最全电芯常见异常原因排查以及10+表征检测方法,附文献 DOI!


电芯测试并非单一的检测流程,而是一套覆盖 “性能、安全、环境、寿命” 的完整体系,每种测试方法都有其独特的技术逻辑和应用场景。

电芯测试研发经常会遇到的场景是:

1. 失效原因复杂,涉及多领域知识,初期易无头绪;

2. 分析方法(如超声、SEM、EIS等)和数据解读分散,整合耗时;

3. 很多技巧依赖经验,缺乏标准化传递,新人易重复踩坑。

针对电芯常见异常,可通过 无损分析手段(如CT、超声波检测等)初步定位问题;辅以 破坏性分析方法(电镜、ICP、同步热分析等)深入探究根源;同时结合循环伏安法、EIS、DQ/DV、三电极、XPS等 电化学与表面表征技术,再配上实际案例,就能为电芯失效分析提供清晰的方法指引,提升分析效率。

电芯常见异常原因总结

电芯异常排查步骤

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常见电芯检测表征手段(附文献 DOI)

电池可逆容量衰减

可逆容量衰减的三类常见行为及成因

一、正常循环衰减

材料结构变化:正极材料出现晶格畸变,负极石墨层间结构发生改变

SEI膜过度生长:既消耗活性锂,又会增加界面阻抗

析锂:锂离子在负极表面不均匀沉积,形成金属锂枝晶,导致活性锂损失

材料结构变化:正极材料出现晶格畸变,负极石墨层间结构发生改变

SEI膜过度生长:既消耗活性锂,又会增加界面阻抗

析锂:锂离子在负极表面不均匀沉积,形成金属锂枝晶,导致活性锂损失

二、循环容量跳水

过渡金属溶出:如正极中的Ni、Co等金属离子溶解,破坏材料结构与电化学活性

锂枝晶生长:枝晶可能刺穿隔膜引发内短路风险,同时消耗活性锂

SEI膜过度生长

内短路:电芯内部正负极直接接触,造成容量快速损失

电解液失效:电解液分解、浓度降低,影响离子传输效率

粘结剂失效:极片活性物质脱落,导致导电网络被破坏

过渡金属溶出:如正极中的Ni、Co等金属离子溶解,破坏材料结构与电化学活性

锂枝晶生长:枝晶可能刺穿隔膜引发内短路风险,同时消耗活性锂

SEI膜过度生长

内短路:电芯内部正负极直接接触,造成容量快速损失

电解液失效:电解液分解、浓度降低,影响离子传输效率

粘结剂失效:极片活性物质脱落,导致导电网络被破坏

三、存储容量衰减

漏液:电解液泄漏导致离子传输介质减少

自放电:电芯内部发生副反应,消耗活性物质

内短路

过渡金属溶出

析锂

漏液:电解液泄漏导致离子传输介质减少

自放电:电芯内部发生副反应,消耗活性物质

内短路

过渡金属溶出

析锂

电池容量衰减排查分析

在面对电芯常见异常时,需遵循系统的分析流程。首先通过 外观检查初步判断物理损伤;接着利用 无损检测手段,如剩余容量测试、EIS、CT、超声波测试等定位异常;最后开展 破坏性测试,借助三电极测试、电芯拆解、极片多手段分析(XRD、ICP、XPS 等)、隔膜与电解液分析,探究异常的根源。 各类表征方法各有侧重,相互配合,能更精准高效地完成电芯异常分析,为电芯的改进与优化提供有力支撑。

电池材料检测找科学指南针

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