{"id":3980,"date":"2021-11-23T11:00:47","date_gmt":"2021-11-23T03:00:47","guid":{"rendered":"https:\/\/darksalmon-dugong-512221.hostingersite.com\/?p=3980"},"modified":"2025-01-17T10:14:23","modified_gmt":"2025-01-17T02:14:23","slug":"classification-of-lithium-battery-failure-and-the-cause-of-failure","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ygspower.com\/es\/classification-of-lithium-battery-failure-and-the-cause-of-failure\/","title":{"rendered":"Clasificaci\u00f3n de fallas de la bater\u00eda de litio y causa de falla"},"content":{"rendered":"

En el contexto de la crisis energ\u00e9tica y la contaminaci\u00f3n ambiental, Las bater\u00edas de iones de litio, fuente energ\u00e9tica ideal para el desarrollo del siglo XXI<\/u><\/a>, han recibido cada vez m\u00e1s atenci\u00f3n. Sin embargo, pueden ocurrir algunos fen\u00f3menos de falla en la producci\u00f3n, el transporte y el uso de bater\u00edas de iones de litio. Adem\u00e1s, la falla de una sola bater\u00eda afectar\u00e1 el rendimiento y la confiabilidad de todo el paquete de bater\u00edas e incluso provocar\u00e1 que el paquete de bater\u00edas deje de funcionar u otros problemas de seguridad.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"\"<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

En los \u00faltimos a\u00f1os, ha habido muchos accidentes de incendio y explosi\u00f3n relacionados con bater\u00edas en el pa\u00eds y en el extranjero: el incendio del autom\u00f3vil el\u00e9ctrico Tesla Model S en los Estados Unidos, el accidente de incendio de la bater\u00eda del tel\u00e9fono m\u00f3vil Samsung Note7, el incendio en la f\u00e1brica de electr\u00f3nica Wuhan Forte, el incendio en la f\u00e1brica Samsung SDI en Tianjin, etc.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"\"<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

1. Clasificaci\u00f3n de bater\u00eda de litio<\/a> falla<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Para evitar la degradaci\u00f3n del rendimiento y los problemas de seguridad de la bater\u00eda mencionados anteriormente, es imperativo realizar un an\u00e1lisis de fallas de la bater\u00eda de litio. Las fallas de la bater\u00eda de litio se refieren a la degradaci\u00f3n del rendimiento de la bater\u00eda o al rendimiento de uso anormal causado por algunas razones esenciales espec\u00edficas, y se dividen en fallas de rendimiento y fallas de seguridad.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Las fallas de rendimiento incluyen ca\u00edda de capacidad, atenuaci\u00f3n del ciclo de vida, voltaje anormal, corriente anormal, resistencia interna excesiva, autodescarga, envejecimiento por alta y baja temperatura, bajo rendimiento de velocidad y mala consistencia.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Las fallas de seguridad incluyen fugas t\u00e9rmicas, cortocircuitos, fugas de l\u00edquido, flatulencias, desprendimiento de litio, deformaci\u00f3n por expansi\u00f3n y perforaci\u00f3n (apret\u00f3n).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

2. Causas del fallo de las bater\u00edas de litio<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Las razones del fallo de las bater\u00edas de litio se pueden dividir en causas internas y externas.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

La causa interna se refiere principalmente a la naturaleza de los cambios f\u00edsicos y qu\u00edmicos de la falla. La escala de investigaci\u00f3n se puede remontar a las escalas at\u00f3mica y molecular para estudiar los cambios termodin\u00e1micos y din\u00e1micos del proceso de falla.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Los factores externos incluyen impacto, acupuntura, corrosi\u00f3n, combusti\u00f3n a alta temperatura, da\u00f1os provocados por el hombre y otros factores externos.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"\"<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

3. An\u00e1lisis del mecanismo de falla y del comportamiento de fallas comunes de las bater\u00edas de litio<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Falla por p\u00e9rdida de capacidad<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u201cEn la prueba de ciclo de vida est\u00e1ndar, la capacidad de descarga no debe ser inferior a 90% de la capacidad inicial cuando el n\u00famero de ciclos alcanza 500 veces. O la capacidad de descarga no debe ser inferior a 80% de la capacidad inicial cuando el n\u00famero de ciclos alcanza 500 veces.<\/u><\/a>\u00a0Si est\u00e1 dentro del rango del ciclo est\u00e1ndar, en el interior, el fen\u00f3meno de una fuerte disminuci\u00f3n de la capacidad es una falla en la atenuaci\u00f3n de la capacidad.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

La causa ra\u00edz de capacidad de la bater\u00eda <\/u><\/a>La falla por desintegraci\u00f3n es una falla de los materiales y est\u00e1 estrechamente relacionada con factores objetivos como el proceso de fabricaci\u00f3n de la bater\u00eda y el entorno de uso de la misma. Desde el punto de vista del material, las principales razones de la falla son la falla estructural del material del electrodo positivo, el crecimiento transitorio de SEI en la superficie del electrodo negativo, la descomposici\u00f3n y el deterioro del electrolito, la corrosi\u00f3n del colector de corriente y las impurezas traza del sistema.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Fallo estructural del material del electrodo positivo:<\/u><\/a>\u00a0La falla estructural del material del electrodo positivo incluye el aplastamiento de las part\u00edculas del material del electrodo positivo, la transici\u00f3n de fase irreversible, el desorden del material, etc. Durante el proceso de carga y descarga de LiMn2O4, la estructura de LiMn2O4 se distorsionar\u00e1 debido al efecto Jahn-Teller, y las part\u00edculas pueden incluso romperse, lo que provocar\u00e1 que falle el contacto el\u00e9ctrico entre las part\u00edculas. El material LiMn1.5Ni0.5O4 experimentar\u00e1 una transici\u00f3n de fase de "sistema cristalino tetragonal-c\u00fabico" durante el proceso de carga y descarga. El material LiCoO2 ingresar\u00e1 a la capa de Li debido a la transici\u00f3n de Li durante el proceso de carga y descarga. proceso de alta<\/u><\/a>, provocando que la estructura en capas se vuelva ca\u00f3tica, restringiendo su capacidad.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Falla del material del \u00e1nodo: La falla del electrodo de grafito ocurre principalmente en la superficie del grafito. La superficie del grafito reacciona con el electrolito para producir la fase de interfaz electrol\u00edtica s\u00f3lida (SEI). Si el crecimiento excesivo provocar\u00e1 una disminuci\u00f3n de la litio<\/u><\/a>\u00a0El contenido de iones en el sistema interno de la bater\u00eda provoca una disminuci\u00f3n de la capacidad. La falla de los materiales del \u00e1nodo de silicio se debe principalmente a los problemas de rendimiento del ciclo causados por su enorme expansi\u00f3n de volumen.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Falla del electrolito: el LiPF6 tiene poca estabilidad y se descompone f\u00e1cilmente para reducir la cantidad de Li+ migratorio en el electrolito. Tambi\u00e9n reacciona f\u00e1cilmente con trazas de agua en el electrolito para generar HF, lo que provoca corrosi\u00f3n dentro de la bater\u00eda. La mala hermeticidad hace que el electrolito se deteriore y que la viscosidad y la cromaticidad del electrolito cambien, lo que en \u00faltima instancia conduce a una marcada disminuci\u00f3n del rendimiento del transporte de iones.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Fallo del colector de corriente: el colector de corriente se corroe y la adherencia del colector de corriente disminuye. El HF generado por el fallo del electrolito corroer\u00e1 el colector de corriente y generar\u00e1 compuestos con mala conductividad, lo que dar\u00e1 como resultado un mayor contacto \u00f3hmico o un fallo del material activo. Durante el proceso de carga y descarga, la l\u00e1mina de Cu se disuelve a un potencial bajo y se deposita en la superficie del electrodo positivo, lo que es la llamada "precipitaci\u00f3n de cobre". La forma com\u00fan de fallo del colector de corriente es que la fuerza de uni\u00f3n entre el colector de corriente y el material activo es insuficiente, lo que hace que el material activo se desprenda y no pueda proporcionar capacidad a la bater\u00eda.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Aumento de la resistencia interna<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

El aumento de la resistencia interna de las bater\u00edas de litio ir\u00e1 acompa\u00f1ado de problemas de fallos, como una disminuci\u00f3n de la densidad energ\u00e9tica, una disminuci\u00f3n del voltaje y la potencia y la generaci\u00f3n de calor de la bater\u00eda. Los principales factores que conducen al aumento de la resistencia interna de las bater\u00edas de iones de litio se dividen en materiales clave de la bater\u00eda y entorno de uso de la bater\u00eda.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Materiales clave de la bater\u00eda: microgrietas y rotura del material del electrodo positivo, destrucci\u00f3n del material del electrodo negativo y SEI superficial excesivo, envejecimiento del electrolito, separaci\u00f3n del material activo y el colector de corriente, deterioro del contacto del material activo y los aditivos conductores (incluida la p\u00e9rdida de aditivos conductores), el orificio de contracci\u00f3n del diafragma est\u00e1 bloqueado, la soldadura de la pesta\u00f1a de la bater\u00eda es anormal, etc.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Entorno de uso de la bater\u00eda: temperatura ambiente demasiado alta\/baja, sobrecarga y sobredescarga, carga y descarga a alta velocidad, proceso de fabricaci\u00f3n y estructura de dise\u00f1o de la bater\u00eda, etc.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"\"<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Cortocircuito interno<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Los cortocircuitos internos a menudo provocan autodescarga, degradaci\u00f3n de la capacidad, fuga t\u00e9rmica local y accidentes de seguridad en las bater\u00edas de iones de litio.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Cortocircuito entre colectores de corriente de cobre\/aluminio: cuerpos extra\u00f1os met\u00e1licos sin recortar perforan el diafragma o el electrodo durante la producci\u00f3n o el uso de la bater\u00eda, y el desplazamiento de las piezas polares o pesta\u00f1as en el paquete de la bater\u00eda hace que los colectores de corriente positiva y negativa entren en contacto.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Cortocircuito causado por falla del diafragma: el envejecimiento del diafragma, el colapso del diafragma, la corrosi\u00f3n del diafragma, etc. provocar\u00e1n la falla del diafragma. El diafragma defectuoso pierde el aislamiento el\u00e9ctrico o el espacio se convierte en un microcontacto entre los electrodos positivo y negativo. Luego, se producir\u00e1 un calentamiento local severo y la carga y descarga continuas se propagar\u00e1n a los alrededores, lo que provocar\u00e1 una fuga t\u00e9rmica.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Las impurezas provocan cortocircuitos: si no se eliminan las impurezas de los metales de transici\u00f3n en la suspensi\u00f3n del electrodo positivo, se perforar\u00e1 el separador o se promover\u00e1 la formaci\u00f3n de dendritas de litio en el electrodo negativo, lo que provocar\u00e1 cortocircuitos internos.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Cortocircuito causado por dendritas de litio: Litio<\/u><\/a>\u00a0Las dendritas aparecer\u00e1n en lugares donde las cargas locales son desiguales durante el ciclo largo, y penetrar\u00e1n el diafragma para provocar cortocircuitos internos.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

En el proceso de dise\u00f1o y fabricaci\u00f3n de bater\u00edas o de ensamblaje de paquetes de bater\u00edas, un dise\u00f1o poco razonable o una presi\u00f3n local excesiva tambi\u00e9n pueden causar cortocircuitos internos. Los cortocircuitos internos tambi\u00e9n se producir\u00e1n por la inducci\u00f3n de sobrecarga y sobredescarga de la bater\u00eda.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Producci\u00f3n de gas<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Durante el proceso de formaci\u00f3n de la bater\u00eda, el fen\u00f3meno de producci\u00f3n de gas que ocurre cuando el electrolito se consume para formar una pel\u00edcula SEI estable es una producci\u00f3n de gas normal, pero el fen\u00f3meno del consumo excesivo de electrolito y la liberaci\u00f3n de ox\u00edgeno del material del c\u00e1todo es una producci\u00f3n de gas anormal. A menudo aparece en bater\u00edas de paquete blando, lo que har\u00e1 que la presi\u00f3n interna de la bater\u00eda sea demasiado grande y se deforme, rompa la pel\u00edcula de aluminio del empaque y tenga problemas de contacto interno con la bater\u00eda.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Rastrear humedad en el electrolito o en el material activo del electrodo<\/u><\/a>\u00a0No se seca, lo que hace que la sal de litio en el electrolito se descomponga para producir HF, corroer el colector de corriente Al, destruir el aglutinante y producir hidr\u00f3geno. La descomposici\u00f3n electroqu\u00edmica de los \u00e9steres o \u00e9teres en cadena\/c\u00edclicos en el electrolito causada por un rango de voltaje inadecuado producir\u00e1 C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, CO2, etc.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Fuga t\u00e9rmica<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

El descontrol t\u00e9rmico se refiere al aumento r\u00e1pido de la temperatura interna o general del bater\u00eda de iones de litio<\/u><\/a>, y el calor no se puede disipar a tiempo, y una gran cantidad de este se acumula en el interior e induce m\u00e1s reacciones secundarias. Los factores que inducen el descontrol t\u00e9rmico de las bater\u00edas de litio son las condiciones de funcionamiento anormales, como el abuso, los cortocircuitos, los aumentos elevados, las altas temperaturas, la extrusi\u00f3n y la acupuntura.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Litio<\/u><\/a><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

La precipitaci\u00f3n de litio es la precipitaci\u00f3n de litio met\u00e1lico en la superficie del electrodo negativo de la bater\u00eda, que es un fen\u00f3meno com\u00fan en el envejecimiento y falla de las bater\u00edas de litio. La evoluci\u00f3n del litio reducir\u00e1 los iones de litio activos en la bater\u00eda, lo que provocar\u00e1 una falla de capacidad y la formaci\u00f3n de dendritas que perforan el diafragma, lo que provocar\u00e1 una generaci\u00f3n excesiva de corriente local y calor y, en \u00faltima instancia, causar\u00e1 problemas de seguridad en la bater\u00eda.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En el contexto de la crisis energ\u00e9tica y la contaminaci\u00f3n ambiental, las bater\u00edas de iones de litio, como fuente de energ\u00eda ideal para el desarrollo en el siglo XXI, han recibido cada vez m\u00e1s atenci\u00f3n. Sin embargo, pueden ocurrir algunos fen\u00f3menos de falla en la producci\u00f3n, el transporte y el uso de bater\u00edas de iones de litio. Adem\u00e1s, la falla de una sola bater\u00eda afectar\u00e1 el rendimiento y [\u2026]<\/p>","protected":false},"author":5,"featured_media":5279,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","_seopress_titles_title":"Preventing Li-ion Battery Failure: Major Causes and Solution","_seopress_titles_desc":"How to Prevent Lithium-Ion Battery Failures: Understanding Causes, Safety Risks, and Effective Solutions for Longer, Safer Battery Life","_seopress_robots_index":"","site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"default","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-3980","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-mylion-news"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3980","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/5"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3980"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3980\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10607,"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3980\/revisions\/10607"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/5279"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3980"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3980"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ygspower.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3980"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}