常溫循環(huán)壽命是鋰離子電池應(yīng)用的重要指標(biāo),磷酸鐵鋰電池具有陰極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和電解液成分簡單的特點(diǎn),是研究鋰離子電池工作機(jī)理的重要手段。研究磷酸鐵鋰電池的常溫衰減機(jī)理對于完善鋰離子電池衰減機(jī)理的認(rèn)知和電化學(xué)性能提升有重要意義。
以不同健康狀態(tài)(SOH)的商業(yè)化磷酸鐵鋰電池為樣本,研究其常溫循環(huán)容量衰減的原因。使用電化學(xué)微分容量曲線(dQ/dV)分析電芯常溫循環(huán)過程中的極化變化規(guī)律,通過曲線的峰面積變化規(guī)律推斷電芯容量損失來源,發(fā)現(xiàn)電芯的極化雖然隨著循環(huán)增長,但容量損失主要發(fā)生在石墨第三個平臺。
三電極電芯的電化學(xué)阻抗譜顯示電芯循環(huán)中陽極Rct增長迅速,動力學(xué)下降。陰陽極扣電測試發(fā)現(xiàn)循環(huán)中陰陽極材料的活性沒有發(fā)生變化。
結(jié)合以上結(jié)果,磷酸鐵鋰電池常溫循環(huán)容量損失主要體現(xiàn)為活性鋰損失,活性鋰損失主要與循環(huán)中固體電解質(zhì)膜(SEI)增厚和電池膨脹應(yīng)力導(dǎo)致的陽極動力學(xué)性能下降相關(guān)。動力學(xué)不足導(dǎo)致的陽極電位過低加速副反應(yīng)消耗活性鋰。