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langzhizhou

版主 (职业作家)

[交流] 锂离子电池劣化分析基本步骤

锂离子电池，或者锂离子二次电池在当今社会生活中应用越来越多，市场越来越大，遇到的问题也越来越繁琐和千奇百怪；
于是锂离子电池的劣化分析就被逐渐提上日程，目的在于寻找电池快速衰减或者劣化的原因，以期减少或避免类似事件的再发生；
换句话说，由于大规模工业化生产，很多问题不断浮现，尽管不能完全避免，找到原因，引以为戒总是好的；明白总好过糊涂；

拿到一只劣化后的电池，首先要做的分析是什么？充放电测试，阻抗测量，或者解剖分析.....

第一步：电池的外观构造观察
         电池有没有发鼓，外壳是否变形，防爆阀是否正常，注液孔有没有漏液，连接片是否松动....
这一步骤很简单，也容易被忽略；因为是非破坏性的观察，可以通过外观信息推测电池的内部基本状况，是很必要的，否则后续测试一旦展开，这些基本信息就很难说明了；
         当然还有更高级的，用XRD之类的方法，透过电池外壳，查看电池的内部情况，机芯的卷绕状况，极耳的焊接状态，是否打皱等等....
（按照11楼所说的，对于工厂生产电池，还需要对比出货前后的基本电池信息，判定有什么显著的变化）
第二步：电池的产气分析
         劣化的电池，一般都是经历过长时间的循环或者高温存储，或者其他极限条件，电池内的电解液会在该过程中和电极材料不可避免的发生副反应，产生各类气体；电池经历的过程不同，反应体系不同，副反应的类型不同，导致最终的产气类型和其他比例也会不同；通过气体体积和类型的分析，会对最后的结果启动更好的说明；

第三步：电池的电化学测试
         这里的测试，包括所有非破坏性的电化学测试，以不影响电池状态为前提；充放电测试，标定容量、小电流测试，对比极化、阻抗测试、补液实验、三电极测试，微分曲线处理等等..

第四步：最后一步，电池解剖分析
         这是电池劣化分析最终的步骤，也会是最直观的步骤，一旦开始，破坏性解剖，电池的状态不壳还原，无法补充更多的状态数据，也是这一步放到最后的原因之一；
电池解剖分为放电态解剖、带电态解剖、满电态解剖
根据之前的状态分析，判定何种状态下，能更好的观察分析电池的裂化情况而定；
按照环境氛围分为手套箱惰性解剖，室内解剖
这一点和电池的状态有关，满电态电池解剖后，非惰性氛围下很容易起火燃烧，留下的观察时间短暂
按照温度划分室温解剖，低温解剖
所谓低温解剖是指用液氮快速冷却带电态电池，快速解剖可以观察电池带电态卷绕下的情况

后续步骤：极片、隔膜、电解液测试
         判定电池最终问题的有效手段，电池解剖后，按照分类：正极片，负极片，隔膜、电解液
根据你的判定那些可能存在问题，那些做对比分析，仔细取样，送检测试；
         对于正负极活性材料，取样称量，制片，组装扣式电池，分析材料的剩余容量以及恢复容量是判定锂离子损失来源的重要方法；

水平所限，视野不宽，以上仅为个人工作中的经验总结，难免疏漏或者错误，欢迎指正教导，共同学习！

[ Last edited by langzhizhou on 2016-5-7 at 22:21 ]

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1楼 2016-05-07 15:54:02

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langzhizhou(金币+1): 谢谢参与
langzhizhou: 回帖置顶 2016-05-07 22:18:48

在第一二步之间，增加出货前后基本信息对比，即电压、内阻、尺寸、气密性等，尽可能全面地记录或量化不良电芯的状态

事实上，在企业内部详尽的失效分析，一般遵循DMAIC流程；分析一般遵循推测⇒假设⇒排除，难就难在假设过程能否识别异常中的所有细节问题（个人认为六何分析法是最佳的选择）。当然除了要对异常进行彻底地定义、量化、分析，更重要的是找到有效可行的方案，以满足长期控制的目标值（如DPMO、RTY等）。

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