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盤點鋰電池失效分析的難點
閱讀：292 發布時間：2023-2-21
鋰電池失效原因與失效之間并不是簡單的“一對一”模式，還有“一對多”、“多對一”、“多對多”等多維關系。
此外，引起鋰電池失效的原因分為內因和外因，可以是來自組成材料本身的結構、物化性質的變化，也可以是設計制造、使用環境、時間跨度等復雜因素。因此，鋰電池的失效原因和失效之間的構效關系十分復雜。
例如，正/負極材料的結構變化或破壞，都會產生容量上的衰減、倍率性能下降、內阻增大等問題；隔膜老化、刺穿是電池內短路的重要因素；電池的設計，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揮密切相關；高溫環境會導致電池電解液發生分解變質，也會引起容量衰減、內阻增大、產氣等問題。
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重和主次關系，才能對失效電池進行準確的評估，并針對性地提出合理的措施。
鋰電池本身就是屬于現代控制論中的灰箱（灰色系統），即對其內部物理、化學變化機理及熱力學與動力學過程不是完全了解。
鋰電池主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解質、溶劑、導電劑、黏結劑、集流體、極耳等組成。電池制備流程包含前段、中段、末段三部分，包括打漿、涂布、烘干、輥壓、分條、配片、模切或卷繞、入殼、極耳焊接、注液、封口焊接、化成分容等步驟。
但各個關鍵材料之間并不是獨立存在的，各個制備步驟也不是獨立存在，它們之間是相互關聯、相互影響的，且會因應用領域的改變而發生較大變化。
常見的鋰電池負極材料有天然石墨、人造石墨、中間相碳微球MCMB、Li4Ti5O12、軟碳、硬碳、硅負極、SiOx-C負極、金屬鋰、復合金屬鋰等。
根據不同的使用環境和要求，選擇不同的正負極體系，配以適當的電解液體系及其他輔助材料，在合適的制備流程下，做成滿足使用需求的各類形式鋰電池。
合格的鋰電池會應用到各行各業，尤其在電動汽車、船舶、航天航空等領域。從材料制備到產品使用的過程充滿著可變性、復雜性。
因此，對鋰電池失效分析不能僅局限于電池關鍵材料的失效，同時要對材料結構、合成加工、性能設計、制造流程、服役情況、失效表現等進行綜合考慮。