搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

锂电池失效分析与研究进展

王其钰 王朔 周格 张杰男 郑杰允 禹习谦 李泓

引用本文:
Citation:

锂电池失效分析与研究进展

王其钰, 王朔, 周格, 张杰男, 郑杰允, 禹习谦, 李泓

Progress on the failure analysis of lithium battery

Wang Qi-Yu, Wang Shuo, Zhou Ge, Zhang Jie-Nan, Zheng Jie-Yun, Yu Xi-Qian, Li Hong
PDF
导出引用
  • 锂电池在使用或储存过程中会出现一定概率的失效,包括容量衰减(跳水)、循环寿命短、内阻增大、电压异常、析锂、产气、漏液、短路、变形、热失控等,严重降低了锂电池的使用性能、一致性、可靠性、安全性.对锂电池失效进行准确诊断并探究其失效机理是锂电池失效分析的主要任务,对锂电池性能提升和技术发展具有深远意义.为了全面且深入地介绍锂电池失效分析,本文从锂电池失效分析的定义、失效表现、失效原因、分析内容、分析流程、困难点等方面进行了简述,希望能为推动中国锂电池失效分析技术的发展起到积极作用.
    The failure problems, associated with capacity fade, poor cycle life, increased internal resistance, abnormal voltage, lithium plating, gas generation, electrolyte leakage, short circuit, battery deformation, thermal runaway, etc., are the fatal issues that restrict the performances and reliabilities of the lithium batteries. The main tasks of failure analysis of lithium batteries are to accurately diagnose, which is vital for revealing the failure modes or failure mechanisms. These information has profound significance for improving the performances and technology of lithium batteries. In order to have a comprehensive understanding of the recent progress on failure analysis research of lithium batteries, the failure analyses from the respect of definition, phenomenon, reason, analysis content, process, difficulty, etc. are briefly reviewed. We hope this review will helpful to the researchers engaged in the field of failure analysis as well as battery field.
      通信作者: 禹习谦, xyu@iphy.ac.cn;hli@iphy.ac.cn ; 李泓, xyu@iphy.ac.cn;hli@iphy.ac.cn
    • 基金项目: 国家重点研发计划(批准号:2017YFB0102004)和北京市科技计划项目(批准号:D171100005517001)资助的课题.
      Corresponding author: Yu Xi-Qian, xyu@iphy.ac.cn;hli@iphy.ac.cn ; Li Hong, xyu@iphy.ac.cn;hli@iphy.ac.cn
    • Funds: Project supported by the National Key RD Program of China (Grant No. 2017YFB0102004) and the Foundation from the Beijing Municipal Science and Technology Commission, China (Grant No. D171100005517001).
    [1]

    Reddy (translated by Wang G Q) 2013 Linden's Handbook of Batteries (4th Ed.) (Beijing:Chemical Industry Press) (in Chinese)[雷迪 著 (汪继强 译) 2013 电池手册(第4版) (北京:化学工业出版社)]

    [2]

    Wang S, Zhou G, Yu X Q, Li H 2017 Energ. Stor. Sci. Technol. 6 810 (in Chinese)[王朔, 周格, 禹习谦, 李泓 2017 储能科学与技术 6 810]

    [3]

    Wang Q Y, Wang S, Zhang J N, Zheng J Y, Yu X Q, Li H 2017 Energ. Stor. Sci. Technol. 6 1008 (in Chinese)[王其钰, 王朔, 张杰男, 郑杰允, 禹习谦, 李泓 2017 储能科学与技术 6 1008]

    [4]

    Wu J Y, Liu P, Hu Y S, Li H 2016 Energ. Stor. Sci. Technol. 5 443 (in Chinese)[吴娇杨, 刘品, 胡勇胜, 李泓 2016 储能科学与技术 5 443]

    [5]

    Cao L, Sun C H, Yuan Z Z, Zhang R N, Su Y Z, Zhang S B, Zhang X H, Yu H G, Zheng J Y, Li H 2018 Energ. Stor. Sci. Technol. 7 148 (in Chinese)[曹林, 孙传灏, 袁中直, 张若楠, 苏育专, 张寿波, 张新河, 俞会根, 郑杰允, 李泓 2018 储能科学与技术 7 148]

    [6]

    Cho J 2010 J. Mater. Chem. 20 4009

    [7]

    Ravdel B, Abraham K M, Gitzendanner R, DiCarlo J, Lucht B, Campion C 2003 J. Power Sources 119-121 805

    [8]

    Yoshio M, Wang H, Fukuda K, Hara Y, Adachi Y 2000 J. Electrochem. Soc. 147 1245

    [9]

    Kasnatscheew J, Placke T, Streipert B, Rothermel S, Wagner R, Meister P, Laskovic I C, Winter M 2017 J. Electrochem. Soc. 164 A2479

    [10]

    Zhang D, Haran B, Durairajan A, White R E, Podrazhansky Y, Popov B N 2000 J. Power Sources 91 122

    [11]

    Yoshida S, Okubo T, Masuo Y, Oba Y, Shibata D, Haruta M, Doi T, Inaba M 2017 Electrochemistry 85 403

    [12]

    Kumai K, Miyashiro H, Kobayashi Y, Takei K, Ishikawa R 1999 J. Power Sources 81-82 715

    [13]

    Zhang M, Liu L, Stefanopoulou A, Siegel J, Lu L, He X, Ouyang M 2017 J. Electrochem. Soc. 164 A2738

    [14]

    Tao C H, Du N, Zhang W F 2006 Failure Analysis and Prevention 1 1 (in Chinese)[陶春虎, 杜楠, 张卫方 2006 失效分析与预防 1 1]

    [15]

    Waldmann T, Iturrondobeitia A, Kasper M, Ghanbari N, Aguesse F, Bekaert E, Daniel L, Genies S, Gordon I J, Lble M W 2016 J. Electrochem. Soc. 163 A2149

    [16]

    Wang Q Y, Chu G, Zhang J N, Wang Y, Zhou G, Nie K H, Zheng J Y, Yu X Q, Li H 2018 Energ. Stor. Sci. Technol. 7 327 (in Chinese)[王其钰, 褚赓, 张杰男, 王怡, 周格, 聂凯会, 郑杰允, 禹习谦, 李泓 2018 储能科学与技术 7 327]

    [17]

    Xu Y, Hu E, Zhang K, Wang X, Borzenets V, Sun Z, Pianetta P, Yu X, Liu Y, Yang X Q 2017 ACS Energy Lett. 2 1240

    [18]

    Finegan D P, Scheel M, Robinson J B, Tjaden B, Hunt I, Mason T J, Millichamp J, Di Michiel M, Offer G J, Hinds G 2015 Nat. Commun. 6 6924

    [19]

    Gong Y, Zhang J, Jiang L, Shi J A, Zhang Q, Yang Z, Zou D, Wang J, Yu X, Xiao R, Hu Y S, Gu L, Li H, Chen L Q 2017 J. Am. Chem. Soc. 139 4274

  • [1]

    Reddy (translated by Wang G Q) 2013 Linden's Handbook of Batteries (4th Ed.) (Beijing:Chemical Industry Press) (in Chinese)[雷迪 著 (汪继强 译) 2013 电池手册(第4版) (北京:化学工业出版社)]

    [2]

    Wang S, Zhou G, Yu X Q, Li H 2017 Energ. Stor. Sci. Technol. 6 810 (in Chinese)[王朔, 周格, 禹习谦, 李泓 2017 储能科学与技术 6 810]

    [3]

    Wang Q Y, Wang S, Zhang J N, Zheng J Y, Yu X Q, Li H 2017 Energ. Stor. Sci. Technol. 6 1008 (in Chinese)[王其钰, 王朔, 张杰男, 郑杰允, 禹习谦, 李泓 2017 储能科学与技术 6 1008]

    [4]

    Wu J Y, Liu P, Hu Y S, Li H 2016 Energ. Stor. Sci. Technol. 5 443 (in Chinese)[吴娇杨, 刘品, 胡勇胜, 李泓 2016 储能科学与技术 5 443]

    [5]

    Cao L, Sun C H, Yuan Z Z, Zhang R N, Su Y Z, Zhang S B, Zhang X H, Yu H G, Zheng J Y, Li H 2018 Energ. Stor. Sci. Technol. 7 148 (in Chinese)[曹林, 孙传灏, 袁中直, 张若楠, 苏育专, 张寿波, 张新河, 俞会根, 郑杰允, 李泓 2018 储能科学与技术 7 148]

    [6]

    Cho J 2010 J. Mater. Chem. 20 4009

    [7]

    Ravdel B, Abraham K M, Gitzendanner R, DiCarlo J, Lucht B, Campion C 2003 J. Power Sources 119-121 805

    [8]

    Yoshio M, Wang H, Fukuda K, Hara Y, Adachi Y 2000 J. Electrochem. Soc. 147 1245

    [9]

    Kasnatscheew J, Placke T, Streipert B, Rothermel S, Wagner R, Meister P, Laskovic I C, Winter M 2017 J. Electrochem. Soc. 164 A2479

    [10]

    Zhang D, Haran B, Durairajan A, White R E, Podrazhansky Y, Popov B N 2000 J. Power Sources 91 122

    [11]

    Yoshida S, Okubo T, Masuo Y, Oba Y, Shibata D, Haruta M, Doi T, Inaba M 2017 Electrochemistry 85 403

    [12]

    Kumai K, Miyashiro H, Kobayashi Y, Takei K, Ishikawa R 1999 J. Power Sources 81-82 715

    [13]

    Zhang M, Liu L, Stefanopoulou A, Siegel J, Lu L, He X, Ouyang M 2017 J. Electrochem. Soc. 164 A2738

    [14]

    Tao C H, Du N, Zhang W F 2006 Failure Analysis and Prevention 1 1 (in Chinese)[陶春虎, 杜楠, 张卫方 2006 失效分析与预防 1 1]

    [15]

    Waldmann T, Iturrondobeitia A, Kasper M, Ghanbari N, Aguesse F, Bekaert E, Daniel L, Genies S, Gordon I J, Lble M W 2016 J. Electrochem. Soc. 163 A2149

    [16]

    Wang Q Y, Chu G, Zhang J N, Wang Y, Zhou G, Nie K H, Zheng J Y, Yu X Q, Li H 2018 Energ. Stor. Sci. Technol. 7 327 (in Chinese)[王其钰, 褚赓, 张杰男, 王怡, 周格, 聂凯会, 郑杰允, 禹习谦, 李泓 2018 储能科学与技术 7 327]

    [17]

    Xu Y, Hu E, Zhang K, Wang X, Borzenets V, Sun Z, Pianetta P, Yu X, Liu Y, Yang X Q 2017 ACS Energy Lett. 2 1240

    [18]

    Finegan D P, Scheel M, Robinson J B, Tjaden B, Hunt I, Mason T J, Millichamp J, Di Michiel M, Offer G J, Hinds G 2015 Nat. Commun. 6 6924

    [19]

    Gong Y, Zhang J, Jiang L, Shi J A, Zhang Q, Yang Z, Zou D, Wang J, Yu X, Xiao R, Hu Y S, Gu L, Li H, Chen L Q 2017 J. Am. Chem. Soc. 139 4274

  • [1] 杨源, 胡乃方, 金永成, 马君, 崔光磊. 富锂正极材料在全固态锂电池中的研究进展.  , 2023, 72(11): 118801. doi: 10.7498/aps.72.20230258
    [2] 严玉为, 蒋沅, 杨松青, 余荣斌, 洪成. 基于时间序列的网络失效模型.  , 2022, 71(8): 088901. doi: 10.7498/aps.71.20212106
    [3] 王浩, 曹珊珊, 苏俊豪, 徐海涛, 王震, 郑加金, 韦玮. 基于双包层光纤布拉格光栅传感器的锂电池组温度场监控.  , 2022, 71(10): 104207. doi: 10.7498/aps.71.20212302
    [4] 王学章, 李科群. 锂电池叉流流道液冷结构设计及散热特性分析.  , 2022, 71(18): 184702. doi: 10.7498/aps.71.20220212
    [5] 赵海龙, 肖波, 王刚华, 王强, 阚明先, 段书超, 谢龙, 邓建军. 磁化套筒惯性聚变中端面损失效应的一维唯象模型与影响分析.  , 2021, 70(6): 065202. doi: 10.7498/aps.70.20201587
    [6] 陆敬予, 柯承志, 龚正良, 李德平, 慈立杰, 张力, 张桥保. 原位表征技术在全固态锂电池中的应用.  , 2021, 70(19): 198102. doi: 10.7498/aps.70.20210531
    [7] 余启鹏, 刘琦, 王自强, 李宝华. 全固态金属锂电池负极界面问题及解决策略.  , 2020, 69(22): 228805. doi: 10.7498/aps.69.20201218
    [8] 赵宁, 穆爽, 郭向欣. 石榴石型固态锂电池中的物理问题.  , 2020, 69(22): 228804. doi: 10.7498/aps.69.20201191
    [9] 梁宇皓, 范丽珍. 固态锂电池中的机械力学失效及解决策略.  , 2020, 69(22): 226201. doi: 10.7498/aps.69.20200713
    [10] 肖睿娟, 李泓, 陈立泉. 基于材料基因组方法的锂电池新材料开发.  , 2018, 67(12): 128801. doi: 10.7498/aps.67.20180657
    [11] 庞辉, 张旭. 一种基于简化电化学模型的锂电池互联状态观测器.  , 2018, 67(22): 228201. doi: 10.7498/aps.67.20181429
    [12] 符民, 文尚胜, 夏云云, 向昌明, 马丙戌, 方方. GaN基通孔垂直结构的发光二极管失效分析.  , 2017, 66(4): 048501. doi: 10.7498/aps.66.048501
    [13] 骆扬, 王亚楠. 物理型硬件木马失效机理及检测方法.  , 2016, 65(11): 110602. doi: 10.7498/aps.65.110602
    [14] 欧阳博, 金心宇, 夏永祥, 蒋路茸, 吴端坡. 疾病传播与级联失效相互作用的研究:度不相关网络中疾病扩散条件的分析.  , 2014, 63(21): 218902. doi: 10.7498/aps.63.218902
    [15] 薛正群, 黄生荣, 张保平, 陈朝. GaN基白光发光二极管失效机理分析.  , 2010, 59(7): 5002-5009. doi: 10.7498/aps.59.5002
    [16] 刘培生. 多孔材料在压缩载荷作用下的屈曲失效模式分析.  , 2010, 59(12): 8801-8806. doi: 10.7498/aps.59.8801
    [17] 吴振宇, 杨银堂, 柴常春, 李跃进, 汪家友, 刘 彬. 通孔尺寸对铜互连应力迁移失效的影响.  , 2008, 57(6): 3730-3734. doi: 10.7498/aps.57.3730
    [18] 刘晶晶, 孙俊君, 胡海云, 邢修三. 海洋腐蚀条件下材料环境失效的寿命预测.  , 2005, 54(5): 2414-2417. doi: 10.7498/aps.54.2414
    [19] 宋国峰, 甘巧强, 瞿 欣, 方培源, 高建霞, 曹 青, 徐 军, 康香宁, 徐 云, 钟 源, 杨国华, 陈良惠. 微小孔径激光器的工艺及器件功率和寿命特性分析.  , 2005, 54(12): 5609-5613. doi: 10.7498/aps.54.5609
    [20] 郭常霖, 陆昌伟, 沈定坤, 俞志中. 二次锂电池电极材料非晶态MoS3的结构研究.  , 1985, 34(10): 1336-1341. doi: 10.7498/aps.34.1336
计量
  • 文章访问数:  24215
  • PDF下载量:  2524
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-20
  • 修回日期:  2018-05-02
  • 刊出日期:  2019-06-20

/

返回文章
返回
Baidu
map