摘要: 新能源汽车、大规模储能和先进消费电子领域的快速发展,对锂离子电池的能量密度、循环寿命、充放电倍率和安全性不断提出新的要求,服役过程中,这些关键性能不断演变,电池存在逐渐或突然失效的普遍现象。 失效分析是产品设计,工艺验证改进,产品质量提升、故障分析有效的方法。失效分析对产品的研发、设计、生产和使用都具有重要的作用。失效可能发生在产品寿命周期的各个阶段,涉及产品的研发设计、来料检验、加工制造、测试筛选、客户端使用等各个环节。通过分析工艺废次品、早期失效、试验失效、中试失效以及现场失效的样品,确认失效模式、分析失效机理,明确失效原因,给出预防策略,可以减少或避免失效的再次发生。电池性能不满足或不具备预期设计功能目标,或者衰减比预期更快,甚至导致安全事故,是锂离子电池领域失效分析所关注的核心内容。其与原材料、电芯设计、加工工艺、使用环境等因素相关。通过失效分析,可以建立电池性能或性能衰减与影响因素之间的关系,建立完善的失效树。在材料设计、加工,电芯设计、制造,使用过程中对影响因素进行有效的预防、管控,有助于提高电池产品的性能与竞争力,改善售后服务,提升用户体验。 高水平的失效分析,离不开先进的测试技术。全寿命周期锂离子电池的SOC、SOE、SOP、SOH精准测量和预测技术,无损检测、原位测量、高空间分辨率三维成分、价态、结构的分析测量,产热、散热、热扩散、热稳定性分析,高速度电化反应过程的记录跟踪等测量技术、系统的电化学测试技术以及正交实验设计和大数据分析是失效分析发展的基础。目前测试和失效分析方法与实验技术还需要进一步研发,积累。因此,应《储能科学与技术》期刊邀请,我组织了本期专辑,本专辑收集了国内高水平研究团队在电池测试和失效分析方面的研究论文综述,包括电池材料及电池的电位曲线、材料结构、力、热以及毒物分析以及核磁、超声、原位电镜等实验技术,希望能通过这些论文的发表,引起研究人员和工程人员对锂电池失效分析的关注,推动我国锂电池失效分析技术的进步,提高我国电池的研究和开发水平。 在本专辑出版之际,我谨向对本专辑给予支持的厦门大学、华东师范大学、清华大学、中国科学院青岛生物能源与过程研究所、北京理工大学、陆军防化学院、燕山大学等单位表示诚挚的谢意!对为本专辑撰文的各位专家学者致以最衷心的感谢!同时对《储能科学与技术》编辑部各位编辑为本刊付出的努力以及领域专家对本期刊长期的无私奉献致以最崇高的敬意!