了解磷酸铁锂电池的失效原因或机理

大家好，小科来为大家解答以上问题。了解磷酸铁锂电池的失效原因或机理这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

解答：

1、 了解磷酸铁锂电池的失效原因或机理对于提高电池性能及其大规模生产和使用非常重要。

2、 一、生产过程中的失误

3、 在生产过程中，人员、设备、原料、方法、环境是影响产品质量的主要因素，磷酸铁锂动力电池的生产过程也不例外。人员和设备属于管理的范畴，所以我们主要讨论后三个影响因素。

4、 电极活性材料中的杂质引起的电池失效

5、 在合成LiFePO4的过程中，会有少量的Fe2O3、Fe等杂质在负极表面被还原，可能会刺破隔膜造成内部短路。

6、 LiFePO4长时间暴露在空气中，湿度会使电池恶化，在老化初期材料表面会形成无定形的磷酸铁，其局部成分和结构与LiFePO4(OH)相似。随着OH的嵌入，LiFePO4不断消耗，说明体积增大；然后重结晶以缓慢形成LiFePO4(OH)。

7、 而LiFePO4中的Li3PO4杂质是电化学惰性的。

8、 石墨的杂质含量越高，不可逆容量损失越大。

9、 化成方法引起的电池失效

10、 活性锂离子的不可逆损失首先体现在形成固体电解质界面膜过程中消耗的锂离子。

11、 发现提高化成温度会造成更多不可逆的锂离子损失，因为当化成温度升高时SEI膜中无机组分的比例会增加，有机组分ROCO2Li向无机组分Li2CO3转变过程中释放的气体会在SEI膜中造成更多的缺陷，被这些缺陷溶剂化的锂离子会大量嵌入石墨阳极。

12、 在形成过程中，小电流充电形成的SEI膜成分和厚度均匀，但需要时间。大电流充电会引起更多副反应，增加不可逆锂离子损失，增加负界面阻抗，但节省时间；目前广泛采用的是小电流恒流-大电流恒流恒压的形成方式，可以兼顾两者的优点。

13、 生产环境中的水分导致电池失效

14、 在实际生产中，电池不可避免地会接触到空气。由于正负电极材料多为微米或纳米颗粒，电解液中的溶剂分子具有电负性大的羰基和亚稳态的碳碳双键，容易吸收空气中的水分。

15、 而水分子与电解液中的锂盐(尤其是LiPF6)反应，不仅分解消耗电解液(分解生成PF5)，还会产生酸性物质HF。

16、 而PF5和HF都会破坏SEI膜，HF也会促进LiFePO4活性物质的腐蚀。

17、 水分子还将从嵌锂石墨阴极中移除锂，并在SEI膜底部形成氢氧化锂。

18、 此外，电解液中溶解的O2也会加速磷酸铁锂电池的老化。

19、 在生产过程中，除了生产工艺影响电池的性能外，导致磷酸铁锂动力电池失效的主要因素还包括原材料(包括水)中的杂质和化成工艺，所以材料的纯度、环境湿度的控制、化成方法等因素都非常重要。

20、 二。货架故障

21、 在动力电池的使用寿命中，大部分时间处于搁置状态。一般经过长时间搁置后，电池的性能会下降，一般表现为内阻增大，电压降低，放电容量降低。

22、 造成电池性能下降的因素很多，其中温度、荷电状态、时间是最明显的。

23、 Kassema等分析了不同搁置条件下LiFePO4动力电池的老化，认为老化机理主要是由于正负极与电解液的副反应(与正极副反应相比，石墨负极副反应更严重，主要是溶剂分解和SEI膜生长)，消耗了活性锂离子，同时电池整体阻抗增加，活性锂离子的损失导致电池在搁置过程中老化。此外，磷酸铁锂动力电池的容量损失随着温度的升高而严重增加

24、 磷酸铁锂动力电池的容量损失可以根据储存时间(温度和荷电状态)的相关因素进行预测。

25、 在一定的SOC状态下，随着搁置时间的增加，石墨中的锂会向边缘扩散，与电解质和电子形成络合物，导致不可逆锂离子比增加，SEI变厚，导电性增强。