锂离子电池内部短路失效的反应机理研究_李贺

锂离子电池内部短路研究综述
苟琦智;许冀阳;孟妮
【期刊名称】《小型内燃机与车辆技术》
【年(卷),期】2022(51)4
【摘要】机械滥用、热滥用和电滥用等电池滥用方式会引发电池内部短路,从而引发电池热失控等安全事故。

从解决锂离子电池内短路问题出发,分析了锂离子电池内部短路产生机理和内短路发展阶段性特征,从方法分类、触发机理及优缺点等角度综合分析了内短路诱发实验方法。

然后阐述了五类内短路识别方法的识别原理及适用范围,从电池材料、工艺、设计和使用等方面归纳了内短路抑制措施。

最后总结出锂电池内短路未来发展方向和研究重点,为锂离子电池安全防护和应用提供借鉴。

【总页数】4页(P89-92)
【作者】苟琦智;许冀阳;孟妮
【作者单位】陕西工业职业技术学院汽车工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM912
【相关文献】
1.锂离子电池内部短路的研究进展
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作者：一气贯长空
锂离子电池内部短路分析！
锂离子电池在实际工作的充放电复杂工况中，虽然在电池能量管理系统作用下，能够尽可能实现正常运行，但是在过充、过放、过热等特殊情况下仍会发生机械滥用、电滥用和热滥用，从而引起电池性能的快速衰退，进而发生电池内短路，最后导致热失控安全问题。

本文从内短路原理、诱发实验方法、内短路识别方法和预防抑制措施等四个方面进行系统研究，为锂离子电池内短路识别方法和预防措施提供思路,为锂离子电池安全防护和应用提供借鉴。

1 内短路机理研究
内短路触发条件可分为三种：机械滥用、电滥用和热滥用，如图1所示。

其中，机械滥用是通过针刺和挤压等使电池发生机械变形和隔膜部分破裂,触发电池内部短路；电滥用是导致电池析锂、枝晶生长，穿过隔膜孔隙连接起电池正负极部分，引起电池内短路；热滥用是高温使得隔膜大规模收缩崩溃，造成电池内短路。

锂离子电池发生内短
路时,会产生大电流和大量的局部热量，最终导致发生热失控。

内短路存在于电池的全生命周期范围内，可以将其发展演化过程分为初期、中期和末期，如表1所示。

储能锂离子电池失效机理研究与分析储能锂离子电池失效机理研究与分析储能锂离子电池是一种常用于电动汽车和可再生能源储存系统中的重要能量储存装置。

然而，随着使用时间的增加，电池的性能会逐渐下降，最终导致电池失效。

储能锂离子电池失效机制的研究和分析对于提高电池的寿命和性能至关重要。

首先，储能锂离子电池的失效机制可以分为两个主要方面：电池内部化学失效和电池外部物理失效。

在电池内部，电化学反应会引起电池中的锂离子在正负极之间来回迁移。

然而，随着时间的推移，电极材料会发生结构变化，导致电极容量的损失。

同时，锂离子的迁移也会导致电池中的电解质和电极之间的界面问题，如电解液分解、电极极化等。

这些内部化学失效会使电池容量减小、内阻增加，最终导致电池失效。

其次，电池外部物理失效也是导致储能锂离子电池失效的重要因素。

电池在使用过程中会受到温度变化、机械应力、振动等外部环境的影响。

这些因素会导致电池内部材料的膨胀和收缩，进而引起电极材料的剥落、粉化和电解质破裂等问题。

此外，外部物理失效还可能导致电池的短路和过充等安全问题，进一步加速电池的失效。

针对储能锂离子电池失效机制的研究和分析，科学家们采取了多种方法。

首先，他们通过对失效电池进行物理和化学分析，可以观察到电极材料的结构和形貌变化，电解液中的降解产物等，从而确定电池失效的原因。

其次，科学家们通过对电池内部的电化学特性进行测试和分析，如循环伏安测试、电化学阻抗谱等，可以评估电化学性能的衰退情况，从而深入了解电池的失效机制。

此外，他们还通过模拟和仿真等方法，研究电池在不同工作条件下的性能和寿命，以预测电池的失效过程。

综上所述，储能锂离子电池失效机制的研究和分析是提高电池寿命和性能的关键。

通过深入理解电池内部的化学和物理变化，我们可以寻找适当的措施来减少电池失效的发生，如改进电极材料、优化电解液组成、改善电池设计等。

此外，对失效机制的研究还有助于制定更好的电池管理策略，以延长电池的使用寿命并提高其能量储存效率。

锂离子电池多点内短路及物理场变化陈明彪J2,3,4，白帆飞5,宋文吉1,2,3*，冯自平J2,3,4(1.中国科学院广州能源研究所，广东广州510640； 2.中国科学院可再生能源重点实验室，广东广州510640；3.广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广东广州510640；4.中国科学院大学，北京100049； 5.佛燃能源集团股份有限公司，广东佛山528000)摘要：建立电-热耦合的内短路模型,分析单点或多点触发内短路后且发生热失控前，锂离子电池电流场及温度场的变化。

两点内短路与单点内短路相比，单层内短路电池和多层内短路电池的最大局部电流分别下降到65%和56%左右，最高局部产热率分别下降到43%和30%左右。

电池在发生热失控前，对于单层两点触发内短路工况，内短路点越靠近极耳，通过内短路点的电流越大。

减小远离极耳内短路点的电阻，可在一定程度上降低电池的最高温度。

当监测到单层铝箔-负极形式内短路触发后，在发生热失控前强行刺穿所有电池层，有助于降低局部最高产热率。

关键词：锂离子电池；电-热耦合模型；內短路；极耳；热安全中图分类号:TM912.9文献标志码:A文章编号：1001-1579(2021)02-0131-04Multi-point internal short circuit and physicalfield variation of Li-ion batteryCHEN Ming-biao1,2,3,4,BAI Fan-fei5,SONG Wen-ji1，2,3*,FENG Zi-ping1，2,3,4(1.Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinese Academy of Sciences,Guangzhou,Guangdong510640,China；2.CAS Key Laboratory of Renewable Energy,Guangzhou,Guangdong510640,China；3.Guangdong Provincial KeyLaboratory of New and Renewable Energy Research and Development,Guangzhou,Guangdong510640,China； 4.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China； 5.Foran Energy Group Co.,Ltd.,Foshan,Guangdong528000,China)Abstract:Thermal-electro coupled internal short circuit model was built to study the variation of current field and temperature field after the single-point or multi-point internal short circuit was occurred but before thermal runaway was pared multi­point internal short circuit with single-point internal short circuit,the maximum local current of single-layer internal short circuit battery and multi-layer internal short circuit battery was dropped to about65%and56%,respectively,while the maximum local heat generation was dropped to about43%and30%,respectively.In the single-layer multi-point internal short circuit case before thermal runaway,the current through the internal short circuit point was bigger when the internal short circuit point was closer to tabs.The maximum temperature of battery was dropped when the resistance at the internal short circuit point,which was farther away from tabs decreased.In the case when single-layer aluminum-negative internal short circuit was occurred but thermal runaway wasn't occurred,the local heat generation was dropped if all layers were forced to penetrate immediately.Key words:Li-ion battery；thermal-electro coupled model；internal short circuit；tab；thermal safety作者简介：陈明彪（1986-）,男，广东人，中国科学院广州能源研究所助理研究员，博士生，研究方向：大规模储能控制；白帆飞（1989-）,男，河南人,佛燃能源集团股份有限公司博士后，研发管理部经理，研究方向：系统热管理；宋文吉（1978-）,男，山东人，中国科学院广州能源研究所研究员，博士，研究方向：大规模储电系统控制，通信作者；冯自平（1968-）,男，宁夏人，中国科学院广州能源研究所研究员，博士，博士生导师，研究方向：先进储能。

锂离子电池失效机制及其防治研究随着电动汽车和轻量化设备的崛起，锂离子电池逐渐成为主流的能量储存装置。

然而，锂离子电池的失效机制早已为人所知，这是制约其性能和寿命的关键因素。

本文将探讨锂离子电池失效的原因及其相应的防治研究。

一、锂离子电池的失效机制锂离子电池的失效是由于电解液、电极材料、外部条件等因素的综合作用而发生的。

具体地说，以下五个因素对锂离子电池的失效有着直接或间接的影响。

1.内部堆积内部堆积是由于电池循环过程中，不完全的电子转移所引起的离子堵塞和积累。

这些积累物会导致电池容量的减少，电池的内阻增大，从而使得电池的性能和寿命受到限制。

2.电极腐蚀电极材料的氧化、还原反应会导致电极腐蚀和材料的自然磨损。

由于电极材料的损耗和失效，电池的容量和能量密度会减少。

3.电解液耗损由于电解液的和电极介质的反应，锂离子电池的电解液也会逐渐失效和折旧。

这种耗损导致电池内部有机物质的腐烂，从而影响电池的性能。

4.结构问题电池的结构问题也是一个重要的因素。

退火、组装等过程中，电池的物理结构可能会受到损伤，从而引起电池失效。

此外，电池的设计或制造上的问题，也很容易导致电池的结构问题。

5.外部环境温度、压力等外部环境因素会影响电池的性能和寿命。

高温会促进电极腐蚀和内部堆积的发生。

过低的温度不利于电池的充放电，压力异常也可能会导致电池的损坏。

二、防治措施为了减少锂离子电池的失效，需要采取一定的防治措施。

这些措施可以从以下几个方面入手。

1.材料的改进改进电解液、正负极材料的化学组成和分子结构，可以降低电池的损伤程度和节省电池的功率。

例如，使用氧化钛替代锂铁磷酸盐作为正极材料，可以提高电池的性能和寿命。

2.设计优化将劣质材料和不合适的工艺加工避免进入充电池组装过程中，可以最大限度地减少电池结构问题带来的损伤。

3.管理系统优化电池管理系统的控制方式和算法，可以控制充电参数和放电参数。

这样可以延长电池的寿命，减少电池的内部堆积和电极腐蚀。

锂电池内短路研究锂电池是一种常见的电池类型，其具有高能量密度、长寿命和轻便等特点，因此被广泛应用于移动设备、电动车辆等领域。

然而，锂电池在使用过程中可能会出现内部短路的问题，这不仅会导致电池性能下降，还可能引发严重的安全事故。

因此，研究锂电池内短路的原因和机制，对于提高锂电池的安全性和性能至关重要。

我们来了解一下什么是锂电池内短路。

锂电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。

正极和负极之间的隔膜起到隔离作用，防止直接接触。

然而，由于制造工艺或外部因素等原因，锂电池内部可能会出现正负极直接接触的情况，导致短路。

一旦发生短路，大量电流会通过短路路径流过，引发电池过热、燃烧甚至爆炸等严重后果。

锂电池内短路的原因有很多，主要包括以下几个方面：1. 制造工艺缺陷：在锂电池的制造过程中，可能存在正负极接触不良、隔膜质量不合格等问题，导致短路的发生。

这需要通过改进工艺和提高生产质量来解决。

2. 外部因素影响：锂电池在使用过程中，可能会受到外部因素的影响，如机械挤压、高温环境等，导致正负极直接接触。

因此，在使用锂电池时要避免受到外部冲击和高温环境，以减少短路的风险。

3. 电解液问题：电解液是锂电池中的重要组成部分，如果电解液中的化学成分不稳定或纯度不高，可能会导致电解液的分解、气体产生等问题，进而引发内部短路。

因此，在制造锂电池时，需要选择稳定性好、纯度高的电解液，并加强对电解液的质量控制。

针对锂电池内短路问题，研究者们进行了大量的研究工作。

他们通过实验和模拟等方法，深入探究了锂电池内短路的机制和特性，以及预防和应对短路的方法。

研究表明，锂电池内短路主要是由于电极材料的破损和电解液的不稳定引起的。

电极材料的破损可能是由于电极材料的内部结构破裂、外部因素的机械挤压等原因导致的。

电解液的不稳定可能是由于电解液中的盐类浓度不均匀、溶解度不稳定等原因引起的。

因此，要解决锂电池内短路问题，首先需要改进电极材料的结构和性能，提高其抗破损能力。

高镍三元电池热反应机理及其改善性研究进展张跃强;田君;赵鼎;高洪波;徐春常【摘要】高能量密度锂离子电池高镍三元电池使用过程中易发生热失控现象,存在不可忽视的安全隐患,其热失控主要是由正极材料及电解液的相关热反应造成的.综述了高能量密度锂离子电池正极材料和电解液的热反应机理的研究进展,并明确了当前研究中的不足之处.为探究改善高能量密度锂离子电池正极材料和电解液热稳定性的方法和有效解决高能量密度锂离子电池的安全问题指明了方向.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2019(043)007【总页数】4页(P1223-1225,1229)【关键词】高能量密度;锂离子电池;正极材料;电解液;热稳定性【作者】张跃强;田君;赵鼎;高洪波;徐春常【作者单位】中国北方车辆研究所,北京100072;北京电动车辆协同创新中心,北京100081;中国北方车辆研究所,北京100072;北京电动车辆协同创新中心,北京100081;中国北方车辆研究所,北京100072;中国北方车辆研究所,北京100072;北京电动车辆协同创新中心,北京100081;中国北方车辆研究所,北京100072;北京电动车辆协同创新中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TM912.9为减少传统化石能源的消耗、改善人类生活环境，目前，欧美、日韩及中国在大力推行新能源汽车；近些年来，我国的纯电动汽车得到政策的大力支持和迅猛发展。

纯电动汽车的核心部件为动力电池，与铅酸、氢镍、镉镍等传统电池相比，锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、无记忆效应、环境友好等优点(图1)，目前电动汽车主要采用动力锂离子电池。

图1 锂离子电池与其他电池的性能对比[1]锂离子电池的组成部分主要有正极、负极、电解质、隔膜等。

正极材料提供了锂的来源，对锂离子电池的容量、电压、稳定性和成本等起到了主要作用[1-2]。

常见的商业化锂离子电池正极材料主要包括 LiFePO4、LiMn2O4、LiCoO2和三元材料LiNixCoyMzO2(M=Mn/Al)。

锂离子电池内部短路电池放电咱们今天来聊聊锂离子电池的内部短路这个话题。

你有没有发现，身边的各种电子设备好像越来越少出现电池泄漏的现象了？好像大家都在用锂离子电池，这种电池能量大，充电又快。

可是，别看它看起来是个好东西，它其实也是个麻烦的家伙。

特别是当它发生“内部短路”时，哎哟，那真是会让你有种想把手机扔出窗外的冲动。

锂离子电池内部短路，简单来说，就是电池里面的正负极不小心碰到了一起，短短的一瞬间，电池内部就发生了剧烈的反应。

你说这电池的“肚子”里发生了什么呢？其实就是一场化学反应的灾难。

你想想，正负极本来应该是各自待在自己的“领地”里，各守各的阵地，谁也别碰谁，结果现在它们两个在一起了，电流一下就大爆发。

这种现象，电池的温度迅速升高，电池本身也会因为过热而变形，甚至会冒烟，发热，最后很可能直接爆炸，整个场面就跟火山爆发一样，能把人吓得一跳三尺。

那为什么锂离子电池会突然发生这种事情呢？有几个常见的原因。

电池内部如果有杂质或者生产过程中有瑕疵，可能会导致内部短路。

就像咱们吃东西，总不能保证每一颗米粒都是完美的，有时候电池的“米粒”不小心变成了“坏种”，导致了短路。

再比如，电池的外壳如果破损了，或者电池的保护电路出了问题，这些情况都会给内部短路提供机会。

你说不定哪天用着用着，电池外壳就坏了，电流一跑去，短路就来了。

而且啊，锂电池的容量本来就很大，能量密度高，储存的能量特别充足。

你想，如果这东西出现了问题，能量一下子释放出来，那可不就是“大炸弹”吗？简直比电视里看到的爆破还刺激。

所以啊，电池的保护措施就显得尤为重要。

你要想，手机、电动工具、平衡车，甚至电动汽车，哪个不是在用锂电池？要是一旦发生了内部短路，不光是你的手机掉了线，连带的可能是生活的一连串麻烦。

说到这，大家是不是想问，那怎么办？咱们怎么避免这种“电池爆炸”的事发生呢？有一些小窍门是可以减小风险的。

比如，别总让电池处于极限的状态。

锂离子电池的“脾气”可不好，过度充电、过度放电，都会让它们感到不爽，最后可能会爆发。

关于可充电锂离子电池低温充电后短路特别容易触发失效分析报告2018年10月25日目录一、引言............................................ 错误!未定义书签。

二、可充电锂离子电池低温充电后短路实验与测试 (1)1、电池低温充电时的Li+不可逆损耗和析出情况 (4)2、电池性能测试.................................. 错误!未定义书签。

三、结果与讨论...................................... 错误!未定义书签。

四、可行性研究结论 (7)一、引言通过优选电池材料，提高锂离子电池的低温充电性能。

与常规材料相比，采用二次颗粒石墨(一次、二次粒子的D50分别为910μm和1517μm)、水溶性粘合剂LA132和添加乙酸丙酯(PA)的低温型电解液，可提高电池的低温充电性能。

负极采用95.5%二次颗粒石墨、1.0%导电剂和3.5%水溶性粘合剂LA132，电解液含有低温溶剂时，可达到最优效果。

在-5℃、-10℃、-15℃和-20℃低温条件下，电池以0.15C电流进行恒流充电，Li+不可逆损耗比例分别为0.01%、0.03%、1.01%和1.35%，负极片表面均未出现析锂现象。

二、可充电锂离子电池低温充电后短路实验与测试在-20℃的低温条件下，锂离子电池将不能维持室温状态下的性能，放电容量出现大幅度下降，放电电压平台也会下降。

在低温环境中充电时，锂离子电池容易在负极片表面形成锂金属枝晶，不但会出现不可逆容量损失，而且会增加内部短路的几率，带来安全隐患。

电动汽车使用环境温度条件变化大，将锂离子电池作为动力源时，需要采用多种额外措施，如加热装置，以解决电池的低温析锂和性能下降等问题。

目前，人们主要从负极的反应动力学角度来研究相关因素对电池的影响。

M.C.Smart等研究表明:石墨负极表面的固体电解质相界面(SEI)膜是Li+传递过程的主要阻力，SEI膜阻抗RSEI大于电解液本体阻抗Re，RSEI的变化与环境温度下降及电池性能恶化一致，而电解液的电导率并未因温度下降而急剧下降。

锂离子电池凭借其优良的性能已广泛应用于电子产品、电动汽车和储能系统等领域,然而由于锂离子电池主要由易燃电解液和活性电极材料组成,在滥用条件下很容易引发电池自放热反应从而导致电池热失控甚至起火爆炸,这正是锂离子电池安全事故时有发生而不能杜绝的根本原因。

内短路是一种常见的锂离子电池热失控成因,与过充、过热和外短路等电池热失控的成因相比,内短路造成的危害更大、监测和预防难度更大且更易发。

锂离子电池内短路的常见诱因有机械滥用(针刺、挤压和重物冲击等)、生产缺陷和锂枝晶生长。

为了进一步揭示锂离子电池的内短路机理,本文采用实验手段和有限元数值模拟方法对针刺和锂枝晶导致的锂离子电池内短路过程进行了研究。

本文首先使用实验和数值模拟对传统钢针针刺导致的锂离子电池内短路过程进行了研究,分析了电池荷电状态、刺针直径和针刺速度等参数对电池温升的影响,并对电池内部各热源产热功率和刺针散热功率进行了研究。

结果显示传统钢针导致的锂离子电池内短路过程中,刺针扮演两方面的作用,决定短路电流和散热。

一方面,刺针直径越大则短路电流和焦耳产热功率愈大;另一方面,刺针直径越大其从短路点散热的能力也越大。

针刺时电池极耳电压随时间呈指数衰减,电压的波动和回升是由短路电流突降导致的过电势造成的。

未热失控情况下电池内部的总产热量主要由短路点的焦耳产热贡献。

基于对传统钢针导致电池内短路过程的研究结果,本文提出了一种用低导热系数和低电导率的聚甲醛材料制作的电池针刺测试刺针,并采用针刺实验和数值模拟相结合的方法分析了聚甲醛刺针和传统的钨钢针触发电池内短路时电池电热响应的区
别,比较了这两种刺针在电池内短路过程中所扮演角色的差异。

磷酸铁锂动力锂离子电池穿刺实验金标;周明涛;刘方方;安治文【摘要】In order to evaluate safety problem during internal short circuit of lithium iron phosphate (LiFePO4) power Li-ion battery,temperature on the surface of battery with ceramic cap,open circuit voltage and inrush current were analyzed by the nail penetration test of single and parallel connection battery respectively.No matter what the connection and nailing position were,the monitored temperature on the surface of battery near positive pole ear was higher than one in other places during nail test,which could reach the maximum value of 442.5 ℃,increased rapidly in the early stage and then decreased gradually,the bigger electrolyte concentration caused the greater internal resistance.The smaller nailing contact resistance caused the higher temperature on the surface of battery,then instantaneous charged current of the nailed battery in parallel connection became lager,the maximum value of which could reach 256.0 A.The safety performance of the battery with ceramic cap was improved.%为评估磷酸铁锂(LiFePO4)动力握离子电池内短路时的安全问题,采用陶瓷顶盖结构的单体电池与1+5只并联连接电池的穿刺实验,分析电池表面温度、开路电压及涌流变化情况.不论连接方式和穿刺位置如何,均是靠近正极极耳的监控点温度最高,最高可达442.5℃,且前期该处温度迅速上升,后期逐渐降低;电解液浓度越低,电池内阻越大;穿刺接触电阻越小,电池表面温度越高,并联连接的被刺电池瞬间反充电流较大,最大可达256.0 A;电池未出现着火现象,穿刺安全性能得到提高.【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2017(047)001【总页数】4页(P23-26)【关键词】磷酸铁锂(LiFePO4);动力锂离子电池;穿刺;内短路;涌流【作者】金标;周明涛;刘方方;安治文【作者单位】广东科技学院机电工程系,广东东莞523083;芜湖佳景科技有限公司,安徽芜湖241002;广东科技学院机电工程系,广东东莞523083;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州 510641;广东科技学院机电工程系,广东东莞523083【正文语种】中文【中图分类】TM912.9车用大容量动力锂离子电池在穿刺过程中会诱发热安全问题，原因是穿刺引起电池内部短路，穿刺处温度急剧上升，超过内部活性物质的反应温度时，活性物质的化学反应将释放大量的热量，最终导致电池着火、燃烧或爆炸。

本申请公开了一种内部微短路失效安全锂离子电池。

所述电池的电极组的隔膜和电极之间设有电子导电耐热涂层，装配后涂层接触锂离子电池的一极并在正常充放电循环中保持电化学惰性。

所述涂层电导率可调。

当微短路发生时，初始接触点是所述导电耐热涂层，电池不会快速进入热失控，从而赢得更多的处理时间；同时电能以可控的方式缓慢释放的效果等同于自放电率的增加，从而电池管理系统可以监测报警并主动采取安全措施。

技术要求1.一种锂离子电池包括壳体及密封于壳体内的电极组和电解液，所述电极组包括正极集流体、正极活性材料涂层、正极侧耐热材料涂层、隔膜、负极侧耐热材料涂层、负极活性材料涂层、和负极集流体，其特征在于，所述耐热材料涂层包括电子导电耐热涂层。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，所述电子导电耐热涂层在隔膜上涂布或在辊压后的电极片表面上涂布制成，其特征在于，所述电子导电耐热涂层由以下五种方式中的一种制成：M1，先将耐热材料主材粉体、粘结剂、和溶剂均匀混合制成浆料，然后经涂布烘干工艺制成所述涂层；M2，采用物理气相沉积工艺制成所述涂层；M3，采用化学气相沉积工艺制成所述涂层；M4，将电子导电高分子材料挤出拉伸预制成微孔薄膜然后复合到电极或隔膜上制成所述涂层；M5，通过将纤维状材料制成织物或无纺布然后复合到电极或隔膜上制成所述涂层。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述耐热材料的主体材料包括金属镍粉、金属铝粉、金属铜粉、石墨粉、石油焦粉、活性炭粉、炭黑粉、碳纤维粉、碳纳米管粉、石墨烯粉、勃姆石粉、二氧化硅粉、氧化镁粉、氧化锆粉、碳化硅粉、半导体硅粉、硅纳米线粉、及其两种或多种的组合。

4.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，通过以下四种方式中的一种调整涂层的电子电导率：M1，对绝缘体或半导体耐热材料主材粉体材料采用碳包覆处理以提高最终涂层的电导率；M2，对高导电率的金属粉、碳纳米管粉、和石墨烯粉作为耐热材料主材粉体材料时采用增大电子绝缘的粘接剂含量以降低最终涂层的电导率；M3，将高电导率的金属粉、碳纳米管粉、石墨烯粉，和低电导率的绝缘体粉、半导体粉混合，通过调节其混合比例来调节涂层电导率；M4，对半导体材料，通过改变掺杂浓度来调节涂层电导率。

磷酸铁锂锂离子电池过充电失效机理生产过程中的失效在生产过程中，人员、设备、原料、方法、环境是影响产品质量的主要因素，在LiFePO4动力电池的生产过程中也不例外，人员和设备属于管理的范畴，因此我们主要讨论后三个影响因素。

电极活性材料中的杂质对电池造成的失效LiFePO4在合成的过程中，会存在少量的Fe2O3、Fe等杂质，这些杂质会在负极表面还原，有可能会刺穿隔膜引发内部短路。

LiFePO4长时间暴露于空气中，湿气会使电池发生恶化，老化初期材料表面形成无定型磷酸铁，其局部的组成和结构都类似于LiFePO4(OH)；随着OH的嵌入，LiFePO4不断被消耗，表现为体积增大；之后再结晶慢慢形成LiFePO4(OH)。

而LiFePO4中的Li3PO4杂质则表现为电化学惰性。

石墨负极的杂质含量越高，造成的不可逆的容量损失也越大。

化成方式对电池造成的失效活性锂离子的不可逆损失首先体现在形成固体电解质界面膜过程中消耗的锂离子。

研究发现升高化成温度会造成更多的不可逆锂离子损失，因为升高化成温度时,SEI膜中的无机成分所占比例会增加，在有机成分ROCO2Li到无机成分Li2CO3的转变过程中释放的气体会造成SEI膜更多的缺陷，通过这些缺陷溶剂化的锂离子会大量嵌入石墨负极。

在化成时，小电流充电形成的SEI膜的组成和厚度均匀，但耗时；大电流充电会造成更多的副反应发生，造成不可逆锂离子损失加大，负极界面阻抗也会增加，但省时；现在使用较多的是小电流恒流-大电流恒流恒压的化成模式，这样可以兼顾两者的优势。

生产环境中的水分对电池造成的失效在实际生产中，电池不可避免地会接触空气，由于正负极材料大都是微米或纳米级的颗粒、而电解液中溶剂分子存在电负性大的羰基和亚稳定态的碳碳双键，都容易吸收空气中的水分。

水分子和电解液中的锂盐(尤其是LiPF6)发生反应，不仅分解消耗了电解质（分解形成PF5)，还会产生酸性物质HF。

而PF5和HF都会破坏SEI膜，HF还会促进LiFePO4活性物质的腐蚀。

锂离子电池内部短路的研究进展
魏洪兵;王彩娟;赵永;宋杨
【期刊名称】《电池》
【年(卷),期】2011(041)003
【摘要】通过物理模型,总结了影响锂离子电池内部短路的因素,如电池的形状、尺寸,短路的位置、组件、面积,隔膜的材料及电池的荷电状态等.在研究内部短路的原因时,应综合考虑多种因素,得到较合理的判断.
【总页数】2页(P168-169)
【作者】魏洪兵;王彩娟;赵永;宋杨
【作者单位】中华人民共和国吴江出入境检验检疫局,江苏吴江215200;中华人民共和国吴江出入境检验检疫局,江苏吴江215200;中华人民共和国吴江出入境检验检疫局,江苏吴江215200;中华人民共和国吴江出入境检验检疫局,江苏吴江215200
【正文语种】中文
【中图分类】TM912.9
【相关文献】
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