2022-08-20
磷酸铁锂电池在使用过程中，往往难免会出现过充现象。相对而言，过放电的情况较少。释放出来的热量容易在电池内部积聚，进一步升高电池的温度，影响电池的使用寿命，增加电池起火或爆炸的可能性。即使在正常充放电条件下，随着循环次数的增加，电池系统内部单体电池的容量不一致性也会增加，容量低的电池会经历过充过放的过程。
虽然LiFePO4在不同充电状态下相比其他正极材料具有好的热稳定性，但过度充电也会导致LiFePO4动力电池在使用过程中存在不安全隐患。在过充电状态下，有机电解液中的溶剂更容易发生氧化分解。在普通有机溶剂中，碳酸亚乙酯（EC）会优先在正极表面发生氧化分解。由于石墨负极的嵌锂电位（对锂电位）很低，石墨负极中锂析出的可能性很大。过充条件下电池失效的主要原因之一是锂枝晶刺穿隔膜引起的内部短路。石墨负极表面因过充电而镀锂的失效机理表明，石墨负极的整体结构没有改变，但存在锂枝晶和表面薄膜。更活泼的锂也使锂更难扩散到炻器的负极中，进而进一步促进锂在负极表面的沉积，导致容量和库仑效率进一步下降。除了，金属杂质（尤其是Fe）也普遍被认为是电池过充失败的主要原因之一。在磷酸铁锂电池的过充放电循环过程中，理论上Fe的氧化还原是可能的，给出了反应机理：发生过充时，Fe首先被氧化成Fe2﹢，Fe2﹢进一步被氧化成Fe3﹢，然后Fe2 ﹢和Fe3﹢从正极侧向负极侧扩散，Fe3﹢终还原为Fe2﹢，Fe2﹢进一步还原形成Fe；在过充/放电循环过程中，正负极都会同时形成Fe晶枝晶，刺穿隔膜形成Fe桥，造成电池微短路。伴随电池微短路的明显现象是过充后温度不断升高。过放电时，负极的电位会迅速升高，电位的升高会导致负极表面的SEl膜被破坏（SE1膜中富含无机化合物的部分更容易被氧化） ，这反过来会导致电解质的额外分解，导致容量损失。更重要的是，阳极集电体铜盒会发生氧化。负极SEI膜中的氧化产物CuO会增加电池的内阻，造成电池的容量损失。他等人详细研究了LifePO4动力电池的过放电过程。结果表明，过放电时负极集电体Cu箔可被氧化成Cur，Cu+进一步氧化成Cu*，然后扩散到正极，在正极可发生还原反应，使正极侧形成Cu分支，刺穿隔膜，造成电池内部微短路。另外由于过放电，电池温度会继续升高。
LiFePO4动力电池过充电可能导致电解液氧化分解，析锂，形成Fe晶枝晶；而过放电可能造成SEI损伤，导致容量衰减、Cu收缩氧化，甚至形成Cu晶枝晶。
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2022-08-16
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2022-08-17
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2022-08-16
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2022-08-20
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2022-08-20
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2022-08-17
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