En el proceso de producción, el personal, el equipo, las materias primas, los métodos y el medio ambiente son los principales factores que afectan la calidad del producto, y el proceso de producción de las baterías de energía LiFePO4 no es una excepción. El personal y el equipo pertenecen a la categoría de gestión, por lo que discutimos principalmente el último factor de tres influencias.

Fallo de las baterías causado por impurezas en los materiales activos de los electrodos

Durante el proceso de síntesis de LiFePO4, habrá una pequeña cantidad de impurezas como Fe2O3, Fe2P, Fe, etc. Estas impurezas se reducirán en la superficie del electrodo negativo, lo que puede perforar el diafragma y causar un cortocircuito interno. LiFePO4 está expuesto al aire durante mucho tiempo y la humedad deteriorará la batería. Su mecanismo de envejecimiento: se forma fosfato de hierro amorfo en la superficie del material en la etapa temprana de envejecimiento, y su composición y estructura locales son similares a LiFePO4(OH); LiFePO4 se consume continuamente, mostrando un aumento de volumen; después de eso, se recristaliza lentamente para formar LiFePO4(OH). La impureza Li3PO4 en LiFePO4 es electroquímicamente inerte. Cuanto mayor sea el contenido de impurezas del ánodo de grafito (principalmente Al y Fe),

La falla de la batería causada por el método químico.

La pérdida irreversible de iones de litio activos se manifiesta primero en los iones de litio consumidos durante la formación de películas interfaciales de electrolitos sólidos (películas SEI). El estudio encontró que aumentar la temperatura de formación causará una pérdida más irreversible de iones de litio, porque la proporción de componentes inorgánicos en la película SEI aumentará cuando aumente la temperatura de formación y el gas liberado durante la transformación del componente orgánico ROCO2Li en el componente inorgánico Li2CO3 Causará más defectos en la película SEI, y los iones de litio solvatados a través de estos defectos se intercalarán en el electrodo negativo de grafito en grandes cantidades.

Durante la formación, la composición y el grosor de la película SEI formada por carga de baja corriente son uniformes, pero requiere mucho tiempo; la carga de alta corriente causará más reacciones secundarias, lo que dará como resultado una mayor pérdida irreversible de iones de litio, y la impedancia de interfaz negativa también aumentará, pero ahorra energía. En la actualidad, se utiliza más el modo de formación de corriente constante de corriente pequeña y corriente constante de corriente grande y voltaje constante, lo que puede tener en cuenta las ventajas de ambos. El método electroquímico se utilizó para demostrar aún más que la activación de la batería afecta la estabilidad de la película SEI. Cuanto mayor sea la estabilidad de la película SEI, menor será la tasa de autodescarga de la batería.

Fallo de la batería debido a la humedad en el entorno de producción

En la producción real, la batería inevitablemente entrará en contacto con el aire. Dado que la mayoría de los materiales positivos y negativos son partículas a escala micrométrica o nanométrica, y las moléculas de solvente en el electrolito tienen grupos carbonilo electronegativos y enlaces dobles carbono-carbono metaestables, es fácil absorber la humedad del aire.

Las moléculas de agua reaccionan con las sales de litio (especialmente LiPF6) en el electrolito, que no solo se descompone y consume el electrolito (se descompone para formar PF5), sino que también produce una sustancia ácida HF. Sin embargo, tanto el PF5 como el HF destruirán la película SEI y el HF también promoverá la corrosión del material activo LiFePO4. Las moléculas de agua también delitian el ánodo de grafito intercalado con litio, formando hidróxido de litio en la parte inferior de la película SEI. Además, el O2 disuelto en el electrolito también acelerará el envejecimiento de las baterías LiFePO4.

En el proceso de producción, además del proceso de producción que afecta el rendimiento de la batería, los principales factores que causan la falla de las baterías de energía LiFePO4 incluyen impurezas en las materias primas (incluida el agua) y el proceso de formación, por lo que la pureza de la material, el control de la humedad ambiental, el método de formación, etc. parecen ser factores cruciales.

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