{"id":6910,"date":"2022-04-29T10:13:19","date_gmt":"2022-04-29T02:13:19","guid":{"rendered":"https:\/\/darksalmon-dugong-512221.hostingersite.com\/?p=6910"},"modified":"2022-04-29T10:13:24","modified_gmt":"2022-04-29T02:13:24","slug":"lithium-battery-failure-classification-and-failure-reasons%ef%bf%bc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ygspower.com\/es\/lithium-battery-failure-classification-and-failure-reasons%ef%bf%bc\/","title":{"rendered":"Clasificaci\u00f3n de fallas de la bater\u00eda de litio y causas de falla"},"content":{"rendered":"
\"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n

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

En los \u00faltimos a\u00f1os, ha habido muchos\u00a0<\/strong>bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a>-Accidentes de incendio y explosi\u00f3n relacionados con la seguridad en el pa\u00eds y en el extranjero: el incendio del veh\u00edculo el\u00e9ctrico Tesla Model S en los Estados Unidos, el incendio de la bater\u00eda del tel\u00e9fono m\u00f3vil Samsung Note7, el incendio de la f\u00e1brica de electr\u00f3nica Fute de Wuhan, el incendio de la f\u00e1brica Samsung SDI de Tianjin, etc.<\/p>\n\n\n\n

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1. Clasificaci\u00f3n de fallas de la bater\u00eda de litio<\/p>\n\n\n\n

Para evitar la degradaci\u00f3n del rendimiento mencionada anteriormente y bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a> problemas de seguridad, es imperativo realizar un an\u00e1lisis de fallas de las bater\u00edas de litio. La falla de bater\u00eda de litio<\/strong><\/u><\/strong><\/a> se refiere al deterioro del rendimiento de la bater\u00eda o al rendimiento de uso anormal causado por algunas razones esenciales espec\u00edficas, que se divide en falla de rendimiento y falla de seguridad.<\/p>\n\n\n\n

Las fallas de rendimiento incluyen p\u00e9rdida de capacidad, disminuci\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>\n\n\n\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 (extrusi\u00f3n).<\/p>\n\n\n\n

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2. Razones del fracaso de Bater\u00edas de litio<\/strong><\/u><\/strong><\/a><\/p>\n\n\n\n

Las razones del fracaso de Bater\u00edas de litio<\/strong><\/u><\/strong> <\/u><\/a>Se pueden dividir en causas internas y externas.<\/p>\n\n\n\n

Los factores internos se refieren principalmente a la naturaleza de los cambios f\u00edsicos y qu\u00edmicos que se producen en el proceso de falla. La escala de investigaci\u00f3n se puede rastrear hasta las escalas at\u00f3mica y molecular, y se estudian los cambios termodin\u00e1micos y cin\u00e9ticos del proceso de falla.<\/p>\n\n\n\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>\n\n\n\n

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3. An\u00e1lisis del mecanismo de falla y desempe\u00f1o de fallas comunes Bater\u00edas de litio<\/strong><\/u><\/strong><\/a><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Falla de p\u00e9rdida de capacidad<\/p>\n\n\n\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 llega a 500. O la capacidad de descarga no debe ser inferior a 80% de la capacidad inicial cuando el n\u00famero de ciclos llega a 1000\u201d. Si la capacidad disminuye bruscamente, pertenece a la falla por disminuci\u00f3n de la capacidad.<\/p>\n\n\n\n

La causa ra\u00edz de bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a> La falla por p\u00e9rdida de capacidad es la falla de los materiales y est\u00e1 estrechamente relacionada con factores objetivos como el proceso de fabricaci\u00f3n de la bater\u00eda y bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a> Entorno de uso. Desde el punto de vista del material, las principales causas 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 en el sistema.<\/p>\n\n\n\n

Falla estructural de los materiales del c\u00e1todo: Las fallas estructurales de los materiales del c\u00e1todo incluyen la rotura de part\u00edculas de los materiales del c\u00e1todo, transiciones de fase irreversibles y desorden del material. Durante el proceso de carga y descarga de LiMn2O4, la estructura de LiMn2O4 se distorsionar\u00e1 debido al efecto Jahn-Teller, e incluso las part\u00edculas se romper\u00e1n, lo que provocar\u00e1 la falla del contacto el\u00e9ctrico entre las part\u00edculas. El material LiMn1.5Ni0.5O4 experimentar\u00e1 una transici\u00f3n de fase de "sistema tetragonal-c\u00fabico" durante el proceso de carga y descarga. Durante el proceso de carga y descarga, el material LiCoO2 ingresar\u00e1 a la capa de Li debido a la transici\u00f3n y liberaci\u00f3n de Li, lo que dar\u00e1 como resultado una estructura en capas desordenada, restringiendo su capacidad.<\/p>\n\n\n\n

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Falla del material del electrodo negativo: La falla del electrodo de grafito ocurre principalmente en la superficie de grafito. La superficie de grafito reacciona con el electrolito para producir una interfase electrol\u00edtica s\u00f3lida (SEI). El crecimiento excesivo provocar\u00e1 una disminuci\u00f3n del contenido de iones de litio en el sistema interno del electrodo. bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a>, lo que provoca una p\u00e9rdida de capacidad. La falla de los materiales de \u00e1nodo a base de silicio se debe principalmente a los problemas de rendimiento del ciclo causados por su enorme expansi\u00f3n de volumen.<\/p>\n\n\n\n

Falla del electrolito: el LiPF6 tiene poca estabilidad y se descompone f\u00e1cilmente, lo que reduce el contenido de Li+ transferible en el electrolito. Tambi\u00e9n reacciona f\u00e1cilmente con trazas de agua en el electrolito para formar HF, lo que provoca corrosi\u00f3n interna del mismo. bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a>La mala hermeticidad provoca el deterioro del electrolito y la viscosidad y cromaticidad del mismo cambian, lo que finalmente conduce a una fuerte disminuci\u00f3n del rendimiento del transporte de iones.<\/p>\n\n\n\n

Fallo del colector de corriente: corrosi\u00f3n del colector de corriente, disminuci\u00f3n de la adherencia del colector de corriente. El HF generado por el fallo del electrolito mencionado anteriormente 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 de los materiales activos. Durante el proceso de carga y descarga, despu\u00e9s de que la l\u00e1mina de Cu se disuelve a un potencial bajo, se deposita en la superficie del electrodo positivo, lo que se denomina "precipitaci\u00f3n de cobre". Una 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 da como resultado el desprendimiento del material activo, que no puede proporcionar capacidad para la bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a>.<\/p>\n\n\n\n

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La resistencia interna aumenta<\/p>\n\n\n\n

El aumento de la resistencia interna de Bater\u00edas de litio<\/strong><\/u><\/strong><\/a> ir\u00e1 acompa\u00f1ado de fallos como una disminuci\u00f3n de la densidad energ\u00e9tica, una disminuci\u00f3n del voltaje y de la potencia, y bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a> Generaci\u00f3n de calor. 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 el entorno de uso de la bater\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

Materiales clave de la bater\u00eda: microfisuras y aplastamiento de los materiales de los electrodos positivos, destrucci\u00f3n de los materiales de los electrodos negativos y SEI superficial excesivo, envejecimiento del electrolito, separaci\u00f3n de los materiales activos de los colectores de corriente, mal contacto entre los materiales activos y los aditivos conductores (incluida la p\u00e9rdida de aditivos conductores), el orificio de contracci\u00f3n del diafragma est\u00e1 bloqueado y la soldadura de la bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a> La pesta\u00f1a es anormal, etc.<\/p>\n\n\n\n

Bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a>\u00a0Entorno de uso: temperatura ambiente alta\/baja, sobrecarga y sobredescarga, carga y descarga de alta velocidad, proceso de fabricaci\u00f3n y estructura de dise\u00f1o de la bater\u00eda, etc.<\/p>\n\n\n\n

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

Los cortocircuitos internos a menudo provocan autodescarga, p\u00e9rdida de capacidad, fuga t\u00e9rmica local y accidentes de seguridad en las bater\u00edas de iones de litio.<\/p>\n\n\n\n

Cortocircuito entre colectores de corriente de cobre\/aluminio: causado por el contacto entre colectores de corriente positivos y negativos causado por objetos extra\u00f1os de metal sin recortar que perforan el separador o los electrodos durante la producci\u00f3n o el uso de la bater\u00eda, y el desplazamiento de piezas polares o pesta\u00f1as en bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a> embalaje.<\/p>\n\n\n\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 averiado pierde electr\u00f3nico<\/strong><\/u><\/strong>\u00a0<\/u><\/a>El aislamiento o el espacio entre los electrodos se hacen m\u00e1s grandes, lo que hace que los electrodos positivo y negativo entren en contacto ligeramente y, luego, el calentamiento local es grave. La carga y descarga continuas se propagar\u00e1n, lo que provocar\u00e1 una fuga t\u00e9rmica.<\/p>\n\n\n\n

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Las impurezas provocan cortocircuito: si las impurezas del metal de transici\u00f3n en la suspensi\u00f3n del electrodo positivo no se limpian, perforar\u00e1n el separador o promover\u00e1n la formaci\u00f3n de <\/strong>litio<\/strong><\/u><\/strong><\/a> dendritas en el electrodo negativo, lo que produce un cortocircuito interno.<\/p>\n\n\n\n

Cortocircuito causado por dendritas de litio: Las dendritas de litio aparecer\u00e1n en lugares donde la carga local no es uniforme durante el ciclo largo, y las dendritas penetran en el separador y provocan cortocircuitos internos.<\/p>\n\n\n\n

En v\u00edas de bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a>\u00a0El dise\u00f1o y la fabricaci\u00f3n o el montaje de la bater\u00eda, un dise\u00f1o poco razonable o una presi\u00f3n local excesiva tambi\u00e9n pueden provocar cortocircuitos internos. Los cortocircuitos internos tambi\u00e9n pueden ocurrir bajo la inducci\u00f3n de sobrecarga y sobredescarga de la bater\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

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producci\u00f3n de gas<\/p>\n\n\n\n

Durante el bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a> Proceso de formaci\u00f3n, 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 para liberar gas o la liberaci\u00f3n de ox\u00edgeno de los materiales de electrodos positivos es una producci\u00f3n de gas anormal. A menudo ocurre en bater\u00edas de paquete blando, lo que provocar\u00e1 una presi\u00f3n interna excesiva y la deformaci\u00f3n de la bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a>, ruptura de la pel\u00edcula de aluminio del embalaje y problemas de contacto interno de las celdas.<\/p>\n\n\n\n

La humedad residual en el electrolito o el material activo del electrodo no se seca, lo que da como resultado la descomposici\u00f3n del mismo. litio<\/strong><\/u><\/strong><\/a>\u00a0La sal en el electrolito genera HF, que corroe el colector de corriente Al y destruye el aglutinante para generar 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>\n\n\n\n

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

El descontrol t\u00e9rmico se refiere al aumento r\u00e1pido de la temperatura local o general dentro del <\/strong>bater\u00eda de iones de litio<\/strong><\/u><\/strong><\/a>, el calor no se puede disipar a tiempo, se acumula una gran cantidad de calor en el interior y se inducen m\u00e1s reacciones secundarias. Los factores que inducen el descontrol t\u00e9rmico de las bater\u00edas de litio son las condiciones de funcionamiento anormales, es decir, el abuso, el cortocircuito, la alta velocidad, la alta temperatura, la extrusi\u00f3n y la acupuntura.<\/p>\n\n\n\n

Precipitaci\u00f3n de litio<\/p>\n\n\n\n

La precipitaci\u00f3n de litio es la precipitaci\u00f3n de metales litio<\/strong><\/u><\/strong><\/a> En la superficie del electrodo negativo de la bater\u00eda, que es un fen\u00f3meno com\u00fan de falla por envejecimiento de las bater\u00edas de litio, la precipitaci\u00f3n de litio reducir\u00e1 los iones de litio activos dentro de la bater\u00eda, lo que provocar\u00e1 una falla de capacidad y formar\u00e1 dendritas que perforar\u00e1n el separador, lo que provocar\u00e1 una generaci\u00f3n excesiva de corriente local y calor y, en \u00faltima instancia, provocar\u00e1 problemas de seguridad de la bater\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

El an\u00e1lisis de fallas de China se ha desarrollado sistem\u00e1ticamente en el campo de la maquinaria y la aviaci\u00f3n, pero no se ha estudiado sistem\u00e1ticamente en el campo de las bater\u00edas de litio. Bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a>\u00a0Las empresas y las empresas de materiales realizan investigaciones sobre el an\u00e1lisis de fallas de las bater\u00edas de iones de litio, pero principalmente se centran en la investigaci\u00f3n y el desarrollo de procesos y materiales de fabricaci\u00f3n de bater\u00edas, con el objetivo directo de mejorar el rendimiento de las bater\u00edas y reducir bater\u00eda<\/strong><\/u><\/strong><\/a>\u00a0En el futuro, el instituto de investigaci\u00f3n y las empresas relacionadas pueden fortalecer la cooperaci\u00f3n y los intercambios, y esforzarse por establecer y mejorar el \u00e1rbol de fallas y el proceso de an\u00e1lisis de fallas de las bater\u00edas de iones de litio.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a><\/figure><\/div>","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 del siglo XXI, han recibido cada vez m\u00e1s atenci\u00f3n. Sin embargo, pueden ocurrir algunos fallos durante la producci\u00f3n, el transporte y el uso de las bater\u00edas de iones de litio. 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