藍(lán)藍(lán)2023全國(guó)鋰離子電池失效分析與2023全國(guó)鋰離子電池失效分析與測(cè)試技術(shù)交流會(huì)新能源鋰離子電池失效分析解微信同號(hào))同濟(jì)大學(xué)上海智能新能源汽車科創(chuàng)功能平臺(tái)有限公司2022年國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能電池產(chǎn)量120.31Gwh,同比增長(zhǎng)162%;全球儲(chǔ)能電池產(chǎn)量139.86Gwh,同比增長(zhǎng)112.17%,其中電力儲(chǔ)能102.49Gwh,同比增長(zhǎng)151%,基站儲(chǔ)能9.82Gwh,同比下滑16.24%,戶用儲(chǔ)能25.44Gwh,同比增長(zhǎng)112.98%,UPS及其他儲(chǔ)能10201.背景介紹——1.背景介紹——中國(guó)新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)新能源汽車保有量(萬輛)BEV和PHEV當(dāng)年銷量占比(%)~5%BEV和PHEV年銷量(萬輛)~100~500~1500~2000201820191.1.背景介紹——消費(fèi)類電子及電動(dòng)兩輪車市場(chǎng)注電子電池需求結(jié)構(gòu)力便攜式電腦電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院前瞻產(chǎn)一、背景介紹安裝中2nd1.背景介紹——新能源汽車事故一、背景介紹一一、背景介紹一LG與現(xiàn)代的合資公司事故調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)拍攝一、背景介紹——電動(dòng)兩輪車及數(shù)碼類產(chǎn)品起火事故二、面臨及亟需解決的問題前端的前驅(qū)體、原材料，電池、應(yīng)用、后端的梯次利用、回收再利用等7梯次利用梯次利用5充電樁2充電樁43二、新能源汽車安全失火(熱失控)原因分析BMS"不靈光"車輛碰撞等車輛結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致B級(jí)電路短路、電池受到擠壓、外部電路過流、短路等非預(yù)期的大電流引起，超過了電池或電池系統(tǒng)可以承受的最大電流超過電芯安全界限的加熱，可能來自于相鄰熱失控電池，或散熱系統(tǒng)失效所積攢的熱量,,死著環(huán),溫升升高溫升升高增加高比能化快苑析鋰快苑暫未起到“腦中樞”的作用!◆擠壓◆跌落◆振動(dòng)三綜合刮傷“內(nèi)傷”如何診斷?仿真?“積勞成疾”◆火燒實(shí)驗(yàn)：夏天環(huán)境過熱實(shí)驗(yàn)“積勞成疾”二、內(nèi)部原因一電池高比能化出現(xiàn)貧富液出現(xiàn)貧富液增大!軟包的熱管理+極耳膠受熱老化?圓柱的BMS管理?二、內(nèi)部原因一高比能化、快充二二、內(nèi)部原因一高比能化、快充實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)基本字段動(dòng)力電池極值數(shù)據(jù)整車數(shù)據(jù)①動(dòng)力電池極值數(shù)據(jù)整車數(shù)據(jù)①車輛狀態(tài)③運(yùn)行模式④車速⑥總電壓⑦總電流⑩檔位報(bào)警數(shù)據(jù)位置數(shù)據(jù)③緯度確性?確性?②動(dòng)電池中最低溫度值是否足以預(yù)警動(dòng)力電池的故障?電池性能及安全評(píng)估不足及電池性能及安全評(píng)估不足及BMS設(shè)計(jì)不足電池基因篩選定制電池基因決定決定早電池工藝64咪咪——最低單體電壓0壓差曲線圖45壓差曲線圖——最低單體電壓03420報(bào)警閾值過于寬泛，或報(bào)警未及時(shí)處理溫差0大于4.1V電流曲線00大于4.1V電流曲線0地池般位電爪mv地池般位電爪mv四、整體解決方案之逆向分析流程——四、整體解決方案之逆向分析流程——『電池醫(yī)院』“電池安全”“電池安全”“電池診療”調(diào)整電池單體的電位，便于后續(xù)分析方式，收集電解液電位調(diào)整2電解液③真空抽取電池內(nèi)部氣體電池關(guān)鍵材料分析寫真記錄4單電極⑤非大氣暴露6分析電池關(guān)鍵材料學(xué)性能評(píng)價(jià)三電極植入分離電池正負(fù)極電化預(yù)檢-“望聞問切”——電池材料的一致性及批次穩(wěn)定性檢測(cè)◆電性能基本物理特性基本物理特性預(yù)檢預(yù)檢-“望聞問切”——電池性能初探(電化學(xué)分析)1、電池充放電(新品、老化品)2、電池直流、交流內(nèi)阻的測(cè)定(新品、老化品);非破壞直觀的分析電池老化品和新品內(nèi)阻變化情況和正負(fù)極材料的老化程度?！纛A(yù)檢預(yù)檢-“望聞問切”——電池內(nèi)部缺陷初探◆超聲波測(cè)試：微觀測(cè)試◆電池產(chǎn)氣→超聲在氣液界面反射◆SEI膜生長(zhǎng)→超聲界面損耗改變導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定-3.80公式1Time/minTime/min◆熱◆熱失控分析gg2.噴出大量氣體3.加熱電芯噴出電極材料4.其他電芯防爆閥均啟動(dòng)熱失控分析熱失控分析熱失控分析0550氣體種類C?H?和CH?的含量較高，大概占總氣體含量的40%以上! 預(yù)檢-“望聞問切”——電池性能初探◆電池一致性及篩選>微分電容/電壓、直流/交流內(nèi)阻、循環(huán)伏安等◆熱管理設(shè)計(jì)>充放電的發(fā)熱量(高低溫、不同倍率)>充放電發(fā)熱量——為散熱設(shè)計(jì)提供精確的熱量>同材料體系不同結(jié)構(gòu)不同尺寸發(fā)熱量區(qū)別很大——確認(rèn)電池選型>不同體系的熱失控溫度整體解決方案之逆向分析——“門診”電池關(guān)鍵材料分電池關(guān)鍵材料分分離電池正負(fù)極電化學(xué)性能評(píng)價(jià)各種電池通過離心的方式，收集電解液外觀觀察①預(yù)檢2離心抽出③真空抽取電池內(nèi)部氣體4單電極⑤電池拆解、拍照6多種非大氣暴露手法分析電池關(guān)鍵材料整體解決方案之逆向分析——“門診”◆析鋰均勻析鋰局部析鋰邊緣析鋰整體解決方案之逆向分析——整體解決方案之逆向分析——“門診”極片褶皺或波浪邊極片的褶皺可能會(huì)導(dǎo)致正負(fù)極片間存在縫隙，從而誘發(fā)鋰枝晶的析出負(fù)極“缺陷點(diǎn)”整體解決方案之逆向分析——“門診”調(diào)整電池單體的電位，便于后續(xù)分析各種電池通過離心的方式，收集電解液分離電池正負(fù)極電化學(xué)性能評(píng)價(jià)電池關(guān)鍵材料分4⑤4⑤62③預(yù)檢多種非大氣暴露手法分析電池關(guān)鍵材料真空抽取電池內(nèi)部氣體多種非大氣暴露手法分析電池關(guān)鍵材料真空抽取電池內(nèi)部氣體“門診”“門診”——電池氣體采集與分析解析密閥門(進(jìn)氣管);8.第二氣密閥門《出氣管);9、第三氣密閥門(抽氣管);106H005●電解液副反應(yīng)推斷及電解液的合理優(yōu)化調(diào)整電池單體的電位，便于后續(xù)分析各種電池通過離心的方式，收集電解液分離電池正負(fù)極電化學(xué)性能評(píng)價(jià)電池關(guān)鍵材料分4⑤4⑤6抽取2③預(yù)檢多種非大氣暴露手法分析電池關(guān)鍵材料真空抽取電池內(nèi)部氣體多種非大氣暴露手法分析電池關(guān)鍵材料真空抽取電池內(nèi)部氣體“門診”“門診”——電池電解液分析>組成>密度>粘度>電導(dǎo)率>酸度整體解決方案之逆向分析——“門診”調(diào)整電池單體的電位，便于后續(xù)分析各種電池通過離心的方式，收集電解液分離電池正負(fù)極電化學(xué)性能評(píng)價(jià)電池關(guān)鍵材料分⑤⑤642③①預(yù)檢多種非大氣暴露手法分析電池關(guān)鍵材料多種非大氣暴露手法分析電池關(guān)鍵材料真空抽取電池內(nèi)部氣體“手術(shù)室”“手術(shù)室”——電池拆解分析解析批量電池拆解批量電池拆解電池一致性電池一致性◆面密度重中年民中G重中年民中Ghh“手術(shù)室”——電池拆解分析解析“抽絲剝繭”編號(hào)__的峰強(qiáng)比0.7574__的峰強(qiáng)比0.7574結(jié)構(gòu)坍塌!—“手術(shù)室”“手術(shù)室”——電池拆解分析解析電池競(jìng)品分析口電芯設(shè)計(jì)口極耳焊接方式口工藝設(shè)計(jì)口極片設(shè)計(jì)口關(guān)鍵材料設(shè)計(jì)口材料基本參數(shù)口材料基本性能口電芯設(shè)計(jì)口極耳焊接方式口蓋板設(shè)計(jì)口極片設(shè)計(jì)口關(guān)鍵材料設(shè)計(jì)口材料基本參數(shù)口材料基本性能電池競(jìng)品分析電池競(jìng)品分析“手術(shù)室”“手術(shù)室”——電池拆解分析解析口電芯設(shè)計(jì)口極耳焊接方式口蓋板設(shè)計(jì)>注液孔尺寸口極片設(shè)計(jì)>N/P比設(shè)計(jì)口關(guān)鍵材料設(shè)計(jì)口材料基本參數(shù)>材料粒徑分布口材料基本性能選擇選擇合理合適應(yīng)用場(chǎng)景的電池!“住院部”“住院部”——電池三電極分析電池第三極的植入電池性能劣化解析電池第三極的植入電池性能劣化解析重組/原位植入重組/原位植入殼體卷芯殼體卷芯整體解決方案之逆向分析——“手術(shù)室”調(diào)整電池單體的電位，便于后續(xù)分析各種電池通過離心的方式，收集電解液分離電池正負(fù)極電化學(xué)性能評(píng)價(jià)電池關(guān)鍵材料分4單電極⑤4單電極⑤6氣體抽取2③預(yù)檢多種非大氣暴露手法分析電池關(guān)鍵材料真空抽取電池內(nèi)部氣體多種非大氣暴露手法分析電池關(guān)鍵材料真空抽取電池內(nèi)部氣體“科室”——電池表斷面分析表面形貌表面形貌斷面形貌●斷面冷凍制備“科室”——電池表斷面組成分析三多BindingEnergy負(fù)極表面沉積正極過渡金屬價(jià)態(tài)及比例分析SEI膜的厚度預(yù)測(cè)電池的壽命!●材料一物性●不同循環(huán)次數(shù)一物性m充放電循環(huán)●倍率充放電●●濫用實(shí)驗(yàn)◆劣化分析◆劣化分析●材料●不同循環(huán)次數(shù)◆電化學(xué)性能●充放電循環(huán)●倍率充放電●高低溫●濫用實(shí)驗(yàn)●機(jī)械性能分子量●組成等◆水分分析(涂覆膜)◆競(jìng)品分分子量●組成等◆水分分析(涂覆膜)◆劣化分析●缺陷點(diǎn)●涂層厚度●涂層均勻度◆電化學(xué)性能●充放電循環(huán)●倍率充放電●高低溫五、整體解決方案之正向分析五、整體解決方案之正向分析——隔膜B不加權(quán)方程權(quán)重截距斜率調(diào)整后R平方320樣品編號(hào)電導(dǎo)率(mS/cm)ABC隔膜不具有普適性!五、整體解