鋰離子電池作為21世紀發(fā)展的理想能源，受到越來越多的關注。但鋰離子電池在生產、運輸、使用過程中會出現某些失效現象，而且單一電池失效之后會影響整個電池組的性能和可靠性，甚至會導致電池組停止工作或其他安全問題。

　　1、鋰電池失效分析含義：

　　國家標準GB3187-82中定義:“失效(故障)—— 產品喪失規(guī) 定的功能。對可修復產品，通常也稱為故障?！变囯姵氐氖侵赣赡承┨囟ǖ谋举|原因導致電池性能衰減或使用性能異常。鋰電池的失效主要分為兩類:一類為性能失效, 另一類為安全性失效,如圖1所示。性能失效指的是鋰電池的性能達不到使用要求和相關指標,主要有容量衰減或跳水、循環(huán)壽命短、倍率性能差、一致性差、易自放電、高低溫性能衰減等;安全性失效指的是鋰電池由于使用不當或者濫用,出現的具有一定安全風險的失效,主要有熱失控、脹氣、漏液、析鋰、短路、膨脹形變等。

　　2、鋰電池失效成因

　　鋰電池失效現象分為顯性和隱性兩部分。顯性指的是直接可觀測的表現和特征,例如失效現場出現并可通過粗視分析觀察到的表面結構破碎和形變,包括起火燃燒、發(fā)熱、鼓脹(產氣)、變形、漏液、封裝材料破損及畸變、封裝材料毛刺、虛焊或漏焊、塑料材質熔化變形等。隱性指的是不能直接觀測而需要通過拆解、分析后得到的或者是模擬實驗中所展現的表現和特征,例如通過實驗室拆解檢測到的微觀失效等。鋰電池失效過程中常有的隱性失效現象有正負極內短路、析鋰、極片掉粉、隔膜老化、隔膜阻塞、隔膜刺穿、電解液干涸、電解液變性失效、負極溶解、過渡金屬析出(含析銅)、極片毛刺、卷繞(或疊片)異常、容量跳水、電壓異常、電阻過高、循環(huán)壽命異常、高/低溫性能異常等。失效現象的范圍常常會與失效模式的范圍有交集,失效現象更偏向對現象的直接描述, 屬于對失效過程的信息收集和描述;失效模式一般理解為失效的性質和類型,是對失效的歸類和劃分。鋰電池失效現象是電池失效表現的大集群,對其進行定義和分類是十分必要的。

　　失效是失效原因的終表現,也是失效原因在一定時間內疊加失效現象的結果。失效分析的重要任務之一是對失效原因進行準確判定。常見的鋰電池失效原因有活性物質的結構變化、活性物質相變、活性顆粒出現裂紋或破碎、過渡金屬溶出、體積膨脹、固體電解質界面(SEI)過度生長、SEI分解、鋰枝晶生長、電解液分解 或失效、電解液不足、電解液添加劑的失配、集流體腐蝕或溶解、導電劑失效、黏結劑失效、隔膜老化失效、隔膜孔隙阻塞、極片出現偏析、材料團聚、電芯設計異常、電芯分容老化過程異常等。從鋰電池失效原因研究內容可將其分為外因和內因。其中外因包括撞擊、 ** 、腐蝕、高溫燃燒、人為破壞等外部因素；而內因主要指的是失效的物理、化學變化本質, 研究尺度可以追溯到原子、分子尺度, 研究失效過程的熱力學、動力學變化.。鋰電池的失效歸根結底是材料的失效。

　　3、鋰電池失效機理及部分檢測方式：

　　電鏡在鋰電池檢測應用

　　1）正負極材料的形貌

　　負極材料的孔隙大小和數量直接關系到鋰離子的存儲和釋放能力。

　　2）隔膜材料的形貌與成分檢測

　　隔膜中孔隙的大小和分布決定了鋰離子在正負極之間的遷移能力，通電前后隔膜材料成分的差異可以反映電解液對隔膜的影響。

　　3）鋰枝晶檢測

　　鋰枝晶的生長會導致鋰離子電池在循環(huán)過程中電極和電解液界面的不穩(wěn)定，破壞生成的固體電解質界面（SEI）膜，鋰枝晶在生長過程中會不斷消耗電解液并導致金屬鋰的不可逆沉積；鋰枝晶的形成甚至還會刺穿隔膜導致鋰離子電池內部短接，造成電池的熱失控引發(fā)燃燒爆炸。

　　光學顯微鏡在鋰電池檢測應用

　　1）3D激光共聚焦顯微鏡

　　極片三維形貌及缺陷、異物檢測 焊接高度檢測，面粗糙度檢測

　　2）數碼顯微鏡

　　電極層厚檢測 鋰枝晶生成檢測

　　3）光學顯微鏡

　　極耳毛刺檢測 極耳缺陷檢測

　　4）清潔度檢測

　　油脂、清洗劑殘留引起的電阻增大，從而影響電性能；若存在金屬碎屑則可能導致電池內部短路。

　　材料試驗機在鋰電池檢測應用

　　1）隔膜、金屬箔等拉伸、穿刺試驗

　　2）剝離試驗

　　標簽：鋰電池檢測