1.外觀檢查
對(duì)電池的外觀進(jìn)行檢測(cè),判斷是否存在破損、腐蝕及燃燒過等影響完整性導(dǎo)致無法進(jìn)行充放電的問題,也可以判斷電池經(jīng)歷過的部分外部環(huán)境條件,如針刺、擠壓、過熱等。若不存在,可以繼續(xù)進(jìn)行無損檢測(cè);若存在,則難以進(jìn)行電化學(xué)性能表征,只能進(jìn)行部分原位測(cè)試表征或直接進(jìn)行有損檢測(cè)。
2.無損檢測(cè)
確定電池完整,沒有發(fā)生嚴(yán)重影響其工作或安全性的問題,可以對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能的測(cè)試,如對(duì)其剩余容量、內(nèi)部阻抗等測(cè)試,通過電化學(xué)性能方面的測(cè)試可以獲得一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)以幫助判斷其失效原因。此外,可以采用一些原位的測(cè)試方法在不破壞電池的條件下盡量多獲得一些其內(nèi)部的信息(如其內(nèi)部是否有破損和內(nèi)部活性材料的物相等),以幫助判斷其失效的可能原因從而確定后續(xù)的測(cè)試表征方法。
3.有損檢測(cè)
4.綜合分析
完成有損檢測(cè)后,結(jié)合對(duì)電池整體的性能(如果有)測(cè)試和對(duì)各組件的測(cè)試和表征,綜合分析電池所發(fā)生的失效類型及造成的具體原因。
即使是外界環(huán)境的原因,絕大多數(shù)也會(huì)間接通過電池內(nèi)部組件的一些反應(yīng)、變化造成電池失效,因此對(duì)電池本身的無損檢測(cè)和拆解后的組件有損檢測(cè)非常重要,可以從根本上獲得電池失效的原因。
鋰電池失效原因與失效之間并不是簡單的“一對(duì)一"模式,還有“一對(duì)多"、“多對(duì)一"、“多對(duì)多"等多維關(guān)系。此外,引起鋰電池失效的原因分為內(nèi)因和外因,可以是來自組成材料本身的結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)的變化,也可以是設(shè)計(jì)制造、使用環(huán)境、時(shí)間跨度等復(fù)雜因素。因此,鋰電池的失效原因和失效之間的構(gòu)效關(guān)系十分復(fù)雜,如圖所示。例如,正/負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)變化或破壞,都會(huì)產(chǎn)生容量上的衰減、倍率性能下降、內(nèi)阻增大等問題;隔膜老化、刺穿是電池內(nèi)短路的重要因素;電池的設(shè)計(jì),極片涂布、滾壓、卷繞等過程都直接與電池容量及倍率性能的發(fā)揮密切相關(guān);高溫環(huán)境會(huì)導(dǎo)致電池電解液發(fā)生分解變質(zhì),也會(huì)引起容量衰減、內(nèi)阻增大、產(chǎn)氣等問題。故想用單一失效原因去描述并剖析失效是不正確的,且需要用定量角度剖析多種失效原因在某一階段的影響權(quán)重和主次關(guān)系,才能對(duì)失效電池進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估,并針對(duì)性地提出合理的措施。