坎坷的鋰離子電池，技術(shù)成熟還在路上。

鋰離子電池發(fā)明迄今有49年歷史，可安全性，能密度，價格還不能做到親民。觀各種資訊，無一不側(cè)面說鋰離子電池的工藝復(fù)雜，制備工序較多，熱失控突出，失效分解驗(yàn)證不易驗(yàn)證。

先科普一下鋰離子電池的知識，不喜先跳過。

鋰離子電池的容量由正極活性物質(zhì)中鋰離子含量決定。正極過量，電解液鋰離子梯度分布不均等，會析鋰，萌生枝晶，易造成安全威脅。電解液起運(yùn)輸鋰離子用途，量要有保證。電池中的水分會消耗鋰離子，影響容量，同時易跟電解質(zhì)反應(yīng)，有氣脹。隔膜起過濾用途，不能破損，否則正負(fù)極接觸，會短路。

假如高溫下工作，電池容量會下降更快，而且壽命也會縮短。

尤其是鋰離子電池濫用情況分明，重要是熱濫用、電濫用和機(jī)械濫用。過熱和火災(zāi)暴露屬于熱濫用。過充、過放電和外部/內(nèi)部短路是電氣濫用。機(jī)械濫用情況包括碰撞、穿透和彎曲。

總而言之，對鋰離子電池加工而言，最緊要是學(xué)會失效分解。辦上是尋找質(zhì)量問題原由，在短時間內(nèi)，找到正確結(jié)論，選擇切實(shí)可行措施。

失效分解很簡單，重要包括：明確分解對象，確定失效模式，研究失效機(jī)理，判定失效原由，提出防止措施（包括設(shè)計改進(jìn)）。

一樁失效事件不論是屬于大事故還是小故障，其原由總是包括操作人員、機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)、材料、制造工藝、環(huán)境和管理6個方面，處理辦法如下。

第一,比較辦法。選擇一個沒有失效的并能與失效系統(tǒng)進(jìn)行相互比較的系統(tǒng),以便從中找出差異。這樣將有利于盡快找出失效的原由。

第二,歷史辦法。歷史辦法的客觀根據(jù),是物質(zhì)世界的運(yùn)動變化和因果制約性。就是依據(jù)設(shè)備在同樣服役條件下,過去表現(xiàn)的情況和變化規(guī)律,來推斷今朝失效的可能原由。

第三,邏輯辦法。就是依據(jù)背景資料(設(shè)計、材料、制造的情況等)和失效現(xiàn)場調(diào)查材料以及分解、探測獲得的信息進(jìn)行分解、比較、綜合、歸納,做出判斷和推論,進(jìn)而得出可能的失效原由。

針對鋰離子電池失效來講，重要分兩類：性能失效和安全性失效。

性能失效是鋰離子電池的性能達(dá)不到使用要求和相關(guān)指標(biāo),重要有容量衰減或跳水、循環(huán)壽命短、倍率性能差、一致性差、易自放電、高低溫性能衰減等。

安全性失效是鋰離子電池由于使用不當(dāng)或者濫用,出現(xiàn)的具有一定安全風(fēng)險的失效,重要有熱失控、脹氣、漏液、析鋰、短路、膨脹形變等。

然而從根本上說，失效歸根結(jié)底是材料性能與結(jié)構(gòu)被破壞。

筆者是材料碩士出身，深知牛逼高尚的創(chuàng)造，背后都是材料的革新。

材料失效重要指材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、形貌等發(fā)生異常和材料間失配。

舉個例子，正極材料因局部Li+脫嵌速率不一致導(dǎo)致材料所受應(yīng)力不均而萌生的顆粒破裂。硅負(fù)極材料因充放電過程中發(fā)生體積膨脹收縮而出現(xiàn)的破裂粉化,電解液受到濕度溫度的影響發(fā)生分析或變質(zhì),石墨負(fù)極與電解液中添加劑的碳酸丙烯酯(PC)發(fā)生的溶劑共嵌入問題,N/P(負(fù)極片容量與正極片容量的比值)過小導(dǎo)致的析鋰。

對現(xiàn)今銷量還行的電動汽車和混合動力車來說，其核心技術(shù)就是電池。與3C消費(fèi)類電池比較，動力鋰電池雖然價格高、安全性能差，但比能量大、循環(huán)壽命長，使用場景更廣闊。

海闊憑魚躍，天高任鳥飛。時代進(jìn)步，動力鋰電池的技術(shù)日新月異，將來改進(jìn)應(yīng)還聚集在容量及結(jié)構(gòu)上。

有一點(diǎn)可肯定的是，無論電池廠商采用哪種技術(shù)路線，都要滿足安全性高、環(huán)境溫差范圍廣、充放電功能性強(qiáng)、倍率放電使用性好，成本低等條件。