No processo de produção, pessoal, equipamentos, matérias-primas, métodos e meio ambiente são os principais fatores que afetam a qualidade do produto, e o processo de produção das baterias de energia LiFePO4 não é exceção. Pessoal e equipamentos pertencem à categoria de gestão, por isso discutimos principalmente os três últimos fatores de influência.

Falha de baterias causada por impurezas em materiais ativos de eletrodos

Durante o processo de síntese do LiFePO4, haverá uma pequena quantidade de impurezas como Fe2O3, Fe2P, Fe, etc. Essas impurezas serão reduzidas na superfície do eletrodo negativo, podendo perfurar o diafragma e causar um curto-circuito interno. O LiFePO4 fica exposto ao ar por um longo tempo e a umidade deteriora a bateria. Seu mecanismo de envelhecimento: o fosfato de ferro amorfo é formado na superfície do material no estágio inicial de envelhecimento, e sua composição e estrutura local são semelhantes ao LiFePO4(OH); O LiFePO4 é consumido continuamente, apresentando aumento de volume; depois disso, recristaliza lentamente para formar LiFePO4(OH). A impureza Li3PO4 em LiFePO4 é eletroquimicamente inerte. Quanto maior o teor de impurezas do ânodo de grafite (principalmente Al e Fe),

A falha da bateria causada pelo método químico

A perda irreversível de íons de lítio ativos é manifestada pela primeira vez nos íons de lítio consumidos durante a formação de filmes interfaciais de eletrólitos sólidos (filmes SEI). O estudo constatou que o aumento da temperatura de formação causará uma perda mais irreversível de íons de lítio, pois a proporção de componentes inorgânicos no filme SEI aumentará quando a temperatura de formação for aumentada, e o gás liberado durante a transformação do componente orgânico ROCO2Li para o componente inorgânico Li2CO3 Causará mais defeitos no filme SEI, e os íons de lítio solvatados através desses defeitos se intercalarão no eletrodo negativo de grafite em grandes quantidades.

Durante a formação, a composição e a espessura do filme SEI formado pelo carregamento de baixa corrente são uniformes, mas consomem tempo; o carregamento de alta corrente causará mais reações colaterais, resultando em aumento da perda irreversível de íons de lítio, e a impedância da interface negativa também aumentará, mas economiza energia. Atualmente, o modo de formação de pequena corrente constante e grande corrente constante e tensão constante é mais usado, o que pode levar em consideração as vantagens de ambos. O método eletroquímico foi utilizado para comprovar ainda mais que a ativação da bateria afeta a estabilidade do filme SEI. Quanto maior a estabilidade do filme SEI, menor a taxa de autodescarga da bateria.

Falha da bateria devido à umidade no ambiente de produção

Na produção real, a bateria inevitavelmente entrará em contato com o ar. Como a maioria dos materiais positivos e negativos são partículas de mícron ou nanoescala, e as moléculas de solvente no eletrólito têm grupos carbonila eletronegativos e ligações duplas carbono-carbono metaestáveis, são fáceis de absorver a umidade do ar.

As moléculas de água reagem com sais de lítio (especialmente LiPF6) no eletrólito, que não só decompõe e consome o eletrólito (decompõe-se para formar PF5), mas também produz uma substância ácida HF. No entanto, tanto o PF5 quanto o HF destruirão o filme SEI, e o HF também promoverá a corrosão do material ativo LiFePO4. As moléculas de água também delitiam o ânodo de grafite intercalado com lítio, formando hidróxido de lítio na parte inferior do filme SEI. Além disso, o O2 dissolvido no eletrólito também acelerará o envelhecimento das baterias LiFePO4.

No processo de produção, além do processo de produção que afeta o desempenho da bateria, os principais fatores que causam a falha das baterias de energia LiFePO4 incluem impurezas nas matérias-primas (incluindo água) e o processo de formação, portanto, a pureza do material, o controle da umidade ambiental, o método de formação, etc. fatores parecem ser cruciais.

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