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锂电池失效分析技术——电芯拆解

      

         从事锂电池行业总免不了要拆解电池,起初很兴奋觉得终于可以拆几个电池看看不同SOC下负极的颜色是不是真的如文献描述的那样从黑色→褐色→酒红→金黄;进行自放电失效分析也为找到了几个黑点而略有成就感;中途拆解的时候出现几次未遂事件内心忐忑怕处分;再到后来倦了觉得没意思。然而在实际的项目开发过程中,电芯拆解作为一种事后分析手段又十分重要。不过在实施一个动作前,还是要经常去想一想我的目的是为了什么,为啥要拆?拆解为了验证什么?拆解能够获得什么信息?所获得的信息是真实的吗?这样一想又感叹自己不懂的地方还很多。今天看看美国橡树林实验室的前辈们怎么拆电池。

       拆解电池作为有损分析方式,为了保证电池各部分的“原汁原味”,惰性氛围很重要,本报告重点分析了在不同过充SOC下硅碳负极表面状态及SEI膜成分变化;此外分析了快速高压化成与小倍率低压化成的区别。

当过充SOC大于160%时空电态负极表面出现大量副产物,这些副产物为锂枝晶和SEI膜,同时还存在过渡金属沉积物,较高的SOC下Si负极巨大的体积导致开裂。

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       不同化成工艺对比表明,高压大倍率化成可显著提高化成效率,与常规小电流化成相比电池循环性能无明显差异。XPS分析表明小电流慢速化成负极表面F/P/Ni/Al等元素含量较高,与其表面更厚的SEI膜有关。此外结合SEM相貌分析结果,大电流化成负极表面性能大量“鼓包”,与其在化成时的产气有关,这种结构特征可改善活性涂层与集流体间的黏附强度,从而提高循环性能。

  1.  NCM/Si&Gr体系粘结剂优选,本报告所涉及的电池体系使用PAA-Li作为负极粘结剂,PAA,PAA-Li、PAA-Na/K等粘结剂与CMC/SBR粘结剂体系相比优劣势有哪些?

  2. 化成工艺优化,高压脉冲化成与常规小电流宽SOC窗口化成对LFP/Gr是否有类似规律。

   

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