La batería a menudo se sobrecarga en el proceso de uso. En términos relativos, la situación de sobredescarga es menor. El calor liberado durante el proceso de sobrecarga o sobredescarga es fácil de acumular dentro de la batería, lo que aumentará aún más la temperatura de la batería. , afectando la vida útil de la batería y aumentando la posibilidad de que la batería se incendie o explote. Incluso en condiciones normales de carga y descarga, a medida que aumenta el número de ciclos, aumentará la inconsistencia de la capacidad de las celdas individuales dentro del sistema de la batería, y la batería con la capacidad más baja experimentará el proceso de sobrecarga y sobredescarga.

Aunque la estabilidad térmica de LiFePO4 es la mejor en comparación con otros materiales de cátodo en diferentes estados de carga, la sobrecarga también causará peligros ocultos inseguros en el uso de baterías de energía LiFePO4 . En el estado sobrecargado, es más probable que el solvente en el electrolito orgánico sufra descomposición oxidativa, y el carbonato de etileno (EC) sufrirá preferentemente descomposición oxidativa en la superficie del electrodo positivo en solventes orgánicos comunes. Dado que el potencial de intercalación de litio (a potencial de litio) del electrodo negativo de grafito es muy bajo, existe una gran posibilidad de precipitación de litio en el electrodo negativo de grafito.

Una de las principales razones de la falla de la batería en condiciones de sobrecarga es el cortocircuito interno causado por las dendritas de litio que perforan el separador. Se analizó el mecanismo de falla del recubrimiento de litio en la superficie del ánodo de grafito debido a una sobrecarga. Los resultados muestran que no hay cambios en la estructura general del electrodo negativo de grafito, pero hay dendritas de litio y películas superficiales. La reacción entre el litio y el electrolito provoca el aumento continuo de la película superficial, que no solo consume más litio activo, sino que también permite que el litio se difunda en el grafito. El ánodo se vuelve más difícil, lo que a su vez promueve aún más la deposición de litio en la superficie del ánodo, lo que da como resultado una mayor disminución de la capacidad y la eficiencia coulombiana.

Además de esto, las impurezas metálicas (especialmente Fe) generalmente se consideran una de las principales razones de la falla por sobrecarga de la batería. Se estudió sistemáticamente el mecanismo de falla de las baterías de energía LiFePO4 en condiciones de sobrecarga. Los resultados muestran que la redox de Fe es teóricamente posible durante los ciclos de sobrecarga/descarga, y el mecanismo de reacción es el siguiente: cuando ocurre una sobrecarga, el Fe se oxida primero a Fe2+, el Fe2+ se oxida aún más a Fe3+, y luego Fe2+ y Fe3+ se eliminan de el electrodo positivo Un lado se difunde hacia el lado negativo, el Fe3+ finalmente se reduce a Fe2+ y el Fe2+ se reduce aún más para formar Fe; durante el ciclo de sobrecarga/descarga, se formarán dendritas de cristal de Fe en los electrodos positivo y negativo al mismo tiempo, que perforarán el diafragma para formar puentes de Fe, dando como resultado cambios microscópicos en la batería. Cortocircuito, el fenómeno obvio que acompaña al microcortocircuito de la batería es el aumento continuo de temperatura después de la sobrecarga.

Durante la sobredescarga, el potencial del electrodo negativo aumentará rápidamente, y el aumento del potencial provocará la destrucción de la película SEI en la superficie del electrodo negativo (la parte rica en compuestos inorgánicos en la película SEI se oxida más fácilmente) , que a su vez causará una descomposición adicional del electrolito, lo que resultará en una pérdida de capacidad. Más importante aún, la lámina de cobre del colector de corriente del ánodo se oxida. Se detectó el producto de oxidación Cu2O de la lámina de Cu en la película SEI del electrodo negativo, lo que aumentaría la resistencia interna de la batería y provocaría la pérdida de capacidad de la batería.

El proceso de sobredescarga de la batería de energía LiFePO4 se estudia en detalle. Los resultados muestran que la hoja de Cu del colector de corriente negativa puede oxidarse a Cu+ durante la sobredescarga, y Cu+ se oxida aún más a Cu2+, y luego se difunden al electrodo positivo, y la reacción de reducción puede ocurrir en el electrodo positivo, de modo que el Cu dendritas de cristal Se formará en el lado positivo, perforará el separador y causará un microcortocircuito dentro de la batería. También debido a la sobredescarga, la temperatura de la batería seguirá aumentando.

La sobrecarga de las baterías de energía LiFePO4 puede provocar la descomposición oxidativa del electrolito, la precipitación de litio y la formación de dendritas de cristales de Fe; mientras que la sobredescarga puede causar daño SEI, lo que resulta en la atenuación de la capacidad, la oxidación de la hoja de Cu e incluso la formación de dendritas de cristal de Cu.

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