A bateria é frequentemente sobrecarregada no processo de uso. Relativamente falando, a situação de descarga excessiva é menor. O calor liberado durante o processo de sobrecarga ou descarga excessiva é fácil de acumular dentro da bateria, o que aumentará ainda mais a temperatura da bateria. , afetando a vida útil da bateria e aumentando a possibilidade de a bateria pegar fogo ou explodir. Mesmo sob condições normais de carga-descarga, à medida que o número de ciclos aumenta, a inconsistência de capacidade das células únicas dentro do sistema de bateria aumentará e a bateria com a menor capacidade sofrerá o processo de sobrecarga e descarga excessiva.

Embora a estabilidade térmica do LiFePO4 seja a melhor em comparação com outros materiais catódicos sob diferentes estados de carga, a sobrecarga também causará perigos ocultos inseguros no uso de baterias de energia LiFePO4 . No estado sobrecarregado, é mais provável que o solvente no eletrólito orgânico sofra decomposição oxidativa, e o carbonato de etileno (EC) sofrerá preferencialmente decomposição oxidativa na superfície do eletrodo positivo em solventes orgânicos comuns. Como o potencial de intercalação do lítio (ao potencial de lítio) do eletrodo negativo de grafite é muito baixo, há uma grande possibilidade de precipitação de lítio no eletrodo negativo de grafite.

Uma das principais razões para a falha da bateria em condições de sobrecarga é o curto-circuito interno causado por dendritos de lítio perfurando o separador. O mecanismo de falha do revestimento de lítio na superfície do ânodo de grafite devido à sobrecarga foi analisado. Os resultados mostram que não há alteração na estrutura geral do eletrodo negativo de grafite, mas há dendritos de lítio e filmes superficiais. A reação entre o lítio e o eletrólito causa o aumento contínuo do filme superficial, que não só consome mais lítio ativo, mas também permite que o lítio se difunda no grafite. O ânodo torna-se mais difícil, o que, por sua vez, promove ainda mais a deposição de lítio na superfície do ânodo, resultando em uma diminuição ainda maior da capacidade e da eficiência coulombiana.

Além disso, impurezas metálicas (especialmente Fe) são geralmente consideradas uma das principais razões para falha de sobrecarga da bateria. O mecanismo de falha de baterias de energia LiFePO4 sob condições de sobrecarga foi sistematicamente estudado. Os resultados mostram que a redox do Fe é teoricamente possível durante os ciclos de sobrecarga/descarga, e o mecanismo de reação é dado: quando ocorre a sobrecarga, o Fe é primeiro oxidado a Fe2+, Fe2+ é oxidado ainda mais a Fe3+, e então Fe2+ e Fe3+ são removidos do o eletrodo positivo. Um lado se difunde para o lado negativo, Fe3+ é finalmente reduzido a Fe2+ e Fe2+ é reduzido ainda mais para formar Fe; durante o ciclo de sobrecarga/descarga, dendritos de cristal de Fe serão formados nos eletrodos positivos e negativos ao mesmo tempo, que perfurarão o diafragma para formar pontes de Fe, resultando em alterações microscópicas na bateria. Curto-circuito, o fenômeno óbvio que acompanha o micro-curto-circuito da bateria é o aumento contínuo da temperatura após a sobrecarga.

Durante a sobredescarga, o potencial do eletrodo negativo aumentará rapidamente, e o aumento do potencial causará a destruição do filme SEI na superfície do eletrodo negativo (a parte rica em compostos inorgânicos no filme SEI é mais facilmente oxidada) , que por sua vez causará decomposição adicional do eletrólito, resultando em perda de capacidade. Mais importante, a folha de Cu do coletor de corrente anódica é oxidada. O produto de oxidação Cu2O da folha de Cu foi detectado no filme SEI do eletrodo negativo, o que aumentaria a resistência interna da bateria e causaria a perda de capacidade da bateria.

O processo de descarga excessiva da bateria de energia LiFePO4 é estudado em detalhes. Os resultados mostram que a folha de Cu coletor de corrente negativa pode ser oxidada a Cu+ durante a descarga excessiva, e Cu+ é ainda oxidado a Cu2+, e então eles se difundem para o eletrodo positivo, e a reação de redução pode ocorrer no eletrodo positivo, de modo que o Cu cristal dendritos Ele se formará no lado positivo, perfurará o separador e causará um micro curto-circuito dentro da bateria. Também devido à descarga excessiva, a temperatura da bateria continuará a subir.

A sobrecarga das baterias de energia LiFePO4 pode levar à decomposição oxidativa do eletrólito, precipitação de lítio e formação de dendritos de cristal de Fe; enquanto a descarga excessiva pode causar danos SEI, resultando em atenuação da capacidade, oxidação da folha de Cu e até mesmo a formação de dendritos de cristal de Cu.

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