锂离子电池工艺缺陷导致的热失控案例简析
时间:2019-11-26 11:15 来源:未知 作者:qingting
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——蜻蜓智能&中泽智能
锂离子电池作为一种新型能源的典型代表，广泛应用于3C数码产品、电动汽车等领域，但随着应用范围的扩大，电池热失控案例愈发频繁，安全问题引起了广泛的重视。截止目前，国内消费类电池行业和电动汽车行业发生了几十起燃烧事故，其中不乏明星产品，对人民的财产安全造成了极大的损失。本文将举例几种导致电池热失控的锂离子电池工艺缺陷，并对相关工艺 缺陷提供改进性建议。（一）焊接缺陷
18650电池是较早期市场化的一种锂电池产品，其出货量大，生产工艺也比较为成熟，广泛应用于平衡车、POS机等产品中。由于成本等其他原因，大部分厂家都采用单极耳工艺，因此整个电芯的电流都通过一个极耳，极耳处焊接不良，会导致内阻增大使得电池内部局部产热量剧增，进而引发热失控，但其极耳焊接处焊点深度不一，有些地方呈现虚焊，与极耳对应的隔膜处陶瓷涂层已经局部脱落，里面的基膜出现闭孔，该电池若继续使用下去易出现热失控。
图1.电池极耳焊接处
a)焊接处外观图; b)焊点外观图; c)发黄隔膜SEM图
a)焊接处外观图; b)焊点外观图; c)发黄隔膜SEM图
(二）极片缺陷
不同于18650电池圆形结构，软包电池为方形，通常也是卷绕结构，隔膜位于正负极极片中间，可以防止正负极极片直接接触。如图2所示，失效品内部负极极片存在破损，破损的铜箔边缘凹凸不平，可能刺穿隔膜导致内短路，同时极片表面有烧毁痕迹，说明此处有内短路，但程度不剧烈，短路电流不大，未能瞬间溶化铜箔，在后续充放电使用中，热量继续累积，导致电池失效。
不同于18650电池圆形结构，软包电池为方形，通常也是卷绕结构，隔膜位于正负极极片中间，可以防止正负极极片直接接触。如图2所示，失效品内部负极极片存在破损，破损的铜箔边缘凹凸不平，可能刺穿隔膜导致内短路，同时极片表面有烧毁痕迹，说明此处有内短路，但程度不剧烈，短路电流不大，未能瞬间溶化铜箔，在后续充放电使用中，热量继续累积，导致电池失效。
图2.软包电池失效照片
a)失效极片破损处外观; b)失效品禁片破损处SEM图
不同类型的锂离子电池，其工艺缺陷差别较大，改进措施也是千差万别。针对18650电池 的焊接缺陷，除了定期检查焊接头是否存在磨损等现象，还可以等电池出货后对其进行直流内阻测试，当然，这会增加生产成本；针对软包电池的极片缺陷，可以采用的方法就是在产线上测量裸电芯Hi-pot值，出货时监测K值。从宏观整体来说，热失控依旧是小概率时间，我们要科学正确的认识失控，并掌握应对方法，不要再闻“火”色变啦！a)失效极片破损处外观; b)失效品禁片破损处SEM图
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