Étude du mécanisme de dégradation interne et de la réparabilité des batteries lithium fer phosphate à fort courant

JIANG Wei ,  

CAI Cheng ,  

LI Hao ,  

SHAN Chen-xi ,  

XU Chuan ,  

ZHENG Zhi-jun ,  

摘要

Cet article étudie systématiquement la nature de la dégradation des performances des batteries lithium fer phosphate (LFP) en emballage souple sous différentes forces de courant (1C, 2C, 3C), et caractérise ainsi que analyse l’effet de la « réparation par réapprovisionnement en électrolyte » sur les batteries lithium. L’étude a mis en place un système de diagnostic et d’analyse des défaillances multimodal non destructif basé sur « électrochimie-acoustique-phase matérielle » : imagerie ultrasonore pour analyser spatialement l’infiltration interne et l’évolution de la génération de gaz, combinée à la spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS), complétée par des caractérisations physico-chimiques microscopiques. Les résultats montrent que les cycles à faible taux 1C/2C induisent une dégradation partiellement réparable avec une structure interne relativement intacte de la batterie ; cependant, les cycles à forte intensité 3C provoquent des réactions irréversibles violentes au sein des matériaux internes. L’analyse microstructurale et chimique des interfaces confirme que la polarisation de phase et les effets thermiques locaux à hauts courants provoquent la décomposition irréversible de LiPF6, induisant une accumulation désordonnée de polymères fluorés et d’esters fluorophosphoriques organiques à la surface des électrodes, ainsi qu’une perte permanente du lithium actif, rendant la réparation par réapprovisionnement presque inefficace. L’étude clarifie les limites d’application de la réparation par réapprovisionnement et révèle l’effet de « toxicité » des sous-produits chimiques sur les électrodes à haut courant. Ce travail fournit une base expérimentale et un support théorique pour le tri graduel, l’évaluation de l’état de santé et l’élaboration de stratégies de réparation précises des batteries lithium fer phosphate en fin de vie.

关键词

Batteries lithium-ion; détection ultrasonore; mécanisme de dégradation des performances; réutilisation progressive

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