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磷酸鐵鋰電池包的失效原因研究

來源:存能電氣  日期:2019-07-29 15:17  瀏覽量:

  磷酸鐵鋰電池包的失效原因研究。作為電動車具有競爭力的正極材料磷酸鐵鋰吸引了很多的關(guān)注。了解磷酸鐵鋰電池包的失效原因或機理,對于提高電池性能及其大規(guī)模生產(chǎn)和使用非常重要。本文綜述了近年來磷酸鐵鋰動力電池失效的研究,是一篇對鐵鋰電池實際生產(chǎn)應用非常有幫助的文章!

磷酸鐵鋰電池包.jpg

  磷酸鐵鋰電池包的失效原因研究

  一、生產(chǎn)過程中的失效

  在生產(chǎn)過程中,人員、設備、原料、方法、環(huán)境是影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素,在磷酸鐵鋰,動力電池的生產(chǎn)過程中也不例外,人員和設備屬于管理的范疇。電極活性材料中的雜質(zhì)對磷酸鐵鋰電池包造成的失效。在生產(chǎn)過程中,除了生產(chǎn)工藝影響電池性能以外,造成磷酸鐵鋰動力電池失效的主要影響因素包括原材料中的雜質(zhì)(包含水)和化成的過程,因此材料的純度、環(huán)境濕度的控制、化成的方式等因素顯得至關(guān)重要。

  二、化成方式對鐵鋰電池造成的失效

  活性鋰離子的不可逆損失首先體現(xiàn)在形成固體電解質(zhì)界面膜過程中消耗的鋰離子。在化成時,小電流充電形成的SEI膜的組成和厚度均勻,但耗時;大電流充電會造成更多的副反應發(fā)生,造成不可逆鋰離子損失加大,負極界面阻抗也會增加。

  三、生產(chǎn)環(huán)境中的水分對電池造成的失效

  在實際生產(chǎn)中,磷酸鐵鋰電池包不可避免地會接觸空氣,由于正負極材料大都是微米或納米級的顆粒、而電解液中溶劑分子存在電負性大的羰基和亞穩(wěn)定態(tài)的碳碳雙鍵,都容易吸收空氣中的水分。水分子和電解液中的鋰鹽(尤其是LiPF6)發(fā)生反應,不僅分解消耗了電解質(zhì)(分解形成PF5),還會產(chǎn)生酸性物質(zhì)HF。而PF5和HF都會破壞SEI膜,HF還會促進LiFePO4活性物質(zhì)的腐蝕。

  四、擱置中的失效

  在動力鐵鋰電池的使用壽命中,其大部分時間都是處于擱置狀態(tài),一般經(jīng)過長時間的擱置后,電池性能會發(fā)生下降,一般表現(xiàn)出內(nèi)阻增大、電壓降低及放電容量下降等。造成鋰電池包性能下降的因素有很多,其中溫度、荷電狀態(tài)和時間是最明顯的影響因素。

  五、循環(huán)使用中的失效

  磷酸鐵鋰電池在使用的過程中一般是放熱的,因此溫度的影響很重要。除此之外,路況、使用方式、環(huán)境溫度等都會有不同的影響。在使用過程中,LiFePO4電極、石墨負極的退化及SEI膜的不斷生長,不同程度地造成電池失效。

  六、充電與放電過程中的失效

  雖然在不同的充電狀態(tài)下,相比于其它正極材料,LiFePO4的熱穩(wěn)定性是最好的,但是過充還會引發(fā)LiFePO4動力電池在使用過程中的不安全隱患。在過充的條件下引發(fā)磷酸鐵鋰電池失效的最主要的原因之一就是鋰晶枝刺破隔膜引發(fā)的內(nèi)部短路。

  以上就是磷酸鐵鋰電池包的失效原因研究,為了避免上述出現(xiàn)的性能衰減和電池安全問題,開展鋰電池失效分析勢在必行。鋰電池包的失效是指由某些特定的本質(zhì)原因?qū)е码姵匦阅芩p或使用性能異常,分為性能失效和安全性失效。

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