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锂离子电池不良失效分析系列压差大

Catalogue目录锂离子电池不良失效现象2.1.锂离子电池概述锂离子电池系列压差大问题锂离子电池不良失效分析方法3.4.锂离子电池未来发展趋势锂离子电池不良失效分析案例5.6.

锂离子电池概述01

电池正负极材料与结构正极通常使用锂金属氧化物，负极通常是石墨。

电池内部由隔膜分隔正负极，保证离子传输而防止短路。

锂离子在充放电过程中在正负极间往返嵌入和脱嵌。锂离子在电池内的传输过程充电时，锂离子从正极脱嵌经隔膜移动到负极。

放电时，锂离子从负极嵌入经隔膜到正极。电池充放电过程的化学反应充电是电解质中阴离子移向负极，阳离子移向正极的过程。

放电是正极材料中的锂离子嵌入负极石墨层中的过程。电池结构与工作原理

能量密度高，单位重量或体积可存储大量能量。

功率密度高，可实现快速充放电。能量密度与功率密度循环寿命受材料特性和充放电条件影响。

自放电率低，电池在未使用情况下长时间保持电量。安全性能与环境适应性内置保护电路防止过充过放等不安全状态。

能在宽温度范围内工作，适应不同环境条件。循环寿命与自放电特性锂离子电池性能特点

便携式电子设备的主要电源。

支持长时间通话和数据处理。电动汽车与能源存储系统提供电动汽车高效动力源。

支持大规模储能系统稳定电网。无人机与可穿戴设备为无人机提供轻便且持久的动力。

作为可穿戴设备电源，保持设备长时间工作。其他新兴应用领域移动通信设备如家庭储能、医疗设备等，不断拓展锂离子电池应用范围。锂离子电池应用领域

锂离子电池不良失效现象02

内阻增加与电池容量衰减电池使用过程中内阻逐渐增大

容量衰减导致放电时间缩短

内阻增加与容量衰减互为因果关系电池性能下降原因分析电极材料损耗导致活性降低

电解液老化使导电性减弱

电池结构变形影响内部物质传输电池性能检测与评估方法采用充放电测试评估电池容量

通过阻抗分析检测内阻变化

运用循环寿命测试评价性能稳定性容量衰减与性能下降

电池鼓包现象的产生原因内部短路引起温度升高

电池材料受潮导致膨胀

制造过程中压力释放不当鼓包与膨胀的检测方法鼓包使电池保持能力下降

内部结构变形影响电极接触

膨胀导致电池热稳定性降低电池膨胀对性能的影响视觉检查和X射线成像技术

通过CT扫描评估内部结构变化

利用微纳CT技术观察微观结构电池鼓包与膨胀

电池起火与爆炸的危险性电池材料缺陷引发内短路

外部损伤造成机械短路

制造工艺问题导致电气短路电池短路现象的产生原因短路产生大量热量导致温度升高

高温分解电解液产生易燃气体

电池内部化学反应失控引起火灾短路与起火事故的预防措施采用高安全性能的电极材料

设计防短路的安全阀和熔断器

加强电池储存和运输过程中的保护电池短路与起火

锂离子电池不良失效分析方法03

电池外观检查方法通过高倍显微镜检查电池外壳是否有划痕、气泡或其他表面缺陷。

使用微米级扫描电镜观察电池外壳的微观结构，分析其致密性。

通过电池外观颜色变化判断电池是否发生热失控等内部问题。使用充放电测试仪对电池进行充放电循环，观察电池容量和内阻变化。

采用电化学阻抗谱（EIS）技术分析电池在不同频率下的阻抗特性。

利用微分电荷-电压（dQ/dV）曲线分析电池的电化学反应过程。电池性能测试设备与方法性能测试数据分析对充放电曲线进行积分，得到电池的容量变化，评估电池的容量保持率。

分析EIS谱中的半圆弧，确定电池内部阻抗的变化情况。

通过dQ/dV曲线分析电池在充放电过程中的电化学反应机制。外观检查与性能测试

使用切片机对失效电池进行切割，获取电池内部切片。

采用光学显微镜观察电池内部结构，分析电极片之间的界面情况。

利用扫描电子显微镜（SEM）观察电池内部微观形貌，分析电极材料损失情况。电池切片显微观察对电极材料进行X射线衍射（XRD）分析，判断电极材料是否发生晶格畸变。

采用能谱仪（EDS）分析电极材料的元素分布，评估电极材料的均匀性。

通过透射电子显微镜（TEM）观察电极材料的微观形貌，分析其晶粒大小和结构。电极材料与结构分析采用扫描电子显微镜（SEM）观察隔膜表面，分析隔膜的完整性。

通过热失重分析（TGA）测试电解液的稳定性，评估电解液在高温下的分解情况。

利用拉曼光谱分析隔膜和电解液中的杂质，判断其对电池性能的影响。隔膜与电解液分析内部结构分析

容量衰减失效模式分析分析电池循环过程中容量衰减的原因，如电极材料的损失和电解液的分解。

评估电池内部结构变化对电池容量的影响，如电极与隔膜的脱落。

探究电池充放电循环过程中电化学反应机理，分析容量衰减的根本原因。鼓包与膨胀失效模式分析观察电池鼓包和膨胀的现象，分析其与电池内部气体积聚的关系。

分析电池内部结构损伤，如隔膜破裂和电极材料渗透，对电池膨胀的影响。

研究电池充放电过程中电化学反应产生的气体，评估其对电池膨胀的影