)）、用戶使用了錯誤的充電器（過壓充電）、極性反接充電、在攜帶過程中電池端子被外部的導(dǎo)體（金屬、溶液等）短路。這些誤用和濫用都可能造成電池發(fā)出大量的熱，甚至造成熱失控。

第④種途徑：

第④種途徑重要與電池外殼破裂有關(guān)。引起外殼破裂的誘因包括內(nèi)部和外部應(yīng)力。內(nèi)部應(yīng)力是指過度放電等副反應(yīng)造成的內(nèi)外壓差；外部應(yīng)力是指運輸、使用過程中的正常的或者意外的機械應(yīng)力，如振動、加速度沖擊、跌落等造成的外殼破裂。外殼破裂會使內(nèi)部的電解液泄漏，從而引起危險。

第⑤種途徑：

第⑤種途徑重要與一致性有關(guān)。在由多節(jié)電池（電芯）通過串聯(lián)、并聯(lián)以及串并混聯(lián)構(gòu)成的電池組中，電池之間的內(nèi)阻、開路電壓、容量的一致性會造成對電池組內(nèi)部的某一電池或電池并聯(lián)塊的過壓充電、欠壓放電等，從而引起安全問題。

某鋰離子電池失效原因分析

造成鋰離子電池失效的原因很多，不同原因可能會造成同一結(jié)果和現(xiàn)象，且有些是直接原因，有些是間接原因，故進行鋰離子電池失效分析，應(yīng)該對造成失效的各層級原因進行分析，排除可排除的因素，進而推導(dǎo)得出根本原因。某鋰離子電池失效起鼓，首先可以分析，造成電池起鼓的直接原因是由于電解液的分解，在密封的電池內(nèi)部出現(xiàn)了氣體，造成電池鼓脹。造成電解液分解的原因有很多，所有可能的因素如圖4所示，顯然電解液受熱分解是最重要的可能原因。

使電解液受熱分解的高溫，可能來自于電池過載、外部短路、高溫以及電池的內(nèi)部短路。假如失效前的場景應(yīng)用能夠排除前面三項目，則最可能的原因是電池內(nèi)部短路。

造成電池內(nèi)部短路同樣有鋰枝晶、毛刺和金屬雜質(zhì)等幾種可能。要對其可能性與成因進行進一步分析。以鋰枝晶析出為例，鋰枝晶的析出直接原因可能是電池材料不良所致，也有可能是負(fù)極析鋰后，鋰金屬沿著隔膜空隙生長，接觸正極便形成了鋰枝晶。負(fù)極析鋰的原因可能包括充電倍率過高，或者在過低溫度下的充電。即電池充電溫度、電流管理不當(dāng)，這種不恰當(dāng)是由于保護電路問題（沒有設(shè)計或者設(shè)計不當(dāng)）、系統(tǒng)充電電路問題（故障或者設(shè)計不當(dāng)）以及用戶使用環(huán)境問題綜合造成的。