磷酸铁锂动力锂离子电池循环后的分析

2021-08-21      1023 次浏览

随着动力锂离子电池能量密度的不断提升,三元材料的动力锂离子电池越来越受到人们的关注,而作为早已普及使用的磷酸铁锂材料,有很多一部分已经退役或者已经接近退役。对循环后的磷酸铁锂动力锂离子电池进行深入的分解,找出容量衰减的原由,对以后动力锂离子电池性能的提升有着紧要的指挥意义。


对某公司的磷酸铁锂动力锂离子电池进行分解:


从右图中可以看出,常规的1C循环,已经循环接近6000次,容量保持率约莫在85%,可以看出磷酸铁锂的循环性能还是不错的,


从左边的表格中可以看出,每隔1000次做的一些功率和内阻的探测,交流内阻上升的速度还是相比较较慢的,功率下降的速度也是比较慢的;


从图中可以看出,在循环5000次往日,基本都是线性上升的关系,从5000次到6000次,放电功率下降的幅度猛然增大,说明是有转折点存在的


将上述动力锂离子电池进行拆解,并将正负极分别组装扣式电池进行分解,结果如下;


从半电池数据可以看出,正负极都有一定程度的衰减,整体而言,负极衰减的更为严重一些,正极最终虽然体现的保持率比较高,但是实际曲线中显示的恒压过程比较长,这也说明长时间的循环给LFP的结构带来的一定的破坏,造成极化加剧、锂离子脱出难度增大等等;负极就不必说了,毕竟紧要的反应都发生在负极,SEI膜的破裂与重整、增厚等等带来的阻抗的增大,都会给负极带来容量的衰减。


从负极循环前后的SEM中也可以看出分明的差别,循环前的结构比较完整,石墨颗粒也是清晰可见的,循环后的表面已经看不出完整的石墨颗粒了,说明频繁的充放电已经造成了负极石墨结构的破坏以及粉化,最终导致负极的可逆容量降低。


其实有关失效电池,上述分解是远远不够的,单毕竟几年前的分解技术水平以及手段都是有限的,循环6000次的电池基本上要三四年,很多数据已经找不到了,只能通过初步的分解得出一个基本的结论。随着今朝锂电探测水平的不断提高,我们可以采用原位的一些探测,在线监测动力锂离子电池的使用状况,并能及时的依据数据对电池的使用范围进行指挥,这样就更加有利于电池健康的运行。有关化学电源而言,衰减是必然存在的,我们所要做的就是尽可能的减缓电池的衰减速率,降低不必要的副反应,尽可能的在使用范围内延长动力锂离子电池的寿命,推动整个新能源行业的发展。


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