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      第8卷 第3期 2025年05月；页码：326-335
      EN 引

      锂离子电池生产与服役过程缺陷问题研究综述

      Review of Defects in the Production and Service of Lithium-ion Batteries

      刘帅邦1,2 ,叶佳俊2 ,李金翰2 ,杨晓光1,2* ,姜久春1
      LIU Shuaibang1,2 , YE Jiajun2 , LI Jinhan2 , YANG Xiaoguang1,2* , JIANG Jiuchun1
      • 1. 北京理工大学深圳汽车研究院，广东省 深圳市 518118
      • 2. 北京理工大学，北京市 海淀区 100081
      • LIU Shuaibang1,2, YE Jiajun2, LI Jinhan2, YANG Xiaoguang1,2*, JIANG Jiuchun1 (1. Shenzhen Automotive Research Institute, Beijing Institute of Technology, Shenzhen 518118, Guangdong Province, China
      • 2. Beijing Institute of Technology, Haidian District, Beijing 100081, China
      DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.008

      关键词

      Keywords

      摘 要

      Abstract

      随着“双碳”目标的持续推进，电动车和电化学储能呈现快速发展趋势，电池缺陷的引起的安全事故也受到广泛关注。识别锂离子电池生产与服役过程的缺陷对实现新能源持续健康发展具有重要意义。首先，对锂离子电池生产与服役过程的缺陷进行分类，包括制造缺陷、老化缺陷、封装缺陷和结构缺陷。在此基础上，分析了不同种类缺陷的产生原因、对电池性能的影响以及识别方法，重点关注不同缺陷电池的多物理场表现，对现阶段检测/监测方法进行了探讨。最后，梳理归纳了现阶段缺陷电池的无损检测/监测方法，并对电池缺陷识别的发展方向进行了展望。

      With the continuous promotion of “carbon peak and carbon neutrality”, the rapid development of electric vehicles and electrochemical energy storage has emerged. Meanwhile,safety accidents caused by defective batteries have drawn widespread attention. Therefore, identifying the defects in the production and service process of lithium-ion batteries is of great significance for the sustainable and healthy development of new energy. Firstly, the defects in the production and service of lithium-ion batteries are classified, including manufacture defects, aging defects, packaging defects, and structural defects.On this basis, the article analyzes the causes of different types of defect, their impacts on battery performance, and identification methods. Special emphasis is placed on the multi-physics field manifestations of batteries with various defects, and a discussion is provided on the current detection/monitoring methods.Finally, the article summarizes non-destructive detection/monitoring methods for defective batteries at the present stage and offers prospects for the future development direction of defective battery identification.

      0 引言

      在“双碳”目标的引领下，新能源技术发展日益迅速，其中，以商业化成熟、产业规模大的锂离子电池为代表的电化学储能技术备受关注[1]。人们通常采用容量或内阻作为指标描述其健康状态（state of health，SOH）[2-4]并根据其状态投入不同阶段的梯次利用或者报废回收[5-6]。然而，生产和服役过程的多种因素，都有可能导致电池缺陷的产生。仅通过电信号（容量、内阻）进行分析的电池诊断技术对缺陷的识别率堪忧[7]，制约了电化学储能的发展。因此，亟需厘清电池缺陷类型，在不同维度对电池缺陷进行评估和识别。

      本文将电池在生产和服役过程中的缺陷分为4类：制造缺陷、老化缺陷、封装缺陷、结构缺陷（如图1所示），梳理不同缺陷对电池及电池系统的影响，并讨论锂离子电池生产和服役过程缺陷的检测/监测方法，为电池缺陷识别提供新见解。

      图1 电池生产和服役过程缺陷分类
      Fig. 1 Classification of defects in lithium-ion battery production and service

      1 制造缺陷

      锂离子电池的基本构成包括极片、隔膜和电解液，分别起到提供活性材料、隔绝电子和运输离子的作用，共同实现电池的正常运行。一些微小的缺陷不易被检测设备发现，但会对电池的循环寿命、充放电稳定性和使用安全性造成较大隐患。本章围绕极片、隔膜和电解液的制造（见图2），讨论其制造缺陷及对电池性能的影响。

      图2 制造缺陷及分类
      Fig. 2 Intrinsic defects and classification

      1.1 极片缺陷

      极片的制造过程包括混料、涂覆、干燥、辊压、切片等工序[8]。由于设备使用不当或者工序的不合理设计会引发极片缺陷，比如：混料和切片工序造成的极片杂质污染、涂覆工序造成的涂层不均匀、辊压和干燥工序造成的极片机械缺陷等问题[9]。

      极片杂质污染可分为参与电化学反应的活性杂质污染和不参与反应的惰性杂质污染。其中，活性杂质污染主要为金属杂质的污染，容易引发电池内短路，导致电池自放电，降低电池储能效率。文献[10]使用X射线荧光（X-ray fluorescence spectrometer，XRF）研究了未通过质量检测程序的18650圆柱形电池，并检测到内部的Fe、Cu、Zr等活性杂质。内部气体和内置传感器均可视为惰性杂质，惰性杂质虽不会直接参与电池反应，但可能加剧电池长循环过程的副反应。文献[11]对缺陷电池使用扫描电镜进行显微观察，发现生产环境的工艺控制不良会导致涂层表面产生大量的气泡。气泡的存在将阻碍离子通路，容易导致局部析锂。文献[12]将光纤传感器植入软包电池中心层用于测量电池内部温度和应力，扫描图像显示光纤传感器的植入造成了明显的电芯局部畸变。文献[13]将薄膜式热敏电阻植入软包电池中心层，为了保证植入后极片表面的平整，对植入位置的电极材料进行了去除处理，直接造成了极片局部缺陷。

      涂层不均匀主要由电极浆料中的团聚体引起。文献[14]发现涂层不均匀会导致对称电极相同位置的过充或过放。在涂层质量相同的情况下，与均匀涂层界面的电极相比，涂层不均匀的电极表现出较差的循环寿命。涂层不均匀还会造成导电剂分布不均匀，导致电极整体的电阻增大，对电池的比容量和循环寿命产生负面影响。

      极片机械缺陷主要由辊压和干燥过程的局部应力集中造成。辊压过程中电极涂覆不良区域受到较大的局部应力，使极片畸变。当局部应力超出极片的极限应力时，极片发生破裂。辊压阶段可能出现的几种典型缺陷包括：出料机狭缝的局部阻塞导致辊压后电极层中出现条纹；狭缝模具间隙厚度比、浆料流量或压力设置不合理导致电极层中出现纹理缺陷等。干燥过程中的温度分布和干燥速度决定了粘合剂在整个电极中的分布，导致粘合剂迁移并降低活性物质与集流体间的粘附力，造成极片裂纹[15-17]。文献[15]的研究结果表明，高干燥速率（1.19 m2/s）下阳极中粘合剂分布不均匀，会导致电池倍率能力和电池容量下降。

      1.2 隔膜缺陷

      隔膜的状态决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。制造过程中，隔膜缺陷主要以破裂和褶皱的形式出现。

      隔膜轻微破裂可能导致电池的内短路，引起寿命缩短，库伦效率下降[18]。在锂离子电池制造过程中，保证隔膜的完整性非常重要。为了满足锂离子电池高比能、高功率的需求，电池隔膜正在向轻薄化方向发展[19]。这种趋势对隔膜的质量控制提出了更高的要求。通过一些实验手段，可以实现隔膜质量的无损检测，文献[20]提出了一种通过极低流速 （0.5～30 mm/min）下电池隔膜的气流阻力检测各种隔膜缺陷（例如针孔、微裂纹）的实验方法，可作为隔膜和电芯生产时的质量检测手段。

      褶皱会导致隔膜与极片间界面接触不良，造成电池内阻分布不均匀，电池内阻低的地方在循环过程中可能出现局部过充或过放现象，影响电池的一致性及循环性能[21]。

      1.3 电解液缺陷

      电解液缺陷主要包括水分污染和浸润不良。

      电解液中的水分含量对于电池的性能显著影响。非水电解液的主要成分LiPF6热稳定性差，室温下的分解产物PF5会与水进一步发生剧烈反应，生成氢氟酸（hydrofluoric，HF），促进各类副反应的发生，破环电池性能，采用库伦仪可实现电解液含水量的测试[22]。

      注液过程的工艺和环境条件都会影响电解液的浸润情况。在注液过程中，电解液从电芯端面通过隔膜渗吸进入电芯内部[23]，电解液沉降渗透过程需要合适的时长并严格控制温度和气压，不合理的工艺参数设置将会造成电解液浸润缺陷。利用超声成像方法可实现电池内部电解液浸润情况的无损检测[24]。

      制造缺陷在电池制造完毕并封装后，很难通过外部表征手段准确识别。因此，需要在制造阶段对电池极片、隔膜、电解液进行全面的检查和分析，并对生产环境的各项指标例如含氧量、含水率等进行严格的控制，通过极致生产管理降低制造缺陷电池的比率。

      2 老化缺陷

      电池在正常服役过程中的失效形式种类繁多，本节按照电池内部宏观组成部分的变化，将老化缺陷分为极片析锂、隔膜老化、电解液劣化和内部产气（见图3）。电池的正常容量衰退现象，例如，随循环或存储产生的SEI增长和电极活性物质损失等现象将不被归类于缺陷。

      图3 老化缺陷及分类
      Fig. 3 Aging defects and classification

      2.1 电极析锂

      电极析锂指电解液中的锂离子没有嵌入负极材料而是在负极表面析出，属于一种严重的电池老化缺陷。

      析锂主要发生在电池低温、过充或快充工况中，其电化学机理为负极电位接近或低于Li/Li+电位，电解液中的Li+直接还原成锂金属，并附着在负极表面上[25]。当电池析锂达到一定程度时，负极孔隙率降低，孔隙率降低进一步促进锂离子析出，这种正反馈机制导致了电池容量呈现跳水式下降[26]。过量析锂时，由锂金属形成的锂枝晶可能穿透隔膜达到正极，造成电池内部内短路，甚至会诱导产生热失控[27]。

      极片析锂除了降低电池容量外，还会对电池电、电化学、内部结构等产生影响。因此可通过电压曲线特征[27]，电化学阻抗谱[28]和压力监测[29]等手段量化电池析锂情况。

      2.2 隔膜闭孔

      隔膜闭孔的诱因主要为应力压迫、高温收缩和副反应产物堵塞。

      外部应力 （外加垂直负载） 和内部应力（电极膨胀或SEI膜生长） 造成的弹性压缩[30]以及长期压力下的蠕变过程[31]都会导致聚丙烯 （polypropylene，PP） 材料的隔膜在平面方向上延伸并填充孔隙，造成孔隙闭合。高温下隔膜收缩也会导致其闭孔。例如，聚乙烯（Polyethylene，PE） 隔膜暴露在120 ℃环境中仅10 min，就会收缩10%[32]；PP隔膜在165 ℃时，也会因为热收缩发生孔隙闭合[27]。此外，副反应的产物也有可能阻塞孔隙。文献[34]认为随着电池循环的进行，负极上脱落的石墨和电解质的分解产物会沉积在隔膜表面，使隔膜与电解液的接触角增大，降低离子电导率，并最终导致电池阻抗的增加。

      隔膜局部孔隙闭合会导致电池内部电流分布不均匀，降低电极材料利用率，因此相比于正常电池，有隔膜闭孔缺陷的电池会出现显著的容量衰减[35]。同时，隔膜闭孔阻碍了原有的锂离子在液相中的传输，显著增加了电池的电荷转移阻抗[36]。文献[36]的研究表明，在0.5 C下，1000 μm的隔膜闭孔缺陷就会在充电阶段诱发析锂。文献[37]发现在电池放电后的静止状态下，正常三元锂离子电池的电压可以在1 h内趋于稳定，而存在5%隔膜闭孔的缺陷电池，其电压会在长达数十小时内仍呈现升高趋势，同时该趋势正相关于隔膜闭孔缺陷的程度。

      2.3 电解液劣化

      电解液劣化的具体表现为电解液干涸和电解液浊化。

      导致电解液干涸可能有多种原因，如电解液泄露、高温蒸发、重力导致沉降、电池副反应消耗等[38]。电解液的干涸会导致电池容量损失，部分文献将电池服役过程中从线性老化到非线性老化的转变归结于电解液干涸导致的活性材料与电解液接触的丧失[39-40]。文献[41]研究发现，较少的电解液会导致高倍率下电池可放出容量的降低，同时随着电解液含量的降低，电池内部阻抗呈现升高趋势。文献[42]发现当电解液发生干涸会导致电池的超声波透射率发生变化，因此通过超声波透射成像能够识别电解液浸润情况。

      电解液的浊化是指电池副反应产物污染或电解液本身化学性质发生改变导致的电解液成分变化。文献[43-45]通过电化学阻抗测试发现电解液中常用的碳酸乙烯酯在高电压下容易发生氧化，造成电池阻抗增加。文献[46]发现电池老化过程中，电解液会随着循环次数的增多发生氧化和分解，包括与正极发生反应以及形成SEI膜等，使电解液传质能力降低，引起电池内部阻抗升高及容量衰减。

      2.4 内部产气

      锂离子电池在存储或服役过程中，通常伴随着多类气体的生成，如电解液溶剂分解产生H2、碳酸乙烯酯（ethylene carbonate，EC）分解生成烯烃，碳酸二甲酯（dimethyl carbonate，DMC）分解产生烷烃、粘结剂分解生成O2、导电炭黑氧化产生CO2等[36]。气体还会导致电池内部电解液与正负极、隔膜之间的浸润性恶化，进而导致电池内部极化的急剧增加和容量的快速衰减[48-50]。高温存储、高温循环和过充等工况会加剧电池内部气体的生成[51]，导致电池内部压力迅速上升[52]。电池内部气体积累会造成电极层状结构发生变形，由于超声波在气相中的衰减量明显大于在固相和液相中的衰减量，可通过超声波手段探测电池内部产气分布情况[53]。同时，通过超声波扫描，还可以清楚观测气体在电池内部扩散的状态[54]。

      老化缺陷是电池在全生命周期服役过程中不可避免的一类缺陷。由于电池是固液混合的物质封闭含能体，其内部的老化特征仅能通过与外界的能量转换特征进行识别，容量、电压、阻抗等电能相关信号由于较为容易获取，长期被作为分析对象。随着检测手段的发展，通过热能、机械能识别的监测方法，例如温度监测、超声监测、压力监测等，成为当前的研究热点，但受限于电池的封装形式、几何结构和电池系统的体积利用率，上述监测方法的应用还需优秀的系统设计来支持。

      3 封装缺陷

      目前主流的电池封装形式为方形、圆柱和软包，3种封装形式都来源于早期消费类二次电池产品。随着动力电池和储能电池的装机量提升和技术进步，3类电池单体产品的容量均在不断增大，封装缺陷造成的潜在危害也随之增大。不同封装形式的电池内部基本构成是相似的，均为浸润电解液的正极-隔膜-负极的层状结构，通常方形和软包电池为平行层状，而圆柱电池则为卷绕层状。根据封装过程中的共性缺陷，本文将封装缺陷分为以下3类：密封缺陷、连接缺陷和毛刺缺陷，如图4所示。

      图4 封装缺陷及分类
      Fig. 4 Packaging defects and classification

      3.1 密封缺陷

      外壳及其表面的绝缘膜是为电池含能元件提供支撑和保护的关键封装部件，是电池电化学环境与外界的隔绝屏障。密封缺陷的产生直接打破了电池内部与外部的物质隔绝，造成外短路、腐蚀和漏液等次生危害。

      主流方形电池外壳为硬质金属材料，通常需要包覆一层聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene glycol terephthalate，PET）绝缘膜[55-56]。当PET绝缘膜破损、方形锂离子电池铝壳与负极短接后，壳体会发生腐蚀，严重情况下甚至会发生漏液，充电则会进一步加速这一过程[57]。文献[58]通过电性能测试与SEM、ICP、X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）和能谱定量分析（energy dispersive spectrometer，EDS）等方法对外壳发生腐蚀的铝壳锂离子动力电池进行了研究，当电池内部负极耳与铝壳内壁接触并经过半年以上的存储或者服役后，会发生严重的腐蚀反应，腐蚀首先发生在铝壳内壁，逐步发展到铝壳外侧，腐蚀产物主要是 Li2CO3和铝盐，发生腐蚀的缺陷电池在循环寿命、存储寿命及放电倍率等性能上有明显下降。根据文献[59]的研究，电池漏液后，通过离子导电金属有机薄膜传感器对碳酸二甲酯（50×10-9）和电解质（20 nL）进行监测，能够在数秒内检测到漏液。针对气体信号难以直接定位漏液电池的弊端，文献[60]通过对比了漏液电池和正常电池循环过程的电、热、气信号，结果显示，漏液电池在恒压充电阶段发生了电压突然下降的现象。此外，长期恒流循环过程中，相比于正常电池，漏液电池的充电IC曲线峰位会有明显下降，通过多个特征联合，能够更准确地定位缺陷电池。

      3.2 连接缺陷

      电池与外部产生电能交换的部件是极耳，极耳的连接缺陷直接影响能量交换过程的安全。

      软包电池的极耳为薄片状，通过极耳胶与外壳接合，实现绝缘和密封；方形电池的极耳通常为极柱或钯片，通过绝缘塑料和密封圈与外壳绝缘。圆柱电池的集流体通过集流盘汇聚在圆柱的两个底面，通常顶盖为正极，外壳为负极。极耳对内与电池正负极集流体通过超声波焊接或激光焊接形式连接，对外以焊接或螺栓连接形式与导流排或电缆连接，当焊接过程发生虚焊现象[60]，导致连接处电阻较大时，产生连接缺陷。通常极耳连接处的金属体积较小，当虚焊或虚接时，连接处内阻过高[61]，相同电流下产生更多的欧姆热，容易迅速聚集并传导至电池内部，极易引发热失控[62]。

      3.3 毛刺缺陷

      集流体和极耳焊接不良可能造成焊接缺陷，成为电池全生命周期的隐患。

      集流体与极耳之间应用最广泛的焊接方法是超声波焊接和激光焊接。超声波金属焊接使用高频超声波振动（通常为20 kHz或更高），通过在夹紧压力下形成固态结合来连接基材材料[63]。由于超声波焊接时极耳在局部施加的法向力下产生高频振动，因此存在产生毛刺缺陷的风险[64]。激光焊接使用聚焦激光束作为点能量源来产生局部加热，将零件连接在一起，但当能量分布不均匀时，激光焊接也可能形成极耳毛刺。文献[65]采用超声检测设备研究了毛刺的潜在危害的发现，发现是很小的毛刺也会导致隔膜撕裂或刺穿，并导致内部短路，甚至引发电池热失控。除超声检测外，CT扫描也可作为电池组装后的质量控制方法，用于检测极耳处的毛刺缺陷[66]。

      封装缺陷的来源不仅有生产过程中的极耳毛刺、虚焊、虚接，还有服役过程中的外部短路、铝壳腐蚀、极耳撕裂、局部高温等，因此，服役前后的检测和监测对降低事故发生率都尤为重要。此外，由于在实际生产建设和运行维护过程涉及到不同的责任主体，只有对不同阶段的封装缺陷进行检测/监测，才能实现安全责任的划分和事故问题的溯源。

      4 结构缺陷

      电池作为固液混合的物质封闭含能体，其正常运行依赖结构的完整合理，潜在结构缺陷会对电池长期服役带来负面影响。本章将从热结构缺陷、力结构缺陷和结构变形缺陷3方面分析电池结构缺陷，如图5所示。

      图5 结构缺陷及分类
      Fig. 5 Structural defects and classification

      4.1 热结构缺陷

      温度直接作用于电化学反应过程，进而影响电池长期循环的寿命，因此电池热结构缺陷不容忽视。

      电池模组中的温度不均匀可能造成电池之间老化速率不一致。文献[67]对5个并联连接的3Ah软包电池紧密贴合组成的锂离子电池组进行了2215次循环测试，并与单个电池对照组进行了比较，发现电池组中心电池的充放电倍率远高于平均水平，其容量保持率下降至50.7%，而相同充放电工况下对照组电池容量保持率为87.8%。这是由于紧密贴合的电池没有散热措施，较高的局部温度和较大的局部电流的协同效应造成了加速老化。电池本体的内部不均匀则会造成电池内部的不均匀老化。文献[68]使用热成像来表征2.2 Ah三元18650圆柱电池在0.75 C以上放电过程中的不均匀温度分布，发现当放电率高于1 C时，在距电池正极0～4 mm处的电池盖区域识别出温度升高的现象，而负极没有明显的升温，这是由于圆柱电池正负极结构不同导致局部电阻不同，进而导致运行过程的欧姆产热不同。此外，正负极极耳的距离过近，也会导致电池极耳部分温度远高于其他部分，极耳附近的电极材料很容易热分解和剥离，造成电池局部缺陷。

      4.2 力结构缺陷

      越来越多研究表明压力会影响电池的性能和寿命。这些影响取决于力结构中的3个关键参数，一是限位结构提供的预紧力大小，二是压力的均匀性，三是限位结构的刚度。

      为了约束电池的位置，通常会通过限位结构为其施加预紧力，并直接影响电池的性能和寿命。文献[69]采用线性可变差动变压器研究了受预紧力约束的商用软包电池在充放电循环中的压力演化规律，发现电池循环过程中的最大压力与预紧力正相关；同时，电池压力随循环次数发生不可逆增长，预紧力越大压力增长越快，且循环寿命更短。与无约束的电池对比，施加少量预紧力可延长电池寿命。文献[70]对不同压力下电池的EIS进行了测量，结果表明欧姆电阻随着压力的增加而降低，一是由于电极颗粒与集流体之间的接触改善，二是由于受压缩隔膜中离子的传输距离减少。压力会直接影响电池结构，从而影响电池的阻抗和电化学表现。

      保证压力的均匀是力结构设计的关键。电池内部极片会在外部工况的影响下发生错位、断裂甚至重组，这些对于电池的循环性能都会产生影响。文献[71]对52 Ah磷酸铁锂的软包电池进行了外部加压，均匀施压情况下电池在2000次循环结束时还没有达到80%容量，不均匀施压情况下电池在1700次时低于80%容量，后续的拆解验证表明，在不均匀施压电池加压大的一侧发生了较为严重的析锂。文献[72]采用弹簧加载装置研究了外压力对NMC/石墨单层锂离子软包电池性能和老化的影响，通过并联连接的电池模拟了在大尺寸电池或电池组中可能发生的压力分布不均匀的影响。结果表明，不均匀的压力分布直接改变了并联电池不同支路的电流分布，低压力电池所在支路的电流有少量增加。

      限位结构的刚度通过影响循环中的应力幅值来影响电池寿命。文献[73]使用不同的模块刚度和初始压力对12个NMC 622/石墨电动车软包电池进行长循环研究。力学和老化数据的统计分析显示，这2个因素对电池的压力演变、容量损失和内阻增加都有显著的非线性耦合影响，在一定范围内，较大压力与较小刚度的组合能够使电池拥有更长的循环寿命。

      4.3 结构变形缺陷

      锂离子电池在安装、服役过程中的轻微磕碰或受到局部挤压可能造成电池的机械结构缺陷。

      生产过程中造成的电池封装表面凹点、凸点等缺陷会直接影响内部的极片，进一步造成极片和隔膜缺陷，引发电池的性能和安全问题，通过生产过程的视觉检测，可以实现表观缺陷筛查[74]。

      局部受到挤压时，电池内部会出现局部变形和重新排列，产生不同的断裂模式：轴向拉伸引起的面内断裂和剪切引起的层间断裂，并引起电池峰值应力、开路电压（open-circuit voltage，OCV）以及局部温度的规律性变化[75]。

      结构变形会诱发电池内部副反应造成电池加速衰退。文献[56]研究了商用LCO圆柱电池在轻微机械变形下的老化行为，结果显示轻微的形变会导致电池在随后的循环过程中发生容量跳水。文献[76]在LCO软包电池上施加了轻微的螺钉压痕并研究了电池的温度和电压分布，发现轻微的缺陷增加了电池发生热失控的风险。

      生产和服役过程中不合理的设置均可能造成电池结构缺陷。然而，受电池封装形式和生产工艺影响，通常难以直接干预电池的设计制造过程。因此，对于一款商业电池，其热结构不能改变，需要通过电池系统的热管理设计调控其热场。力结构可以通过模组设计改善，其中最为关键的3个设计因素为力的大小、力的均匀性和限位结构的刚度，不良的设计和参数选取将会导致电池的力结构缺陷，影响其服役寿命。此外，对于非静态设备，例如消费电子和电动车，产品的振动和磕碰也会影响电池的局部结构，造成结构变形缺陷。由于电池系统常常被封闭在产品内部，局部变形缺陷难以被感知，潜在风险不容忽视。

      5 总结

      认识并识别电池在生产和服役过程中的缺陷，是降低电动汽车、储能电站事故风险，减少用户生命、财产损失的关键。本文从制造、老化、封装、结构4个维度对锂离子电池生产和服役过程缺陷问题进行了研究，并对生产和服役过程电池缺陷的规避/检测/监测方法进行了分析和探讨，将缺陷电池无损检测方法梳理归纳如表1所示。制造缺陷和老化缺陷分别出现在电池生产和服役阶段，封装缺陷和结构缺陷则在电池全生命周期均可能出现。随着对缺陷电池认识的逐渐深入，多种传感技术和电池检测/监测相结合的新技术相继得到研究[78]。需要强调的是，不合理的检测/监测方法会直接造成电池缺陷和系统集成度下降，因此需要对这些新技术的引入保持谨慎。此外，多种传感技术的应用效果和可靠性缺乏验证，未来需进一步实践并进行技术方案筛选和系统层级整合，以实现检测技术的有效利用。

      表1 锂离子电池生产和服役过程缺陷的无损检测/监测方法
      Table 1 Non-destructive testing method for defects in lithium-ion battery production and service

      缺陷类型检测/监测阶段缺陷部位/类型无损检测/监测方法制造缺陷 生产阶段极片 XRD隔膜 气流阻力法电解液 库伦仪，超声老化缺陷 服役阶段电极析锂 阻抗+电压特征，压力特征隔膜老化 阻抗+电压特征电解液劣化 超声内部产气 超声，压力传感器封装缺陷生产阶段/服役阶段密封 视觉方法，气体传感器+IC曲线特征法连接 温度传感器，电阻仪极耳毛刺 CT扫描，超声结构缺陷生产阶段/服役阶段热结构 热成像扫描，分布式温度传感器力结构 压力传感器结构变形 视觉方法，分布式压力传感器

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      基金项目

      国家重点研发计划项目（2022YFB2404300）；国家自然科学基金面上项目（52072039）。

      National Key Research and Development Program of China(2022YFB2404300); National Natural Science Foundation of China(52072039).

      作者简介

      • 刘帅邦

        刘帅邦（1998），男，博士研究生，研究方向为锂离子电池建模、智能电池， E-mail：bit1120160801@163.com。

      • 叶佳俊

        叶佳俊（2000），男，硕士研究生，研究方向为锂离子电池建模与故障诊断，E-mail：3220230505@bit.edu.cn。

      • 李金翰

        李金翰（2001），男，硕士研究生，研究方向为电池护照、电池安全，E-mail：3220230386@bit.edu.cn。

      • 杨晓光

        杨晓光（1987），男，教授，研究方向为锂离子电池多物理场建模、锂离子电池快充技术、固态电池，E-mail：xgyang@bit.edu.cn。

      出版信息

      文章编号：2096-5125 (2025) 03-0326-10

      中图分类号：TM912

      文献标志码：A

      DOI：10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.008

      收稿日期：2024-02-01

      修回日期：

      出版日期：2025-05-25

      引用信息： 刘帅邦,叶佳俊,李金翰等.锂离子电池生产与服役过程缺陷问题研究综述[J].全球能源互联网,2025,8(3):326-335 .LIU Shuaibang, YE Jiajun, LI Jinhan,et al.Review of Defects in the Production and Service of Lithium-ion Batteries[J].Journal of Global Energy Interconnection,2025,8(3):326-335 (in Chinese).

      （责任编辑 张鹏）

      ISSN 2096-5125
      CN 10-1550/TK

      地址: 北京市西城区宣武门内大街8号
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