Estudo dos mecanismos de dano interno e reparabilidade de baterias de fosfato de ferro de lítio em altas taxas

JIANG Wei ,  

CAI Cheng ,  

LI Hao ,  

SHAN Chen-xi ,  

XU Chuan ,  

ZHENG Zhi-jun ,  

摘要

Este artigo investiga sistematicamente a essência da degradação do desempenho de baterias de fosfato de ferro de lítio (LFP) em embalagem flexível sob diferentes taxas (1C, 2C, 3C), e caracteriza e analisa o efeito da "reparação por reabastecimento de fluido" para baterias de lítio. O estudo construiu um sistema de diagnóstico multimodal não destrutivo e análise de falhas baseado em "eletroquímica-acústica-fase material": usando imagens ultrassônicas para análise espacial da impregnação interna e evolução da geração de gás, combinado com espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), complementado por caracterizações físico-químicas microscópicas. Os resultados indicam que o ciclo em baixa taxa 1C/2C causa degradação parcialmente reparável, com estrutura interna da bateria relativamente intacta; no entanto, o ciclo em alta taxa 3C resulta em reações irreversíveis severas no material interno da bateria. A análise microfásica e química da interface confirma que a polarização na fronteira de fase e o efeito térmico local em alta taxa causam decomposição irreversível do LiPF6, induzindo o acúmulo desordenado de polímeros fluoretados e ésteres de fosfato orgânico fluorados na superfície dos eletrodos, bem como a perda permanente de lítio ativo, tornando a reparação por reabastecimento quase ineficaz. O estudo esclarece os limites de aplicação da reparação por reabastecimento e revela o efeito de "toxicidade" dos subprodutos químicos nos eletrodos em altas taxas. Este trabalho fornece base experimental e suporte teórico para a triagem escalonada, avaliação do estado de saúde e estratégias precisas de reparação de baterias de fosfato de ferro de lítio descartadas.

关键词

Baterias de íons de lítio; detecção por ultrassom; mecanismos de degradação de desempenho; reutilização em etapas

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