غالبًا ما يتم شحن البطارية بشكل زائد أثناء عملية الاستخدام. من الناحية النسبية ، فإن حالة الإفراط في التفريغ أقل. من السهل أن تتراكم الحرارة المنبعثة أثناء عملية الشحن الزائد أو الإفراط في الشحن داخل البطارية ، مما يزيد من درجة حرارة البطارية. ، مما يؤثر على عمر خدمة البطارية ويزيد من احتمالية اشتعال البطارية أو انفجارها. حتى في ظل ظروف الشحن والتفريغ العادية ، مع زيادة عدد الدورات ، سيزداد عدم تناسق سعة الخلايا المفردة داخل نظام البطارية ، وستواجه البطارية ذات السعة الأقل عملية الشحن الزائد والتفريغ الزائد.

على الرغم من أن الثبات الحراري لـ LiFePO4 هو الأفضل مقارنة بمواد الكاثود الأخرى في ظل حالات الشحن المختلفة ، فإن الشحن الزائد سيؤدي أيضًا إلى مخاطر خفية غير آمنة في استخدام بطاريات الطاقة LiFePO4 . في حالة الشحن الزائد ، يكون المذيب الموجود في الإلكتروليت العضوي أكثر عرضة للتحلل التأكسدي ، وستخضع كربونات الإيثيلين (EC) بشكل تفضيلي للتحلل التأكسدي على سطح القطب الموجب في المذيبات العضوية الشائعة. نظرًا لأن إمكانات إقحام الليثيوم (لإمكانات الليثيوم) للقطب السالب للجرافيت منخفضة جدًا ، فهناك احتمال كبير لهطول الليثيوم في القطب السالب للجرافيت.

أحد الأسباب الرئيسية لفشل البطارية في ظل ظروف الشحن الزائد هو قصر الدائرة الداخلية الناتج عن تشعبات الليثيوم التي تخترق الفاصل. تم تحليل آلية فشل طلاء الليثيوم على سطح أنود الجرافيت بسبب الشحن الزائد. أظهرت النتائج أنه لا يوجد تغيير في الهيكل العام للقطب السالب من الجرافيت ، ولكن هناك تشعبات الليثيوم والأغشية السطحية. يؤدي التفاعل بين الليثيوم والإلكتروليت إلى زيادة مستمرة في الطبقة السطحية ، والتي لا تستهلك المزيد من الليثيوم النشط فحسب ، بل تسمح أيضًا بانتشار الليثيوم في الجرافيت. يصبح الأنود أكثر صعوبة ، والذي بدوره يعزز ترسب الليثيوم على سطح الأنود ، مما يؤدي إلى مزيد من الانخفاض في السعة وكفاءة كولومبيك.

بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر الشوائب المعدنية (خاصة الحديد) بشكل عام أحد الأسباب الرئيسية لفشل الشحن الزائد للبطارية. تمت دراسة آلية فشل بطاريات الطاقة LiFePO4 في ظل ظروف الشحن الزائد بشكل منهجي. أظهرت النتائج أن أكسدة الحديد ممكنة نظريًا أثناء دورات الشحن الزائد / التفريغ ، ويتم إعطاء آلية التفاعل: عند حدوث الشحن الزائد ، يتأكسد Fe أولاً إلى Fe2 + ، ويتأكسد Fe2 + إلى Fe3 + ، ثم تتم إزالة Fe2 + و Fe3 + من القطب الموجب. ينتشر جانب واحد إلى الجانب السلبي ، ويتم تقليل Fe3 + أخيرًا إلى Fe2 + ، ويتم تقليل Fe2 + إلى شكل Fe ؛ خلال دورة الشحن الزائد / التفريغ ، سيتم تشكيل التشعبات البلورية Fe على الأقطاب الموجبة والسالبة في نفس الوقت ، والتي سوف تخترق الحجاب الحاجز لتشكيل جسور الحديد ، مما يؤدي إلى تغييرات مجهرية في البطارية. ماس كهربائى ، الظاهرة الواضحة التي تصاحب ماس كهربائى للبطارية هي الزيادة المستمرة في درجة الحرارة بعد الشحن الزائد.

أثناء التفريغ الزائد ، ستزداد إمكانات القطب السالب بسرعة ، وستؤدي زيادة الإمكانات إلى تدمير طبقة SEI على سطح القطب السالب (الجزء الغني بالمركبات غير العضوية في فيلم SEI يتأكسد بسهولة أكبر) ، مما يؤدي بدوره إلى تحلل إضافي للإلكتروليت ، مما يؤدي إلى فقدان القدرة. والأهم من ذلك ، يتأكسد رقائق النحاس لمجمع تيار الأنود. تم اكتشاف منتج الأكسدة Cu2O لرقائق النحاس في فيلم SEI للقطب السالب ، مما سيزيد من المقاومة الداخلية للبطارية ويسبب فقدان قدرة البطارية.

تمت دراسة عملية التفريغ الزائد لبطارية طاقة LiFePO4 بالتفصيل. أظهرت النتائج أن رقائق النحاس لمجمع التيار السالب يمكن أن تتأكسد إلى Cu + أثناء التفريغ الزائد ، ويتأكسد Cu + إلى Cu2 + ، ثم تنتشر إلى القطب الموجب ، ويمكن أن يحدث تفاعل الاختزال عند القطب الموجب ، بحيث التشعبات البلورية سوف تتشكل على الجانب الإيجابي ، تخترق الفاصل ، وتتسبب في حدوث ماس كهربائي صغير داخل البطارية. أيضًا بسبب الإفراط في التفريغ ، ستستمر درجة حرارة البطارية في الارتفاع.

قد يؤدي الشحن الزائد لبطاريات الطاقة LiFePO4 إلى التحلل التأكسدي للكهارل وترسيب الليثيوم وتشكيل التشعبات البلورية Fe ؛ في حين أن الإفراط في التفريغ قد يتسبب في تلف SEI ، مما يؤدي إلى توهين القدرة ، وأكسدة رقائق النحاس ، وحتى تكوين تشعبات بلورية النحاس.

إذا كان لديك أي متطلبات أو أي نوع من الاستفسارات بخصوص حلول بطارية الليثيوم للتطبيقات التي تريدها ، فلا تتردد في التواصل مع فريقنا المتخصص في أي وقت على marketing@everexceed.com .