钜大LARGE | 点击量：856次 | 2021年07月03日
锂离子电池的坎坷之路
坎坷的锂离子电池，技术成熟还在路上。
锂离子电池发明迄今有49年历史，可安全性，能密度，价格还不能做到亲民。观各种资讯，无一不侧面说锂离子电池的工艺复杂，制备工序较多，热失控突出，失效分解验证不易验证。
先科普一下锂离子电池的知识，不喜先跳过。
锂离子电池的容量由正极活性物质中锂离子含量决定。正极过量，电解液锂离子梯度分布不均等，会析锂，萌生枝晶，易造成安全威胁。电解液起运输锂离子用途，量要有保证。电池中的水分会消耗锂离子，影响容量，同时易跟电解质反应，有气胀。隔膜起过滤用途，不能破损，否则正负极接触，会短路。
假如高温下工作，电池容量会下降更快，而且寿命也会缩短。
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%
尤其是锂离子电池滥用情况分明，重要是热滥用、电滥用和机械滥用。过热和火灾暴露属于热滥用。过充、过放电和外部/内部短路是电气滥用。机械滥用情况包括碰撞、穿透和弯曲。
总而言之，对锂离子电池加工而言，最紧要是学会失效分解。办上是寻找质量问题原由，在短时间内，找到正确结论，选择切实可行措施。
失效分解很简单，重要包括：明确分解对象，确定失效模式，研究失效机理，判定失效原由，提出防止措施（包括设计改进）。
一桩失效事件不论是属于大事故还是小故障，其原由总是包括操作人员、机械设备系统、材料、制造工艺、环境和管理6个方面，处理办法如下。
第一,比较办法。选择一个没有失效的并能与失效系统进行相互比较的系统,以便从中找出差异。这样将有利于尽快找出失效的原由。
第二,历史办法。历史办法的客观根据,是物质世界的运动变化和因果制约性。就是依据设备在同样服役条件下,过去表现的情况和变化规律,来推断今朝失效的可能原由。
第三,逻辑办法。就是依据背景资料(设计、材料、制造的情况等)和失效现场调查材料以及分解、探测获得的信息进行分解、比较、综合、归纳,做出判断和推论,进而得出可能的失效原由。
针对锂离子电池失效来讲，重要分两类：性能失效和安全性失效。
性能失效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。
然而从根本上说，失效归根结底是材料性能与结构被破坏。
笔者是材料硕士出身，深知牛逼高尚的创造，背后都是材料的革新。
材料失效重要指材料结构、性质、形貌等发生异常和材料间失配。
举个例子，正极材料因局部Li+脱嵌速率不一致导致材料所受应力不均而萌生的颗粒破裂。硅负极材料因充放电过程中发生体积膨胀收缩而出现的破裂粉化,电解液受到湿度温度的影响发生分析或变质,石墨负极与电解液中添加剂的碳酸丙烯酯(PC)发生的溶剂共嵌入问题,N/P(负极片容量与正极片容量的比值)过小导致的析锂。
对现今销量还行的电动汽车和混合动力车来说，其核心技术就是电池。与3C消费类电池比较，动力锂电池虽然价格高、安全性能差，但比能量大、循环寿命长，使用场景更广阔。
海阔凭鱼跃，天高任鸟飞。时代进步，动力锂电池的技术日新月异，将来改进应还聚集在容量及结构上。
有一点可肯定的是，无论电池厂商采用哪种技术路线，都要满足安全性高、环境温差范围广、充放电功能性强、倍率放电使用性好，成本低等条件。
下一篇：锂电池：要怎么样驱动将来
