钜大LARGE | 点击量：742次 | 2023年06月05日
有关固态电池失效解析
固态锂离子电池的失效行为会严重影响电池性能，包括降低电池的能量密度、功率密度、可靠性、安全性和循环寿命，从而影响电池的大规模商业化应用。目前固态电池的失效可归纳为：循环容量损失、内阻新增、内短路、热失控、日历失效等失效行为。
循环容量损失
循环容量损失是电池最常见的失效行为。在固态电池中，除锂离子脱嵌时发生的氧化还原反应外，还存在着大量副反应，如电解质降解、活性物质相转变、不均匀锂沉积等，这些副反应存在会导致电池的循环容量损失。此失效行为一般用容量保持率和Coulomb效率来量化。循环容量损失有2类：首周充放电过程容量损失、循环过程持续容量损失。一般来说，相比于循环过程容量损失，首周容量损失是电池容量衰减的重要原因。
内阻增大
内阻增大是固态锂离子电池在循环过程中的另一个重要失效行为。内阻增大会导致电压、能量密度和功率密度下降、电池产热以及循环寿命降低等问题，还会新增固态锂离子电池极化程度以及额外容量损失。一般采用无机固态电解质锂离子电池在循环过程中内阻升高幅度要显著大于采用聚合物电解质的固态锂离子电池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
内短路
在固态电池中，内短路的发生往往会导致电池自放电，容量衰减、局部热失控。目前的研究中，固态电解质的内短路机制尚不清楚，普遍认同的观点是固态电池内锂枝晶的存在导致了内短路发生，但完整电池体系中，短路情况更为复杂，目前还缺乏有力证据证明内短路的原因。
热失控
热失控指锂离子电池内局部或整体温度急速上升，热量不能及时散去，积聚并诱发副反应的失效行为。该过程剧烈、危害性高、甚至伴有产气和起火爆炸。固态电解质大都具有较好的高温稳定性，在防止热失控方面具有较好的安全性，但热失控仍然是不可忽略。
日历失效
无论你用或不用，问题都在那里。在电池搁置过程中，同样存在性能失效，既日历失效。通常可根据电池的失效机理建立模型来预测日历失效行为。通过监测特定充放电状态的电池在一定搁置时间和温度条件下，电池自放电率、容量损失、内阻新增等情况，也可以来评价电池的日历失效行为。影响电池日历失效的原因有很多，包括温度、压力、搁置时间、搁置方式、电池内部结构等。现有研究结果表明，搁置时间越久，内阻新增得越大，电池的日历失效越严重，搁置期间的内阻新增与电解质的种类密切相关。
不仅想了解怎么没的，还想了解怎么来的。为了阐明固态锂离子电池中失效行为的原因，科研人员开展了大量有针对性的失效机理研究。
概括来说，固态锂离子电池的失效重要来自电极与电解质的固/固界面反应，包括正极活性颗粒的副反应和体积形变，负极锂金属的枝晶生长、粉化和体积膨胀，以及电极和电解质界面处的接触失效、过充、热失控等。一旦在固/固界面生成阻碍电子和离子导电的界面层，就会使固态锂离子电池的动力学性能雪上加霜。相关于液态锂离子电池，固/固界面虽然可以抑制过渡金属离子溶出，但随之而来的空间电荷层、元素互扩散、界面反应、锂枝晶等界面问题，将会导致内阻新增，容量衰减，甚至发生内短路。
从电化学阻抗分析来看，正极界面阻抗新增占主导地位。这是因为正极在固态锂离子电池中的离子导电路径与在液态电池中不同。因此，解决正极和电解质的界面问题关于提升固态锂离子电池性能至关重要。
此外，固态锂离子电池的刚性结构，同样会导致固态锂离子电池电化学机械失效问题。
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