西安鄠邑27750锂电池回收之锂电池在使用或储存过程中会出现的问题

  锂电池在使用或储存过程中会出现一定概率的失效, 包括容量衰减(跳水)、循环寿命短、内阻增大、电压异常、析锂、产气、漏液、短路、变形、热失控等, 严重降低了锂电池的使用性能、一致性、可靠性、安全性。

  对锂电池失效进行准确诊断并探究其失效机理是锂电池失效分析的主要任务, 对锂电池性能提升和技术发展也具有深远意义。

西安鄠邑27750锂电池回收之电池的有损检测

  所谓电池有损检测是指通过电池拆解、极片 观察及材料测试分析来确定正负极片、活性材料以及隔膜等因素在电池失效中的作用. 其中材料的测试分析则以物化性能和电化学性能测试为主.例如对上述LiFePO4/C失效电池极片进行扫描电子显微镜(SEM)形貌测试结果显示正极材料有明显的结构破坏,X射线衍射(XRD)结构谱图中18.5◦和31◦峰强的增加揭示了Fex(POy)相的增加,即正极材料存在相变现象。对极片表面进行X射线光电子能谱(XPS)分析,以及对极片进行半电池测试则能够定性和定量分析极片表面SEI和容量损失。

  最后总结得出定性或定量的失效原因,并提供分析报告。锂电池失效机理研究是通过大量基础科研,以及构建合理模型和验证实验, 准确模拟分析电池内部复杂的物理化学反应过程, 找出电池失效的本质原因,构建失效原因数据库。电池机理分析可能会从不同角度去开展,包括设计材料角度和设计失效角度。

西安鄠邑27750锂电池回收之锂电池过充机理及防过充措施

  本文通过实验和仿真研究了一款正极为NCM111+LMO的40Ah软包电池的过充性能，过充电流分别为0.33C、0.5C和1C。电池尺寸为 240mm * 150mm * 14mm。（按照额定电压3.65V计算，其体积比能量约290Wh/L，比能量还是比较低的） 过充过程中的电压、温度和内阻变化见。

  可以大致分为四个阶段： 第一阶段：1<SOC<1.2，电池内部没有发生明显的副反应，电池温度和内阻变化较小。 第二阶段：1.2<SOC<1.4，正极中的Mn发生溶解，在正极侧电解液氧化，在负极表面金属锂析出。金属锂与溶剂反应使SEI膜变厚，电池阻抗增加，电池温度开始缓慢上升。 第三阶段：1.4<SOC<1.6，电池温度上升加快，电池鼓胀明显，正极侧电解液氧化加速，放出大量的热和气体。负极表面金属锂继续析出，SEI膜开始分解，锂化的石墨与电解液发生反应。由于正极材料结构的变化，电池电压达到峰值5.2V后略微下降。 第四阶段：SOC>1.6，电池内压超限，壳体发生破裂，隔膜收缩变形，电池热失控。电池内部发生短路，大量能量迅速释放，电池温度急剧上升至780℃。

西安鄠邑27750锂电池回收之锂电池的内部失效情况

  从锂电池失效原因研究内容可将其分为外因和内因。其中外因包括撞击、针刺、腐蚀、高温燃烧、人为破坏等外部因素；而内因主要指的是失效的物理、化学变化本质, 研究尺度 可以追溯到原子、分子尺度, 研究失效过程的热力学、动力学变化. 锂电池的失效归根结底是材料的失效。材料的失效主要指的是材料结构、性质、形貌等发生异常和材料间失配。

  例如,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产生的颗粒破碎,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碎粉化,电解液受到湿度温度的影响发生分解或变质,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.