Estudio del mecanismo de daño interno y reparabilidad de baterías de fosfato de hierro y litio a altas velocidades

JIANG Wei ,  

CAI Cheng ,  

LI Hao ,  

SHAN Chen-xi ,  

XU Chuan ,  

ZHENG Zhi-jun ,  

摘要

Este artículo investiga sistemáticamente la naturaleza de la degradación del rendimiento de las baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) en empaques flexibles bajo diferentes velocidades de carga (1C, 2C, 3C), y caracteriza y analiza el efecto de la "reparación por relleno" en baterías de litio. Se construyó un sistema multimodal de diagnóstico no destructivo y análisis de fallas basado en "electroquímica-acústica-fase material": utilizando imágenes ultrasónicas para analizar espacialmente la infiltración interna y la evolución de la generación de gas, combinado con espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), y complementado con caracterizaciones fisicoquímicas microscópicas. Los resultados muestran que los ciclos a baja velocidad 1C/2C provocan una degradación parcialmente reparable, con una estructura interna de la batería relativamente intacta; sin embargo, los ciclos a alta velocidad 3C causan reacciones irreversibles intensas en los materiales internos de la batería. El análisis microfásico y químico de la interfaz confirma que la polarización de borde de fase y el efecto térmico local a alta velocidad provocan la descomposición irreversible de LiPF6, induciendo la acumulación desordenada de polímeros con flúor y ésteres de fosfato de fluoruro orgánico en la superficie de los electrodos, junto con la pérdida permanente de litio activo, lo que hace que la reparación por relleno sea casi ineficaz. El estudio aclara los límites de aplicación de la reparación por relleno y revela el efecto de "toxicidad" de los subproductos químicos en los electrodos a alta velocidad. Este trabajo proporciona una base experimental y teórica para la clasificación escalonada, evaluación del estado de salud y estrategias de reparación precisas de las baterías de fosfato de hierro y litio desechadas.

关键词

Baterías de ion litio; detección por ultrasonidos; mecanismo de degradación del rendimiento; reutilización escalonada

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