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作者:孙晓宾;康婷婷;杜智锋;张程;丁秀萍;黄进峰;
单位:中航锂电(洛阳)有限公司;上海电子信息职业技术学院电子技术与工程学院;河南科技大学材料学院高温结构与功能材料重点实验室;北京科技大学新金属材料国家重点实验室;
摘要:锂离子电池在实际应用时可能存在长期存储的情况,长期存储后电池性能会发生衰退。为探究存储条件对电池性能衰退及失效机理的影响,以20 Ah磷酸铁锂软包电池为对象,研究了在不同温度、荷电态存储条件下电池性能衰退的变化规律,并通过正、负极片测试表征进行失效机理分析。研究结果表明,随着存储时间的延长,电池容量持续衰减,直流内阻持续增长。当高温、高SOC存储时,电池容量衰减明显加快。高温存储时,直流内阻增长加快,电池功率输出能力下降。单片电池测试结果显示,存储过程中容量衰减的主要原因是活性锂的不可逆消耗。采用SEM、XRD、XPS方法对存储前后的极片进行了表面形貌、晶体结构表征及表面组分分析,结果显示,长期存储后负极片表面有一层沉积物,来源于SEI膜的修复重整。SEI膜的修复消耗了活性锂,导致容量衰减。负极XPS图谱上还检测出了大量单质铁,说明存储期间正极磷酸铁锂发生了铁溶出反应,充电时铁离子沉积到负极片表面被还原成单质铁,铁杂质会破坏负极表面SEI膜,加速活性锂的消耗。
关键词:锂离子电池;;长期存储;;容量衰减;;失效机制;;活性锂
基金资助:国家自然科学基金资助项目(52171218)