Akumulator jest często przeładowany w trakcie użytkowania. Relatywnie rzecz biorąc, sytuacja nadmiernego rozładowania jest mniejsza. Ciepło uwalniane podczas procesu przeładowania lub nadmiernego rozładowania łatwo gromadzi się wewnątrz akumulatora, co dodatkowo zwiększa jego temperaturę. , wpływając na żywotność baterii i zwiększając prawdopodobieństwo zapalenia lub wybuchu baterii. Nawet w normalnych warunkach ładowania i rozładowania, wraz ze wzrostem liczby cykli, niespójność pojemności pojedynczych ogniw w systemie akumulatorowym wzrośnie, a akumulator o najniższej pojemności będzie doświadczał procesu przeładowania i nadmiernego rozładowania.

Chociaż stabilność termiczna LiFePO4 jest najlepsza w porównaniu z innymi materiałami katodowymi w różnych stanach ładowania, przeładowanie spowoduje również niebezpieczne ukryte zagrożenia podczas korzystania z akumulatorów LiFePO4 . W stanie przeładowanym rozpuszczalnik w elektrolicie organicznym z większym prawdopodobieństwem ulegnie rozkładowi utleniającemu, a węglan etylenu (EC) będzie preferencyjnie ulegał rozkładowi utleniającemu na powierzchni elektrody dodatniej w zwykłych rozpuszczalnikach organicznych. Ponieważ potencjał interkalacyjny litu (do potencjału litowego) grafitowej elektrody ujemnej jest bardzo niski, istnieje duże prawdopodobieństwo wytrącania litu w grafitowej elektrodzie ujemnej.

Jedną z głównych przyczyn awarii akumulatora w warunkach przeładowania jest wewnętrzne zwarcie spowodowane przebijaniem separatora przez dendryty litu. Przeanalizowano mechanizm uszkodzenia powłoki litowej na powierzchni anody grafitowej na skutek przeładowania. Wyniki pokazują, że nie ma zmian w ogólnej strukturze grafitowej elektrody ujemnej, ale występują dendryty litu i warstwy powierzchniowe. Reakcja litu z elektrolitem powoduje ciągły wzrost filmu powierzchniowego, który nie tylko zużywa więcej aktywnego litu, ale także umożliwia dyfuzję litu do grafitu. Anoda staje się trudniejsza, co z kolei dodatkowo sprzyja odkładaniu się litu na powierzchni anody, co skutkuje dalszym spadkiem pojemności i sprawności kulombowskiej.

Oprócz tego, zanieczyszczenia metalowe (zwłaszcza Fe) są ogólnie uważane za jedną z głównych przyczyn awarii przeładowania akumulatora. Systematycznie badano mechanizm awarii akumulatorów LiFePO4 w warunkach przeładowania. Wyniki pokazują, że redoks Fe jest teoretycznie możliwy podczas cykli przeładowania/rozładowania, a mechanizm reakcji jest podany: gdy występuje przeładowanie, najpierw Fe jest utleniany do Fe2+, Fe2+ jest dalej utleniany do Fe3+, a następnie Fe2+ i Fe3+ są usuwane z elektroda dodatnia. Jedna strona dyfunduje na stronę ujemną, Fe3+ jest ostatecznie redukowane do Fe2+, a Fe2+ jest dalej redukowane do Fe; podczas cyklu przeładowania/rozładowania na elektrodach dodatnich i ujemnych powstaną jednocześnie dendryty kryształów Fe, które przebiją membranę tworząc mostki Fe, powodując mikroskopijne zmiany w akumulatorze. Zwarcie, oczywistym zjawiskiem towarzyszącym mikrozwarciom akumulatora jest ciągły wzrost temperatury po przeładowaniu.

Podczas nadmiernego rozładowania potencjał elektrody ujemnej gwałtownie wzrośnie, a wzrost potencjału spowoduje zniszczenie warstwy SEI na powierzchni elektrody ujemnej (część bogata w związki nieorganiczne w warstwie SEI łatwiej się utlenia) , co z kolei spowoduje dodatkowy rozkład elektrolitu, skutkujący utratą pojemności. Co ważniejsze, folia miedziana kolektora prądu anodowego jest utleniana. W warstwie SEI elektrody ujemnej wykryto produkt utleniania Cu2O folii Cu, co zwiększyłoby rezystancję wewnętrzną akumulatora i spowodowałoby utratę pojemności akumulatora.

Szczegółowo badany jest proces nadmiernego rozładowania akumulatora LiFePO4. Wyniki pokazują, że folia z kolektora prądu ujemnego Cu może zostać utleniona do Cu+ podczas nadmiernego rozładowania, a Cu+ jest dalej utleniana do Cu2+, a następnie dyfunduje do elektrody dodatniej, a reakcja redukcji może zachodzić na elektrodzie dodatniej, tak że Cu kryształowe dendryty Utworzy się po stronie dodatniej, przebije separator i spowoduje mikrozwarcie wewnątrz akumulatora. Również z powodu nadmiernego rozładowania temperatura akumulatora będzie nadal rosła.

Przeładowanie akumulatorów LiFePO4 może prowadzić do utleniającego rozkładu elektrolitu, wytrącania litu i tworzenia dendrytów kryształów Fe; podczas gdy nadmierne rozładowanie może spowodować uszkodzenie SEI, powodując osłabienie pojemności, utlenianie folii Cu, a nawet tworzenie się dendrytów kryształów Cu.

Jeśli masz jakiekolwiek wymagania lub jakiekolwiek pytania dotyczące rozwiązań dotyczących baterii litowych dla żądanych zastosowań, możesz w dowolnym momencie skontaktować się z naszym dedykowanym zespołem pod adresem marketing@everexceed.com .