具有金属外壳的锂离子动力电池具有散热性能好和机械强度高的优点,这是大多数锂电池制造商所追求的。然而,在电池内部,有时由于制造工艺的原因,正极和负极可能与金属壳直接接触。在某些情况下,原始的钝化膜将被破坏,电池将失效。因此,了解金属壳型锂离子动力电池内部发生的腐蚀反应对提高锂离子电池的使用寿命和安全性具有重要的指导意义。本文研究了铝壳锂离子动力电池以分析腐蚀反应的条件,并通过扫描电子显微镜(SEM),电感耦合等离子体光谱(ICP),X射线衍射(XRD)进行了定量分析,能量谱(EDS)等分析方法对腐蚀反应进行了深入研究,指导了实际生产过程。外壳电压的原因:电池故障的分析:从以上曲线可以看出,普通电池外壳和负极的电势均高于2.0V,循环性能和存储性能均良好,而负极和腐蚀电池外壳的电位低,接近0V,循环和存储性能迅速下降。剖析并分析了这两个电池:普通电池铝壳的内壁光滑且平坦,线条清晰,而腐蚀的电池则被剖析,发现负极耳与电池的内壁接触。铝壳破裂了。 SEM图像显示腐蚀部位充满网状结构。从EDS可以看出,在普通电池的铝壳中仅检测到铝,而在铝壳的腐蚀部分中仅检测到碳和氧,这表明铝壳已经发生了腐蚀反应。为了推断腐蚀反应的发生方式,在干燥的环境中从铝壳的腐蚀部分刮下少量的腐蚀性粉末进行XRD检测,并通过ICP测试两个电池的残留电解质。结果如下:通过软件拟合腐蚀部位的主要成分是Li2CO3和少量的[Al2Li(OH)6] 2CO3。腐蚀样品溶解后,用pH试纸测试后发现是强碱性的。推测腐蚀过程如下。当电池的负极组或负极耳与电池盒接触时,在电池的充电和放电或存储期间,锂离子可优先通过电解质插入铝盒中以产生嵌入的锂。铝化合物,同时从表4的数据中可以看出,腐蚀电池电解液中锂元素的含量明显高于普通电池,并且这些锂元素的存在包括锂离子和锂元素物质。由于金属Al晶格中的八面体空隙的大小与Li +相似,因此容易与Li +形成金属间隙化合物。如果将金属Al晶格中的所有八面体都嵌入Li +中,则会形成化学式为LiAl的合金。随着锂嵌入的加深,它逐渐反应生成氧化锂和氢氧化锂。因此,腐蚀样品在溶解后变为碱性。随着腐蚀反应的进一步发生,元素锂,氧化锂,氢氧化锂和嵌入锂的铝化合物会相互影响。空气中的二氧化碳反应生成Li2CO3和少量的[Al2Li(OH)6] 2CO3。此时,电池将逐渐失效。总结:(1)在对普通电池和铝壳外侧有明显腐蚀痕迹的电池进行性能测试后,可以发现腐蚀电池的循环,存储和速率都有一定程度的降低; (2)腐蚀后对铝壳锂离子动力电池进行解剖后,发现腐蚀反应的原因是负极与铝壳内壁之间的接触。此时,铝壳与负极之间的电压低。腐蚀反应首先发生在铝壳内部,一段时间后,腐蚀逐渐反应到铝壳外部; (3)腐蚀部位的XRD,EDS,SEM和残留电解液的ICP表明,腐蚀反应的最根本原因可能是锂离子与铝之间的插层反应。