10 основных факторов, которые приводят к выходу из строя аккумуляторной батареи — советы 2024 года

На фоне энергетического кризиса и загрязнения окружающей среды литий-ионная батарея привлекает все большее внимание как идеальный источник энергии для развития в 21 веке. Но существуют некоторые функциональные недостатки в производстве, транспортировке и использовании элементов батареи. А отказ одного элемента батареи может повлиять на производительность и надежность всего аккумуляторного блока и даже привести к прекращению работы аккумуляторного блока или другим проблемам безопасности.

За последние годы в стране и за рубежом произошло много несчастных случаев, связанных с возгораниями и взрывами аккумуляторов: возгорание электромобиля Tesla Model, возгорание аккумулятора мобильного телефона Samsung Note7, пожар на заводе электроники Fute в Ухане, пожар на заводе Samsung Sdi в Тяньцзине и т. д.

Далее обратитесь к статистическим данным SmartPropel, я познакомлю вас с допустимыми показателями литиевой батареи.

Литиевая батарея недействительная классификация

Чтобы избежать ухудшения производительности и проблем с безопасностью батареи, необходимо провести анализ недействительных литиевых батарей. Недействительность литиевой батареи относится к ухудшению производительности или ненормальной производительности, вызванной некоторыми конкретными внутренними причинами, которые можно разделить на отказ производительности и отказ безопасности.

Причины и анализ неисправностей литиевых батарей

Неисправность литиевой батареи можно разделить на внутренние и внешние причины.

Внутренняя причина в основном относится к природе неудавшихся физических и химических реакций, масштаб исследований можно проследить до атомного и молекулярного уровня.

К внешним факторам относятся удары, иглоукалывание, коррозия, высокотемпературное горение, человеческий фактор и другие внешние факторы.

Анализ недопустимого поведения батареи и недопустимого механизма

Недопустимое снижение емкости

«Во время стандартного испытания на циклическую долговечность разрядная емкость не должна быть менее 90% от начальной емкости при 500 циклах или 80% от начальной емкости при 1000 циклах». Если в стандартном объеме циркуляции емкость проявляется как явление резкого снижения, все это относится к отказу затухания емкости. Недействительность емкости обусловлена ​​недействительностью материала, также тесно связанной с производственным процессом и средой использования батареи. С точки зрения материала основными причинами недействительности являются недействительная структура материала анода, рост перехода Sei на поверхности катода, ухудшение электролита, коррозия токосъемника и т. д.

Структура материала анодного электрода недействительна

Структурный дефект анодных материалов включает в себя разрушение частиц, необратимое фазовое превращение и материальный беспорядок. В процессе зарядки и разрядки структура LiMn2O4 будет искажаться из-за эффекта Яна-Теллера, и даже частицы будут разрушаться, что приведет к нарушению электрического контакта между частицами.

Материал катода недействителен

Недействительность графитового электрода в основном возникает на поверхности графита, который реагирует с электролитом, образуя твердую фазу интерфейса электролита (Sei). Если он растет слишком сильно, содержание литий-ионов во внутренней системе батареи уменьшится, результатом чего станет потеря емкости. Недействительность кремниевых катодных материалов в основном обусловлена ​​проблемами производительности цикла, вызванными его огромным расширением объема.

Электролит недействителен

Lipf6 имеет низкую стабильность и легко разлагается, что снижает содержание транспортабельного Li + в электролите. Он также легко реагирует со следовыми количествами в электролите, образуя HF, вызывая коррозию внутри ячейки. Плохая газонепроницаемость привела к ухудшению электролита, изменению вязкости и цветности электролита, что привело к резкому снижению свойств ионного транспорта.

Коллекционер недействителен

Коррозия собирающей жидкости и адгезия собирающей жидкости уменьшаются. HF, производимый недействительным электролитом, будет разъедать токосъемник и производить соединение с плохой проводимостью, что приведет к увеличению омического контакта или недействительному активному веществу.

Повышенное внутреннее сопротивление

Увеличение внутреннего сопротивления литиевых аккумуляторов будет сопровождаться уменьшением плотности энергии, уменьшением напряжения и мощности, а также выделением тепла. Основными факторами, приводящими к увеличению сопротивления литий-ионных аккумуляторов, являются основные материалы аккумулятора и среда, в которой аккумулятор используется.

Основными неисправностями аккумулятора являются микротрещины и поломки анодного материала, разрушение катодного материала и переутолщение поверхности Sei, старение электролита, отделение активного материала от токосъемника, закупорка усадочных отверстий диафрагмы, ненормальная сварка ушка электрода и т. д.

Условия эксплуатации аккумулятора: высокая/низкая температура окружающей среды, перезаряд и переразряд, высокоскоростной заряд и разряд, производственный процесс и конструкция аккумулятора и т. д.

Внутренние короткие замыкания

Внутренние короткие замыкания часто приводят к саморазряду литиевых аккумуляторов, снижению емкости, локальному тепловому разгону и несчастным случаям.

Добыча газа

В процессе формирования батареи газообразование является нормальным, когда электролит расходуется для формирования стабильной пленки SEI, но аномальное газообразование происходит, когда электролит перерасходуется или из катодного материала выделяется кислород. Это часто происходит в пакетной батарее, что приводит к слишком большому внутреннему давлению батареи и деформации, разрыву алюминиевой пленки упаковки, приводит к проблемам с внутренним контактом ячейки и т. д.

Осаждение лития

Осаждение лития — это осаждение металлического лития на поверхности катода батареи, что является распространенным явлением старения литиевых батарей. Осаждение лития уменьшит количество активных ионов лития в батарее и приведет к снижению емкости, а также сформирует дендриты, которые пронзят мембрану, что приведет к высокому локальному току и чрезмерному выделению тепла, что приведет к проблемам безопасности батареи.

Тепловой разгон

Тепловой разгон относится к быстрому повышению температуры литий-ионной батареи, как отдельной ячейки, так и всего пакета, так что тепло не рассеивается со временем, накапливается внутри и вызывает дальнейшие побочные эффекты. Причинами теплового разгона литиевой батареи являются ненормальные условия эксплуатации, такие как неправильное использование, короткое замыкание, высокий разряд, высокая температура, экструзия и иглоукалывание и т. д.

Чтобы избежать неисправных аккумуляторных батарей, технический специалист г-н Ян предлагает, чтобы производитель литиевых батарей уделял большое внимание выбору и проверке входящего материала, разрабатывал передовые производственные технологии, придерживался научного и эффективного производственного процесса, усиливал обучение персонала, настаивал на 100% проверке перед поставкой. Пользователям следует использовать батарею в подходящей среде с правильным методом использования. Такое обращение значительно улучшит превосходную производительность аккумуляторной батареи и обеспечит длительный срок службы.