锂离子电池失效研究

简 斌，李 健，胡志荣

（江西新能源科技职业学院，江西 新余 338000）

与普通电池产品相对照，锂离子电池产品具备能量密度水平高、使用过程环境污染程度低、自放电率低，以及不存在记忆效应等技术优势，在工业生产和社会生活的多个行业领域之中，均拥有着广泛且稳定的实际应用空间。对于现代民众日常生活过程中广泛运用的智能手机、平板电脑、笔记本电脑，以及移动电源等便携式电子设备或者是产品而言，锂离子电池产品是其在具体使用过程中需要依赖的基本性能量供给单元类型。从技术角度展开分析，锂离子电池失效问题的发生，对锂离子电池的实际使用效果，具备直接且深刻的影响作用，在锂离子电池产品实际使用范围持续扩展条件下，全面分析梳理锂离子电池失效问题的各类引致原因，并且开展技术性处置，对于发挥锂离子电池的最佳应用价值，具备不容忽视的影响作用。

1 锂离子电池失效问题的引致原因

1.1 内阻增大

内阻因素是影响制约锂离子电池产品性能表现状态的代表性因素，从锂离子电池的实际使用过程角度展开分析，受复杂多样的主客观因素影响制约，锂离子电池会展示出内阻增大现象，其中工作环境因素（主要在于温度过高）是诱导锂离子电池发生内阻增大现象的主要原因。

在针对锂离子电池产品的使用性能状态展开检测过程中，应当重点关注其循环周次，并且锂离子电池在充电-放电循环过程中，自由电子的传输过程和离子传输过程，均会在一定程度上对锂离子电池的内阻大小造成变化。

从影响作用机制分析，在锂离子电池内阻增大条件下，通常会诱导发生能量密度降低问题、放电电压参数与功率参数下降问题，以及电池产热等失效问题。

从宏观性视角可知，锂离子电池内阻增大现象的发生，与其本身的制作材料具备密切相关性，其具体表现形式，包含电池正极制作材料发生的微裂纹问题或者是破碎问题、电池负极制作材料发生的破坏问题或者是表面SEI层厚度过大问题、电解液物质成分老化问题、活性物质成分与集流体部分相互脱离问题、活性物质成分与导电添加剂物质接触状况不良问题，隔膜缩孔堵塞问题，以及电池极耳部分焊接状态异常问题等。

1.2 电能存储容量衰减

锂离子电池产品在使用过程中发生的电能存储容量衰减现象，通常可以被划分为可逆性电能存储容量衰减现象，以及不可逆性电能存储容量衰减现象两个具体类别。

所谓可逆性电能存储容量衰减现象，指的是在运用改变锂离子电池充放电操作实施模式，或者是改善调整锂离子电池实际使用技术环境等手段，能够促进已经发生衰减的电能存储容量逐渐恢复的技术情形。而不可逆性电能存储容量衰减，则是指的是实际发生的电能存储容量衰减过程，无法借由技术调整手段加以逆转和恢复的技术情形。

遵照国家标准文件《GB/T31484-2015》中阐释的观点，对于接受标准循环使用寿命技术测试的锂离子电池产品而言，在其累计充放电循环次数达到500次条件下，其实际放电容量测定值不应低于初始状态总放电容量的90.00%，或者是在其累计充放电循环次数达到1000次条件下，其实际放电容量测定值不应低于初始状态总放电容量的80.00%，如果锂离子电池在标准循环过程中发生放电容量急剧下降现象，通常可以判定锂离子电池发生电能存储容量衰减失效问题。

基于现有的技术研究经验，诱导锂离子电池发生电能存储容量衰减失效问题的主要原因，在于其制作材料发生技术缺陷，其主要表现形式，包含正极部分制作材料基本结构发生破坏、负极部分制作材料发生SEI过度生长现象、电解液内部物质组成成分发生分解现象或者是变质现象、集流体腐蚀现象，以及锂离子电池体系内部出现微少数量杂质等。

1.3 内短路

内短路问题的发生，对锂离子电池产品的实际使用质量和安全性水平具备深刻影响。从技术影响效应角度展开分析，内短路问题的发生，通常会诱导锂离子电池执行自放电过程，在持续性的电能存储容量衰减和局部性的热失控条件下，极易诱导安全事故的发生。

调查结果显示，现阶段我国部分技术人员在设计形成针对锂离子电池产品的应用方案过程中，未能对锂离子电池产品在实际使用过程中可能发生的自放电现象施加充分关注，未能针对锂离子电池内部电能存储容量的变化特征展开深度研究，在无法运用科学有效的安全隐患问题预防控制策略条件下，造成了较为严重的不良影响。

2 锂离子电池失效问题的处置策略

2.1 合理控制内阻

锂离子电池应用方案设计人员，要切实提升对内阻因素影响作用的重视力度，致力于在具体设计形成锂离子电池产品应用方案过程中，借由运用科学方法测定内阻参数，合理设定符合锂离子电池产品应用技术需求的内阻参数控制干预方案，支持锂离子电池产品能够稳定发挥最优化的技术使用寿命。

要基于锂离子电池产品在执行充电过程，或者是放电过程时具体展现的技术状态，针对锂离子电池内阻参数的大小变化趋势展开系统分析，并且参照多样化环境因素的影响，针对锂离子电池产品的使用技术性能展开检测，在准确判断锂离子电池的使用寿命前提下，为准确开展锂离子电池综合技术性能判断工作提供支持条件。

要以锂离子电池综合技术性能判断工作结果为基础，制定运用科学有效的内阻参数大小控制策略，在确保锂离子电池内阻处在良好状态条件下，维持锂离子电池的最佳性能状态和良好使用寿命。

2.2 实现对电能存储容量的有效控制

在具体开展锂离子电池产品电能存储容量设计工作过程中，要注重做好针对锂离子电池产品主要组成结构部分制作材料的合理控制，支持锂离子电池产品在使用过程中，能最大限度避免在材料技术缺陷因素作用之下发生存储容量衰减问题。

在具体开展针对锂离子产品的电能存储容量控制干预过程中，要积极提升对放电技术过程的关注力度，尤其要深入分析因锂离子电池放电过程而引致出现的内部结构变化规律，在有效控制电接触失效技术问题的发生可能性条件下，支持锂离子电池产品在实际使用过程中，能够始终具备最优化的电能存储容量状态。

要在锂离子电池产品的实际使用过程中，基于电化学反应基本原理的分析视角，针对其电解液组成部分的技术性能表现状态展开研究分析，支持其存储容量实现良好控制。

2.3 提升内短路问题控制水平

在制定执行指向锂离子电池产品的内短路问题控制方案过程中，要积极提升对自放电现象的重视力度，针对各类能够诱导自放电现象发生的主客观因素，展开全面系统的归纳分析和预防性处置干预，确保锂离子电池的技术性能能够充分满足实际使用需要。

要积极提升对锂离子电池实际使用过程的关注和重视力度，避免因金属异物触动电极结构，而诱导内短路问题发生。

3 结语

在锂离子电池产品的具体使用过程中，失效问题的发生不仅会导致锂离子电池无法全面顺利发挥其最佳技术使用功能，还极易引致发生一定形式的安全隐患事件。在锂离子电池的实际使用范围持续扩展过程中，针对其具体发生的失效问题展开研究分析，总结梳理诱导失效问题发生的各类主客观因素，并择取适当技术策略开展处置干预，能支持锂离子电池在具体运用过程中， 稳定且顺利地发挥最优化的技术效果。