锂离子动力电池失效模式研究-析铜

锂离子动力电池失效模式研究-析铜

随着锂离子动力电池的广泛应用,第一批动力电池所装载的纯电动汽车也跑过了七八个年头,在此期间,会发生各种各样的失效的状况,本文就从失效模式之一的析铜开始讲起,通过实验验证得出结论,最后给出一些建议,预防此类失效情况的发生。

 

锂离子动力电池失效模式研究-析铜

一般而言,锂离子电池的析铜反应发生在负极,可能性原因有过放、电池在制作过程中反充电、局部存在短路点时电池进行的大电流放电都会导致析铜反应的发生。

 

锂离子动力电池失效模式研究-析铜

一般析铜反应有四个过程,首先是铜箔的氧化的溶解,然后是铜在负极表面的析出,然后是铜的在溶解,穿过隔膜,在正极析出。

 

锂离子动力电池失效模式研究-析铜

锂离子动力电池失效模式研究-析铜

从上图中可以看出,铜已经析出在正极,而负极的铜箔也已经氧化,说明析铜发生的很严重,此块电池的电压已经小于1V,完全失效。

对于失效的发生,初步查明可能是由于SOC不一致导致的个别电池大电流过放导致,下面设计实验进行验证,实验步骤如下:

1. 取3只锂离子动力电池,SOC设置为40%、60%、80%,将三只电池串联起来进行大电流放电;

2. 每放一次电静置一段时间,测量电池的电压内阻;

3. 继续进行前面两步的操作;

锂离子动力电池失效模式研究-析铜

经过几次大电流循环后,低SOC的动力电池出现了电压明显下降的问题,对此出现异常的电池进行解剖分析。

 

锂离子动力电池失效模式研究-析铜

锂离子动力电池失效模式研究-析铜

锂离子动力电池失效模式研究-析铜

 

解剖发现出现了局部短路点,对短路点的隔膜进行EDS分析后发现存在铜元素,说明析铜反应已经发生,说明在实际使用过程中,由于SOC状态不一致在大电流放电时会导致的析铜反应,而在实际过程中使用时情况比较复杂,所以需要提高锂离子动力电池的一致性,防止此类失效模式的发生。

 

参考文献:

1.李杨等.磷酸铁锂动力电池动态分选的研究

 2.邹玉峰等,HEV用锂离子动力电池的一种失效模式的分析

由于学识有限,不对之处还请指正,欢迎文末评论讨论。

来源:锂电联盟会长

本站非明确注明的内容,皆来自转载,本文观点不代表清新电源立场。

(0)
清新电源清新电源
上一篇 2017年12月26日 下午5:49
下一篇 2017年12月27日

相关推荐

发表回复

登录后才能评论