磷酸铁锂电池的失效探讨与分析-瑞达国际集团

　　磷酸铁锂电池的失效探讨与分析

　　了解磷酸铁锂电池的失效原因或机理，对于提高电池性能及其大规模生产和使用尤为重要。

　　一、生产过程中的失效

　　在LiFePO4电池的生产过程中，人员、设备、原料、方法、环境是影响产品质量的主要因素，我们主要讨论后三个影响因素。

　　电极活性材料中的杂质对电池造成的失效：少量的Fe2O3、Fe等杂质，会在负极表面还原，有可能会刺穿隔膜引发内部短路。石墨负极的杂质含量越高，造成的不可逆的容量损失也越大。

　　化成方式对电池造成的失效：研究发现化成温度过高会造成更多的不可逆锂离子损失。现在使用较多的是小电流恒流-大电流恒流恒压的化成模式，这样可以有效减低化成温度对电池性能的影响。

　　生产环境中的水分对电池造成的失效：在实际生产中，电池不可避免地会接触空气，由于正负极材料大都是微米或纳米级的颗粒，容易吸收空气中的水分。

　　二、搁置中的失效

　　在电池的使用寿命中，其大部分时间都是处于搁置状态，一般经过长时间的搁置后，电池性能会发生下降，一般表现出内阻增大、电压降低及放电容量下降等。造成电池性能下降的因素有很多，其中温度、荷电状态和时间是最明显的影响因素。

　　在搁置状态，恶劣的存储条件(高温和高的荷电状态)会加大LiFePO4动力电池自放电的程度，使电池的老化更明显。

　　三、循环使用中的失效

　　电池在使用的过程中一般是放热的，因此温度的影响很重要。除此之外，使用方式、环境温度等都会对电池有不同的影响。

　　对于LiFePO4动力电池循环时的容量损失，一般认为是活性锂离子的损失造成的。随着放电倍率的增加，正极的容量损失增加程度比负极大。低倍率循环时电池容量的损失主要是由于活性锂离子在负极的消耗造成的，而在高倍率循环时电池的动力损失是由于正极阻抗的增加造成的。

　　LiFePO4电池在温度降低时其放电容量会迅速下降。在低温情况下，不能对电池进行大电流的充电或者放电，否则将会造成不可逆转的容量损失。

　　四、充电与放电过程中的失效

　　电池在使用的过程中往往不可避免地会出现过充的情况，相对来说过放的情况少一些，过充或过放过程中释放出来的热量容易在电池内部聚集，会进一步使得电池温度上升，影响电池的使用寿命、加大电池着火或爆炸的可能性。即使在正常的充放电条件下，随着循环次数的增加，电池系统内部单体电池的容量不一致性也会增加。

　　虽然在不同的充电状态下，相比于其它正极材料，LiFePO4的热稳定性是最好的，但是过充还会引发LiFePO4动力电池在使用过程中的不安全隐患。在过充的条件下引发电池失效的最主要的原因之一就是锂晶枝刺破隔膜引发的内部短路。

　　锂离子电池(LIB)已成为现代社会生活中主要的能量存储解决方案。其中磷酸铁锂电池完美替代铅酸电池，更加是并网调峰、离网储能、光伏储能、UPS、数据中心等行业的首选。

磷酸铁锂电池的失效探讨与分析