鋰離子電池失效研究

簡 斌，李 健，胡志榮

（江西新能源科技職業學院，江西 新余 338000）

與普通電池產品相對照，鋰離子電池產品具備能量密度水平高、使用過程環境污染程度低、自放電率低，以及不存在記憶效應等技術優勢，在工業生產和社會生活的多個行業領域之中，均擁有著廣泛且穩定的實際應用空間。對于現代民眾日常生活過程中廣泛運用的智能手機、平板電腦、筆記本電腦，以及移動電源等便攜式電子設備或者是產品而言，鋰離子電池產品是其在具體使用過程中需要依賴的基本性能量供給單元類型。從技術角度展開分析，鋰離子電池失效問題的發生，對鋰離子電池的實際使用效果，具備直接且深刻的影響作用，在鋰離子電池產品實際使用范圍持續擴展條件下，全面分析梳理鋰離子電池失效問題的各類引致原因，并且開展技術性處置，對于發揮鋰離子電池的最佳應用價值，具備不容忽視的影響作用。

1 鋰離子電池失效問題的引致原因

1.1 內阻增大

內阻因素是影響制約鋰離子電池產品性能表現狀態的代表性因素，從鋰離子電池的實際使用過程角度展開分析，受復雜多樣的主客觀因素影響制約，鋰離子電池會展示出內阻增大現象，其中工作環境因素（主要在于溫度過高）是誘導鋰離子電池發生內阻增大現象的主要原因。

在針對鋰離子電池產品的使用性能狀態展開檢測過程中，應當重點關注其循環周次，并且鋰離子電池在充電-放電循環過程中，自由電子的傳輸過程和離子傳輸過程，均會在一定程度上對鋰離子電池的內阻大小造成變化。

從影響作用機制分析，在鋰離子電池內阻增大條件下，通常會誘導發生能量密度降低問題、放電電壓參數與功率參數下降問題，以及電池產熱等失效問題。

從宏觀性視角可知，鋰離子電池內阻增大現象的發生，與其本身的制作材料具備密切相關性，其具體表現形式，包含電池正極制作材料發生的微裂紋問題或者是破碎問題、電池負極制作材料發生的破壞問題或者是表面SEI層厚度過大問題、電解液物質成分老化問題、活性物質成分與集流體部分相互脫離問題、活性物質成分與導電添加劑物質接觸狀況不良問題，隔膜縮孔堵塞問題，以及電池極耳部分焊接狀態異常問題等。

1.2 電能存儲容量衰減

鋰離子電池產品在使用過程中發生的電能存儲容量衰減現象，通常可以被劃分為可逆性電能存儲容量衰減現象，以及不可逆性電能存儲容量衰減現象兩個具體類別。

所謂可逆性電能存儲容量衰減現象，指的是在運用改變鋰離子電池充放電操作實施模式，或者是改善調整鋰離子電池實際使用技術環境等手段，能夠促進已經發生衰減的電能存儲容量逐漸恢復的技術情形。而不可逆性電能存儲容量衰減，則是指的是實際發生的電能存儲容量衰減過程，無法借由技術調整手段加以逆轉和恢復的技術情形。

遵照國家標準文件《GB/T31484-2015》中闡釋的觀點，對于接受標準循環使用壽命技術測試的鋰離子電池產品而言，在其累計充放電循環次數達到500次條件下，其實際放電容量測定值不應低于初始狀態總放電容量的90.00%，或者是在其累計充放電循環次數達到1000次條件下，其實際放電容量測定值不應低于初始狀態總放電容量的80.00%，如果鋰離子電池在標準循環過程中發生放電容量急劇下降現象，通常可以判定鋰離子電池發生電能存儲容量衰減失效問題。

基于現有的技術研究經驗，誘導鋰離子電池發生電能存儲容量衰減失效問題的主要原因，在于其制作材料發生技術缺陷，其主要表現形式，包含正極部分制作材料基本結構發生破壞、負極部分制作材料發生SEI過度生長現象、電解液內部物質組成成分發生分解現象或者是變質現象、集流體腐蝕現象，以及鋰離子電池體系內部出現微少數量雜質等。

1.3 內短路

內短路問題的發生，對鋰離子電池產品的實際使用質量和安全性水平具備深刻影響。從技術影響效應角度展開分析，內短路問題的發生，通常會誘導鋰離子電池執行自放電過程，在持續性的電能存儲容量衰減和局部性的熱失控條件下，極易誘導安全事故的發生。

調查結果顯示，現階段我國部分技術人員在設計形成針對鋰離子電池產品的應用方案過程中，未能對鋰離子電池產品在實際使用過程中可能發生的自放電現象施加充分關注，未能針對鋰離子電池內部電能存儲容量的變化特征展開深度研究，在無法運用科學有效的安全隱患問題預防控制策略條件下，造成了較為嚴重的不良影響。

2 鋰離子電池失效問題的處置策略

2.1 合理控制內阻

鋰離子電池應用方案設計人員，要切實提升對內阻因素影響作用的重視力度，致力于在具體設計形成鋰離子電池產品應用方案過程中，借由運用科學方法測定內阻參數，合理設定符合鋰離子電池產品應用技術需求的內阻參數控制干預方案，支持鋰離子電池產品能夠穩定發揮最優化的技術使用壽命。

要基于鋰離子電池產品在執行充電過程，或者是放電過程時具體展現的技術狀態，針對鋰離子電池內阻參數的大小變化趨勢展開系統分析，并且參照多樣化環境因素的影響，針對鋰離子電池產品的使用技術性能展開檢測，在準確判斷鋰離子電池的使用壽命前提下，為準確開展鋰離子電池綜合技術性能判斷工作提供支持條件。

要以鋰離子電池綜合技術性能判斷工作結果為基礎，制定運用科學有效的內阻參數大小控制策略，在確保鋰離子電池內阻處在良好狀態條件下，維持鋰離子電池的最佳性能狀態和良好使用壽命。

2.2 實現對電能存儲容量的有效控制

在具體開展鋰離子電池產品電能存儲容量設計工作過程中，要注重做好針對鋰離子電池產品主要組成結構部分制作材料的合理控制，支持鋰離子電池產品在使用過程中，能最大限度避免在材料技術缺陷因素作用之下發生存儲容量衰減問題。

在具體開展針對鋰離子產品的電能存儲容量控制干預過程中，要積極提升對放電技術過程的關注力度，尤其要深入分析因鋰離子電池放電過程而引致出現的內部結構變化規律，在有效控制電接觸失效技術問題的發生可能性條件下，支持鋰離子電池產品在實際使用過程中，能夠始終具備最優化的電能存儲容量狀態。

要在鋰離子電池產品的實際使用過程中，基于電化學反應基本原理的分析視角，針對其電解液組成部分的技術性能表現狀態展開研究分析，支持其存儲容量實現良好控制。

2.3 提升內短路問題控制水平

在制定執行指向鋰離子電池產品的內短路問題控制方案過程中，要積極提升對自放電現象的重視力度，針對各類能夠誘導自放電現象發生的主客觀因素，展開全面系統的歸納分析和預防性處置干預，確保鋰離子電池的技術性能能夠充分滿足實際使用需要。

要積極提升對鋰離子電池實際使用過程的關注和重視力度，避免因金屬異物觸動電極結構，而誘導內短路問題發生。

3 結語

在鋰離子電池產品的具體使用過程中，失效問題的發生不僅會導致鋰離子電池無法全面順利發揮其最佳技術使用功能，還極易引致發生一定形式的安全隱患事件。在鋰離子電池的實際使用范圍持續擴展過程中，針對其具體發生的失效問題展開研究分析，總結梳理誘導失效問題發生的各類主客觀因素，并擇取適當技術策略開展處置干預，能支持鋰離子電池在具體運用過程中， 穩定且順利地發揮最優化的技術效果。