点击左上角“锂电联盟会长”，即可关注！
在当今能源驱动的时代，锂离子电池作为各类电子设备、电动汽车以及储能系统的关键动力源，其性能与可靠性至关重要。然而，锂离子电池在生产、使用及储存过程中，常面临不良失效问题，严重影响产品寿命、安全性和用户体验。这些失效现象不仅制约产业发展，也引发对电池稳定性和耐久性的广泛关注。一、漏液漏液的定义对于钢壳或铝壳电池一般在封口位置（注：电池壳体与盖帽位置, 亦或焊缝位置等）有电解液流出或防爆阀打开有电解液流出及导致盖帽及壳体氧化、锈蚀的现象；对于软包电池则表现铝塑膜表面破损，内部电解液流出或存在腐蚀痕迹的现象。当然，还有外部原因，如碰撞挤压损伤或刺穿导致的漏液。图1 软包电池漏液 图2 方形电池漏液 图3圆柱电池漏液漏液不良 鱼骨图分析（Fishbone）图4 鱼骨图说明：以上鱼骨图是综合当前的软包、方形、圆柱电池漏液，列出的主要影响因素。总结电芯漏液可以说是除安全性能外，最令人讨厌不良项目。单个漏液的电芯不但导致单体PACK失效，也可能导致配套的装置或整机出现氧化腐蚀；若单个或多个电芯漏则可能导致整个模组或电池组失效。甚至将其比作“一粒老鼠屎破坏一锅汤”也不会过！对于软包电池，铝塑膜来料品质绝对是关键；封焊（顶封、侧封、二封等）工艺参数如温度、时间、压力、真空度等的优化设计也是至关重要的。同时，封头平行度的监测环节也不可少；号称锂电三大天敌之一的水分更不容忽视。探测方面：加强封头平行度检测，水分测试，外观检测，焊接强度/效果测试，气密性测试，红药水测试，高温高湿及水浴测试等。对于方形电池，激光焊接是一个非常重要的管控环节。激光焊是采用激光熔化电池的壳盖的边缘使其融合在一起。其工艺的缺陷极易引起的焊接沙眼。一般采用涂覆渗透剂的方式来防止激光焊引起的沙眼，从而防止电池漏液。必须强调的是，激光焊接工艺参数如电流、频率、脉宽、速度、焦距等的优化设计是相当重要的。探测方面：加强激光焊首检/巡检，气密性测试，外观检测，显微镜确认焊接熔深状况等。对于圆柱电池， 封口工艺参数及封口模具的管控绝对是至关重要的。其次，盖帽的爆破和拉断拉力等也要优化设计。探测：加强封口首检/巡检，封口压缩比检测，外观检测，气密性测试等。装配端的设备的稳定性也不容忽视，日常和定期的维护和保养必须落实到位。同时，注液过程也要监控到位，一旦出现电芯电解液过量，加之外接环境的影响如温度、大电流等，也是会导致电芯漏液发生的。一些物料的来料品质要加严管控，如电解液、铝塑膜、来料极耳胶，盖帽/盖板、壳体以及两者的适配性、钢珠与壳体的匹配性等。二、爆炸爆炸的定义是指电池失效时；单体电池外壳强制裂开，内部主要部件被强制排出。爆炸机理：当电池在受到热冲击、过充、过放、短路、振动、挤压等滥用状态下，电池内部的活性物质及电解液等组分间将发生化学、电化学反应，产生大量的热量与气体，引起电池的升温，如果锂离子电池内部的热生成速率大于热散失速率,则体系内的反应温度就会不断上升，当热量和内压累积到一定程度的时候，就会引起电池的燃烧或爆炸。爆炸鱼骨图解剖分析常见不良图片注：若有条件的化，也可以获取爆炸电芯粉末，做DSC曲线分析。潜在的失效模式和后果分析（FMEA）总结1、电池芯爆炸的类形可归纳为外部短路, 内部短路、过充/过放、高温五种。2、防爆重点在防过充, 防短路及提升电芯安全性三方面。其中防止过充及外部短路属于电子防护、电池系统设计及电池组装有较大关系。电芯安全性提升的重点为化学与机械防护,与电池芯设计方案（负极过量系数、正/负极隔膜尺寸规格等）、材料选用（隔膜纸抗穿刺强度等）及制造过程（毛刺/少注/漏液的产生，及极片的包覆的对齐度等）有较大关系。三、压差压差的定义压差又分为动态压差和静态压差。锂电制造商通常在发货前，由制造部门或品质部门对电池的静态压差进行检验。电池包在充放电测试完毕，经过静置一段时间后，测量电池包单串的最高电压和最低电压，两者的差值即为压差。若这个差值高于工艺规格的压差要求则判定为压差大的不良。单位一般为毫伏（mv）。压差大不良鱼骨图分析（Fishbone）总结引起电池包压差大的原因很多，同充高放低类似，如电芯方面（电芯的质量，如内阻、电压、容量、自放电率，一致性等）、保护板或BMS方面、电池包模组结构设计、箱体结构涉及、散热系统、配档标准、制程操作、工装夹具、环境温度、点焊工艺、充放电工艺、等都有密切的关系。针对一些电池包拆解发现无异常的，重组OK的，则不排除为虚焊、漏焊等接触不良或螺丝位锁紧所致。若批量性的压差大则不排除与电池包内的温度分布不均匀有关，则需要从模组、箱体结构、及热管理等方面去考虑改善。压差大的原因涉及的因素和方面较多且非常复杂。以上仅列举的只是主要的、典型的失效原因，供大家参考借鉴。电池包会涉及到的电池类型（如方型，圆柱，软包等）和电池模组工艺（如螺丝连接、镍片焊接等）的不同，因此导致充高放低的原因会有些差异。大家需在后续的不良失效模式分析中需要针对具体情况需要具体分析。四、循环性能差循环寿命的定义指电池在一定条件下进行反复充放电,当容量等电池性能达到规定的要求以下时所能发生的充放电次数。一般以电池的额定容量为标准，电池在环境温度为(20±5℃)的条件下反复充放电,当电池容量降至其70%时的充放电次数称为循环寿命；数码类锂离子电池一般要求≥300次；三元电池锂离子电池一般要求≥500次；锂酸铁锂电池一般要求≥1500次。具体可参考国标、行业标准及客户要求。潜在的失效模式和后果分析（FMEA）总结影响循环性能的主要因素：1、原材料的选择。原材料性能好坏是影响电池循环性能的重要因素。2、原材料的搭配 。最好的原材料不一定做出最好的电池，还要考虑各种材料之间的搭配使用，比如电解液对负极材料的选择性等。3、工艺配方的优化 。如导电剂，量多了影响电池容量、量少了增大电池的内阻等。4、工艺参数的选择。如最重要的正负极敷料量比例、极片的面密度、压实密度等。5、设备精密程度、员工的操作等对电池的性能至关重要（如电解液不足或涂布敷料量偏轻/偏重都对电池循环性能有直接的影响。五、厚度超标厚度超标指因设计、材料或制造过程等一系列因素造成电池的膨胀或鼓胀幅度超出工艺原有设定范围的现象。厚度超标鱼骨图分析解剖常见不良图片潜在的失效模式和后果分析（FMEA）总结电池厚度超标主要有以下两方面原因：1.锂离子嵌入带来的厚度变化电芯充电时锂离子从正极脱出嵌入负极，引起负极层间距增大，而出现膨胀，一般而言，电芯越厚，其膨胀量越大，电压越高其厚度会相应增大。2.制程控制不力引起的膨胀-在制造过程中，如浆料分散、辊压厚度控制、卷绕张力、带夹烘烤/化成（如软包电池等）等影响；-焊接不良。如铝壳电池的激光焊接不良，软包电池顶侧封/二封不良等都会导致电池内部吸潮膨胀等；-电池制造环境温/湿度控制等都会直接影响电芯电芯的膨胀程度；特别是水分，因为充电形成的高活性锂碳化合物对水非常敏感，从而发生激烈的化学反应；反应产生的气体造成电芯内压升高，增加了电芯的膨胀；所以在生产中，除了应对正负极片严格除湿外，在注液过程中需采用除湿设备，保证空气的干燥度1%RH或露点温度-34℃左右。总之，在电池封口前的所有工序必须经过严格的湿度管控。锂电联盟会长向各大团队诚心约稿，课题组最新成果、方向总结、推广等皆可投稿，请联系：邮箱libatteryalliance@163.com或微信Ydnxke。相关阅读：锂离子电池制备材料/压力测试！锂电池自放电测量方法：静态与动态测量法！软包电池关键工艺问题！一文搞懂锂离子电池K值！工艺，研发，机理和专利！软包电池方向重磅汇总资料分享！揭秘宁德时代CATL超级工厂！搞懂锂电池阻抗谱(EIS)不容易,这篇综述值得一看！锂离子电池生产中各种问题汇编！锂电池循环寿命研究汇总（附60份精品资料免费下载）