La batteria è spesso sovraccarica durante il processo di utilizzo. Relativamente parlando, la situazione di scarico eccessivo è minore. Il calore rilasciato durante il processo di sovraccarico o scaricamento eccessivo è facile da accumulare all'interno della batteria, aumentando ulteriormente la temperatura della batteria. , compromettendo la durata della batteria e aumentando la possibilità che la batteria prenda fuoco o esploda. Anche in condizioni normali di carica-scarica, all'aumentare del numero di cicli, aumenterà l'incoerenza di capacità delle singole celle all'interno del sistema di batterie e la batteria con la capacità più bassa subirà il processo di sovraccarico e sovrascarica.

Sebbene la stabilità termica di LiFePO4 sia la migliore rispetto ad altri materiali catodici in diversi stati di carica, il sovraccarico causerà anche pericoli nascosti non sicuri nell'uso delle batterie di alimentazione LiFePO4 . Nello stato sovraccaricato, è più probabile che il solvente nell'elettrolita organico subisca una decomposizione ossidativa e il carbonato di etilene (EC) subirà preferenzialmente una decomposizione ossidativa sulla superficie dell'elettrodo positivo nei comuni solventi organici. Poiché il potenziale di intercalazione del litio (rispetto al potenziale del litio) dell'elettrodo negativo di grafite è molto basso, esiste una grande possibilità di precipitazione del litio nell'elettrodo negativo di grafite.

Uno dei motivi principali del guasto della batteria in condizioni di sovraccarico è il cortocircuito interno causato dai dendriti di litio che perforano il separatore. È stato analizzato il meccanismo di guasto della placcatura al litio sulla superficie dell'anodo di grafite a causa del sovraccarico. I risultati mostrano che non vi è alcun cambiamento nella struttura complessiva dell'elettrodo negativo di grafite, ma ci sono dendriti di litio e film superficiali. La reazione tra il litio e l'elettrolita provoca l'aumento continuo del film superficiale, che non solo consuma più litio attivo, ma consente anche al litio di diffondersi nella grafite. L'anodo diventa più difficile, il che a sua volta favorisce ulteriormente la deposizione di litio sulla superficie dell'anodo, determinando un'ulteriore diminuzione della capacità e dell'efficienza coulombica.

In aggiunta a questo, le impurità metalliche (soprattutto Fe) sono generalmente considerate una delle ragioni principali per il mancato sovraccarico della batteria. Il meccanismo di guasto delle batterie di alimentazione LiFePO4 in condizioni di sovraccarico è stato studiato sistematicamente. I risultati mostrano che il redox di Fe è teoricamente possibile durante i cicli di sovraccarico/scarica, e il meccanismo di reazione è dato: quando si verifica un sovraccarico, Fe viene prima ossidato a Fe2+, Fe2+ viene ulteriormente ossidato a Fe3+, quindi Fe2+ e Fe3+ vengono rimossi da l'elettrodo positivo. Un lato si diffonde sul lato negativo, Fe3+ viene infine ridotto a Fe2+ e Fe2+ viene ulteriormente ridotto a formare Fe; durante il ciclo di sovraccarico/scarica, si formeranno contemporaneamente dendriti di cristalli di Fe sugli elettrodi positivo e negativo, che perforeranno il diaframma per formare ponti di Fe, provocando cambiamenti microscopici nella batteria. Cortocircuito, il fenomeno evidente che accompagna il micro-cortocircuito della batteria è il continuo aumento della temperatura dopo il sovraccarico.

Durante la scarica eccessiva, il potenziale dell'elettrodo negativo aumenterà rapidamente e l'aumento del potenziale causerà la distruzione del film SEI sulla superficie dell'elettrodo negativo (la parte ricca di composti inorganici nel film SEI è più facilmente ossidabile) , che a sua volta causerà un'ulteriore decomposizione dell'elettrolita, con conseguente perdita di capacità. Ancora più importante, la lamina di Cu del collettore di corrente anodica è ossidata. Nella pellicola SEI dell'elettrodo negativo è stato rilevato il prodotto di ossidazione Cu2O della lamina di Cu, che aumenterebbe la resistenza interna della batteria e provocherebbe la perdita di capacità della batteria.

Il processo di sovrascarica della batteria di alimentazione LiFePO4 è studiato in dettaglio. I risultati mostrano che la lamina di Cu del collettore di corrente negativa può essere ossidata a Cu+ durante la scarica eccessiva e Cu+ viene ulteriormente ossidato a Cu2+, quindi si diffondono all'elettrodo positivo e la reazione di riduzione può verificarsi all'elettrodo positivo, in modo che il Cu dendriti di cristallo Si formeranno sul lato positivo, foreranno il separatore e causeranno un micro cortocircuito all'interno della batteria. Anche a causa della scarica eccessiva, la temperatura della batteria continuerà ad aumentare.

Il sovraccarico delle batterie di alimentazione LiFePO4 può portare alla decomposizione ossidativa dell'elettrolita, alla precipitazione del litio e alla formazione di dendriti di cristalli di Fe; mentre una scarica eccessiva può causare danni SEI, con conseguente attenuazione della capacità, ossidazione della lamina di Cu e persino la formazione di dendriti di cristalli di Cu.

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