किन लिथियम फलाम फास्फेट ब्याट्री असफल हुन्छ?

लिथियम आइरन फस्फेट ब्याट्रीको विफलताको कारण वा संयन्त्र बुझ्ने ब्याट्री कार्यसम्पादन सुधार गर्न र यसको ठूलो मात्रामा उत्पादन र प्रयोगको लागि धेरै महत्त्वपूर्ण छ। यस लेखले ब्याट्री विफलतामा अशुद्धताहरू, गठन विधिहरू, भण्डारण अवस्थाहरू, पुन: प्रयोग, ओभरचार्ज, र ओभर-डिस्चार्जको प्रभावहरूबारे छलफल गर्दछ।

1. उत्पादन प्रक्रियामा असफलता

उत्पादन प्रक्रियामा, कर्मचारीहरू, उपकरणहरू, कच्चा माल, विधिहरू, र वातावरण उत्पादनको गुणस्तरलाई असर गर्ने मुख्य कारकहरू हुन्। LiFePO4 पावर ब्याट्रीहरूको उत्पादन प्रक्रियामा, कर्मचारी र उपकरणहरू व्यवस्थापनको दायरासँग सम्बन्धित छन्, त्यसैले हामी मुख्य रूपमा अन्तिम तीन प्रभाव कारकहरू छलफल गर्छौं।

सक्रिय इलेक्ट्रोड सामग्रीको अशुद्धताले ब्याट्रीको विफलताको कारण बनाउँछ।

LiFePO4 को संश्लेषणको क्रममा, Fe2O3 र Fe जस्ता अशुद्धताहरूको सानो संख्या हुनेछ। यी अशुद्धता नकारात्मक इलेक्ट्रोडको सतहमा कम हुनेछन् र डायाफ्राम छेड्न सक्छ र आन्तरिक सर्ट सर्किट हुन सक्छ। LiFePO4 लामो समयसम्म हावामा पर्दा, नमीले ब्याट्रीलाई बिग्रन्छ। बुढ्यौलीको प्रारम्भिक चरणमा, अनाकार फलाम फास्फेट सामग्रीको सतहमा बनाइन्छ। यसको स्थानीय संरचना र संरचना LiFePO4(OH); OH को सम्मिलन संग, LiFePO4 लगातार खपत हुन्छ, भोल्युम मा वृद्धि को रूप मा प्रकट; पछि LiFePO4 (OH) को रूप मा बिस्तारै पुन: स्थापना। LiFePO3 मा Li4PO4 अशुद्धता इलेक्ट्रोकेमिकली रूपमा निष्क्रिय छ। ग्रेफाइट एनोडको अशुद्धता सामग्री जति बढी हुन्छ, अपरिवर्तनीय क्षमता हानि त्यति नै बढी हुन्छ।

गठन विधि को कारण ब्याट्री को विफलता

सक्रिय लिथियम आयनहरूको अपरिवर्तनीय हानि पहिले ठोस इलेक्ट्रोलाइट इन्टरफेसियल झिल्ली गठन गर्दा खपत लिथियम आयनहरूमा प्रतिबिम्बित हुन्छ। अध्ययनहरूले पत्ता लगाएको छ कि गठनको तापक्रम बढ्दा लिथियम आयनहरूको अधिक अपरिवर्तनीय हानि हुनेछ। जब गठन तापमान बढाइन्छ, SEI फिल्ममा अकार्बनिक घटकहरूको अनुपात बढ्नेछ। जैविक भाग ROCO2Li बाट अकार्बनिक घटक Li2CO3 मा रूपान्तरणको क्रममा जारी गरिएको ग्यासले SEI फिल्ममा थप दोषहरू ल्याउनेछ। यी दोषहरू द्वारा हल गरिएको लिथियम आयनहरूको ठूलो संख्या नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडमा एम्बेड गरिनेछ।

गठनको बखत, कम-वर्तमान चार्जिंगद्वारा बनेको SEI फिल्मको संरचना र मोटाई एकसमान तर समय-खपत हुन्छ; उच्च-वर्तमान चार्जिङले थप साइड प्रतिक्रियाहरू उत्पन्न गर्नेछ, जसको परिणामस्वरूप अपरिवर्तनीय लिथियम-आयन हानि बढ्नेछ र नकारात्मक इलेक्ट्रोड इन्टरफेस प्रतिबाधा पनि बढ्नेछ, तर यसले समय बचत गर्दछ। समय; आजकल, सानो वर्तमान स्थिर वर्तमान-ठूलो वर्तमान स्थिर वर्तमान र स्थिर भोल्टेज को गठन मोड अधिक बारम्बार प्रयोग गरिन्छ ताकि यसले दुबैको फाइदा लिन सक्छ।

उत्पादन वातावरण मा नमी को कारण ब्याट्री विफलता

वास्तविक उत्पादनमा, ब्याट्रीले अनिवार्य रूपमा हावासँग सम्पर्क गर्नेछ किनभने सकारात्मक र नकारात्मक सामग्रीहरू प्रायः माइक्रोन वा न्यानो आकारका कणहरू हुन्, र इलेक्ट्रोलाइटमा विलायक अणुहरूमा ठूलो इलेक्ट्रोनेगेटिभ कार्बोनिल समूहहरू र मेटास्टेबल कार्बन-कार्बन डबल बन्डहरू हुन्छन्। सबै सजिलै हावा मा नमी अवशोषित।

पानीका अणुहरूले इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम नुन (विशेष गरी LiPF6) सँग प्रतिक्रिया गर्दछ, जसले इलेक्ट्रोलाइटलाई विघटन गर्दछ र खपत गर्दछ (विघटन गरेर PF5 बनाउँछ) र अम्लीय पदार्थ HF उत्पादन गर्दछ। PF5 र HF दुबैले SEI फिल्मलाई नष्ट गर्नेछ, र HF ले LiFePO4 सक्रिय सामग्रीको क्षरणलाई पनि बढावा दिनेछ। पानीका अणुहरूले SEI फिल्मको तलमा लिथियम हाइड्रोक्साइड बनाउँदै, लिथियम-इन्टरकेटेड ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोडलाई पनि डिलिथिएट गर्नेछ। यसको अतिरिक्त, इलेक्ट्रोलाइटमा घुलनशील O2 ले बुढ्यौलीलाई पनि गति दिनेछ LiFePO4 ब्याट्रीहरू.

उत्पादन प्रक्रियामा, ब्याट्रीको प्रदर्शनलाई असर गर्ने उत्पादन प्रक्रियाको अतिरिक्त, LiFePO4 पावर ब्याट्रीको विफलताको कारण हुने मुख्य कारकहरूले कच्चा माल (पानी सहित) र गठन प्रक्रियामा अशुद्धता समावेश गर्दछ, त्यसैले यसको शुद्धता। सामग्री, वातावरणीय आर्द्रता नियन्त्रण, गठन विधि, आदि कारकहरू महत्त्वपूर्ण छन्।

2. आश्रय मा विफलता

पावर ब्याट्रीको सेवा जीवनको समयमा, यसको धेरैजसो समय आश्रयको अवस्थामा हुन्छ। सामान्यतया, लामो आश्रय समय पछि, ब्याट्री कार्यसम्पादन घट्नेछ, सामान्यतया आन्तरिक प्रतिरोधमा वृद्धि, भोल्टेजमा कमी, र डिस्चार्ज क्षमतामा कमी देखाउँदै। धेरै कारकहरूले ब्याट्री कार्यसम्पादनमा ह्रास निम्त्याउँछ, जसमध्ये तापक्रम, चार्जको अवस्था, र समय सबैभन्दा स्पष्ट प्रभाव पार्ने कारकहरू हुन्।

कासिम र अन्य। विभिन्न भण्डारण अवस्थाहरूमा LiFePO4 पावर ब्याट्रीहरूको उमेरको विश्लेषण गरियो। तिनीहरूले विश्वास गरे कि बुढ्यौली संयन्त्र मुख्यतया सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोडको साइड प्रतिक्रिया हो। इलेक्ट्रोलाइट (सकारात्मक इलेक्ट्रोडको साइड प्रतिक्रियाको तुलनामा, नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडको साइड प्रतिक्रिया भारी हुन्छ, मुख्यतया विलायकको कारणले हुन्छ। विघटन, SEI फिल्मको वृद्धि) सक्रिय लिथियम आयनहरू खपत गर्दछ। एकै समयमा, ब्याट्रीको कुल प्रतिबाधा बढ्छ, सक्रिय लिथियम आयनहरूको हानिले ब्याट्रीको बूढो हुन जान्छ जब यो छोडिन्छ। LiFePO4 पावर ब्याट्रीहरूको क्षमता हानि भण्डारण तापमान वृद्धि संग बढ्छ। यसको विपरित, चार्जको भण्डारण अवस्था बढ्दै जाँदा, क्षमता नोक्सान बढी सानो हुन्छ।

Grolleau et al। पनि उही निष्कर्षमा पुग्यो: भण्डारण तापक्रमले LiFePO4 पावर ब्याट्रीहरूको बुढ्यौलीमा बढी महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ, त्यसपछि भण्डारणको स्थिति चार्ज हुन्छ, र एउटा साधारण मोडेल प्रस्ताव गरिएको छ। यसले भण्डारण समय (तापमान र चार्जको अवस्था) सँग सम्बन्धित कारकहरूको आधारमा LiFePO4 पावर ब्याट्रीको क्षमता हानिको भविष्यवाणी गर्न सक्छ। एक विशिष्ट SOC स्थितिमा, शेल्फ समय बढ्दै जाँदा, ग्रेफाइटमा रहेको लिथियम किनारमा फैलिनेछ, इलेक्ट्रोलाइट र इलेक्ट्रोनहरूसँग एक जटिल यौगिक बनाउँछ, परिणामस्वरूप अपरिवर्तनीय लिथियम आयनहरूको अनुपातमा वृद्धि हुन्छ, SEI को मोटाइ, र चालकता। घटेको कारणले हुने प्रतिबाधामा वृद्धि (अकार्बनिक कम्पोनेन्टहरू बढ्छ, र केहीलाई पुन: घुलनशील हुने मौका छ) र इलेक्ट्रोड सतह गतिविधिमा भएको कमीले ब्याट्रीको उमेर बढ्छ।

चार्जिङ अवस्था वा डिस्चार्जिङ अवस्थाको बाबजुद, विभेदक स्क्यानिङ क्यालोरीमेट्रीले LiFePO4 र विभिन्न इलेक्ट्रोलाइटहरू (इलेक्ट्रोलाइट LiBF4, LiAsF6, वा LiPF6 हो) बीचको तापक्रम दायरा कोठाको तापक्रमदेखि ८५ डिग्री सेल्सियससम्मको कुनै प्रतिक्रिया फेला पारेन। यद्यपि, जब LiFePO85 लाई LiPF4 को इलेक्ट्रोलाइटमा लामो समयसम्म डुबाइन्छ, यसले अझै पनि विशिष्ट प्रतिक्रिया प्रदर्शन गर्नेछ। किनभने इन्टरफेस बन्ने प्रतिक्रिया लामो समयसम्म रहन्छ, LiFePO6 को सतहमा अझै पनि एक महिनासम्म डुब्ने पछि इलेक्ट्रोलाइटसँग थप प्रतिक्रिया हुनबाट रोक्नको लागि कुनै प्यासिभेशन फिल्म छैन।

सेल्भिङ अवस्थामा, खराब भण्डारण अवस्था (उच्च तापक्रम र उच्च चार्जको अवस्था) ले LiFePO4 पावर ब्याट्रीको स्व-डिस्चार्जको डिग्री बढाउनेछ, ब्याट्रीको उमेर बढ्दै गएको स्पष्ट बनाउँछ।

3. पुन: प्रयोगमा असफलता

ब्याट्रीहरू सामान्यतया प्रयोगको क्रममा ताप उत्सर्जन गर्छन्, त्यसैले तापक्रमको प्रभाव महत्त्वपूर्ण हुन्छ। थप रूपमा, सडकको अवस्था, प्रयोग र परिवेशको तापक्रम सबैमा फरक फरक प्रभाव हुनेछ।

सक्रिय लिथियम आयनहरूको हानिले सामान्यतया साइकल चलाउने क्रममा LiFePO4 पावर ब्याट्रीहरूको क्षमता गुमाउँछ। Dubarry et al। साइकल चलाउने क्रममा LiFePO4 पावर ब्याट्रीहरूको बुढो हुनु मुख्यतया कार्यात्मक लिथियम-आयन SEI फिल्म खपत गर्ने जटिल वृद्धि प्रक्रियाको कारणले भएको देखाएको छ। यस प्रक्रियामा, सक्रिय लिथियम आयनहरूको हानिले ब्याट्री क्षमताको अवधारण दरलाई सीधा कम गर्छ; SEI फिल्मको निरन्तर बृद्धि, एकातिर, ब्याट्रीको ध्रुवीकरण प्रतिरोधमा वृद्धि हुन्छ। एकै समयमा, SEI फिल्म को मोटाई धेरै बाक्लो छ, र ग्रेफाइट एनोड को इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन। यसले गतिविधिलाई आंशिक रूपमा निष्क्रिय पार्नेछ।

उच्च-तापमान साइकल चलाउँदा, LiFePO2 मा Fe4+ एक निश्चित हदसम्म विघटन हुनेछ। यद्यपि Fe2+ को मात्राले सकारात्मक इलेक्ट्रोडको क्षमतामा कुनै महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्दैन, Fe2+ को विघटन र नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडमा Fe को वर्षाले SEI फिल्मको वृद्धिमा उत्प्रेरक भूमिका खेल्नेछ। । ट्यानले मात्रात्मक रूपमा सक्रिय लिथियम आयनहरू कहाँ र कहाँ हरायो भनेर विश्लेषण गर्‍यो र पत्ता लगायो कि सक्रिय लिथियम आयनहरूको धेरैजसो हानि नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडको सतहमा भएको थियो, विशेष गरी उच्च-तापमान चक्रमा, अर्थात्, उच्च-तापमान चक्र क्षमता हानि। छिटो छ, र SEI फिल्मको संक्षेपमा क्षति र मर्मतका तीन फरक संयन्त्रहरू छन्:

1. ग्रेफाइट एनोडमा इलेक्ट्रोनहरू लिथियम आयनहरू कम गर्न SEI फिल्म मार्फत जान्छ।
2. SEI फिल्मका केही घटकहरूको विघटन र पुनरुत्थान।
3. ग्रेफाइट एनोडको भोल्युम परिवर्तनको कारण, SEI झिल्ली फुटेको कारण थियो।

सक्रिय लिथियम आयनहरूको हानिको अतिरिक्त, सकारात्मक र नकारात्मक दुवै सामग्री पुन: प्रयोग गर्दा बिग्रनेछ। रिसाइकल गर्ने क्रममा LiFePO4 इलेक्ट्रोडमा दरारहरू देखा पर्दा इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण बढ्छ र सक्रिय सामग्री र प्रवाहकीय एजेन्ट वा वर्तमान कलेक्टर बीचको चालकता घट्छ। नागपुरेले वृद्धावस्था पछि LiFePO4 को परिवर्तनहरूको अर्ध-परिमाणात्मक रूपमा अध्ययन गर्न स्क्यानिङ विस्तारित प्रतिरोध माइक्रोस्कोपी (SSRM) को प्रयोग गर्यो र पत्ता लगायो कि LiFePO4 न्यानो कणहरू र विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रियाहरूद्वारा उत्पादित सतह निक्षेपहरू सँगसँगै LiFePO4 क्याथोडहरूको प्रतिबाधामा वृद्धि भयो। थप रूपमा, सक्रिय सतहको कमी र सक्रिय ग्रेफाइट सामग्रीको हानिको कारणले गर्दा ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडको एक्सफोलिएशन पनि ब्याट्री बुढ्यौलीको कारण मानिन्छ। ग्रेफाइट एनोडको अस्थिरताले SEI फिल्मको अस्थिरता निम्त्याउँछ र सक्रिय लिथियम आयनहरूको खपतलाई बढावा दिन्छ।

ब्याट्रीको उच्च-दर डिस्चार्जले विद्युतीय गाडीको लागि महत्त्वपूर्ण शक्ति प्रदान गर्न सक्छ; अर्थात्, पावर ब्याट्रीको रेट कार्यसम्पादन जति राम्रो हुन्छ, विद्युतीय कारको एक्सेलेरेशन कार्यसम्पादन त्यति नै राम्रो हुन्छ। किम एट अल को अनुसन्धान परिणाम। LiFePO4 सकारात्मक इलेक्ट्रोड र ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोडको बुढ्यौली संयन्त्र फरक छ: डिस्चार्ज दरको बृद्धिसँगै, सकारात्मक इलेक्ट्रोडको क्षमता हानि नकारात्मक इलेक्ट्रोडको भन्दा बढी हुन्छ। कम-दर साइकल चलाउँदा ब्याट्री क्षमताको हानि मुख्यतया नकारात्मक इलेक्ट्रोडमा सक्रिय लिथियम आयनहरूको खपतको कारण हो। यसको विपरित, उच्च-दर साइकल चलाउँदा ब्याट्रीको शक्ति हानि सकारात्मक इलेक्ट्रोडको प्रतिबाधामा वृद्धिको कारण हो।

यद्यपि प्रयोगमा रहेको पावर ब्याट्रीको डिस्चार्जको गहिराइले क्षमता हानिलाई असर गर्दैन, यसले यसको पावर हानिलाई असर गर्छ: डिस्चार्जको गहिराइको वृद्धिसँगै शक्ति हानिको गति बढ्छ। यो SEI फिल्मको प्रतिबाधामा वृद्धि र सम्पूर्ण ब्याट्रीको प्रतिबाधामा वृद्धिको कारण हो। यसको प्रत्यक्ष सम्बन्ध छ। यद्यपि सक्रिय लिथियम आयनहरूको हानिसँग सापेक्ष, चार्जिङ भोल्टेजको माथिल्लो सीमाले ब्याट्री विफलतामा कुनै स्पष्ट प्रभाव पार्दैन, चार्जिङ भोल्टेजको धेरै कम वा धेरै उच्च माथिल्लो सीमाले LiFePO4 इलेक्ट्रोडको इन्टरफेस प्रतिबाधा बढाउनेछ: कम माथिल्लो सीमा भोल्टेज राम्रो काम गर्दैन। प्यासिभेसन फिल्म जमिनमा बनाइन्छ, र धेरै उच्च माथिल्लो भोल्टेज सीमाले इलेक्ट्रोलाइटको अक्सिडेटिभ विघटन निम्त्याउँछ। यसले LiFePO4 इलेक्ट्रोडको सतहमा कम चालकता भएको उत्पादन सिर्जना गर्नेछ।

तापक्रम घट्दा LiFePO4 पावर ब्याट्रीको डिस्चार्ज क्षमता द्रुत रूपमा घट्छ, मुख्यतया आयन चालकतामा कमी र इन्टरफेस प्रतिबाधाको वृद्धिको कारणले। लीले LiFePO4 क्याथोड र ग्रेफाइट एनोडलाई छुट्टाछुट्टै अध्ययन गरे र पत्ता लगाए कि एनोड र एनोडको कम-तापमान प्रदर्शनलाई सीमित गर्ने मुख्य नियन्त्रण कारकहरू फरक छन्। LiFePO4 क्याथोडको आयनिक चालकतामा कमी प्रबल छ, र ग्रेफाइट एनोडको इन्टरफेस प्रतिबाधामा वृद्धि मुख्य कारण हो।

प्रयोगको क्रममा, LiFePO4 इलेक्ट्रोड र ग्रेफाइट एनोडको ह्रास र SEI फिल्मको निरन्तर वृद्धिले फरक डिग्रीमा ब्याट्री विफलता निम्त्याउँछ। यसको अतिरिक्त, सडक अवस्था र परिवेशको तापक्रम जस्ता अनियन्त्रित कारकहरूका अतिरिक्त, ब्याट्रीको नियमित प्रयोग पनि आवश्यक छ, जसमा उपयुक्त चार्जिङ भोल्टेज, डिस्चार्जको उपयुक्त गहिराइ आदि।

4. चार्ज र डिस्चार्ज गर्दा विफलता

ब्याट्री प्रयोगको क्रममा प्रायः अनिवार्य रूपमा अधिक चार्ज हुन्छ। कम ओभर डिस्चार्ज छ। ओभरचार्ज वा ओभर-डिस्चार्जको समयमा जारी गरिएको तातो ब्याट्री भित्र जम्मा हुने सम्भावना हुन्छ, जसले ब्याट्रीको तापक्रम बढाउँछ। यसले ब्याट्रीको सेवा जीवनलाई असर गर्छ र आँधीको आगो वा विस्फोटको सम्भावना बढाउँछ। नियमित चार्ज र डिस्चार्ज अवस्थाहरूमा पनि, चक्रहरूको संख्या बढ्दै जाँदा, ब्याट्री प्रणालीमा एकल कक्षहरूको क्षमता असंगतता बढ्नेछ। सबैभन्दा कम क्षमता भएको ब्याट्री चार्ज गर्ने र ओभर डिस्चार्ज हुने प्रक्रियाबाट गुज्रनेछ।

यद्यपि LiFePO4 सँग विभिन्न चार्जिङ अवस्थाहरूमा अन्य सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीहरूको तुलनामा उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता छ, तर अधिक चार्जले LiFePO4 पावर ब्याट्रीहरू प्रयोग गर्दा असुरक्षित जोखिमहरू निम्त्याउन सक्छ। ओभरचार्ज गरिएको अवस्थामा, जैविक इलेक्ट्रोलाइटमा विलायक अक्सिडेटिभ विघटनको लागि बढी प्रवण हुन्छ। सामान्यतया प्रयोग हुने अर्गानिक सॉल्भेन्टहरू मध्ये, इथिलीन कार्बोनेट (EC) ले सकारात्मक इलेक्ट्रोडको सतहमा अक्सिडेटिभ विघटनलाई प्राथमिकता दिन्छ। नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडको लिथियम सम्मिलन क्षमता (लिथियम सम्भाव्यता विरुद्ध) उथलिएको हुनाले, नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडमा लिथियम अवक्षेपण अत्यधिक सम्भावना हुन्छ।

ओभरचार्ज गरिएको अवस्थामा ब्याट्रीको विफलताको मुख्य कारणहरू मध्ये एक लिथियम क्रिस्टल शाखाहरूले डायाफ्राम छेड्ने आन्तरिक सर्ट सर्किट हो। लु एट अल। ओभरचार्जको कारणले गर्दा ग्रेफाइट विपरित इलेक्ट्रोड सतहमा लिथियम प्लेटिङको विफलता तंत्रको विश्लेषण गरियो। नतिजाहरूले देखाउँदछ कि नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडको समग्र संरचना परिवर्तन भएको छैन, तर त्यहाँ लिथियम क्रिस्टल शाखाहरू र सतह फिल्महरू छन्। लिथियम र इलेक्ट्रोलाइटको प्रतिक्रियाले सतहको फिल्मलाई लगातार बढाउँछ, जसले अधिक सक्रिय लिथियम खपत गर्छ र लिथियमलाई ग्रेफाइटमा फैलाउनको कारण बनाउँछ। नकारात्मक इलेक्ट्रोड थप जटिल हुन्छ, जसले नकारात्मक इलेक्ट्रोडको सतहमा लिथियम जम्मालाई बढावा दिनेछ, परिणामस्वरूप क्षमता र कूलम्बिक दक्षतामा थप कमी हुन्छ।

थप रूपमा, धातु अशुद्धता (विशेष गरी Fe) लाई ब्याट्री ओभरचार्ज विफलताको मुख्य कारणहरू मध्ये एक मानिन्छ। Xu et al। ओभरचार्ज अवस्थाहरूमा LiFePO4 पावर ब्याट्रीहरूको विफलता संयन्त्रलाई व्यवस्थित रूपमा अध्ययन गरियो। परिणामहरूले देखाउँदछ कि ओभरचार्ज/डिस्चार्ज चक्रको समयमा Fe को रेडक्स सैद्धान्तिक रूपमा सम्भव छ, र प्रतिक्रिया संयन्त्र दिइएको छ। जब ओभरचार्ज हुन्छ, Fe लाई पहिले Fe2+ मा अक्सिडाइज गरिन्छ, Fe2+ फेरि Fe3+ मा बिग्रन्छ, र त्यसपछि Fe2+ र Fe3+ सकारात्मक इलेक्ट्रोडबाट हटाइन्छ। एक पक्ष नकारात्मक इलेक्ट्रोड पक्षमा फैलिन्छ, Fe3+ अन्ततः Fe2+ मा घटाइन्छ, र Fe2+ थप घटाएर Fe बनाइन्छ; जब ओभरचार्ज/डिस्चार्ज चक्र हुन्छ, Fe क्रिस्टल शाखाहरू सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोडहरूमा एकै समयमा सुरु हुनेछ, Fe ब्रिजहरू सिर्जना गर्न विभाजकलाई छेड्दै, माइक्रो ब्याट्री सर्ट सर्किटको परिणामस्वरूप, ब्याट्रीको माइक्रो सर्ट सर्किटको साथमा हुने स्पष्ट घटना निरन्तर हो। अधिक चार्ज पछि तापमान मा वृद्धि।

ओभरचार्जको समयमा, नकारात्मक इलेक्ट्रोडको सम्भाव्यता छिटो बढ्नेछ। सम्भावित वृद्धिले नकारात्मक इलेक्ट्रोडको सतहमा रहेको SEI फिल्मलाई नष्ट गर्नेछ (SEI फिल्ममा अजैविक यौगिकहरूले भरिपूर्ण भाग अक्सिडाइज हुने सम्भावना बढी हुन्छ), जसले इलेक्ट्रोलाइटको अतिरिक्त विघटन निम्त्याउनेछ, जसले गर्दा क्षमतामा कमी आउँछ। अझ महत्त्वपूर्ण कुरा, नकारात्मक वर्तमान कलेक्टर Cu पन्नी अक्सिडाइज हुनेछ। नकारात्मक इलेक्ट्रोडको SEI फिल्ममा, यांग एट अल। Cu2O पत्ता लगाइयो, Cu पन्नीको अक्सीकरण उत्पादन, जसले ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोधलाई बढाउँछ र आँधीको क्षमता घटाउँछ।

उहाँले et al। LiFePO4 पावर ब्याट्रीहरूको ओभर-डिस्चार्ज प्रक्रियाको विस्तृत रूपमा अध्ययन गरियो। नतिजाहरूले देखाए कि नकारात्मक वर्तमान कलेक्टर Cu पन्नी ओभर-डिस्चार्जको समयमा Cu+ मा अक्सिडाइज गर्न सकिन्छ, र Cu+ लाई Cu2+ मा अक्सिडाइज गरिएको छ, जस पछि तिनीहरू सकारात्मक इलेक्ट्रोडमा फैलिन्छन्। एक कमी प्रतिक्रिया सकारात्मक इलेक्ट्रोड मा हुन सक्छ। यसरी, यसले सकारात्मक इलेक्ट्रोड साइडमा क्रिस्टल शाखाहरू बनाउँछ, विभाजकलाई छेड्छ र ब्याट्री भित्र माइक्रो सर्ट सर्किट निम्त्याउँछ। साथै, ओभर-डिस्चार्जको कारण, ब्याट्रीको तापक्रम बढ्न जारी रहनेछ।

LiFePO4 पावर ब्याट्रीको ओभरचार्जले अक्सिडेटिभ इलेक्ट्रोलाइट विघटन, लिथियम विकास, र Fe क्रिस्टल शाखाहरूको गठन हुन सक्छ। ओभर-डिस्चार्जले SEI लाई क्षति पुर्‍याउन सक्छ, जसको परिणामस्वरूप क्षमतामा ह्रास, Cu Foil oxidation, र Cu क्रिस्टल शाखाहरू देखिन सक्छ।

5. अन्य असफलताहरू

LiFePO4 को अन्तर्निहित कम चालकताको कारण, सामग्रीको आकार विज्ञान र आकार र प्रवाहकीय एजेन्टहरू र बाइन्डरहरूको प्रभावहरू सजिलैसँग प्रकट हुन्छन्। Gaberscek et al। आकार र कार्बन कोटिंग को दुई विरोधाभासी कारक छलफल र LiFePO4 को इलेक्ट्रोड प्रतिबाधा मात्र औसत कण आकार संग सम्बन्धित छ पत्ता लगायो। LiFePO4 (Fe occupe Li sites) मा रहेको एन्टी-साइट दोषहरूले ब्याट्रीको कार्यसम्पादनमा विशेष प्रभाव पार्नेछ: LiFePO4 भित्र लिथियम आयनको प्रसारण एक-आयामी भएकोले, यो दोषले लिथियम आयनहरूको सञ्चारमा बाधा पुर्‍याउँछ; उच्च भ्यालेन्स अवस्थाहरूको परिचयको कारणले गर्दा अतिरिक्त इलेक्ट्रोस्टेटिक प्रतिकर्षणको कारणले गर्दा, यो दोषले LiFePO4 संरचनाको अस्थिरता पनि निम्त्याउन सक्छ।

LiFePO4 को ठूला कणहरू चार्जको अन्त्यमा पूर्ण रूपमा खुसी हुन सक्दैनन्; न्यानो-संरचित LiFePO4 ले उल्टो दोषहरू कम गर्न सक्छ, तर यसको उच्च सतह ऊर्जाले आत्म-डिस्चार्ज निम्त्याउँछ। PVDF हाल सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने बाइन्डर हो, जसमा उच्च तापक्रममा प्रतिक्रिया, गैर-जलीय इलेक्ट्रोलाइटमा विघटन, र अपर्याप्त लचिलोपन जस्ता बेफाइदाहरू छन्। यसले LiFePO4 को क्षमता हानि र चक्र जीवनमा विशेष प्रभाव पार्छ। थप रूपमा, हालको कलेक्टर, डायाफ्राम, इलेक्ट्रोलाइट संरचना, उत्पादन प्रक्रिया, मानव कारकहरू, बाह्य कम्पन, झटका, इत्यादिले ब्याट्रीको प्रदर्शनलाई फरक-फरक डिग्रीमा असर गर्नेछ।

सन्दर्भ: Miao Meng et al। "लिथियम आइरन फास्फेट पावर ब्याट्रीहरूको विफलतामा अनुसन्धान प्रगति।"