Ҳангоми велосипедронии ҳарорати баланд, Fe2+ дар LiFePO4 то андозае об мешавад. Ҳарчанд миқдори ҳалшудаи Fe2+ ба иқтидори электроди мусбӣ таъсири ҷиддие нарасонад, обшавии Fe2+ ва боришоти Fe дар электроди графити манфӣ дар афзоиши пардаи SEI нақши каталитикӣ мебозад. . Тан дар куҷо ва дар куҷо гум шудани ионҳои фаъоли литийро ба таври миқдорӣ таҳлил кард ва муайян кард, ки аксари талафоти ионҳои фаъоли литий дар сатҳи электроди манфии графит, махсусан ҳангоми давраҳои ҳарорати баланд, яъне талафоти иқтидори сикли баланд дар ҳарорати баланд рух медиҳад. тезтар аст, ва ҷамъбаст филми SEI Се механизмҳои гуногуни зарар ва таъмир вуҷуд дорад:
Электронҳо дар аноди графитӣ аз филми SEI мегузаранд, то ионҳои литийро кам кунанд.
Гузоштан ва барқарорсозии баъзе ҷузъҳои филми SEI.
Аз сабаби тағирёбии ҳаҷми аноди графитӣ, мембранаи SEI дар натиҷаи шикастан ба вуҷуд омадааст.
Илова бар талафоти ионҳои фаъоли литий, ҳангоми коркард ҳам маводи мусбат ва ҳам манфӣ бад мешаванд. Пайдо шудани тарқишҳо дар электроди LiFePO4 ҳангоми коркард боиси зиёд шудани поляризатсияи электрод ва гузариши байни маводи фаъол ва агенти ноқил ё коллектори ҷараён кам мешавад. Нагпур микроскопияи муқовимати васеъи муқовимати сканерро (SSRM) барои омӯзиши ниммикдори тағироти LiFePO4 пас аз пиршавӣ истифода бурд ва муайян кард, ки дағалшавии нанозарраҳои LiFePO4 ва пасандозҳои рӯизаминӣ, ки дар натиҷаи реаксияҳои мушаххаси кимиёвӣ якҷоя ба вуҷуд омадаанд, боиси афзоиши муқовимати катодҳои LiFePO4 шудааст. Илова бар ин, коҳиши сатҳи фаъол ва эксфолиатсияи электродҳои графитӣ, ки дар натиҷаи аз даст додани маводи графити фаъол ба вуҷуд омадаанд, сабаби пиршавии батареяҳо ҳисобида мешаванд. Ноустувории аноди графитӣ боиси ноустувории филми SEI мегардад ва ба истеъмоли ионҳои фаъоли литий мусоидат мекунад.
Сатҳи баланди разряди батарея метавонад барои мошини электрикӣ қувваи назаррас диҳад; яъне суръати кори батареяи пуриктидор хар кадар бехтар бошад, суръати тезонидани машинаи электрики хамон кадар бехтар мешавад. Натиҷаҳои тадқиқоти Ким ва дигарон. нишон дод, ки механизми пиршавии электроди мусбати LiFePO4 ва электроди манфии графит гуногун аст: бо афзоиши суръати разряд талафоти иқтидори электроди мусбат назар ба электроди манфӣ бештар меафзояд. Аз даст додани иқтидори батарея ҳангоми велосипедронии паст асосан аз ҳисоби истеъмоли ионҳои фаъоли литий дар электроди манфӣ вобаста аст. Баръакс, талафоти қувваи батарея ҳангоми велосипедронии баланд аз ҳисоби афзоиши импеданси электроди мусбат вобаста аст.
Ҳарчанд умқи разряди батареяи барқии истифодашаванда ба талафоти иқтидор таъсир нарасонад, он ба талафи қувваи он таъсир мерасонад: суръати талафоти барқ бо афзоиши умқи разряд меафзояд. Ин ба баланд шудани импеданси филми SEI ва афзоиши импеданси тамоми батарея вобаста аст. Он бевосита алоқаманд аст. Гарчанде ки нисбат ба талафоти ионҳои фаъоли литий, маҳдудияти болоии шиддати барқ ба нокомии батарея таъсири намоён надорад, маҳдудияти аз ҳад паст ё аз ҳад зиёди болоии шиддати барқ импеданси интерфейси электроди LiFePO4-ро зиёд мекунад: болоии болоӣ шиддати лимити хуб кор намекунад. Плёнкаи пассиватсия дар замин ба вуҷуд меояд ва маҳдудияти баланди шиддат боиси таҷзияи оксидшавии электролит мегардад. Он дар рӯи электроди LiFePO4 маҳсулотеро эҷод мекунад, ки гузарониши паст дорад.
Иқтидори разряди батареяи барқии LiFePO4 ҳангоми паст шудани ҳарорат, асосан аз ҳисоби кам шудани гузарониши ионҳо ва афзоиши муқовимати интерфейс зуд коҳиш меёбад. Ли катод ва аноди графити LiFePO4-ро алохида омухт ва муайян кард, ки омилхои асосии назорат, ки кори анод ва анодро дар харорати паст махдуд мекунанд, гуногунанд. Камшавии ноқилҳои ионии катоди LiFePO4 бартарият дорад ва афзоиши муқовимати интерфейси аноди графитӣ сабаби асосӣ мебошад.
Ҳангоми истифода таназзули электроди LiFePO4 ва аноди графитӣ ва афзоиши пайвастаи филми SEI боиси нокомии батарея то дараҷаҳои гуногун мегардад. Илова бар ин, ба ғайр аз омилҳои идоранашаванда, аз қабили шароити роҳ ва ҳарорати муҳити зист, истифодаи мунтазами батарея низ муҳим аст, аз ҷумла шиддати мувофиқи барқ, чуқурии мувофиқи разряд ва ғайра.
4. нокомӣ ҳангоми пур кардан ва холӣ кардан
Батарея аксар вақт ҳангоми истифода аз ҳад зиёд пур карда мешавад. Пардохти зиёдатӣ камтар аст. Гармие, ки ҳангоми пуркунии зиёдатӣ ё аз ҳад зиёд холӣ мешавад, эҳтимол дар дохили батарея ҷамъ шуда, ҳарорати батареяро боз ҳам баландтар мекунад. Он ба мӯҳлати хизмати батарея таъсир мерасонад ва эҳтимоли сӯхтор ё таркиши тӯфонро зиёд мекунад. Ҳатто дар шароити муқаррарии пуркунии барқ ва холӣ, бо зиёд шудани шумораи давраҳо, номутобиқатии иқтидори ҳуҷайраҳои ягона дар системаи батарея зиёд мешавад. Батареяе, ки иқтидори пасттарин дорад, аз раванди пуркунии барқ ва аз ҳад зиёд холӣ мешавад.
Илова бар ин, ифлосиҳои металлӣ (махсусан Fe) одатан яке аз сабабҳои асосии нокомии аз ҳад зиёд пуркунии батарея ҳисобида мешаванд. Сю ва дигарон. механизми корношоямии батареяҳои барқии LiFePO4-ро дар шароити аз ҳад зиёд пур кардан мунтазам омӯхтааст. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки оксидшавии Fe дар давраи аз ҳад зиёд заряднок/разряд аз ҷиҳати назариявӣ имконпазир аст ва механизми реаксия оварда шудааст. Вақте ки аз ҳад зиёд пур мешавад, Fe аввал то Fe2+ оксид мешавад, Fe2+ минбаъд то Fe3+ бад мешавад ва баъд аз электроди мусбат Fe2+ ва Fe3+ хориҷ карда мешавад. Як тараф ба тарафи электроди манфӣ паҳн мешавад, Fe3+ дар ниҳоят ба Fe2+ коҳиш меёбад ва Fe2+ минбаъд коҳиш ёфта, Fe-ро ташкил медиҳад; Вақте ки давраҳои пурборкунӣ/разряди аз ҳад зиёд, шохаҳои булӯри Fe дар як вақт дар электродҳои мусбат ва манфӣ оғоз мешаванд ва ҷудокунандаро сӯрох мекунанд, то пулҳои Fe эҷод кунанд, ки дар натиҷа ноқилҳои кӯтоҳи батарея ба вуҷуд меоянд. баланд шудани ҳарорат пас аз пуркунии аз ҳад зиёд.
Ҳангоми пуркунии зиёдатӣ потенсиали электроди манфӣ зуд баланд мешавад. Афзоиши эҳтимолӣ плёнкаи SEI-ро дар рӯи электроди манфӣ нобуд мекунад (қисми аз пайвастагиҳои ғайриорганикӣ дар плёнкаи SEI бой оксид шудан эҳтимоли зиёд дорад), ки боиси таҷзияи иловагии электролит мегардад, ки боиси аз даст додани иқтидор мегардад. Муҳимтар аз ҳама, фолгаи коллектори манфии Cu оксид мешавад. Дар филми SEI аз электроди манфӣ, Янг ва дигарон. Cu2O, маҳсули оксидшавии фолгаи Cu-ро муайян кард, ки муқовимати дохилии батареяро афзоиш медиҳад ва боиси аз даст додани иқтидори тӯфон мегардад.
Вай ва дигарон. процесси аз хад зиёд разряди батареяхои пуриктидори LiFePO4-ро муфассал омухт. Натиљањо нишон доданд, ки фолгаи коллектори љараёни манфии Cu метавонад њангоми разряди зиёдатї ба Cu+ оксид карда шавад ва Cu+ минбаъд то Cu2+ оксид мешавад, ки баъд аз он ба электроди мусбат паҳн мешавад. Дар электроди мусбӣ реаксияи коҳиш метавонад ба амал ояд. Бо ин роҳ, он дар паҳлӯи электроди мусбӣ шохаҳои кристаллро ба вуҷуд меорад, сепараторро сӯрох мекунад ва дар дохили батарея расиши кӯтоҳи хурдро ба вуҷуд меорад. Инчунин, аз сабаби аз ҳад зиёд разряд, ҳарорати батарея идома хоҳад ёфт.
Аз ҳад зиёд пуркунии батареяи барқии LiFePO4 метавонад боиси таҷзияи электролитҳои оксидшаванда, эволютсияи литий ва ташаккули шохаҳои булӯри Fe гардад; аз ҳад зиёд разряд метавонад боиси зарари SEI гардад, ки дар натиҷа таназзули иқтидор, оксидшавии фолгаи Cu ва ҳатто шохаҳои булӯри Cu пайдо мешавад.
5. нокомиҳои дигар
Аз сабаби ноқилияти пасти LiFePO4, морфология ва андозаи худи мавод ва таъсири агентҳои интиқолдиҳанда ва пайвасткунанда ба осонӣ зоҳир мешаванд. Габерчек ва дигарон. ду омили ба ҳам мухолифи ҳаҷм ва рӯйпӯши карбонро баррасӣ кард ва муайян кард, ки импеданси электроди LiFePO4 танҳо ба андозаи миёнаи зарраҳо алоқаманд аст. Нуқсонҳои зидди сайт дар LiFePO4 (Fe сайтҳои Liро ишғол мекунад) ба кори батарея таъсири махсус хоҳанд дошт: азбаски интиқоли ионҳои литий дар дохили LiFePO4 якченака аст, ин норасоӣ ба иртиботи ионҳои литий халал мерасонад; аз сабаби љорї намудани њолатњои баланди валентї Аз њисоби бозтоби иловагии электростатикї, ин нуќсон инчунин метавонад боиси ноустувории сохтори LiFePO4 гардад.
Зарраҳои калони LiFePO4 дар охири пуркунӣ комилан шод намешаванд; LiFePO4-и наносохтор метавонад нуқсонҳои инверсияро коҳиш диҳад, аммо энергияи баланди сатҳи он боиси худидоракунӣ мегардад. Дар айни замон PVDF пайвандгари бештар истифодашаванда мебошад, ки дорои нуқсонҳо ба монанди реаксия дар ҳарорати баланд, обшавӣ дар электролитҳои обӣ ва чандирии нокифоя мебошад. Он ба талафоти иқтидор ва давраи давраи LiFePO4 таъсири махсус дорад. Илова бар ин, коллектори ҷорӣ, диафрагма, таркиби электролитҳо, раванди истеҳсолот, омилҳои инсонӣ, ларзиши беруна, зарба ва ғайра ба кори батарея то дараҷаҳои гуногун таъсир мерасонанд.