Der Akku wird während des Gebrauchs oft überladen. Relativ gesehen ist die Überentladungssituation geringer. Die während des Überladungs- oder Überentladungsvorgangs freigesetzte Wärme kann sich leicht im Inneren der Batterie ansammeln, was die Batterietemperatur weiter erhöht. , was die Lebensdauer der Batterie beeinträchtigt und die Möglichkeit erhöht, dass die Batterie Feuer fängt oder explodiert. Selbst unter normalen Lade-Entlade-Bedingungen nimmt mit zunehmender Anzahl von Zyklen die Kapazitätsinkonsistenz der einzelnen Zellen innerhalb des Batteriesystems zu, und die Batterie mit der niedrigsten Kapazität wird den Prozess der Überladung und Tiefentladung erfahren.

Obwohl die thermische Stabilität von LiFePO4 im Vergleich zu anderen Kathodenmaterialien bei unterschiedlichen Ladezuständen am besten ist, birgt das Überladen auch unsichere versteckte Gefahren bei der Verwendung von LiFePO4-Power-Batterien . Im überladenen Zustand unterliegt das Lösungsmittel im organischen Elektrolyten eher einer oxidativen Zersetzung, und Ethylencarbonat (EC) wird vorzugsweise einer oxidativen Zersetzung auf der Oberfläche der positiven Elektrode in üblichen organischen Lösungsmitteln unterzogen. Da das Lithium-Interkalationspotential (zu Lithiumpotential) der negativen Graphitelektrode sehr niedrig ist, besteht eine große Möglichkeit der Lithiumausscheidung in der negativen Graphitelektrode.

Einer der Hauptgründe für Batterieausfälle unter Überladungsbedingungen ist der interne Kurzschluss, der durch Lithiumdendriten verursacht wird, die den Separator durchdringen. Der Ausfallmechanismus der Lithiumplattierung auf der Oberfläche der Graphitanode aufgrund von Überladung wurde analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass es keine Veränderung in der Gesamtstruktur der negativen Graphitelektrode gibt, aber es gibt Lithiumdendriten und Oberflächenfilme. Die Reaktion zwischen Lithium und dem Elektrolyten bewirkt die kontinuierliche Zunahme des Oberflächenfilms, der nicht nur mehr aktives Lithium verbraucht, sondern auch Lithium in den Graphit diffundieren lässt. Die Anode wird schwieriger, was wiederum die Abscheidung von Lithium auf der Anodenoberfläche weiter fördert, was zu einer weiteren Abnahme der Kapazität und der Coulomb-Effizienz führt.

Darüber hinaus werden Metallverunreinigungen (insbesondere Fe) allgemein als einer der Hauptgründe für Batterieüberladungsausfälle angesehen. Der Ausfallmechanismus von LiFePO4-Power-Batterien unter Überladungsbedingungen wurde systematisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Redox von Fe während Überladungs-/Entladungszyklen theoretisch möglich ist, und der Reaktionsmechanismus ist gegeben: Wenn eine Überladung auftritt, wird Fe zuerst zu Fe2+ oxidiert, Fe2+ wird weiter zu Fe3+ oxidiert und dann werden Fe2+ und Fe3+ entfernt die positive Elektrode. Eine Seite diffundiert zur negativen Seite, Fe3+ wird schließlich zu Fe2+ reduziert und Fe2+ wird weiter zu Fe reduziert; Während des Überladungs-/Entladungszyklus werden Fe-Kristalldendriten gleichzeitig auf den positiven und negativen Elektroden gebildet, die die Membran durchbohren, um Fe-Brücken zu bilden, was zu mikroskopischen Veränderungen in der Batterie führt. Kurzschluss, das offensichtliche Phänomen, das mit dem Mikrokurzschluss der Batterie einhergeht, ist der kontinuierliche Temperaturanstieg nach dem Überladen.

Während der Tiefentladung steigt das Potential der negativen Elektrode schnell an, und der Anstieg des Potentials führt zur Zerstörung des SEI-Films auf der Oberfläche der negativen Elektrode (der an anorganischen Verbindungen reiche Teil im SEI-Film wird leichter oxidiert). , was wiederum zu einer zusätzlichen Zersetzung des Elektrolyten führt, was zu einem Kapazitätsverlust führt. Noch wichtiger ist, dass die Cu-Folie des Anodenstromkollektors oxidiert wird. Das Oxidationsprodukt Cu2O der Cu-Folie wurde im SEI-Film der negativen Elektrode nachgewiesen, was den Innenwiderstand der Batterie erhöhen und den Kapazitätsverlust der Batterie verursachen würde.

Der Überentladungsprozess der LiFePO4-Power-Batterie wird im Detail untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Cu-Folie des negativen Stromkollektors während der Überentladung zu Cu+ oxidiert werden kann und Cu+ weiter zu Cu2+ oxidiert wird und dann zur positiven Elektrode diffundiert und die Reduktionsreaktion an der positiven Elektrode stattfinden kann, so dass das Cu Kristalldendriten Es bildet sich auf der positiven Seite, durchbohrt den Separator und verursacht einen Mikrokurzschluss in der Batterie. Auch aufgrund von Tiefentladung steigt die Batterietemperatur weiter an.

Das Überladen von LiFePO4-Akkus kann zu oxidativer Zersetzung des Elektrolyten, Lithiumausfällung und Bildung von Fe-Kristalldendriten führen; während Überentladung SEI-Schäden verursachen kann, was zu Kapazitätsdämpfung, Cu-Folienoxidation und sogar zur Bildung von Cu-Kristalldendriten führt.

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