लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी क्यों विफल हो जाती है?
By hoppt
लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी की विफलता के कारण या तंत्र को समझना बैटरी के प्रदर्शन और इसके बड़े पैमाने पर उत्पादन और उपयोग में सुधार के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। यह लेख बैटरी की विफलता पर अशुद्धियों, गठन विधियों, भंडारण की स्थिति, पुनर्चक्रण, अधिभार और अधिक निर्वहन के प्रभावों पर चर्चा करता है।
1. उत्पादन प्रक्रिया में विफलता
उत्पादन प्रक्रिया में, कर्मियों, उपकरण, कच्चे माल, विधियों और पर्यावरण उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं। LiFePO4 पावर बैटरी की उत्पादन प्रक्रिया में, कार्मिक और उपकरण प्रबंधन के दायरे से संबंधित हैं, इसलिए हम मुख्य रूप से अंतिम तीन प्रभाव कारक पर चर्चा करते हैं।
सक्रिय इलेक्ट्रोड सामग्री में अशुद्धता बैटरी की विफलता का कारण बनती है।
LiFePO4 के संश्लेषण के दौरान, Fe2O3 और Fe जैसी अशुद्धियों की एक छोटी संख्या होगी। इन अशुद्धियों को नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर कम किया जाएगा और डायाफ्राम को छेद सकता है और आंतरिक शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकता है। जब LiFePO4 लंबे समय तक हवा के संपर्क में रहता है, तो नमी बैटरी को खराब कर देगी। उम्र बढ़ने के प्रारंभिक चरण में, सामग्री की सतह पर अनाकार लौह फॉस्फेट बनता है। इसकी स्थानीय संरचना और संरचना LiFePO4(OH) के समान है; OH के सम्मिलन के साथ, LiFePO4 का लगातार उपभोग किया जाता है, जो मात्रा में वृद्धि के रूप में प्रकट होता है; बाद में धीरे-धीरे पुनर्क्रिस्टलीकृत होकर LiFePO4(OH) बनाता है। LiFePO3 में Li4PO4 अशुद्धता विद्युत रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। ग्रेफाइट एनोड की अशुद्धता सामग्री जितनी अधिक होगी, अपरिवर्तनीय क्षमता का नुकसान उतना ही अधिक होगा।
गठन विधि के कारण बैटरी की विफलता
सक्रिय लिथियम आयनों का अपरिवर्तनीय नुकसान सबसे पहले ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेशियल झिल्ली बनाते समय खपत किए गए लिथियम आयनों में परिलक्षित होता है। अध्ययनों से पता चला है कि गठन के तापमान में वृद्धि से लिथियम आयनों का अधिक अपरिवर्तनीय नुकसान होगा। जब गठन तापमान बढ़ाया जाता है, तो एसईआई फिल्म में अकार्बनिक घटकों का अनुपात बढ़ जाएगा। कार्बनिक भाग ROCO2Li से अकार्बनिक घटक Li2CO3 में परिवर्तन के दौरान निकलने वाली गैस SEI फिल्म में अधिक दोष पैदा करेगी। इन दोषों से बड़ी संख्या में लिथियम आयनों को नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड में एम्बेड किया जाएगा।
गठन के दौरान, कम-वर्तमान चार्जिंग द्वारा गठित एसईआई फिल्म की संरचना और मोटाई एक समान लेकिन समय लेने वाली होती है; उच्च-वर्तमान चार्जिंग के कारण अधिक पक्ष प्रतिक्रियाएं होंगी, जिसके परिणामस्वरूप अपरिवर्तनीय लिथियम-आयन हानि में वृद्धि होगी और नकारात्मक इलेक्ट्रोड इंटरफ़ेस प्रतिबाधा भी बढ़ेगी, लेकिन यह समय बचाता है। समय; आजकल, छोटे वर्तमान निरंतर वर्तमान-बड़े वर्तमान निरंतर वर्तमान और निरंतर वोल्टेज के गठन मोड का अधिक बार उपयोग किया जाता है ताकि यह दोनों के लाभों को ध्यान में रख सके।
उत्पादन वातावरण में नमी के कारण बैटरी की विफलता
वास्तविक उत्पादन में, बैटरी अनिवार्य रूप से हवा से संपर्क करेगी क्योंकि सकारात्मक और नकारात्मक सामग्री ज्यादातर माइक्रोन या नैनो-आकार के कण होते हैं, और इलेक्ट्रोलाइट में विलायक अणुओं में बड़े इलेक्ट्रोनगेटिव कार्बोनिल समूह और मेटास्टेबल कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड होते हैं। सभी हवा में नमी को आसानी से अवशोषित कर लेते हैं।
इलेक्ट्रोलाइट में पानी के अणु लिथियम नमक (विशेष रूप से LiPF6) के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जो इलेक्ट्रोलाइट को विघटित और खपत करता है (पीएफ 5 बनाने के लिए विघटित होता है) और अम्लीय पदार्थ एचएफ का उत्पादन करता है। PF5 और HF दोनों SEI फिल्म को नष्ट कर देंगे, और HF भी LiFePO4 सक्रिय सामग्री के क्षरण को बढ़ावा देगा। पानी के अणु एसईआई फिल्म के निचले भाग में लिथियम हाइड्रॉक्साइड बनाने, लिथियम-इंटरक्लेटेड ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड को भी हटा देंगे। इसके अलावा, इलेक्ट्रोलाइट में घुलने वाला O2 भी उम्र बढ़ने में तेजी लाएगा LiFePO4 बैटरी.
उत्पादन प्रक्रिया में, बैटरी के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाली उत्पादन प्रक्रिया के अलावा, LiFePO4 पावर बैटरी की विफलता का कारण बनने वाले मुख्य कारकों में कच्चे माल (पानी सहित) और गठन प्रक्रिया में अशुद्धियाँ शामिल हैं, इसलिए शुद्धता की शुद्धता सामग्री, पर्यावरण आर्द्रता का नियंत्रण, गठन विधि, आदि कारक महत्वपूर्ण हैं।
2. ठंडे बस्ते में डालने में विफलता
पावर बैटरी के सेवा जीवन के दौरान, इसका अधिकांश समय ठंडे बस्ते में रहता है। आम तौर पर, लंबे समय तक ठंडे रहने के बाद, बैटरी का प्रदर्शन कम हो जाएगा, आमतौर पर आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि, वोल्टेज में कमी और निर्वहन क्षमता में कमी को दर्शाता है। कई कारक बैटरी के प्रदर्शन में गिरावट का कारण बनते हैं, जिनमें से तापमान, आवेश की स्थिति और समय सबसे स्पष्ट रूप से प्रभावित करने वाले कारक हैं।
कसेम एट अल। विभिन्न भंडारण स्थितियों के तहत LiFePO4 पावर बैटरी की उम्र बढ़ने का विश्लेषण किया। उनका मानना था कि उम्र बढ़ने का तंत्र मुख्य रूप से सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड की पार्श्व प्रतिक्रिया है। इलेक्ट्रोलाइट (सकारात्मक इलेक्ट्रोड की साइड रिएक्शन की तुलना में, नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड की साइड रिएक्शन भारी है, मुख्य रूप से विलायक के कारण होता है। अपघटन, एसईआई फिल्म की वृद्धि) सक्रिय लिथियम आयनों का उपभोग करती है। इसी समय, बैटरी की कुल प्रतिबाधा बढ़ जाती है, सक्रिय लिथियम आयनों के नुकसान से बैटरी की उम्र बढ़ने पर इसे छोड़ दिया जाता है। भंडारण तापमान में वृद्धि के साथ LiFePO4 पावर बैटरी की क्षमता हानि बढ़ जाती है। इसके विपरीत, जैसे-जैसे भंडारण की स्थिति बढ़ती है, क्षमता का नुकसान अधिक मामूली होता है।
ग्रोलेउ एट अल। भी एक ही निष्कर्ष पर पहुंच गया: भंडारण तापमान का LiFePO4 पावर बैटरी की उम्र बढ़ने पर अधिक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, इसके बाद भंडारण की स्थिति होती है, और एक साधारण मॉडल प्रस्तावित होता है। यह भंडारण समय (तापमान और आवेश की स्थिति) से संबंधित कारकों के आधार पर LiFePO4 पावर बैटरी की क्षमता हानि की भविष्यवाणी कर सकता है। एक विशिष्ट SOC अवस्था में, जैसे-जैसे शेल्फ समय बढ़ता है, ग्रेफाइट में लिथियम किनारे तक फैल जाएगा, इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रॉनों के साथ एक जटिल यौगिक का निर्माण होगा, जिसके परिणामस्वरूप अपरिवर्तनीय लिथियम आयनों के अनुपात में वृद्धि होगी, SEI का मोटा होना, और चालकता। कमी के कारण प्रतिबाधा में वृद्धि (अकार्बनिक घटकों में वृद्धि, और कुछ को फिर से घुलने का मौका मिलता है) और इलेक्ट्रोड सतह गतिविधि में कमी एक साथ बैटरी की उम्र बढ़ने का कारण बनती है।
चार्जिंग स्टेट या डिस्चार्जिंग स्टेट के बावजूद, डिफरेंशियल स्कैनिंग कैलोरीमेट्री को LiFePO4 और विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट्स (इलेक्ट्रोलाइट LiBF4, LiAsF6, या LiPF6 है) के बीच कमरे के तापमान से लेकर 85 ° C तक के तापमान रेंज में कोई प्रतिक्रिया नहीं मिली। हालांकि, जब LiFePO4 को LiPF6 के इलेक्ट्रोलाइट में लंबे समय तक डुबोया जाता है, तब भी यह विशिष्ट प्रतिक्रियाशीलता प्रदर्शित करेगा। क्योंकि इंटरफ़ेस बनाने की प्रतिक्रिया लंबी है, एक महीने के लिए विसर्जित करने के बाद इलेक्ट्रोलाइट के साथ आगे की प्रतिक्रिया को रोकने के लिए LiFePO4 की सतह पर अभी भी कोई निष्क्रियता फिल्म नहीं है।
ठंडे बस्ते में डालने की स्थिति में, खराब भंडारण की स्थिति (उच्च तापमान और उच्च आवेश की स्थिति) LiFePO4 पावर बैटरी के स्व-निर्वहन की डिग्री को बढ़ाएगी, जिससे बैटरी की उम्र अधिक स्पष्ट हो जाएगी।
3. पुनर्चक्रण में विफलता
बैटरी आमतौर पर उपयोग के दौरान गर्मी का उत्सर्जन करती है, इसलिए तापमान का प्रभाव महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, सड़क की स्थिति, उपयोग और परिवेश के तापमान का सभी पर अलग-अलग प्रभाव पड़ेगा।
सक्रिय लिथियम आयनों के नुकसान से आमतौर पर साइकिल चलाने के दौरान LiFePO4 पावर बैटरी की क्षमता का नुकसान होता है। डबरी एट अल। ने दिखाया कि साइकिल चलाने के दौरान LiFePO4 पावर बैटरी की उम्र बढ़ने का कारण मुख्य रूप से एक जटिल विकास प्रक्रिया है जो कार्यात्मक लिथियम-आयन SEI फिल्म की खपत करती है। इस प्रक्रिया में, सक्रिय लिथियम आयनों का नुकसान सीधे बैटरी क्षमता की अवधारण दर को कम करता है; एसईआई फिल्म की निरंतर वृद्धि, एक ओर, बैटरी के ध्रुवीकरण प्रतिरोध में वृद्धि का कारण बनती है। इसी समय, एसईआई फिल्म की मोटाई बहुत मोटी है, और ग्रेफाइट एनोड का विद्युत रासायनिक प्रदर्शन। यह गतिविधि को आंशिक रूप से निष्क्रिय कर देगा।
उच्च तापमान वाली साइकिल चालन के दौरान, LiFePO2 में Fe4+ कुछ हद तक घुल जाएगा। यद्यपि Fe2+ भंग की मात्रा का सकारात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है, Fe2+ का विघटन और नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड पर Fe का अवक्षेपण SEI फिल्म के विकास में एक उत्प्रेरक भूमिका निभाएगा। . टैन ने मात्रात्मक रूप से विश्लेषण किया कि सक्रिय लिथियम आयन कहाँ और कहाँ खो गए और पाया कि सक्रिय लिथियम आयनों का अधिकांश नुकसान नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड की सतह पर हुआ, विशेष रूप से उच्च-तापमान चक्रों के दौरान, यानी उच्च-तापमान चक्र क्षमता हानि तेज है, और संक्षेप में SEI फिल्म है क्षति और मरम्मत के तीन अलग-अलग तंत्र हैं:
- ग्रेफाइट एनोड में इलेक्ट्रॉन लिथियम आयनों को कम करने के लिए SEI फिल्म से गुजरते हैं।
- एसईआई फिल्म के कुछ घटकों का विघटन और उत्थान।
- ग्रेफाइट एनोड के आयतन परिवर्तन के कारण, SEI झिल्ली फटने के कारण हुई थी।
सक्रिय लिथियम आयनों के नुकसान के अलावा, रीसाइक्लिंग के दौरान सकारात्मक और नकारात्मक दोनों सामग्री खराब हो जाएगी। पुनर्चक्रण के दौरान LiFePO4 इलेक्ट्रोड में दरारें होने से इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण में वृद्धि होगी और सक्रिय सामग्री और प्रवाहकीय एजेंट या वर्तमान कलेक्टर के बीच चालकता कम हो जाएगी। नागपुरे ने उम्र बढ़ने के बाद LiFePO4 के परिवर्तनों का अर्ध-मात्रात्मक अध्ययन करने के लिए स्कैनिंग एक्सटेंडेड रेजिस्टेंस माइक्रोस्कोपी (SSRM) का उपयोग किया और पाया कि LiFePO4 नैनोकणों और विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा उत्पादित सतह जमा के एक साथ मिलकर LiFePO4 कैथोड की प्रतिबाधा में वृद्धि हुई। इसके अलावा, सक्रिय ग्रेफाइट सामग्री के नुकसान के कारण सक्रिय सतह की कमी और ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के छूटने को भी बैटरी उम्र बढ़ने का कारण माना जाता है। ग्रेफाइट एनोड की अस्थिरता एसईआई फिल्म की अस्थिरता का कारण बनेगी और सक्रिय लिथियम आयनों की खपत को बढ़ावा देगी।
बैटरी का उच्च दर निर्वहन इलेक्ट्रिक वाहन के लिए महत्वपूर्ण शक्ति प्रदान कर सकता है; यानी पावर बैटरी की रेट परफॉर्मेंस जितनी बेहतर होगी, इलेक्ट्रिक कार की एक्सीलरेशन परफॉर्मेंस उतनी ही बेहतर होगी। किम एट अल के शोध के परिणाम । ने दिखाया कि LiFePO4 सकारात्मक इलेक्ट्रोड और ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड की उम्र बढ़ने का तंत्र अलग है: निर्वहन दर में वृद्धि के साथ, सकारात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता हानि नकारात्मक इलेक्ट्रोड की तुलना में अधिक बढ़ जाती है। लो-रेट साइकलिंग के दौरान बैटरी क्षमता का नुकसान मुख्य रूप से नकारात्मक इलेक्ट्रोड में सक्रिय लिथियम आयनों की खपत के कारण होता है। इसके विपरीत, उच्च-दर साइकिल चालन के दौरान बैटरी की बिजली की हानि सकारात्मक इलेक्ट्रोड के प्रतिबाधा में वृद्धि के कारण होती है।
हालांकि उपयोग में आने वाली पावर बैटरी के डिस्चार्ज की गहराई क्षमता के नुकसान को प्रभावित नहीं करेगी, लेकिन यह इसके पावर लॉस को प्रभावित करेगी: डिस्चार्ज की गहराई में वृद्धि के साथ पावर लॉस की गति बढ़ जाती है। यह एसईआई फिल्म के प्रतिबाधा में वृद्धि और पूरी बैटरी के प्रतिबाधा में वृद्धि के कारण है। इसका सीधा संबंध है। हालांकि सक्रिय लिथियम आयनों के नुकसान के सापेक्ष, चार्जिंग वोल्टेज की ऊपरी सीमा का बैटरी की विफलता पर कोई स्पष्ट प्रभाव नहीं पड़ता है, चार्जिंग वोल्टेज की बहुत कम या बहुत अधिक ऊपरी सीमा LiFePO4 इलेक्ट्रोड के इंटरफ़ेस प्रतिबाधा को बढ़ाएगी: एक कम ऊपरी सीमा वोल्टेज अच्छी तरह से काम नहीं करेगा। पैसिवेशन फिल्म जमीन पर बनती है, और बहुत अधिक ऊपरी वोल्टेज सीमा इलेक्ट्रोलाइट के ऑक्सीडेटिव अपघटन का कारण बनेगी। यह LiFePO4 इलेक्ट्रोड की सतह पर कम चालकता वाला उत्पाद बनाएगा।
तापमान घटने पर LiFePO4 पावर बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता तेजी से गिरेगी, मुख्य रूप से आयन चालकता में कमी और इंटरफ़ेस प्रतिबाधा में वृद्धि के कारण। ली ने LiFePO4 कैथोड और ग्रेफाइट एनोड का अलग-अलग अध्ययन किया और पाया कि एनोड और एनोड के निम्न-तापमान प्रदर्शन को सीमित करने वाले मुख्य नियंत्रण कारक अलग हैं। LiFePO4 कैथोड की आयनिक चालकता में कमी प्रमुख है, और ग्रेफाइट एनोड के इंटरफ़ेस प्रतिबाधा में वृद्धि मुख्य कारण है।
उपयोग के दौरान, LiFePO4 इलेक्ट्रोड और ग्रेफाइट एनोड का क्षरण और SEI फिल्म की निरंतर वृद्धि से बैटरी की विफलता अलग-अलग डिग्री तक हो जाएगी। इसके अलावा, सड़क की स्थिति और परिवेश के तापमान जैसे अनियंत्रित कारकों के अलावा, बैटरी का नियमित उपयोग भी आवश्यक है, जिसमें उपयुक्त चार्जिंग वोल्टेज, डिस्चार्ज की उचित गहराई आदि शामिल हैं।
4. चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान विफलता
उपयोग के दौरान बैटरी अक्सर अनिवार्य रूप से ओवरचार्ज हो जाती है। कम ओवर-डिस्चार्ज होता है। ओवरचार्ज या ओवर-डिस्चार्ज के दौरान निकलने वाली गर्मी बैटरी के अंदर जमा होने की संभावना है, जिससे बैटरी का तापमान और बढ़ जाएगा। यह बैटरी की सेवा जीवन को प्रभावित करता है और आग या तूफान के विस्फोट की संभावना को बढ़ाता है। यहां तक कि नियमित चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की स्थिति में, जैसे-जैसे चक्रों की संख्या बढ़ती है, बैटरी सिस्टम में एकल कोशिकाओं की क्षमता असंगति बढ़ जाएगी। सबसे कम क्षमता वाली बैटरी चार्जिंग और ओवर-डिस्चार्जिंग की प्रक्रिया से गुजरेगी।
हालांकि LiFePO4 में विभिन्न चार्जिंग स्थितियों के तहत अन्य सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की तुलना में सबसे अच्छी थर्मल स्थिरता है, लेकिन अधिक चार्ज करने से LiFePO4 पावर बैटरी का उपयोग करने में असुरक्षित जोखिम भी हो सकता है। अधिक आवेशित अवस्था में, कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट में विलायक ऑक्सीडेटिव अपघटन के लिए अधिक प्रवण होता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक सॉल्वैंट्स में, एथिलीन कार्बोनेट (ईसी) सकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर अधिमानतः ऑक्सीडेटिव अपघटन से गुजरेगा। चूंकि नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड की लिथियम प्रविष्टि क्षमता (बनाम लिथियम क्षमता) उथली है, नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड में लिथियम वर्षा की अत्यधिक संभावना है।
अधिक चार्ज की स्थिति में बैटरी की विफलता के मुख्य कारणों में से एक आंतरिक शॉर्ट सर्किट है जो लिथियम क्रिस्टल शाखाओं द्वारा डायाफ्राम को छेदने के कारण होता है। लू एट अल। अधिभार के कारण इलेक्ट्रोड सतह का विरोध करने वाले ग्रेफाइट पर लिथियम चढ़ाना की विफलता तंत्र का विश्लेषण किया। परिणाम बताते हैं कि नकारात्मक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड की समग्र संरचना नहीं बदली है, लेकिन लिथियम क्रिस्टल शाखाएं और सतह फिल्म हैं। लिथियम और इलेक्ट्रोलाइट की प्रतिक्रिया से सतह की फिल्म लगातार बढ़ती है, जो अधिक सक्रिय लिथियम की खपत करती है और लिथियम को ग्रेफाइट में फैलाने का कारण बनती है। नकारात्मक इलेक्ट्रोड अधिक जटिल हो जाता है, जो नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर लिथियम के जमाव को और बढ़ावा देगा, जिसके परिणामस्वरूप क्षमता और कूलम्बिक दक्षता में और कमी आएगी।
इसके अलावा, धातु की अशुद्धियों (विशेष रूप से Fe) को आमतौर पर बैटरी ओवरचार्ज विफलता के मुख्य कारणों में से एक माना जाता है। जू एट अल। अधिभार स्थितियों के तहत LiFePO4 पावर बैटरी की विफलता तंत्र का व्यवस्थित रूप से अध्ययन किया। परिणाम बताते हैं कि अधिभार/निर्वहन चक्र के दौरान Fe का रेडॉक्स सैद्धांतिक रूप से संभव है, और प्रतिक्रिया तंत्र दिया गया है। जब अधिभार होता है, तो Fe पहले Fe2+ में ऑक्सीकृत हो जाता है, Fe2+ आगे Fe3+ में बिगड़ जाता है, और फिर Fe2+ और Fe3+ को सकारात्मक इलेक्ट्रोड से हटा दिया जाता है। एक पक्ष नकारात्मक इलेक्ट्रोड पक्ष में फैलता है, Fe3+ को अंततः Fe2+ तक कम कर दिया जाता है, और Fe2+ को Fe बनाने के लिए और कम कर दिया जाता है; जब ओवरचार्ज / डिस्चार्ज चक्र, Fe क्रिस्टल शाखाएं एक ही समय में सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर शुरू होंगी, Fe ब्रिज बनाने के लिए विभाजक को छेदना, जिसके परिणामस्वरूप माइक्रो बैटरी शॉर्ट सर्किट होता है, बैटरी के माइक्रो शॉर्ट सर्किट के साथ होने वाली स्पष्ट घटना निरंतर होती है ओवरचार्जिंग के बाद तापमान में वृद्धि।
अधिभार के दौरान, नकारात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता तेजी से बढ़ेगी। संभावित वृद्धि नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर एसईआई फिल्म को नष्ट कर देगी (एसईआई फिल्म में अकार्बनिक यौगिकों में समृद्ध हिस्सा ऑक्सीकरण होने की अधिक संभावना है), जिससे इलेक्ट्रोलाइट का अतिरिक्त अपघटन होगा, जिसके परिणामस्वरूप क्षमता का नुकसान होगा। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि नकारात्मक वर्तमान कलेक्टर Cu पन्नी का ऑक्सीकरण किया जाएगा। नकारात्मक इलेक्ट्रोड की एसईआई फिल्म में, यांग एट अल। Cu2O का पता लगाया, Cu पन्नी का ऑक्सीकरण उत्पाद, जो बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध को बढ़ाएगा और तूफान की क्षमता के नुकसान का कारण बनेगा।
वह एट अल। LiFePO4 पावर बैटरी की ओवर-डिस्चार्ज प्रक्रिया का विस्तार से अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि ऋणात्मक धारा संग्राहक Cu फ़ॉइल को अति-निर्वहन के दौरान Cu+ में ऑक्सीकृत किया जा सकता है, और Cu+ को आगे Cu2+ में ऑक्सीकृत किया जाता है, जिसके बाद वे धनात्मक इलेक्ट्रोड में फैल जाते हैं। सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर कमी प्रतिक्रिया हो सकती है। इस तरह, यह सकारात्मक इलेक्ट्रोड पक्ष पर क्रिस्टल शाखाएं बनाएगा, विभाजक को छेद देगा और बैटरी के अंदर एक माइक्रो शॉर्ट सर्किट का कारण बनेगा। साथ ही, ओवर-डिस्चार्ज होने के कारण बैटरी का तापमान बढ़ता रहेगा।
LiFePO4 पावर बैटरी के ओवरचार्ज से ऑक्सीडेटिव इलेक्ट्रोलाइट अपघटन, लिथियम विकास और Fe क्रिस्टल शाखाओं का निर्माण हो सकता है; अति-निर्वहन SEI क्षति का कारण बन सकता है, जिसके परिणामस्वरूप क्षमता में गिरावट, Cu पन्नी ऑक्सीकरण, और यहां तक कि Cu क्रिस्टल शाखाएं भी दिखाई देती हैं।
5. अन्य विफलताएं
LiFePO4 की अंतर्निहित कम चालकता के कारण, स्वयं सामग्री की आकृति विज्ञान और आकार और प्रवाहकीय एजेंटों और बाइंडरों के प्रभाव आसानी से प्रकट होते हैं। गेबर्सेक एट अल। आकार और कार्बन कोटिंग के दो विरोधाभासी कारकों पर चर्चा की और पाया कि LiFePO4 का इलेक्ट्रोड प्रतिबाधा केवल औसत कण आकार से संबंधित है। LiFePO4 (Fe ली साइटों पर कब्जा कर लेता है) में साइट-विरोधी दोष बैटरी के प्रदर्शन पर एक विशेष प्रभाव डालेगा: क्योंकि LiFePO4 के अंदर लिथियम आयनों का संचरण एक-आयामी है, यह दोष लिथियम आयनों के संचार में बाधा उत्पन्न करेगा; उच्च संयोजकता अवस्थाओं की शुरूआत के कारण अतिरिक्त इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के कारण, यह दोष LiFePO4 संरचना की अस्थिरता का कारण भी बन सकता है।
चार्जिंग के अंत में LiFePO4 के बड़े कणों को पूरी तरह से प्रसन्न नहीं किया जा सकता है; नैनो-संरचित LiFePO4 उलटा दोषों को कम कर सकता है, लेकिन इसकी उच्च सतह ऊर्जा स्व-निर्वहन का कारण बनेगी। PVDF वर्तमान में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला बाइंडर है, जिसमें उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया, गैर-जलीय इलेक्ट्रोलाइट में विघटन और अपर्याप्त लचीलेपन जैसे नुकसान हैं। LiFePO4 की क्षमता हानि और चक्र जीवन पर इसका विशेष प्रभाव पड़ता है। इसके अलावा, वर्तमान कलेक्टर, डायाफ्राम, इलेक्ट्रोलाइट संरचना, उत्पादन प्रक्रिया, मानवीय कारक, बाहरी कंपन, झटका, आदि, बैटरी के प्रदर्शन को अलग-अलग डिग्री तक प्रभावित करेंगे।
संदर्भ: मियाओ मेंग एट अल। "लिथियम आयरन फॉस्फेट पावर बैटरी की विफलता पर अनुसंधान प्रगति।"
