鉅大LARGE | 點擊量:1031次 | 2021年08月21日
磷酸鐵鋰動力鋰離子電池循環后的分析
隨著動力鋰離子電池能量密度的不斷提升,三元材料的動力鋰離子電池越來越受到人們的關注,而作為早已普及使用的磷酸鐵鋰材料,有很多一部分已經退役或者已經接近退役。對循環后的磷酸鐵鋰動力鋰離子電池進行深入的分解,找出容量衰減的原由,對以后動力鋰離子電池性能的提升有著緊要的指揮意義。
對某公司的磷酸鐵鋰動力鋰離子電池進行分解:
從右圖中可以看出,常規的1C循環,已經循環接近6000次,容量保持率約莫在85%,可以看出磷酸鐵鋰的循環性能還是不錯的,
從左邊的表格中可以看出,每隔1000次做的一些功率和內阻的探測,交流內阻上升的速度還是相比較較慢的,功率下降的速度也是比較慢的;
從圖中可以看出,在循環5000次往日,基本都是線性上升的關系,從5000次到6000次,放電功率下降的幅度猛然增大,說明是有轉折點存在的
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
將上述動力鋰離子電池進行拆解,并將正負極分別組裝扣式電池進行分解,結果如下;
從半電池數據可以看出,正負極都有一定程度的衰減,整體而言,負極衰減的更為嚴重一些,正極最終雖然體現的保持率比較高,但是實際曲線中顯示的恒壓過程比較長,這也說明長時間的循環給LFP的結構帶來的一定的破壞,造成極化加劇、鋰離子脫出難度增大等等;負極就不必說了,畢竟緊要的反應都發生在負極,SEI膜的破裂與重整、增厚等等帶來的阻抗的增大,都會給負極帶來容量的衰減。
從負極循環前后的SEM中也可以看出分明的差別,循環前的結構比較完整,石墨顆粒也是清晰可見的,循環后的表面已經看不出完整的石墨顆粒了,說明頻繁的充放電已經造成了負極石墨結構的破壞以及粉化,最終導致負極的可逆容量降低。
其實有關失效電池,上述分解是遠遠不夠的,單畢竟幾年前的分解技術水平以及手段都是有限的,循環6000次的電池基本上要三四年,很多數據已經找不到了,只能通過初步的分解得出一個基本的結論。隨著今朝鋰電探測水平的不斷提高,我們可以采用原位的一些探測,在線監測動力鋰離子電池的使用狀況,并能及時的依據數據對電池的使用范圍進行指揮,這樣就更加有利于電池健康的運行。有關化學電源而言,衰減是必然存在的,我們所要做的就是盡可能的減緩電池的衰減速率,降低不必要的副反應,盡可能的在使用范圍內延長動力鋰離子電池的壽命,推動整個新能源行業的發展。