杂志汇中国自行车·电动时代

针对市场反馈的不良现象及投诉问题，我们结合电池生产过程中的问题进行分析总结，系统整理电动自行车用锂离子电池的失效模式，提出了后续的改进方案。

2014年，我们对退回的电池组进行了拆解分析，对造成电动自行车用锂离子电池失效的原因进行了分类，主要有以下几方面：

一、电池组内部单体电芯的不良导致的电池组失效，主要分为：1.单体电芯单个落后；2.单体电芯腐蚀；3.单体电芯胀气。

二、电池组管理系统(BMS)不良造成电池组的失效：1. 保护板自耗电大；2.保护板MOS管烧毁；3.保护板腐蚀。

三、终端客户使用不当造成电池组失效：1.电池组完全放电后长时间搁置导致电池组过放电；2.电池组充放电保险烧毁；3.其他配件损伤及遗失等。

针对以上失效模式，我们进行深入分析并提出了相应的改善解决措施：

一、单体电芯单个落后。主要表现为放电容量不足、电池组放电截止电压偏高，产生的主要原因：电池制程中单体电芯的一致性及配组方案的不严谨导致电池组内单体电芯出现“短板效应”，导致整组电池出现失效；改善的措施大致分为：

1.在单体电芯的制程中严格控制环境粉尘及分切毛刺等，降低单体电池内部以短路引起的自放电大；

2.优化配组工艺，解决电池组在使用过程中动态平衡的一致性。

单体电芯腐蚀：对于软包装单体电池来说，腐蚀主要分为两种：

二、单体电芯内部腐蚀，即单体电芯在制程中有铝塑膜拉伸过度或极耳封装短路引起铝塑膜由内而外的损伤造成电池组失效(见图一)。

三、 单体电芯外部腐蚀，即单体电芯在注液后的工序中铝塑膜表面有电解液残留，导致电池组在使用过程中逐步腐蚀铝塑膜而引起整组电池失效。电池组的失效表现大致为电池组容量衰减快、电池组内部有异味或电池组鼓胀等(见图二)。改善解决方案主要分为二个方向：

1.解决单体电芯内部腐蚀：1).优化单体电芯封装，解决PP胶过融导致的内部腐蚀，2).采用自动封装线解决极耳封装的一致性，杜绝极耳封装短路，3).优化铝塑膜成型工艺，改善铝塑膜的过度拉伸引起的不良。

2.解决单体电芯外部腐蚀，主要采用全自动注液系统，杜绝电解液在铝塑膜表面残留。

五、保护板自耗电大。电池组的失效模式主要为电池容量、低截止电压高或无法充放电，对应单体电芯的表现为出现多路低电压不良，产生的主要原因在于保护板使用电子元器件之间的一致性较差、保护板制程不一致所引起。改善解决方案主要有以下几方面：

1.选择行业知名保护板生产企业采购BMS，定期对生产厂家生产过程进行现场审核，确保生产过程及产品电子元器件符合技术要求；

2.对保护板进行防水处理，全密封保护，防止保护板电子元器件受潮影响寿命；

五、保护板MOS管烧毁。电池组的失效主要表现为电池组无法进行充放电。产生的主要原因在于保护板的元器件质量较差、电池的使用功率较大超过了保护板MOS管的负荷等，都会使保护板的MOS管烧坏。改善及解决方案有：选择行业知名保护板生产企业的产品，定期对生产厂家生产过程进行现场审核，确保生产过程及产品电子元器件符合技术要求；

六、保护板腐蚀。电池组失效主要表现为电池组无法充放电、电池组使用过程中出现异常发热等问题，其原因在于电池组制成中未对保护板与单体电芯进行隔离保护、电池组防水处理不严格导致保护板和泄露电解液、水份接触而引起保护板电子元器件腐蚀；改善解决方案主要针对二个方面：

2.对整个电池包进行防水处理，杜绝水份进入电池内部通道(见图五 超威防水电池组浸水试验)

七、客户使用不当造成的电池组失效。主要失效模式为电池组长时间搁置后电池组无法进行充放电。产生的主要原因在于客户电池组完全放电后长时间搁置未及时对电池组进行充电补充，导致电池组在搁置阶段过放电而引起单体电芯鼓胀等不良状况的出现。改善解决方案：在电池组显著位置增加警告提示：提醒用户在电池组长时间搁置时及时对电池组进行补电。

八、电池组充放电保险装置损坏。电池组失效模式主要表现为电池组无法进行充放电，产生的主要原因在于用户使用方式不当，如使用大电流快充方式对电池组进行充电、超负荷放电等。改善解决方案：将充放电保险装置设计为可简单更换保险规格，方便经销商快捷更换。

通过对市场反馈的电动自行车用锂离子电池失效模式的深入分析，我们摸索出的方案基本上能解决锂离子电池组的失效，后续将继续对锂离子电池失效的特别案例进行分析，我们有信心通过我们整个技术团队的努力，完全解决电动自行车用锂离子电池失效问题。